RESULTAT FRA TEST AV BIOMEKANISK SUPPORTSYSTEN (WALKLINE) I SIKKERHETSSKO

 

Til meny

0. Konklusjon

  • Når vi har identifisert 18 etiologisk faktorer ved sikkerhetssko som kan: utløse – opprettholde – og forverre fotproblemer, og konstruert Walkline i sikkerhetssko som eliminerer de fleste etiologiske faktorene så vil skorelaterte fotproblemer reduseres. Våre forsøk bekrefter dette.

  • Sikkerhetssko med Walkline reduserer skorelaterte fotproblemer med ca 60 %, kneproblemer med 30 %, og leggproblemer med 45 %.

  • Sikkerhetssko med Walkline øker dorsalfleksjon i foten med 9°, og dorsalfleksjon av stortåa med 4°.

  • Walkline i sikkerhetsskoen gir økt komfortopplevelse hos sluttbrukerne.  

  • Ingen negative sideeffekter er registrert ved Walkline, men sluttbrukerne evaluerer Walkline svært positivt.

  • Walkline til sikkerhetssko er ikke konvertibel til andre typer sko uten modifisering.

1. Forskningsmål

Hovedmål: å utvikle en sikkerhetssko som er basert på biomekanisk teori, og som effektmåles i praktisk bruk. Kartlegge om Walklinesystemet har en målbar effekt til å redusere skorelaterte fotproblemer.

Vi har definert fire klare mål for uttesting av Walkline sikkerhetssko.

1.    Kan Walkline gi reduksjon i selvevaluerte fotproblemer?

2.    Gir Walkline målbare biomekaniske effekter som økt dorsalfleksjon i ankelleddet og økt dorsalfleksjon i stortåa

3.    Gir Walkline en bedre komfortopplevelse hos brukerne

4.    Er det registrer sideeffekter med Walklinesystemet

1.1 Metodikk

-       Ergonomisk test av sko. Måler skoens funksjonalitet i forhold til fotens akser og bevegelse. [51]

-        Selvrapporteringsskjema. Er et skjema som deltakerne i undersøkelsen fører ut. Skjemaet er deltakerens egen vurdering og klassifisering av problemet de opplever. [53]

-       Datapedografisk analyse. Er en spesiell innleggsåle som installeres i skoen som skal testes. Innleggsålen aktiveres på trykkutsatte områder, og man kan avlese belastningen mellom fot og sko [54].

-       E-med force plate. Går med skoene som skal testes over en trykkplate og måler belastningen mellom sko og underlag [56].

-       Pedar sole. Installerer en sensorsåle i skoen og får en digitalisert presentasjon trykk mellom fot og sko [57].

-       Biomekanisk test av fot. Er tester av dorsalfleksjon av 1. tå og ankelleddet [55].

-       Arbeidsprofil. Skjema for å kartlegge hvordan et arbeid utføres, for å avdekke om arbeidet i seg selv kan være: Utløsende – opprettholdende – og eller forverrende på tilstanden [61]. 

2. Introduksjon

Sikkerhetssko har som funksjon å beskytte foten mot: fysisk, kjemisk, fuktighet, og temperaturmessige ytre påvirkninger. For å oppfylle kravene til sikkerhetssko må sikkerhetsskoene produseres og testes i henhold til European Standards (EN) [39].  Studier og forstudier viser at utbredelsen av fotproblemer er svært omfattende [11,40] hos brukere av sikkerhetssko, noe som kan bidra til økt sykefravær [5]. Vi har identifisert tolv faktorer i sikkerhetssko som isolert eller samlet kan gi et eller flere fotproblemer.  Potensialet for å redusere skorelaterte fot og helseproblemer er derfor stort innen sikkerhetssko. De fleste produsenter av sikkerhetssko har ikke inkludert dette potensialet i sin innovasjon av sikkerhetssko.

