09-A Biomeccanica Arto Superiore

8/18/2019 09-A Biomeccanica Arto Superiore

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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 1

Medicina del LavoroMedicina del LavoroRerumRerum CognoscereCognoscere CausasCausas

Corso di Medicina del Lavoro

Corso di Medicina del LavoroCorso di Medicina del Lavoro

Malattie muscoloscheletricheMalattie muscoloscheletrichee da agenti fisicie da agenti fisici

Patologia dellPatologia dell’’arto superiore daarto superiore dafattori biomeccanici e da vibrazionifattori biomeccanici e da vibrazioni

Patologie e disturbiPatologie e disturbi

muscoloscheletricimuscoloscheletrici delldell’ ’ artoartosuperiore correlati al lavorosuperiore correlati al lavoro

• Definiti nella letteratura

scientifica Upper Limb - WorkRelated Musculoskeletal

Disorders “WRMSDs”

Patologie muscoloscheletrichePatologie muscoloscheletriche

delldell’ ’ arto superiorearto superiore

• Il termine “Disorders” indica che sonoinclusi:

• disturbi più o meno specifici (dolore,bruciore, formicolio, calo della forza)

• e patologie ben definite (tendinite,

epicondilite, sindrome del tunnelcarpale, sindrome di De Quervain)

http://slidepdf.com/reader/full/09-a-biomeccanica-arto-superiore 4/79Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 4

delldell’ ’ arto superiorearto superiore

• Colpiscono diverse regionidell’arto superiore (dita, mano,

polso, avambraccio, gomito,spalla)

• Insorgenza graduale comeconseguenza di una prolungataesposizione a fattori biomeccanici

dell’arto superioredell’arto superiore

• Riconoscono una genesimultifattoriale

• La loro insorgenza è correlata adiversi fattori di rischio lavorativi,

ma può dipendere anche da fattorinon professionali (“w o r k -

r e l a t e d ”)

INAIL 2000Malattie Professionali muscoloscheletriche accolte in SMG (incidenza per patologie)

Malattie Professionali muscoloscheletriche pervenute in SMG (incidenza per regioni)

Bureau ofBureau of Labor Labor StatisticsStatistics

(USA, 2000)(USA, 2000)

• 34,7% di tutti i casi di disturbioccupazionali sono associatiall’effettuazione di movimentiripetitivi o di sforzi cospicui

European Foundation

• Lavoratori esposti ad attivitàche comportano l’esecuzione

movimenti ripetitivi:• 1995 ⇒ 33%

• 2000 ⇒ 31%

EuropeanEuropean FoundationFoundation

20002000Dolore muscolare

regione collo/spallaLavorare continuamentead alta velocità

Non lavorare mai ad altavelocità

Lavorare con ritmipressanti 31%

Lavorare senza ritmi

pressanti

I fattori di rischioI fattori di rischiobiomeccanico per lbiomeccanico per l’’artoarto

superioresuperiore

Fattori di rischio professionali Fattori di rischio professionali

Non fisiciFattori psicosociali

• Organizzazione del lavoro (ritmiproduttivi, orari, sistemi dicontrollo e verifica)

• Rapporti coi colleghi e i superiori

Fattori di rischioFattori di rischio N O N N O N

professionali professionali FATTORI INDIVIDUALI

• Età

• Sesso

• Caratteristiche anatomiche edantropometriche

• Precedenti traumi• Attività non professionali

• Tolleranza allo sforzo

• Percezione del dolore

Fattori di rischio professionali Fattori di rischio professionali

•Movimenti identici o molto

simili eseguiti ad elevatafrequenza

Movimenti ripetitivi Movimenti ripetitivi

• Quale è l’effetto sulle strutture

tendinee se il carico esterno vieneapplicato troppo spesso o tropporapidamente?

