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ハイライト

生体力学的モデリングは、心理物理学的負荷選択の記述に役立ちます。

安全な荷重は、最もストレスがかかる関節の知覚強度に関連している可能性があります。

最も高い応力を受けた関節の正規化されたピークモーメントはリフト間で似ています。
抽象
最大許容重量制限(MAWL)の表は、安全な吊り上げ荷重を選択し、職場での怪我を減らすのに役立ちます。しかしながら、それらの主観的根拠は、基礎となる荷重選択の理論的根拠に関する情報をほとんど提供しておらず、全身共同要求に関するMAWLを検討した研究はほとんどない。したがって、リンクセグメントバイオメカニカルモデリングは、選択されたMAWLレベルでの3つの矢状方向4.3リフト/分の作業中に18人の参加者に適用されました。それぞれの揚力は独自のキネマティクス、キネティクス、MAWL荷重、そして最もストレスのかかる関節を生み出しました。最も低い開始位置から持ち上げることは、L5 / S1関節に最も強く挑戦したが、より直立した開始姿勢は肩を強調した。MAWLレベルの上下の揚力は一貫した共同荷重パターンを示した。最も高い応力を受けた関節の正規化ピークモーメントは、関節の最大値の〜70〜75%でリフト間で類似していました。我々の結果は、MAWLが特定の揚力に対して最もストレスのかかる関節の知覚に基づいて選択されることを示唆している。
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キーワード
手動のマテリアルハンドリング心理物理学リンクセグメントモデル制限ジョイント
略語
FK床からナックルリフトKEナックルから肘までのリフトKIナックルツーアイリフトMAWL最大許容重量制限M j関節モーメントMVC最大随意収縮r sスピアマン相関係数ROM関節可動域
1 。前書き
最近の職場安全指数では、リバティ・ミューチュアル・インシュアランスは、2015年の国家負担額の推定137億ドルに関連して、筋骨格系の過度の運動を職場での障害を負う主な原因としてランク付けしました(Liberty Mutual Insurance、2018 )。腰部の緊張が最も一般的ですが、脚や腕の障害も、持ち上げなどの手作業による資材処理作業中に発生する負傷の一因となります(Dempsey and Hashemi、1999)。これらの傷害率を減らすことはかなりの社会的節約をもたらすであろう、そしてそれ故に人間工学者の重要な目的である。
職場での持ち上げ作業の負傷リスクを容易に評価するために、研究者はバイオメカニカル(Waters et al。、1993 ; Chang et al。、2003 ; ミシガン大学人間工学センター、2017 )および生理学的モデル(Ayoub and Dempsey、1999 )を開発した。)特定のリフティングタスクに関する研究の重要な貢献は、心理物理学的に許容される作業負荷の表の開発でした(Dempsey et al。、2005)。心理物理学的表は、通常、参加者が怪我をすることなく晒される可能性があると考える所与の刺激の最大量(この場合は揚力)に関する情報を提供する(Snook et al。、1970))心理物理学的表は実施が簡単で(Dempsey et al。、2005 )、そして傷害予防に関連している(Liles et al。、1984 ; Snook、1985 ; Herrin et al。、1986)。しかしながら、そのようなテーブルは特定のリフティングタスクに制約されており、それらを作成するプロセスは要求が厳しい。手作業の材料取扱いについては、心理物理学的プロトコールを様々な職場設定で多数の参加者に適用して特定の持ち上げ作業のための最大許容重量制限(MAWL)のガイドラインを作成する長年の熱心な研究から頑強な表が得られた。 、1978年 ; Mital、1984年 ; Snook and Ciriello、1991年)リフティングタスクのMAWLを定義するために重要なのは、各参加者のプロトコルの解釈と人的傷害リスクに対する彼らの自己認識の信頼性です(Snook、1985 )。しかし、MAWL値のこれらの主観的評価は、生体力学的モデリングに基づく客観的な負荷測定とどのように相関しますか?
