Teknik Squat dan Stoop Menggunakan Electromyography pada Pekerjaan Manual Materials Handling

I Wayan Surata

Abstract

Manual materials handling has been identified as the most common cause of workrelated musculoskeletal disorders. Among the manual material handling activities, lifting has long been regarded as an activity associated with a high risk of low-back pain. Lifting studies have mainly focused on the squat and stoop lifting techniques as an effort to improve the protection of workers from low back discomfort. However, neither is ideal and the benefits of one technique over another have proved inconclusive. The purpose of this study was to examine and compare the squat and stoop lifting techniques through analysis of muscles activation by using electromyography. Six volunteers participated in the study, and were required to lift a weight with squat and stoop techniques, with two types of loading at 1,7 kg and 6,7 kg. Observations were made on the rectus femoris, biceps femoris, and multifidus muscles. The results of study showed that the squat technique had higher levels of muscle activation compared to stoop technique on rectus femoris muscle. On the contrary, squat technique had lower muscle activation compared to stoop technique on biceps fermoris muscle. Meanwhile, both techniques squat and stoop had the same level of muscle activation on multifidus muscle. Conclusion, squat and stoop lifting techniques had the same opportunities to use.

Keywords: Electromyography, squat, stoop, muscles activation, musculoskeletal.

Pendahuluan

Penanganan bahan secara manual atau manual materials handling (MMH) mengacu pada pelaksanaan pekerjaan yang melibatkan manusia sebagai sumber tenaga. MMH tediri dari mengangkat, menurunkan, mendorong, menarik, membawa dan memegang.

Selama mengangkat bahan, seseorang memindahkan benda dari satu lokasi ke lokasi lainnya dengan melawan gravitasi. Ada tiga ketinggian dalam pekerjaan mengangkat dan menurunkan bahan yaitu dari lantai sampai ke lutut, lutut ke bahu, dari bahu ke jangkauan lainnya. Pekerjaan mengangkat melibatkan berat, bentuk, ukuran benda dan postur pekerja. Postur adalah konfigurasi tubuh untuk memulai suatu aktivitas. Perbedaan bahan yang ditangani memerlukan postur tubuh yang berbeda pula. Benda dapat diangkat dengan tiga cara yaitu teknik squat (punggung lurus), teknik stoop (kaki lurus), dan semi-squat atau disebut juga free style yaitu kombinasi antara teknik squat dan teknik stoop (Ayoub and Mital [1], Oborne [17]). Untuk memprediksi gaya-gaya otot yang timbul akibat variasi cara mengangkat digunakan alat Electromyography (EMG).

EMG adalah teknik untuk mengevaluasi dan mencatat signal aktivasi otot. EMG mendeteksi potensial listrik yang dihasilkan oleh sel-sel otot ketika sel-sel tersebut sedang berkontraksi. EMG memegang peranan yang sangat penting dalam memahami fungsi otot. Analisis ergonomi sering menggunakan EMG ketika membandingkan tekanan otot skeletal yang berhubungan dengan berbagai macam sikap kerja, postur, layout tempat kerja, dan desain peralatan (Marras [14], Kumar and Mital [11]). Banyak penelitian di bidang ergonomi dan kesehatan kerja yang berkaitan dengan MMH, perancangan tempat kerja, biomekanik, dan pekerjaan yang sifatnya repetitif dianalisis menggunakan EMG (Gant et al. [5], Nou et al. [16], Kumashiro [12], Khoiri [9], Theado et al. [21]). Mengangkat dan menurunkan benda telah lama dipandang sebagai kegiatan yang berkaitan dengan faktor risiko tinggi berkembangnya keluhan tulang belakang (Staker [19], Kingma et al. [10], O’Brien and O’Sullivan [18], Lee et al. [13], Mawston and Boocock [15]). Usaha untuk meminimumkan cidera tulang belakang dan mengurangi biaya kompensasi telah dilakukan dengan memberi instruksi cara mengangkat beban yang aman. Pencegahan risiko cidera dalam mengangkat beban menjadi sangat penting untuk menjaga kesehatan pekerja di industri. Para praktisi merekomendasikan bahwa teknik squat dianggap lebih aman dibandingkan teknik stoop (Kingma et al. [10], Bazrgari et al. [2]). Teknik stoop telah dihindari karena diyakini mengakibatkan resiko cidera yang lebih besar selama mengangkat beban. Beberapa hasil penelitian mendukung hipotesis ini.