S t r a i n

R• Il prolungato

sovraccarico deitendini comporta

stiramento edeformazione

nel tempo

R= Punto di rottura

• all’inizio il tendine reagisce in maniera elastica

• all’aumentare del carico la struttura si deformae si comporta come un materiale plastico

• minimi incrementi del carico possono portarealla rottura

• Curva Stress-strain”

CurvaCurva S t r e s s S t r e s s - - S t r a i n S t r a i n

S t r e s s =

/ c m )

Strain = (cm/cm)0

A= range elastico

E= limite di elasticità.B= range plastico

U= resistenza massima

R= rottura o punto di rottura

Misura della Ripetitivit Misura della Ripetitivit àà

SilversteinSilverstein 19861986

• Bassa ripetitività:cycle time > 30 sec• fundamental cycle < 50%

• Alta ripetitività:cycle time < 30 sec

• fundamental cycle > 50%

d ll àà

•Valutazione della ripetitività

in rapporto alla capacità dellavoratore di svolgere il

lavoro

Armstrong Armstrong ee UlinUlin 1995 1995

d llMi d ll Ri i i i àà

Armstrong Armstrong ee UlinUlin 1995 1995 • Molto alta: movimenti rapidi e regolari, il

lavoratore fa fatica a mantenere il ritmo di

lavoro• Alta: movimenti regolari, qualsiasi imprevistoimplica un ritardo rispetto al ritmo di lavoro

• Media: movimenti regolari; il lavoratore

mantiene comodamente il ritmo e puòpermettersi brevi pause• Bassa: il lavoratore non ha nessuna difficoltà

a mantenere il ritmo, le pause sono frequenti

per attendere il lavoro successivo• Molto bassa: il lavoratore è fermo per la

maggior parte del tempo, occasionalmente usale mani

LatkoLatko ee Armstrong Armstrong 1997 1997 Hand Activity Level - Livello di attività manuale

Mani“inattive” per lamaggiorparte

deltempo;nessunosforzo

regolare

Lunghepause; omovimentimolto lenti

Movimenti/sforzi

regolari,lenti;

frequenti

brevipause

Movimenti/sforzi

regolari;pause nonfrequenti

Movimenti/sforzi

continui erapidi;

pause nonfrequenti

Movimenticontinui e

rapidio sforzicontinui,

difficoltà nelmantenereil ritmo el’attività

0 2 4 6 8 10

ForzaForza

Azione meccanica necessaria percompiere uno specificomovimento, mantenere una

postura, movimentare un carico

ForzaForza

Tipologia• Forze esterne

• Forze interne

ForzaForza

Fattori che influenzano lo sviluppo diforza:

• Postura

• Coefficiente di attrito

• Rapidità di esecuzione dello sforzo

• Caratteristiche dell’individuo

Come si misura la forzaCome si misura la forza

• Misure dirette⇒ dinamometro⇒ sensori di pressione posti nella

sede di contatto tra la mano el’oggetto

• Analisi del compito

• Elettromiografia di superficie

• Metodi psicofisici⇒ percezione dello sforzo⇒ sforzo accettabile

Scala di Borg

Picco di forza normalizzatoPicco di forza normalizzato

0 2 4 6 8 10

Bassa Media AltaSforzo rilassato,

movimenti fluidi,apparentementesenza resistenza: (1-3)

•tenere o sollevareun oggetto leggero(come piccoli oggettio utensili) (1-2)• scrivere acomputer (1-3)

Sforzo medio:

• avvitare conavvitatori pneumatici(3-5)•cucire tessuti spessio pellame (4-5)

Sforzo importante:

uso del peso delcorpo, tensione deimuscoli, mimicafacciale:

• dare colpi (8-10)• tenere o sollevareoggetti pesanti (6-8)•“lanciare oggetti”

Picco di forza normalizzatoPicco di forza normalizzato

PosturePosture

Per ciascuna articolazione esisteun’area ottimale nell’ambito dellaquale è possibile compiere uno

sforzo con la minima fatica e ilminimo sovraccarico dei tessuti

PosturePosture

• Allontanandosi da questo ambito

(posture incongrue o estreme) si ha:• ⇒ sovraccarico legamenti articolari

⇒ compressione strutture

vascolari/nervose⇒ variazione geometria dei muscoli⇒ riduzione delle capacità funzionali

