Análisis biomecánico y caracterización de la intervención muscular y la calidad de control motor en el contexto de la manipulación manual de cargas

Abstract

The European Agency for Safety and Health at Work defines manual handling of loads as one of the most important risk factors for the development of low back musculoskeletal disorders. Work-related low back disorders arise because of the repetitive exposure of the spine’s structures, elements, and tissues to mechanical loads developed during the performance of work tasks. These mechanical loads primarily develop through the (co)activation of trunk muscles in response to external load. The risk level posed by mechanical loads depends not only on the magnitude of muscle activation but also on the coordination of the involved muscles. Currently, scientific studies focus on how work design influences the magnitude of muscle intervention as an indirect method to measure the mechanical loads developed in the spine. However, there are no scientific studies on the influence of work design on muscle coordination. Any error in muscle coordination increases the risk of injuries and musculoskeletal disorders. The large number of muscles that the motor system must control increases the difficulty of coordination. In this regard, it has been proposed that the motor system forms muscle synergies to manage the excessive degrees of freedom present in the system. In this context, the present work aims to investigate the influence of ergonomic intervention based on the NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) protocol on the coordination of the numerous degrees of freedom—i.e., the coordination of the trunk muscles. To characterize the risk level of manual load handling for the user during lifting, the National Institute for Occupational Safety and Health has developed an exclusive protocol for these tasks, known as the NIOSH protocol. The protocol is based on a combination of criteria and allows for establishing the recommended weight limit and the lifting index to characterize the risk level of a specific manual load handling task. The results confirm that the trunk muscles form muscle groups (muscle synergies) whose coordination stabilizes important mechanical variables for the load lifting process, resulting in a specific and individual manual load handling technique as a response. The NIOSH protocol parameters also influence muscle synergies. It is proposed that an ergonomic intervention in manual load handling based on the NIOSH protocol should incorporate a muscle synergy index.

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός για την Ασφάλεια και την Υγεία στην Εργασία ορίζει τη χειρωνακτική διακίνηση φορτίων ως έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες κινδύνου για την ανάπτυξη μυοσκελετικών διαταραχών στην οσφυϊκή μοίρα της σπονδυλικής στήλης. Οι σχετιζόμενες με την εργασία διαταραχές της οσφυϊκής μοίρας προκύπτουν από την επαναλαμβανόμενη έκθεση των δομών και ιστών της σπονδυλικής στήλης σε μηχανικά φορτία που αναπτύσσονται κατά την εκτέλεση εργασιακών καθηκόντων. Αυτά τα φορτία προκύπτουν κυρίως από την (συν)ενεργοποίηση των μυών του κορμού ως απόκριση σε εξωτερικό φορτίο. Το επίπεδο κινδύνου που σχετίζεται με τα μηχανικά φορτία εξαρτάται όχι μόνο από την ένταση της μυϊκής ενεργοποίησης αλλά και από τον συντονισμό των εμπλεκόμενων μυών. Επί του παρόντος, οι επιστημονικές μελέτες επικεντρώνονται στο πώς ο σχεδιασμός της εργασίας επηρεάζει την ένταση της μυϊκής παρέμβασης, χρησιμοποιώντας αυτό ως έμμεση μέθοδο μέτρησης των μηχανικών φορτίων στη σπονδυλική στήλη. Ωστόσο, δεν υπάρχουν επιστημονικές μελέτες που να εξετάζουν την επίδραση του σχεδιασμού της εργασίας στον συντονισμό των μυών. Οποιοδήποτε λάθος στον συντονισμό αυξάνει τον κίνδυνο τραυματισμών και μυοσκελετικών διαταραχών, ενώ ο μεγάλος αριθμός των μυών που πρέπει να ελέγχει το κινητικό σύστημα καθιστά τον συντονισμό πιο δύσκολο. Σε αυτό το πλαίσιο, έχει προταθεί ότι το κινητικό σύστημα σχηματίζει μυϊκές συνέργειες για να διαχειρίζεται τους πολλούς βαθμούς ελευθερίας που υπάρχουν. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί να διερευνήσει την επίδραση της εργονομικής παρέμβασης, με βάση το πρωτόκολλο NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health, ΗΠΑ), στον συντονισμό των μυών του κορμού και την οργάνωση αυτών των βαθμών ελευθερίας. Για τον προσδιορισμό του κινδύνου κατά τη χειρωνακτική διακίνηση φορτίων, το NIOSH έχει αναπτύξει ένα πρωτόκολλο που βασίζεται σε διάφορα κριτήρια, επιτρέποντας τον καθορισμό του συνιστώμενου ορίου βάρους και του δείκτη ανύψωσης, αξιολογώντας έτσι το επίπεδο κινδύνου για συγκεκριμένες εργασίες. Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι μύες του κορμού σχηματίζουν ομάδες (μυϊκές συνέργειες) που ο συντονισμός τους σταθεροποιεί σημαντικές μηχανικές παραμέτρους για τη διαδικασία ανύψωσης, οδηγώντας σε μια ατομική τεχνική χειρωνακτικής διακίνησης φορτίων. Οι παράμετροι του πρωτοκόλλου NIOSH επηρεάζουν επίσης τις μυϊκές συνέργειες, και προτείνεται ότι μια εργονομική παρέμβαση βασισμένη σε αυτό το πρωτόκολλο θα πρέπει να ενσωματώνει δείκτη μυϊκής συνέργειας.