Metode Penelitian

Subyek

Enam relawan laki-laki dengan umur antara 20-30tahun berpartisipasi sebagai subjek pada penelitian ini. Semua subjek tidak pernah mengalami keluhan tulang belakang, atau kondisi patologi pada lutut. Teknik squat ditandai dengan posisi awal sudut lutut 45o dan punggung ke depan dengan sudut lebih kecil dari 30o (Wang et al. [22], Straker [19]). Pemegangan dilakukan dengan menekuk kaki, sementara punggung dijaga tetap lurus dan aksi pengangkatan utama terjadi sebagai hasil melurusnya lutut yang dikenal dengan mengangkat dengan kaki (leg lift).

Teknik stoop dicirikan dengan posisi awal punggung membungkuk sekitar 90o dan sudut lutut lebih besar dari 35o (Wang et al. [22], Straker [19]). Lutut dijaga lurus, sementara pinggang dan lengan ke arah depan untuk memegang benda. Pengangkatan dilakukan dengan meluruskan daerah lumbar tulang belakang dan sendi pinggul, cara ini dikenal dengan mengakat dengan pinggang (back lift).

Instrumentasi

Pengukuran aktivasi otot menggunakan Surface Electromyography (SEMG) dengan sistem telemetri. Unit peralatan terdiri dari komputer, perekam, penerima, unit transmisi, amplifier, elektrode, dan kabel-kabel penghubung.

Prosedur Penelitian

Sebelum pemasangan elektrode, lokasi kulit tempat menempelnya elektrode digosok dengan amplas khusus kemudian dibersihkan dengan alkohol untuk mengurangi tahanan kulit agar terjadi kontak permukaan yang baik. Selanjutnya dilakukan pengambilan data maximum voluntary contraction (MVC) terhadap otot yang menjadi sasaran penelitian dalam hal ini adalah otot multifidus, otot rectus femoris, dan otot biceps femoris. Ketiga jenis otot ini terpapar saat melakukan gerakan mengangkat beban baik dengan teknik squat maupun dengan teknik stoop. Subjek diinstruksikan memegang kotak pada pegangan yang ada pada kedua sisinya secara

simetris. Kotak yang dipakai berdimensi 39 cm x 27 cm x 23 cm (panjang x lebar x tinggi). Kotak diletakkan 10 cm di depan ibu jari kaki, sehingga kotak tidak menyentuh kaki ketika diangkat. Subjek melaksanakan angkatan dengan teknik squat dan stoop dari lantai sampai setinggi lutut dalam waktu 5 detik. Percobaan dilakukan dengan dua variasi pembebanan yaitu beban dengan berat 1,7 kg yang merupakan berat kotak dalam keadaan kosong, dan beban dengan berat 6,7 kg, yaitu berat kotak ditambah berat piringan baja 5 kg. Sinyal EMG direkam dan diolah menggunakan fungsi root mean square (RMS). Setiap aktivasi otot dinormalisasikan terhadap hasil percobaan MVC-nya.

Hasil dan Pembahasan

Data pengukuran tingkat aktivasi masing-masing otot target telah dinormalisasikan terhadap MVCnya. Hasil pengukuran untuk beban angkat 1,7 kg disajikan dalam Tabel 1, dan untuk beban angkat 6,7 kg disajikan dalam Tabel 2. Mengangkat beban dengan teknik squat menghasilkan tingkat aktivasi otot lebih tinggi dibandingkan dengan teknik stoop pada otot rectus femoris, baik pada beban kategori ringan 1,7 kg (Tabel 1), maupun pada beban kategori sedang 6,7 kg (Tabel 2).

