Evaluación De Las Capacidades Funcionales En

ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Evaluación De Las Capacidades Funcionales
En Trabajadores Con Lesión De Manguito
De Los Rotadores. Aplicación Ergonómica
Cerda Díaz, Eduardo
Licenciado en Kinesiología/ Master (c) en Ergonomía/ Universidad
Politécnica de Cataluña/ Av. Diagonal, 647, pl.10 / Barcelona, España
+34 93 401 17 58 / eduardo.cerda@upc.es
Parreño, José Luis
Licenciado en Ciencias de la Educación Física y del Deporte
Doctor en Medicina y Cirugía/ Laboratorio ABC/ C.Casanova 2/ Barcelona,
España
+34 93 423 14 73
Querolt, Jordi
Licenciado en Medicina y Cirugía/ Especializado en Medicina del Trabajo/
Máster en Gestión Hospitalaria/ Laboratorio ABC / C.Casanova 2,
Barcelona, España
+34 93 423 14 73
Mañosa, Rachel
Fisioterapeuta/ Laboratorio ABC / C.Casanova 2, Barcelona, España
+34 93 42314 73
ABSTRACT
Biomecánica Laboral y Ergonomía consideran el rendimiento de la persona, sus
capacidades y limitaciones, así como también los sistemas de evaluación en procura de
entender los fenómenos relacionados con los riesgos laborales, hacerlos comprensibles
para dar una explicación racional y hacerlos manejables. Este artículo apunta a aplicar
distintas Técnicas de Análisis Biomecánico para evaluar las capacidades físicas del
trabajador en el campo de la prevención de riesgo laborales. Biomecánica Laboral
permite la determinación experimental de las capacidades físicas de un individuo en
una variedad de condiciones. Dichos datos permiten al Biomecánico tener datos
objetivos y cuantitativos sobre la capacidad física funcional del trabajador. En este
artículo se utiliza análisis descriptivo sobre la base de una muestra de 8 trabajadores
con Ruptura de Manguito de Rotadores.
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Palabras claves
Biomecánica Laboral, Ergonomía, Ruptura Manguito de los Rotadores
INTRODUCCIÓN
Es importante tener en cuenta que el mundo de la prevención de lesiones
laborales debe buscar siempre nuevas herramientas que nos permitan tener un mejor
dominio de las contingencias que se nos presentan es por ello que en este trabajo
abarcamos el tema de la Biomecánica Laboral desde el punto de vista del conjunto de
técnicas que nos permitirán tener mayor capacidad de análisis de la capacidad física
funcional de un trabajador y ser objetivos en el momento de tomar decisiones ya sea
en la concepción, corrección de puestos de trabajo y tareas.
La prevención de riesgos laborales en Ergonomía requiere evaluación crítica de
los puestos de trabajo, particularmente las actividades de la tarea (incluyendo tareas
específicas, condiciones de puestos de trabajo, equipos y herramientas) para las
características de la persona.
Se define Enfermedad Profesional en el artículo 116.1 de la Ley de la Seguridad
Social (R.D.L. 1/94, de 20 de junio,) como "la contraída a consecuencia del trabajo
ejecutado por cuenta ajena en las actividades que se especifiquen en el cuadro que se
apruebe por las disposiciones de aplicación y desarrollo de esta Ley, y que está
provocada por la acción de los elementos o sustancias que en dicho cuadro se indique
para cada enfermedad profesional". Es decir, la enfermedad profesional aparece como
efecto de un agente muy concreto, no manifiestamente externo, que suele actuar lenta
y progresivamente.
