ISO 8727:1997
(Main)Mechanical vibration and shock — Human exposure — Biodynamic coordinate systems
Mechanical vibration and shock — Human exposure — Biodynamic coordinate systems
Vibrations et chocs mécaniques — Exposition de l'individu — Systèmes de coordonnées biodynamiques
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 8727
First edition
1997-08-01
Mechanical vibration and shock - Human
exposure - Biodynamic coordinate
systems
Vibrations et chocs mkaniques - Exposition de I’individu - Syst&mes de
coordonn6es biodynamiques
Reference number
IS0 8727: 1997(E)
IS0 8727: 1997(E)
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Biodynamic coordinate systems . 2
3.1 Direction . 2
32 . Biodynamic coordinate systems for the whole body . 2
3.2.1 Whole-body anatomical coordinate system . 2
3.2.2 Basicentric coordinate systems for the whole body . 3
33 . Segmental anatomical coordinate systems . 4
3.3.1 Anatomical coordinate system: head . 4
3.3.2 Anatomical coordinate system: root of neck . 4
3.3.3 Anatomical coordinate system: upper torso . 4
3.3.4 Anatomical coordinate system: pelvis . 4
34 . Biodynamic coordinate systems for the hand . 5
3.4.1 Anatomical coordinate system: hand . 5
Basicentric coordinate system for hand-transmitted force or motion .
3.4.2 6
Annex A (informative)
Diagrammatic illustrations of biodynamic coordinate systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Annex B (informative)
Explanatory notes concerning the anatomical frame of reference
and the biodynamic coordinate systems for the hand ==9=-8~~~~===~==88888~====. 12
Annex C(informative)
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~~=~~~=~=~~8~8.
0 IS0 1997
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or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
ii
0 IS0
IS0 8727:1997( E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (IS0
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through IS0 technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard IS0 8727 was prepared by Technical Committee lSO/TC 108, Mechanical vibration and
shock, Subcommittee SC 4, Human exposure to mechanical vibration and shock.
Annexes A to C of this International Standard are for information only.
0 IS0
IS0 8727: 1997(E)
Introduction
For many purposes in biodynamics and in human vibration engineering practice, it is necessary to define the point
of origin, magnitude, and direction of a mechanical input or response (force or motion) with respect to a specific
orthogonal coordinate system. Biodynamic coordinate systems require a defined point of origin within the human
body or within an external frame of reference to which an anatomical coordinate system may be related.
Applications include the evaluation of human exposure to vibration and shock, the precise definition of the functional
location and orientation of biodynamic instrumentation systems, the biodynamic modelling of force and motion
inputs to the human body and its parts or segments, and inter-subject or inter-species comparisons of biodynamic
data.
For the purpose of data comparison between individuals (or between repeated measurements in the same
individual), between persons and human analogues, or between measured data and a standard prescribing
boundaries of acceptable mechanical inputs to the human body or its segments, it is imperative that any anatomical
coordinate system used originates in and is oriented with respect to recognized, firm, and radiographically or
stereotactically determinable (hence, skeletal) anatomical landmarks. This International Standard embodies that
fundamental principle: it specifically deprecates using systems loosely defined as centred in the heart or other soft
and mobile structures. Precise definition of anatomical coordinate systems is fundamental to biodynamical science,
because all biodynamic measurements must ultimately be related to the bony anatomy of the human body.
iv
IS0 8727:1997(E)
INTERNATIONAL STANDARD o IS0
Mechanical vibration and shock - Human exposure - Biodynamic
coordinate systems
1 SC0
lpe
This International Standard specifies anatomical and basicentric coordinate systems for biodynamical
measurements, for reference purposes in cognate standards development, and for precisely describing human
exposure to mechanical vibration and shock. The segmental anatomical coordinate systems defined in this
International Standard are for the head, root of the neck (driving-point for the head and neck system), pelvis, and
hand. General principles are stated for the establishment of corresponding anatomical coordinate systems for other
skeletal body segments. The biodynamic coordinate systems defined in this International Standard can serve as
frames of reference for the description and measurement of both translational and rotational vibration and shock
motion affecting humans.
NOTES
1 Although defined for human subjects, these anatomical coordinate systems are adaptable, using a knowledge of
comparative anatomy, to non-human primates or to other animal species whose skeletal anatomy is recognizably comparable,
radiographically, with the relevant anatomy of humans.
2 When the need arises for other segmental anatomical coordinate systems (e.g. for the arm, wrist, leg or foot), these should
be defined according to corresponding principles of anatomy and of standardization, and may be proposed for inclusion in
subsequent revisions of this International Standard.
