PROBLEMAS DE COLUNA
O manuseio de cargas (levantar, abaixar, empurrar, puxar, carregar, segurar e arrastar) geralmente envolve bastante esforço estático e dinâmico, o suficiente para ser classificado como trabalho pesado.
Faltas ao trabalho por problemas de coluna
O principal problema destas formas de trabalho, no entanto, não é a carga sobre os músculos, mas sobretudo o desgaste da coluna, especialmente nos discos intervertebrais da região lombar, com o crescente risco de distúrbios. Esta é a razão para o manuseio de cargas merecer um capítulo à parte. Os problemas de coluna podem ser dolorosos e reduzir a mobilidade e vitalidade de uma pessoa. Eles geralmente acarretam em ausência no trabalho e hoje estão entre as causas mais importantes de invalidez prematura. Eles são bastante comuns no grupo etário de 20 a 40 anos de algumas profissões (enfermeiros, trabalhadores de serviços pesados, agricultores, pessoal que lida com bagagem, etc.), particularmente predispostas a problemas dos discos intervertebrais. Trabalhadores com tarefas com muita atividade física sofrem mais com problemas desta natureza do que trabalhadores sedentários.
Sobrecarga e dores na região inferior da coluna
Distúrbios por sobrecarga, especialmente na região inferior da coluna, representam em torno de um quarto de todos os distúrbios ocupacionais registrados nos Estados Unidos. Algumas indústrias informam que mais da metade do total de distúrbios são devidos à sobrecarga. Aproximadamente dois terços de distúrbios por sobrecarga envolveram o levantamento de cargas e em torno de 20% envolveram o empurrar e puxar cargas. O British Health and Safety Executive (Health and Safety Executive, 1992) informou que no Reino Unido mais de um quarto dos distúrbios registrados na indústria, entre 1990 e 1991, estavam associados com o manuseio de cargas — o transporte ou manutenção de cargas pela força manual ou corporal. Destes distúrbios, 45% ocorreram nas costas, 22 nas mãos e 13 nos braços. Dados similares são reportados nos Estados Unidos (Marras et al., 1995). De acordo com Krämer (1973), na Alemanha, os problemas discais são a causa de 20% de absenteísmo e 50% de aposentadorias prematuras. Os problemas de coluna estão entre as causas mais comuns de distúrbios e invalidez em muitas populações industriais.
Causas dos problemas de coluna
Muitas vítimas de problemas de coluna não sabem dizer como eles começaram. Na maioria dos casos, elas não apontam uma dor súbita em função de uma dada ação, mas relatam que o problema apareceu devagar até tornar-se intenso o suficiente para incapacitar.
A ocorrência disseminada de problemas na parte inferior da coluna clama pelos esforços de ergonomistas, no sentido de evitar ou ao menos reduzir a sobrecarga e desgaste dos discos intervertebrais. Quando o “assento de trabalho” foi discutido no Capítulo 5, foram feitas considerações quanto à anatomia dos discos intervertebrais e à natureza dos problemas de disco. Algumas considerações suplementares são feitas a seguir.
Problemas nos discos
A coluna vertebral, ou coluna, tem a forma de S alongado: no nível do tórax, ela tem uma curva voltada para dentro,
chamada cifose, e na região lombar, uma curva levemente voltada para fora, a lordose lombar. Uma outra lordose ocorre na coluna cervical, que suporta a cabeça. Essa construção dá à coluna de vértebras a elasticidade para absorver choques de uma corrida e um pulo.
A carga na coluna vertebral aumenta do pescoço para baixo e é maior na região das cinco vértebras lombares.
