Vetenskaplig redogörelse och ekonomisk redovisning för projektet dnr 090231, Ett nytt verktyg för objektiva mätningar av rubbningar i öga-hand rörelser. Slutrapportering Projektledare Hans Richter 1 Projektmedarbetare Dmitry Domkin 1, Christina Zetterlund 2,3, Lars-Olov Lundqvist 2 1 Centre for Musculoskeletal Research, University of Gävle, Sweden. 2 The Low Vision Centre, Örebro County Council, Örebro, Sweden 3 Centre for Rehabilitation Research, Örebro University Hospital, Örebro, Sweden. Bakgrund Att regelbundet utföra finmotoriskt arbete på nära håll innebär ökad sannolikhet för att senare utveckla smärta i nacke/skuldra (Ostensvik et al., 2009; Veiersted et al., 1993). Yrkeskategorier som regelmässigt utför synkrävande närarbete förefaller vara speciellt berörda. Afa kommenterar i sin Skaderapport 2010 att grafiker (pre-press, tryckare, bokbinderiarbetare och fotolaboratoriearbete) i hög grad utsätts för skadlig inverkan i sitt dagliga arbete. Mekanismerna bakom kopplingen mellan höga synkrav och nacke/skuldramotorik är dock ofullständigt kända. Om kopplingarna kan kartläggas ökar möjligheten att förebygga och minska muskuloskeletala besvär som uppstår under ogynnsamma synergonomiska betingelser. Finmotoriskt öga-hand närarbete och en överdriven blickstabilisering utgör sannolikt en riskfaktor för ökad prevalens av muskuloskeletala problem. Sensomotorisk synergi mellan nerv- och muskelgrupper i ögon, nacke och skulderparti är en förutsättning för att ögats lins ska kunna fokusera. Ciliarmuskeln är en ringformad muskel som reglerar ögonlinsens form och ställer in skärpan. När blicken fixerar ett närbeläget objekt spänns cilliarmuskeln och linsen blir kupigare. För ett trött öga som fokuserar ett objekt på nära håll, måste det centrala
nervsystemet ge fler aktiveringssignaler till ciliarmuskeln för att skärpan skall bibehållas. När synkraven blir för stora, p.g.a. bristfällig synergonomi, störs vergensens och ackommodationens normala synergistiska förhållande och då uppkommer det som i dagligt tal benämns med synstress. Tidigare studier (Richter et al., 2010, 2011a.b; 2013) har med indirekta optometriska mätningar av ciliarmuskelns kontraktion observerat samband, på gruppnivå, mellan ökad aktivitet i cilliarmuskeln och ökad aktivitet i trapeziusmuskeln. Långvarig låg muskelaktivitet kan enligt Askungehypotesen (Hägg 1991) utgöra en riskfaktor för muskeloskeletala besvär. Ansträngande närarbete kan leda till långvariga låga muskelspänningar, smärta och obehag i nacke/skuldror. Mental ansträngning för att se bättre och/eller att fokusera den visuella uppmärksamheten bidrar förmodligen till en ökad aktivitetsnivå i nacke/skuldra muskler. Prsa et al., (2010) samt Vilupuru et al., (2005) har visat att ögats yttre och inre muskler är motståndskraftiga mot att utveckla muskeltrötthet, till skillnad mot skelettmuskulatur. Okulomotoriska störningar som uppkommer i arbetslivet i samband med ansträngande närarbete beror förmodligen också delvis på störningar i premotoriska processer som t.ex. en sviktande mental koncentration (minskad förmåga att viljemässigt fokusera synen). Mental fokuseringsförmåga (arbetsminneskapacitet) utgör av dessa skäl en intressant kompletterande utfallsvariabel att mäta parallellt med de övriga synfysiologiska/ muskuloskeletala variablerna. Synsvaga patienter anger ofta besvär från nacke och axlar tillsammans med nedsatt balans och proprioceptiva svårigheter (Zetterlund et al., 2009). Många av patienterna har ögonsjukdomar som innebär gradvis förlust av en synfunktion. Att försämring av synen ofta försämrar kroppshållningen kan förklaras med att ögonmuskulaturen är kopplad till balansen. Ögonmusklerna påverkar fram för allt huvudets position och därmed muskler i nacke och axlar. Nedsatt synfunktion p.g.a. ögonsjukdom försämrar bl.a möjligheten till optimal ögahand koordination och utgör därför en riskfaktor för muskuloskeletal ohälsa. Det motiverar att undersöka i vilken utsträckning nedsatt synfunktion leder till ökad aktivitet i nack- och