3 This International Standard recognizes no difference between male and female skeletal anatomy bearing upon the definition
and use of biodynamic coordinate systems. Moreover, the same principles apply when defining anatomical coordinate systems
for children, and for non-human mammalian species used in ethical biodynamics research, development, testing and
evaluation.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subjected to
revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and IS0 maintain
registers of currently valid International Standards.
IS0 1503:1977, Geometrical orientation and directions of movements.
IS0 5805:1997, Mechanical vibration and shock - Human exposure - Vocabulary.
0 IS0
IS0 8727: 1997(E)
3 Biodynamic coordinate systems
Standard biodynamic coordinate systems shall be used, if practicable, whenever collecting, transforming, analysing,
reporting, describing, comparing, or evaluating human mechanical vibration and shock input data and consequent
human body structural and system responses.
NOTES
I A biodynamic coordinate system may be oriented with respect to a hierarchy of coordinate systems within inertial space (see
figures A.1 and A.2). Such inertial reference systems may be geocentric, in which the principal or normal axis lies in the
direction of earth’s gravity, or basicentric, originating in the contacting surface (or some fully orientatable structure connected
rigidly thereto) through which the force or motion of interest is transmitted to the body. Basicentric coordinate systems may, for
example, be defined with respect to the structure of a vehicle, a workplace, or a laboratory, to an immediate source of vibration
or shock affecting persons, such as a vibrating tool or appliance, or to a research vibration machine, motion simulator or impact
device. For research and evaluation purposes, a biodynamic coordinate system may itself provide the external frame of
reference for an instrumentation coordinate system, used to define inertial measurements made upon or within the human
body.
2 Geometrically speaking, the human body may, for any given posture, be treated as a fully-oriented object (see figure A.3).
3 The use of coordinate systems originating in amorphous or flexible soft-tissue or surface anatomical features which are
deformable or freely mobile within the body (e.g. coordinate systems loosely defined as centred in the heart or the buttocks)
precludes the precise acquisition or comparison of biodynamic data, and is accordingly deprecated. The anatomical systems
defined in this International Standard all originate in, and are oriented with respect to, radiographically or stereotactically
determinable (including palpable) bony landmarks. Moreover, these systems are adaptable, for the purpose of comparative
biodynamics, to mammalian species other than humans, and to mechanical analogue models (dummies or manikins) of
humans.
4 A radiographically determinable landmark means one that, for research or reference purposes, can be visualized, and its
position measured, by methods of X-ray or ultrasonic radiographical anthropometty. It may also be (but not necessarily is)
determinable stereotactically, if it is palpable (or reliably related to structures that are palpable) in the surface anatomy. It is of
course recognized that in many areas and applications it may be impossible or impractical to define the relevant bony anatomy
by radiographical methods. Nevertheless, the applicable anatomical coordinate system or systems should be identified when
inertial measurements are made on humans, and the measurements related to the standard anatomical coordinate system(s)
to the extent practicable.
3.1 Direction
All orthogonal coordinate systems adopted in biodynamics shall be defined as right-handed (see figure A.4).
Definitions of x-, y- and z-axes for anatomical coordinate systems shall be in accordance with IS0 5805 (see
figures A.5 and A.6 for examples of these axes). Definitions of orientations and axes for basicentric systems (e.g. in
vehicles) shall be in accordance with the principles of IS0 1503.
An exception to the rule regarding right-handedness of the coordinate system may be made in the case of the
NOTE -
anatomical coordinate system (hand) adopted specifically for measurements in the left hand (see 3.4.1).
3.2 Biodynamic coordinate systems for the whole body
3.2.1 Whole-body anatomical coordinate system
For most purposes (for example, when considering force or motion inputs to the whole body from a contact or
supporting surface upon which the person is standing, sitting or lying), the anatomical coordinate system of choice
shall be that defined for the pelvis (see 3.3.4).
NOTES
1 When practical considerations clearly dictate that it is more appropriate to do so, whole-body inputs may be defined with
reference to an alternative system within the torso, which, together with the posture and the orientation of the body with respect
to the source of the vibration or shock, should be defined unambiguously when reporting data referenced to this alternative
coordinate system. For example, whole-body inputs applied mainly to a person’s back, as from a vibrating seat-back or a
motorized backpack appliance, may be related to the upper torso anatomical coordinate system. Unless otherwise specified,
whole-body vibration or shock shall be deemed to be applied to persons in the (conventional) “normal” anatomical position, that
is, with the z-axis of the principal axial segmental (i.e. head and trunk) anatomical coordinate systems approximately parallel,
the limbs aligned, and the palms facing forward. When a particular posture is adopted (e.g. sitting) during human vibration
0 IS0 IS0 8727: 1997(E)
measurements, as precise an attempt as possible should be made to specify the relative orientation of segmental coordinate
systems relevant to the measurement. This may be done by quantifying the extent of rotation of the principal axes of each
segmental anatomical coordinate system (and, if appropriate, displacement of the system’s origin) with respect to its normal
anatomical position.
