ISO/TR 10687:2022
(Main)Mechanical vibration — Description and determination of seated postures with reference to whole-body vibration
Mechanical vibration — Description and determination of seated postures with reference to whole-body vibration
This document summarizes descriptive quantities for those responsible (e.g. scientists, safety engineers) for determination of postures for a seated person who is exposed to whole-body vibration. It is the intention that the results of different methods can be easily related to these quantities and that they allow for a common terminology between practitioners. The focus of this document is to offer a collection of ideas on how to measure postures in practice. The postures determined can also be used as a basis for further investigation or as a means of comparison for different methods. Although some of the approaches described here can be applied to standing or recumbent positions, additional considerations are likely to be required in these cases. NOTE 1 This work is closely related to International Standards which focus on static postures (ISO 11226[4]) or on radiologically accessible landmarks, i.e. points on the body (ISO 8727[3]). Additionally, this document deals with dynamic postures where body angles or associated movements are determined visually or by measuring points on the skin or clothing. NOTE 2 Nevertheless, ISO 8727[3] and ISO 11226[4] put forward principles for further extensions of posture determination which are followed in this document, in particular for measurements of body angles. This document does not specify sampling strategies or evaluation methods.
Vibrations mécaniques — Description et détermination des postures assises en référence à des vibrations transmises à l'ensemble du corps
Le présent document recense des grandeurs descriptives à l'usage des personnes (par exemple, scientifiques, spécialistes de la sécurité) chargées de déterminer les postures d'une personne assise exposée à des vibrations transmises à l’ensemble du corps. Son but est de permettre une mise en relation aisée des résultats de différentes méthodes avec ces grandeurs, ainsi que l’élaboration d’une terminologie commune entre les praticiens. L’objet principal du présent document est de proposer un ensemble d’idées sur la manière pratique de mesurer les postures. Les postures déterminées peuvent également servir de base à de futures recherches ou de moyen de comparaison entre différentes méthodes. Bien que certaines des approches décrites ici puissent s'appliquer à des positions debout ou couchée, il est probable que celles-ci nécessiteront des éléments de réflexion supplémentaires. NOTE 1 Ce travail est étroitement lié aux Normes internationales portant sur les postures statiques (ISO 11226[4]) ou sur les repères accessibles par radiographie, c’est-à-dire des points du corps (ISO 8727[3]). En outre, le présent document traite de postures dynamiques dans lesquelles les angles du corps ou mouvements associés sont déterminés visuellement ou en mesurant des points sur la peau ou sur les vêtements. NOTE 2 L'ISO 8727[3] et l'ISO 11226[4] présentent toutefois des principes applicables à d’autres méthodes d’évaluation de la détermination de la posture, qui sont suivis dans le présent document, notamment pour le mesurage des angles du corps. Le présent document ne spécifie pas de stratégies d’échantillonnage ou de méthodes d'évaluation.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 10687
Second edition
2022-02
Mechanical vibration — Description
and determination of seated postures
with reference to whole-body
vibration
Vibrations mécaniques — Description et détermination des postures
assises en référence à des vibrations transmises à l'ensemble du corps
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Description of posture quantities .1
4.1 General . 1
4.2 Points on the body . 1
4.3 Inclinations and axial rotations . 3
4.4 Symbols . 4
5 Biomechanical background . 5
5.1 General . 5
5.2 Spinal segments . 5
5.3 Body segments apart from the spine . 5
5.4 Other quantities. 6
6 Coordinate system .6
7 Characterization of postures .7
7.1 General . 7
7.2 Postural information. 7
7.2.1 Angles of body segments . 8
7.2.2 Sagittal inclination of the head . 9
7.2.3 Lateral inclination of the head . 9
7.2.4 Sagittal inclination of the thoracic spine . 10
7.2.5 Lateral inclination of the thoracic spine . 10
7.2.6 Sagittal inclination of the lumbar spine . 11
7.2.7 Lateral inclination of the lumbar spine . 11
7.2.8 Sagittal flexion of the neck .12
7.2.9 Lateral flexion of the neck.12
7.2.10 Neck torsion . 13
7.2.11 Sagittal flexion of the back . 13
7.2.12 Lateral flexion of the back . 14
7.2.13 Back torsion . 14
7.2.14 Curvature of the lumbar spine (kyphosis, lordosis) .15
7.2.15 Lateral tilt of the pelvis . 15
7.2.16 Axial rotation of the pelvis . 16
7.3 Other information . 16
7.3.1 General . 16
7.3.2 Body support . 17
7.3.3 Controls . 17
7.3.4 External loading . . . 17
8 Methods for determination of posture quantities .17
8.1 General . 17
8.2 Optical methods . 17
8.3 Ultrasonic sensors . 18
8.4 Electro-goniometers . 18
8.5 Other transducer-based methods . 18
8.6 Visual methods . 18
9 Measurement errors .18
Annex A (informative) Examples for the application to different body segments .20
Annex B (informative) Assessment of health effects .26
iii
Annex C (informative) Field measurements .30
Bibliography .32
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO 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.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and
condition monitoring, Subcommittee SC 4, Human exposure to mechanical vibration and shock.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TR 10687:2012) which has been
technically revised.
This edition was created to clarify conventions and measurements and was updated with some of the
latest research results.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
Seated persons exposed to whole-body vibration carry a risk for musculoskeletal problems such as low-
back problems and for spinal degeneration which is most likely increased by unfavourable postures.
However, the biomechanical mechanism of this increase is not fully understood.
It is therefore necessary, as a first step, to determine the posture and ergonomic environment of a
seated person with special focus on the spine.
This document is offering a collection of ideas on how to measure postures which are dynamic. To this
end, this document summarizes descriptive quantities that
— are likely to be relevant for the assessment of adverse health effects due to whole-body vibration
and unfavourable seated posture,
— can be determined using a variety of methods,
— are in accordance with the description of static, unfavourable seated postures as far as angles of
body segments are concerned, and
— include additional information, e.g. the presence of arm- or backrests.
The whole set of quantities and conventions used can be reported in order to
— facilitate the comparison of seated postures,
— be able to compare different methods for the determination of the seated posture, and
— permit further investigation, e.g. in biomechanical laboratories, on the basis of the determined
seated postures.
Due to limitations of the applied assessment methods, it might be necessary to combine different
methods in order to be able to report a complete list of quantities.
This document does not specify sampling strategies or evaluation methods.
vi
TECHNICAL REPORT ISO/TR 10687:2022(E)
Mechanical vibration — Description and determination of
seated postures with reference to whole-body vibration
1 Scope
This document summarizes descriptive quantities for those responsible (e.g. scientists, safety
engineers) for determination of postures for a seated person who is exposed to whole-body vibration.
It is the intention that the results of different methods can be easily related to these quantities and
that they allow for a common terminology between practitioners. The focus of this document is to offer
a collection of ideas on how to measure postures in practice. The postures determined can also be
used as a basis for further investigation or as a means of comparison for different methods. Although
some of the approaches described here can be applied to standing or recumbent positions, additional
considerations are likely to be required in these cases.
[4]
NOTE 1 This work is closely related to International Standards which focus on static postures (ISO 11226 )
[3]
or on radiologically accessible landmarks, i.e. points on the body (ISO 8727 ).
Additionally, this document deals with dynamic postures where body angles or associated movements
are determined visually or by measuring points on the skin or clothing.
[3] [4]
NOTE 2 Nevertheless, ISO 8727 and ISO 11226 put forward principles for further extensions of posture
determination which are followed in this document, in particular for measurements of body angles.
This document does not specify sampling strategies or evaluation methods.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Description of posture quantities
4.1 General
This clause summarizes the description of measurable quantities used in 7.2. The basis of the
descriptions is the points on the body as shown in Figure 1.