Il compito lavorativo risulta piùaffaticante

PosturePosture

• Variazionedellapressione del

muscolosopraspinatoal variare

della posturae del carico

Effetto della postura sullaEffetto della postura sulla

Effetto della postura sullaetto de a postu a su a

capacit capacit àà di sviluppare forzadi sviluppare forzaPostura del polso Presa di Forza

Neutra 100

45° Flessione 60

65° Flessione 4545° Estensione 75

60° Estensione 63

45° Deviazioneulnare

25° Deviazione

radiale

PosturePosture

estreme/incongrueestreme/incongrue• Collo: evitare flessioni anteriori ≥20°

• Spalla: evitare flessioni o abduzioni≥30°

oppure estensioni e rotazione interna

Abduzione Estensione

Sanders, 1997 – Armstrong, 2002

PosturePosture

estreme/incongrueestreme/incongrue

Flessione

Estrema

PronazioneSupinazione

• Gomito: evitare la flessione estremadel gomito, la massima supinazione e lapronazione contemporanea alla presa

PosturePosture

estreme/incongrueestreme/incongrue

• Polso: evitare flesso-estensioni estremeoppure deviazioni ulnari o radialiassociate a presa

• Dita: evitare di afferrare o premere conla punta delle dita, evitare l’estensionedel pollice

Flessione/

Estensione

Deviazione

Radiale/ulnare

Altri fattori fisici Altri fattori fisici

• Vibrazioni trasmesse a mano-braccio

• Compressioni meccanichelocalizzate

Vibrazioni Vibrazioni

• Sono oscillazioni di un corpo

attorno ad un punto diriferimento

• Sono descritte dalle seguenti

grandezze fisiche:– Ampiezza (m)

– Velocità (m/s)

– Accelerazione (m/s2)– Frequenza (numero di

oscillazioni al secondo - Hz)

• Tutti i corpi dotati di massa e diproprietà elastiche (quali ad

esempio i macchinari industriali o ilcorpo umano) possono entrare invibrazione

ib i i

• I tessuti sottoposti a vibrazioni esternereagiranno in maniera diversa aseconda della frequenza dellavibrazione

• se la frequenza è vicina a quella deltessuto colpito si verificano dei

fenomeni di risonanza che possonoamplificare l’effetto della vibrazioneapplicata

Classificazione vibrazioni diClassificazione vibrazioni di WisnerWisner

BASSE FREQUENZE (0-2 Hz): mezzi di comunicazione etrasporto (mal di mare)

MEDIE FREQUENZE (2-20 Hz): macchine e impianti industrialicome trattori, escavatrici, mulini, frantoi, piani vibranti perdistaffaggio (effetti su tutto il corpo)

ALTE FREQUENZE (> 20 Hz): strumenti vibranti

a percussione: scalpelli (cps 15-80, Kg 20-50)

a rotazione: perforatrici, frese, avvitatrici (cps 150-180, Kg 2-10)

a movimento misto: martello perforatore, ribattitrice, trapania percussione (cps 15-60, Kg 5-50)

(malattie osteoarticolari e angioneurotiche degli arti superiori)

Classificazione vibrazioni diClassificazione vibrazioni di Wisner Wisner

Frequenze di risonanza delFrequenze di risonanza del

corpo umanocorpo umano

• Mano-braccio

40< f < 1000 Hz

vasi sanguigni e terminazioninervose

Effetti delle vibrazioni ad altaEffetti delle vibrazioni ad alta

frequenzafrequenza• Le frequenze più rischiose sono

comprese tra 50 e 150 Hz• A parità di frequenza il rischio

aumenta all’aumentaredell’ampiezza

• Spesso si associano altri fattori dirischio: rumore, peso dell’utensile,postura

Alt i i V l iAlt i i V l i

Alterazioni Vascolari Alterazioni Vascolari

• Microtrauma sulle pareti vasali che

induce spasmo arteriolare

• Alterazione della regolazione nervosa

della vasomotilità (neuropatiavasomotoria riflessa)

