Una ecuación basada en el conocimiento de la exposición al trabajo diario

Introducción

El trabajo físico es común en la vida cotidiana y en los sitios industriales. Los trabajadores realizan tareas que van desde simples compromisos hasta actividades hábiles complejas diariamente. Algunos de ellos son físicamente exigentes con un uso excesivo que afecta la eficiencia del rendimiento (1). Las actividades demasiado extenuantes impactan en la carga musculoesquelética y pueden causar un trauma acumulativo en la estructura del cuerpo. La sobrecarga del sistema musculoesquelético se considera un factor de riesgo de lesión y, en la medida, del desarrollo de trastornos musculoesqueléticos (2,3). En este contexto, la exposición asociada con el trabajo juega un papel importante (4).

Es bien reconocido que la exposición está relacionada con las tareas realizadas en el trabajo y está determinado por la postura corporal, la fuerza ejercida y el ritmo de trabajo (5,6,7). La carga muscular, asociada con la exposición del trabajo, juega un papel importante en el desarrollo de la fatiga muscular localizada relacionada con el trabajo (8). La carga en el sistema musculoesquelético que el empleado experimenta como resultado de la exposición también depende de su fuerza y capacidades de rendimiento (9).

La fatiga muscular local está respaldada por múltiples mecanismos complejos (10) y es un precursor conocido de una serie de implicaciones negativas a corto y largo plazo. En la perspectiva a corto plazo, la fatiga se asocia con una disminución en las capacidades de resistencia (11). La pérdida de fuerza depende tanto de la exposición asociada con la tarea realizada como con su duración, y puede describirse como una reducción dependiente del tiempo en la capacidad de fuerza de un grupo muscular o muscular (12). Como resultado a largo plazo, la fatiga localizada se ha relacionado con el desarrollo de trastornos musculoesqueléticos (13,14). Los ejemplos de trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo pueden incluir el síndrome del túnel carpiano (5), epicondilitis (15), trastornos del manguito rotador (16) y dolor lumbar (17).

La carga muscular y la fatiga se pueden evaluar mediante la aplicación de métodos experimentales que detectan la respuesta fisiológica a la exposición (18,19). La fatiga muscular local se puede evaluar mediante el seguimiento de los cambios en los parámetros que caracterizan las señales electromiográficas de un grupo muscular a lo largo del tiempo mientras se realiza el esfuerzo relacionado con el trabajo (20). Otra técnica para medir la fatiga muscular es medir la cantidad de fuerza que se ha perdido del grupo de músculos mientras realiza tareas específicas (12) o el tiempo de resistencia, que representa el tiempo máximo durante el cual se puede mantener un esfuerzo particular (21). Las evaluaciones a través de la aplicación de métodos experimentales están vinculadas al lugar de trabajo particular, lo que significa que no hay una evaluación genérica que se pueda aplicar.

Modelar la fatiga o la exposición como dependiente de las variables que caracterizan el trabajo con respecto a las posturas de trabajo, las fuerzas ejercidas y las repeticiones parece más eficiente y que pueden tener una aplicación más general y más amplia. Por lo tanto, la investigación está buscando una relación entre las variables de exposición y la fatiga. El modelo más común y frecuentemente citado es el relacionado con el tiempo máximo de resistencia como una medida de fatiga.

Se han estudiado esfuerzos prolongados en el mismo nivel de fuerza para el desarrollo de la fatiga. El estudio de la duración de un sujeto podría mantener un nivel de fuerza dado (22) demostraron la relación entre el porcentaje de contracción voluntaria máxima (MVC) y el tiempo. Después de esos estudios, otros han determinado el tiempo de resistencia en función de los niveles de MVC para diferentes grupos musculares (23,24). Como consecuencia, la relación entre el tiempo de resistencia y el nivel isométrico de esfuerzo muscular está bastante bien establecida, principalmente como una función exponencial de la contracción máxima voluntaria o la fuerza relativa requerida por la tarea (25). Existen diferencias significativas entre los modelos que expresan el tiempo de resistencia máximo para los esfuerzos isométricos desarrollados por diferentes investigadores como resultado de estudios experimentales. El Ahraque et al. Realizó una revisión detallada de esos modelos. (26). Las diferencias entre esos modelos pueden atribuirse principalmente a las condiciones experimentales (métodos utilizados, inclusión del límite de resistencia, diferencias individuales en los participantes del estudio) y a la forma en que se construye el modelo (25,26). Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, la carga estática a largo plazo ocurre relativamente raramente en situaciones de trabajo reales, lo que limita la aplicabilidad de los modelos que expresan el tiempo de resistencia en función del nivel de resistencia isométrica a largo plazo (27).