歴史的に、客観的基準に基づいて持ち上げるための心理物理的限界を検証し、予測する研究が全体の吊り上げ能力(に焦点を当てているアヨブら、1978。 ; ガーグら、1982。 ; フォアマンら、1984。 ; ガーグとアナグマ、1986 ; 江ら、1986年;GargおよびBeller、1994年;Schenkら、2006年)。生体力学的リンクセグメントモデルでは、関節運動変数の計算は確立された手順であり(Bresler and Frankel、1950)、リフティング課題間の差異を定量化するために使用されてきた(Morris et al。、1961 ; Fisher、1967 ;Chaffin and Baker、1970年。アヨブとバソッシ、1976年。1981年のシュルツとアンダーソン。JagerおよびLuttmann、1989年。de Looze et al。、1992 ; Kingmaら、1996年。Plamondon et al。、1996)。脊椎負荷および筋肉の緊張などのいくつかの生体力学的変数は、動的および静的吊り上げ作業中に精神物理学的MAWLと関連している(Jorgensenら、1999年 ; Chen、2000年 ; Davisら、2000年 ; NussbaumおよびLang、2005年 ; Kuijerらら、2012年)。リフティングの典型的な固有の全身調整にもかかわらず(Hsiang and McGorry、1997)、そして怪我の位置が変化すること(Dempsey and Hashemi、1999)では、動的な持ち上げ状況において心理物理学的なMAWLの選択が全身の関節の動態とどのように関連しているかを調べる試みは発表されていない。特定の共同需要の包括的な分析は、傷害リスクの場所を客観的に区別することができた(Chaffin et al。、1977 ; Le et al。、2012 ; Fischer et al。、2012 )。さらに、MAWLを目的変数とリンクさせることは、MAWL決定プロセスの理解を深め、予測式による心理物理学的表の潜在的な拡大を可能にし、そして心理物理学的表の妥当性に関する懸念に取り組むことができる(Ayoub and Dempsey、1999 ;Fischer et al。、2012 ; Potvin、2012a。Fischer and Dickerson、2014)。
したがって、我々は客観的な生体力学的変数を介して心理物理学的MAWL負荷選択プロセスをよりよく理解しようとしました。参加者特有の心理物理学的MAWL荷重は、さまざまなボックス軌跡、運動学および関節荷重応答を引き出すために選択された3つの異なる矢状面吊り上げ作業について決定された。1)床から指の関節[FK]、2)指の関節から肘[KE] ]、および3)ナックルトゥアイ[KI]の高さリフト(図1)。各揚力に対する全身関節の運動学と運動学は、モーションキャプチャ、地面反力、および剛体リンクセグメント生体力学モデルから導き出されました。。MAWLボックス荷重レベルでは、個々の吊り上げ作業(FK、KE、およびKI)が揚力特有の関節モーメントのパターンを導き出し、3つの吊り上げ作業の間で最も負荷がかかる関節が異なると仮定しました。リフトと共同需要の間の関係をさらに解明するために、各リフト作業は自己選択されたMAWL荷重の上下両方にスケールされた複数の荷重にわたって調べられました。
図1
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図1。ボックス軌道の平均(黒線)と標準偏差(点線)とともに、3つのリフティングタスクの初期(灰色)と最終(黒)の位置決め。
2 。方法
2.1 。参加者
筋骨格系の傷害がないことを確認するために、手動の材料取扱い経験を有する18人の健康な、若く、健康な男性参加者(25±5歳; 178±6 cm; 80±10 kg; BMI <30)をスクリーニングした。すべての参加者は、マサチューセッツ大学アマースト校の機関内審査委員会によって承認されたプロトコルにインフォームドコンセントを提供した。疲労の影響を制限するために、データ収集プロトコルを少なくとも48時間離れた2回の訪問に分けた。 2.2 。セットアップと装置 各ハンドルに34×56×16cmのリフティングボックスを6自由度の力センサー(AMTI、ウォータータウン、マサチューセッツ州)で装備した。箱の均等に分配された質量は、ハンドスクープでスチールショットを追加または削除することで簡単に調整できます。積載量の視覚的な合図を抑制するために、箱の中には不特定の量の追加のスチールショットが隠された偽の底がありました。