Tabel 1. Data tingkat aktivasi otot pada beban angkat 1,7 kg

No	Teknik squat (% MVC)			Teknik stoop (% MVC)
	Rectus femoris	Biceps femoris	Multifidus	Rectus femoris	Biceps femoris	Multifidus
1	51,00	22,00	60,00	5,00	50,00	80,00
2	49,00	30,00	75,00	8,00	58,00	60,00
3	41,00	38,00	64,00	7,00	52,00	65,00
4	21,00	23,00	56,00	5,00	44,00	55,00
5	24,00	47,00	55,00	8,00	46,00	58,00
6	32,00	72,00	56,00	8,00	55,00	59,00
Rerata	36,33	38,66	61,00	6,83	50,80	62,80
SD	12,67	18,86	7,64	1,47	5,30	9,02

Tabel 2. Data tingkat aktivasi otot pada beban angkat 6,7 kg

No	Teknik squat (% MVC)			Teknik stoop (% MVC)
	Rectus femoris	Biceps femoris	Multifidus	Rectus femoris	Biceps femoris	Multifidus
1	70,00	33,00	72,00	12,00	70,00	80,00
2	52,00	42,00	75,00	2,80	68,00	64,00
3	60,00	18,00	77,00	4,20	70,00	62,00
4	42,00	55,00	78,00	8,00	80,00	84,00
5	43,00	70,00	74,00	4,50	60,00	61,00
6	34,00	25,00	68,00	11,00	50,00	56,00
Rerata	50,10	40,50	74,00	7,08	66,33	67,80
SD	13,21	19,41	3,63	3,83	10,23	11,35

Sebaliknya teknik squat menghasilkan tingkat aktivasi otot lebih rendah dibandingkan teknik stoop pada otot biceps femoris. Pada otot multifidus tidak ada perbedaan tingkat aktivasi otot secara bermakna antara teknik squat dan teknik stoop. Ketiga jenis otot yang diteliti memiliki kecenderungan yang sama, yaitu tingkat aktivasi otot meningkat dengan betambahnya beban yang diangkat. Perbedaan teknik yang digunakan pada saat mengangkat beban, memberikan hasil aktivasi otot yang berbeda pula.

Otot Rectus Femoris

Otot rectus femoris merupakan bagian dari kelompok otot quadriceps. Rerata tingkat aktivasi otot rectus femoris untuk beban angkat 1,7 kg dengan teknik squat 36,33 ± 12,67, dan dengan teknik stoop 6,83 ± 1,47, nilai ini berbeda bermakna. Untuk beban angkat 6,7 kg dengan teknik squat 50,10 ± 13,21 dan dengan teknik stoop 7,08 ± 3,83, perbedaan ini bermakna. Secara grafik hubungan antara tingkat aktivasi otot rectus femoris terhadap beban yang diangkat. Gradien peningkatan aktivasi otot pada teknik squat lebih besar dibandingkan pada teknik stoop yang cendrung datar, artinya penambahan beban yang kecil saja akan mengakibatkan aktivasi otot sangat tinggi pada teknik squat.

Otot Biceps Femoris

Otot biceps femoris merupakan bagian dari kelompok otot hamstrings. Tingkat aktivasi otot biceps femoris untuk beban angkat 1,7 kg dengan teknik squat 38,66 ± 18,86, dan dengan teknik stoop 50,80 ± 5,30, nilai ini berbeda tidak bermakna. Untuk beban angkat 6,7 kg dengan teknik squat 40,50 ±19,41 dan dengan teknik stoop 66,33 ± 10,23, nilai ini berbeda bermakna. Hubungan tingkat aktivasi otot biceps femoris dengan beban yang diangkat. Gradien peningkatan pada teknik stoop lebih besar dibandingkan pada teknik squat yang cendrung datar, artinya penambahan beban sedikit saja, teknik stoop akan meningkatkan aktivasi otot yang lebih besar.