• Nelle fasi avanzate: arteriolopatia con

iperplasia della media, ateromasiadell’intima e restringimento del lume

Alterazioni Alterazioni Osteoarticolari Osteoarticolari • Quadro necrotico-degenerativo

osteocartilagineo dovuto almicrotraumatismo e alla ridotta

vascolarizzazione

Lavoratori esposti a rischioLavoratori esposti a rischio

biomeccanico per lbiomeccanico per l’ ’ arto superiorearto superiore

• Addetti alle lavorazioni dellecarni

• Addetti alle catene di montaggio

• Addetti edilizia (uso di strumentivibranti)

Lavoratori esposti a rischioLavoratori esposti a rischio

biomeccanico per lbiomeccanico per l’ ’ arto superiorearto superiore

• Addetti alla raccolta della frutta

• Potatori

• Addetti alle casse deisupermercati

• Igienisti dentali

Principali patologie dell’arto superiore daPrincipali patologie dell’arto superiore dai bi ii bi i

sovraccarico biomeccanicosovraccarico biomeccanicoSPALLA

POLSO - MANO• Tendinite della spalla(sindrome della cuffia

dei rotatori)•Borsite

• Tendinite dei flessori e

degli estensori delle

• Sindrome di De

Quervain

• Dito a scatto, cisti

tendinee

• Sindrome del tunnel

carpale

•Sindrome del canale di

GOMITO

• Epicondilite laterale e

mediale

• Borsite

•Compressione delnervo ulnare al gomito

Tendinite della spallaTendinite della spalla• Sindrome della cuffia dei rotatori

• Infiammazione tendini tra omero eacromion

• Dolore alla spalla

• Limitazione funzionale

EpicondiliteEpicondilite

• Infiammazione dei tendini deimuscoli dell’avambraccio alla loroinserzione al gomito

• Dolore esacerbato da movimenti diflesso-estensione delle dita e dei

polsi o di prono-supinazione

Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano

• Infiammazione dei tendini deimuscoli flessori o estensori nellaregione del polso

• Dolore nella mano e nel polso chesi accentua alla flesso-estensione

contro resistenza delle dita e deipolsi

• Dito a scatto (nodulo tendineo alivello metacarpo-falangeo)difficoltà all’estensione del dito

Dito a scatto

• Sindrome di De Quervain

• Infiammazione dei tendini dei muscoliabduttore lungo ed estensore breve del

pollice• Dolore che si accentua in deviazione ulnare

del polso

TendinitiTendiniti arto superiorearto superiore

Tendiniti Tendiniti arto superiorearto superiore

Diagnosi

• Esame clinico con test provocativi

• Esame ecografico

• Risonanza magnetica

Sindrome del tunnel carpaleSindrome del tunnel carpale

• STC

• Condizione clinica che si manifestacon segni e sintomi, causata dalla

compressione del nervo medianoal passaggio nel tunnel carpale

(neuropatia da compressionefocale)

• Formicolio, perdita sensibilità,

torpore alle prime tre dita dellamano

La STC inLa STC in Kremer Kremer et et al. 1953al. 1953

• The usual complaint is then ofattacks of painful tingling in one or

both hands at night, sufficient towake the sufferer after a few hours’ sleep.

• The pain and paraesthesiae areusually described as “burning” or

“agonising”, and a deep-seated achemay spread up the forearm to theelbow .

La STC inLa STC in Kremer Kremer et et al. 1953al. 1953

• Relief may be obtained byhanging the arm out of bed orshaking or rubbing the hand;

but, as symptoms increase,the patients often get out of

bed and walk about untileased.

Intrappolamento del nervoIntrappolamento del nervo

ulnareulnare• A livello del gomito

• Al polso (sindrome delcanale di Guyon)

• Formicolio al mignoloe talvolta all’anularecon difficoltà

all’adduzione eabduzione delle dita

Diagnosi di STC e altreDiagnosi di STC e altre

neuropatie perifericheneuropatie periferiche• Clinica: sintomi e segni

• Esami elettrodiagnostici utili perconfermare la diagnosi e valutare

la gravità• Altre indagini: ecografia, esami dilaboratorio, esami radiologici

possono aiutarci a comprenderel’eziologia

Effetti delle vibrazioni a caricoEffetti delle vibrazioni a carico

del sistema manodel sistema mano--bracciobraccio

•Hand Arm VibrationSyndrome

•1.modificazioni vascolari

•2.modificazioni osteoarticolari

•3.modificazioni neurologiche

Modificazioni vascolari Modificazioni vascolari

• Fenomeno di Raynaud:

