10.4 Modelo 3CC-r y Momento Recomendable en el análisis de múltiples posturas
El modelo de tres compartimentos, denominado 3CC (Three-Compartment Controller), fue propuesto para representar de forma simplificada la evolución de la fatiga muscular periférica y la recuperación durante una actividad38F1. Posteriormente se obtuvieron parámetros específicos para diferentes regiones articulares39F2. El modelo 3CC-r es una modificación destinada a representar mejor las tareas intermitentes mediante un multiplicador que aumenta la recuperación durante los periodos de reposo40F3. Esta modificación también ha sido estudiada específicamente para la articulación del hombro41F4.
El modelo considera que, en cada instante, la capacidad muscular se distribuye entre tres estados: una fracción en reposo, disponible para ser activada; una fracción activa, empleada para generar el momento requerido; y una fracción fatigada, temporalmente no disponible. Un mecanismo de control regula el paso entre los estados de reposo y activación para responder a la demanda. Durante el esfuerzo, una parte de la capacidad activa pasa al estado fatigado según una tasa de fatiga propia de la región corporal. Al disminuir o cesar el esfuerzo, la capacidad fatigada se recupera progresivamente y vuelve al estado de reposo. En 3CC-r esta recuperación se incrementa durante los intervalos sin demanda mediante el multiplicador de recuperación r.
Ergoniza Intelligent aplica el modelo separadamente a cada articulación, canal biomecánico y paquete muscular funcional. En cada instante calcula la demanda relativa comparando la magnitud del momento requerido con la capacidad isométrica máxima individualizada correspondiente a la postura, las características del trabajador y el paquete muscular actuante. Los paquetes musculares antagonistas, como flexores y extensores, mantienen estados independientes, puesto que la activación o recuperación de uno de ellos no debe confundirse con la del paquete contrario.
Para utilizar 3CC-r como criterio recomendable y no como una predicción directa del agotamiento, Ergoniza Intelligent incorpora un margen preventivo. La evolución empleada para obtener el momento recomendable sitúa el límite preventivo en el 50 % del tiempo máximo de resistencia estimado por el propio modelo para la región corporal. Por tanto, el resultado no pretende predecir el instante exacto en que un trabajador concreto alcanzará la fatiga, sino establecer una referencia preventiva que considere la historia temporal de esfuerzos y recuperaciones.
\[M_{rec,3CC - r,z}(t) = M_{iso,z}(t) \bullet f_{3CC - r,z}(t)\]
Ecuación 30 30
Donde:
Mrec,3CC-r,z (t) es el Momento Recomendable 3CC-r para la articulación o canal z en el instante t;
Miso,z(t) es el momento correspondiente a la capacidad isométrica máxima individualizada para la articulación o canal z en el instante t; y
f3CC-r,z(t) es la fracción de capacidad recomendable obtenida mediante el modelo, con valores comprendidos entre 0 y 1.
Cuando aumenta la fracción fatigada, este factor disminuye y se reduce el momento recomendable. Durante los periodos de menor exigencia o reposo, la recuperación puede hacer que el factor vuelva a aumentar. Si la opción Considerar la carga acumulada en el % de esfuerzo recomendado está desactivada o el cálculo 3CC-r no está disponible, el factor toma el valor 1 y el momento de referencia coincide con la capacidad isométrica máxima individualizada.
Cuando la actividad contiene varias repeticiones, los estados de 3CC-r se propagan de un ciclo al siguiente y se considera la recuperación producida durante los descansos entre ellos. Este procedimiento es independiente del cálculo de la carga acumulada de esfuerzo descrito en la Sección 10.3: el estado 3CC-r no se obtiene a partir de la dosis acumulada calculada mediante las curvas MET, aunque ambos procedimientos utilizan la misma secuencia biomecánica.
El momento de referencia obtenido se combina, cuando corresponde, con el ajuste de prioridad epidemiológica descrito en la Sección 10.1.1.1.1. El indicador mostrado depende de los controles seleccionados en el cuadro Ajustes del análisis biomecánico. Cuando está activado Calcular % esfuerzo máximo recomendable, el programa muestra el Porcentaje de Esfuerzo Máximo Recomendable (%EMR). Cuando este control está desactivado, pero está activado Considerar la carga acumulada en el % de esfuerzo recomendado y se dispone de un resultado válido de 3CC-r, muestra el Porcentaje de Capacidad Articular Recomendada (%CAR). Si ambos controles están desactivados, o no se dispone del cálculo mediante 3CC-r, muestra el Porcentaje de Capacidad Isométrica Máxima Utilizada.
Xia and Frey Law, “A Theoretical Approach for Modeling Peripheral Muscle Fatigue and Recovery.”↩︎
Frey-Law, Looft, and Heitsman, “A Three-Compartment Muscle Fatigue Model Accurately Predicts Joint-Specific Maximum Endurance Times for Sustained Isometric Tasks.”↩︎
Looft, Herkert, and Frey-Law, “Modification of a Three-Compartment Muscle Fatigue Model to Predict Peak Torque Decline during Intermittent Tasks.”↩︎
John M. Looft and Laura A. Frey Law, “Adapting a Fatigue Model for Shoulder Flexion Fatigue: Enhancing Recovery Rate during Intermittent Rest Intervals,” Journal of Biomechanics, 2020, doi:10.1016/j.jbiomech.2020.109762.↩︎