As vértebras adjacentes são separadas pelos discos intervertebrais. A degeneração dos discos pode simplesmente ocorrer em função da idade ou como resultado de muitos movimentos repetitivos; envelhecimento e uso geralmente ocorrem juntos, e um esforço súbito mais forte pode gerar uma doença aguda. A degeneração dos discos afeta primeiro as camadas exteriores do disco, que geralmente são rígidas e fibrosas. Elas levam a alterações nos tecidos, traduzidas pela perda de água, de forma que o anel fibroso se torna quebradiço e frágil e perde sua consistência. De início, as mudanças degenerativas achatam o discos, com risco de afetar a mecânica da coluna ou até mesmo deslocar as vértebras. Nessas condições, ações bastante pequenas, tais como o levantamento de um peso leve ou até mesmo do próprio corpo, o escorregar dos pés ou incidentes similares podem gerar fortes dores nas costas. Se a degeneração dos discos progredir, qualquer força de compressão súbita pode espremer a massa viscosa do interior do disco para fora, por alguma ruptura dos anéis fibrosos, e, portanto, exercer pressão na própria medula espinhal ou nos nervos eferentes. Isto é o que ocorre no caso de hérnia de disco. A pressão nos nervos, a redução dos espaços entre as vértebras e as distensões e os esmagamentos dos tecidos adjacentes, músculos e ligamentos da espinha são as causas das variadas dores, paralisias e espasmos da musculatura, incluindo lumbago e ciática.
Três abordagens diferentes são usadas em estudos sobre o risco de problemas de coluna devido à elevação de cargas:
⦁ A medição da pressão intervertebral do disco.
⦁ Modelos biomecânicos para predizer as forças de compressão na coluna lombar.
⦁ A medição da pressão intra-abdominal.
Estas três abordagens são sumarizadas a seguir.
PRESSÃO DO DISCO INTERVERTEBRAL
Carga nos discos intervertebrais
Na Suécia, Nachemson (1974), Nachemson e Elfström (1970), e Andersson e Ortengren (1974) estu-daram os efeitos da postura corporal e do manuseio de cargas, na pressão interna dos discos intervertebrais. A Figura 7.1 mostra os resultados do manuseio de vários pesos e as pressões intervertebrais de nove pessoas; duas delas tinham problemas de coluna e as outras sete gozavam de boa saúde. A figura mostra claramente os efeitos causados pela coluna dobrada na carga dos discos, quando um peso estava sendo levantado.
Uma curvatura das costas mantendo os joelhos retos provoca uma maior carga sobre os discos da região lombar do que quando a coluna fica a mais reta possível com os joelhos dobrados
Técnica de levantamento e pressão nos discos
A Figura 7.2 mostra como a pressão ocorre nos discos durante dois tipos de ação de levantamento de carga. A curva de pressão mostra bastante claramente como o levantamento de uma carga com a coluna curvada pode resultar em um pico súbito na pressão interna do disco e rapidamente sobrecarregá-lo, especialmente nos anéis fibrosos.
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Estudos científicos confirmam a experiência diária de que as pessoas que têm problemas de disco estão especialmente sujeitas a dores súbitas e violentas, e até paralisia. Estes sintomas são geralmente precipitados pela sobrecarga repentina dos discos, um risco que aumenta com métodos de trabalho que envolvem manipulação não-adequada de materiais. Os pesos da cabeça e do pescoço, braços e mãos, e da parte superior do tronco recaem na coluna, porque esta é a única estrutura óssea sólida que impede que a caixa torácica caia sobre a pélvis. Quão mais pesado a parte
superior do corpo, maior é a força sobre a coluna. Um peso adicional carregado nas mãos sobrecarrega os braços e os ombros e, por fim, comprime a coluna. Comparado com ficar de pé ereto e parado, andar, curvar ou torcer o corpo aumenta a força sobre a coluna, e especialmente nos discos intervertebrais. Exemplos de forças de compressão nos discos associadas com várias posturas são resumidos na Tabela 7.1
Distribuição de cargas sobre os discos
Quando o curvear da coluna gera a curvatura da coluna lombar, as cargas impostas nos discos intervertebrais não são apenas pesadas, mas assimétricas, já que elas são consideravelmente mais pesadas na frente do que atrás (Figura 7.3). Os esforços resultantes sobre os anéis fibrosos são certamente prejudiciais e devem ser considerados como fator importante para o desgaste do disco. Além disso, deve-se considerar que o fluido viscoso intradiscal tende a ser espremido para o lado que tem menor pressão. Se isso for na parte de trás, então não há perigo que o fluido vase para a medula espinhal. Estes são argumentos suficientes para manter o tronco tão reto quanto possível durante o levantamento de uma carga pesada.
MODELOS BIOMECÂNICOS DA PARTE INFERIOR DA COLUNA
Se uma pessoa se curva até que a parte superior do corpo fique praticamente na horizontal, então o efeito de alavanca impõe uma pressão muito grande nos discos da coluna lombar.