4.2 Points on the body
With the help of the points on the body presented in Figure 1, lines and planes can be defined, which
in turn define a posture. They are chosen in such a way that their position in space is relevant for the
strain on the spine.
A line between two points is represented by the respective normalized vector, v . A plane is represented
l
by three points and a normalized vector, v , perpendicular to that plane.
pl
Their angles with respect to the coordinate system can in turn be correlated to movements of parts of
the spine that are considered to be independent from one another.
A general vector in the coordinate system described in Clause 6 is represented in Figure 2.
Having defined suitable points on the body, two markers for optical measurement systems determine
a line, v , and three markers are needed for a plane, v . Triaxial accelerometers, on the other hand,
l pl
combined with, e.g. gyroscopes or magnetic sensors, offer a possibility to measure a (local) line, v , with
l
only one sensor unit.
Key
1 left lateral canthus 7 T (spinous process)
2 left tragus 8 L (spinous process)
3 right tragus 9 L (spinous process)
4 left acromion 10 L (spinous process)
5 right acromion 11 left greater trochanter
6 C (spinous process) 12 right greater trochanter
Figure 1 — Sketch of the human body with landmarks, i.e. points on the body that can
be monitored if using a marker-based measurement system
Key
a
Toward the head.
b
Toward the left-hand side.
c
Anterior.
Figure 2 — Cartesian coordinate system for a general vector, v
Experiments that do not measure the absolute posture in space, but a relative posture, can provide the
reference (the upright standing or seated posture) in the Cartesian coordinate system of Clause 6 in
order to be able to transform their data later.
4.3 Inclinations and axial rotations
To more easily understand and visualize the inclination and axial rotation convention, the reader can
consider reviewing Clauses 5 to 7.
Once the posture of a part of the body is defined by a vector, v, its sagittal inclination can be defined by
xz
the angle θ of the projection of v on to the xz-plane and the Z-axis, as given by Formula (1):
incl
x
v
xz
θ =arctan (1)
incl
z
v
x
This is shown in Figure 3 a). A sagittal extension is given by v < 0. The lateral inclination is defined
accordingly by the angle of he projection of v on to the yz-plane and the Z-axis, as given by Formula (2):
y
v
yz
θ =arctan (2)
incl
z
v
y
Here, the sign of v determines left and right lateral inclination.
a) Sagittal inclination of a vector v b) Rotation of a vector v
Figure 3 — Sagittal inclination and rotation of a vector v
′
The effects of inclinations on a given vector v parallel to z can be described by applying a rotary
rot
−1 ′
matrix to that vector Dv()θφ, =v where θ, ϕ are the polar angles of v . Consequently, the
rotrot rot
′
effects can be eliminated by the inverse rotary matrix vD= ()θφ, v . This is used to describe axial
rotrot
rotation independently from inclinations.
′
If v is the rotation axis around which another unit vector v is rotated, and if vD= ()θφ, v is
rot
rotrot
parallel to z, then v’ = D(θ,ϕ)v defines the vector v’ which in this document is always chosen to be
′
orthogonal to v and z, see Figure 3 b).
rot
This defines the rotation angle of v around v , independent from inclinations, with respect to y by the
rot
scalar product given by Formula (3):
χ =′arccos(vy⋅ ) (3)
This is illustrated in Figure 3 b).
Annex A gives examples for the application of these definitions to different body segments. Angles
pertinent to different body segments are shown in 7.2.2 to 7.2.10.
4.4 Symbols
C to C vertebrae of the cervical spine
1 7
D rotary matrix
L to L vertebrae of the lumbar spine
1 5
N normalization constant
T to T vertebrae of the thoracic spine
1 12
subscripts indicating the thoracic and lumbar spine
th, ls
vector between points A and B
v=AB
x y z
v = (v , v , v ) vector, represented by its Cartesian coordinates
v’ = Dv vector without influence of inclination
x, y, z unit vectors of the Cartesian coordinate system parallel to the X, Y and Z axes
χ angle between two vectors
θ, ϕ polar angles, the Z-axis of the coordinate system as polar axis
5 Biomechanical background
5.1 General
This clause provides the biomechanical background for the selection of relevant quantities with respect
to the spinal load of seated persons subject to whole-body vibration.
5.2 Spinal segments
In order to describe the spinal load as closely as possible, the range of motion of different parts of the
spine in inclination and axial rotation can be considered. A summary is given in Table 1 which indicates
that the lumbar, thoracic and cervical spine show different mobility and can, therefore, be treated
separately.
Table 1 — Maxima and minima of spinal tolerances towards movement
according to Reference [6]
Type of movement Maxima (vertebrae) Minima (vertebrae)
Sagittal inclination C /C , C /C , L /L , L /S T /T
0 1 4 5 4 5 5 1 9 10
Lateral inclination C /C , C /T , L /L T /T
1 2 7 1 3 4 5 6
Axial Rotation C /C , T /L T /T
1 2 12 1 5 6
NOTE C is the occiput.
Due to the large mobility in the cervical spine (vertebrae C to C ), it is more feasible to describe its
1 7
movement by the position of the head (sagittal and lateral inclination, axial rotation).
The thoracic spine (vertebrae T to T ) is separated from the lumbar spine by a distinct minimum for
1 12
all types of movement. Therefore, the axial rotation, sagittal inclination and lateral inclination of the
thoracic spine are investigated separately.
The lower part of the lumbar spine is closely connected to the pelvis. The forward and backward
tilting of the pelvis leads concomitantly to the lordosis or kyphosis of the lumbar spine (vertebrae L
[4]
to L ). This is an additional degree of freedom which has already been addressed in ISO 11226 . As
for the other degrees of freedom of the lumbar spine, it is sufficient to measure the sagittal and lateral
inclination, since the axial rotation is negligible for the seated person.
5.3 Body segments apart from the spine
Appendicular body segments (i.e. the upper and lower limb) are known to affect the biomechanical
response of the seated body. The position of the lower limb can affect the apparent mass and
transmissibility as can the position of the upper limb. For drivers, the position of the upper limb can be
dictated by the nature of the driving task, the nature and position of controls. The position of the lower
limb can be dictated by the presence of pedals, the seat height, and upholstery in the vehicle.
In order to fully describe the position and loading on the spine of the seated subject, one can consider the
position of all body segments as this affects the position of the centre of mass which the musculoskeletal
system is required to support.
5.4 Other quantities
Detailed segmental positions alone do not fully describe the loading on the body. For example, one set of
segment angles could be stable or unstable depending on whether a seat was present or not. Similarly,
they do not allow for a description of the biomechanical response as it is known that the presence of a
backrest affects the apparent mass and transmissibility.
6 Coordinate system
In most cases, the person is seated in a vehicle with the position of the pelvis in the seat pointing forward.
Because the direction of the seat might not correspond to the direction of motion of the vehicle, the seat
might not have a clear front (e.g. a stool) or the coordinate systems used in other whole-body vibration
[1] [2]
standards, e.g. ISO 2631-1 and ISO 5805 does not match this coordinate system; consequently,
appropriate transformations can be necessary.
A suitable coordinate system resembles an external polar coordinate system. It consists of orthogonal
unit vectors x, y, and z. The vector x is fore-aft at the pelvis; y is lateral and left at the pelvis and z
is vertical at the pelvis (see Figure 4). For upright seated persons, the vector z opposes gravity. The
Y-axis of the coordinate system is parallel to the Y-axis of the pelvis, given by the line that connects the
greater trochanters. This coordinate system is the basis for all variables concerning the movements of
the spine described in Clause 7.
NOTE 1 The line that connects the greater trochanters is not necessarily the rotational axis of the pelvis.
Within the levels of accuracy of this document, this is acceptable.
