（应用心理学专业论文）任务难度和时间压力对肩部斜方肌活动的影响研究.pdf

任务难度、时间压力对肩部斜方肌肌肉活动的影响研究 摘要 颈一肩疼痛是计算机操作等低负荷作业中典型的职业性肌肉骨骼障碍之一。 以往的大多数相关研究主要涉及病理学、生物力学或生理学等因素，但近来的研 究却更多地指出工作中的心理社会因素与肩一颈疼痛存在关联，如颈肩区域的斜 方肌活动与心理社会因素关系密切。 本研究旨在从心理社会因素的角度出发，考察任务难度和时间压力对斜方肌 活动的影响。共包括三项实验：实验一考察任务难度对肩部斜方肌活动的影响； 实验二探讨时间压力对肩部斜方肌活动的影响：实验三则研究在键盘作业中时间 压力对肩部斜方肌活动的影响。 本研究结果发现： ( 1 ) 任务难度对肩部斜方肌活动有显著影响，即随着任务难度的增强，斜方 肌振幅指标( a e m g ) 增强，但平均功率频率( m p f ) 和中位频率( m f ) 基本保持不变： ( 2 ) 时间压力变化对肩部斜方肌活动有显著影响，但在键盘作业中左、右两 侧斜方肌肌肉活动变化强度存在差异： ( 3 ) 心率指标与肌电信号振幅指标a e m g 之间存在相当程度的一致性，能在 一定程度上反映心理负荷的变化状况，但在低负荷作业中不够灵敏； ( 4 ) 主观不舒适感指标与肌电信号振幅指标a e m g 之间存在一定程度的不一 致性，不能完全反映低负荷作业中肌肉活动变化的真实情况。 因此，在低负荷作业中，任务难度和时间压力等心理社会因素对肩部斜方肌 活动存在重要影响，这可能是导致颈肩区域疼痛的危险因素之一。 关键词：任务难度时间压力斜方肌主观舒适感键盘 t h ee f f e c to ft a s kc o m p i e x i t ya n dt i m ep r e s s u r e o nt r a p e z i u sm u s e l ea c t i v i t y a b s 打a c t s h o u l d e r - n e c kp a i ni sak i n do fw o r k - r e l a t e dm u s c u l o s k e l e t a ld i s o r d e r s ( 酬s d ) m o s to fp r e v i o u sr e s e a r c hm a i n l yi n v e s t i g a t e dt h er i s kf i a c t o r sa b o u t s h o u l d e r n e c k p a i nf r o me p i d e m i o l o g y 、b i o m e c h a n i c s o r p h y s i o l o g y b u tr e c e n t r e s e h r c hr e v e a lt h e r ei sar e l a t i o nb e t w e e np s y c h o s o c i a lf a c t o r sa n ds h o u l d e r n e c kp a i n ， f o r e x a m p l e ，t r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t yi sm a i n l yi n f l u e n c e db yp s y c h o s o c i a lf a c t o r s t h r e ee x p e r i m e n t sw e r ei n c l u d e d t h ee 舵c t so ft a s kc o m p l e x i t yo nt r a p e z i u s m u s c l ea c t i v i t yw e r ee x p l o r e di ne x p e r i m e n to n e t h ee f f e c t so ft i m ep r e s s u r eo n t r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t yw e r ec o n s i d e r e di ne x p e r i m e n tt w o t h ee f f e c t so ft i m e p r e s s u r e o n t r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t y i n k e y b o a r dt y p i n g w e r ei n v e s t i g a t e dj n e x p e r i m e n tt h r e e s o m em a j o rr e s u l t sw e r er e v e a l e d ： f i r s t l y , t a s kc o m p l e x i t y i n f l u e n c e d t r a p e z i u s m u s c l e a c t i v i t ya v e r a g e d e