参加者は虚偽の底を知っていましたが、隠された荷物の量は知りませんでした。自動ロボット持ち上がる棚は持ち上がる箱のための着陸のプラットホームを提供し、箱を最初の位置に正確に繰り返し渡すように設計されていました。ソフトウェア調整により、各参加者の人体計測に合わせて調整された3つの所定の持ち上げ作業に棚を対応させることができました。聴覚プロンプトを使用してリフトを上げました。 8個のパッシブ近赤外線カメラ(MotionAnalysis Corporation、Santa Rosa、CA)は、95個の12.5mm反射マーカーを使用して100Hzでリフティングボックスおよび参加者の動きを記録した。個々のマーカーと硬いマーカークラスターの組み合わせを解剖学的に配置して、体節、ボックス、および力センサーの位置を定義しました。2つのフォースプレート(Kistler Instruments Corporation、Amherst、NY)およびハンドルフォースセンサは、それぞれ16ビットデジタルI / Oを用いて1000Hzでモーションキャプチャソフトウェア(Corte 5.5)内で同期的に記録された両側の地面および手の反力を測定した。カード(National Instruments Corporation、Austin、TX)。 2.3 。手順 デイの1-ウォームアップのために、20膝・ツー・肘の高さの練習リフトが4.3リフト/ 9キロのリフト負荷分で行われた、自動化された棚で、各参加者を知らせるために、90 番目のパーセンタイルのための人口MAWL値同様の課題がある(Snook and Ciriello、1991)。揚力技術についての指示は提供されなかったが、参加者は揚力の間中、各足を別々の力板の上に立てることに制限された。 実践後、要約された心理物理学的プロトコルを使用して、それぞれが業界関連のプロトコル有効レート4.3リフト/分で実行された3つのリフティングタスク(FK、KE、およびKI、図1)に対する参加者のMAWLを効率的に決定しました。(Ciriello et al。、1990)。各課題について、参加者は、重い箱と軽い箱のどちらかの質量から始めて、2回の20分間のセッションで重み付き箱を持ち上げました。各セッションの間、参加者は、必要に応じてボックス内のスチールショットの量を調整することによって、理論上の8時間の作業日に安全と思われる最大負荷を特定するように指示されました(Ciriello et al。、1990 )。自動棚が箱を開始位置に戻した4.3リフト/分のタスク率の範囲内で負荷調整を行うのに間に合うように。最終ボックスの質量は、2つのセッションのそれぞれの後に測定され、それからそのタスクに対する参加者のMAWLを決定するために平均されました。最初のボックスマスと3つのリフティングタスクの表示順序は、タスクを5分間隔で区切ってランダム化されました。全体として、各参加者は、1日目の精神物理学的プロトコルの間、120分(2×20分のセッション×3つの持ち上げ作業)の持ち上げにさらされた。 2日目 – 2回目のラボ訪問で、モーションキャプチャパッシブ反射マーカーを取り付け、静的ニュートラルキャリブレーションポーズを記録しました。その後、各参加者は1日目と同様に20回のウォームアップ練習を行いました。5分の休憩の後、21の異なる条件(3つのリフティングタスク×7つのボックス荷重)の分割ブロックデザインが提示されました。 – 分が壊れます。各条件は、3つの記載されたリフティングタスクのうちの1つについて、4.3リフト/分で5回の連続したリフトからなった。7つのボックス負荷は、参加者およびタスク固有のMAWL、±10%のMAWL、±20%のMAWL、および±30%のMAWLでした。各条件の最後の3つのリフトから運動と反力を分析しました。 21個の揚力条件が完了した後、計器付き箱を無作為に提示された3つの場所の1つにしっかりと固定して一連の静的最大随意収縮(M​​VC)試験を実施した。 )最終的なKIリフト位置。箱の位置は 、強い関節モーメントに関連した吊り上げ体位を引き出すために選ばれました。箱の位置ごとに、体位と反力を記録しながら、3回のMVC吊り上げ努力を言葉で促しながら引き出した。各MVCの演習では、参加者は最大限の努力で箱を円滑に垂直に「持ち上げる」よう指示されました。参加者および関節固有のMVCの最大値は、一連のテスト全体における各関節の最大計算モーメントから決定されました。 2.4 。情報処理 参加者固有のリンクセグメントモデルをMatlab(Mathworks、Natick、MA)で構築し、さまざまな揚力条件にわたる関節の運動学および動力学を調べました(Banks and Caldwell、2017)。