RSI-preventie door een wijziging van de invoertoestellen aan de computer – Een studie van de Technische Universiteit in Darmstadt (TUDarmstadt), die het pen-tablet onderzoekt als ergonomisch alternatief voor de computermuis – Inleiding Mensen die met de computer werken hebben vaak pijnlijke gezondheidsproblemen met hun bewegings- en steunapparaat. Daarbij treedt vooral bewegingspijn op die geen herkenbare oorzaak heeft. Daardoor kan zich een van de beweging afhankelijk chronisch pijnsyndroom ontwikkelen dat ook dan nog het arbeitdsverloop van de patiënt beïnvloedt wanneer de eigenlijke micro-kwetsuur al genezen is. Therapie en preventie van het zogenaamde RSI-syndroom (Repetitive Strain Injury Syndrom, ook „muisarm“ genoemd) blijken moeilijk te verlopen, want: het basisprobleem, de vaak herhaalde en grotendeels identieke bewegingen, hoort tot een van de prestatiekenmerken van het werken met de computer. Deze belasting kan in de meeste gevallen niet verminderd worden zonder aanzienlijke hogere kosten voor een ergonomische uitrusting van het kantoor (meubels resp. hardware). In de laatste jaren stelden artsen een aangroei van RSI-klachten vast bij een groot deel van de actieve bevolking, die meerdere uren per dag met de computer werken. Onder de leiding van prof. dr. Hardo Sorgatz, klinische psycholoog aan de Technische Universiteit van Darmstadt (Duitsland), werd in dit kader onderzocht of de ergonomische eigenschappen van het pentablet geobjectiveed kunnen worden als mogelijk alternatief voor de computermuis en of de pen kann helpen RSI-klachten te doen dalen of te voorkomen.
Grondslagen en voorafgaand onderzoek In het algemeen geldt voor een gezonde houding: de positie van de ledematen moet zo neutral mogelijk zijn. Dat betekent een rechte houding met ontspannen langsheen het lichaam naar beneden hangende armen, de handpalmen hangen hierbij zijdelings naast het lichaam, d.w.z. ze zijn naar elkaar gericht.
Bij het werken met de computer wijkt de werkelijke houding af van deze neutrale houding: de onderarm kan verdraaid zijn of de pols kan omgeknikt zijn. Bovendien kunnen de vingers uitgestrekt, gekromd en zijdelings gespreid zijn resp. de ellebogen en de schouders kunnen verdraaid zijn. Daarom is een invoertoestel optimaal dat een zo gering mogelijke afwijking van de neutrale houding toelaat. Reeds in het jaar 2003 hield zich een onderzoeksteam (Ullman et al.) bezig met de ontwikkeling van een zo ergonomisch als mogelijk geconstrueerd invoertoestel. De vereisten aan dit toestel ontstonden uit de resultaten van de onderzoeken die tot dan toe plaats gevonden hadden omtrent het thema RSI. De ontwikkeling van een biomechanisch optimaal invoertoestel moet dus rekening houden met de volgende punten: √
Extreme posities zoals het strekken van de pols, pronatie (voorwaartsdraaiing) en afwijkingen van de neutrale houding moeten indien mogelijk vermeden worden.
√
Nauwkeurigheids-taken moeten kunnen uitgevoerd worden zonder dat de spieren van de bovenarm en de schouders erbij betrokken worden, dat betekent dat de arm op het werktafeloppervlak moet kunnen rusten.
√
Bij klikbewegingen moeten ook andere buigspieren gebruikt kunnen worden als enkel die van de wijsvinger – om de nodige kracht per spier te kunnen reduceren.
√
Klikken moet ook mogelijk zijn zonder de vingers volledig uit te moeten strekken – om statische spanning van de rekspieren te reduceren.
√
De handeling moet afgestemd zijn op al vroeg aangeleerde bekwaamheden – om de aanleer-inspanning te reduceren.
√
Geringe mentale belasting door het invoertoestel op zichzelf, dat betekent een zo intuïtief mogelijk aanleerbare handeling.
De Ullman-studie toont bovendien aan dat er minder spieractiviteit nodig was bij het werken met de computerpen tegenover het werken met de muis. Vooral bij testpersonen die dagelijks werken met de muis bleek een extreme vermindering van de spierspanning door het gebruik van de digitale pen.
