5.1.2 Los segmentos torso y pelvis
Ergoniza Intelligent modeliza el tronco mediante dos segmentos: torso y pelvis. El segmento torso comprende el tórax y el abdomen y se extiende desde la articulación lumbosacra L5/S1 hasta la región C7/T1. El segmento pelvis se extiende desde L5/S1 hasta las articulaciones de las caderas.
El tronco posee tres grados de libertad: flexión y extensión, lateralización izquierda y derecha, y rotación izquierda y derecha. Los movimientos de lateralización y rotación son asumidos por el segmento torso mediante su giro respecto a la pelvis en L5/S1, mientras que la pelvis permanece fija. La flexión y la extensión del tronco, por el contrario, se distribuyen entre los segmentos torso y pelvis. Esta distribución se explica en el apartado siguiente.
5.1.2.1 Modelización de la flexión en la articulación lumbosacra
En el modelo de Ergoniza Intelligent la flexión total del tronco se obtiene mediante la combinación de dos movimientos: la rotación de la pelvis respecto a los muslos en las articulaciones de las caderas y la flexión del torso respecto a la pelvis en la región lumbosacra. Diversos estudios han mostrado que las vértebras torácicas presentan poco movimiento relativo durante la flexión del tronco y que una parte importante del movimiento se produce en la región lumbar0F1.
La flexión desde la posición erecta comienza con la rotación de las vértebras lumbares. De forma general, al incrementarse la flexión del tronco la pelvis comienza a rotar juntamente con la columna vertebral, aunque lo hace a una tasa diferente. Las tasas de rotación asumidas por la columna y la pelvis han sido analizadas en diferentes estudios para obtener un modelo cuantitativo de la cinemática vertebral durante el movimiento de flexión del tronco1F2. Estos estudios han mostrado que el grado de rotación sacral sobre la articulación de las caderas y la rotación de la vértebra L5 relativa al sacro dependen, no solo del grado de flexión del tronco, sino también del ángulo de flexión de las rodillas. Otros factores como la carga manipulada en las manos, el sexo, el peso del cuerpo o el somatotipo, parecen tener un efecto menor en el patrón de rotación de la articulación lumbosacra2F3.
Ergoniza Intelligent modeliza los movimientos relativos entre los segmentos torso y pelvis durante la flexión y extensión del tronco considerando estos modelos cinemáticos. Al comienzo del movimiento de flexión desde la posición erecta la mayor parte de la rotación ocurre en la región lumbar. Conforme el ángulo de flexión del tronco aumenta se incrementa la tasa de rotación sacral sobre las caderas, para finalizar predominando sobre la rotación de la región lumbar. Por otra parte, se considera la influencia del grado de flexión de las rodillas de forma que, conforme aumenta el grado de flexión de estas, la cantidad relativa de rotación sacral disminuye, mientras que la rotación relativa en L5/S1 se incrementa.
Un ejemplo de esto último se muestra en la Figura 7. Las posturas adoptadas en esta figura presentan la misma flexión de tronco, mientras que el grado de flexión de las rodillas es mayor en la postura B. Puede observarse que la distribución de la flexión entre pelvis y torso es diferente entre ambas posturas. El grado de rotación sacral es menor en la postura B debido al mayor grado de flexión de las rodillas.
Figura 7 7: Variación de la tasa relativa de rotación entre pelvis y torso con el grado de flexión de la rodilla.
5.1.2.2 Modelización de la musculatura del tronco
Ergoniza Intelligent estima las fuerzas de compresión y cizalladura en el disco intervertebral L4/L5. La magnitud de estas fuerzas y su comparación con los correspondientes valores de referencia constituyen información relevante para la evaluación de tareas que pueden generar cargas elevadas en la columna lumbar. 3F4
Para resolver el equilibrio de momentos en L4/L5, el modelo incorpora diez unidades musculares distribuidas en cinco pares bilaterales: latissimus dorsi, erector spinae, rectus abdominis, obliquus externus y obliquus internus. Para cada unidad se consideran su línea de acción, su brazo de momento respecto a la columna y el área de su sección transversal a la altura de L4/L54F5. El cálculo también incorpora el efecto de la presión intraabdominal.
El procedimiento utilizado para determinar las fuerzas musculares y calcular las fuerzas de compresión y cizalladura en L4/L5 se expone detalladamente en la Sección 12.
Peter R. Davis, “Posture of the Trunk during the Lifting of Weights,” British Medical Journal, 1959, doi:10.1136/bmj.1.5114.87; S. Kumar, “A Study of Spinal Motion during Lifting,” Irish Journal of Medical Science 143, no. 2 (1974): 86–95, doi:10.1007/BF03004745; Elizabeth A. Tully, Mohammad Reza Fotoohabadi, and Mary P. Galea, “Sagittal Spine and Lower Limb Movement during Sit-to-Stand in Healthy Young Subjects,” Gait and Posture, 2005, doi:10.1016/j.gaitpost.2004.11.007; P. R. Davis, J. D. Troup, and J. H. Burnard, “Movements of the Thoracic and Lumbar Spine When Lifting: A Chrono-Cyclophotographic Study,” Journal of Anatomy 99 (1965): 13–26.↩︎
C. K. Anderson, D. B. Chaffin, and G. D. Herrin, “A Study of Lumbosacral Orientation under Varied Static Loads,” Spine 11, no. 5 (1986): 456–62, doi:10.1097/00007632-198606000-00012; C K. Anderson et al., “A Biomechanical Model of the Lumbosacral Joint during Lifting Activities,” Journal of Biomechanics 18, no. 8 (1985): 571–84, doi:10.1016/0021-9290(85)90012-0.↩︎
D. Allbrook, “Movements of the Lumbar Spinal Column.,” The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume, 1957, doi:10.1302/0301-620x.39b2.339.↩︎
T R Waters et al., “Revised NIOSH Equation for the Design and Evaluation of Manual Lifting Tasks.,” Ergonomics 36 (1993): 749–76, doi:10.1080/00140139308967940.↩︎
S. McGill, Low Back Disorders. Evidence-Based Prevention and Rehabilitation (Champaign, Illinois: Human Kinetics, 2007); D. B. Chaffin et al., “Lumbar Muscle Size and Locations from CT Scans of 96 Women of Age 40 to 63 Years,” Clinical Biomechanics 5, no. 1 (1990): 9–16, doi:10.1016/0268-0033(90)90026-3.↩︎