セグメント慣性特性はDempster(1955)とHanavan(1964)から推定された。足首、膝、肘、および手首の関節中心は、外側および内側の関節マーカー間の中点として定義され、肩および腰仙(L5 / S1)関節はde Loozeらによって定義された。(1992)、およびVaughan等からの股関節センター。(1999)。マーカー位置から16の体節の長さと直径を記録したキャリブレーションポーズ マーカー位置および反力データは、残差分析によって決定された周波数カットオフを用いて、6Hzゼロラグ、4次ローパスバターワースフィルターで平滑化された(Winter 2009)。各持ち上げ試行は、組み合わされた手のセンサの垂直方向の力が5Nを超えた期間によって定義された。平滑化された力のデータは、位置データの記録された頻度と一致するようにダウンサンプリングされた。速度および加速度は、3点中心差分法(Robertson and Caldwell、2014)を用いて計算した。 手首、肘、および肩の合成関節モーメントはボックスハンドル力から始まる「トップダウン」アプローチで計算され、足首、膝、およびヒップモーメントは地面反力からの「ボトムアップ」アプローチで決定されました。L5 / S1モーメントは 、バイオメカニカルモデルにおける妥当性をチェックするための両方のアプローチ(r2= 0.98)を用いて計算され(Kingmaら、1996)、「ボトムアップ」L5 / S1モーメントを最終分析に用いた。各関節において、屈曲モーメントおよび伸張モーメントは、近位セグメントに対して参照された。我々の課題は対称的であるため、両側関節の動態を平均して単一の関節として解析した。。変動強度および課題認識の参加者間で比較するために、相対モーメントは相対的な共同需要を定義するために参加者および共同に特有のMVC最大値のパーセンテージとして表した。相対的な関節要求および関節可動域(ROM)からのピークは、すべてのリフティング試験から抽出された。 2.5 。統計分析 MAWL、ボックス変位、および各ジョイントROMを、反復測定分散分析(ANOVA)およびTukeyのHSD事後検定を使用して、3つの「リフト」条件にわたって有意差(p <0.05)についてテストしました。独立したランダム効果。 MAWL負荷条件の間の共同需要のための相互作用をテストするために、参加者を独立したランダム効果として扱って、「共同」と「揚力」を横切る従属変数としてピーク相対共同需要を用いて二方向反復測定ANOVAを行った。各リフト内で関節を分離することによって、有意な(p <0.05)関節とリフトとの相互作用のさらなる分析を行った。さらに、解剖学的関節とは無関係に、3つのリフトのそれぞれにわたって観察された最高相対関節需要の間の差を、必要に応じて、一元配置分散分析および事後テューキーのHSD検定で分析した(p <0.05)。すべての統計的比較にはSAS(Cary、NC)を使用した。 特定の関節運動要求と揚力との間の関係を評価するために、ピーク参加モーメント(Mj)および7ボックス負荷(MAWLの上下)についてのスピアマン相関係数(rs)を各参加者についての3つの揚力課題について計算した。各関節について参加者間の揚力特異的中央値r s値を計算した( Altman、1991 ; Kuijer et al。、2012)。 3 。結果 3.1 。3つのリフティングタスクの違い それぞれのリフティングタスクは、MAWLが1.0±0.1(FK)、0.8±0.1(KE)、および1.2±0.0(KI)メートルの平均矢状面ボックス変位(p <0.01)で、独自のボックス軌跡(図1 )を示しました。。KIリフト(2.0±0.3秒)の吊り上げ作業期間は、FK(1.8±0.3秒)またはKE(1.7±0.2秒)のリフトよりも統計的に長かった(p <0.01)。予想通り、関節の動きはパターンは似ていましたが、3つのリフティングタスクでROMとタイミングの両方が異なりました(図 2Aおよび表1 )。一般的に、下肢に大きな関節ROMが発生しましたそしてFKリフトのために戻って、そしてKIリフトのために肩と肘に。KEはFKとKIのリフトと比較して腰と背中のROMが小さかった。FKリフトにおける肩と肘の最小関節角度は、 KEとKIのリフトと比較して相対的なタイミングが遅れていました(統計的にテストされていません)。 図2 高解像度画像をダウンロード(361KB)フルサイズの画像をダウンロード 図2。フロアからナックル(F – K)、ナックルからエルボ(K – E)、ナックルからアイ(K)の1人の参加者からの代表的な関節変位(a)と内部関節モーメント(b)曲線- 最大許容荷重制限荷重でタスクを持ち上げる。 