Eveneens in het jaar 2003 controleerden Kotani & Horii naast de aanspanning van de spieren ook de prestatiewaarden bij het werk met de pen en met de muis. Voor de controle van de verwerking van verschillende soorten van taken met pen en muis in vergelijking met elkaar werden er twee verschillende soorten van taken ontwikkeld, die de testpersonen telkens met beide invoertoestellen moesten verwerken tijdens vijf op elkaar volgende dagen. Daarbij was één taak eerder typisch voor de muis (vaak klikken, drag&drop), en de andere eerder geschikt voor de pen (natekenen van polygonen, fijnmotorische bekwaamheden). De waarden voor de laatste taak waren vanaf de eerste dag duidelijk beter voor de pen als voor de muis. De waarden voor de andere taak, die meer typisch was voor het werken met de muis, waren op de eerste dag nog duidelijk beter wanneer er met de muis gewerkt werd; maar al vanaf de tweede dag werden de waarden voor het werken met de pen echter beter als de waarden voor het werken met de muis, wat vooral lag aan de lagere foutfrequentie bij het gebruik van de pen. Het snelle aanleersucces van de pen wird door de autoren geïnterpreteerd als teken dat de bekwaamheid om te schrijven goed overdragen kan worden op het werken met het pentablet.
Testconfiguratie Opbouwend op de hierboven beschreven voorafgaande onderzoeken stelde de Technische universiteit van Darmstadt (TU Darmstadt) onder de leiding van prof. dr. Hardo Sorgatz een nieuwe studie op. In deze studie werd bij 60 studenten tijdens een onderzoeksfase van drie maanden het overstappen van de PC-muis op het pentablet als invoertoestel onderzocht onder op kantoor gebruikelijke arbeidsomstandigheden. De proefpersonen beschikten telkens over zo´n 10 jaar ervaring in het gebruik van de muis, maar met geen enkele ervaring in de omgang met de snoer- en batterijlose pen van het tablet als invoertoestel voor de computer. Met deze achtergrond moest in het begin van het onderzoek het gebruik van de pen eerst ingeoefend worden, waarbij niet verwacht werd dat de arbeidsprestatie bij het gebruik van muis en pen binnen enkele uurtjes oefenen volledig vergelijkbaar zou zijn. De hoofdproef werd voorafgegaan door een ca. 2 uur durende trainingseenheid; tussen training en hoofdproef hadden de deelnemers geen gelegenheid om nog te oefenen met de pen.
Reeds tijdens de training (afbeelding 1) kon de prestatiewaarde met rond 300% verbeterd worden in de trainingstaken die uitgevoerd werden door het werken met pen en tablet. In tegendeel tot het begin van de training maakten de deelnemers op het einde noch slechts een derde van het aantal fouten bij het oplossen van de navigatietaken. De totale prestatie met de pen bedroeg na de training ongeveer 90% van de prestatie met de muis.
Afbeelding 1 Trainingsruimte met proefpersonen In de hoofdproef bleek later de hoge stabiliteit van het trainingseffect. De prestatie met de stift bedroeg daar bijvoorbeeld bij een vergelijkbare Drag & Drop – taak nog 84% van de prestatie met de muis, zonder dat de deelnemers tijdens de tussenperiode van vier weken de gelegenheid gehad hadden, te kunnen werken met de pen. Om het prestatievermogen en de uitwerkingen op het spierstelsel te kunnen onderzoeken werden in de hoofdproef verschillende vergelijkende taken opgegeven, die telkens opgelost moesten worden met muis en stift. Bovendien werden er auditieve en visuele afleidingen (afbeelding 2) gesimuleerd, zoals deze gebruikelijk zijn in het dagelijks leven op kantoor. Door taken onder tijdsdruk werd er prestatiespanning geschapen. Daarmee moest ook onderzocht worden of bijkomende afleidingen de stabiliteit van de resultaten met pen en muis op een verschillende manier beïnvloeden.