• vasocostrizione transitoriadelle dita delle mani con

intenso pallore, parestesie edipo e/o anestesia

• scatenato dall'esposizione alfreddo

Modificazioni vascolari Modificazioni vascolari

• Diagnosi

• Fotopletismografia• Test provocativi (freddo)

• Capillaroscopia• Eco-Doppler arterioso

ModificazioniModificazioni osteoarticolariosteoarticolari

ModificazioniModificazioni osteoarticolari osteoarticolari

• Fenomeni artrosici che colpiscono idistretti più sollecitati:

• Mano (artrosi radio-carpica),

• Gomito (osteartrosi),

• Spalla (artrosi scapolo omerale,

tendinite)

• Diagnosi radiologica

• Lesioni vacuolari delle ossa delcarpo e del semilunare

• Esostosi e osteofiti a livello delgomito (epitroclea ed epicondilo)

• Rammollimento erimaneggiamento osseo (geodi)

od ca o osteoa t co a

• Diagnosi radiologica (continua)

• Necrosi del semilunare (malattia diKiembock)

• Periartrite calcarea, alterazioniartrosico-degenerative

dell’articolazioni acromion-clavearee scapolo-omerale

Modificazioni neurologicheModificazioni neurologiche

• Neuropatia distale: il

microtraumatismo vibratorioprovoca un’alterazione della

velocità di conduzione motoria dialcuni nervi periferici come adesempio il nervo mediano(Sindrome del Tunnel Carpale)

Evidenza relazione fattoriEvidenza relazione fattoribiomeccanici ebiomeccanici e WMSDsWMSDs

b o ecca c e S sNIOSHNIOSH ((BernardBernard, 1997), 1997)

Mano/Polso

Evidenza

Forte(+++)

Evidenza

Insufficiente(+/0)

Ripetitività X

Forza X

Postura X

Vibrazioni X

Combinazione X

NIOSH (NIOSH (BernardBernard, 1997), 1997)

Mano/Polso

Tendiniti

EvidenzaForte

Evidenza

EvidenzaInsufficiente

(+/0)Ripetitività X

Forza X

Postura X

Combinazione X

Gomito EvidenzaForte

Evidenza

Ripetitività X

Forza X

Postura X

Combinazione X

Spalla EvidenzaForte

Evidenza

Ripetitività X

Forza X

Postura X

Vibrazioni X

Fattori dirischio

Possibili alterazionitessutali

Alterazionimuscolo-scheletriche

Applicazione diforza

Stiramento delle strutturemuscolo-tendinee;

Forze elevate applicate perbreve durata possono

portare a rottura deltessuto;

Forze moderate applicateper lunga durata possono

portare a deformazioni neitendini e/o fatica muscolare

TendiniteAffaticamento

muscolare

Applicazione diforza in posture

non ottimali

Fatica muscolare Dolore

muscolare

Posture estreme Compressione di vasisanguigni o nervi

Sindrome del tunnelcarpale

Fattori dirischio

Possibili alterazionitessutali

Alterazionimuscolo-scheletriche

Lavoro con artosollevato al disopra del capo

Aumento della pressioneintramuscolare nelsopraspinato con riduzionedella perfusione sanguigna

Mialgia del muscolosopraspinato etendinite delsopraspinato

Vibrazioni mano-avambraccio Aumento della presa di forzaper mantenere il controllodell’utensile

Danno al tessuto nervoso

Fatica e doloremuscolare

Sindrome del tunnel

carpaleFenomeno di Raynaud

Postura fissa Contrazione muscolarestatica

Mialgia / Tensionemuscolare collo

Movimentieseguiti adelevata frequenza

Scorrimento ad alta velocitàdei tendini e contrazionestatica della muscolatura piùprossimale

Tenosinovite

Mialgia / Tensionemuscolare collo

09-A Biomeccanica Arto Superiore

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