l e c t r o m y o g r a p h y ( a e m g ) w a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dw i t ht a s kc o m p l e x i t y , b u tm e a n p o w e r f r e q u e n c y ( m p f ) a n d m e d i a n f r e q u e n c y ( m f ) h a r d l y c h a n g e d i n t h ee x p e r i m e n t s e c o n d l y ，t i m ep r e s s u r eh a das i g n i f i c a n te f f e c to nt r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t y ，b u t t h et o a do nl e f ta n dr i g h tt r a p e z i u sm u s c l ew a s h te q u a li nk e y b o a r dt y p i n g t h i r d l y , t h e r ew a sc o n s i s t e n c yb e t w e e nh e a r tr a t ea n da e m gi nr e f l e c t i n gt h e c h a n g eo fp s y c h o l o g yl o a d 。b u ts e n s i t i v i t yo fa e m gw a sb e t t e rt h a nh e a r tr a t e si nl o w w o 攮l o a d f o u r t h l y , s u b j e c t d i s c o m f o r ta n da e m gs h o w e dn o c o n s i s t e n c y s u b j e c t d i s c o m f o r tc o u l d n tc o m p l e t e l yr e f l e c tt h ec h a n g eo ft r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t yi nl o w w o r k1 0 a d ni sc o n c l u d e dt h a ti nl o ww o r kt o a d ，t h ee 仃e c t so ft a s kc o m p l e x i t ya n dt i m e p r e s s u r eo nt r a p e z i u sm u s c l ea c t i v i t ya r es i g n i f i c a n t ，w h i c hm a y b ei so n eo f r i s kf a c t o r s i n d u c e dw r s m d k e yw o r d s ：t a s kc o m p l e x i t y t i m ep r e s s u r e t r a p e z i u sm u s c l e s u b j e c tc o m f o r t k e y b o a r d 刖菁 计算机的广泛使用使得工作中的体力负荷状况得到了很大的改善，但在些 典型的低负荷作业中，腰、颈、肩、肘和腕部肌肉骨骼损伤比率反而更高。荚国 和欧洲一些发达国家已将此类损伤列为职业病范畴，称之为“职业性肌肉骨骼障 碍”( w o r k r e l a t e d m u s c u l o s k e l e t a l d i s o r d e r s ，w 鼢“s d ) 。北欧国家的一次最新 调查显示，职业性肌肉骨骼障碍的医疗费用大概占国民生产总值的3 5 。在 低负荷作业中，肩是相对容易出现肌肉骨骼损伤的部位之一。文献记录表明，工 作单调和重复与肩颈疼痛存在相关。近来的研究也更多地指出，工作中的心理社 会因紊与颈一肩疼痛存在关联。研究发现，颈肩区域的斜方肌活动与心理社会 因素关系最为密切，而且临床上出现肌肉疼痛或职业性肌肉骨骼障碍的比率电更 高1 2 1 。因此，在探讨肩部职业性肌肉骨骼障碍问题时，研究者常把斜方肌活动状况 作为主要研究内容。 1 职业性肌肉骨骼障碍的特点及面临的问题 职业性肌肉骨骼障碍是指因长时间保持相对固定的姿势和重复某一动作而形 成强迫性体位、以至身体相应部位处于持续紧张状态而导致的局部神经和肌肉损 伤。美国国家职业安全与健康委员会规定，与工作有关的职业性肌肉骨骼障碍包 括背部、躯体、上肢、颈部和下肢等的损伤，如颈肩区域疼痛、腕管综合征( c a r p a l f u n n e ls y n d r o m e ，c t s ) 、低背部疼痛( l o wb a c kp a i n ，l b ) 等刚。 作为- - t 0 常见的职业性多发病，w r m s d 已成为工业发达国家职业健康的主 要问题。