تأثير استفاده از اگزواسكلتون گردني بر روي سطح فعاليت الكتريكي عضلات ناحيه گردن و شانه هنگام انجام كار در ارتفاع بالاتر از سر

The effect of using cervical exoskeleton on the neck and shoulder muscles electrical activity during overhead work

استفاده از اگزواسكلتون ها به‌عنوان يك مداخله ارگونوميك نوين جهت كاهش ريسك فاكتورهاي اختلالات اسكلتي عضلاني و افزايش عملكرد انسان در انقلاب صنعتي نسل چهارم نمود پيدا كرده است. هدف مطالعه حاضر ارزيابي استفاده از اگزواسكلتون گردني هنگام كار در ارتفاع بالاي سر از نقطه‌نظر سطح فعاليت الكتريكي عضلات و ميزان ناراحتي درك شده در ناحيه گردن و شانه بود. روش كار: در اين مطالعه تجربي از 14 شركت‌كننده مرد خواسته شد تا وظيفه شبيه‌سازي شده بستن پيچ و مهره در ارتفاع بالاي سر را در دو حالت استفاده و بدون استفاده از اگزواسكلتون گردني (مداخله ارگونوميكي) و دو زاويه پوسچرال گردن به‌صورت تصادفي انجام دهند. حين اجراي وظيفه، فعاليت الكتريكي عضلات هدف در ناحيه گردن و شانه با روش الكتروميوگرافي سطحي ثبت مي‌شد. علاوه بر اين، در پايان اجراي هر وظيفه، شركت‌كنندگان پرسشنامه ميزان ناراحتي درك شده را تكميل مي‌كردند. پردازش سيگنال‌هاي الكتروميوگرافي با نرم‌افزار Matlab 2017b انجام شد و ميزان سطح فعاليت الكتريكي عضلات هدف نسبت به حداكثر فعاليت عضلاني نرمال‌سازي شد. آناليز داده‌هاي با مدل Random intercept mix در نرم‌افزار STATA 14 انجام شد. يافته ها: استفاده از اگزواسكلتون گردني سبب كاهش معنادار ميانگين ناراحتي درك شده در ناحيه گردن و شانه‌ها شد ولي در ناحيه ساير نواحي، تفاوتي آماري معناداري وجود نداشت. نتايج ميانگين سطح فعاليت عضلات استرنوكليدوماستويد و اسپلينوس كاپيتيس سمت راست و چپ در حين استفاده از اگزواسكلتون گردني به‌صورت معني‌داري كاهش‌يافته بودند؛ اما اين اختلاف براي عضلات ذوزنقه‌اي افزايش معني‌داري را نشان داد. نتيجه گيري: استفاده از اگزواسكلتون گردني سبب كاهش سطح فعاليت الكتريكي عضلات و ميزان ناراحتي درك شده در ناحيه گردن شد كه علت آن مربوط به توزيع وزن سر و گردن توسط جك نگه‌دارنده اگزواسكلتون در هنگام خمش رو به عقب گردن بود. در طراحي اگزواسكلتون گردني براي ناحيه شانه و بازو حمايتي در نظر گرفته نشده بود كه دليل وجود نتايج غير معنادار در ناحيه شانه‌ها را توجيه مي‌كند؛ بنابراين استفاده از اگزواسكلتون گردني با اضافه كردن حمايت بيشتر در نواحي شانه‌ها مي‌تواند به‌عنوان يك مداخله ارگونوميكي براي كار در ارتفاع بالاي سر توصيه گردد.

The use of exoskeletons as a new ergonomics intervention to reduce musculoskeletal disorders risk factors and increase human performance has emerged in the fourth-generation industrial revolution. The aim of this study was to assess the cervical exoskeleton effect on the neck and shoulder muscles electrical activity. Material and Methods: In this experimental study, 14 male participants were asked to perform the simulated overhead work with and without using the cervical exoskeleton at two neck postural angles randomly. During the task, electromyography of the target muscles in the neck and shoulders was recorded. In addition, at the end of each task, participants completed a perceived discomfort questionnaire. Electromyographic signals were processed with Matlab 2017b software and the level of the electrical activity of the target muscles was normalized to the maximum muscle activity. Data analysis was performed using Random intercept mix model in STATA 14 software. Results: Mean perceived discomfort in the neck and shoulders regions significantly reduced by the exoskeleton device, but there was no statistically significant difference in other areas. Also, the mean activity level of sternocleidomastoid and splenius capitis muscles on the right and left was significantly decreased during the use of the cervical exoskeleton. However, this difference showed a significant increase in trapezius muscles. Conclusion: The use of the neck exoskeleton was associated with a reduction of muscle electrical activity and the perceived discomfort in the neck area. These results may be related to transferring neck and head weight by the exoskeleton retaining jack during the neck extension to other areas of the body. The exoskeleton design did not provide support for the shoulder and arm area, which explains the reason for the non-significant results in the shoulder area. Using the exoskeleton with the additional support in shoulder area could be considered as an ergonomic intervention in such overhead works.