Kenniscentrum

basis van wervelkolom compressie

Leer waarom we onze focus moeten hebben op compressie van de wervelkolom.

exoskeletten en compressie van de wervelkolom

Hoe kunnen exoskeletten compressie van de wervelkolom verminderen en wat zijn de verschillen?

2023 - Schnieders, harmelen, wagemaker - The effect of the Laevo FLEX exoskeleton on muscle activity and perceived exertion

In deze studie wordt het effect van het Laevo FLEX exoskelet op spieractiviteit en ervaren inspanning in statische voorovergebogen houdingen beoordeeld. Er wordt speciale aandacht besteed aan de effecten van verschillende bekkenhoeken.

2022 - harmelen, Schnieders, wagemaker - Measuring the amount of support of a lower back exoskeleton

In deze studie worden de koppel-hoekcurves van de Laevo FLEX, Laevo V2.5 en andere onderrug-exoskeletten gemeten. Met behulp van de koppel-hoekcurve is een eenvoudige en objectieve vergelijking van verschillende exoskeletten mogelijk.

2024 - REFAI ET al. - Benchmarking commercially available soft and rigid passive back exoskeletons for an industrial workplace - Cambridge University Press

Diverse studies tonen de voordelen aan van het gebruik van rigide en zachte passieve exoskeletten en exopakken ter vermindering van de belasting op de onderrug en het risico op blessures. Echter, is aangetoond dat de voordelen van het gebruik van deze exoskeletten taakspecifiek zijn. Daarom hebben we in deze studie een benchmarking-aanpak ontwikkeld om exoskeletten te beoordelen voor een industriële werkomgeving. Twee rigide en twee zachte exoskeletten werden beoordeeld voor taken die lijken op de werkplek.

Over het algemeen bood de Laevo Flex een goede balans tussen ondersteunende momenten, vermindering van spieractiviteit, evenals gebruikerscomfort en vermindering van ervaren inspanning.

2023 – Moya-Esteban, et al. - Real-time lumbosacral joint loading estimation in exoskeleton-assisted lifting conditions via electromyography-driven musculoskeletal models - Journal of Biomechanics 

Deze studie beoordeelt het effect van de Laevo FLEX op het moment en de compressiekracht van het lumbosacrale gewricht (L5-S1). De studie maakt gebruik van een real-time elektromyografie (EMG)-gestuurd musculoskeletaal model om nauwkeurige momenten en compressiekrachten van het lumbosacrale (L5-S1) gewricht te schatten.

Voor alle deelnemers en experimentele omstandigheden verminderde het exoskelet significant de EMG-activiteit voor de meest opgenomen thoracolumbale spieren en verminderde het significant de flexie-extensiemomenten en compressiekrachten van het L5/S1-gewricht voor alle tilomstandigheden.

De verminderingen die in deze studie zijn gevonden, waren groter tijdens squat-liften dan bij bukliften. Dit kan worden verklaard doordat tijdens squatten de dij-torsohoek kleiner was, waardoor het exoskelet grotere momenten aan de deelnemers leverde.

2023 - S. Madinei, M.A. Nussbaum -  Estimating Lumbar Spine Loading When Using Back Support Exoskeletons in Lifting Tasks - Journal of Biomechanics

In 2020 publiceerde Medinei et al. over een beoordeling van de Laevo V2.5 tijdens vrije, repetitieve, symmetrische en asymmetrische tiltaken met behulp van EMG, waarbij ze 9% verminderingen in de activiteit van de rompspieren vonden met minimale veranderingen in het gedrag van de 18 deelnemers.

In 2022 Medinei et al. de ondersteunende koppelprofielen die werden gegenereerd door de Laevo V2.5.

In deze studie gebruikt Medinei zijn resultaten uit 2020 en 2022 om de belasting van de lumbale wervelkolom te schatten aan de hand van een wiskundig (musculoskeletaal) model. De Laevo V2.5 verminderde de axiale (in de richting van de wervelkolom) compressie en de anteroposterieure (voor- en achterwaartse) schuifkracht in de wervelkolom met ~10% tijdens de neerwaartse fase. Met de Laevo V2 werd tijdens een symmetrische tiltaak de mediolaterale (zijwaartse) schuifkracht in de wervelkolom verminderd met 24% tijdens de neerwaartse fase en 30% tijdens de opwaartse fase. De Laevo V2.5 verminderde de mediolaterale (zijwaartse) schuifkrachten in de wervelkolom tijdens asymmetrisch tillen met ~35%. De verminderingen zijn taakspecifiek en afhankelijk van snelheid en houding. Grotere verminderingen kunnen worden verwacht bij hogere ondersteuning.

