Comparison of muscle activity while using different input devices in digital pathology

Abstract

Introduction

The high prevalence of musculoskeletal disorders in pathologists, together with the current trend towards the digitization of pathology, prompted us to study the different types of input devices employed during the revision of whole slide images, in order to investigate the pattern and extent of muscle activity involved in their use.

Material and methods

A comparative study was made of 10 input devices (conventional and vertical mouse, three trackballs, the Ergopointer™, the Rollermouse™, an optical pen mouse, a touchpad, and the Leap Motion™). Six medical students performed a standardized circuit using a Fitts’ Law based tissue array, digitized. The electrical activity of seven upper limb muscles (adductor pollicis, extensor pollicis longus, extensor digitorum, flexor digitorum, middle deltoid, upper trapezius, and middle trapezius) was measured using surface electromyography.

Results

Statistically significant differences in the overall electrical activity among the different input devices, both absolute values in mV as well as normalized values to the upper limb at rest, were observed (p < 0.001); the Rollermouse™ (0.1027 mV; 139%), Logitech M570 trackball (0.1053 mV; 145%), Ergopointer™ (0.1151 mV; 167%), conventional mouse (0.1251 mV; 191%), and vertical mouse (0.1312 mV; 205%) required less activity, while the optical pen mouse (0.1717 mV; 299%), Leap Motion™ (0.1803 mV; 319%), Expert Mouse trackball (0.1845 mV; 329%), EIGIIS trackball (0.2442 mV; 468%) and the touchpad (0.2560 mV; 496%) required greater muscle mobilization.

Conclusion

We designed a system based on Fitts’ Law to compare input devices in digital pathology.

Variability between compared devices and muscle activity was found. Long-term use could result in different muscular fatigue patterns.

Even though the selection of an input device is a matter of personal preference, its impact on ergonomics should be considered.

Resumen

Introducción y objetivos

La alta prevalencia de trastornos musculoesqueléticos entre patólogos y el cambio hacia la digitalización de la Anatomía Patológica, nos ha hecho plantear un estudio comparativo de dispositivos de entrada al manejar preparaciones histológicas digitalizadas, evaluando el patrón y la actividad muscular durante su uso.

Material y métodos

Se realizó una comparación entre 10 dispositivos: ratón convencional y vertical, 3 trackballs, Ergopointer™, Rollermouse™, lápiz óptico, touchpad, Leap Motion™. Seis estudiantes de medicina realizaron un circuito estandarizado empleando una matriz tisular digitalizada, basada en la ley de Fitts. Se registró con electromiografía superficial la actividad eléctrica de 7 músculos del brazo dominante (aductor y extensor largo del pulgar, extensor y flexor común de los dedos, deltoides medio, y trapecios superior y medio).

Resultados

Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en la actividad muscular, absoluta y relativizada (respecto al reposo), entre los dispositivos (p < 0,001); Rollermouse™ (0,1027 mV;139%), trackball Logitech M570 (0,1053 mV/145%), Ergopointer™ (0,1151 mV/167%), ratón convencional (0,1251 mV/191%) y ratón vertical (0,1312 mV/205%) fueron los que demandaron menor actividad, mientras que el lápiz óptico (0,1717 mV/299%), Leap Motion™ (0,1803 mV/319%), trackball Expert Mouse (0,1845 mV/329%), trackball EIGIIS (0,2442 mV/468%) y touchpad (0,2560 mV/496%) fueron los que mayor movilización muscular requirieron.

Conclusiones

Hemos diseñado un sistema basado en la ley de Fitts para comparar dispositivos de entrada.

Se encontró variabilidad entre los dispositivos comparados y la actividad muscular demandada, lo que podría traducirse en diferentes patrones de fatiga muscular a largo plazo.

Aunque la elección de un dispositivo es una cuestión de preferencia personal, es importante analizar su impacto desde el punto de vista ergonómico.