Únicamente se consideran legalmente enfermedades profesionales las previstas
en el mencionado cuadro, que se encuentra en el Anexo del R.D. 1995/78, de 12 de
mayo; en él se hace referencia a un doble listado de actividades y enfermedades. El
resto de enfermedades laborales, todas aquellas originadas por el trabajo pero que no
están listadas, no son enfermedades profesionales. [1]
Accidente laboral como se cita en el artículo 115 del texto refundido de la Ley
General de la Seguridad Social (Real Decreto Legislativo 1/1994, de 20 de junio), se
define el accidente de trabajo como: “Toda lesión corporal que el trabajador sufra con
ocasión o por consecuencia del trabajo que ejecute por cuenta ajena. ”Analizando la
definición legal de accidente de trabajo se puede establecer tres condiciones o
elementos que se estimen necesarios para que un accidente de trabajo sea
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considerado como tal: Trabajo por cuenta ajena. Trabajador asalariado que percibe un
sueldo por realizar una actividad profesional. Existencia de lesión, lesión corporal que
sufre el trabajador derivada de la realización de un trabajo determinado. Relación
causal entre trabajo y lesión. El trabajo que realiza el trabajador ha causado la lesión
que presenta. Una vez que se ha producido un accidente de trabajo, se pueden dar dos
circunstancias: que el trabajador no sufra lesión invalidante y, por tanto, puede seguir
su labor, o bien que sufra una incapacidad manifiesta, de tal manera que entonces
habrá que darle de baja para que pueda reponerse. La incapacidad laboral puede ser,
según su duración, permanente o transitoria. [2]
Debemos aclarar que las capacidades físicas de una población normal depende
de la genética, edad, estado físico
y
muchos otros factores. Esto ha sido
tradicionalmente un rol de la medicina ocupacional divisar los métodos para determinar
la capacidad de la persona para desempeñar ciertos trabajos en forma segura. Por
momentos desarrollos extensos en el campo de la fisiología del ejercicio y del trabajo
han aportado bases científicas necesarias para determinar capacidad de la persona en
la realización de trabajos dinámicos, evaluación cardiovascular Otros estudios, como el
de Jorgensen en 1997 que describe la fatiga muscular y estudios como el de Millar y
Nelson 1976 en relación a medicina física y del deporte han aportado información del
desempeño musculoesquelético que pueden ser usados para predecir capacidades de
la diversidad de la población en diversos sitios de trabajo.
A su vez se define Biomecánica Laboral como una disciplina que estudia las
interacciones físicas de los trabajadores con sus herramientas, máquinas y materiales
minimizando los riesgos en los desórdenes musculoesqueléticos. [3]
Es importante entender que varios principios de la biomecánica pueden ser
aplicados en diferentes funciones ingenieriles y de gerenciamiento en la industria. Es
por ello que aplicar la Biomecánica Laboral en la evaluación de las capacidades físicas
funcionales de un trabajador nos muestra la utilidad de esta, para tomar decisiones a
favor de la Salud tanto del trabajador como de la empresa para determinar si este está
o no capacitado para asumir sus labores en el puesto habitual garantizando un óptimo
rendimiento.
Dentro del estudio biomecánico tenemos el estudio del movimiento que incluye
variables como desplazamientos angulares y lineales, velocidades, aceleraciones y
otras variables como fuerzas internas y externas. A través de la clasificación de los
movimientos y la identificación de las acciones musculares responsables de esos
movimientos, se proveen modelos descriptivos sobre las que modelos biomecánicos
cuantitativos son formulados, el estudio del movimiento es prerrequisito para
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desarrollar modelos biomecánicos y sus requisitos.
Un desarrollo importante en biomecánica laboral en los recientes años ha
experimentado el área de bioinstrumentación, en la adquisición de datos. El desarrollo
de la medición del movimiento humano y técnicas de análisis de computador,
transductores de fuerza y técnicas de análisis electromiográfico, combinado con
software de procesadores de señales, nos permite ahora determinación experimental
del desempeño humano en laboratorio.
Es importante mencionar la estrecha relación que existe entre la Biomecánica
Laboral
y
la
Ergonomía,
estas
son
dos
disciplinas
que
se
complementan
estrechamente. Muchos problemas que se detectan en Ergonomía tienen origen en
factores biomecánicos. En este contexto la Biomecánica es vista como una disciplina
que trabaja directamente ligada a la ergonomía.
Las aplicaciones de la Biomecánica Laboral están presente en muchos campos,
entre ellos tenemos: Industrial, Producción, Manufactura, Procesos Ingenieriles,
Higiene Industrial, Medicina del Trabajo, Ortopedia, Rehabilitación, Ergonomía,
Prevención de Riesgo y otros.
Saber la verdadera capacidad funcional de un trabajador ya sea para evaluar la
posibilidad de una pronta reinserción o determinar su retraso, detectar el valor real de
la discapacidad, reinsertarlo de manera adecuada a un puesto de trabajo según su
discapacidad, disminuir gastos por lesiones recidivantes o nuevas lesiones por
sobreesfuerzo. [3]
Se ha avanzado mucho en estas últimas décadas en la investigación de los
factores etiológicos de las lesiones musculoesqueléticas, sin embargo aún queda
mucho por investigar y llevar estos resultados a la aplicación en los puestos de trabajo.
Malas posturas y prácticas erróneas de trabajo contribuye a tensiones excesivas en la
parte del cuerpo que biomecánicamente esté exigida. [4,5,6,7,8,9,10]
En relación, a las lesiones de extremidad superior de todos los tipos,
ergonomía y biomecánica abordan 4 factores de importancia: El usuario, la tarea, la
herramienta y el ambiente. Con respecto al estudio del usuario que va directamente
ligado a las capacidades físicas del trabajador y su evaluación, importante es evaluar
antropometría, estado físico, susceptibilidad individual, experiencia y postura.