skuldermuskler under synkrävande finmotoriska öga-hand koordinationsuppgifter. Med mer kunskap om de underliggande mekanismerna, nås på sikt en bättre förståelse för den synskadades problematik. Det kan ge möjlighet till tidiga rehabiliteringsinsatser och därmed minska patientens problem och vårdbehov senare. Detta projekt syftar till att undersöka i vilken mån nedsatt synfunktion och/eller muskuloskeletal besvär, t.ex. kronisk arbetsrelaterad trapezius muskel myalgi, är relaterat till precisionen i finmotoriska handrörelser av olika slag? Objektiva metoder för att mäta störningar i armen och handens rörelsekontroll hos personer med muskuloskeletala problem eller med nedsatt syn har utvecklats i syfte att nå en djupare förståelse av de bakomliggande mekanismerna för belastningsskadebesvär som kan uppkomma i arbetslivet. Objektiva tester för kinematisk analys av finmotoriska öga-hand rörelser möjliggör studier som undersöker om krävande öga-hand koordinationsuppgifter leder till en ökad muskel aktivering i nacke/skuldra/arm.
Syfte Målet med projektet är att undersöka i vilken utsträckning synkrävande närarbete är en riskfaktor för muskuloskeletala besvär samt i vilken grad en nedsatt synfunktion rubbar och/eller stör rörelsemönstret i öga-hand koordinationen. Denna forskning förväntas ge ny information om relationen mellan belastningar på ögats muskler och belastning på nacke/skuldror under synkrävande närarbete och uppkomsten av muskuloskeletala besvär. Metod Ett första delsyfte med detta projekt innefattar att utveckla och validera objektiva tester för kinematisk analys av finmotoriska öga-hand rörelser. Clinical Kinematic Assessment Tool (C-KAT) bygger på en nyligen patenterad mjukvara som implementerats i en portabel dator med touch screen (Culmer et al., 2009). De finmotoriska öga - hand testerna varierar från spatiala (stillastående) till dynamiska (rörliga) stimuli tester. Ett exempel på en dynamisk uppgift är att försökspersonen instrueras att med en speciellt utformad penna (med magnetisk spets) följa en stimulus punkt som upprepade gånger rör sig i 8:or på bildskärmens yta. Uppgiften är att hålla pennans spets i mitten på stimuluspunkten hela tiden. Uppgiftens svårighetsgrad kan varieras genom att öka stimuluspunktens hastighet och/eller minska dess storlek. Under själva testsituationen placeras bildskärmen i ett horisontellt läge för att efterlikna en vardaglig arbetssituation. Eftersom datorn är portabel kan testledaren enkelt besöka en arbetsplats och placera den portabla datorn på varje enskild försökspersons egna skrivbord. Dessa förhållanden gör att den ekologiska validiteten i testerna blir mycket hög. Fram tills nyligen har denna typ av datainsamling endast kunnat utföras i speciellt utformade labboratorier och med stationär utrustning. Data analyser av insamlade data adresserar precisionen i de utförda öga hand rörelserna med stor noggrannhet. Data från varje trial sparas lokalt på hårddisken med en tidsstämpel och i en för varje försöksperson unik filstruktur. Rådata från varje trial redovisas grafiskt för omedelbar visuell validering. Precisionen på data analysen ligger på 0.2 mm noggrannhet. Samplings frekvens är 125 Hz. Under projektets förberedelsefas när data insamlade med C-KAT metodiken analyserades visade det sig att data var behäftade med mätfel. Exempel på när mätfel inträffar är när pennan lämnar bildskärmens yta vilket leder till okontrollerat databortfall (Fig. 1). Även andra felaktigheter har identifierats som t.ex. oregelbunden sampling frekvens. Dessa och andra omständigheter har gjort att vi funnit det nödvändigt att arbeta fram en egen mjukvara Experimental Kinematic Assessement Tool (E-KAT) vilken är befriad från nämnda problem. En första prototyp av den s.k. E-KAT mjukvaran togs nyligen i bruk. Utveckling av mjukvaran Experimental Kinematic Assessement Tool (E-KAT) möjliggör testning av olika utfallsvariabler av speciellt intresse för relationen mellan finmotorisk öga-hand koordination under krävande närarbetsbetingelser och synsvaghet.