If the pelvis orientation does not correspond to the seat orientation, the coordinate system rotates
with the pelvis. This might be the case, e.g. when the driver is leaning out of the window or is driving
backwards for a longer time. Then, the coordinate system can be transformed in such a way that the
transformed coordinate system’s new Y-axis is again parallel to the Y-axis of the pelvis and the angle of
old and new Z-axis is minimal. If there is spinal axial rotation, the origin is defined at the pelvis.
NOTE 2 In this case, the transformed coordinate system does not correspond to the coordinate system of
[1]
the seated person in the measurement standard for whole-body vibration (see ISO 2631-1 ). Both coordinate
systems can be associated with each other by a unitary transformation.
NOTE 3 In many cases, additional transformations are necessary when the seat coordinate system is not in
line with the vehicle coordinate system.
NOTE The Y-axis is parallel to the line that connects the greater trochanters (circles).
Figure 4 — Cartesian coordinate system for a seated person
7 Characterization of postures
7.1 General
When reporting quantities determined, it is important to report clearly the conventions used.
In order to characterize a posture, the quantities in this clause can be determined. For postural
information, e.g. angles of body segments, see 7.2; for other information which can be collected in order
to describe the ergonomic environment, e.g. whether arm- or backrests are present or not, see 7.3.
7.2 Postural information
There are four types of degrees of freedom describing the posture (see Figure 5):
— Inclination, flexion, rotation and torsion.
— The inclination [see Figure 5 b)] is the change of an angle from the reference posture angle (zero-
neutral-posture 0°), [see Figure 5 a)].
— The flexion [see Figure 5 c)] is the difference of two inclinations (upper inclination minus lower
inclination).
— The torsion [see Figure 5 d)] is the difference of two rotations with respect to one axis (upper
rotation minus lower rotation).
a) Neutral 0 posture b) Inclination α c) Flexion β (α - α ) d) Torsion γ (θ - θ )
1 2 1 2
Figure 5 — Degrees of freedom describing posture
7.2.1 Angles of body segments
This subclause describes angles of body segments (see Table 2) with respect to the coordinate system
defined in Clause 6. The sign of inclination/flexion angles is positive when the inclination/flexion
resembles a clockwise movement.
Each body segment is represented by a line between two points on the body of the person as in
[4]
ISO 11226 . These points are palpable landmarks on the skin or the surface of the clothing in accordance
[3]
with ISO 8727 . Transducers or markers can be fixed at these points or alternative techniques can be
applied such as goniometry, video or visual analysis to provide equivalent data.
These body segment angles might continuously or periodically change during a measurement. The
nature of movement can be described.
Figure 1 presents a sketch of the human body together with a possible set of points for the description
of the movement of the respective body segments. The latter are summarized in Table 2.
Table 2 — Body segments and their movements as described by the position
of attributed points of the body according to Figure 1
Body segment Movement/angle Necessary points
Sagittal inclination of the head 1 to 3
Lateral inclination of the head 2 to 3
Head/cervical spine Sagittal flexion, extension of the neck 1 to 7
Lateral flexion of the neck 2 to 7
Neck torsion 2 to 5
Sagittal inclination of thoracic spine 6, 7
Lateral inclination of thoracic spine 6, 7
Thoracic spine
Position of the backrest 6, 7
Back torsion 4 to 10
Table 2 (continued)
Body segment Movement/angle Necessary points
Sagittal inclination of the lumbar spine 9 to 10
Lateral inclination of the lumbar spine 9 to 10
Sagittal flexion of the back 6 to 10
Lateral flexion of the back 6 to 10
Lumbar spine
Back torsion 4 to 12
Position of the backrest 8, 10
Sagittal inclination of the back 4 to 10
Curvature (kyphosis, lordosis) 8 to 10
Lateral tilt 11, 12
Pelvis
Axial rotation 11, 12
Body angles that are listed in Table 2 are described in 7.2.2 to 7.2.16. In the case of simultaneous
movements, the descriptions have to be adapted accordingly.
7.2.2 Sagittal inclination of the head
For a person in an upright standing posture, the line between the lateral canthus and the tragus
(points 1 and 3 in Figures 1 and 6) is used for describing the head inclination. Looking straight ahead
is represented for the reference position 0°. The inclination of the head in the sagittal plane is defined
by the deviation of this line from the reference position (see Figure 6). Looking downward results in
positive angles and vice versa.
Figure 6 — Sagittal inclination of the head
7.2.3 Lateral inclination of the head
The line that is orthogonal to the line between the left and right tragus (points 2 and 3 in Figures 1
and 7) is used to describe lateral inclination of the head. For a person in an upright standing posture
this line is declared for 0°. Lateral inclination of the head is the deviation of this line from the reference
position in the lateral plane (see Figure 7). Angles to the right hand side of the person are positive and
vice versa.
Figure 7 — Lateral inclination of the head
7.2.4 Sagittal inclination of the thoracic spine
The line between the third thoracic vertebrae (T ) and the seventh cervical vertebrae (C ) (points 7
3 7
and 6 in Figures 1 and 8) is used for describing the reference position 0° in an upright standing posture.
Sagittal inclination of the thoracic spine is a deviation of this line from the reference position in the
sagittal plane. Forward angles are positive and vice versa.
Figure 8 — Sagittal inclination of the thoracic spine
7.2.5 Lateral inclination of the thoracic spine
The line between the seventh vertebrae of the cervical spine (C ) and the third thoracic vertebrae (T )
7 3
(points 6 and 7 in Figures 1 and 9) is used for describing the reference position 0° in an upright standing
posture. Lateral inclination of the thoracic spine is a deviation of this line from the reference position in
the lateral plane. Angles to the right-hand side of the person are positive and vice versa.
Figure 9 — Lateral inclination of the thoracic spine
7.2.6 Sagittal inclination of the lumbar spine
The line between the third lumbar spinous process (L ) and the fifth lumbar spinous process (L )
3 5
(points 9 and 10 in Figures 1 and 10) is used for describing the reference position 0° in an upright
standing posture. Sagittal inclination of the lumbar spine is a deviation of this line from the reference
position in the sagittal plane. Forward angles are positive and vice versa.
Figure 10 — Sagittal inclination of the lumbar spine
7.2.7 Lateral inclination of the lumbar spine
The line between the third lumbar spinous process (L ) and the fifth lumbar spinous process (L )
3 5
(points 9 and 10 in Figures 1 and 11) is used for describing the reference position 0° in an upright
standing posture. The lateral inclination of the lumbar spine is a deviation of this line from the reference
position in the lateral plane. Angles to the right-hand side of the person are positive and vice versa.
Figure 11 — Lateral inclination of the lumbar spine
7.2.8 Sagittal flexion of the neck
This angle is described as the difference between head and thoracic inclination in the sagittal plane
(α − α ) as shown in Figure 12.
1 2
Figure 12 — Sagittal flexion of the neck
7.2.9 Lateral flexion of the neck
This angle is described as the difference between head and thoracic inclination in the lateral plane
(α − α ) as shown in Figure 13.
1 2
Figure 13 — Lateral flexion of the neck
7.2.10 Neck torsion
For a person in an upright standing posture, the line between the left and right tragus (points 2 and 3
in Figures 1 and 14) is defined as the reference position for rotational movement of the head. Also, the
line between the left and right acromion (points 4 and 5 in Figures 1 and 14) is defined as the reference
position for the axial rotation of the thoracic spine. The neck torsion is given by the angle difference
between the axial rotation of the head and the axial rotation of the thoracic spine (α − α ). This leads to
1 2
a torsion within the cervical spine. Axial rotation to the right hand side is positive and vice versa.