La Agencia Europea de Seguridad y Salud en el Trabajo define el levantamiento manual de cargas como uno de los factores de riesgo más importantes para la aparición de patologías músculo-esqueléticas en la zona dorsolumbar. Las trastornos dorsolumbares de origen laboral surgen como consecuencia de la exposición repetitiva de las estructuras, elementos y tejidos de la columna vertebral a las cargas mecánicas que se desarrollan durante la ejecución de tareas laborales. Las cargas mecánicas se desarrollan principalmente por la (co)activación de los músculos del tronco en respuesta a la carga externa. El nivel de riesgo que suponen las cargas mecánicas depende no solo de la magnitud de la activación muscular sino también de la coordinación de los músculos que intervienen. Actualmente, los trabajos científicos se centran en cómo el diseño de trabajo influye en la magnitud de la intervención múscular siendo una método indirecto de medir las cargas mecánicas desarrolladas en la columna vertebral. Sin embargo, no existen trabajos científicos sobre la influencia del diseño del trabajo en la coordinación muscular. Cualquier error en la coordinación muscular aumenta el riesgo de padecer lesiones y trastornos músculo-esqueléticos. El gran número de músculos que el sistema motor debe controlar aumenta la dificultad en la coordinación. En este sentido, se ha propuesto que el sistema motor forma sinergias musculares para poder controlar los excesivos grados de libertad presentes en el sistema. En este sentido, el presente trabajo tiene como objetivo investigar la influencia de la intervención ergonomica basada en el protocolo NIOSH en la coordinación de los numerosos grados de libertad—i.e., la coordinación de los músculos del tronco. Para poder caracterizar el nivel de riesgo que comporta la manipulación manual de cargas para el usuario en la elevación, el National Institute of Occupational Safety and Health ha desarrollado un protocolo exclusivo para estas tareas, que se conoce como protocolo NIOSH. El protocolo se basa en una combinación de criterios y permite establecer el peso límite recomendado y el índice de levantamiento para caracterizar el nivel de riesgo que supone una tarea específica de manipulación manual de cargas. Los resultados confirman que los músculos del tronco forman grupos musculares (sinergias musculares) cuya coordinación estabiliza variables mecánicas importantes para el proceso de levantamiento de cargas dando lugar a la técnica concreta e individual de manipulación manual de cargas como respuesta. La manipulación de los parametros del protocolo NIOSH influye también en el indice de la sinergia muscular. Se propone que la intevención ergonomica en la manipulación manual de cargas basada en el protocolo NIOSH debe incorporar el indice de la sinergia muscular.