Especial atención se debe prestar para seguir los factores estresores a parte de
la atención que se merecen los factores ergonómicos. Entre estos factores estresores
físicos tenemos: Fuerza ejercida (en relación
a la capacidad muscular ), posturas
inapropiadas (con respecto a extremidad superior y peso corporal), actividades
repetitivas, duración y frecuencia. [11,12,13]
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Un objetivo de los procesos ergonómicos es diseñar o modificar las tareas de las
personas u otras actividades según sus capacidades y limitaciones. La modificación de
estos riesgos, tanto físicos como psicológicos son por lo tanto estrategias que se deben
tomar para prevención primaria y secundaria. La biomecánica ofrece un acercamiento
al análisis y entendimiento de la función mecánica del sistema musculoesquelético y de
este modo relación entre actividad en el trabajo y cargas en tejidos, emparejando esto
con los conocimientos de las respuestas de tejidos a cargas y pueden dar soporte y
credibilidad a las investigaciones epidemiológicas y dar directrices en que sentido la
organización del trabajo, condiciones y ambientes laborales pueden cambiar.
La aplicación de la Biomecánica Laboral permite la determinación experimental
de las capacidades físicas de un individuo en una variedad de condiciones. Dichos
datos permiten al investigador tener datos objetivos y cuantitativos sobre la capacidad
física funcional del trabajador [9,14]
El rol de la biomecánica se basa en entender el daño potencial de las
actividades con manipulación manual de cargas. La relación entre trabajo y lesiones de
extremidad superior se puede describir con mayor detalle según tipo de tejido
involucrado: tendón, nervio y músculos. Trabajadores que presentan problemas
relacionados con extremidad superior tienen síntomas muy complejos, es el resultado
de la compleja interacción entre muchos subsistemas.
Acercamientos biomecánicos y desórdenes musculoesquelético nos dicen que la
etiología de estos tienen relación con factores mecánicos. Carga muscular intensa en
extremidad superior se enlazan con desarrollo de
problemas musculoesqueléticos
crónicos mecanismos sugeridos para el dolor muscular incluye fatiga inducida por
hipoxia debido a cambios metabólicos como el resultado de cargas continuas ,
aumentando presión intracompartimental, ruptura física del músculo por fuerzas
realizadas.
Como se dijo anteriormente otras estructuras están relacionadas en las
patologías de hombro a parte de los músculos, entre ellos están los tendones y los
nervios los cuales van a estar expuestos a desórdenes debido a riesgos biomecánicos.
[15]
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Técnicas de Análisis
La bioinstrumentación ha tenido un gran desarrollo en estos últimos años por lo
que su utilización para lograr un mejor estudio de las incidencias en relación a
problemas biomecánicos es imperativa. Existen diferentes métodos para adquirir datos
biomecánicos
que son relevantes en la evaluación del movimiento humano y
actividades laborales.
Entre ellos tenemos Goniometría, Electromiografía, Análisis Cinemático del Movimiento
y Dinamometría.
Sistema de análisis del movimiento humano
Los
estudios
biomecánicos
del
movimiento
humano
comienzan
con
la
descripción del movimiento o postura de la persona. La recolección de datos pueden
ser simple o compleja dependiendo de la evaluación a realizar. Si realizamos una
evaluación estática basta con colocar los goniómetros en varias articulaciones para
evaluar posturas. Como alternativa tenemos el análisis 3D en el cual aplicamos
marcadores en los puntos anatómicos de interés y luego realizamos una captura de
imagen que luego será interpretada por software y nos dará los resultados previo
elaboración de un modelo biomecánico.
Modelo biomecánico realizado según objetivos de la evaluación en el cuál se
definen puntos, segmentos a analizar y datos de interés como por ejemplo ángulos,
velocidades angulares y otros. A estas dos primeras técnicas de análisis citadas que
estudian principalmente la cinemática del cuerpo podemos agregarles dos otras
técnicas que se encargan de evaluar la carga física a la cual es sometido el sistema
musculoesquelético
de
una
persona,
entendiendo
por
éste
el
conjunto
que
representan: músculos, huesos, articulaciones, tendones. Ellos son la electromiografía
y la dinamometría que serán brevemente explicados más adelante.
La aplicación del estudio del movimiento humano tiene muchas direcciones ya
sea en lo deportivo, laboral, domésticos, en la elaboración de productos, en el diseño
de todo aquello que de alguna manera se relacionará con el ser humano en su
quehacer diario. Siempre recordando el concepto en la aplicabilidad de estos métodos
que todo aquello que se relaciona con el hombre en sus actividades de la vida diaria
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deben tener armonía con él.
