Cet article est adapté de la 3e édition de l'Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.
L'anthropométrie est une branche fondamentale de l'anthropologie physique. Il représente l'aspect quantitatif. Un vaste système de théories et de pratiques est consacré à la définition de méthodes et de variables pour relier les objectifs dans les différents domaines d'application. Dans les domaines de la santé, de la sécurité et de l'ergonomie au travail, les systèmes anthropométriques concernent principalement la corpulence, la composition et la constitution du corps, ainsi que les dimensions de l'interrelation du corps humain avec les dimensions du lieu de travail, les machines, l'environnement industriel et les vêtements.
Variables anthropométriques
Une variable anthropométrique est une caractéristique mesurable du corps qui peut être définie, normalisée et rapportée à une unité de mesure. Les variables linéaires sont généralement définies par des points de repère qui peuvent être tracés avec précision jusqu'au corps. Les repères sont généralement de deux types : squelettiques-anatomiques, qui peuvent être trouvés et tracés en sentant des proéminences osseuses à travers la peau, et des repères virtuels qui sont simplement trouvés en tant que distances maximales ou minimales à l'aide des branches d'un pied à coulisse.
Les variables anthropométriques ont à la fois des composantes génétiques et environnementales et peuvent être utilisées pour définir la variabilité individuelle et de population. Le choix des variables doit être lié à l'objectif spécifique de la recherche et standardisé avec d'autres recherches dans le même domaine, car le nombre de variables décrites dans la littérature est extrêmement important, jusqu'à 2,200 XNUMX ayant été décrites pour le corps humain.
Les variables anthropométriques sont principalement linéaire mesures, telles que les hauteurs, les distances par rapport aux points de repère avec le sujet debout ou assis dans une posture standard ; diamètres, telles que les distances entre les points de repère bilatéraux ; longueurs, comme les distances entre deux points de repère différents ; mesures courbes, à savoir les arcs, tels que les distances sur la surface du corps entre deux points de repère ; et sangles, telles que des mesures circulaires fermées sur des surfaces corporelles, généralement positionnées à au moins un point de repère ou à une hauteur définie.
D'autres variables peuvent nécessiter des méthodes et des instruments spéciaux. Par exemple, l'épaisseur du pli cutané est mesurée au moyen d'un pied à coulisse spécial à pression constante. Les volumes sont mesurés par calcul ou par immersion dans l'eau. Pour obtenir des informations complètes sur les caractéristiques de la surface corporelle, une matrice informatique de points de surface peut être tracée à l'aide de techniques biostéréométriques.
Instruments
Bien que des instruments anthropométriques sophistiqués aient été décrits et utilisés en vue de la collecte automatisée de données, les instruments anthropométriques de base sont assez simples et faciles à utiliser. Il faut faire très attention pour éviter les erreurs courantes résultant d'une mauvaise interprétation des points de repère et des postures incorrectes des sujets.
L'instrument anthropométrique standard est l'anthropomètre - une tige rigide de 2 mètres de long, avec deux échelles de contre-lecture, avec laquelle les dimensions verticales du corps, telles que les hauteurs des points de repère depuis le sol ou le siège, et les dimensions transversales, telles que les diamètres, peuvent être prises.
Généralement, la tige peut être divisée en 3 ou 4 sections qui s'emboîtent les unes dans les autres. Une branche coulissante à griffe droite ou courbée permet de mesurer les distances au sol pour les hauteurs, ou à partir d'une branche fixe pour les diamètres. Les anthropomètres plus élaborés ont une échelle unique pour les hauteurs et les diamètres afin d'éviter les erreurs d'échelle, ou sont équipés de dispositifs de lecture numériques mécaniques ou électroniques (figure 1).
Un stadiomètre est un anthropomètre fixe, généralement utilisé uniquement pour la stature et fréquemment associé à une balance à poids.
Pour les diamètres transversaux, une série de pieds à coulisse peut être utilisée : le pelvimètre pour les mesures jusqu'à 600 mm et le céphalomètre jusqu'à 300 mm. Ce dernier est particulièrement adapté aux mesures de tête lorsqu'il est utilisé avec un compas à glissière (figure 2).