表1。最大許容体重限度で3つのリフティング作業にわたって決定された平均関節可動域(度)。 持ち上がる仕事 関節可動域(度) 足首 膝 ヒップ L5 / S1 ショルダー 肘 フロアナックル 20.2(9.1)b 48.9(23.8)b 35.6(13.4)b 27.0(6.7)b 63.6(8.7)b 62.6(13.9)b ナックルエルボ 12.0(9.9)a 19.1(22.2)a 13.5(11.0)c 8.7(6.1)c 71.1(7.5)b 71.5(8.3)c ナックルアイ 15.1(9.7)a 26.1(20.4)a 24.8(11.5)a 19.1(6.8)a 112.4(25.2)a 87.5(8.3)a さまざまな課題の運動学には、3つのリフトリフトにわたる課題固有の自己選択MAWL値が伴いました(表2)。KI課題MAWL(14.1±2.0 kg)はFK(19.0±4.9 kg)およびKE(17.4±3.3 kg)課題MAWL値の両方より有意に少なかった(p <0.01)。 表2。3つのリフティングタスクにわたって決定された平均最大許容体重制限(kgs)。同等リフト中の3つの以前の研究からの平均データも示されている。 持ち上がる仕事 プレゼント(N = 18) Snook and Ciriello(1991) Ayoubら。(1978) マイタル(1984) 床 – ナックル 19.0(4.9)a 24.0 24.5 15.4 ナックル – 肘 17.4(3.3)a 27.0 – – ナックル – アイ 14.1(2.0)b 21.0 24.1 13.6 3.2 。キネティクス 動力学的変数の初期トリアージ分析は以下のことを明らかにした:1)限られたタスク関連性を有する可変性足首関節動態。2)高度に相関した股関節およびL5 / S1モーメント(r2  = 0.98)。3)リフト時の手首と肘の関節モーメントが最大MVCを超えた。それゆえ、我々のその後の分析は、肩、L5 / S1、および膝関節の結果として生じる関節モーメントに焦点を合わせた(図2B)。定性的には、これらの各モーメントは3つのリフト間でパターンが類似しており、L5 / S1モーメントは2つの異なるピークを示しましたが、リフト期間を通して膝と肩のモーメントは増加していました。しかし、モーメントは振幅が異なります3つの持ち上がる仕事のため。FKリフトは、おそらくそのより高いMAWL値と関連して、KEおよびKIと比較して、膝およびL5 / S1モーメントに対してより高い振幅を示した。FKの肩モーメントはKEとKIよりも低かったため、ボックス荷重だけでは説明できません。関節のMVC値に対するモーメントを表すことによって、各リフト中の膝関節、L5 / S1関節、および肩関節のピーク相対需要を決定することができました(図3)。)最大相対関節需要は、関節、リフトおよびそれらの相互作用にわたって有意に異なっていた(p <0.01)。最大の要求を持つ関節は、吊り上げ作業の間で異なりました:FKのL5 / S1(70.4%MVC)、FEの肩(72.2%)、およびKIの肩(75.3%)。MAWL値と関節の運動学的および動力学的パターンにおける揚力課題の変動にもかかわらず、最もストレスがかかった関節に対するピーク相対需要は、3つの揚力間で有意差はなかった(p = 0.65)。 図3 高解像度画像をダウンロード(148KB)フルサイズの画像をダウンロード 図3。フロアからナックル(F – K)、ナックルからエルボ(K – E)、およびナックルの間の最大許容体重制限状態で観察された、肩、L 5 / S 1、および膝の平均ピーク相対関節モーメント要求眼球(K – I)リフティングタスク。水平の破線と灰色の領域は、それぞれMAWL荷重条件の間の最もストレスがかかっているジョイントのためのピーク相対ジョイント需要とそれらの範囲を表します。 3.3 。MAWL荷重の上下に持ち上げる ボックス荷重を選択したMAWL値より上または下に調整しても、3つのタスクのいずれにおいても相対的な共同需要のパターンには影響しませんでした(図4)。7つのボックス荷重レベルすべてについて、FKリフトはL5 / S1ジョイントで最大の需要を生み出し、続いて膝が続きました。対照的に、KEおよびKIタスクは常に肩に最も高い需要を置き、L5 / S1ジョイントに最も低い需要を置きました。全ての場合において、より低いボックス荷重(MAWL未満)は、MAWLで最も高い需要を有するジョイントの値よりも低いジョイント需要を誘発した。