2 Bilateral (left-right) skeletal symmetry of the human body is an assumption implicit in the adoption of the anatomical
coordinate systems recommended in this International Standard.
3.2.2 Basicentric coordinate systems for the whole body
3.2.2.1 Basicentric coordinate system for standing persons
Origin: The midpoint of a line in the plane of a contact surface (e.g. a ship’s deck or the floor of a vehicle containing
standing crew or passengers) supporting the standing person, passing beneath the lowermost points of the heel
bones (calcanei).
The orientation of this line in the plane of the contact surface can be defined with respect to the coplanar orientation
NOTE -
of that surface as a practical matter, when there is a habitual stance upon it (e.g. of a human operator at a workstation).
Orientation: The y-axis is the line defined above, with the positive direction lying to the subject’s left. The x-axis
passes through the origin, lies in the plane of the contact surface, and is perpendicular to the y-axis. The z-axis is
mutually perpendicular to the other two axes (hence, normal to the contact surface).
NOTE - The orientations of a basicentric coordinate system with respect to the direction of gravity (or to a geocentric
coordinate system) varies with the orientation of a vehicle and with the relative orientation of a vehicle and with the orientation
of supporting surfaces within the vehicle. It may from time to time happen that the z-axes of the major anatomical (head,
pelvis), basicentric and geocentric coordinate systems are all approximately aligned, as when a person stands on a ship’s deck
in a calm sea and gazes ahead at the horizon. However, non-alignment is more frequently the rule (for example, when a
person reclines in a car seat while the vehicle is climbing a hill, see 3.2.2.2).
3.2.2.2 Basicentric coordinate system for seated persons
Origin: The midpoint of a line in the plane of a contact surface (e.g. a vehicle seat) supporting a seated person,
passing through the pressure area of the buttocks and beneath the lowermost points of the ischial tuberosities.
NOTE - The orientation of this line in the plane of the contact surface can be defined with respect to the coplanar orientation
of that surface as a practical matter, when there is a habitual sitting position and seat alignment (e.g. of a human operator at a
workstation).
Orientation: Defined with respect to the origin and the plane of the contact surface in a manner similar to that in
which a basicentric system for standing persons is defined above. The direction of the y-axis is positive to the
subject’s left.
NOTES
1 In a normal sitting posture, the orientation of the principal axis of the basicentric coordinate system for persons seated on a
flat seat may be assumed to approximate to that of the corresponding axis of the anatomical coordinate system (pelvis).
2 For some applications, a basicentric coordinate system for a vehicle driver (or a mechanical human analogue) originating at
the seat index point, SIP, (see IS0 5353) is used as a frame of reference, for example, in ergonomic or human factors
engineering evaluations of tractor seats and the like. Its use presupposes that the seat is normally positioned and centred in its
ranges of adjustment with respect to the vehicle frame, and relates measurements to the geometry of the vehicle. Reference to
the H-point (equivalent to the SIP for a normal adjustment of a tractor operator’s seat) is sometimes used for human
engineering purposes in the automotive industry. This practice, which has not been generally accepted internationally, is
generally not used in the context of biodynamical evaluations of human exposure to vehicle vibration and shock motion.
3 When whole-body vibration measurements are taken from a suitable formed instrumentation-mount interposed at the
interface between a rider and his seat (see IS0 10326-l) the mount serves as the contact surface in which the origin and
orientation of the basicentric coordinate system for the seated person may be defined, that in turn provides the frame of
reference for the related instrumentation coordinate system.
0 IS0
IS0 8727:1997( E)
4 When analysing, comparing and reporting biodynamical data or interpreting human vibration and shock standards applying
to seated subjects, due allowance should be made for any significant angle that may stand between the seat and the
geocentric (or vehicular) and instrumentation coordinate systems.
3.3 Segmental anatomical coordinate systems
NOTE - An assumption implicit in the definition and adoption of the following anatomical coordinate systems is that the
respective body segment for which each system is established obeys to a sufficient approximation the laws of rigid-body
mechanics. (This has been demonstrated for certain biodynamically important skeletal segments, namely, the head and the
pelvis.) For examples, see figures A.1 to A.6.
3.3.1 Anatomical coordinate system: head
Origin: The midpoint of a line connecting the superior margins of the right and left external auditory meatus of the
skull.