以美国为例，美国国家劳动统计局( b u r e a uo f l a b o rs t a t i s t i c s ) 2 0 0 3 年的 资料表明，w r m s d 是对工人保险赔偿的最主要部分。簿年低背部疼痛的赢接赔 偿额总计约为“o 亿美元，上肢肌肉骨骼障碍为2 0 多亿美元，二者的间接损失 更是难以估量 4 】。 随着科学技术和生产力的快速发展，视屏终端( v i s u a ld i s p l a yu n i t s ，v d u ) 作业中职业性肌肉骨骼障碍的发生比率迅速增加。相关统计指出，键盘操作者中 肌肉骨骼损伤比率高达7 6 t 5 1 ，成为困扰v d u 工作者正常工作的突出问题。在美 浙江大学硕十学位论义 匿，伴随计算机用户的数量从1 9 8 0 年的1 3 ，0 0 0 ，0 0 0 发展到1 9 9 8 年的1 2 9 ，0 0 0 ，0 0 0 人，相应的职业性骨骼肌肉损伤病例也由1 9 8 4 年的3 4 ，7 0 0 例增至1 9 9 9 年的3 7 2 ，3 0 0 例【6 j 。在我国，虽尚无键盘操作中的职业性骨骼肌肉损伤病例的具体统计资料，但 一些调查表明，随着办公室电脑的普及化，与电脑有关的职业瘸大大增加。因此， 近二十年来围绕v d u 作业中导致职业性肌肉骨骼障碍因素的研究很多，也取得了 一定的研究成果。例如，研究发现，键盘设计【7 1 2 1 ( g o p h e r & r 蚓，1 9 8 4 ，1 9 8 8 ； z i p p ，h m d e r ，h a l p e m ，e t 甜，19 8 3 ；t h o m p s o n ，t h o m a s ，c o n e ，e ta 1 ，l9 9 0 ；o i l a d & h a m l ，2 0 0 0 ：z e c e v i c ，m i l l e r & h a r b u m ，2 0 0 0 ) 、重复性 1 3 - 1 4 1 ( b e r g a m a s c o ，o i r o l a & c o l o m b i n i ，1 9 9 8 ：m a r r a s ，1 9 9 7 ) 、工作姿势1 5 - 2 2 1 ( l i f e & p h e a s a n t ，1 9 8 4 ；r o s e ， 1 9 9 1 ：b u c k l e ，1 9 9 7 ；w e m e r & a r m s m o n g ，1 9 9 7 ；s i m o n e a u ，m a r k l i n m o n r o e ， 1 9 9 9 ；m a r k l i n ，s i m o n e a u & m o n r o e ，1 9 9 9 ；l i a o d r u r y ，2 0 0 0 ；m a r k l i n s i m o n e a u ， 2 0 0 1 ) 、键盘阻力【2 3 - 2 7 】( a r m s t r o n g ，f o u l k e ，m a r t i n ，e ta 1 ，1 9 9 4 ：m a r t i n ，a r m s t r o n g ， f o u l k e ，e ta 1 ，1 9 9 6 ；g e r a r d ，a _ r m 曲o n g ，f r a n z b l a u ，e ta 1 ，1 9 9 6 ；r e m p e l ，s e r i n a k l i n e n b e r g ，1 9 9 7 ：g e r a r d ，a r m s t r o n g ，f r a n z b l a n ，e ta 1 ，1 9 9 9 ) 和打字速度 2 8 - 2 9 1 ( t h o m p s o n ，t h o m a s ，c o n e ，e ta 1 ，1 9 9 0 ；g e r a r d ，a r m s f f o n g & m a r t i n ，2 0 0 2 ) 薅与 w r m s d 的发生、发展存在联系。同时，研究者还发现，上述因素只能解释w r m s d 产生和发展的一部分原因。因此，许多研究者把兴趣放在其他可导致肌肉骨骼障 碍的因素上，如心理社会因素 3 m 啦! ( w e s t g a a r d b j o r k l u n d ，1 9 8 7 ：w e r s t e d b j o r k l u n d ，1 9 9 1 ，1 9 9 4 ；p n m e e u d & k a r e f o r s ，1 9 9 5 ；w e s t g a a r d & w e m t e d ，1 9 9 6 ： l u n d b e r g ，k a d e f o r s ，m e l i n ，e ta i ，1 9 9 4 ；l u n d b e r g ，e 1 n b e r g ，m e t i n ，e ta 1 ，1 9 9 9 ； l a u r s e n ，j e n s e n s j a g a a r d ，1 9 9 8 ；d a g ，b o & l e i f 2 0 0 0 ；h o l t e & w e s t g a a r d ，2 0 0 2 ： j e n s ，a g n e t a ，g u n n a re ta l ，2 0 0 3 ；a n n e ，k l a u s & c h r i s ，2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 。