Avaliação da eficácia de exoesqueletos passivos para trabalhos de construção: estudo em laboratório

O protocolo experimental exigirá aproximadamente 3 horas do tempo do participante. Será composto por seis etapas:

Estágio I: Questionários de desconforto corporal e lateralidade Primeiro, a equipe de pesquisa aplicará um questionário de entrevista ao participante para obter informações sobre o nível de dor/desconforto corporal dos participantes e para determinar a dominância manual do participante usando o Inventário de lateralidade de Edimburgo.

Fase II: Medidas corporais antropométricas e teste de força Várias dimensões corporais antropométricas serão medidas na posição ortostática usando uma fita métrica padrão e um antropômetro. As medidas do corpo incluirão altura em pé, altura do ombro, altura da cintura ao chão, comprimento da perna, altura do joelho, comprimento do braço superior e inferior, comprimento do pé e distância entre os ombros. O peso corporal dos participantes do estudo será medido usando uma balança padrão. A força máxima de preensão de força em ambas as mãos será medida por 3 tentativas usando um dinamômetro de preensão manual padrão.

Fase III: Adaptação de BSEs Quatro tipos de BSEs comerciais (backX, Laevo 2, FLx ErgoSkeleton, V22 ErgoSkeleton) serão apresentados aos participantes. Seguindo as instruções dos fabricantes, os participantes poderão testar cada dispositivo, ajustar o dispositivo ao seu corpo para maior conforto usando recursos ajustáveis ​​(por exemplo, alças).

Estágio IV: Marcador óptico de captura de movimento, sensores inerciais portáteis e colocação do sensor de eletromiografia de superfície (sEMG) Um sistema comercial de captura de movimento (Qualisys AB, Kvarnbergsgatan, Göteborg, Suécia) será usado para monitorar e analisar trajetórias de movimento de segmentos - espaço dimensional. Vários marcadores ópticos serão colocados em marcos anatômicos dos participantes do estudo, incluindo cabeça, ombros, braços, mãos, costas, pelve, pernas e pés. Para a fixação dos marcadores ópticos nos pontos anatômicos será utilizada fita dupla face hipoalergênica. Sensores inerciais vestíveis serão fixados usando fita dupla face hipoalergênica na região lombar perto da cintura (S1), parte superior das costas (T6), esterno, braço (R, L), antebraço (R, L), coxa ( R, L) e haste (R, L). Oito sensores sEMG serão colocados no Trapézio Descendente (TRP), Deltoide Anterior (AD), Iliocostalis Lumborum (ILL), Reto Abdominal (RA), Oblíquo Externo (EO), Eretor da Espinha Cervical (CES), Latissimus Dorsi (LD), e Vasto Lateral (VL) para medir o nível de ativação muscular durante a execução de tarefas simuladas de trabalho, descritas no Estágio VI.

Estágio V: Medição da Contração Voluntária Máxima (MVC) para ativação muscular Durante a execução de tarefas de trabalho, o nível de ativação muscular varia entre os músculos e entre os indivíduos. Uma maneira comum é normalizar as atividades mioelétricas de cada músculo para cada participante, medindo a contração voluntária máxima isométrica (MVC). Neste estudo, os investigadores medirão 11 MVCs antes do início das tarefas reais de trabalho. Nossos testes de MVC serão baseados em um estudo dos músculos do tronco. Antes da medição do MVC, os participantes serão solicitados a se aquecer com 5 exercícios de alongamento: (a) Fique em pé com os pés afastados na largura dos ombros. Coloque as mãos nas nádegas para se apoiar. Olhe para cima e incline-se lentamente para trás. Mantenha as pernas firmes. (b) Fique em pé com os pés afastados na largura dos ombros. Coloque uma mão em suas nádegas para apoio. Olhe para cima e incline-se lentamente para trás. Estenda a mão oposta. Gire a parte superior do corpo na cintura. (c) Ajoelhe-se em um pé. Coloque as mãos nos quadris. Empurre os quadris para a frente. Se necessário, segure-se em algo para manter o equilíbrio. (d) Fique em pé com os pés afastados na largura dos ombros. Cruze os braços e coloque as mãos nos ombros. Gire lentamente os ombros para um lado. Para aumentar a intensidade desse alongamento, use as mãos para ajudar a girar para os lados. (e) Ajoelhe-se de quatro. Apoie-se com uma mão e alcance o tornozelo com a outra. Mantenha as costas paralelas ao chão. Mantenha as costas retas, paralelas ao chão, e a coxa na posição vertical. Distribua seu peso uniformemente em ambas as mãos e joelhos. Após o aquecimento, será realizado o teste de MVC, que inclui (1) flexão de tronco superior: o sujeito ficará na postura sentada posicionado em um banco com as pernas dobradas e os pés amarrados com um cinto. Ele então tentará flexionar o tronco superior no plano sagital enquanto o tórax dela será apoiado manualmente pelo experimentador; (2) torção do tronco superior (R e L): Na mesma posição sentada apoiada, o sujeito tentará torcer o tronco superior no plano horizontal enquanto seu tórax será apoiado manualmente pelo experimentador; (3) flexão do tronco inferior: o sujeito tentará flexionar a parte inferior do tronco no plano sagital enquanto estiver em posição supina, mas com joelhos e quadris dobrados em aproximadamente 90 graus. Seu tórax será amarrado com um cinto e suas pernas serão amarradas manualmente pelo experimentador; (4) torção do tronco inferior (R e L): Na mesma posição deitada e apoiada, o sujeito tentará torcer o tronco inferior no plano horizontal enquanto suas pernas serão apoiadas manualmente pelo experimentador; (5) flexão do tronco superior (R e L): o sujeito tentará dobrar lateralmente o tronco superior no plano frontal enquanto estiver em decúbito lateral, com os joelhos dobrados e amarrados com um cinto, e o tórax e os braços serão apoiados manualmente pelo experimentador; (6) flexão inferior do tronco: o sujeito manterá uma posição de ponte lateral direita e esquerda enquanto uma pressão para baixo resistida ao máximo na pelve será aplicada pelo experimentador; (7) extensão superior do tronco: o sujeito será amarrado em uma posição prona, com o tronco em balanço horizontal sobre a extremidade do banco (posição Biering-Sorensen). Ele então tentará estender a parte superior do tronco no plano sagital e retrair os ombros (apertando as escápulas) enquanto a resistência manual será aplicada nos ombros pelo experimentador; (8) extensão do tronco inferior: o sujeito tentará estender o tronco inferior e os quadris contra resistência manual quando estiver em decúbito ventral, com o tronco apoiado no banco e as pernas apoiadas horizontalmente sobre a extremidade do banco; (9) rotação e adução do ombro (R e L): o sujeito tentará aduzir e girar internamente o ombro contra resistência manual com o ombro abduzido e o cotovelo flexionado, ambos a 90 graus. Além disso, duas contrações abdominais máximas sem resistência serão realizadas em pé; (10) esvaziamento abdominal de esforço máximo: o sujeito tentará ativar ao máximo os músculos abdominais profundos enquanto contrai a parte inferior do abdome; (11) órtese abdominal de esforço máximo: o sujeito tentará ativar ao máximo toda a parede abdominal sem nenhuma mudança na posição dos músculos. Em todos os testes MVC, os participantes serão solicitados a exercer sua força máxima em uma postura estática (instruções serão dadas por nosso pesquisador) a cada cinco segundos. Nos primeiros dois segundos, eles serão solicitados a aumentar ao máximo e manter a força pelos próximos três segundos. MVCs serão testados pelo menos duas vezes para cada grupo muscular.

