Validation scientifique du capteur EMG : synthèse des études comparatives

L’électromyographie de surface (sEMG) est largement utilisée pour évaluer l’activation musculaire dans des contextes variés : recherche, santé et sport. Le capteur développé par Léonard, a été soumis à plusieurs études comparatives avec les systèmes EMG de référence les plus utilisés en laboratoire et sur le terrain.

Ces travaux visent à évaluer la validité, la répétabilité et la reproductibilité des données fournies par le capteur afin de déterminer dans quelles conditions son utilisation peut être considérée comme équivalente aux standards du marché.

1. Comparaison avec MuscleBan (Plux biosignals)

Échantillon : 12 participants
Muscle étudié : Rectus femoris (quadriceps)
Acquisition : les données de notre capteur et du capteur MuscleBan ont été récoltées avec l’application mobile EMIL.

Tâches :

• Contractions isométriques à 50 % de la contraction maximale volontaire (CMV)
• Contractions dynamiques (leg extension) avec et sans résistance

Résultats :

• En isométrie (50 %CMV) : biais très faible (≈ 0,2 %) → excellente concordance
• En dynamique : biais plus marqué ≈ 9 % ± 4 %CMV → au-delà du seuil pragmatique de 5 %

‍

2. Comparaison avec Shimmer3R EMG Unit (Shimmer)

Échantillon : 12 participants
Muscle étudié : Rectus femoris (quadriceps)
Acquisition : les données de notre capteur ont été récoltées avec l’application mobile EMIL et celles du capteur Shimmer3 avec l’application mobile ShimmerCapture.

Tâches :

• Contractions isométriques à 50 % de la contraction maximale volontaire (CMV)
• Contractions dynamiques (leg extension) avec et sans résistance

Résultats :

En isométrie (50 %CMV) : biais ≈ 0,6 %CMV → accord quasi parfait
En dynamique avec résistance : biais moyen ≈ 1,3 % ± 0,8 %CMV → excellent accord
En dynamique sans résistance : biais ≈ 3,5 % ± 2,2 %CMV → accord très bon

‍

3. Comparaison avec MuscleSense (ANR M40)

Échantillon : 15 participants
Muscle étudié : Biceps brachial
Acquisition : les données de notre capteur et du capteur MuscleSense ont été récoltées avec l’application mobile EMIL.

Tâches :

• Contractions isométriques (plateau à 50 % CMV)
• Contractions dynamiques (flexion/extension du bras)

Résultats :

En isométrie (CI50) : MuscleSense présente une meilleure reproductibilité (erreur standard de mesure plus faible).
En dynamique : Notre capteur montre une meilleure répétabilité intra-système (ICC plus élevé en dynamique : ICC = 0,730 pour notre capteur vs 0,564 pour Muscle Sense).

‍

4. Comparaison Trigno (Delsys)

Échantillon : 11 participants
Muscle étudié : Biceps brachial
Acquisition : les données de notre capteur ont été récoltées avec l’application mobile EMIL et celles du capteur Trigno avec le système d’acquisition du fabricant (récepteur relais + logiciel PC)

Tâches :

• Contractions isométriques : port d’une charge de 5 kg pendant 30 secondes
• Contractions dynamiques : port d’un objet de 2,2 kg (5 répétitions)

Résultats :

En isométrie (charge 5 kg) :

• Moyennes très proches Trigno : 24,0 %CMV ; notre capteur : 24,3 %CMV
• Écart moyen = 0,2 %CMV (p = 0,94, non significatif) → excellente validité

En dynamique (port de peau) :

• Trigno : 8,6 %CMV ; notre capteur : 12,0 %CMV
• Écart moyen ≈ 3,5 %CMV, significatif (p = 0,018) → tendance de notre capteur à surestimer l’activité musculaire

‍

5. Biais et limites

Il est important de souligner plusieurs limites méthodologiques propres à ces comparaisons. Tout d’abord, les systèmes évalués présentent des différences notables de fréquence d’échantillonnage : l’ANR enregistre à seulement 10 Hz alors que le capteur E.M.I.L. monte jusqu’à 1000 Hz, tandis que le Delsys peut atteindre 4000 Hz. Ces écarts influencent la richesse fréquentielle des signaux captés. De plus, les dispositifs intègrent des pré-traitements logiciels et matériels différents, ce qui peut modifier l’amplitude et la forme du signal. Par exemple, le MuscleBAN dispose d’une plage de mesure deux fois plus réduite, atteignant plus rapidement son seuil de saturation. Les systèmes de fixation varient également : électrodes adhésives classiques pour le MuscleBAN, le Muscle Sense et le Shimmer3, contre un film adhésif spécifique pour le Delsys. Enfin, il convient de rappeler que l’ensemble des études a été conduit sur de petits échantillons (11 à 15 sujets), ce qui limite la puissance statistique et la généralisation des résultats. Avec un effectif plus important, les conclusions gagneraient en robustesse et en représentativité.

Conclusion générale

Ces études confirment la validité scientifique de notre capteur EMG :

• Accord excellent en isométrie avec Trigno (Delsys), Shimmer3 et MuscleBan (Plux biosgnals) : écarts < 1 % dans plusieurs tâches,
• Très bonne concordance en dynamique avec Shimmer3 et Trigno (Delsys) : écarts modérés, < 5 %,
• Différence plus marquée avec MuscleBan (Plux biosgnals) en dynamique (≈ 9 %),
• Répétabilité intra-système remarquable en dynamique, particulièrement face à Muscle Sense (ANR40).

En pratique, notre capteur EMG peut être considéré comme une alternative fiable et portable aux systèmes de référence, particulièrement adapté aux contextes de terrain (ergonomie, sport, rééducation), tout en gardant une précision scientifiquement validée.

‍

* conflits d'intérêts : les études comparatives sur les capteurs MuscleBan, Shimmer3 et MuscleSense ont été réalisées par des personnes employées par la société Léonard.