Figure 2. Un céphalomètre avec un compas à glissement
Le pied de lit est utilisé pour mesurer les pieds et la tête de lit fournit les coordonnées cartésiennes de la tête lorsqu'elle est orientée dans le "plan de Francfort" (un plan horizontal passant par portion ainsi que orbital points de repère de la tête). La main peut être mesurée avec un pied à coulisse ou avec un appareil spécial composé de cinq règles coulissantes.
L'épaisseur du pli cutané est mesurée avec un pied à coulisse à pression constante généralement avec une pression de 9.81 x 104 Pa (la pression imposée par un poids de 10 g sur une surface de 1 mm2).
Pour les arcs et les sangles, un ruban d'acier étroit et flexible à section plate est utilisé. Les bandes d'acier auto-dressantes doivent être évitées.
Systèmes de variables
Un système de variables anthropométriques est un ensemble cohérent de mesures corporelles permettant de résoudre certains problèmes spécifiques.
Dans le domaine de l'ergonomie et de la sécurité, le principal problème est l'adaptation des équipements et de l'espace de travail à l'homme et l'adaptation des vêtements à la bonne taille.
L'équipement et l'espace de travail nécessitent principalement des mesures linéaires des membres et des segments du corps qui peuvent être facilement calculées à partir des hauteurs et des diamètres de repère, tandis que les tailles sur mesure sont principalement basées sur les arcs, les circonférences et les longueurs de ruban flexibles. Les deux systèmes peuvent être combinés selon les besoins.
Dans tous les cas, il est absolument nécessaire d'avoir une référence spatiale précise pour chaque mesure. Les amers doivent donc être liés par des hauteurs et des diamètres et chaque arc ou circonférence doit avoir une référence d'amer définie. Les hauteurs et les pentes doivent être indiquées.
Dans une enquête particulière, le nombre de variables doit être limité au minimum afin d'éviter un stress excessif sur le sujet et l'opérateur.
Un ensemble de base de variables pour l'espace de travail a été réduit à 33 variables mesurées (figure 3) plus 20 dérivées par un calcul simple. Pour une enquête militaire à usage général, Hertzberg et ses collègues utilisent 146 variables. Pour les vêtements et à des fins biologiques générales, le Conseil italien de la mode (Ente Italiano della Moda) utilise un ensemble de 32 variables à usage général et 28 variables techniques. La norme allemande (DIN 61 516) des dimensions corporelles de contrôle pour les vêtements comprend 12 variables. La recommandation de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) pour l'anthropométrie comprend une liste de base de 36 variables (voir tableau 1). Les tables International Data on Anthropometry publiées par l'OIT répertorient 19 dimensions corporelles pour les populations de 20 régions différentes du monde (Jürgens, Aune et Pieper 1990).
Figure 3. Ensemble de base de variables anthropométriques
Tableau 1. Liste de base anthropométrique de base
1.1 Atteindre vers l'avant (pour saisir la main avec le sujet debout contre un mur)
1.2 Stature (distance verticale du sol au sommet de la tête)
1.3 Hauteur des yeux (du sol au coin interne de l'œil)
1.4 Hauteur des épaules (du sol à l'acromion)
1.5 Hauteur du coude (du sol à la dépression radiale du coude)
1.6 Hauteur d'entrejambe (du sol à l'os pubien)
1.7 Hauteur du bout des doigts (du sol à l'axe de préhension du poing)
1.8 Largeur d'épaule (diamètre biacromial)
1.9 Largeur des hanches, debout (la distance maximale entre les hanches)
2.1 Hauteur d'assise (du siège au sommet de la tête)
2.2 Hauteur des yeux, assis (du siège au coin interne de l'œil)
2.3 Hauteur des épaules, assise (du siège à l'acromion)
2.4 Hauteur du coude, assis (du siège au point le plus bas du coude plié)
2.5 Hauteur du genou (du repose-pied à la surface supérieure de la cuisse)
2.6 Longueur du bas de la jambe (hauteur de la surface d'assise)