Figure 14 — Neck torsion
7.2.11 Sagittal flexion of the back
This angle is described as the difference between the inclination of thoracic spine and the inclination of
lumbar spine in the sagittal plane (α − α ) as shown in Figure 15.
1 2
Figure 15 — Sagittal flexion of the back
7.2.12 Lateral flexion of the back
This angle is described as the difference between the inclination of thoracic spine and lumbar spine in
the lateral plane (α − α ) as shown in Figure 16.
1 2
Figure 16 — Lateral flexion of the back
7.2.13 Back torsion
For a person in an upright standing posture, the line between the left and right acromion (points 4 and
5 in Figures 1 and 17) is defined as the reference position for the axial rotation of the thoracic spine.
Also the line between the left and right greater trochanter (points 11 and 12 in Figures 1 and 17) is
defined as the reference position for the axial rotation of the lumbar spine. The back torsion is given
by the angle difference between the axial rotation of the thoracic spine and the axial rotation of the
lumbar spine (α − α ). This leads to a torsion within the thoracic spine. Axial rotation to the right hand
1 2
side is positive and vice versa.
Figure 17 — Back torsion
7.2.14 Curvature of the lumbar spine (kyphosis, lordosis)
The curvature of the lumbar spine is given by the angle between the first, third and fifth lumbar spinous
processes (L , L and L ). The curvature is kyphosis, if the angle opens toward the front of the person
1 3 5
(see Figure 18), and lordosis if the angle opens toward the back of the person.
Figure 18 — Curvature of the lumbar spine (kyphosis)
7.2.15 Lateral tilt of the pelvis
Because, in most cases, the location of the pelvis is in the seat, when the driver is, for example, leaning
out of the window, the pelvis is tilted. The tilt angle is given by the line between the greater trochanters
and the horizontal axis (see Figure 19). Leaning to the left results in negative tilt angles.
In this case, the coordinate system (see Clause 6 [Coordinate system]) changes.
Figure 19 — Lateral tilt of the pelvis
7.2.16 Axial rotation of the pelvis
If the pelvis is rotated on the seat surface, the coordinate system (see Clause 6 [Coordinate system])
changes. The axial rotation angle is given by the line between the greater trochanters and the horizontal
axis (see Figure 20). Axial rotation to the left hand side leads to negative axial rotation angles.
Figure 20 — Axial rotation of the pelvis
7.3 Other information
7.3.1 General
Other information provide sufficient data to understand internal and external loading on the body. This
can be split into body support, controls and external loading. For example, the angle of the legs can
affect the pelvis and trunk posture. The consequences of this information on the posture of the upper
and lower limbs can be described (see 3.3).
7.3.2 Body support
Each contact point supporting the body can be described.
— Feet: flat on floor/on heels/free hanging/on pedals.
— Seat pan: angle, length of contact and seat pan shape
— Seat back: angle, height of contact and seat back shape
— Headrest: contact/no contact.
— Armrest: no/yes (dimensions).
— Grip: grab rail/steering wheel/joystick/other.
— Other.
7.3.3 Controls
Primary controls can be described. Primary controls can change during different phases of a work
cycle. Foot controls are controlled by the feet; hand controls are controlled by motion of the arm or
wrist; finger controls are controlled by motion of the fingers.
— Foot controls: control type, continuous/intermittent operation, (legs stretched? no/yes).
— Hand controls: control type, continuous/intermittent operation, (arms stretched? no/yes).
— Finger controls: control type, continuous/intermittent operation, (arms stretched? no/yes).
— Other.
A record of the position of the controls with respect to the seat can be valuable.
7.3.4 External loading
External loading can come from items mounted on the body. Some of these items are designed to
restrict body movement (e.g. harnesses, some protective equipment). Where appropriate, the masses
of these items can be reported.
— Harness: seatbelt/harness type.
— Protective equipment: helmet/body armour/buoyancy aid/other.
— Equipment: pack/weapon/tools/other.
— Other.
8 Methods for determination of posture quantities
8.1 General
The posture of persons can be determined in a variety of ways. Some of the most common methods
are described here but this list is not comprehensive and does not impede innovation. Several methods
described here require specialized measurement equipment.
8.2 Optical methods
Optical methods have been applied to assess posture simultaneously with whole-body vibration in the
laboratory and in the field as shown e.g. in References [7] and [8]. Generally, they measure the position
of markers on the surface of the skin or clothing of the test person. Dedicated cameras and software can
be used to track these markers and determine the relevant angles. One problem with optical markers
is that complex software is needed to evaluate results from multi-camera measurements. Some optical
systems cannot be used outdoors during the day.
8.3 Ultrasonic sensors
Ultrasonic sensors determine the propagation of ultrasound via the skin and deduce information on
posture by comparing the actual signal to a set of reference positions (leaning in the backrest, forward
inclination, etc.; for an example see Reference [9]). The choice of these reference positions determines
the number of quantities that are accessible and the connection to the definitions of this Technical
Report is more difficult.
8.4 Electro-goniometers
Electro-goniometers measure segment angles directly using devices which are mounted across a joint.
They can be obscured from view and do not require cameras. Some problems with electro-goniometers
include the bulk and routing of cables for multiple measurement sites and potentially erroneous
measurements if the device is unable to bend freely.
8.5 Other transducer-based methods
Other transducer-based methods include: gyrometers, magnetometers and accelerometers which can
be fixed on the surface of the skin or clothing. For examples see References [10], [11] and [12]. Usually,
the exact position in space is not accessible, but a relative one, e.g. the angle of a transducer with respect
to gravity, which gives access to the relevant angles. A combination of transducers can provide a full
measurement of posture.
8.6 Visual methods
Visual methods determine the posture by predefined categories, e.g. as described in References [13],
[14] and [15]. They can be used for postures which do not require continual monitoring (e.g. a driver
who alternates between several postural positions such as driving, loading, reversing) by using
goniometers to measure segment angles for example postures. Video recording can then be used to
measure the time in each posture and to synchronize these with vibration events.
9 Measurement errors
Measurement errors can be considered for any selected measurement system. Systems are calibrated
and validated for systematic and random errors as well as calibration drift for measurements in the
environment of interest. Marker-based systems might have a high accuracy under laboratory conditions
which cannot be replicated under field conditions. In many cases, a precision of ±10° might be sufficient
in order to understand the movements of the person.
Even under the most ideal conditions, the description of the complex movement of the human spine by
the measurement of a limited number of external landmarks has the following restrictions.
— The resolution of a single vertebra is not possible.
— The effect of muscles and connective tissues is not described. Therefore, the actual load on the spine
can be different for the same measured posture.
— The ball and stick model of the spine on the basis of the considerations in 5.2 cannot represent all
degrees of freedom (e.g. curvature of the cervical spine).
— Consequently, some of the assumptions made in Clause 7 might not be valid (e.g. the coplanarity of
the shoulders, C and T ).