2.1 Fotens anatomi og funksjon

 Foten består av:

-         28 Knokler

-           33 ledd

-         Over 200 muskler, ligamenter og sener

-            Et nettverk av blodårer, nerver, hud, og mykt vev

Disse komponentene samhandler [34,35,37] i en arkitektonisk komplisert konstruksjon og funksjon, som har til mål å gi kroppen støtdemping, støtabsorpsjon, støtte, balanse, og mobilitet. Foten er inndelt i forskjellige bevegelsesakser [42,43] noe som gjør at vi kan foreta flere uavhengige bevegelser i foten, og flere kompliserte sammensatte bevegelser i fotens ledd. Hvis det oppstår forandringer i de anatomiske aksene som følge av feilbelastning eller feilstilling i foten vil det kunne gi problemer andre steder i kroppen. Vi har i dag kartlagt flere fotproblemer der sikkerhetsskoen direkte eller indirekte kan være: utløsende – opprettholdende – og eller forverrende til fotproblemer, der sikkerhetsskoen gir endringer i fotens funksjonelle anatomi [44]. Når vi går så er fotens aktivitet delt inn i to hovedaktiviteter, den vektbærende fase (stance phase) og den ikke vektbærende fase (swing phase) [35, 45, 49]. Stance phase inndeles i fire underfaser [45, 49] som hver for seg representerer et komplisert biomekanisk samarbeid som et absolutt for optimalt avviklingsmønster [36]. For å oppnå optimal gange må stegbredden være ca 10 cm, bekkenet ha en vertikal bevegelse på 5 cm, i swing phase så skal bekkenet rotere ca 40° fremover [45], dette gir den nødvendige pelvic, femoral og tibialrotasjonen [50], som ligger til grunn for avviklingen og torsjonen i foten [36].  En sko som endrer disse kompliserte biomekanisk funksjoner vil endre fotens egenskaper til å absorbere energi, videreføre vekt, og underekstremitetens rotasjon, dette kan være: utløsende – opprettholdende og eller forverrende til fotproblemer.

2.2 Sikkerhetssko

Mennesket har brukt sko til å beskytte foten i forhold til underlaget i mange tusen år. Det ble funnet en sko av type mokasin i en hule i Armenia [47], skoen er datert til å være 5500 år gammel. Vi bruker sko for beskyttelse og som en del av vår identitet, og som en del vår bekledningen vår.

Linda O`Keeffe har i boka” Shoes” [46] beskrevet skomotens utvikling og betydning fra 1500 tallet og frem til dagens skomote. De senere år har også sikkerhetssko fått en design som gir sikkerhetsskoene en kombinasjon av beskyttelse og pent utseende.

Sikkerhetssko har som primær funksjon å beskytte foten mot: fysisk, kjemisk, temperatur, og fuktighetsmessig ytre påvirkning. Sikkerhetsskoene er typegodkjent alt etter bruksområdet, og har en tåhetteforsterker som skal tåle en belastning på 200 Joules [39]. Tåhetteforsterkningen kan være av aluminium, stål, eller kompositt. De forskjellige yrkesmessige brukergruppene har sine definerte brukerbehov til sikkerhetssko slik som: varme og kuldebestandige yttersåler, olje resistente yttersåler, syre resistente yttersåler, antistatiske, m.m. Sikkerhetsskoene kan også være produsert med metatarsalbeskyttelse, og eller andre beskyttelsesfaktorer.

 Vi har kartlagt tolv faktorer ved sikkerhetssko som direkte eller indirekte kan påvirke fotens optimale egenskaper. Vi har satt fokus på tre områder ved sikkerhetssko:

1.    Sikkerhetssko skal ha fleksjonsakse og longitudinalakse som er i overensstemmelse med fotens fleksjonsakse til tærne, og den longitudinale aksen i foten [figure 1.1]. Den longitudinale akse [48] går fra tå nummer to og ut hælen [42]. Det er longitudinalaksen som styrer avviklingsmønsteret [36] i foten fra impakt til ut stortåa.

Hvis det er divergens mellom fot og sko [figure 1.2] så vil dette gi endring i avviklingsmønsteret, og forfoten får en tilsvarende adduksjon, har skoen en divergens på over 15 millimeter i forhold til foten, kan dette gi en close packed position i Os naviculare.  

2.    Til produksjon av sikkerhetssko benytter produsenten en lest, denne lesten [2.1] er en mal av en menneskefot, og skoen bygges rundt denne lesten. Våre undersøkelser av lester viser at samtlige undersøkte lester har en 4-12 millimeter konveksitet i forfoten, som overføres til skoen og gir tilsvarende konkavitet i forfoten [figure 1.3]. Dette gir en skorelatert pes plano transversus.   