其原因主 要包括两个方面：一是v d u 作业是典型的低生理负荷作业，生理负荷水平不会超 过肌肉骨骼系统的承受阈限，但却要求有较高的注意水平和认知加工等能力；二 是研究发现，在v d u 作业中，操作者的肌肉张力一般都大于维持姿势和运动稳定 所需的力口。这就意味着除生物力学方面的因素外，可能还存在心理因素的影响。 因此，深入探讨影响v d u 作业中的心理社会因素将有助于全面了解w r m s d 的产生机制，发现客观、特异性的诊断指标，以有效地预防和治疗w r m s d 。 2 心理社会因素对职业性肌肉骨骼障碍的影响研究概述 为与生物力学所导致的肌肉张力相区别，研究者一般将心理社会因素引起的 肌肉张力称为心理性肌肉张力( p s y c h o g e n i cm u s c l et e n s i o n ) 。j a c o b s o ne 最早探讨 了心理因素对肌肉张力影响的问题c 3 “。该领域的早期研究一般认为肌肉活动与人 格特征或努力有关，因此常将肌肉活动作为动机水平的指标。而近期的研究更关 注更广泛意义上的心理社会因素。因为颈一肩区域的斜方肌活动与心理社会因素 关系密切，所以在研究肩部职业性肌肉骨骼障碍时，研究者常把斜方肌活动作为 主要研究对象。例如，w e s t g a a r d ( 1 9 9 1 ) 研究发现，肩颈区域斜方肌在很大程 度上与持续性注意、唤醒、情绪和认知压力有关口。 目前有关心理社会因素对斜方肌活动影响的研究，主要集中在任务难度认知 需求、压力等因素。 2 1 任务难度，认知需求对肩都斜方肌活动影响的研究 w e r s t e d 等( 1 9 9 1 ) 检测了任务难度与肌肉张力之间的关系。实验任务包括单 一按键的简单反应时任务和二择一的复杂反应时任务。结果发现，在复杂任务中， 斜方肌活动增强，但与简单任务差异不显著。此外，该研究还进行了主观舒适性 评价，结果实验前、后的评定分数在眼睛、头、颈、肩和上肢等方面均表现出盈 著差异口”。w e r s t e d 和w e s t g a a r d ( 1 9 9 6 ) 检测了电脑操作中与任务难度有关的肌 肉活动，共测定了2 0 块不同肌肉。实验任务有两项：一项是在电脑上完成二择一 的复杂反应时任务，另一项是用纸笔完成同样内容的控制任务。结果表明，斜方 肌和额肌肌肉的活动强度与任务难度相关。l a u r s e n 等( 1 9 9 8 ) 检测了任务难度 对斜方肌活动和键盘输入作业准确性的影响，发现随羞速度的提高，斜方肌活动 增强，但在准确性上差异不显裂3 6 1 。a n n e 等( 2 0 0 3 ) 检测了工作任务对女性肌肉 活动的影响以及鼠标和键盘的持续使用时间与前臂、肩部肌肉活动的相关是否存 在性别差异。研究是在实际工作环境下进行的，记录两侧斜方肌和指伸肌的肌电 图。结果表明，女性被试自我报告的工作数量与肌肉活动无关；与其他成员相比， 6 名办公室文员的静态e m g 活动水平更高( 矿o 0 4 2 ) ，e m g 信号间隙时间( 肌 电信号振幅低于某个限定水平的时间) 更短，接近显著水平( 萨o 0 6 0 ) ，表明更快 的肌肉运动频率是由工作内容差异而不是工作数量差异引起的；与男性相比，女 性使用键盘的时间更长( p = o 0 2 0 ) ，更少使用鼠标( p = o 0 5 7 ) ，但同一部门的男性 与女性( 可以假设工作内容相同) 的e m g 活动没差异【4 1 1 。 2 2 压力对肩部斜方肌活动影响的研究 l u n d b e r g 等( 1 9 9 4 - ) 等做了一项实验室研究，目的是检测心理压力( s t r e s s ) 和标准的生理压力对肌肉张力和心理生理反应的影响。该研究以典型的s t r o o p 任 务( s t r o o pc o l o r w o r d t e s t ) 来引发心理压力，结果发现压力导致认知负荷、血压和 斜方肌肌肉张力出现明显增加。e m g 活动与收缩压、舒张压及去甲肾上腺素水平 有相关。当心理压力附加在生理负荷( 肌肉收缩) 之上，它所引起的e m g 增加比 单独呈现心理压力所引起的更大，这说明在手动作业( 存在生理负荷) 中心理紧 张状态的效应被提高了f 3 3 】。w e s t g a a r d w e r s t e d ( 1 9 9 6 ) 的研究都表明，心理压力或 认知负荷，即使在没有生理要求的条件下也能引起增强的肌肉活动【3 ”。l u n d b e r g 等( 1 9 9 9 ) 进行了一项现场研究，调查了7 2 名女性出纳员，发现其中只有2 2 名 没有颈一肩疼痛症状。通过自我报告、血压、心率、尿液茶酚胺含量和斜方肌e m g 活动的测量，发现工作时心理生理唤醒显著增加。增强的e m g 活动主要出现在有 颈肩疼痛的出纳员身上，而且她们也报告在工作中或工作后有更高的收缩血压和 舒张血压。