Afbeelding 2 Visuele afleidingen: zes stralers en een knipperlicht
In het totaal waren het drie verschillende taken die door de proefpersonen aan de PC moesten verwerkt worden, telkens met een in de handel gebruikelijke muis en een Wacompentablet. Per invoertoestel moesten er zes doorgangen gemaakt worden van iedere soort taak en zonder pauze: Tracking: Een rode lijn moest zo nauwkeurig mogelijk in het zwart nagetekend worden door het ingedrukt houden van de pen- resp. de muistoets, zodat in het ideale geval na de bewerking enkel nog de zwarte lijn zichtbaar was. Klik-opdracht: Op de monitor verschijnende icons (smileys) mosten weggeklikt worden, per doorgang waren het 40 smileys, die moesten weggeklikt worden. Drag & Drop: Op de monitor verschijnende icons (smileys) moesten op een vlak in het midden van het beeldscherm (tas) getrokken en daar geplaatst worden, ook hier waren het per doorgang 40 smileys, die moesten verschoven worden. Bij de taken werden gegevens gemeten over de snelheid en gedeeltelijk ook over de nauwkeurigheid van de verwerking van de taken. Bij de klik- en bij de drag&drop-taakwerd de verwerkingstijd per dorgang gemeten, bij de tracking-taak werd er bovendien bij de verwerkingstijd nog een foutwaarde bijgerekend voor afwijkingen van de te volgende lijn. Vóór het begin van de test werd een EMG-Baseline (de belastingswaarde van de spieren in rustpositie) berekend met een op de tafel rustende arm in drie houdingen: In een (plat op de tafel ligende) houding van de hand en telkens met het invoertoestel in de hand. Naargelang van de testomstandigheid werd vóór het begin van de taak de overeenkomstige afleiding ingeschakeld. De visuele afleiding werd gesimuleerd door een permanent flikkerend licht en LEDs die beginnen te branden aan de rand van de monitor. De auditieve afleiding bestond uit een bandopname met onverstaanbare (in omgekeerde richting afgespeelde) talen. Na het einde van de drie hierboven beschreven taakblokken werd er bij ontspannen op de tafel liggende arm met de pen resp. de PC-muis in de hand gedurende 30 seconden een rust-EMG afgenomen. Bovendien werd de toestand van de deelnemer vóór en na de proeven berekend aan de hand van de NASA Task Load Index (TLX), een multi-dimensionaal evaluatie-instrument, dat over geestelijke, lichamelijke en tijdelijke vereistes, over prestatie-, belastings- en frustratieniveau vanuit het zicht van de deelnemer informeerd .
Bovendien worden de resultaten opgedeeld in twee groepen, en wel gescheiden volgens testpersonen, die al klaagden over problemen met RSI (ook hier werd van tevoren een index opgesteld) en testpersonen die nog geen symptonen vertoonden.
Resultaten van het onderzoek Onafhankelijk van het invoertoestel traden na de eerste en tweede verwerkingsfase (dus telkens na de vervulling van de opdrachten met het overeenkomstig invoertoestel) in vergelijking met de rust-EMG hogere waarden op. Over het verloop van de test heen bestond er een aanzienlijke verhoging van de gevoeligheidswaarden in de gebieden „tintelend gevoel in de onderarm“, de nek en de schouders en „verdoofd gevoel in de nek en de schouders“. De inschatting van musculo-skeletale negatieve gevoeligheden (dus pijngevoel in het bewegingsapparaat) resulteerde bij door RSI bedreigde testpersonen (met hoge RSI-index) voor het gebied van nek en schouders in iets hogere waarden bij het gebruik van de muis als bij het gebruik van de snoer- en batterijlose pen (afbeelding 3). Het gebruik van de muis leidt dusdanig subjectief tot meer nekklachten als het gebruik van het pentablet.
Afbeelding 3 Negatieve gevoeligheden: Totale waarden voor het gebied van nek en schouders, afhankelijk van het invoertoestel en de RSI-index. Bij de in vergelijking met het gebruik van de muis eerder ongeoefende gebruikers van de pen treden in het begin even grote waarden voor negative gevoeligheden op als bij het gebruik van de muis. Dit was te verwachten op grond van de ongewone omgang met het pentablet Onder de vermoeding van een reductie van de gevoeligheden bij gevorderde bewegingsautomatisering met de stift kan het pentablet het toestel genoemd worden dat de persoon minder belast.