3.    Flere sikkerhetssko har et låsestykke som låser skoen til mellomfoten[figure 3.1, A], dette medfører at den mediale bue aplaneres. Mellomfoten reduserer sin funksjon til å absorbere trykk, og at Windlassfunksjonen [23, figure 4.1] reduseres. Dette kan også gi en funksjonell hallux limitus [ 26] med de følger det gir. Dette er grunnen til at låsestykket bør ha en vinkel mot hælen [figure 3.1, B] slik at mellomfoten ikke utsettes for kompresjon. 

3. Sikkerhetssko og ergonomi

Det er utviklet en objektiv ergonomisk test av sko generelt som brukes i utdannelsen av fotterapeuter i Norge [40]. Den objektive ergonomiske testen av sko er modifisert og oppjustert til en mer omfattende test av sikkerhetssko [51]. I tillegg til den objektive ergonomiske testen av sikkerhetssko, er det utviklet egne tekniske kravspesifikasjoner til sikkerhetssko, og sko til yrkesmessig bruk [52]. I perioden 1992 til 2010 er det gjennomført ergonomiske tester av sikkerhetssko i det norske og skandinaviske markedet. Testen ble gjennomfør på sikkerhetssko merket S1 og størrelse 42. Undersøkelsene viser stor variasjon i ergonomisk utforming av sikkerhetssko, og hvordan sko overstyrer foten negativt. Vi kan vise til sko som deformerer og feilbelaster foten når man benytter sikkerhetsskoen.  Våre undersøkelser som er gjennomført ved bruk av selvrapporteringsskjema [53] viser at fot, legg og kneproblemer er svært utbredt, det viser også at det er en klar sammenheng mellom problemer og skoens manglende ergonomiske egenskaper [table 3].

3.1 Sikkerhetssko og innleggsåler

Vi ser en økende oppmerksomhet på bruk av innleggsåler i sikkerhetssko, her er det også å bemerke at innleggsåler kan endre sikkerhetsskoenes klassifisering. Det er nedfelt i godkjenningskravene til sikkerhetssko (EN 20344) hvordan klassifiseringen skal ivaretas. Hvis vi bruker innleggsåler som ikke er antistatiske i sko som er klassifisert som antistatisk eller ESD så kan innleggsålen endre egenskapene i sikkerhetsskoene. Det kan vises til at støtdempende innleggsåler av viskoelastisk material [3, 58, 59] har dokumentert effekt på støtdemping i sko med harde binnsåler (insole), men i sko med myke binnsåler har innleggsålen marginal effekt på støtdempingen.

Innleggsåler i forhold til ryggproblemer har ingen effekt [3], og individuelle innleggsåler i forhold til muskel og skjelettlidelser i underekstremiteten, og fotproblemer har ingen dokumentert effekt [60].

Våre undersøkelser viser at det er sammenheng mellom skoen ergonomiske egenskaper og funksjonen til en innleggsåle. Vi har registrert at sko med store avvik i longitenduinalaksen (som går fra 2. tå til bak på hælen, den langsgående akse) så kan sålen ha en negativ effekt.

4. Sikkerhetssko som etiologisk faktor til problemer?

I 1990 - 1991 ble det gjennomført en undersøkelse av 321 arbeidstakere [11] i Australia som brukte sikkerhetssko. Resultatene fra undersøkelsen viser at 91 % opplyste at de hadde et eller flere fotproblem. En annen undersøkelse som målte komforten ved bruk av personlig verneutstyr (PPE) hos 336 arbeidstakere [1] viser at 54 % mente at sikkerhetsskoene var komfortable. Som beskrevet er det mange som opplyser at de får problemer ved bruk av sikkerhetssko [11], våre nyere undersøkelser [40] viser at det har skjedd en positiv utvikling av sikkerhetssko siden 1990, resultatene viser at fotproblemer nå er redusert til 55 %, men også dette er et svært høyt tall. Vi har identifisert forskjellige faktorer ved sikkerhetssko som kan utløse, opprettholde, og forverre fotproblemer.