NOTE - In classical anatomy, that line is the base of a triangle defining the transverse plane of the human skull (the apex, i.e.
the third point defining that plane, is conventionally the left infraorbital notch).
Orientation: The x-axis of this system passes posteroanteriorly through the origin and lies in the transverse plane
of the head. The y-axis passes through the origin, is directed positively to the left, lies in the same plane, and is
perpendicular to the x-axis. The z-axis is mutually perpendicular to the other two axes and is directed approximately
through the vertex of the skull.
3.3.2 Anatomical coordinate system: root of neck
Origin: The anterior superior border of the body of the first thoracic vertebra (Tl) in the midplane of that vertebra.
Orientation: The x-axis of this system passes through the origin and, posteroanteriorly, through the midpoint of a
line in the midplane of Tl connecting the posterosuperior and posteroinferior points of the posterior spinous process
of Tl. The y-axis passes through the origin and is mutually perpendicular to the x- and z-axes. The z-axis passes
through the origin, lies in the midplane of Tl, and is perpendicular to the x-axis.
NOTE - The axes of this system are not necessarily exactly parallel with the corresponding axes of the major axial segmental
anatomical coordinate systems (head, pelvis) in the normal anatomical position, and there will in any case be divergences with
changes in posture. However, for the purposes of describing force and motion inputs to the upper torso and the root of the neck
in the normal anatomical position, a sufficient approximation may be presumed to exist between the orientation for the
midplane of Tl and the midsagittal plane of the trunk. A precise description of the postural relationships between body
segments is needed to define the orientation of these systems in inertial space.
3.3.3 Anatomical coordinate system: upper torso
Origin: The anterior superior border of the fourth thoracic vertebra (T4) in the midsagittal plane.
Orientation: Defined in the corresponding manner as for Tl above.
NOTE - Note in 3.3.2 applies equally to this system.
3.3.4 Anatomical coordinate system: pelvis
Origin: The midpoint of a line connecting the right and left anterior superior iliac spines. That imaginary line forms
the base of an inverted triangle connecting the anterior superior iliac spines with the
...
ISO
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1997-08-01
Vibrations et chocs mécaniques -
Exposition de l’individu - Systèmes de
coordonnées biodynamiques
Mechanical vibration and shock - Human exposure - Biodynamic
coordina te systems
Numéro de référence
ISO 8727: 1997(F)
ISO 8727: 1997(F)
Page
Sommaire
1 Domaine d’application .
2 Références normatives .
3 Systèmes de coordonnées biodynamiques .
Orientation .
31 .
Systèmes de coordonnées biodynamiques relatifs à
32 .
............................................................. 2
l’ensemble du corps
3.2.1 Système de coordonnées anatomiques relatif à l’ensemble
................................................................................
du corps 2
3.2.2 Systèmes de coordonnées basicentriques relatifs à
l’ensemble du corps .
......
33 . Systèmes de coordonnées anatomiques segmentaires
3.3.1 Système de coordonnées anatomiques : tête. .
Système de coordonnées anatomiques : base du cou .
3.3.2
Système de coordonnées anatomiques : partie supérieure
3.3.3
................................................................................
du torse
pelvis. .
3.3.4 Système de coordonnées anatomiques :
34 . Systèmes de coordonnées biodynamiques relatifs à la main
3.4.1 Système de coordonnées anatomiques : main .
Système de coordonnées basicentriques relatif à une force
3.4.2
ou à un mouvement transmis par la main . 6
0 ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Internet central @ iso.ch
c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
x.400
Imprimé en Suisse
ii
@ ISO
Annexe A (informative)
Illustrations schématiques de systèmes de coordonnées
biodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 8
Annexe B (informative)
Notes explicatives concernant le référentiel anatomique et les
systèmes de coordonnées biodynamiques relatifs à la main . . . . . . . . . . . . . 13
Annexe C (informative)
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 14
@ ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 8727 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, sous-comité SC 4,
Exposition de l’individu aux vibrations et aux chocs mécaniques.
Les annexes A à C de la présente Norme internationale sont fournies
uniquement à titre d’information.
IV
@ ISO ISO 8727:1997(F)
Introduction
Pour de nombreuses raisons dans le domaine de la biodynamique et dans
l’étude pratique des vibrations affectant le corps humain, il est nécessaire
de définir le point d’origine, l’intensité et la direction d’un signal ou d’une
réponse mécanique (force ou mouvement) par rapport à un système de
coordonnées orthogonales spécifique. Les systèmes de coordonnées
biodynamiques nécessitent la définition d’un point d’origine dans le corps
humain ou dans un système de référence extérieur auquel il soit possible
de rapporter un système de coordonnées anatomiques. Les applications
comprennent l’évaluation de l’exposition de l’individu aux vibrations et aux
chocs, la définition précise de la localisation fonctionnelle et de l’orientation
des systèmes biodynamiques mis en place, la modélisation biodynamique
des forces et des mouvements appliqués au corps humain, à ses parties
ou à ses segments, les comparaisons de données biodynamiques entre
individus ou espèces.
