Chapter

Samenvatting

In de geïndustrialiseerde landen is pijn in de lage rug een belangrijke oorzaak van ziekte en invaliditeit. Over de aetiologie van pijn in de lage rug is nog maar weinig bekend. In een groot aantal epidemiologische studies zijn vele individuele, fysische en psychosociale factoren aangegeven, welke correleren met de ontwikkeling van pijn in de lage rug. Hoewel multicausaliteit van pijn in de lage rug niet wordt verworpen, wordt in recente reviews met betrekking tot epidemiologisch onderzoek geconcludeerd dat indicatoren van mechanische belasting van de lage rug toch het meest consistent gerelateerd zijn aan de ontwikkeling van pijn in de lage rug. Deze factoren zijn tillen, draai- en buigbewegingen en vibratie van het gehele lichaam (Burdorf en Sorock, 1997; Ferguson en Marras, 1997; NIOSH, 1997).

Het belangrijkste doel van dit proefschrift was het verbeteren van mechanische modellering om nieuwe perspectieven te openen voor biomechanisch onderzoek naar til-activiteiten. Verder werd het effect van asymmetrie in tilbewegingen op de belasting van de lage rug onderzocht. Daarnaast werden enkele aspecten van het afstemmen van de tilbeweging op het te tillen object onderzocht, in termen van controle van het lichaamszwaartepunt (LZP) en van initiële tilkrachten.

In hoofdstuk 2 werden de prestaties van twee ‘linked segment’ modellen vergeleken in termen van mechanica van het gehele lichaam en in termen van de netto belasting van het lumbo-sacrale gewricht. In één van de modellen werden de mechanische eigenschappen van lichaams-segmenten geschat proportioneel aan een populatie gemiddelde (Looze et al., 1992b). In het andere model werden een groot aantal individuele antropometrische maten gebruikt om met behulp van individuele geometrische representaties mechanische eigenschappen van lichaamssegmenten te schatten (Yeadon, 1990a). Het bleek dat de betrouwbaarheid van het model afhing van de gebruikte tiltechniek. Daarom kon geen van beide modellen als het beste aangemerkt worden.

Het bewaren van de balans tijdens tilbewegingen maar ook bij vele andere activiteiten wordt gekarakteriseerd door kleine fluctuaties van de grond reactie kracht vector rond het LZP. Daarom is onderzoek naar de controle van equilibrium waarbij gebruik gemaakt wordt van mechanica van het gehele lichaam, sterk afhankelijk van een nauwkeurige schatting van het LZP. In hoofdstuk 3 werd een optimalisatie procedure gepresenteerd om de schatting van de baan van het LZP tijdens (til) bewegingen te verbeteren. Er werd aangetoond dat een aanzienlijke verbetering van het geschatte LZP traject bereikt kan worden. Dit opent nieuwe perspectieven voor onderzoek naar balanscontrole.

In hoofdstuk 4 werd een 3-D linked segment model van het gehele lichaam ontwikkeld en gevalideerd. Vergelijkbaar met de validering van een 2-D linked segment model in Looze et al. (1992b) werd de validering uitgevoerd door de momenten rond het lumbo-sacrale gewricht te vergelijken, berekend uit een ‘top-down’ en uit een ‘bottom-up’ analyse. Daarnaast werd de gemeten grond reactie kracht vergeleken met de som van de segment massa’s maal versnelling plus zwaartekracht, gesommeerd over alle lichaamssegmenten. Er werd geconcludeerd dat de interne validiteit van het model bevredigend is.