d a g 等( 2 0 0 0 ) 也完成了一项现场研究，主要探索肌肉活动与社会 心理压力之间的关系。共3 1 名女性被试，所钡肌肉是斜方肌，因变量有肌电、心 率、血压和尿液儿茶酚胺和唾液皮质( 甾) 醇含量。结果与作者预期一致：工作 时，心理和生理唤醒水平提高；负性评价结果( 紧张、疲惫等) 与s e m g 的活动 显著相关；正性评价结果( 高兴、全神贯注等) 与s e m g 之间无显著相关；客观 测量得到的工作负荷和生理压力反应与s e m g 活动无显著相关。上述结果说明知 觉到的消极压力对肌肉活动育特殊影响，即在低中等生理负荷和消极心理因素 影响下工作，形成职业性肌肉骨骼疾病的可能性较大。w a h i s t r o m 等( 2 0 0 3 ) 检钡了时间压力在计算机鼠标操作任务中对生理和心理的影响。5 7 _ 名被试( 2 9 男 2 8 女) 参加了实验，实验任务是在压力条件下和控制条件下用鼠标执行一项文本 任务。因变量为生理反应和心理反应，前者有血压、心率、心率变异、肌电和施 加给鼠标的力，后者包括情绪评定和感知到的疲劳。与控制条件比较，时间压力 会导致生理和心理反应增强。心率、血压、右侧前臂展肌和右侧斜方肌的肌肉活 动在压力条件下变得更大：最大按鼠标的力和手腕的运动也受实验条件的一定影 浙江人学硕t 学位论文 响 4 0 l 。h o l t e w e s t g a a r d ( 2 0 0 2 ) 探讨低生物力学曝露、高工作压力的工作环境中， 斜方肌活动与肩一颈疼痛之间的关系。9 3 名女性被试，来自健康护理员、商店营 业员、银行工作人员和大学秘书等四种职业。其中，3 8 名被试近来6 个月有肩一 颈疼痛( 实验组) ，其余5 5 名则没有( 控制组) 。在2 4 小时内，每隔l 小时要求 被试测量肩一颈疼痛，进行身体疲劳、张力状态以及环境曝露状况的主观评价， 同时收集双侧斜方肌活动的资料。结果发现，肩一颈疼痛、知觉到的张力、工作 压力( 有压力的环境) 和心理疲劳在工作中增强，在休息中减弱。生理疲劳轻微 且稳定，即工作压力是影响腐一颈疼痛主要因素。在疼痛组和非疼痛组，工作中 肌肉活动水平都很低且相似，但在休息时，非疼痛组肌肉活动显著降低，而疼痛 组则没改变。该研究结论认为，压力引起的肩一颈疼痛与斜方肌活动的增强没有 必然联系，但没有肩一颈疼痛的人在休息是能更好的进行肌肉放松口。a n n e 等 ( 2 0 0 4 ) 检测心理负荷对短时和长时计算机键盘操作任务中斜方肌活动的影响。 1 2 名女被试参加实验，实验任务是在两种节奏( 分别间隔3 0 s 或4 r a i n ) 下进行单 手按键操作，并区分了包含认知和情感压力与没有认知和情感压力两种情景。以 两侧斜方肌肌电信号为因变量。结果发现，在维持相同生理负荷情景下，增加心 理负荷并没有导致两侧斜方肌活动出现显著增加，两者仍保持在中等或静止状态 的e m g 活动水平，即分别为5 m v c 和2 5 m v c 。值得注意的是在长时休息( 即 间隔为4 r a i n ) 中，按键和控制的斜方肌活动水平仍保持短时休息( 即间隔为3 0 s ) 时一样的水平。该研究结论认为，心理负荷并不能引起显著的斜方肌活动，而且 间隔时间的增加并不能真正让肌肉放松( “。 上述研究表明，心理社会因素和异常的肌肉放松模式会引起额外的肌肉活动， 进而增加了产生肌肉骨骼障碍的危害性。也就是说，工作中所承受的心理压力会 影响休息时的肌肉活动模式，使肌肉活动仍维持在高于静息状态的水平。在现代 办公作业中，缺乏肌肉放松对健康的影响可能比肌肉活动的绝对收缩程度或收缩 频率更重要。 3 键盘作业中上肢肌肉骨骼障碍的影响因素研究 w r m s d 是v d u 作业中的一个突出和急待解决的问题。根据损伤部位的差异， w r m s d 可分为低背部疼痛和上肢肌肉骨骼障碍( u p p e re x t r e m i t yd i s o r d e r s ， u e d ) 。上肢肌肉骨骼障碍又可分为腕管综合症和颈肩腕综合症( n e c k s h o u l d e r w r i s ts y n d r o m e ) 等。在v d u 作业中，上肢肌肉骨骼障碍发病率仅低于低背部疼 痛。在已有的研究中，绝大多数从生物力学、生理学或流行病学的角度去探讨键 盘设计、工作姿势、键盘阻力等因素对w r m s d 的影响。 在v d u 作业中，手和手指的运动是一个适应键盘的动态过程，为了迎合不舒 适的操作姿势，需要采取伸或缩的姿势，并由此引起大于手自然放松时的肌肉张 力和腕管压力( c a r p a lt u n n e lp r e s s u r e ，c t p ) 。增强的肌肉张力和c t p 是导致上 肢肌肉骨骼障碍的发生的重要因素。1 9 8 3 年，z i p p 等人应用分离键盘( s p l i t k e y b o a r d ) 来检测键盘操作对上肢肌肉活动的影响。分离键盘是将键盘分割成左、 右两半，操作者可根据需要调整两片键盘的放置位置。与操作q w e r t 键盘相比， 使用分离键盘时，手处于一个正常的操作范围( 腕外展最大角度为1 5 。