Etapa VI: Coleta de dados em tarefas simuladas de trabalho de construção Os dados posturais serão registrados dos participantes durante a execução de seis tarefas simuladas de trabalho em concreto (ou seja, pá, enquadramento, transporte e levantamento de materiais de construção, martelar e amarrar vergalhões) em diferentes intensidades. O material que eles irão levantar, carregar, escavar e segurar não ultrapassará o limite de segurança de 30 libras, conforme declarado pelo NIOSH. Os participantes realizarão as tarefas com e sem usar diferentes BSEs. Os testes de tarefas serão gravados em vídeo para correspondência visual ao analisar a captura de movimento e os dados do sensor inercial. Os participantes terão dois minutos de intervalo entre as tarefas e trinta segundos de intervalo entre as tentativas. A ordem das condições da tarefa dentro de cada tarefa de trabalho será aleatória.

• Tarefa 1: Reboque e movimentação de material de construção do local A para B. A distância entre A e B será definida para 0,5 m, ambos localizados no nível do solo. Os participantes serão solicitados a escavar materiais de construção com três pesos diferentes (ou seja, terra, cimento e cascalho). Os participantes serão solicitados a escavar em uma taxa de alta frequência (15 colheres por minuto).
• Tarefa 2: Emoldurar uma parede de 30" usando uma chave de fenda elétrica. A estrutura será colocada no chão, contra uma superfície elevada (28" de altura). Os participantes serão solicitados a usar uma chave de fenda elétrica para inserir e retirar um parafuso do quadro.
• Tarefa 3: Carregar materiais de construção de diferentes pesos (ou seja, estruturas de madeira e tubos) por até 10 metros em cada tentativa. O peso máximo dos materiais transportados não excederá 30 lbs.
• Tarefa 4: Levantamento de materiais de construção de diferentes pesos. Os mesmos materiais serão usados ​​como a tarefa de transporte.
• Tarefa 5: Bater em um saco de pancadas localizado no chão contra 18 polegadas de altura contra 36 polegadas de altura usando uma marreta de diferentes pesos (ou seja, 0, 6, 12, 16 e 20 libras).
• Tarefa 6: Amarrando o vergalhão em uma grade emoldurada localizada em diferentes níveis de altura (ou seja, 0", 50").

As tarefas e os níveis de intensidade foram selecionados para serem diversos, mas reprodutíveis (em termos de posturas corporais) e se assemelham a tarefas comuns encontradas em tarefas de trabalho concretas.

Os participantes serão solicitados a responder a questionários perguntando sobre sua experiência, usabilidade e aceitabilidade em cada exoesqueleto depois de concluírem cada tarefa de trabalho.

O processo de coleta de dados terminará com a remoção de marcadores ópticos e sensores vestíveis. Os participantes receberão uma pausa para descanso e um lanche, se necessário, seguidos de compensação e preenchimento do formulário de pagamento.