Em média, a massa da parte superior do corpo está em torno de 45 kg e o comprimento da alavanca até a coluna é de 0,3 m, se a pessoa está ereta. Isto resulta num momento de 132 Nm (45 kg × 9,81 ms–2 × 0,3 m). Se um peso de 20 kg é mantido nas mãos, o que é aproximadamente 0,5 m em frente à coluna, deve-se acrescer mais 98 Nm, gerando um total de 230 Nm. Se a pessoa se curva muito para frente, a alavanca aumenta, gerando um momento na parte inferior da coluna. As Figuras 7.1, 7.2 e 7.3 ilustram essas condições. O momento combinado curvado para frente tem que ser compensado pela ação dos músculos da parte posterior da coluna lombar, onde apenas o músculo eretor espinhal e o músculo grande dorsal (latissimus dorsi) estão disponíveis.
Vistos de lado, eles estão bastante próximos à coluna, aproximadamente 20 mm atrás. Isto os coloca em grande desvantagem mecânica para compensar o momento gerado pela curvatura da coluna para a frente. Dividindo o montante de 230 Nm calculado, pelo braço de alavanca de 0,02 m, tem-se que os músculos atrás da espinha lombar têm que desenvolver uma força enorme de 11.500 N. Somando todas as forças [11.500 N + (45 kg +20kg) × 9,81ms2] e resulta um total de 12.138 N, que é totalmente transmitido como força de compressão pela coluna vertebral. Não é uma surpresa que a estrutura musculoesquelética possa ter problemas sob tanto estresse e que os discos possam herniar.
Desde os anos de 1800, modelos cada vez mais complexos foram desenvolvidos para entender e explicar a mecânica do corpo humano. Kroemer et al. (1978) descrevem isto em detalhe. Tichauer (1968, 1973, 1975, 1976), Chaffin (1969), Frankel e Burnstein (1970) e Kelly (1971) estão entre os primeiros especialistas em biomecânica que desenvolveram modelos básicos de cinemática. Mais recentemente, Chaffin e Andersson (1993), Marras et al. (1984, 1989, 1995) e Oezkaya e Nordin (1991) descreveram modelos para calcular e avaliar os momentos e forças atuando sobre e dentro do corpo humano. Para aplicações militares, os métodos biomecânicos foram predominantemente empregados por pesquisadores da British Royal Air Force Research Establishment at Farnborough e no Aerospace Medical Rese-arch Laboratoires at Wright-Paterson Air Force Base, em Ohio, Estados Unidos, assim como em muitas outras instituições militares e civis na Europa e na Asia. (O livro editado em 1989 por McMillan et al. e o livro de 1993, editado por Peacock e Karwowski, trazem revisões recentes sobre esses desenvolvimentos.) Em muitas instituições acadêmicas (especialmente na Texas Tech University sob a liderança do Pro-fessor Ayoub; Professor Chaffin, na Universidade de Michigan; Professor Marras, na Ohio State University e Professor Laurig, na Universidade de Dortmund) modelos do corpo humano em duas e três dimensões foram desenvolvidos e testados, indicando os esforços no corpo, particularmente na seção lombar da coluna vertebral, que estão sob muito estresse durante o manuseio de materiais na indústria. Uma das ideias mais importantes é a da “cadeia de ligamentos e articulações” transmitindo forças e momentos de um ponto de aplicação, geralmente as mãos, para todo o corpo, até o ponto de suporte, geralmente os pés. O ponto fraco é geralmente a seção inferior da coluna, cuja resistência limita a capacidade do modelo. Uma contribuição importante foi feita em 1984 por Chaffin e Andersson, que compilaram quase tudo que era conhecido na época, na primeira edição do seu livro Biomecânica Ocupacional. Os autores usaram o momento dos quadris para predizer a pressão abdominal esperada e a força de compressão, assim como as forças de cisalhamento nos discos L5/S1 da coluna (quinta vértebra lombar e o sacro). Os detalhes desse procedimento estão na última edição do livro; aqui nos restringiremos a alguns dos resultados. Manuseio de carga. Primeiro, deve-se reconhecer — conforme já mencionado — que a distância entre a coluna e as mãos segurando uma carga tem um papel muito importante, porque a coluna lombar é gravemente afetada se a carga é movida para perto ou para longe do torso, como mostra a Figura
7.4. É evidente que as forças de compressão aumentam com o aumento do peso e distância da carga: quando se aumenta a carga levantada, a força de compressão também aumenta de acordo. Além disso, a figura mostra que a
extensão da distância da carga está associada com o aumento proporcional na força de compressão. Isto confirma o conselho empírico de levantar a carga o mais próximo possível do tronco. Os modelos biomecânicos também estabelecem que a postura agachada para levantar cargas grandes, próximas aos joelhos dobrados, envolve forças de compressão maiores do que levantar a mesma carga em uma postura curvada. Em outras palavras, se a carga é muito volumosa para ficar entre os joelhos, pode ser mais vantajoso curvar-se do que se agachar para levantá-la. A análise mecânica mostrou que as forças de cisalhamento, no entanto, são maiores na postura curvada, comparado à postura agachada. Isto sugere que as pessoas devem manter o tronco em uma postura ereta sempre que possível.
