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第一部分
低力量负荷重复性伸腕作业中前臂肌肉负荷应激和疲劳的表面肌电评价
目的在实验室中模拟了低力量负荷水平下的伸腕作业,用SEMG技术,结合Borg量表,评价低力量负荷水平下,频率、力量和运动角度3个负荷因素对重复性伸腕作业中前臂肌肉ECU、ED、FCU和FCR负荷、应激和疲劳的影响,以及导致肌肉疲劳的危险因素;探讨该条件下的SEMG信号的处理分析方法。
方法16名志愿者在规定的力量(1.96、4.90N)、频率(8.0、33.3次/min)和角度(45°、90°)下做8组伸腕动作各20min,并在作业开始和结束后做BorgsPRE量表评分和20%MVC的静态伸腕动作2~3s,采集、处理和分析ECU、ED、FCU和FCR的SEMG信号以及心理生理评分;对SEMG信号的做数字滤波处理,分析不同波段内其RMS值变化情况。
结果力量负荷水平约为伸肌MVC手收缩力的1.40%和3.50%。BorgsPRE量表评分值随三种负荷水平的上升而加大;当3个负荷因素的水平升高时,肌电的MPF值和MF值均降低,其中指伸肌MPF的降低均有显著性(P<0.05或P<0.01),其MF在角度和力量两个因素中的改变亦有显著性(P<0.05或P<0.01)。随负荷水平的升高,伸肌波幅值可分3~4组,组间差异有显著性;逐步回归分析显示,3因素负荷水平均与肌电波幅值呈正相关。FCR、ED和ECU的MPF和MF在频率高剂量组较低剂量组降低,组间差异均显著或极显著(P<0.05或P<0.01),ED的MPF和MF在频率、角度和力量高剂量组较低剂量组低,组间差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01),角度是主动肌ECU、ED和拮抗肌FCR疲劳的首位危险因素;17Hz~99Hz频段内SEMG信号的RMS值变化较其它频段明显。
结论各作业中指伸肌均明显疲劳;伸肌疲劳的首要负荷因素是频率,其次是力量和角度;MF、MPF和波幅指标可以描述低力量负荷水平下前臂肌肉应激和疲劳状况。各肌肉疲劳程度不同,ED最明显,ECU疲劳最轻,拮抗肌同样出现疲劳;角度是主动肌(伸肌)疲劳的首位危险因素,也是拮抗肌(曲肌)疲劳的首位影响因素。作业中SEMG信号变化主要集中在低频频段。BorgsPRE量表很好地反映了肌肉的负荷状况,与SEMG信号有很好的一致性。
第二部分
键盘倾斜及腕关节角度的表面肌电实验研究
目的揭示键盘前后倾角和左右倾角对手腕姿势和前臂肌肉,尤其是前臂伸肌的SEMG活性的影响。
方法15名男性大学生志愿者参与了实验。在键盘前后倾角为-15度、-7.5度、0度、7.5度和15度,以及左右倾角为0度、15度30度和度时,执行打字作业6分钟。测定ED、ECU、FCU和PT的表面肌电活动,同时测定伸腕角度和前臂旋前角度,结合BorgsCR10量表评分进行评价。
结果随着键盘前后倾斜角度由-15度升为15度,伸腕角度大约从6.9度上升为24.6度;同时,随着键盘左右倾斜角度从0度上升为度,前臂旋前角度从4.4度升为41.4度(实际上是同时下降,因实验中采用负向旋前定义)。各倾斜角度间SEMG信号的APDF变化值在0.5%MVE到4.5%MVE之间,在左右倾角为30度时,ED和ECU的APDF值增高明显。
结论伸腕角度随键盘前后倾角的下降而降低,前臂旋前角度角度也随键盘左右倾角的下降而降低。ED的APDF值随着键盘前后倾角的下降而下降。这一结果可用于改善键盘的舒适性,但是更具体的结论还需要进一步的数据证实。