A passive exoskeleton to prevent low back and neck overload in surgeons
| Promotie: | Dhr. C. (Ce) Zhang |
| Wanneer: | 10 juli 2024 |
| Aanvang: | 16:15 |
| Promotors: | dr. J.M. (Juha) Hijmans, prof. J.H.P. (Han) Houdijk, prof. dr. ir. G.J. (Bart) Verkerke |
| Copromotor: | dr. ir. C.C. (Charissa) Roossien |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Medische Wetenschappen / UMCG |
Een passief exoskelet om overbelasting van de onderrug en nek bij chirurgen te voorkomen
Chirurgen lopen een hoog risico op het ontwikkelen van musculoskeletale symptomen (MSS) van de nek en rug, door langdurig werk in ongunstige posities en repetitieve bewegingen. Ce Zhangs promotieonderzoek had als doel met exoskelet-technologie de biomechanische belasting van chirurgen te verminderen en MSS te voorkomen.
Ce Zhangs onderzoek is gefocust op twee hoofduitdagingen: (1) het meten van de biomechanische belasting van chirurgen, en (2) het ontwerpen en evalueren van dit exoskelet. Om de biomechanische belasting in de operatiekamer te meten, zijn "inertial measurement unit" (IMU)-gebaseerde en markerloze methoden voorgesteld. De IMU-methode toonde uitstekende overeenstemming met de gouden standaard (optisch systeem).
Vervolgens werd de IMU-methode gebruikt om chirurgen in opleiding te analyseren tijdens openbuikchirurgie, waarbij bleek dat 71,6% van de tijd nekflexie tussen 10 en 40 graden voorkwam en 68,9% van de tijd lumbale flexie tussen 10 en 30 graden. Deze bevindingen hebben geleid tot het ontwerp van een nieuw passief exoskeletprototype dat de nek en romp ondersteunt met een driepuntsbuigsysteem met koolstofvezelstaven en een automatisch schakelmechanisme voor het lopen.
Ten slotte toonde een biomechanische evaluatiestudie met tien deelnemers die gesimuleerde chirurgische taken uitvoerden, significante verminderingen in de activiteit van de nek- en rompspieren (tot 22% en 21%, respectievelijk) en de compressiekrachten op de wervelkolom (19% in L5-S1 wervelkolomcompressie en 26% in nekgewrichtscompressie). Ondanks enkele beperkingen, zoals een verminderd rotatiebewegingsbereik van de lumbale wervelkolom en overcompensatie tijdens grote nekflexiehoeken, vermindert het exoskelet effectief de spieractiviteit en kan het helpen MSS bij chirurgen te voorkomen.