Exoesqueletos de soporte lumbar pasivos: por qué menos activación muscular no siempre significa menos carga en la columna
La evaluación de los exoesqueletos de soporte lumbar (BSE, por sus siglas en inglés) suele apoyarse en un único indicador fácil de medir: la activación muscular de los erectores espinales mediante electromiografía de superficie (EMG). Un estudio reciente de Jung et al. (PLoS One, 2026) puso a prueba si ese indicador refleja la carga articular L5–S1 y la percepción subjetiva del trabajador. La respuesta tiene consecuencias directas para quienes evalúan, prescriben o prueban estos dispositivos.
Contexto: el problema de medir con una sola variable
La lumbalgia es la principal causa de discapacidad a nivel mundial, y los trabajadores de manipulación manual de cargas tienen un riesgo especialmente elevado. Los BSE buscan reducir la carga mecánica sobre la columna lumbar. Sin embargo, gran parte de la evidencia se basa en la reducción de la actividad EMG, aunque en tareas dinámicas una menor actividad eléctrica no implica necesariamente menor fuerza muscular ni menor carga espinal.
En el campo, además, se dispone casi siempre de medidas subjetivas (esfuerzo percibido, molestias), porque instrumentar a los trabajadores es difícil. De ahí la pregunta clave: ¿pueden inferirse unas medidas a partir de otras?
Diseño del estudio
Participantes y dispositivo
- Muestra: 12 varones jóvenes sanos (23,8 ± 2,8 años; 73,1 ± 9,2 kg), sin antecedentes musculoesqueléticos ni cardiovasculares. Se reclutaron 15, pero 3 se excluyeron por fuerzas de reacción del suelo contaminadas.
- Exoesqueleto: Angel X (Angel Robotics), pasivo, de 3,0 kg, con módulos bilaterales resorte-leva en la cadera. Torque máximo ajustable entre 14 y 16 Nm, configurado en el máximo. Presenta histéresis: 17,7 Nm en flexión frente a 14,8 Nm en extensión a 68° de flexión.
Tarea y mediciones
- Seis bloques alternados con y sin dispositivo (orden inicial aleatorio), de 10 ciclos cada uno: levantar una caja de 15 kg desde la altura del tobillo hasta una mesa a la altura de la cintura y volver a bajarla, con una señal acústica de 12 bpm.
- EMG: erector espinal torácico (TES) y lumbar (LES) bilateral; se calcularon el RMS (activación media) y la EMG integrada (iEMG, esfuerzo total), normalizados con una contracción de referencia voluntaria (RVC).
- Carga articular: simulación musculoesquelética en OpenSim (modelo de cuerpo completo para levantamiento, validado), con captura de movimiento de 51 marcadores y fuerzas de reacción del suelo medidas. Se modelaron las fuerzas de contacto del exoesqueleto en tórax, pelvis y muslo. Se estimaron las fuerzas de compresión y cizallamiento en L5–S1.
- Percepción: esfuerzo percibido global (RPE, escala Borg CR-10) y molestia local lumbar (LPD).
- Estadística: t pareada o Wilcoxon, d de Cohen, correlaciones de Pearson o Spearman y corrección de Benjamini–Hochberg.
Resultados principales
Activación muscular
El exoesqueleto redujo significativamente el RMS del TES tanto al levantar (p = 0,005; d = 1,18) como al descender (p < 0,001; d = 1,94), y el del LES solo al descender (p = 0,002; d = 1,39). El efecto fue mayor en el descenso, probablemente por la histéresis del módulo (mayor torque en flexión) y por la dinámica de las contracciones excéntricas.
En la iEMG el efecto fue menor: solo el TES durante el descenso mostró una reducción significativa (p = 0,01; d = 0,99). Como la iEMG incorpora la duración, y el descenso fue algo más lento con el dispositivo, este factor explicaría parte de la discrepancia con el RMS.