2022 - Madinei, et al. - A Novel Approach to Quantify the Assistive Torque Profiles Generated by Passive Back Support Exoskeletons – Journal of Biomechanics

Medinei et al hebben de ondersteuningskoppelprofielen gemeten die worden gegenereerd door de Laevo V2.5, met als doel de ondersteuningskoppelprofielen te gebruiken in een musculoskeletaal model in een latere studie.

2021 – Luger et al. – Using a Back Exoskeleton During Industrial and Functional Tasks—Effects on Muscle Activity, Posture, Performance, Usability, and Wearer Discomfort in a Laboratory Trial – Human Factors

Dit artikel is het resultaat van het project 'Work physiological-biomechanical analysis of a passive exoskeleton to support occupational lifting and flexing processes'.

In deze studie wordt het effect van het gebruik van de Laevo V2.56 op spieractiviteit, houding, hartslag, prestaties, gebruiksvriendelijkheid en draagcomfort tijdens drie industriële taken onderzocht. De V2.56 verminderde de spieractiviteit van een van de belangrijkste lumbale buigspieren met 12% tijdens het tillen van palletdozen en 19% tijdens een voorovergebogen bevestigingstaak. De spieractiviteit van een van de hamstringspieren werd verminderd met 36% tijdens het tillen van palletdozen en met 8% tijdens een voorovergebogen bevestigingstaak. Een verhoogde spieractiviteit werd gevonden voor een andere lumbale buigspier, de kniebuigspier en de schouderspier. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat het exoskelet de houding van de drager beïnvloedde. De V2.56 had geen significant effect op de hartslag. Er werd een licht verhoogde tijd tot taakvoltooiing en verminderd comfort gevonden, waarschijnlijk omdat de deelnemers zeer beperkte tijd hadden om te wennen aan het werken met het exoskelet.

2021 – Luger et al. – A passive back exoskeleton supporting symmetric and asymmetric lifting in stoop and squat posture reduces trunk and hip extensor activity and adjusts body posture – A laboratory study – Applied Ergonomics

Dit artikel is het resultaat van het project ‘Work physiological-biomechanical analysis of a passive exoskeleton to support occupational lifting and flexing processes’. 

In deze studie werd de invloed van de Laevo V2.56 op spieractiviteit, houding en hartslag beoordeeld tijdens herhaalde til- en squatbewegingen. Het gebruik van de V2.56 resulteerde in een significante en gedeeltelijke vermindering van de gemiddelde/piekactiviteit van de lumbale spier erector spinae (≤6%), de hamstringspier biceps femoris (≤28%) en de buikspier rectus abdominis (≤6%). Mogelijk vanwege de invloed van de V2.56 op de houding tijdens het tillen en de beperkte tijd voor deelnemers om vertrouwd te raken met het exoskelet, werd een verhoogde spieractiviteit waargenomen voor de en verhoogde gemiddelde/piekactiviteit van een dijbeenspier, bovenrugspier en kniespier. De V2.56 verminderde significant de hartslag tijdens de tiltaak. De bevindingen suggereren dat de V2.56 met name ondersteuning biedt bij heupextensie en een aangepaste lichaamshouding vereist tijdens het tillen.

2020 - Madinei, et al. - Biomechanical assessment of two back-support exoskeletons in symmetric and asymmetric repetitive lifting with moderate postural demands – Applied Ergonomics

In deze studie voltooiden deelnemers herhaalde til taken met en zonder Laevo V2.5. Spieractiviteit (EMG), energieverbruik (VO2/VCO2), kinematica (bewegingsregistratie) en subjectieve beoordelingen (ongemak, inspanning en bruikbaarheid) werden gemeten.

Er werden geen substantiële veranderingen waargenomen in romp- of lumbale kinematica bij het gebruik van de Laevo V2.5, wat suggereert dat het de tilmethoden niet wezenlijk heeft beïnvloed. De Laevo V2.5 verminderde de spieractiviteit van de rompextensoren met ~9%, maar dit hangt af van de tilfase. De Laevo V2.5 verminderde het inspanningspercentage gemiddeld met 8%. De beoordelingen van de ervaren inspanning werden met 33% verminderd in de onderrug. Het gebruik van de Laevo V2.5 had over het algemeen een positieve invloed op de subjectieve beoordelingen.