À des fins de comparaison de données entre individus (ou entre des
mesures répétées portant sur le même individu), entre personnes et
modèles représentant le corps humain, ou entre des données mesurées et
une norme prescrivant des limites pour les vibrations ou les chocs
appliqués au corps humain ou à ses segments, il est impératif que, quel
que soit le système de coordonnées anatomiques utilisé, l’origine et
l’orientation de ce système soient définies par rapport à des points
anatomiques (au niveau du squelette) reconnus, stables et localisables par
radiographie ou stéréotaxie. La présente Norme internationale énonce le
principe fondamental suivant: elle déconseille expressément l’utilisation de
systèmes vaguement définis comme centrés sur le cœur ou d’autres
structures molles et mobiles. La définition précise de systèmes de
coordonnées anatomiques est fondamentale pour la science
biodynamique, car toutes les mesures biodynamiques doivent, en dernier
lieu, être rapportées à l’anatomie osseuse de l’être humain.
Page blanche
NORME INTERNATIONALE @ ISO ISO 8727: 1997(F)
Vibrations et chocs mécaniques - Exposition de
l’individu - Systèmes de coordonnées biodynamiques
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale prescrit des systèmes anatomiques et basicentriques permettant d’effectuer des
mesures biodynamiques, qui serviront de référence dans le développement de normes apparentées et qui
permettront de décrire avec précision l’exposition du corps humain à des vibrations et à des chocs mécaniques. Les
systèmes de coordonnées anatomiques segmentaires définis dans la présente Norme internationale concernent la
tête, la base du cou (point d’articulation du système constitué par la tête et le cou), le pelvis et la main. Des
principes généraux sont énoncés pour l’établissement de systèmes de coordonnées anatomiques relatifs à d’autres
segments du squelette humain. Les systèmes de coordonnées biodynamiques définis dans la présente Norme
internationale peuvent servir de référentiels pour la description et la mesure des mouvements de translation et de
rotation générés par des vibrations et des chocs affectant les êtres humains.
NOTES
1 Bien que définis pour des sujets humains, ces systèmes de coordonnées anatomiques sont adaptables, en exploitant les
connaissances en anatomie comparée, à des primates autres que l’être humain ou à d’autres espèces animales dont
l’anatomie du squelette serait visiblement comparable, par radiographie, à l’anatomie correspondante des êtres humains.
2 Lorsqu’il est nécessaire de disposer d’autres systèmes de coordonnées anatomiques segmentaires (par exemple pour le
bras, le poignet, la jambe ou le pied), il convient de définir ces systèmes conformément aux principes d’anatomie et de
normalisation, et de proposer leur inclusion dans les révisions ultérieures de la présente Norme internationale.
3 La présente Norme internationale ne fait aucune différence entre l’anatomie du squelette d’un individu de sexe masculin et
celle d’un individu de sexe féminin, concernant les définitions et l’utilisation de systèmes de coordonnées biodynamiques. En
outre, les mêmes principes s’appliquent lors de la définition de systèmes de coordonnées anatomiques relatifs à des enfants et
à des espèces animales mammifères autres que des humains dans la recherche, le développement, l’essai et l’évaluation lors
de recherches en biodynamique conformes à l’éthique.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 1503:1977, Orientation géométrique et sens de mouvement.
ISO 58051997, Vibrations et chocs mécaniques - Exposition de l’individu - Vocabulaire.
@ ISO
ISO 8727: 1997(F)
3 Systèmes de coordonnées biodynamiques
On doit utiliser, autant que possible, des systèmes normalises de coordonnées biodynamiques, lorsqu’il s’agit de
recueillir, transformer, analyser, fournir, décrire, comparer ou évaluer des données relatives à l’application de
vibrations et de chocs mécaniques au corps humain, ainsi que les réponses structurales et systémiques du corps
humain qui en résultent.