In hoofdstuk 5 werd het 3-D model toegepast op tilbewegingen variërend van 0 tot 90^o asymmetrie. In contrast met eerdere studies (Kromodihardjo en Mital, 1987; Plamondon et al., 1995) werd een consistente toename van het lateroflexie en torsie moment gevonden bij een toename van de asymmetrie in de tilbeweging. Zelfs bij 10^o asymmetrie in de tilbeweging roteerden proefpersonen het bekken niet ver genoeg in de richting van het te tillen object om asymmetrische belasting van de lage rug te voorkomen. Asymmetrische belasting van de lage rug leidt tot een toename van de benodigde co-contracties en bijgevolg tot een toename van de (compressie) belasting van de lumbale wervelkolom (Lavender et al., 1992; Marras en Mirka, 1992). Daarbij is het waarschijnlijk dat de stress in de tussenwervelschijf over een geringer aantal anulus vezels verdeeld zal worden tijdens asymmetrische bewegingen van de romp (Ueno, 1987). Epidemiologische studies onderstrepen de nadelige effecten van asymmetrisch tillen door een toename te laten zien van het risico op de ontwikkeling van pijn in de lage rug (Marras et al., 1995) en van het risico op acute herniatie van de tussenwervelschijf (Kelsey et al., 1984) indien tilbewegingen tijdens het werk regelmatig asymmetrisch zijn. In hoofdstuk 6 werden de resultaten van een 2-D met een 3-D linked segment model vergeleken in symmetrische en asymmetrische tilbewegingen. Er werd aangetoond dat de extensie momenten, berekend met een 2-D model, een snel toenemende fout vertonen bij toenemende asymmetrie in een tilbeweging. Uit de gecombineerde resultaten van hoofdstuk 4, 5 en 6 valt af te leiden dat (1) asymmetrische tilbewegingen meer belangstelling zouden moeten krijgen in ergonomisch onderzoek en dat (2) een 3-D model met een nauwkeurigheid, vergelijkbaar met de nauwkeurigheid van het model, ontwikkeld in dit proefschrift, een eerste vereiste is voor dergelijk onderzoek.

Hoofdstuk 7 en 8 waren gewijd aan twee factoren die kunnen bijdragen aan de stabiliteit van de persoon en ook aan de mechanische belasting van de lage rug tijdens tillen. Deze factoren zijn de controle van de initiële tilkrachten en de controle van de positie van het LZP tijdens tillen. Om meer inzicht te krijgen in deze factoren werd de zwaartekracht gereduceerd tot waarden dicht bij nul. Voor dit doel voerden vier proefpersonen twee series van zeven tilbewegingen uit terwijl ze werden blootgesteld aan gewichtloosheid tijdens paraboolvluchten. In hoofdstuk 7 werd onderzocht of de verhoogde initiële tilkracht bij het tillen van een grote doos in vergelijking tot het tillen van een kleine doos van gelijk gewicht, blijft bestaan onder gewichtloosheid. Deze verhoogde tilkracht wordt geassocieerd met de zogenaamde ‘size-weight illusion’. Deze illusie betekent dat personen voor twee objecten van gelijke massa maar verschillend volume, consistent aangeven dat het grootste object lichter aanvoelt (Charpentier, 1891). Er werd aangetoond dat proefpersonen die herhaald twee dozen van gelijk gewicht maar verschillend volume tilden, grotere tilkrachten bleven uitoefenen bij de grote doos in vergelijking tot de kleine, bij normale zwaartekracht zowel als bij gewichtloosheid. Daarnaast werd een snelle afname van de totale tilkracht gevonden onder gewichtloosheid. Dit suggereert dat het voortduren van de verhoogde initiële tilkracht bij de grote doos (en de geassocieerde ‘size-weight illusion’) eerder gerelateerd is aan een voortdurende opwaartse schaling van de kracht component die nodig is om het object te versnellen dan van de kracht component die nodig is om het gewicht van het object te overwinnen. Mogelijk resulteert bewuste kennis van de massa van het object en ervaring in eerdere tilbewegingen in een aanpassing van de gewicht-gerelateerde tilkracht maar niet in een aanpassing van de kracht die nodig is om het object te versnellen.

In hoofdstuk 8 werd gedemonstreerd dat het LZP naar achter verschuift tijdens tillen onder gewichtloosheid en dat het LZP weer gedeeltelijk herstelt na enkele parabolen. Er werd betoogd dat de controle van de horizontale LZP positie tenminste twee functies heeft. Eén van deze functies, balanscontrole, wordt overbodig tijdens gewichtloosheid. De andere functie is om, samen met de grond reactie kracht vector, een extern moment te genereren dat adequaat is voor de uit te voeren rotatoire lichaamsbeweging. Deze functie is nog steeds nodig onder gewichtloosheid en kan de reden zijn voor de achterwaartse verplaatsing van het LZP. De initiële ‘overshoot’ van deze achterwaartse verplaatsing kan veroorzaakt zijn door de verstoring van sensorische informatie.