Se sabe mucho menos sobre cómo el esfuerzo intermitente a niveles submáximos influye en el desarrollo de la fatiga muscular. Los esfuerzos de fuerza intermitentes se consideran menos fatigantes en comparación con los esfuerzos sostenidos al mismo nivel (28,29). Sin embargo, puede haber algunas dudas si la fatiga más baja es una consecuencia del carácter intermitente de la carga o el desarrollo de la fatiga muscular se ve afectado por el esfuerzo general y no por las características intermitentes (30,31). Uno puede suponer que si diferentes esfuerzos musculares tienen la misma carga de trabajo general, el desarrollo de la fatiga muscular debería ser el mismo. Sin embargo, Seghers y Spaepen (32) declararon que no estaba claro qué efecto tendría diferentes patrones de carga con la misma carga media general. Mantener la misma carga muscular media en todas las condiciones requeriría variables de manipulación que describan tareas realizadas de manera sistemática y, para ese propósito, se requieren modelos sólidos. Conduce a la conclusión de que se necesita ese modelo que determinaría la exposición en función de las variables que caracterizan un trabajo complejo (33,34). Establecer dicha relación permitiría la optimización de la carga y la fatiga relacionadas con el trabajo a través de la optimización de la exposición.

Los modelos de relación entre el tiempo de resistencia y la carga constante en un nivel determinado o incluso la carga intermitente en dos o tres niveles proporcionan datos importantes. Sin embargo, esos modelos apenas son aplicables para la evaluación de la exposición relacionada con el trabajo en lugares de trabajo real, especialmente cuando la rotación de empleo se convierte en una de las principales medidas de protección contra el desarrollo de trastornos musculoesqueléticos (35). En los sistemas de producción complejos, las operaciones manuales aún dominan, por lo tanto, las tareas de trabajo se ven afectadas por una alta variabilidad determinadas por varios niveles de fuerza y diversas posturas. Como tal, los modelos de exposición confiables dependen de las características específicas de cualquier lugar de trabajo, y son muy necesarios. Roman-Liu (36) propuso una ecuación que calcula la exposición relacionada con el rendimiento de una tarea repetitiva utilizando las extremidades superiores, que se define por la duración del ciclo, la carga media y el número de fases del ciclo. Teniendo en cuenta que la ecuación solo se refiere a los esfuerzos repetitivos y no considera la exposición del trabajo diario o incluye la duración de los descansos, sería necesario modificar la ecuación de tal manera que se vuelva aplicable a las condiciones de trabajo generales. En este contexto, el objetivo de este estudio fue ampliar el concepto propuesto por Roman-Liu (36) presentando un modelo para la exposición al trabajo diario. Por lo tanto, se propuso y verificó una ecuación predictiva que expresa un índice de exposición asociado con el trabajo diario en función de las variables que caracterizan cada tarea realizada como parte de un trabajo.

El contenido del documento se puede separar en secciones teóricas y experimentales. La sección teórica describe el concepto de tareas de trabajo, las variables que definen tareas de trabajo y una ecuación que calcula el índice de exposición en función de estas variables. La sección experimental presenta los hallazgos de un análisis comparativo entre los cálculos del modelo y los datos experimentales ya publicados. Además, se incluye un análisis de las variaciones en la exposición dependiendo de cómo se estructuran las tareas durante la jornada laboral.

Métodos

Variables de exposición

Se demostró que la exposición proviene principalmente de factores físicos, a saber, la postura y la fuerza aplicadas durante cualquier actividad física en un momento dado. Los cambios en las variables de cualquiera de estos dos factores también cambian la magnitud de la exposición. Típicamente, la postura está determinada por los ángulos en las juntas, y la fuerza ejercida está determinada por su tipo y valor absoluto. La fuerza también se puede expresar como un valor relativo, calculado como la relación de la fuerza ejercida absoluta al MVC para el mismo tipo de fuerza y postura corporal. Por lo tanto, las variables que determinan la postura, la cantidad y el tipo de fuerza ejercida, se expresan mediante una variable: la fuerza relativa. Sin embargo, comúnmente un trabajo diario consiste en numerosos cambios en la postura corporal y/o la fuerza ejercida. Esto implica cambios en la carga de los músculos, y puede describirse como una función continua del tiempo o como una función cuasiestática. En el último caso, se muestrea una función continua y la duración y el valor correspondiente de la carga se asignan a muestras individuales, a saber, tareas (Fig. 1).

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Fig. 1. Cambios en la fuerza relativa en función del tiempo. La fuerza relativa se expresa como una cantidad continua FC (tiempo) y como representación cuasiestática de la fuerza con valores constantes diferentes para la tarea sucesiva https://doi.org/10.1371/journal.pone.0324924.g001

El trabajo diario consiste en operaciones principales (MO) que incluyen operaciones básicas (BO) y cada operación básica consiste en una secuencia de tareas. Un trabajo diario puede consistir en una sola operación básica repetida sobre el cambio de trabajo. En este caso, el MO es el mismo que los Bo. Sin embargo, la mayoría de las veces, un trabajo diario consiste en muchos BO. Algunos de los BO pueden repetirse cuando ocurren uno tras otro o pueden ocurrir muchas veces en diferentes secuencias. Del mismo modo, Mo puede repetirse el trabajo diario. También puede ser el caso de que el trabajo diario consista solo en una operación, que es una secuencia única de tareas que cubren todo el cambio de trabajo. Las tareas, Bo y Mo se describen por varias variables.

A cada tarea se le asigna el nivel de fuerza relativa de la tarea (RF) y una duración de esta tarea. Estas dos variables son …