NOTES
1 Un système de coordonnées biodynamiques peut être orienté par rapport à une hiérarchie de systèmes de coordonnées
dans un espace inertie1 (voir figures A.1 et A.2). De tels espaces inettiels de référence peuvent être géocentriques, dans
lesquels l’axe principal ou normal est orienté dans la même direction que la force d’attraction terrestre, ou basicentriques, dont
l’origine se trouve à la surface de contact (ou dans une structure complètement orientable reliée rigidement à cette surface) par
laquelle la force de déplacement concernée est transmise au corps. Les systèmes de coordonnées basicentriques peuvent, par
exemple, être définis en fonction de la structure d’un véhicule, d’un poste de travail ou d’un laboratoire, par rapport à une
source immédiate de vibrations ou de chocs affectant les personnes telles qu’un outil ou appareil vibrant, ou par rapport à une
machine vibrante, un simulateur de mouvements ou un dispositif générateur de chocs, utilisés pour les besoins de la
recherche. À des fins de recherche et d’évaluation, un système de coordonnées biodynamiques peut constituer lui-même le
référentiel extérieur du système de coordonnées des capteurs, utilisé pour définir les mesures inertielles effectuées sur le corps
humain ou à l’intérieur de celui-ci.
2 Au point de vue géométrique, le corps humain peut, pour toute posture donnée, être traité comme un objet complètement
orienté (voir figure A.3).
3 L’utilisation de systèmes de coordonnées dont le point d’origine est supposé se trouver dans des tissus mous informes ou
souples, ou dans des zones anatomiques superficielles déformables ou mobiles (par exemple des systèmes de coordonnées
définis approximativement comme centrés dans le cœur ou dans les fesses), ne permet pas l’acquisition ou la comparaison
précise de données biodynamiques et est donc déconseillée. L’origine et l’orientation des systèmes anatomiques définis dans
la présente Norme internationale sont définies par rapport à des repères osseux localisables (et observables) par radiographie
ou stéréotaxie. En outre, ces systèmes sont adaptables, à des fins de biodynamique comparative, à des mammifères autres
que les êtres humains et à des modèles mécaniques analogues (mannequins) de l’être humain.
4 Un repère localisable par radiographie signifie un repère qui, à des fins de recherche et de référence, peut être visualisé et
dont la position peut être mesurée par des méthodes d’anthropométrie radiographique ou ultrasonore. Ce repère peut être
également (mais pas nécessairement) déterminé par stéréotaxie, s’il est observable (ou rapporté de façon fiable à des
structures observables) dans l’anatomie de surface. II est évidemment admis que, dans plusieurs domaines et applications, la
définition de l’anatomie osseuse correspondante par des méthodes radiographiques peut s’avérer impossible. Néanmoins, il
convient d’identifier le ou les systèmes applicables de coordonnées anatomiques lorsque des mesures inertielles sont
effectuées sur des êtres humains, et de rapporter, autant que possible, les mesures à un ou plusieurs systèmes de
coordonnées anatomiques.
3.1 Orientation
Tous les systèmes de coordonnées orthogonales utilisés en biodynamique doivent être définis comme orientés à
main droite (voir figure A.4). Pour des systèmes de coordonnées anatomiques, la définition des axes X, y et z doit
être conforme à ISO 5805 (voir figures A.5 et A.6 qui illustrent les orientations). En ce qui concerne les systèmes
basicentriques (par exemple, dans des véhicules), les définitions et les orientations des axes doivent être conformes
aux principes de I’ISO 1503.
II est possible de déroger exceptionnellement à la règle, concernant la définition des systèmes de coordonnées
NOTE -
orientés à main droite, dans le cas d’un système de coordonnées anatomiques (main) adapté spécifiquement à des mesures
sur la main gauche (voir 3.4.1).
3.2 Systèmes de coordonnées biodynamiques relatifs à l’ensemble du corps
3.2.1 Système de coordonnées anatomiques relatif à l’ensemble du corps
Dans la plupart des cas (par exemple lorsqu’on considère une force ou un mouvement appliqué à l’ensemble du
corps à partir d’une surface de contact ou de support sur laquelle la personne se tient debout, assise ou allongée),
le système de coordonnées anatomiques choisi doit être celui défini pour le pelvis (voir 3.3.4).
@ ISO
NOTES
Lorsque des considérations pratiques indiquent clairement qu’il serait plus judicieux de procéder de la sorte, il est possible
de définir les points d’application à l’ensemble du corps par rapport à un autre système défini pour le torse et qui, conjointement
à la posture et à l’orientation du corps par rapport à la source de vibrations ou de chocs, devrait être défini sans aucune
ambiguïté, lors de la publication des données rapportées à ce système de coordonnées. Par exemple, les vibrations et les
chocs principalement appliqués au dos d’une personne, comme par exemple des vibrations et des chocs générés par un
dossier de siège vibrant ou par un équipement dorsal motorisé, peuvent être rapportés au système de coordonnées
anatomiques de la partie supérieure du torse. Sauf spécification contraire, on doit considérer qu’une vibration ou un choc est
appliqué à l’ensemble du corps d’une personne en <
principaux segments axiaux (par exemple la tête et le tronc) à peu près parallèles, les membres allongés et les paumes des
mains tournées vers l’avant. Lorsqu’une posture particulière est adoptée (par exemple position assise) pendant les mesures
des réponses d’un corps humain à des vibrations, il convient de tenter de spécifier aussi précisément de possible l’orientation
relative des systèmes de coordonnées segmentaires concernés par la mesure. Ceci peut être effectué en quantifiant la rotation
des axes principaux de chaque système de coordonnées anatomiques segmentaires (et, le cas échéant, le déplacement de
point d’origine du système) par rapport à sa position anatomique normale.