7 3
-----------
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 10687
Deuxième édition
2022-02
Vibrations mécaniques — Description
et détermination des postures
assises en référence à des vibrations
transmises à l'ensemble du corps
Mechanical vibration — Description and determination of seated
postures with reference to whole-body vibration
Numéro de référence
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Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Définition des grandeurs descriptives des postures . 1
4.1 Généralités . 1
4.2 Points du corps . 2
4.3 Inclinaisons et rotations axiales . 3
4.4 Symboles . 4
5 Notions de base de biomécanique .5
5.1 Généralités . 5
5.2 Segments vertébraux . 5
5.3 Segments corporels autres que la colonne vertébrale . 5
5.4 Autres grandeurs. 6
6 Système de coordonnées . 6
7 Caractérisation des postures .7
7.1 Généralités . 7
7.2 Informations relatives aux postures . 7
7.2.1 Angles des segments corporels . 8
7.2.2 Inclinaison sagittale de la tête . 9
7.2.3 Inclinaison latérale de la tête . 9
7.2.4 Inclinaison sagittale de la colonne thoracique . 10
7.2.5 Inclinaison latérale de la colonne thoracique . 10
7.2.6 Inclinaison sagittale de la colonne lombaire . 11
7.2.7 Inclinaison latérale de la colonne lombaire . 11
7.2.8 Flexion/extension sagittale du cou .12
7.2.9 Flexion latérale du cou .12
7.2.10 Torsion du cou . .13
7.2.11 Flexion sagittale du dos . 13
7.2.12 Flexion latérale du dos . 14
7.2.13 Torsion du dos . 14
7.2.14 Courbure de la colonne lombaire (cyphose, lordose) .15
7.2.15 Bascule du pelvis .15
7.2.16 Rotation axiale du pelvis . 16
7.3 Autres informations . . 16
7.3.1 Généralités . 16
7.3.2 Support du corps . 17
7.3.3 Commandes . 17
7.3.4 Charges extérieures . . . 17
8 Méthodes de détermination des grandeurs relatives à la posture .17
8.1 Généralités . 17
8.2 Méthodes optiques . 18
8.3 Capteurs ultrasonores . 18
8.4 Électrogoniomètres . . 18
8.5 Autres méthodes basées sur des transducteurs . 18
8.6 Méthodes visuelles . 18
9 Erreurs de mesurage .18
Annexe A (informative) Exemples d'application à différents segments corporels .20
Annexe B (informative) Évaluation des effets sur la santé .26
iii
Annexe C (informative) Mesurages sur le terrain .30
Bibliographie .32
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'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 l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 4, Exposition des individus aux vibrations et chocs mécaniques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TR 10687:2012), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
La présente édition a été conçue pour donner des précisions sur les conventions et les mesurages; elle a
été mise à jour sur la base d’un ensemble de résultats issus des recherches les plus récentes.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
v
Introduction
Les personnes assises exposées à des vibrations-transmises à l’ensemble du corps risquent de présenter
des troubles musculo-squelettiques, tels des problèmes lombaires, ainsi qu’une dégénérescence
vertébrale qui est le plus souvent aggravée par des postures défavorables. Le processus biomécanique
de cette aggravation n'est toutefois pas totalement compris.
Il est donc nécessaire, dans un premier temps, de déterminer la posture et l'environnement ergonomique
d'une personne assise, en étudiant tout particulièrement la colonne vertébrale.
Le présent document regroupe des propositions sur la façon de mesurer des postures dynamiques;
pour ce faire, il recense des grandeurs descriptives qui
— semblent appropriées pour l'évaluation des effets néfastes sur la santé de l'exposition à des vibrations
transmises à l’ensemble du corps et d'une posture assise défavorable,
— peuvent être déterminées au moyen de différentes méthodes,
— permettent la description de postures assises statiques défavorables du point de vue des angles des
segments corporels, et
— intègrent des informations supplémentaires, par exemple la présence d'un accoudoir ou d'un dossier.
Il peut être fait état de l’ensemble complet des grandeurs et conventions pour
— faciliter la comparaison des postures assises,
— permettre la comparaison de différentes méthodes de détermination de la posture assise,
— permettre des recherches ultérieures, par exemple dans des laboratoires de biomécanique, sur la
base des postures assises déterminées.
Les méthodes d'évaluation appliquées étant limitées, il peut être nécessaire de combiner plusieurs
méthodes pour être en mesure de produire une liste complète de grandeurs.
Le présent document ne spécifie pas de stratégies d’échantillonnage ou de méthodes d'évaluation.
vi
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 10687:2022(F)
Vibrations mécaniques — Description et détermination
des postures assises en référence à des vibrations
transmises à l'ensemble du corps
1 Domaine d'application
Le présent document recense des grandeurs descriptives à l'usage des personnes (par exemple,
scientifiques, spécialistes de la sécurité) chargées de déterminer les postures d'une personne assise
exposée à des vibrations transmises à l’ensemble du corps. Son but est de permettre une mise en
relation aisée des résultats de différentes méthodes avec ces grandeurs, ainsi que l’élaboration d’une
terminologie commune entre les praticiens. L’objet principal du présent document est de proposer un
ensemble d’idées sur la manière pratique de mesurer les postures. Les postures déterminées peuvent
également servir de base à de futures recherches ou de moyen de comparaison entre différentes
méthodes. Bien que certaines des approches décrites ici puissent s'appliquer à des positions debout ou
couchée, il est probable que celles-ci nécessiteront des éléments de réflexion supplémentaires.
NOTE 1 Ce travail est étroitement lié aux Normes internationales portant sur les postures statiques
[4] [3]
(ISO 11226 ) ou sur les repères accessibles par radiographie, c’est-à-dire des points du corps (ISO 8727 ).
En outre, le présent document traite de postures dynamiques dans lesquelles les angles du corps ou
mouvements associés sont déterminés visuellement ou en mesurant des points sur la peau ou sur les
vêtements.
[3] [4]
NOTE 2 L'ISO 8727 et l'ISO 11226 présentent toutefois des principes applicables à d’autres méthodes
d’évaluation de la détermination de la posture, qui sont suivis dans le présent document, notamment pour le
mesurage des angles du corps.
Le présent document ne spécifie pas de stratégies d’échantillonnage ou de méthodes d'évaluation.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Le présent document ne contient pas de liste de termes et définitions.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Définition des grandeurs descriptives des postures
4.1 Généralités
Le présent article décrit sous forme résumée les grandeurs mesurables utilisées en 7.2, cette description
s’appuyant sur les points du corps montrés à la Figure 1.
4.2 Points du corps
Les points du corps présentés à la Figure 1 permettent de définir des lignes et des plans qui, à leur tour,
définissent une posture. Ils sont choisis de sorte que leur position dans l'espace soit représentative de la
charge exercée sur la colonne vertébrale.
Une ligne entre deux points est représentée à chaque fois par le vecteur normalisé, v . Un plan est
l
représenté par trois points et un vecteur normalisé, v , perpendiculaire à ce plan.
pl
Leurs angles par rapport au système de coordonnées peuvent à leur tour être corrélés à des mouvements
de parties de la colonne vertébrale qui sont considérées comme indépendantes les unes des autres.
Un vecteur général dans le système de coordonnées décrit à l'Article 6 est représenté à la Figure 2.
Une fois définis les points du corps appropriés, deux marqueurs destinés aux systèmes de mesurage
optique déterminent une ligne, v , et trois marqueurs sont nécessaires pour un plan, v . D'autre part,
l pl
des accéléromètres triaxiaux combinés, par exemple, à des gyroscopes ou à des capteurs magnétiques,
donnent la possibilité de mesurer une ligne (locale), v , avec un seul capteur.
l
Légende
1 canthus latéral gauche 7 T (apophyse épineuse)
2 tragus gauche 8 L (apophyse épineuse)
3 tragus droit 9 L (apophyse épineuse)
4 acromion gauche 10 L (apophyse épineuse)
5 acromion droit 11 grand trochanter gauche
6 C (apophyse épineuse) 12 grand trochanter droit
Figure 1 — Schéma du corps humain portant des repères, c'est-à-dire des points du corps qui
peuvent être suivis en cas d’utilisation d’un système de mesurage basé sur des marqueurs
Légende
a
En direction de la tête.
b
En direction du côté gauche.
c
Antérieur.
Figure 2 — Système de coordonnées cartésiennes pour un vecteur général, v
Les expériences au cours desquelles la posture absolue dans l’espace est mesurée, et non pas la posture
relative, peuvent fournir la référence (posture debout ou assise droite) dans le système de coordonnées
cartésiennes de l'Article 6, pour permettre une conversion ultérieure des données.