，弯曲不 超过2 0 。和尺骨中度偏离) 时，腕管的压力最小。从而降低前臂肌肉的静态负荷， 一定程度上降低了w r m s d 的产生 9 1 。w e m e r 和a r m s t r o n g ( 1 9 9 7 ) 发现，腕部 伸展使得弯曲的肌腱和正中神经绷紧，造成它们的背面压力增大。手指弯曲对c t p 增加的影响也很大，如c t p 在9 0 。弯曲时比4 5 。弯曲时大。此外，操作中由于 缺少休息而引起屈肌的过度载荷也会破坏屈肌和展肌之间的平衡，造成腕管手攀 表面的压力增大。这种增大的压力会加大已经升高的c t p ，给腕部组织造成更大 的危害【1 s 】。l i a o 和d r u r y ( 2 0 0 0 ) 发现，操作姿势会随蓑键盘高度的变化而变化， 当键盘高度超过肘高时，手臂外展和不舒适性都将增强b “。m a r k l i n 和s i m o n e a u ( 2 0 0 1 ) 指出，键盘高度会影响手臂的舒适性和外展程度，从而间接影响上肢的 姿势并最终导致u e d 的发生i t 2 1 。r e m p e l 等( 1 9 9 7 ) 要求右利手被试在键盘阻力 为o3 4 n 、0 4 7 n 和1 0 2 n 的三种键盘上分别进行文本输入，每次持续3 - - 5 分钟， 收集被试的打字力和肌电信号以分析键盘阻力对打字力和手指屈肌肌肉活动的影 响。数据分析表明，在使用最大阻力的键盘时，手指打字力最大，o 3 4 n 键盘与 o 4 7 n 键盘的手指打字力无显著差异；在使用最大阻力的键盘时，肌电信号值显著 大于其他两种键盘，其中比0 4 7 n 键盘的肌电信号值大3 2 1 26 1 。 g e r a r d 等人( 1 9 9 9 ) 研究了键盘阻力对打字力、手指肌肉的肌电活动和主观舒 适感的影响。实验中使用了键盘阻力为0 2 8 n 、0 5 6 n 和o 8 3 n 的三个橡胶键盘和 07 2 n 的弹簧键盘。被试先在一种随机选定的键盘上进行一次为时1 5 分钟的输入 操作，每3 分钟收集一次为时3 0 s 的力和肌电信号，并填写一份主观舒适量表。然 后，在自己的工作室使用同一种键盘7 天，7 天后再进行一次为时1 5 分钟的测试， 并收集同样的信息。实验结果表明，每一时间段收集的信号之间无显著差异，说 明被试对键盘的适应能很快完成；键盘阻力的增加会引起打字力和肌电信号值的 增加，在9 0 百分位水平上，o ，8 3 n 键盘的打字力比o 2 8 n 键盘大3 2 ，前者手指 屈肌的肌电信号值也比后者增加2 0 ，手指展肌信号增加9 ；打字力与键盘启 动力的比率随键盘阻力的增加而减小。 此外，o 8 3 n 键盘的平均主观不舒适感显著高于其他键盘。由于o 7 2 n 弹簧键 盘具有反馈的特点，所以在使用该键盘时，打字力、手指屈肌、展肌肌电信号值 和主观舒适感都与使用o 2 8 n 的橡胶键盘接近【2 7 。 g e r a r d 等( 2 0 0 2 ) 探讨了增强的听觉反馈对打字力和肌肉肌电活动等的短期 和长期效应。他们的实验共由两部分构成：在第一部分，分别以力和肌电信号为 依据设置听觉反馈，以探讨增强的听觉反馈对打字力等的短期效应；在第二部分， 只设置以力为依据的听觉反馈，收集被试在两周内使用带有听觉反馈的键盘的情 况( 长期影响) 。短时效应结果表明，被试能较快地对增强的听觉反馈作出反应， 9 0 和5 0 百分位的被试其打字力、屈肌和展肌的肌电信号均出现显著降低，即有利 于降低疲劳；被试对增强的听觉反馈的适应大约能在3 分钟内完成。但是，听觉 反馈没有显示出显著的长时效应【4 3 】。 目前单纯从心理社会因素或心理社会因素与生物力学联合的角度探讨影响 v d u 作业中w r 垤d 的危害因素的研究还缀少。 4 以往研究的总结及本研究目的、内容 4 1 以往研究的总结 在任务难度认知需求方面，总的看来，真正从心理社会因素角度来探讨任务 难度对肌肉活动影响的研究不是很多，研究结果也并不一致。我们认为，造成结 果混乱可能原因是：( 1 ) 任务难度的具体内容不一致，如w e r s t e d 等( 1 9 9 1 ) 的 研究是指心理任务难度 3 1 ，而l a u r s e n 等( 1 9 9 8 ) 的研究是指生理任务难度：( 2 ) 任务难度中生理、一i i , 理因素侧重不同，有些研究是在生理负荷的基础上加上一t l , 理 负荷，如a m e 等( 2 0 0 4 ) 的研究f 4 2 1 ，而另一些研究仅侧重心理负荷，如p a l m e e u d 和k a r e f o r s ( 1 9 9 5 ) 的研究【3 们。 已有研究结果大多支持心理社会压力对w r m s d 的产生发展有危害作用。不 过，也存在着不一致的情况。这可能与压力类型差异和被试个体间差异有关。此 外，对时间压力、人机交互压力等心理社会方面的研究至今仍很少涉及。 在v d u 作业方面，研究者普遍将是从生物力学、生理学或流行病学的角度去 探讨键盘设计、工作姿势、键盘阻力等因素对w r m s d 碍的影响。但事实上，相 关研究证实，v d u 作业在很大程度上与持续注意、唤醒、情绪和认知压力有很大 相关1 。