Otot Multifidus

Tingkat aktivasi otot multifidus untuk beban angkat 1,7 kg dengan teknik squat 61 ± 7,64, dan dengan teknik stoop 62,80 ± 9,20, perbedaan ini tidak bermakna. Untuk beban angkat 6,7 kg dengan squat 74,00 ± 3,63 dan dengan stoop 67,80 ± 11,35, perbedaan ini juga tidak bermakna. Hubungan tingkat aktivasi otot multifidus dengan beban yang diangkat. Gradien peningkatan pada teknik squat relatif lebih besar dibandingkan pada teknik stoop.

Simpulan

Teknik squat dan teknik stoop memiliki peluang yang sama untuk digunakan dalam megangkat beban, trutama beban ringan sampai dengan beban sedang. Untuk mengangkat beban yang berat disarankan menggunakan teknik squat.

Daftar Pustaka

1. Ayoub, M. M., and Mital, A., Manual Materials Handling, Taylor & Francis Publishers, London,

1989.

2. Bazrgari, B., Shirazi-Adl, A., and Arjmand, N., Analysis of Squat and Stoop Dynamic Lifting: Muscle Forces and Internal Spinal Loads, Journal of Eur Spine, 16, 2007, pp. 687-699.

3. Delitto, R. S., and Rose, S. J., An Electromyographic Analysis of Two Techniques for Squat Lifting and Lowering, Journal of Physical Therapy, 72, 1992, pp. 438-448.

4. Dieen, J. H. V., Hoozemans, M. J. M. V., and Toussaint, H. M. V., A Review of Biomechanical Studies on Stoop and Squat Lifting, Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society

Annual Meeting, 44, 2000, pp. 643-646.

5. Gant, L., Fethke, N., and Gerr, F., Spectral Analysis of Root-Mean-Square Processed Surface Electromyography Data as a Measure of Repetitive Muscular Exertion, Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, 56, 2012, pp.1140-1144.

6. Gill, K. P., Bennett, S. J., Savelsbergh, G. J. P., and van Dieen, J. H., Regional Changes in Spine Posture at Lift Outset with Changes in Lift Distance and Lift Style, Journal of Eur Spine, 32, 2007, pp. 1599-1604.

7. Grandjean, E., Fitting the Task to the Man, Taylor & Francis Publishers, London, 2000.

8. Hassanlouei, H., Nielsen, L. A., Kersting, U. G., Falla, D., Effect of Exercise-Induced Fatigue on Postural Control of the Knee, Jornal of Electromyography and Kinesiology, 22(3), 2012, pp. 342-347.

9. Khoiri, M., Tinjauan Aplikasi Elektromiografi dalam Ergonomi. Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir, Yogyakarta, 2008, pp. 217-223.

10. Kingma, I., Boch, T., Bruins, L., and van Dieen, J. H., Foot Positioning Instruction, Initial Vertical Load Position and Lifting Technique: Effects on Low Back Loading, Journal of Ergonomics, 47, 2004, pp. 1365-1385.

11. Kumar, S., and Mital, A., Electromyography in Ergonomics, Taylor & Francis Publisher, London, 1996.

12. Kumashiro, M., Evaluation of Human Work: Practical Measurement of Psychophysiological Functions for Determining Workloads, Taylor & Francis Publishers, London, 2005, pp. 605-627.

13. Lee, P. J., Lee, E. L., and Hayes, W. C., Biomechanical Trade-Offs in Manual Material Handling: Some Tasks Reduce Lumbar Loading but Increase Thoracic Loading, Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, 56, 2012, pp.1192-1195.

14. Marras, W., Selected Topics in Surface Electromyography for Use in the Occupational Setting: Expert Perspectives, U.S. Department of Health and Human Services, National Institute for Occupational Safety and Health, 1992.

link :

http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/ind/article/view/18705