Em muitas ocupações que exigem levantamento repetitivo de cargas pesadas e trabalho em posturas inclinadas, a fadiga muscular nas costas é um problema comum. Essa fadiga acumulada pode levar a lesões na região lombar, afetando a qualidade de vida dos trabalhadores, causando incapacidade temporária ou permanente e gerando custos significativos para a sociedade. Exoesqueletos de suporte de levantamento têm se mostrado uma solução promissora para reduzir a atividade muscular nas costas e quadris, retardando a fadiga e, consequentemente, diminuindo o risco de lesões relacionadas ao trabalho.
Apesar do potencial desses dispositivos, ainda não existem padrões estabelecidos para avaliar o nível de suporte que eles oferecem. Neste artigo apresentamos o estudo publicado pela Universidade de Cambridge, na Inglaterra: Redução da Fadiga Muscular nas Costas e Quadris com o Uso de Exoesqueletos de Suporte de Levantamento.
O objetivo deste estudo foi desenvolver e testar um protocolo padronizado e prático para medir a redução da fadiga muscular nas costas e quadris proporcionada por exoesqueletos de suporte de levantamento, usando o LiftSuit 2.0 como exemplo.
O estudo foi realizado no contexto do projeto H2020 EUROBENCH, que visa criar uma estrutura unificada de benchmarking para sistemas robóticos vestíveis, incluindo exoesqueletos. As medições foram conduzidas no Hospital Los Madroños, em Madri, Espanha, com a aprovação do Conselho de Pesquisa da Espanha (CSIC).
Participaram do estudo 14 indivíduos saudáveis, sendo 9 mulheres, com idades entre 21 e 35 anos. A altura dos participantes variou de 1,57 a 1,87 m, e o peso corporal entre 53 e 140 kg. Todos os participantes assinaram um termo de consentimento informado.
O exoesqueleto LiftSuit
O LiftSuit é um exoesqueleto têxtil leve, pesando menos de 0,9 kg, projetado para fornecer suporte aos músculos das costas e quadris durante o levantamento de objetos e trabalho em posturas inclinadas para frente. Este dispositivo armazena energia através de elementos elásticos integrados, liberando-a para aliviar a carga muscular ao levantar ou inclinar-se, promovendo uma postura adequada e reduzindo a fadiga.
Ideal para situações em que equipamentos tradicionais não são viáveis, como dentro de aviões ou edifícios, o LiftSuit pode ser usado de forma intuitiva e ajustável, proporcionando suporte eficiente e conforto ao usuário. Ele é particularmente útil em ambientes onde o levantamento e o trabalho inclinado são frequentes, como na construção civil e na indústria.
Protocolo Experimental
O estudo consistiu em duas visitas dos participantes ao laboratório. Na primeira visita, foi determinada a carga externa necessária para induzir fadiga detectável nos músculos eretores da espinha lombar. Os participantes realizaram a tarefa segurando uma caixa pesando 20% de seu peso corporal enquanto mantinham uma posição inclinada para frente a 45° por 90 segundos. Se a redução da MDF (frequência mediana do sinal EMG) dos músculos eretores da espinha lombar fosse menor que 10%, a carga era aumentada para 25% do peso corporal na segunda visita.
Na segunda visita, os participantes repetiram a tarefa, uma vez com o exoesqueleto e outra sem ele, em ordem randomizada, com um intervalo mínimo de 15 minutos entre as repetições.
Medidas e Resultados
As medidas de resultado incluíram a ativação muscular, medida através de eletromiografia de superfície (EMG), e a cinemática, capturada usando unidades de medição inercial (IMUs). A atividade muscular bilateral dos eretores da espinha ao nível torácico e lombar, do quadrado lombar e do glúteo máximo foi registrada.
Durante a primeira visita, a carga externa inicial de 20% do peso corporal induziu uma redução na MDF dos eretores da espinha lombar de pelo menos 10% na maioria dos participantes. Na segunda visita, a redução média da MDF dos eretores da espinha lombar na condição sem exoesqueleto (NoExo) foi de 24,4%.
Usar o exoesqueleto reduziu significativamente a atividade muscular nos eretores da espinha ao nível torácico (33,0% de redução), eretores da espinha ao nível lombar (13,2%) e no glúteo máximo (16,3%). A fadiga desenvolvida durante a tarefa também foi significativamente menor com o uso do exoesqueleto, especialmente nos músculos quadrado lombar (10,1%) e glúteo máximo (44,0%).
Os resultados indicam que o LiftSuit 2.0 reduz significativamente a atividade muscular nas costas e quadris durante tarefas de inclinação estática para frente. A adaptação da carga externa ao peso corporal e nível de aptidão dos participantes mostrou-se eficaz para induzir fadiga e permitir a avaliação do suporte fornecido pelo exoesqueleto. As reduções na atividade muscular e na fadiga observadas sugerem que o LiftSuit pode ser uma ferramenta valiosa para reduzir a carga de trabalho e o risco de lesões em trabalhadores que realizam levantamentos repetitivos e trabalham em posições inclinadas.
A inclusão de medidas de fadiga em procedimentos padronizados de avaliação é crucial para quantificar os benefícios dos exoesqueletos de suporte de levantamento. Este estudo propôs um protocolo que pode ser reproduzido e aplicado em diferentes contextos industriais, oferecendo uma base para futuras pesquisas e desenvolvimento de exoesqueletos mais eficazes.
Conclusão
O protocolo desenvolvido e testado neste estudo mostrou que o LiftSuit 2.0, um exoesqueleto de suporte de levantamento passivo, reduz significativamente a atividade muscular e retarda o desenvolvimento da fadiga nos músculos das costas e quadris. Esses resultados destacam a importância de incluir medidas de fadiga nos procedimentos de avaliação de exoesqueletos, complementando as medidas de mudanças de curto prazo na amplitude da atividade muscular.
A aplicação de um protocolo padronizado e prático para medir a redução da fadiga muscular pode facilitar a comparação entre diferentes dispositivos e promover a adoção de exoesqueletos no ambiente de trabalho, contribuindo para a melhoria da saúde ocupacional e a redução de lesões relacionadas ao trabalho.
Fonte:
Published online by Cambridge University Press: 23 January 2023
Rachel M. van Sluijs, David Rodriguez-Cianca, Clara B. Sanz-Morère, Stefano Massardi,
Volker Bartenbach and Diego Torricelli.
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