所以，v d u 作业中的心理社会因素也应该是导致w r m s d 产生的危害圆 素之一。 4 2 本研究的目的和内容 基于上述分析，本研究希望从心理社会因素的角度出发，考察任务难度和时 间压力对斜方肌活动的影响，同时采用主观舒适感评价和心电信号测量对被试在 实验过程中的认知负荷加以评估。本研究有助于进一步了解低负荷作业中w r m s d 的病理机制并可以指导v d u 操作者如何更好的预防w r m s d ，具有一定的理论意 义和应用价值。 基于上述考虑，本研究设计了下述三个实验： 实验一：任务难度对肩部斜方肌活动的影响 考察不同的任务难度( 简单任务和复杂反应任务) 对肩部斜方肌活动的影响。 对该实验，我们有以下预期的结果：在复杂反应任务条件下，肩部斜方肌活 动应增强，反应时随之增加。 实验二：时间压力对肩部斜方肌活动的影响 考察不同时间压力对肩部斜方肌活动的影响，进而探讨心理因素对肩部肌肉 骨骼疼痛的影响作用。 对该实验，我们有以下预期的结果：随着时间压力的增强，肩郝斜方肌活动 增强，反应正确率随之降低， 实验三：键盘作业中时间压力对肩部斜方肌活动的影响 考察v d u 作业中，时间压力对肩部斜方肌活动的影响，进而探讨时间压力对 v d u 作业中肩部肌肉骨骼疼痛的影响作用。 对该实验，我们有以下预期的结果：键盘作业中肌肉活动随时间压力增大丽 增强。 一墨 实验研究 实验一：任务难度对肩部斜方肌活动的影晌 1 实验目的 随着科学技术和生产力的快速发展，工作性质的最大变化就是任务难度由体力 负荷转换到对大量信息快速加工的脑力负荷。体力负荷的改善并没有降低工作中 的职业病数量，反而在低负荷作业中，职业性肌肉骨骼障碍( w o “r e l a t e d m u s c u l o s k d e t a i d i s o r d e r s ，w r m s d ) 密句发病人数不断增勰，尤其是视屏终端( v d u ) 作业中，肩一颈区域疼痛或不适症状普遍存在。可以假设，在低负荷作业中，肌 肉活动除受生物力学因素( 如强迫体位、静态负荷和重复操作等) 影晌外，还受 心理社会西素鹩影晌。一个可能韵因素就是任务难度，认知需要。因此，深讨在低 负荷作业中任务难度对肩部区域肌肉活动的影响，将有助于了解肩部职业性肌肉 骨骼障碍的产生机制，并对将来检测其他可能引起职业性肌肉骨骼障碍的因素有 益。 2 实验方法 2 1 实验任务和实验仪器 实验任务要求被试在电脑上完成两类不同的反应任务( 简单任务和复杂任务) 和主观舒适性评价。其中，简单任务是指对白色背景正中位置呈现的蓝色方块作 按键反应。刺激出现的间隔在1 5 35 s 之间随机变动。整个实验共包含2 0 0 次刺 激反应。 复杂任务是一项推理按键反应任务。按难度太小分为复杂任务l 和复杂任务2 ， 除背景大小存在差异外，两者基本相同。具体地说，复杂任务l 的背景为5 7 的 网格：复杂任务2 的背景是7 9 的网格，如图2 1 1 所示。 网格：复杂任务2 的背景是7 x9 的网格如图2 1 一l 所示。 0 实验研究 实验一：任务难度对肩部斜方肌活动的影晌 1 实验目的 随着科学技术和生产力的快速发展，工作性质的最大变化就是任务难度由体力 负荷转换到对大量信息快速加工的脑力负荷。体力负荷的改善并没有降低工作中 的职业瘸数量，反而在低负荷作业中，职业性肌肉骨髂障碍( w o r kr e l a t e d m u s c u l o s k e l e t a ld i s o r d e r s ，w r m s d ) 的发病人数不断增加，尤其是视屏终端( v d u ) 作业中，肩一颈区域疼痛或不适症状普遍存在。可以假设，在低负荷作业中，肌 肉活动除受生物力学因素( 如强迫体位、静态负荷和重复操作等) 影响夕 ，还受 心理社会因素的影响。一个可能的因素就是任务难度认知需要。因此，探讨在低 负荷作业中任务难度对肩部区域肌肉活动的影响，将有助于了解肩部职业性肌肉 骨骼障碍的产生机制，并对将来捡测其他可能引起职业性肌肉骨骼障碍的因素有 益。 2 实验方法 2 1 实验任务和实验仪器 实验任务要求被试在电脑上完成两类不同的反应任务( 简单任务和复杂任务) 知主观舒适性评价。其中，简单任务是指对白色背景正中位置呈现的蓝色方块作 按键反应。刺激出现的间隔在1 5 3 5 s 之间随机变动。整个实验共包含2 0 0 次刺 激反应。 复杂任务是一项推理按键反应任务，按难度大小分为复杂任务1 和复杂任务2 ， 除背景大小存在差异外，两者基本相同。具体地说，复杂任务l 的背景为5 7 的 网格：复杂任务2 的背景是7 9 的网格，如图2 1 1 所示。 0 口 圜两 厂_ _ 面i i 卜要一 土毒二r “ ( a ) 复杂任务1 ( 5 x 7 ) ( b ) 复杂任务2 ( 7 9 ) 图2 一1 1 复杂任务刺激画面的示意图 下面以复杂任务l 为例加以说明。图中5 x 7 的黑自网格是背景，蓝色实心方 块( 图中为黑色) 和空心方框是目标，下端的文字信息是提示信息。要求被试判 断：图中蓝色实心方块根据提示信息移动是否能落入空心方框，如能，则按“萨 确”键反应，反之按“错误”键。例如，在上图中，实心方块按提示信息移动后 刚好能落入空心方框中，因此应按“正确”键进行反应。