N implique
2 L’adoption du système de coordonnées anatomiques recommandé par la présente orme internationale d’admettre
implicitement une symétrie bilatérale (gauche et droite) du squelette.
Systèmes de coordonnées basicentriques relatifs à l’ensemble du corps
3.2.2
3.2.2.1 Système de coordonnées basicentriques relatif à des personnes debout
Origine : Point central d’une ligne dans le plan d’une surface de contact (par exemple pont d’un bateau ou plancher
d’un véhicule comportant un équipage ou des passagers se tenant debout), supportant la personne en station
debout, passant à l’aplomb des points les plus bas des calcanéum.
NOTE - L’orientation de cette ligne dans le plan de la surface de contact peut être définie par rapport à l’orientation
coplanaire de cette surface pour simplifier la situation, lorsqu’il y a une posture habituelle prise sur cette surface (par exemple
celle d’un opérateur humain au niveau d’un poste de travail).
Orientation : L’axe des y est la ligne définie ci-dessus, avec le sens positif orienté vers la gauche du sujet. L’axe
des x passe par l’origine , se trouve dans le plan de la surface de contact et est perpendiculaire à l’axe des y. L’axe
des z est mutuellement perpendiculaire aux deux autres axes (et donc normal à la surface de contact).
Les orientations d’un système de coordonnées basicentriques, par rapport à la direction de la gravité (ou par rapport
NOTE -
à un système de coordonnées géocentriques), varient en fonction de l’orientation relative d’un véhicule et en fonction de
l’orientation des surfaces de support dans le véhicule. II est possible que, de temps en temps, les axes z des principaux
systèmes de coordonnées anatomiques (tête, pelvis), basicentriques et géocentriques, soient tous approximativement alignés,
comme c’est le cas lorsqu’une personne se tient debout sur le pont d’un bateau sur une mer calme et regardent droit devant
vers l’horizon. Cependant, le non-alignement est généralement de règle (par exemple lorsqu’une personne s’allonge sur son
siège alors que le véhicule est en train de grimper une colline, voir 3.2.2.2).
3.2.2.2 Système de coordonnées basicentriques relatif à des personnes assises
Origine : Point central d’une ligne située dans le plan d’une surface de contact (par exemple un siège de véhicule)
supportant une personne assise et passant par la surface de pression des fesses et à l’aplomb des points les plus
bas des tubérosités ischiatiques.
NOTE - L’orientation de cette ligne dans le plan de la surface de contact peut être définie pour simplifier la situation par
rapport à l’orientation coplanaire de cette surface, lorsqu’il y a une position assise habituelle et un alignement du siège (par
exemple celle d’un opérateur humain au niveau d’un poste de travail).
Orientation : Définie par rapport au point d’origine et au plan de surface de contact, de manière similaire à celle
dans laquelle un système de coordonnées basicentriques pour des personnes debout est défini ci-dessus. Le sens
de l’axe des y est positif par rapport à la gauche du sujet.
@ ISO
ISO 8727: 1997(F)
NOTES
1 Dans une posture normale en position assise, il est permis de supposer que l’orientation principale du système de
coordonnées basicentriques relatif à une personne assise sur un siège plat est à peu près identique à celle de l’axe
correspondant du systéme de coordonnées anatomiques (pelvis).
2 Pour certaines applications, un système de coordonnées basicentriques relatif à un conducteur de véhicule (ou à un modèle
mécanique représentant l’être humain) ayant son origine au niveau du point de repère de siège, PRS (voir ISO 5353), est
utilisé comme référentiel, par exemple dans des évaluations techniques de facteurs ergonomiques ou humains concernant des
sièges de tracteurs et autres équipements similaires. Son utilisation présuppose que le siège est normalement positionné et
centré dans sa plage de réglage par rapport au châssis du véhicule, et se rapporte à des mesures relatives à la géométrie du
véhicule. La référence à un point H (équivalent au PRS concernant l’ajustement normal d’un siège de conducteur de tracteur)
est parfois utilisée à des fins d’études ergonomiques dans l’industrie automobile. Cette pratique, qui n’a pas été acceptée
généralement à l’échelle internationale, n’est habituellement pas utilisée dans le cadre d’évaluations biodynamiques de
l’exposition du corps humain aux vibrations et aux chocs liés au mouvement des véhicules.