Problem målt i perioden: 1996 - 2009

Industries. N=9500

Foot problems

55 %

Lower leg problems

20 %

Knee problems

35 %

 1 Norwegian and Scandinavian industry

Når vi ser på utbredelsen av fotproblemer så er disse problemene fordelt slik som tabell 2 viser.

 

Norwegian and Scandinavian industry in the period 1996 - 2009. N= 9500        

Ankle

15 %

Heel (rear foot)

24 %

Metatarsal area (midle foot)

15 %

Fore foot

9 %

Toes

8 %

Under the foot (plantar area)

27 %

 2 shows the distribution of problems in the foot

Det som overrasket var utbredelsen av selvrapporterte problemer under foten, noe som indikerer stor belastningsendring på den plantare strukturen [2]. Vi argumenterer ved at forstyrrelse i de kompliserte biomekaniske apparatet vi har i foten [35] der både subtalarleddet og talocruralleddet foretar 5° supinasjon før de posisjonerer seg i pronasjon, dette apparatet antar vi blir forstyrret av overstabiliserende eller negativt styrende faktorer i sikkerhetsskoene.  Der sko er en etiologisk faktor til fotproblemer så krever effekten av behandlingen sammensatte kunnskaper og kompetanse [15]. 

Sammenheng mellom graden på avvik i sikkerhetsskoen longitudinalakse [figure 1.2] i forhold til fotens longitudinalakse som vist i tabell 3. 

Skomerke

Antall problemverdi

Divergens

BATA.  N=30

276

10 mm

VERNER.  N=25

294

10 mm

TERRA.  N=35

375

15 mm

HKS.   N=35

412

25 mm

ARBESKO.  N=50

434

30 mm

OTTER.  N= 25

442

30 mm

ATLAS.  N=40

737

45 mm

 

 

 

 

 

 3 Skomerke og akseavvik i relasjon til utbredelse av problemer

 

 

Undersøkelsen ble gjennomført i SAS Skandinavia både i Norge, Sverige og Danmark i perioden 2003-2004. Vi gjennomgikk selvrapproteringsskjema[53], og skjema for ergonomisk test av sikkerhetssko[51] for å kartlegge om det er målbare sammenheng mellom fotproblemer og avvik i longitudinalaksen til sikkerhetsskoen.  

Som en del av en forstudie innen sko og fotproblemer, ble det i tidsperioden 2007-2010 gjennomført flere undersøkelse* av fotproblemer i en bedrift [63] i Norge. Bedriften hadde frem til 2007 sko med positive objektive ergonomisk egenskaper. Fra 2007 til 2009 endret bedriften til sko med negative objektive ergonomiske egenskaper. Som tabellen viser resulterte dette i en kraftig økning av fotproblemer i denne perioden. Fra 2009 og 2010 oppdaterte bedriften intern kompetansen innen sko, og i 2010 leverte Bata objektive ergonomiske kvalitetssikrede sikkerhetssko til forstudiet, og resultatet reduserte selvrapporterte fotproblemer betraktlig.    

N=53

2007

2009

2010

Foot problemes:

49 %

77 %

54 %

Knee problems:

30 %

55 %

39 %

Leg problems:

19 %

51 %

43 %

 4 Sko som etiologisk faktor til fotproblemer

*Undersøkelsen er gjennomført av bedriftens HMS avdeling, bedriftsterapeut [62] Siri Pettersen, og Terje Haugaa [68].

5. Walkline sikkerhetssko utviklet etter biomekanisk prinsipp.

I mitt arbeid som adjunkt og fagforfatter innen fagfeltet fotproblemer ble det naturlig å søke sammenhengene mellom fotproblemer og sko. I en forstudie viste det seg raskt at fokuset måtte innrettes mot sikkerhetssko, da disse skoene er regulert gjennom forskrift, og kunne på dette grunnlaget forholde meg enklere til enhetlige sko. For å innhente kunnskap om sikkerhetssko søkte jeg samarbeidet med flere norske produsenter av sikkerhetssko, og senere europeiske produsenter. Erfaringen i dette samarbeidet viste raskt at utvikling av ”nye” modeller sikkerhetssko er basert på tradisjon, design. Når spørsmålene om fot og biomekanikk ble reist så var det et fagområde som var fraværende. Det ble gjennomført nasjonale og skandinaviske undersøkelser på utbredelse av fot, legg, og kneproblemer hos brukergruppene av sikkerhetssko, resultatene fra disse undersøkelsene er presentert i tabell 1 og 2.

