重复使用外骨骼会导致穿戴者产生持久的协调性变化

《Scientific Reports》：Repetitive exoskeleton use induces persistent coordination changes in wearers

　　

摘要

外骨骼正在重新定义职业人机工程学，为缓解重复性任务中的肌肉骨骼劳损提供了一种有前景的解决方案。然而，它们对运动控制的长期影响仍知之甚少。本研究调查重复短时间暴露于上肢外骨骼是否会诱发运动表现的持久变化。在连续五天里，24 名参与者在三种条件之一下执行伸手任务：(1) 机器人外骨骼提供的低幅度重力支撑，(2) 在同一外骨骼中暴露于粘性力场，或 (3) 无外骨骼暴露。分析了每日暴露前执行的自发动作，以表征上肢运动学的演变。虽然未观察到任务持续时间或整体关节活动范围的显著变化，但出现了肩肘协调模式的重大改变。暴露于重力支撑的参与者（在外骨骼之外），逐渐减少肩部参与，同时增加肘部贡献，且时间同步性随时间演变。相比之下，暴露于粘性力场的参与者在肩肘同步性方面表现出初始干扰，这在五天的实验方案中逐渐消退。这些发现挑战了外骨骼效应在移除后消失的假设，相反证明了重复暴露于小幅度力场可以诱发运动协调的持久变化。鉴于外骨骼在工业和医疗环境中的日益普及，理解这些长期的运动改变至关重要。若不加以考虑，这种变化可能会无意中增加肌肉骨骼风险，而不是缓解它们。