4.3 Inclinaisons et rotations axiales
Pour comprendre et visualiser plus facilement la convention applicable à l’inclinaison et à la rotation
axiale, le lecteur est invité à consulter les Articles 5 à 7.
Une fois que la posture d'une partie du corps est définie par un vecteur, v, son inclinaison sagittale peut
xz
être définie par l'angle θ de la projection de v sur le plan xz et l'axe des z, comme indiqué par la
incl
Formule (1):
x
v
xz
θ =arctan (1)
incl
z
v
x
L'illustration en est donnée à la Figure 3 a). Une extension sagittale est donnée par v < 0. L’inclinaison
latérale est définie, en conséquence, par l'angle de la projection de v sur le plan yz et l'axe des z, comme
indiqué par la Formule (2):
y
v
yz
θ =arctan (2)
incl
z
v
y
Ici, le signe de v détermine l’inclinaison latérale gauche et droite.
a) Inclinaison sagittale d’un vecteur v b) Rotation d’un vector v
Figure 3 — Inclinaison sagittale et rotation d’un vecteur v
′
Les effets des inclinaisons sur un vecteur donné v parallèle à z peuvent être décrits en appliquant à
rot
−1 ′
ce vecteur une matrice de rotation Dv()θφ, =v , où θ, ϕ sont les angles polaires de v . Par
rotrot rot
conséquent, ces effets peuvent être éliminés en appliquant la matrice de rotation inverse
′
vD= θφ, v . Cette méthode est utilisée pour décrire une rotation axiale indépendamment des
()
rotrot
inclinaisons.
′
Si v est l'axe de rotation autour duquel tourne un autre vecteur unitaire v et si vD= ()θφ, v est
rot rotrot
parallèle à z, alors v’ = D(θ,ϕ)v définit le vecteur v’ qui, dans le présent document, est toujours choisi de
′
manière à être orthogonal à v et à z ; voir Figure 3 b).
rot
L'angle de rotation de v autour de v par rapport à y est donc ainsi défini, indépendamment des
rot
inclinaisons, par le produit scalaire donné par la Formule (3):
χ = arccos(vy′⋅ ) (3)
L’illustration en est donnée à la Figure 3 b).
L'Annexe A donne des exemples d'application de ces définitions à différents segments corporels. Des
angles pertinents pour différents segments corporels sont indiqués de 7.2.2 à 7.2.10.
4.4 Symboles
C à C vertèbres de la colonne cervicale
1 7
D matrice de rotation
L à L vertèbres de la colonne lombaire
1 5
N constante de normalisation
T à T vertèbres de la colonne thoracique
1 12
indices correspondant à la colonne thoracique et à la colonne lombaire
th, ls
vecteur entre les points A et B
v=AB
x y z
v = (v , v , v ) vecteur, représenté par ses coordonnées cartésiennes
v’ = Dv vecteur sans l'incidence d'une inclinaison
x, y, z vecteurs unitaires du système de coordonnées cartésiennes parallèles aux axes X, Y et Z
χ angle entre deux vecteurs
θ, ϕ angles polaires, l'axe des z du système de coordonnées étant pris comme axe polaire
5 Notions de base de biomécanique
5.1 Généralités
Le présent article fournit les notions de base de biomécanique pour la sélection de grandeurs pertinentes
concernant la charge vertébrale chez les personnes assises exposées à des vibrations transmises à
l’ensemble du corps.
5.2 Segments vertébraux
Pour décrire la charge vertébrale avec le plus de précision possible, il est possible de prendre en compte
la plage de mouvement des différentes parties de la colonne vertébrale en inclinaison et en rotation
axiale. Une synthèse en est donnée dans le Tableau 1; elle indique que les parties lombaire, thoracique et
cervicale de la colonne vertébrale ont une mobilité différente et peuvent, par conséquent, être traitées
séparément.
Tableau 1 — Tolérances maximale et minimale de mouvement de la colonne vertébrale selon la
Référence [6]
Type de mouvement Tolérance maximale (vertèbres) Tolérance minimale (vertèbres)
Inclinaison sagittale C /C , C /C , L /L , L /S T /T
0 1 4 5 4 5 5 1 9 10
Inclinaison latérale C /C , C /T , L /L T /T
1 2 7 1 3 4 5 6
Rotation axiale C /C , T /L T /T
1 2 12 1 5 6
NOTE C correspond à l’occiput.
En raison de la grande mobilité de la colonne cervicale (vertèbres C à C ), il est plus pratique de décrire
1 7
le mouvement de cette dernière par la position de la tête (inclinaison sagittale et latérale, rotation
axiale).
La colonne thoracique (vertèbres T à T ) se différencie de la colonne lombaire par une tolérance
1 12
minimale distincte pour tous les types de mouvements. Par conséquent, la rotation axiale, l’inclinaison
sagittale et l’inclinaison latérale de la colonne thoracique sont étudiées séparément.
La partie inférieure de la colonne lombaire est étroitement liée au pelvis. La bascule en avant et en
arrière du pelvis s'accompagne de la lordose ou de la cyphose de la colonne lombaire (vertèbres L à L ).
1 5
[4]
Il s'agit d'un degré de liberté supplémentaire qui a déjà été traité dans l'ISO 11226 . Pour ce qui est des
autres degrés de liberté de la colonne lombaire, il suffit de mesurer l’inclinaison sagittale et latérale
puisque la rotation axiale est négligeable chez la personne assise.
5.3 Segments corporels autres que la colonne vertébrale
Il est notoire que les segments corporels appendiculaires (c'est-à-dire les membres supérieurs et
inférieurs) ont une incidence sur la réponse biomécanique du corps assis. La position du membre
inférieur, comme celle du membre supérieur, peut influer sur la masse apparente et la transmissibilité.
Pour les conducteurs, la position du membre supérieur peut être dictée par la nature de la tâche à
exécuter et par le type et la position des commandes. La position du membre inférieur peut être dictée
par la présence de pédales, la hauteur du siège et le capitonnage intérieur du véhicule.
Pour donner une description complète de la position de la colonne vertébrale du sujet assis et des
charges auxquelles elle est soumise, il est possible de prendre en compte la position de tous les segments
corporels car celle-ci influe sur la position du centre de masse que le système musculo-squelettique doit
supporter.
5.4 Autres grandeurs
Les positions détaillées des segments ne suffisent pas à donner à elles seules une description complète
des charges qui s'exercent sur le corps. Par exemple, un ensemble d'angles de segments peut être stable
ou instable selon qu'il y a un siège ou non. De la même manière, elles ne permettent pas de décrire la
réponse biomécanique puisque l'on sait que la présence d'un dossier influe sur la masse apparente et la
transmissibilité.
6 Système de coordonnées
Dans la plupart des cas, la personne est assise dans un véhicule dans une position telle que son pelvis
est dirigé vers l'avant du siège. Comme il peut arriver que l'orientation du siège ne corresponde pas à
la direction de déplacement du véhicule, auquel cas le siège peut être dépourvu d'une position avant
bien définie (cas d'un tabouret par exemple), ou bien que les systèmes de coordonnées utilisés dans
[1]
d'autres normes relatives aux vibrations transmises à l’ensemble du corps, par exemple l'ISO 2631-1
[2]
et l'ISO 5805 soient différents du système de coordonnées du présent document, des transformations
appropriées peuvent être nécessaires.