Figur 1. Ett exempel på en dynamisk finmotorisk uppgift där försökspersonen instrueras att med en speciellt utformad penna (med magnetisk spets) följa en stimulus punkt som upprepade gånger rör sig i 8:or på bildskärmens yta. Uppgiften är att hålla pennans spets i mitten på stimuluspunkten hela tiden. Röda segment visar när pennan lämnat bildskärmens yta. I den nya mjukvaran (E-KAT) registreras alla pennlyft (antalet, durationen i tid, etc) för att undvika okontrollerat databortfall Resultat Hitintills publicerade forskningsresultat visar att öga-hand koordination varierar med arbetsminneskapaciteten. Nedsatt synförmåga har också visat sig vara relaterad till en minskad precision i handrörelser. Data analyser från en nyligen slutförd studie i labboratorium vid centrum för belastningsskadeforskning pågår. I denna studie registrerades muskelaktiviteten i nacke/armar med EMG och ögats fokuseringsmuskel via en refraktometer samtidigt som samtidigt som precisionen i målinriktade följerörelser mättes objektivt. Resultaten från denna och andra studier förväntas tillsammans ge ny information om olika samband mellan synkrav och nacke/skuldra smärtor och kan ge en förändrad syn på orsakerna till nackbesvärens uppkomst. Nya förklaringsmodeller för redan uppkomna besvär kan ge insikt och förståelse som i sin tur kan leda till nya studier för att hitta bättre behandling och förebyggande insatser för redan drabbade och personer i riskzonen. Publikationer från projektet Domkin, D., Sörqvist,P., Richter, H.O. (2013). Distraction of Eye-Hand Coordination varies with Working Memory Capacity. Journal of Motor Behavior, 45, 79-83 Domkin, D., Lundqvist, L-O., Zetterlund, C., Richter, H.O. (2012). Nedsatt öga-hand koordination vid synsvaghet. Poster presenterad på REHSAM-konferen, Stockholm den 8 maj
Richter, H.O., Domkin, D., Zetterlund, C., Lundqvist, L-O. (2013). Eye-Hand Coordination in low-vision and tracing of complex patterns. To be presented at NES2013. Reykjavik, Iceland: Nordic Ergonomics Society. Richter, H.O., Domkin, D., Zetterlund, C., Lundqvist, L-O. (2013). Eye-Hand Coordination in low-vision and tracing of complex patterns. Manuscript in preparation Domkin, D., Lundqvist, L-O., Zetterlund, C., Richter, H.O. (2013). Eye-Hand Coordination in low-vision and tracking of a moving target. Manuscript in preparation Domkin, D., Sörqvist,P., Richter, H.O. (2012). Distraction of Eye-Hand Coordination varies with Working Memory Capacity. In Proceedings of NES2012. Stockholm, Sweden: Nordic Ergonomics Society. Domkin, D., Forsman, M., Richter, H.O. (2013). Muskuloskeletal activation levels during eye-hand coordination during strenuous near work. In progress.