2.7 Longueur avant-bras-main (de l'arrière du coude plié à l'axe de préhension)
2.8 Profondeur du corps, assis (profondeur du siège)
2.9 Longueur fesse-genou (de la rotule au point le plus en arrière de la fesse)
2.10 Largeur coude à coude (distance entre les surfaces latérales des coudes)
2.11 Largeur aux hanches, assis (largeur d'assise)
3.1 Largeur de l'index, proximal (à l'articulation entre les phalanges médiale et proximale)
3.2 Largeur de l'index, distal (à l'articulation entre les phalanges distale et médiale)
3.3 Longueur de l'index
3.4 Longueur de la main (du bout du majeur à la styloïde)
3.5 Largeur de la main (aux métacarpiens)
3.6 Circonférence du poignet
4.1 Largeur du pied
4.2 Longueur du pied
5.1 Circonférence de la chaleur (au niveau de la glabelle)
5.2 Arc sagittal (de la glabelle à l'inion)
5.3 Longueur de la tête (de la glabelle à l'opisthocranion)
5.4 Largeur de tête (maximum au-dessus de l'oreille)
5.5 Arc Bitragion (au-dessus de la tête entre les oreilles)
6.1 Tour de taille (au niveau du nombril)
6.2 Hauteur tibiale (du sol au point le plus haut du bord antéro-médial de la glène du tibia)
6.3 Hauteur cervicale assise (jusqu'à la pointe de l'apophyse épineuse de la 7ème vertèbre cervicale).
Source : Adapté de ISO/DP 7250 1980).
Précision et erreurs
La précision des dimensions du corps vivant doit être considérée de manière stochastique car le corps humain est hautement imprévisible, tant en tant que structure statique que dynamique.
Un seul individu peut croître ou changer de musculature et de graisse ; subir des modifications squelettiques en raison du vieillissement, d'une maladie ou d'accidents ; ou modifier le comportement ou la posture. Différents sujets diffèrent par des proportions, pas seulement par des dimensions générales. Les sujets de grande stature ne sont pas de simples agrandissements de sujets de petite taille ; les types constitutionnels et les somatotypes varient probablement plus que les dimensions générales.
L'utilisation de mannequins, en particulier ceux représentant les 5e, 50e et 95e centiles standard pour les essais d'ajustement, peut être très trompeuse si les variations corporelles dans les proportions corporelles ne sont pas prises en compte.
Les erreurs résultent d'une mauvaise interprétation des repères et d'une utilisation incorrecte des instruments (erreur personnelle), d'instruments imprécis ou inexacts (erreur instrumentale) ou de changements dans la posture du sujet (erreur du sujet - cette dernière peut être due à des difficultés de communication si le contexte culturel ou linguistique de le sujet diffère de celui de l'opérateur).
Traitement statistique
Les données anthropométriques doivent être traitées par des procédures statistiques, principalement dans le domaine des méthodes d'inférence appliquant des méthodes univariées (moyenne, mode, centiles, histogrammes, analyse de variance, etc.), bivariées (corrélation, régression) et multivariées (corrélation et régression multiples, analyse factorielle , etc.) méthodes. Diverses méthodes graphiques basées sur des applications statistiques ont été conçues pour classer les types humains (anthropométrogrammes, morphosomatogrammes).
Échantillonnage et enquête
Les données anthropométriques ne pouvant être collectées pour l'ensemble de la population (sauf dans le cas rare d'une population particulièrement réduite), un échantillonnage est généralement nécessaire. Un échantillon essentiellement aléatoire devrait être le point de départ de toute enquête anthropométrique. Pour maintenir le nombre de sujets mesurés à un niveau raisonnable, il est généralement nécessaire de recourir à un échantillonnage stratifié à plusieurs degrés. Cela permet la subdivision la plus homogène de la population en plusieurs classes ou strates.
La population peut être subdivisée selon le sexe, le groupe d'âge, la zone géographique, les variables sociales, l'activité physique, etc.