3つすべてのリフティングタスクで、ボックス荷重に対する肩およびL5 / S1関節モーメントの全体の中央値相関(r s)は、それぞれ0.93および0.90でした(表3)。対照的に、r s 課題間の膝関節相関は0.74と低かった。 図4 高解像度画像をダウンロードする(359KB)フルサイズの画像をダウンロード 図4。最大許容体重制限(MAWL)を基準にした7つの荷重条件での3回の吊り上げ作業中に観察された、肩、L5 / S1、および膝の平均ピーク相対関節モーメント要求。水平方向の破線は、MAWL負荷状態の間に最も応力がかかるジョイントに対するピーク相対ジョイント需要を表します。 表3。中央荷重スピアマン相関(rs)は、7つの負荷条件について3つの持ち上げ作業にわたって肩、L5 / S1および膝関節で観察された関節モーメント(Mj)について参加者にわたって測定された。 スピアマン(r s) ショルダー L5 / S1 膝 M j M j M j フロアナックル 0.89 0.93 0.76 ナックルエルボ 0.94 0.91 0.82 ナックルアイ 0.94 0.84 0.62 合計 0.93 0.90 0.74 4 。討論 この研究の目的は、客観的な生体力学的変数が、個人がどのように精神物理学的に決定されたMAWLリフティング負荷を選択するかについての我々の理解を助けることができるかどうかを調べることでした。我々の結果は、MAWLボックス荷重レベルでは、個々のリフティングタスクが独特なパターンのジョイントモーメントを引き出すという仮説を支持し、最も高いストレスを受けたジョイントはリフティングタスク間で変化する。FK の低い開始位置では、L5 / S1のチャレンジはかなり困難だったが、より直立した開始姿勢ではKEとKIでは、より広い範囲で肩のストレスが高まる結果となった。タスク固有の関節モーメントパターンは、MAWLレベルの上下のボックス荷重で一致していました。さらに、これら三つの運動学的に多様なサジタルリフティングタスクに対して、MAWL負荷で最も強調関節からのピークの相対関節需要は、MAWLのに重要であり得ることを示唆し、(~70-75%)類似していた選択プロセス。 4.1 。MAWLの選択 ここで得られたMAWL値はいくつか(Mital、1984)と似ているが他のもの(Ayoub et al。、1978 ; Snook and Ciriello、1991)の報告された値よりも低い(表2)。1つの問題は私たちの省略されたMAWLプロトコルであるかもしれません、それは複数の「強化」期間または完全な8時間のタスクを含むいくつかの精神物理学的プロトコルほど厳しくないかもしれません(Ayoubら、1978 ; Mital、1984 ; Snook and Ciriello、1991) 。マイタル(1983)我々の値はまだすべての以前の研究と完全に一致しないだろうが、補正係数がより短いプロトコルからの値に適用されることを提案した。他の説明としては、参加者が十分に一生懸命働くように動機づけられておらず、負傷リスクの評価において保守的すぎたということかもしれません。おそらく将来の仕事は、知覚された労作または不快感の評価を定期的に監視しながら、参加者に仕事の増加を奨励する可能性があります。また、「現在の」労働者は既存の表よりも30%少ない自主的な負荷を自己負担すると報告されており(Ciriello et al。、2008)、現在の表は今日の労働者をよりよく反映するための調整が必要かもしれないことを示唆している。しかしながら、我々が使用した要約されたプロトコルは他の生体力学的検査の間に管理されたものに似ています。Jorgensenら、1999年;J。Davisら、2000年。Nussbaum and Lang、2005年。Kuijer et al。、2012 ; Fischer et al。、2012 ; 参加者の足がフォースプレートに接地されたままであるという制約を含む、Le et al。、2012 )。速度論的分析には必要であるが、この制約は、より人間工学的な前進ステップではなく拡張された水平方向の到達範囲を必要とするため、MAWLの選択に影響を与える可能性がある。絶対的なMAWL値は特定の実験プロトコルのために他の研究とは異なるかもしれませんが、それらは3つのリフティングタスクにわたって一貫していたので、ここで研究された問題に適切です。 3つのリフティングタスクの最初と最後の棚位置は、異なるMAWL値、およびボックスの軌跡、ジョイントキネマティクス、およびジョイントキネティクスのタスク固有のパターンの変化をもたらしました。これは、職場環境におけるさまざまな持ち上げ状況の独特の特徴です。