تاثیر استفاده از اگزواسکلتون گردنی بر روی سطح فعالیت الکتریکی عضلات ناحیه گردن و شانه هنگام انجام کار در ارتفاع بالاتر از سر

مقدمه: استفاده از اگزواسکلتون ها به‌عنوان یک مداخله ارگونومیک نوین جهت کاهش ریسک فاکتورهای اختلالات اسکلتی عضلانی و افزایش عملکرد انسان در انقلاب صنعتی نسل چهارم نمود پیدا کرده است. هدف مطالعه حاضر ارزیابی استفاده از اگزواسکلتون گردنی هنگام کار در ارتفاع بالای سر از نقطه‌نظر سطح فعالیت الکتریکی عضلات و میزان ناراحتی درک شده در ناحیه گردن و شانه بود.روش کار: در این مطالعه تجربی از 14 شرکت‌کننده مرد خواسته شد تا وظیفه شبیه‌سازی شده بستن پیچ و مهره در ارتفاع بالای سر را در دو حالت استفاده و بدون استفاده از اگزواسکلتون گردنی (مداخله ارگونومیکی) و دو زاویه پوسچرال گردن به‌صورت تصادفی انجام دهند. حین اجرای وظیفه، فعالیت الکتریکی عضلات هدف در ناحیه گردن و شانه با روش الکترومیوگرافی سطحی ثبت می‌شد. علاوه بر این، در پایان اجرای هر وظیفه، شرکت‌کنندگان پرسشنامه میزان ناراحتی درک شده را تکمیل می‌کردند. پردازش سیگنال‌های الکترومیوگرافی با نرم‌افزار matlab 2017b انجام شد و میزان سطح فعالیت الکتریکی عضلات هدف نسبت به حداکثر فعالیت عضلانی نرمال‌سازی شد. آنالیز داده‌های با مدل random intercept mix در نرم‌افزار stata 14 انجام شد. یافته ها: استفاده از اگزواسکلتون گردنی سبب کاهش معنادار میانگین ناراحتی درک شده در ناحیه گردن و شانه‌ها شد ولی در ناحیه سایر نواحی، تفاوتی آماری معناداری وجود نداشت. نتایج میانگین سطح فعالیت عضلات استرنوکلیدوماستوید و اسپلینوس کاپیتیس سمت راست و چپ در حین استفاده از اگزواسکلتون گردنی به‌صورت معنی‌داری کاهش‌یافته بودند؛ اما این اختلاف برای عضلات ذوزنقه‌ای افزایش معنی‌داری را نشان داد.نتیجه گیری: استفاده از اگزواسکلتون گردنی سبب کاهش سطح فعالیت الکتریکی عضلات و میزان ناراحتی درک شده در ناحیه گردن شد که علت آن مربوط به توزیع وزن سر و گردن توسط جک نگه‌دارنده اگزواسکلتون در هنگام خمش رو به عقب گردن بود. در طراحی اگزواسکلتون گردنی برای ناحیه شانه و بازو حمایتی در نظر گرفته نشده بود که دلیل وجود نتایج غیر معنادار در ناحیه شانه‌ها را توجیه می‌کند؛ بنابراین استفاده از اگزواسکلتون گردنی با اضافه کردن حمایت بیشتر در نواحی شانه‌ها می‌تواند به‌عنوان یک مداخله ارگونومیکی برای کار در ارتفاع بالای سر توصیه گردد.

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

Introduction: The use of exoskeletons as a new ergonomics intervention to reduce musculoskeletal disorders risk factors and increase human performance has emerged in the fourthgeneration 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 nonsignificant 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.