Les formulaires d'enquête doivent être conçus en tenant compte à la fois de la procédure de mesure et du traitement des données. Une étude ergonomique précise de la procédure de mesure doit être réalisée afin de réduire la fatigue de l'opérateur et les erreurs éventuelles. Pour cette raison, les variables doivent être regroupées en fonction de l'instrument utilisé et ordonnées en séquence afin de réduire le nombre de flexions du corps que l'opérateur doit effectuer.
Pour réduire l'effet de l'erreur personnelle, l'enquête doit être effectuée par un seul opérateur. Si plus d'un opérateur doit être utilisé, une formation est nécessaire pour assurer la reproductibilité des mesures.
Anthropométrie des populations
Au-delà de la notion très critiquée de « race », les populations humaines sont néanmoins très variables en taille des individus et en distribution par taille. Généralement, les populations humaines ne sont pas strictement mendéliennes ; ils sont généralement le résultat d'un mélange. Parfois, deux ou plusieurs populations, d'origines et d'adaptations différentes, cohabitent dans la même zone sans se croiser. Cela complique la distribution théorique des traits. Du point de vue anthropométrique, les sexes sont des populations différentes. Les populations d'employés peuvent ne pas correspondre exactement à la population biologique de la même zone en raison d'une éventuelle sélection aptitudinal ou auto-sélection due au choix de l'emploi.
Les populations de différentes zones peuvent différer en raison de conditions d'adaptation ou de structures biologiques et génétiques différentes.
Lorsqu'un ajustement serré est important, une enquête sur un échantillon aléatoire est nécessaire.
Essais de montage et régulation
L'adaptation de l'espace de travail ou de l'équipement à l'utilisateur peut dépendre non seulement des dimensions corporelles, mais aussi de variables telles que la tolérance à l'inconfort et la nature des activités, les vêtements, les outils et les conditions environnementales. Une combinaison d'une liste de contrôle des facteurs pertinents, d'un simulateur et d'une série d'essais d'ajustement utilisant un échantillon de sujets choisis pour représenter la gamme de tailles corporelles de la population d'utilisateurs prévue peut être utilisée.
L'objectif est de trouver des plages de tolérance pour tous les sujets. Si les plages se chevauchent, il est possible de sélectionner une plage finale plus étroite qui n'est pas en dehors des limites de tolérance de n'importe quel sujet. S'il n'y a pas de chevauchement, il sera nécessaire de rendre la structure réglable ou de la fournir en différentes tailles. Si plus de deux dimensions sont ajustables, un sujet peut ne pas être en mesure de décider lequel des ajustements possibles lui conviendra le mieux.
L'ajustement peut être une question compliquée, en particulier lorsque des postures inconfortables entraînent de la fatigue. Des indications précises doivent donc être données à l'utilisateur qui connaît souvent peu ou pas ses propres caractéristiques anthropométriques. En général, une conception précise devrait réduire le besoin d'ajustement au minimum. Dans tous les cas, il faut constamment garder à l'esprit qu'il s'agit d'anthropométrie, pas seulement d'ingénierie.
Anthropométrique dynamique
L'anthropométrie statique peut donner de larges informations sur le mouvement si un ensemble adéquat de variables a été choisi. Néanmoins, lorsque les mouvements sont compliqués et qu'une adéquation étroite avec l'environnement industriel est souhaitée, comme dans la plupart des interfaces utilisateur-machine et homme-véhicule, un relevé précis des postures et des mouvements est nécessaire. Cela peut être fait avec des maquettes appropriées qui permettent de tracer des lignes de portée ou par photographie. Dans ce cas, une caméra munie d'un téléobjectif et d'une tige anthropométrique, placée dans le plan sagittal du sujet, permet des prises de vue standardisées avec peu de déformation de l'image. De petites étiquettes sur les articulations des sujets permettent le traçage exact des mouvements.
Une autre manière d'étudier les mouvements consiste à formaliser les changements posturaux selon une série de plans horizontaux et verticaux passant par les articulations. Encore une fois, l'utilisation de modèles humains informatisés avec des systèmes de conception assistée par ordinateur (CAO) est un moyen réalisable d'inclure l'anthropométrie dynamique dans la conception ergonomique du lieu de travail.