Over tid har jeg utviklet en biomekanisk konstruksjon (senere kalt Walkline) i sikkerhetssko som er basert på teoriene [34,35,37,42,43,50], sammen med de krav og retningslinjer som ligger i godkjenningen av sikkerhetssko. Prototypen av biomekanisk konstruksjonen[5.2 Walklinesole] ble først utprøvd som innleggsåle i et antall på over 40.000 par sikkerhetssko, sammen med skjema til selvevaluering av fot, legg og kneproblemer. Evalueringen av konstruksjonen var svært oppløftende, og ga grunnlaget til å kontakte produsenter av sikkerhetssko for nærmere og videre samarbeid med tanke på å utvikle en mer optimal sikkerhetssko.

I 2007 ble det etablert et samarbeid med Bata Industrials Europe [64] (senere kalt Bata). Bata er blant de fremste produsentene av sikkerhetssko i Europa, besitter stor kunnskap og kompetanse innen sikkerhetssko og materialegenskaper. Bata produserer sikkerhetssko som dekker de fleste bruksområder.

Vi utarbeidet metoder for å måle effekten av modifiseringen. Vi benyttet emed [56] til å måle kraften og vektfordelingen mellom sikkerhetsskoen yttersåle og underlaget [65]. Vi benyttet pedar sole til måle kraften og vektfordelingen mellom fot og sko [57].    

6. Praktisk test av Walkline i sikkerhetssko.

Walkline består av 12 identifiserte objektive ergonomiske intervensjonsfaktorer i sikkerhetsskoen som hver for seg eller samlet kan: utløse – opprettholde og eller forverre fotproblemer. Bata utviklet metode til å integrere Walkline i sikkerhetsskoene, og 2008 var det klart til å teste sikkerhetsskoen med integrert Walkline, og en ny konstruert yttersåle [5.4 outsole] som ivaretar [5.5] avviklingen i foten på en bedre måte. Vi gjennomførte force plate test [56,65], og pedarsole test [57,65] med positive resultater. Vi gjennomførte også en praktisk funksjonstest av Walkline ved å gå med skoene 30 kilometer, i skoen er det installert en datapedografisk såle som gir et absolutt dynamisk objektivt avtrykk av foten i skoen [5,1 dynamisk fotavtrykk A, B, C]. Den datapedografisk analysen av Walkline viser [5.1 B] kontaktflaten mellom foten og skoen er meget bra, og avviklingslinjen i foten er etablert [5.3]. Andre sikkerhetssko uten Walkline[5,1 A] viser datapedografisk avtrykk der skoen gir feilstilling, og feil fordeling av trykk mellom fot og sko. Høsten 2008 startet vi fullskalaforsøk. Skoene ble inndelt slik at en gruppe gikk med standard lave sikkerhetssko S1,en gruppe med skolett S2, og en gruppe med integrert Walkline S1.  Alle sikkerhetssko med integrert Walkline er produsert i størrelse 42. Totalt 210 personer deltok i forstudiet og i selve forsøket. Bedrifter som deltok i forsøkene var:  

1.    Nexans Norway AS på Rognan produserer kabler og seismikkabler. Fabrikken er moderne teknologisk og maskinelt. De som arbeider på fabrikken har stor gangdistanse per arbeidsdag. Basert på pedometrisk analyse (skritteller) så er gangdistansen ca 10-12.000 steg per arbeidsdag. Lokalitetene har lange gangdistanser for flere arbeidere.

2.    Bodø Bydrift er drifter kommunens anlegg og tekniske drift. Går meget ca 10-12.000 steg per arbeidsdag.

3.    ScanCell AS [63] i Narvik produserer solcellepanel, er en moderne fabrikk som er en del av REC konsernet, er etablert World Wide. Fabrikken er høyteknologisk. Store arealer som arbeidet utføres på, mange har relativt stillestående arbeid. 8-10.000 seg per arbeidsdag.