Estudos recentes também avaliaram os aspectos dinâmicos do levantamento de cargas, indicando que as forças de inércia aumentam as forças de compressão nos discos L5/S1 durante a fase de aceleração, e que os modelos estáticos subestimaram os esforços na coluna. Ayoub e Mittal (1989), e Marras e colaboradores (1995) desenvolveram três modelos tridimensionais de biomecânica dinâmica básica. As medições de movimentos e o cálculo das força de reação e momentos nos centros das articulações, assim como as forças de compressão e de cisalhamento na coluna, em várias situações, revelaram que o levantamento de cargas assimetricamente (envolvendo a rotação do tronco) ou o levantamento de grandes caixas sem alças geravam um aumento nos esforços da coluna.
PRESSÃO INTRA-ABDOMINAL
O levantamento de peso é acompanhado de um considerável aumento da pressão nas cavidades abdominais devido à contração dos músculos abdominais. A pressão intra-abdominal ajuda a estabilizar a coluna enquanto se levanta cargas com as mãos. Os estudos mostraram uma relação entre as magnitudes das forças de compressão, atuando na parte inferior da coluna durante o levantamento de carga, e a magnitude do aumento da pressão intra-abdominal.
Davis e Stubbs (1977a, b) mediram a pressão intra-abdominal (geralmente denominado PIA) usando uma cápsula contendo um elemento sensível à pressão e um transmissor de rádio, que tinha que ser engolido pelo sujeitos. Eles concluíram que durante o esforço de levantamento de carga, a pressão intra-abdominal pode ser usada para dar uma indicação acurada do esforço na coluna. Em um estudo epidemiológico, os autores observaram que as ocupações em que ocorriam picos PIAs de 100 mm Hg ou mais tinham relação com os problemas de coluna reportados. Eles sugeriram um limite “seguro” de 90 mm Hg, embora valores de 150 mm Hg não são incomuns naqueles que levantam peso regularmente.
Davis e Stubbs (1977a, b) mediram PIAs com as suas cápsulas sensíveis à pressão em um número de sujeitos que tinham que levantar diferentes pesos, assumindo 36 posições diferentes de braços e várias posturas de pé. Levantamento com uma ou duas mãos, de frente e de lado, eram feitos em atividades repetitivas e ocasionais.
Os valores 90 mm Hg foram incorporados em mapas de contorno (Davis e Stubbs, 1977a), mostrando limites sugeridos de forças de levantamento para 95% da população. Para mais detalhes, o leitor deve consultar as publicações de Davis e Stubbs (1977a, b).
AVALIAÇÕES SUBJETIVAS
No nosso dia-a-dia, fazemos continuamente julgamentos das tarefas que nos são impostas. Somos capazes de combinar as sensações de carga em todo o nosso corpo e concluir: esta tarefa é “muito pesada”, mas esta é “fácil” para eu realizar.