ボックス荷重レベルが選択されたMAWLの30%下から30%まで変動したときの一貫した共同需要パターンによって示されるように、ジョイント荷重の特定の組み合わせは、荷重の大きさよりも与えられた吊り上げ作業の特徴でした(図4)。。特定の関節荷重パターンそして、異なる関節における個人の筋肉の強さは、選ばれたMAWLレベルにおいて役割を果たすでしょう。どのようにして彼らのMAWLを選択するかは知られていないが(Snook、1985 ; Ayoub and Dempsey、1999)、それは疑いもなく彼らの筋肉の強さの特徴が持ち上がる仕事の共同負荷要求に一致するという認識に基づいている。MAWLは特定のジョイント荷重パターンを引き出すため選択されず、関連するジョイントの1つ以上での荷重の大きさに関連しているため、広範囲のボックス荷重にわたって一貫したパターンが示されています。 我々のデータでサポートされている一つの可能性はMAWLは強度の認識に基づいて選択されていることである対繰り返し持ち上げる動作の間に最も重いストレスを受ける1つの特定の関節での整列を要求します。3つの独自の吊り上げ作業のそれぞれにおいて、最大相対需要(MVCに対する関節モーメント)のジョイントは、ボックス荷重が増加するにつれて直線的に増加し、常にMAWL未満のボックス荷重では低く、MAWLを超えるボックス荷重では常に高くなりました。ボックス荷重との高い線形相関のため、肩関節またはL5 / S1関節のどちらについても、それらが吊り上げ作業で最もストレスがかかる関節であるかどうかにかかわらず、同じことが言えます。しかしながら、解剖学的位置にかかわらず、最もストレスのかかる関節での相対的需要についての同様の値(〜70〜75%)は、MAWL選択プロセスにおけるその重要性を示している。このレベルの共同需要は、しきい値または制限と見なすことができます。これを超えると、参加者は負荷を増やさなくなります。静的姿勢における孤立した特定の関節について報告された最大閾値(Nussbaum and Lang、2005 ; Fischer et al。、2012)。 以前の研究では、持ち上げ作業の起源からの静的垂直力をMAWL値の予測に使用できることが示唆されている(Garg and Beller 、1994 )。現在の研究とMVC試験はこの関係を探求するようには設計されていないが、我々のMVCデータの事後分析はフロアボックス位置に対して静的垂直揚力62.7 kg(SD±17.1)と床下位置に対して69.8 kg(±16.4)を示す。ナックルポジション。したがって、3つのリフトのMAWLと初期MVCの比は、0.32(FK)、0.27(KE)、および0.22(KI)でした。リフティングタスクにわたる比率の変動は、開始位置からの静的MVCリフト力測定は、MAWL値を予測するその能力において制限され得ることを示唆する。確かに、KEとKIのリフトは同じ出発地点から始まりましたしかし、参加者は異なるMAWL値(17.4対14.1 kg)を選択し、これは揚程と終了位置に関連する他の要因の重要性を示しています。おそらく将来の研究では、MAWL値を最もよく表しているリフティングタスクを通して静的MVCの位置を調べることができるでしょう。しかしながら、静的な揚力だけでは、どの関節が揚力作業中に最も大きな応力を受けているかについての情報は得られない。対照的に、相対的な共同要求から提供された洞察は、臨床医と人間工学者の両方にとって有用です。 多くのリフティング研究は、腰痛と怪我の有病率が高いため、L5 / S1関節に注意を向けている(Andersson、1997 ; Chaffin et al。、2006)。確かに、我々のFKタスクにおけるL5 / S1の相対的な高い積載需要は、L5 / S1積載と床から生じるリフトとの確立された関連付けと一致している(Kuijer et al。、2012 )。しかし、これまでの研究では、異なる吊り上げ作業にわたるMAWLの決定における複数の関節での相対的な負荷を通常調べていません。KEとKIタスクで肩の相対的な需要が床から持ち上げ時のL5 / S1の需要並みにあったとリフト傷害の間に等しい対価を付与しなければならないリスク評価。この発見は支持する持ち上がる仕事のための傷害の危険性を査定するとき人間工学者がL5 / S1を超えて関節荷重を調べる必要があるというChenの(2000)推薦。 個々の能力関節要求とその下にある生理学的メカニズムを識別するためには、(議論の領域であり続けている。、マクロスキーら、1974 ; Boussennaら、1982 ; プッツ-Andersonとグラント、1995 ; 。ブルックスら、2013 )。