Na een training met het pentablet van twee uur lang vertoonden de resultaten een verbetering van de prestatie van 30%. In vergelijking met de navigatieprestaties met de PCmuis werd de acherstand ingehaald tot op 10 tot 20 %, zodat de Tracking-taak door de testpersonen met het pentablet uitgevoerd werd in bijna dezelfde tijdspanne als met de muis, echter met aanzienlijk minder fouten. De evaluatie van de fouten en de tijd hangen bij het Tracking met het gebruik van de muis zeer nauw samen, dat betekent dat tragere mensen meer fouten maken. Voor het gebruik van de pen bestaat een dergelijke samenhang niet. Het kan vermoed worden dat door het vaker gebruiken van het pentablet een volledig evenwicht, zelfs een verbetering van de prestatie kan behaald worden tegenover de muis. Bij de door alle ervaren muisgebruikers beheerste, navigatie-typische Klik- en Drag&Droptaken waren de daarvoor nodige tijden bij het werken met de muis aanzienlijk geringer als bij het werken met het pentablet. Hierbij moet echter rekening gehouden worden met het feit dat tijdens dit experiment de klikfunctie van de penpunt gedeactiveerd moest worden, o.a. omwille van de vergelijkbaarheid van de EMG-waarden. Bij geactiveerde penpunt zijn er aanzienlijk betere prestaties te verwachten als bij de in deze studie toegepaste „muistypische“ toetsenklik op de pen. Wanneer de hierboven beschreven visuele en auditieve afleidingen ingezet werden, vertoonden er zich geen noemenswaardige verschillen in de prestatiewaarden met de afzonderlijke invoertoestellen. Bovenop de EMG-Baseline met het afzonderlijk invoertoestel in de hand werden na beëindiging van de taken de EMG-waarden voor beide invoertoestellen opnieuw geregistreerd (afbeelding 4). Daarbij werd aan de hand van de EMG-Baseline vastgesteld dat beide – muis en pen – een verhoging van de spanning bewerkstelligen voor de strekspieren, die echter aanzienlijk hoger uitviel bij de muis. De spanning van de buigspieren vermindert daarentegen en vertoont geen verschil met betrekking tot het invoertoestel. Het na beëindiging van de taken afgenomen rust-EMG vertoonde hogere belastingswaarden voor de spieren bij de muis als bij het pentablet.
Afbeelding 4 EMG voor rusthouding van pen en muis (bovenste grafiek) en na het 25 minuten durende gebruik van pen en muis (onderste grafiek).
Samenvatting Het pentablet heeft tegenover andere invoertoestellen het vordeel dat vroegtijdig geoefend kan worden bij de acquisitie van het handschrift en van alle andere bewegingsverlopen in vergelijking met de meeste varianten van de PC-muis. Het pentablet vertoonde in vergelijking met de muis ergonomischere eigenschappen en biedt zich na deze testresultaten aan als ergonomisch navigatie-alternatief voor de computermuis. Reeds na relatief korte trainingstijd kunnen daarmee vergelijkbaar goede, en na langer gebruik vermoedelijk doorgaand betere prestaties geleverd worden. Ter vermijding van RSIklachten wordt een regelmatige afwisseling van de invoertoestellen principieel aanbevolen. Bij het overstappen van de PC-muis op het pentablet wordt er, wegens de duidelijke reductie van de spierspanning bij de pen, nog een element aan toegevoegd voor de preventie resp. reductie van RSI-klachten. Samenvattend heeft het pentablet bewezen dat het in vergelijking met de muis zowel bij subjectieve als ook bij objectieve factoren het ergonomisch betere product is. De deelnemers van de studie vonden het „ongewende“ pentablet per se eerder minder belastend als de „gewende“ computermuis.
Volgens de resultaten van dit – door simulatie van de in arbeidsomstandigheden gebruikelijke prestatiedruk en afleidingsvoorwaarden zoals op kantoor – verregaand realistisch gepresenteerd experimenteel onderzoek, kan men muisgebrukers – met en zonder RSI-typische klachten - aanraden om regelmatig over te stappen naar het pentablet.