Carga en L5–S1
| Variable | Fase | Sin BSE | Con BSE | Significación |
|---|---|---|---|---|
| Compresión (N/kg) | Levantar | 53,0 | 49,0 | p < 0,001 |
| Compresión (N/kg) | Descender | 50,6 | 47,7 | p < 0,001 |
| Cizallamiento (N/kg) | Levantar | 11,8 | 6,5 | p < 0,001 |
| Cizallamiento (N/kg) | Descender | 11,3 | 6,2 | p < 0,001 |
La compresión bajó alrededor de un 6–8 %, y el cizallamiento anterior, de forma mucho más marcada (cerca de un 45 %). Los autores lo explican por un mecanismo mecánico: el torque asistido se transmite como fuerza vertical de contacto en el tórax, que contrarresta directamente el cizallamiento generado por la gravedad sobre el tronco. La reducción de la compresión depende más de la menor demanda de los extensores del tronco.
Percepción subjetiva
El esfuerzo percibido (RPE) disminuyó significativamente (p = 0,019; d = 0,90). La molestia lumbar local (LPD) bajó cerca de un 22 % de media, pero sin significación estadística (p = 0,272; d = 0,33). Estudios previos del mismo grupo hallaron menos molestia en tareas prolongadas con fatiga, por lo que el efecto agudo podría ser distinto del efecto a largo plazo.
El hallazgo central: disociación entre las medidas
Pese a que todos los indicadores mejoraron con el dispositivo, no hubo correlaciones significativas entre los cambios en EMG (RMS) y los cambios en compresión o cizallamiento L5–S1, ni entre las medidas subjetivas y las biomecánicas. Los autores plantean varias razones:
- No linealidad entre actividad EMG y fuerza muscular.
- Fenómeno de flexión-relajación: en flexión profunda los tejidos pasivos asumen parte de la carga y los extensores se relajan. Cómo se redistribuye la carga entre estructuras activas y pasivas al usar un BSE no está claro, y varía entre individuos.
- Redundancia muscular: una misma cinemática y cinética articular puede lograrse con patrones de activación distintos.
- Cambios sutiles en la cinemática del tronco inducidos por el dispositivo.
Respecto a la percepción, la reducción del RPE no parece explicarse por una menor activación muscular, ya que no hubo asociación entre ambas. Confiar únicamente en lo que refiere el usuario puede llevar a conclusiones engañosas sobre la eficacia biomecánica.
Limitaciones a tener en cuenta
- Solo varones jóvenes y sanos; no se puede extrapolar a mujeres, trabajadores mayores ni personas con dolor lumbar.
- Muestra pequeña (n = 12), un poco exigua para análisis de correlación, y tarea de laboratorio única (levantamiento simétrico de 15 kg).
- El modelo no incluye cocontracción de la musculatura del tronco y las fuerzas de contacto del exoesqueleto se modelaron de forma estática.
- No se evaluaron otras regiones (rodillas, abdomen) ni el efecto en condiciones reales de trabajo.
- Posible conflicto de interés: el dispositivo fue desarrollado por una empresa fundada por uno de los autores.
Conclusiones prácticas para entrenadores, preparadores físicos, deportólogos y kinesiólogos
- No use la EMG como sustituto de la carga espinal. Una menor activación de los erectores no garantiza una reducción proporcional de la compresión o del cizallamiento en L5–S1.
- No dependa solo del reporte del usuario. Que el trabajador refiera menos esfuerzo no demuestra una menor carga mecánica en la columna, y viceversa.
- Combine indicadores: EMG, estimación de cargas articulares (cuando sea posible), cinemática y medidas subjetivas (RPE y molestia local) aportan información complementaria.
- Los BSE pasivos parecen especialmente útiles para reducir el cizallamiento anterior en L5–S1 en tareas de levantamiento y descenso, con una reducción de compresión más modesta.
- Considere la fase del movimiento: el efecto sobre la actividad muscular fue más claro al descender la carga, lo cual importa al diseñar tareas y evaluar dispositivos con histéresis.
- Interprete los datos según dispositivo, tarea y población. Los resultados corresponden a un modelo concreto, una carga de 15 kg y varones jóvenes sanos.
- Pida evidencia de campo y a largo plazo antes de extraer conclusiones sobre prevención de lumbalgia, especialmente por la ausencia de un efecto agudo claro sobre la molestia local.
Referencia: Jung H, Ahn J, Choi E, Moon J, Kong K, Ahn J (2026). Dissociation between muscle activation, spinal joint load, and subjective perception in passive back support exoskeleton use. PLoS One 21(10): e0361338. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0361338