Snook e Ciriello (1991) da Liberty Mutual Insurance Company, nos Estados Unidos, usaram essa habilidade de se fazer julgamentos subjetivos sobre esforços complexos em nossos corpos. Eles deixaram os sujeitos dos experimentos, todos experientes em manuseio de carga industrial, determinar quais combinações entre pesos de cargas, localizações no corpo, tamanho das cargas e frequências de levantamento e abaixamento, empurrar e puxar ou carregar, eles estavam dispostos a fazer durante um dia de trabalho. Alguns dos resultados obtidos nestes experimentos psicofísicos são mostrados nas Tabelas 7.2, 7.3 e 7.4. Estas tabelas mostram que as mulheres, enquanto um grupo, estão aptas a exercer esforços menores do que os homens — um resultado esperado, de acordo com a discussão no início deste livro sobre diferenças na capacidade de exercício de força, em função do sexo. É claro que grupos de trabalhadores menos acostumados ao manuseio de carga do que esses de Snook e Ciriello, ou pessoas com constituições físicas diferentes, provavelmente vão desenvolver tarefas menos ou até mais pesadas.
RECOMENDAÇÕES
Limites aceitáveis de levantamento
Há apenas algumas décadas, muitos países tinham pesos “fixos” seguros para levantamento de objetos, usualmente com diferentes valores para homens, mulheres e crianças. É claro que nenhum limite é adequado para todos, por causa das diferenças de idade, treinamento, forma do objeto, localização, repetitividade e outras circunstâncias. Além disso, a força real exercida sobre o objeto e, portanto, sentida pelo corpo, depende não apenas da massa do objeto, mas também da aceleração, conforme a segunda lei de Newton (força = massa × aceleração). Recomendações mais detalhadas eram necessárias. Essa busca pelo desenvolvimento de tal conhecimento gerou muitas questões e problemas. Primeiro, é preciso ter consciência de que os distúrbios dos discos intervertebrais são, em muitos casos, uma “doença idiopática”, ou seja, um processo degenerativo que não é apenas causado por fatores externos. Portanto, o estabelecimento de cargas máximas para levantamento muito dificilmente irá prevenir a ocorrência de problemas nos discos intervertebrais. Os discos intervertebrais tornam-se cada vez menos resistentes a cargas físicas e, com aumento da idade, tornam-se especialmente sensíveis a levantamento de cargas. Essas considerações sugerem que as recomendações para cargas aceitáveis, assim como técnicas adequadas de levantamento, valem a pena.
Restrições aos limites de carga
Pheasant (1983) chamou a atenção de que as “tarefas de levantamento manual de cargas industriais são caracteristicamente atividades ‘não-projetadas’ e tem algo de improviso”. Para tarefas de levantamento ocasionais, é difícil definir normas. Para levantamentos repetitivos e contínuos de carga, o futuro próximo deve trazer soluções mecânicas, tais como robôs ou equipamentos de transporte. Finalmente, deve ser enfatizado que várias tarefas de levantamento de carga estão associadas com ações de virar, que impõem rotação ou torção na coluna. Tais atividades de levantamento são particularmente perigosas, e raramente foram consideradas nas propostas de cargas máximas permitidas para levantamento.
As recomendações do NIOSH
Em 1981, o National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), dos Estados Unidos, estabeleceu limites para levantamento de carga a partir de vários estudos, considerando os aspectos epidemiológicos, fisiológicos, biomecânicos e psicofísicos. As recomendações do NIOSH consideraram não apenas a distância horizontal da carga em relação ao corpo, mas, também, a frequência de levantamento, a distância de trajeto no plano vertical e a altura da carga no começo do levantamento. Em condições ótimas, 40 kg (392 N) foi considerado admissível para 75% de mulheres americanas e 99% dos homens. O limite de carga era equivalente à força de compressão de 3.400 N na coluna lombar.
Em 1991, as recomendações foram revistas. Assumindo-se a compressão limite de 3,4 N, foi buscada maior proteção, especialmente para mulheres. Uma grande crítica às recomendações antigas é que elas cobriam apenas o manuseio simétrico com as duas mãos, feito diretamente em frente ao corpo. De fato, a maior parte das atividades de levantamento envolve movimentos laterais, rotação de tronco ou algum outro tipo de elemento assimétrico. As recomendações de 1991 consideraram o levantamento assimétrico (torção no corpo) e especificaram o tipo de pega do objeto. As recomendações de 1991 se aplicam para o levantamento ou o abaixamento de cargas. O peso máximo recomendado foi de apenas 23 quilos (225 N), mesmo sob as condições mais favoráveis.