現在の研究は、個人が複数の関節にわたる自分の強度に対する関節の要求を認識できることを示唆しているので、安全な吊り荷についての決定をするために関節のストレス閾値を決定します。我々がこれらの閾値を決定する本質的な生理学は我々の研究の範囲を超えており、そしてさらなる検討に値する。 4.2 。制限事項 この研究の考えられる制限は、MAWLの選択に使用される心理物理学的プロトコルが、その主観性が否定できないので、個々の参加者によってどのように解釈されるかということです(Snook、1985 )。変動係数全てリフトの両端の参加者の間MAWL値の(CV)は、その変化のがはるかに、19.7%であったに関連付けられた筋力の違いに起因する体重(CV 12.5%)。残りの変動は〜7%であり、このような主観的プロトコルに対する参加者間の比較的一貫したMAWL選択を示している。別の制限は、動的関節モーメントをそれらの最大の可能性に正規化することの困難さである(Korkmaz et al。、2006)関節応力ピークが発生した姿勢を代表するタスク位置(初期 FKおよびKE;最終KI位置)で行われた静的MVCを使用した。MAWLは作業頻度の増加とともに指数関数的に減少することが以前の研究で示されているので、3つ目の制限は4.3リフト/分という単一の持ち上げ頻度の検討である( Ayoubら、1978 ; Mital、1984 ; Snook and Ciriello、1991 ; Nussbaum and Johnson、2002 ; Potvin、2012b ; Cudlip et al。、2013)そのような容量スケーリングは、揚荷と共同需要の間の高い正の相関と相まって、相対需要閾値も揚力とともに減少することを示唆している。最後に、私たちの同質の参加者の人口統計(手動のマテリアルハンドリング経験のある男性)は制限と見なすことができます。将来の研究は、現在の結果が他の集団に適用できるかどうかを調べることができます。 5 。結論 この研究からの結果は、共同運動学および動力学が、個人がどのように精神物理学的に決定されたMAWL揚力を選択するかを解明するのを助けることができることを示す。3つのリフティングタスクは、ユニークなボックス荷重軌跡、MAWLレベル、ジョイントキネマティクス、およびジョイントモーメントを引き出しました。仮定されたように、最大​​の相対的な負荷需要を持つ関節は、吊り上げ作業の間で異なりました。ジョイント全体のタスク固有の相対負荷需要パターンは、MAWLレベルの上下30%の範囲のボックス負荷で一致していました。すべての作業に対して選択されたMAWLにおいて、最も応力がかかった関節に対するピーク相対負荷需要は類似しており(〜70〜75%)、これはMAWL 選択プロセスにおける閾値の手がかりである可能性があることを示唆している。しきい値を決定し、一連のリフティングタスクおよび頻度にわたって関節を制限するための今後の作業により、安全な負荷をどのように認識しているかについて、および既存の心理物理学的テーブルを拡大する潜在的手段としてよりよく理解できます。 謝辞 著者は、この研究の過程で彼らの援助についてRichard Holihan、Niall O’Brien、Amanda RivardとPeter Teareに感謝します。 資金提供:この作業は、Liberty Mutual Research for Safety(マサチューセッツ州ホプキントン)で実施され、資金提供を受けています。原稿は、著者JJBがによって資金を供給している間に用意したのマサチューセッツ大学アマースト校の大学公衆衛生と健康科学学部長の博士サマーフェローシップ。 参考文献 アルトマン、1991 医学研究のための DG Altman 実用統計 チャップマンとホール、ロンドン、イギリス(1991 ) Google Scholar アンダーソン、1997年 G. アンダーソン 脊椎疾患の疫学 JW Frymoyer (編)、大人脊椎:原則と実践(第二版)、リッピンコット-レイヴン、フィラデルフィア、PA (1997 )、頁。93 – 141 Scopus Google Scholarでレコードを表示する アヨブとバソッシ、1976年 MM Ayoub 、MME Bassoussi 矢状挙運動のための動的生体力学モデル 手順 ハム。要因エルゴン。Soc。アンヌ。会いなさい。、20 (1976 )、頁355 – 361 Scopus Google ScholarのCrossRef ビューレコード Ayoub et al。、1978 MM アヨブ、N. 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