3 Lorsque des mesures de vibrations globales du corps sont effectuées à l’aide d’un montage approprié, intercalé au niveau
de l’interface entre un conducteur et son siège (voir OS0 10326-l), cet appareillage, servant de surface de contact dans lequel
il est possible de définir l’origine et l’orientation du système de coordonnées basicentriques relatif à la personne assise, fournit
en retour le référentiel pour le système de coordonnées relatif à l’instrumentation.
4 Lors de l’analyse, de la comparaison et de la présentation des données biodynamiques ou lors de l’interprétation des
normes relatives aux vibrations et aux chocs appliqués à des sujets assis, il convient de tenir dûment compte de tout angle
significatif entre le siège, le système de coordonnées géocentriques (ou du véhicule) et le système de coordonnées relatives
aux instruments.
3.3 Systèmes de coordonnées anatomiques segmentaires
NOTE - La définition et l’adoption des systèmes de coordonnées anatomiques suivants suppose d’admettre implicitement
l’hypothèse selon laquelle le segment du corps respectif, pour lequel le système est établi, obéit avec une approximation
suffisante aux lois de la mécanique des corps rigides. (Ceci a été démontré pour certains segments du squelette importants au
point de vue biodynamique, notamment, la tête et le pelvis.) Pour les exemples, voir figures A.1 à A.6.
3.3.1 Système de coordonnées anatomiques : tête
Origine : Point central d’une ligne reliant les marges supérieures des conduits auditifs externes à gauche et à droite
du crâne.
NOTE - En anatomie classique, cette ligne constitue la base d’un triangle définissant le plan horizontal du crâne humain (le
sommet du triangle, c’est-à-dire le troisième point définissant ce plan, correspond par convention au canal sous-orbitaire
gauche).
Orientation : L’axe des x de ce système traverse d’arrière en avant l’origine et se situe dans le plan horizontal de la
tête. L’axe des y est la ligne transversale qui passe par l’origine, se dirige positivement vers la gauche, se situe
dans le même plan et est perpendiculaire à l’axe des X. L’axe des z est mutuellement perpendiculaire aux deux
autres axes et est dirigé approximativement à travers le sommet du crâne.
3.3.2 Système de coordonnées anatomiques : base du cou
antérosupérieur du corps de la première vertèbre thoracique (Tl) dans le plan médian de cette
Origine : Bord
vertèbre.
Orientation : L’axe des x de ce système passe par l’origine et, d’arrière en avant, par le point central d’une ligne
située dans le plan médian de Tl reliant les points postérosupérieur et postéroinférieur de l’épine de Tl . L’axe des y
passe par l’origine et est mutuellement perpendiculaire aux axes des x et des Z. L’axe des z passe par l’origine, se
situe dans le plan médian de Tl et est perpendiculaire à l’axe des X.
NOTE - Les axes de ce système ne sont pas nécessairement exactement parallèles aux axes correspondants des
principaux systèmes de coordonnées anatomiques axiaux des segments (tête, pelvis) en position anatomique, et il y aura en
tout cas des divergences en fonction des changements de posture. Cependant, dans le but de décrire les forces et les
mouvements appliqués à la partie supérieure du torse et à la base du cou dans la position anatomique, on peut supposer qu’il
existe une approximation suffisante entre l’orientation relative au plan médian de Tl et le plan sagittal médian du tronc. Une
@ ISO
description précise des relations posturales entre des segments du corps est nécessaire pour définir l’orientation de ces
systèmes dans un espace inertiel.
3.3.3 Système de coordonnées anatomiques : partie supérieure du torse
Origine : Bord antérieur supérieur de la quatrième vertèbre thoracique (T4) dans le plan sagittal médian.
Orientation : définie comme Tl ci-dessus.
La note en 3.3.2 est également applicable à ce système.
NOTE -
3.3.4 Système de coordonnées anatomiques : pelvis
Origine : Point central d’une ligne reliant les épines iliaques antérosupérieures gauche et droite. Cette ligne
imaginaire forme la base d’un triangle inversé reliant les épines iliaques antéréosupérieure droite et gauche au point
antérosupérieur le plus élevé de la symphyse pubienne (qui forme ainsi le sommet du triangle).
Orientation : L’axe des x de ce système se projette vers l’avant à partir de l’origine et est perpendiculaire au
...
Questions, Comments and Discussion
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