Forças máximas aceitáveis por Davis e Stubbs (1977a, b)
Os resultados dos estudos de Davis e Stubbs (1977a, b) foram adotados pelo Ministério de Defesa do Reino Unido, em 1984, para as normas de limites permitidos para atividades de levantamento de carga. Esses limites foram baseados nos limites máximos aceitáveis de pressão intra-abdominal, na ordem de 90 mm Hg, mencionados anteriormente. Os limites aceitáveis consideraram uma série de esforços com uma e duas mãos, nas posições de pé, sentada e ajoelhada, em levantamentos ocasionais e frequentes, para diferentes grupos e para os dois sexos.
Alguns exemplos das forças máximas aceitáveis para levantamento de carga são apresentados nas Tabelas 7.5 e 7.6. Alguns comentários de Pheasant (1986), com relação à Tabela 7.6, devem ser enfatizados: “A restrição de cargas nesses ou quaisquer outros níveis não garante a segurança. Não existe tal coisa como carga segura. Uma pessoa que não está preparada, pode machucar a coluna (ou iniciar um processo de dor, se já há alguma degeneração na coluna) por adotar uma postura desajeitada no manuseio de cargas as mais triviais. Uma pessoa treinada pode se machucar manuseando uma carga muito leve, se escorregar e perder o apoio. Não é possível especificar uma carga que garanta a segurança.”
Essas considerações estão de acordo com as reflexões sobre o caráter idiopático das doenças dos discos intervertebrais (feitos no início deste capítulo), que modificam a importância dos limites de cargas máximas permissíveis.
Conselhos práticos
As seguintes regras são baseadas tanto na experiência como no conhecimento científico, conforme descrito por Kroemer et al. (1997) e Mittal et al. (1993):
- Segure a carga e levante com as costas retas e os joelhos dobrados, conforme as Figuras 7.3 e 7.5. 2. Segure a carga o mais próximo possível do corpo, mantendo a carga, sempre que possível, entre os joelhos e com uma boa colocação dos pés, conforme mostrado na Figura 7.5.
⦁ Assegure-se de que o lugar de pega da carga não está abaixo do nível do joelho. Um levantamento iniciando na altura dos joelhos pode ser continuado facilmente até o nível do quadril ou do cotovelo. Os levantamentos iniciando na altura do cotovelo podem continuar até o nível dos ombros. Níveis mais altos requerem mais esforço.
⦁ Se a carga não tem alças, amarre uma corda em torno da carga e use cintas ou ganchos. 5. Evite movimentos de rotação ou torção do tronco quando levantar ou abaixar uma carga. 6. Tente, sempre que possível, usar um elemento mecânico tal como um carrinho, uma rampa ou similar. Um exemplo é mostrado na Figura 7.6. - Tente empurrar e puxar, em vez de levantar e abaixar. Geralmente, uma esteira pode ser usada para tornar o ato de empurrar ou puxar mais fácil.
Melhor proteção pela carga mais baixa
Conforme discutido em mais detalhes no Capítulo 6, quando uma carga pesada é carregada, é importante tê-la bem distribuída próxima ao centro de gravidade do corpo. Dessa forma, o esforço de manutenção de equilíbrio é minimizado e as exigências estáticas desnecessárias são evitadas.
Geralmente, encontra-se diferentes recomendações na literatura para uma mesma tarefa, por exemplo, as recomendações de NIOSH 1981 ou 1991, os limites propostos por Snook e Ciriello (1991) ou as várias normas nacionais e internacionais listadas por Dickinson (1995). Nesse casos, é uma boa ideia utilizar a menor carga como limite, porque isso irá proteger mais contra esforços excessivos.
RESUMO
Levantamento e outro tipo de manuseio de carga está geralmente associado com sobrecargas na parte inferior das costas. Pode-se evitar problemas usando técnicas apropriadas (“manuseie a carga próxima do corpo”, “não dobre ou torça”) e pelo projeto do trabalho, especialmente mantendo as cargas leves. Existem muitas recomendações detalhadas disponíveis para facilitar o manuseio de cargas.