2020 – Madinei, et al. - Biomechanical Evaluation of Passive Back-Support Exoskeletons in a Precision Manual Assembly Task: “Expected” Effects on Trunk Muscle Activity, Perceived Exertion, and Task Performance – Human Factors

Deze studie beoordeelde de effectiviteit van de Laevo V2.5 wat betreft de spieractiviteit van de romp (EMG), ervaren inspanning in de onderrug en taakprestaties. Deelnemers voerden een gesimuleerde handmatige assemblagetaak uit die statisch werk vereiste. De Laevo V2.5 verminderde de spieractiviteit van de romp met maximaal 24%. Er werden minimale effecten gevonden op de voltooiingstijden van de taak of de beoordelingen van ervaren inspanning.

2020 – Koopman et al. - Effects of a passive exoskeleton on the mechanical loading of the low-back during lifting – Journal of biomechanics

De studie in het tijdschrift Journal of Biomechanics is een uitgebreide studie van dynamische bewegingen met het Laevo V2.4 exoskelet. De studie laat een ongeveer 9% vermindering zien van de compressiekrachten in de lumbale wervelkolom. Echter, de onderzochte buigbeweging (zeer diepe buiging met volledig gestrekte benen) is niet erg realistisch en een hoger percentage kan worden verwacht met andere bewegingen.

2019 – Koopman et al. - Effects of a passive exoskeleton on the mechanical loading of the low back in static holding tasks – Journal of Biomechanics

Deze studie beoordeelde het effect van de Laevo V2.4 op de spieractiviteit van de rug- en buikspieren tijdens statisch buigen op vijf verschillende handhoogtes. Tijdens de metingen werd aandacht besteed aan de houding van de deelnemer (bijvoorbeeld heupflexie), om de resultaten van de spieractivatie te kunnen interpreteren. Er werden significante verminderingen (11-57%) in de spieractiviteit van de rug gevonden. De afnames blijken variabel te zijn over de deelnemers. Op basis van het ondersteunende koppel en het totaal benodigde koppel, is het waarschijnlijk dat het exoskelet de compressie van de wervelkolom met ongeveer 20% vermindert in specifieke houdingen.

2018 – Motmans et al. - Effect of a Passive Exoskeleton on Muscle Activity and Posture During Order Picking - Proceedings of the 20th Congress of the International Ergonomics Association (IEA 2018)

Deze studie onderzocht het effect van de Laevo V2.5 op spieractiviteit en houding tijdens orderpicking taken met professionele orderpickers. Tijdens het orderpicken was de spieractiviteit van de rug gemiddeld 10% lager wanneer het exoskelet werd gedragen. Er was geen significant verschil in de positie van de rug wanneer de orderpickers wel of geen exoskelet droegen. Deze studie toont aan dat zelfs zonder de werkhouding te veranderen, een exoskelet een gunstige invloed kan hebben op de spieren in de onderrug. Subjectief werd de fysieke belasting positief ervaren met het exoskelet en had de operator het gevoel dat ze hun rug meer recht moesten houden vanwege de ondersteuning op de borst. De orderpickers gaven aan dat er minder energie nodig was om een doos op te tillen en dat de gewichten lichter aanvoelden.

2018 - Baltrusch et al. - The effect of a passive trunk exoskeleton on functional performance in healthy individuals – Applied Ergonomics

Deze studie evalueerde de Laevo V2.5. Er werd een significante afname gevonden in de waargenomen taakmoeilijkheid en lokale ongemakken in de rug bij statisch vooroverbuigen, maar een significante toename van waargenomen moeilijkheid bij verschillende andere taken, zoals lopen, hurken en breed staan. Op basis van deze resultaten kan worden geconcludeerd dat de Laevo V2.5 zijn belangrijkste toepassing heeft in werkomgevingen met stereotiepe taken, zoals assemblagewerk in een voorovergebogen positie, maar belangrijke beperkingen heeft in omgevingen die meer veelzijdigheid vereisen.

Gelukkig biedt de Laevo FLEX een groter bewegingsbereik en is daardoor meer geschikt voor dynamisch werk.

2016 – Bosch et.al. - The effects of a passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in forward bending work – Applied Ergonomics

Deze studie, gepubliceerd in Applied Ergonomics, is een van de eerste gepubliceerde papers over de Laevo-exoskeletten. Het is eigenlijk uitgevoerd met een Laevo V1-prototype. De labstudie van een statische houdingstaak (met/zonder exoskelet) toont een vermindering van 30-40% van de spieractiviteit voor de grotere spiergroepen in de onderrug en een driemaal langere houdtijd (tot uitputting) van deze houding met het exoskelet.