Un système de coordonnées polaires extérieur représente un système de coordonnées approprié. Il
est constitué de vecteurs unitaires orthogonaux x, y et z. Le vecteur x correspond à l'axe longitudinal
(avant/arrière) par rapport au pelvis, y est latéral, sur le côté gauche du pelvis, et z correspond à l'axe
vertical par rapport au pelvis (voir Figure 4). Pour les personnes assises droites, le vecteur z est dans le
sens opposé à la force de gravité. L'axe des y du système de coordonnées est parallèle à l’axe Y du pelvis,
défini par la ligne qui relie les grands trochanters. Ce système de coordonnées est la base de toutes les
variables qui concernent les mouvements de la colonne vertébrale décrits à l'Article 7.
NOTE 1 La ligne qui relie les grands trochanters n'est pas obligatoirement l'axe de rotation du pelvis, ce qui est
acceptable pour les niveaux de précision du présent document.
Si l'orientation du pelvis ne correspond pas à l'orientation du siège, le système de coordonnées tourne
avec le pelvis. Cela peut arriver, par exemple, lorsque le conducteur se penche par la fenêtre ou effectue
une longue marche arrière. Le système de coordonnées peut alors être transformé de telle manière que
le nouvel axe des y du système de coordonnées transformé soit à nouveau parallèle à l'axe Y du pelvis
et que l'angle entre l'ancien et le nouvel axe des z soit minimal. En cas de rotation axiale de la colonne
vertébrale, l'origine est définie au niveau du pelvis.
NOTE 2 Dans ce cas, le système de coordonnées transformé ne correspond pas au système de coordonnées de
[1]
la personne assise dans la norme de mesurage des vibrations transmises à l’ensemble du corps (voir ISO 2631-1 ).
Les deux systèmes de coordonnées peuvent être associés l'un à l'autre par une transformation unitaire.
NOTE 3 Très souvent, des transformations supplémentaires sont nécessaires lorsque le système de
coordonnées du siège ne correspond pas au système de coordonnées du véhicule.
NOTE L'axe des Y est parallèle à la ligne qui relie les grands trochanters (cercles).
Figure 4 — Système de coordonnées cartésiennes pour une personne assise
7 Caractérisation des postures
7.1 Généralités
Il est important que la présentation des grandeurs déterminées soit accompagnée d’une indication
claire des conventions utilisées.
Pour caractériser une posture, les grandeurs présentées dans le présent article peuvent être déterminées.
Pour les informations relatives aux postures, par exemple les angles des segments corporels, voir 7.2;
pour les autres informations qu'il est possible de recueillir pour décrire l'environnement ergonomique,
par exemple la présence ou non d'accoudoirs ou de dossiers, voir 7.3.
7.2 Informations relatives aux postures
Quatre types de degrés de liberté décrivent la posture (voir Figure 5):
— l’inclinaison, la flexion, la rotation et la torsion;
— l’inclinaison [voir Figure 5 b)] correspond à la modification d’un angle par rapport à l’angle postural
de référence [posture neutre, angle nul (0°), [voir Figure 5 a)];
— la flexion [voir Figure 5 c)] correspond à la différence entre deux inclinaisons (inclinaison supérieure
moins inclinaison inférieure);
— la torsion [voir Figure 5 d)] correspond à la différence entre deux rotations par rapport à un axe
(rotation supérieure moins rotation inférieure).
a) Posture neutre 0° b) Inclinaison α c) Flexion β (α - α ) d) Torsion γ (θ - θ )
1 2 1 2
Figure 5 — Degrés de liberté décrivant la posture
7.2.1 Angles des segments corporels
Ce paragraphe décrit des angles de segments corporels (voir Tableau 2) par rapport au système de
coordonnées défini à l'Article 6. Le signe des angles d’inclinaison/flexion est positif lorsque l’inclinaison/
flexion se fait dans le sens des aiguilles d'une montre.
Chaque segment corporel est représenté par une ligne entre deux points du corps de la personne,
[4]
comme indiqué dans l'ISO 11226 . Ces points sont des repères observables sur la peau ou la surface
[3]
des vêtements, conformément à l'ISO 8727 . Des transducteurs ou des marqueurs peuvent être fixés
au niveau de ces points ou d'autres techniques, telles la goniométrie, l'analyse vidéo ou visuelle, peuvent
être appliquées pour obtenir des données équivalentes.
Pendant un mesurage, les angles de ces segments corporels peuvent évoluer de manière continue ou
périodique. La nature du mouvement peut être décrite.
La Figure 1 est une représentation schématique du corps humain présentant un ensemble possible de
points permettant de décrire le mouvement des segments corporels respectifs, lesquels sont énumérés
dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Segments corporels et leurs mouvements décrits par la position de points du corps
attribués selon la Figure 1
Segment corporel Mouvement/angle Points nécessaires
Inclinaison sagittale de la tête 1 à 3
Inclinaison latérale de la tête 2 à 3
Tête/colonne cervicale Flexion-extension sagittale du cou 1 à 7
Flexion latérale du cou 2 à 7
Torsion du cou 2 à 5
Inclinaison sagittale de la colonne thoracique 6, 7
Inclinaison latérale de la colonne thoracique 6, 7
Colonne thoracique
Position du dossier 6, 7
Torsion dorsale 4 à 10
Tableau 2 (suite)
Segment corporel Mouvement/angle Points nécessaires
Inclinaison sagittale de la colonne lombaire 9 à 10
Inclinaison latérale de la colonne lombaire 9 à 10
Flexion sagittale du dos 6 à 10
Flexion latérale du dos 6 à 10
Colonne lombaire
Torsion du dos 4 à 12
Position du dossier 8, 10
Inclinaison sagittale du dos 4 à 10
Courbure (cyphose, lordose) 8 à 10
Bascule 11, 12
Pelvis
Rotation axiale 11, 12
Les angles des segments corporels énumérés dans le Tableau 2 sont décrits de 7.2.2 à 7.2.16. Dans le cas
de mouvements simultanés, les descriptions doivent être adaptées en conséquence.
7.2.2 Inclinaison sagittale de la tête
Pour une personne en position debout droite, la ligne reliant le canthus latéral et le tragus (points 1
et 3 dans les Figures 1 et 6) est utilisée pour décrire l’inclinaison de la tête. Le regard dirigé droit
devant correspond à la position de référence (angle nul, 0°). L’inclinaison de la tête dans le plan sagittal
est définie par la déviation de cette ligne par rapport à la position de référence (voir Figure 6). Un
mouvement de la tête vers le bas donne des angles positifs, et inversement.
Figure 6 — Inclinaison sagittale de la tête
7.2.3 Inclinaison latérale de la tête
La ligne orthogonale à la droite reliant les tragus gauche et droit (points 2 et 3 dans les Figures 1 et 7)
est utilisée pour décrire l’inclinaison latérale de la tête. Pour une personne en posture debout droite, un
angle nul (0°) est associé à cette ligne. L’inclinaison latérale de la tête correspond à la déviation de cette
ligne par rapport à la position de référence dans le plan latéral (voir Figure 7). Les angles sur le côté
droit de la personne sont positifs, et inversement.
Figure 7 — Inclinaison latérale de la tête
7.2.4 Inclinaison sagittale de la colonne thoracique
La ligne reliant la troisième vertèbre thoracique (T ) et la septième vertèbre cervicale (C ) (points 7
3 7
et 6 dans les Figures 1 et 8) est utilisée pour décrire la position de référence (angle nul, 0°) dans une
posture debout droite. L’inclinaison sagittale de la colonne thoracique correspond à une déviation
de cette ligne par rapport à la position de référence dans le plan sagittal. Les angles vers l’avant sont
positifs, et inversement.
Figure 8 — Inclinaison sagittale de la colonne thoracique
7.2.5 Inclinaison latérale de la colonne thoracique
La ligne reliant la septième vertèbre de la colonne cervicale (C ) et la troisième vertèbre thoracique (T )
7 3
(points 6 et 7 dans les Figures 1 et 9) est utilisée pour décrire la position de référence (angle nul, 0°)
dans une posture debout droite. L’inclinaison latérale de la colonne thoracique correspond à une
déviation de cette ligne par rapport à la position de référence dans le plan sagittal. Les angles sur le
côté droit de la personne sont positifs, et inversement.
