10.1 Capacidades articulares máximas

En un análisis biomecánico simplificado, las fuerzas de reacción representan la resultante de las acciones transmitidas a través de las superficies articulares y de las estructuras que estabilizan la articulación. Los momentos articulares deben ser equilibrados principalmente por los grupos musculares que actúan sobre ella, aunque las estructuras pasivas (como ligamentos, cápsulas articulares y tejidos periarticulares) también pueden contribuir, especialmente cuando la articulación se encuentra cerca de los límites de su rango de movimiento. La capacidad de generar momento depende de numerosos factores, por lo que estimar su valor máximo es una tarea compleja.

Los músculos que actúan sobre una articulación desempeñan funciones diferentes y no presentan la misma disposición espacial. Durante la flexión del codo, por ejemplo, los músculos flexores actúan como agonistas y generan el momento principal, mientras que los extensores desempeñan la función antagonista. Estos últimos pueden reducir su activación, pero no necesariamente se relajan por completo, ya que la coactivación de grupos agonistas y antagonistas contribuye a estabilizar la articulación.

Por otra parte, la capacidad de un músculo para producir fuerza varía con su grado de alargamiento. Además, durante el movimiento cambia la posición de su línea de acción respecto al centro de la articulación y, por tanto, el brazo de momento con el que actúa. A ello se añade que las inserciones musculares y tendinosas se distribuyen sobre una determinada superficie y no pueden representarse siempre como puntos geométricos simples. Por último, incluso entre personas de constitución física semejante puede existir una variabilidad considerable en la capacidad muscular.

Para valorar el esfuerzo articular, Ergoniza Intelligent no modeliza de forma individual cada músculo ni calcula explícitamente la coactivación entre agonistas y antagonistas. El programa agrupa la acción muscular en paquetes funcionales y, a partir del sentido del momento articular requerido, identifica el paquete que debe generarlo.

Se denomina Contracción Voluntaria Máxima (MVC, por sus siglas en inglés) al máximo esfuerzo que una persona puede realizar voluntariamente mediante un músculo o grupo muscular en unas condiciones determinadas. En el modelo biomecánico de Ergoniza Intelligent, esta capacidad se representa mediante el máximo momento articular que puede generar el paquete muscular funcional correspondiente. Este valor representa una capacidad máxima estimada y no constituye por sí mismo un límite recomendable para el desarrollo de una tarea.

En esencia, en una postura estática o cuasiestática, la magnitud del momento articular requerido para equilibrar el peso de los segmentos corporales y las cargas externas debe ser inferior a la magnitud de la capacidad de generación de momento del paquete muscular actuante. Cuando se aproxima a esa capacidad máxima, la exigencia relativa del esfuerzo es elevada, aunque la acción pueda mantenerse durante un intervalo muy breve.

Ergoniza Intelligent basa el cálculo de las capacidades máximas de generación de momento en diversos estudios9F¹, a partir de los cuales se desarrollaron ecuaciones de regresión para estimar la capacidad de los diferentes paquetes musculares funcionales. En total, Ergoniza Intelligent emplea 21 modelos matemáticos: seis para la muñeca (flexión, extensión, desviación radial, desviación cubital, pronación y supinación); dos para el codo (flexión y extensión); seis para el hombro (abducción, aducción, rotación anterior, rotación posterior, rotación humeral medial y rotación humeral lateral); cuatro para la articulación intervertebral L5/S1 (flexión, extensión, lateralización y rotación); y tres para la flexión/extensión de la cadera, la rodilla y el tobillo. A efectos de modelización, la rotación radiocubital que produce la pronación y supinación del antebrazo se incluye dentro del bloque funcional de la muñeca. De forma análoga, el modelo del tobillo integra los movimientos funcionales correspondientes del pie.

Las variables consideradas no son idénticas en todas las ecuaciones. Dependiendo de la articulación y del movimiento analizados, los modelos pueden incorporar la postura de la articulación valorada y de las articulaciones adyacentes, el sexo, la edad y la lateralidad o dominancia. A partir de las variables aplicables en cada caso se estiman la capacidad máxima media y la desviación típica de la distribución poblacional. Posteriormente, la complexión seleccionada en los Ajustes del Modelo permite situar al trabajador en un determinado percentil de esa distribución y obtener una capacidad máxima individualizada.

Un ejemplo de este tipo de modelos es la Ecuación 5, que muestra cómo calcular la capacidad máxima media de generación de momento en la articulación del codo cuando el paquete muscular actuante es el flector del antebrazo. Como puede observarse en la ecuación, la capacidad máxima media depende del ángulo de flexión del codo (α_codo) y del ángulo de flexión del hombro (α_hombro). Por otra parte, la capacidad máxima media también depende del sexo: G es el factor asociado al sexo y toma valores diferentes para hombres y mujeres. El factor Z considera si el miembro evaluado corresponde al lado dominante o no dominante de la persona. Por último, E modula la capacidad máxima media en función de la edad y el sexo.

\[M_{codo}^{flexión} = \left\lbrack 336.29\ + \ 1.544\ *\ \alpha_{codo}\ - \ 0.0085\ *\ \alpha_{codo}^{2}\ - \ 0.5\ *\ \alpha_{hombro} \right\rbrack \bullet G \bullet Z \bullet E\]

Ecuación 5 5

El valor obtenido mediante este tipo de modelos es la capacidad máxima media de la población de referencia. Dado que se considera que esta magnitud sigue aproximadamente una distribución normal, los modelos estiman también la desviación típica. A partir de ambos valores y del percentil asociado a la complexión seleccionada puede estimarse una capacidad máxima individualizada. Este resultado es una estimación estadística y no una medición directa de la capacidad física de la persona evaluada.

Al activar el análisis biomecánico, Ergoniza Intelligent muestra la información referente a la capacidad máxima por articulación, como ilustran la Figura 38 y la Figura 40. En la primera columna de las tablas se indica la articulación y el tipo de esfuerzo. La segunda columna muestra la componente del momento articular requerido asociada al movimiento analizado, expresada en un sistema de referencia local vinculado al segmento corporal correspondiente. Por este motivo, su valor no tiene por qué coincidir con ninguna de las componentes X, Y o Z mostradas en el cuadro Cargas articulares de la Figura 37.

La tercera columna de las tablas identifica el paquete muscular funcional que debe actuar, de acuerdo con el sentido del momento requerido. Las columnas 4 a 6, agrupadas bajo el encabezado Capacidad poblacional, muestran las capacidades máximas estimadas para la articulación y la postura actuales. Como se ha indicado, estas capacidades varían entre las personas y se consideran distribuidas aproximadamente de forma normal alrededor de la media. La primera de estas columnas muestra la capacidad máxima media y la segunda, la desviación típica de la distribución. La última, % Población protegida, muestra la proporción estimada de la población cuya capacidad máxima sería igual o superior al momento requerido. Este porcentaje representa la proporción de población con capacidad de generación de momento suficiente según el modelo; no constituye una probabilidad individual de lesión.

Por ejemplo, la primera fila de la tabla de la Figura 38 indica que el momento requerido en flexión/extensión de la muñeca izquierda es de −3,7 N·m. El signo negativo identifica, según el convenio empleado en Ergoniza Intelligent, que el paquete muscular actuante es el extensor. La capacidad máxima media estimada para dicho paquete muscular es de −6,7 N·m (6,7 N·m en magnitud) y la desviación típica es de 2,0 N·m. A partir de esta distribución, el modelo estima que el 93,7 % de la población tendría capacidad suficiente para generar el momento requerido.