在整个实验过程中，背 景持续存在，目标和提示信息随被试反应而消失。鼠标每次出现的位置以及提示 信息均会变化。在两类复杂任务情景下，刺激均随机呈现2 0 0 次。为避免任务难 度过低以及保证两项任务具有一定的难度蓑异，在复杂任务1 中剔除了“蓝色实 也、方块移动步骤之和小于2 ”的情况，在复杂任务2 中剔除了“移动之和小于4 ” 的情况。 主观舒适性评价应用了1 9 8 2 年版的b o r g 主观舒适性评价量表，但进行适当的 调整。评价共包括6 个项目，即每次实验结束后要求被试对身体6 个部位进行舒 适性评价( 0 1 0 0 ) ，“0 ”代表“没有不舒服”，“1 0 0 ”代表“极其不舒服”。如图 图2 1 2 所示。 图2 1 2 计算机化的主观舒适性量表 实验中共使用了2 台1 9 。纯平d e l l 电脑，台用于呈现实验任务，另1 台用来 记录通过m e 6 0 0 0 肌电测量仪收集( 主要是肩部肌肉) 的肌电信号。 2 2 实验设计 实验采用被试内设计。自变量为任务难度，共三个水平：简单任务、复杂任 务1 和复杂任务2 。用拉丁方排序来平衡3 种实验处理的顺序效应。因变量为右肩 斜方肌和前额皱眉肌的肌电指标、反应时、正确率和主观舒适性评价。其中，肌 电指标包括平均肌电信号振幅( a v e r a g e de m g ，a e m g ) 、平均功率频率( m e a n p o w e r 矗e q u e n c y ，m p f ) 和中位频率( m e d i a nf r e q u e n c y ，m f ) 、 在本实验中，我们采用肌电信号指标a e m g 来评价用户在实验过程中的肩部 斜方肌活动负荷。有关研究表明：当作业负荷较高时，肌电信号的振幅会增强， 即a e m g 值会增大；当肌肉出现疲劳时，肌电信号频谱会向低频成分增多，即 m p f 和m f 的值会低频漂移。综合上述结果，我们认为，当作业负荷来造成被试 肌肉疲劳的前提下，肌电信号指标a e m g 能比较准确地反应肌肉的负荷。不过， 由于被试间肌电信号差异较大，因此一般需要对所得到的肌电指标进行信号校准。 常用的肌电信号校准方法是：将所得到的肌电信号指标转化为所测肌肉最大收缩 时( m a x i m a lv o l u n t a r yc o n t r a c t i o n ，m v c ) 的百分比。 对反应正确率的处理方法是：将漏失反应归为错误反应。对反应时的处理方 法是：简单任务中反应时小于1 0 毫秒或大于4 5 0 毫秒的数据和复杂任务中反应时 小于1 0 0 毫秒的数据均视为无效数据。 2 3 实验被试 本实验共有1 5 名被试参加，均为浙江大学非心理系本科生和研究生，其中女 性4 名，男性1 1 名。视力或矫正视力正常，无庸一颈疼痛病史，实验前2 4 小时 没进行剧烈体育运动。 2 4 实验程序 首先，收集测量肌肉肌电信号的m v c 。进行了必要的实验说明后，在被试右 肩斜方肌布置肌电测量电极，a g a g c l 测量电极直径为5 m m ，放置在所测肌肉肌 腹处与肌纤维方向平行。两测量电极的中心点距离为2 0 m m 。然后要求被试右肩做 z 三次为时3 秒的最大等长收缩，每次之间休息1 分钟。从3 次测量结果中挑其中 一次最大值作信号校准的m v c 。由于前额皱眉肌无法实现最大随意收缩，所以本 实验以安静状态下、被试眼睛注视电脑屏幕1 分钟时的皱眉肌肌电信号作为校准 信号。 其次，让被试坐在离显示器7 0 厘米的椅子上。椅子高度可调整以获得最佳高 度。被试的前臂舒适地平放在桌面，右手轻放在键盘方向键上。在调整好最佳坐 姿后，要求被试在整个实验过程中尽量保持姿势不变。 最后，在详细讲解指导语后开始实验。整个实验过程分练习和正式实验两个 阶段，均在电脑上操作进行。练习阶段让被试熟悉实验情境，掌握操作步骤，练 习过程中如有疑问可向实验主持人寻求解答，不记录练习结果。正式实验分3 轮 进行，需要记录反映被试状况的各个因变量。每两轮实验之间安排7 分钟的休息。 每次实验结束后都需进行主观舒适性评价。整个实验约需6 5 分钟。 实验采用v b 编程。实验过程中计算机自动记录每个被试反应时、正确率和主 观舒适性评分等信息。实验完成后给予一定的报酬。 3 实验结果 3 1 右肩斜方肌肌电信号指标( a e m g 、m p f 和m f ) 表2 1 1 列出了不同肌电指标值在不同任务难度下的平均值，图2 1 3 、图2 1 - 4 和图2 1 5 描述了它们的变化趋势。对具体数据所做的重复测景方差分析结果表明： 肌电信号振幅值指标a e m g 在自变量任务难度达到o 0 2 6 的显著性水平( f ( 2 ， 2 8 ) = 4 1 5 ，p = 00 2 6 ) 。进一步多重比较分析表明：任务难度在简单任务与复杂任 务l 之间的差异( 口= 0 0 3 3 ) 以及简单任务与复杂任务2 之间的差异( p = o 0 2 1 ) 均达到显著性水平，而复杂任务1 与复杂任务2 之间的差异( p = o 6 1 7 ) 则不显著。 任务难度对肌电信号频谱指标m p f ( f ( 2 ，2 8 ) = 1 3 0 8 ，p