Figure 9 — Inclinaison latérale de la colonne thoracique
7.2.6 Inclinaison sagittale de la colonne lombaire
La ligne reliant la troisième apophyse épineuse lombaire (L ) et la cinquième apophyse épineuse
lombaire (L ) (points 9 et 10 dans les Figures 1 et 10) est utilisée pour décrire la position de référence
(angle nul, 0°) dans une posture debout droite. L’inclinaison sagittale de la colonne lombaire correspond
à une déviation de cette ligne par rapport à la position de référence dans le plan sagittal. Les angles vers
l’avant sont positifs, et inversement.
Figure 10 — Inclinaison sagittale de la colonne lombaire
7.2.7 Inclinaison latérale de la colonne lombaire
La ligne reliant la troisième apophyse épineuse lombaire (L ) et la cinquième apophyse épineuse
lombaire (L ) (points 9 et 10 dans les Figures 1 et 11) est utilisée pour décrire la position de référence
(angle nul, 0°) dans une posture debout droite. L’inclinaison latérale de la colonne lombaire correspond
à une déviation de cette ligne par rapport à la position de référence dans le plan latéral. Les angles sur
le côté droit de la personne sont positifs, et inversement.
Figure 11 — Inclinaison latérale de la colonne lombaire
7.2.8 Flexion/extension sagittale du cou
Cet angle est décrit comme étant la différence entre l’inclinaison de la tête et celle du thorax dans le
plan sagittal (α − α ), comme illustré à la Figure 12.
1 2
Figure 12 — Flexion/extension sagittale du cou
7.2.9 Flexion latérale du cou
Cet angle est décrit comme étant la différence entre l’inclinaison de la tête et celle du thorax dans le
plan latéral (α − α ), comme illustré à la Figure 13.
1 2
Figure 13 — Flexion latérale du cou
7.2.10 Torsion du cou
Pour une personne en posture debout droite, la ligne reliant les tragus gauche et droit (points 2 et 3 des
Figures 1 et 14) est définie comme la position de référence pour le mouvement de rotation de la tête. De
même, la ligne reliant les acromions gauche et droit (points 4 et 5 dans les Figures 1 et 14) est définie
comme la position de référence pour la rotation axiale de la colonne thoracique. La torsion du cou est
indiquée par la différence d’angle entre la rotation axiale de la tête et la rotation axiale de la colonne
thoracique (α − α ); cette différence entraîne une torsion de la colonne cervicale. L’angle de rotation
1 2
axiale sur le côté droit est positif, et inversement.
Figure 14 — Torsion du cou
7.2.11 Flexion sagittale du dos
Cet angle est décrit comme étant la différence entre l’inclinaison de la colonne thoracique et celle de la
colonne lombaire dans le plan sagittal (α − α ), comme illustré à la Figure 15.
1 2
Figure 15 — Flexion sagittale du dos
7.2.12 Flexion latérale du dos
Cet angle est décrit comme étant la différence entre l’inclinaison de la colonne thoracique et celle de la
colonne lombaire dans le plan latéral (α − α ), comme illustré à la Figure 16.
1 2
Figure 16 — Flexion latérale du dos
7.2.13 Torsion du dos
Pour une personne en posture debout droite, la ligne reliant les acromions gauche et droit (points 4
et 5 des Figures 1 et 17) est définie comme la position de référence pour la rotation axiale de la
colonne thoracique. De même, la ligne reliant les grands trochanters gauche et droit (points 11 et 12
des Figures 1 et 17) est définie comme la position de référence pour la rotation axiale de la colonne
lombaire. La torsion du dos est indiquée par la différence d’angle entre la rotation axiale de la colonne
thoracique et la rotation axiale de la colonne lombaire (α − α ); cette différence entraîne une torsion de
1 2
la colonne thoracique. L’angle de rotation axiale sur le côté droit est positif, et inversement.
Figure 17 — Torsion du dos
7.2.14 Courbure de la colonne lombaire (cyphose, lordose)
La courbure de la colonne lombaire est indiquée par l'angle entre la première, la troisième et la
cinquième apophyse épineuse lombaire (L , L et L ). La courbure est une cyphose si l'angle s'ouvre
1 3 5
vers l'avant de la personne (voir Figure 18) et une lordose si l'angle s'ouvre vers l'arrière de la personne.
Figure 18 — Courbure de la colonne lombaire (cyphose)
7.2.15 Bascule du pelvis
Le pelvis de la personne se trouvant, dans la plupart des cas, dans un siège (par exemple, lorsque le
conducteur se penche par la fenêtre), il bascule. L’angle de bascule est défini par la ligne reliant les
grands trochanters et par l’axe horizontal (voir Figure 19). L'inclinaison vers la gauche donne des angles
de bascule négatifs.
Dans ce cas, le système de coordonnées (voir Article 6 [Système de coordonnées]) change.
Figure 19 — Bascule du pelvis
7.2.16 Rotation axiale du pelvis
Si le pelvis effectue une rotation sur la surface du siège, le système de coordonnées (voir Article 6
[Système de coordonnées]) change. L’angle de rotation axiale est indiqué par la ligne reliant les grands
trochanters et par l’axe horizontal (voir Figure 20). La rotation axiale sur le côté gauche donne des
angles de rotation axiale négatifs.
Figure 20 — Rotation axiale du pelvis
7.3 Autres informations
7.3.1 Généralités
Les autres informations fournissent une quantité de données suffisante pour comprendre les charges
intérieures et extérieures subies par le corps. Ces charges peuvent être divisées en trois catégories:
support du corps, commandes et charges extérieures. Par exemple, l'angle des jambes peut influer sur la
posture du pelvis et du tronc. Les conséquences de ces charges sur la posture des membres supérieurs
et inférieurs peuvent être décrites (voir 5.3).
7.3.2 Support du corps
Chaque point de contact supportant le corps peut être décrit.
— Pieds: à plat sur le plancher/sur les talons/pendant librement/sur les pédales;
— assise du siège: angle, longueur de contact et forme de l'assise du siège;
— dossier: angle, hauteur de contact et forme du dossier;
— appuie-tête: contact/pas de contact;
— accoudoir: non/oui (dimensions);
— prise: main courante/volant/levier de commande/autre;
— autre.
7.3.3 Commandes
Les commandes principales peuvent être décrites. Ces commandes peuvent changer au cours des
différentes phases d'un cycle de travail. Les commandes au pied sont des commandes exécutées avec
les pieds; les commandes manuelles sont des commandes exécutées par un mouvement du bras ou du
poignet; les commandes digitales sont des commandes exécutées par un mouvement des doigts.
— Commandes au pied: type de commande, fonctionnement continu/intermittent, (jambes tendues?
non/oui);
— commandes manuelles: type de commande, fonctionnement continu/intermittent, (bras tendus?
non/oui);
— commandes digitales: type de commande, fonctionnement continu/intermittent, (bras tendus?
non/oui);
— autre.
Il peut être utile d'enregistrer la position des commandes par rapport au siège.
7.3.4 Charges extérieures
Les charges extérieures peuvent provenir d'accessoires portés sur le corps. Certains de ces accessoires
sont conçus pour limiter le mouvement du corps (par exemple harnais, certains équipements de
protection). La masse de ces accessoires peut être indiquée, le cas échéant.
— Harnais: ceinture de sécurité/type harnais;
— équipement de protection: casque/protection corporelle/aide à la flottabilité/autre;
— équipement: paquetage/arme/o
...
Questions, Comments and Discussion
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