Análisis Cinemático del Movimiento
Estos métodos son frecuentemente utilizados en biomecánica laboral aplicada a
la ergonomía. Una cámara se utiliza cuando se estudia un movimiento en un plano, a
su vez en el análisis 3D del movimiento se emplean dos o más cámaras. Cuando las
cámaras son posicionadas en ejes perpendiculares, coordenadas en tres dimensiones
de un punto en el espacio pueden ser obtenidas. Estas técnicas requieren un sistema
digital fiable, requiere calibración del sistema para definir el punto cero dentro del
sistema de coordenadas para luego analizar los puntos a estudiar con respecto al
sistema previamente definido.
Otro requerimiento es la capacidad para localizar el movimiento del punto
determinado para realizar el estudio, esto se puede obtener usando un set de
reflectores. Los marcadores reflectores son colocados directamente sobre los centros
de articulaciones en la piel. Esto resulta en un set de puntos en un frame de película,
cuando unidos, nos da un diagrama. El rango de frecuencia de captación de imágenes
depende de la velocidad del movimiento analizado. En general, la regla es usar la
mayor frecuencia de imagen para distinguir fácilmente durante un movimiento
especifico.
El problema de la sobreposición de los puntos de referencia es eliminado usando
un sistema de filiación de imágenes o técnicas de video. Un set por lo menos tres
estaciones de referencia de marcadores debe ser incluido en cada frame. Las
coordenadas de cada marcador son entonces medidas relativamente para este punto
estacionario en cada análisis de frame. La estimación de velocidad angular y
aceleración
pueden ser obtenidos dando una localización precisa de los centros de
articulaciones para cada tiempo de intervalo específico. La primera y segunda derivada
de los resultados ecuación predictora polinomial previamente calculados representan
las funciones de velocidad y aceleración.
Todas las técnicas requieren análisis computacional de lo datos y todo depende
en cuanto el usuario desea pulir la información. Una regla general en este sistema de
medición
es
hacer
repetidas
seleccionados [3,16,17]
Ventajas:
mediciones
de
cualquier
movimiento
con
datos
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- Produce estimaciones de movimiento en una referencia universal (frame) y
entonces son usadas fácilmente en estudios biomecánicos.
- Centros de articulaciones pueden ser fácilmente localizados proyectando las
intersecciones de los ejes de los segmentos (tres o más ) a través de los
marcadores puestos en cada segmento.
- Las referencias en los cuerpos son pequeñas y livianas, la interferencia con el
movimiento es mínima.
- A través de sistema de cámaras permite determinar el movimiento en tres
dimensiones y diversas actividades pueden ser estudiadas.
- El sistema provee un feedback gráfico en las posiciones espaciales de los
segmentos del cuerpo en el tiempo.
Desventajas:
- Tiempo a emplear por el investigador.
- Requiere calibración del sistema.
- El ocultamiento de marcadores nos puede llevar a una captura errónea.
- Cálculos adicionales requieren apoyo.
Electromiografía
La técnica de electromiografía puede ser una herramienta ergonómica potente,
sin embargo es una herramienta selectiva y que requiere gran entendimiento El mayor
acercamiento
para
determinar
potenciales
desarrollos
de
desórdenes
musculoesqueléticos ha sido la electromiografía. Esta ha sido extensamente usada en
trapecio y otros músculos de hombro, cuello y antebrazo, como han sido los
extensores de muñecas
que se han declarado áreas críticas a tomar en cuenta.
[17,18,19,20,21]
Electromiografía puede responder algunas cuestiones en forma decisiva, otras
ambiguas y otras no del todo. Puede proveer respuestas cuantitativas pero no tanto
cualitativas o semicuantitativas. El ergónomo debe saber precisamente la cuestión a
ser respondida y escoger la técnica adecuada para evaluarlo, músculos a evaluar,
aplicar los electrodos apropiadamente, analizar e interpretar los datos correctamente
para obtener respuestas válidas.
Electrodos de superficie de los que parten los amplificadores, recogen
información de una zona muscular determinada, son confortables pero también captan
señales de otros músculos adyacentes. Estos datos serán registrados por una tarjeta
de adquisición de datos que posteriormente nos permitirán ver gráficas y resultados en
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el ordenador.
Bases Fisiológicas de la Técnica de Electromiografía
Está basada en el fenómeno acoplamiento electromecánico en el músculo.
Señales eléctricas generadas en el músculo en el evento de la contracción muscular.
Como uno o una cadena de potenciales de acción en la membrana muscular
(sarcolema), esta diferencia de potencial eléctrico (voltaje) se introduce en células
musculares
a
través
del
túbulo
t,estas
son
numerosas
invaginaciones
que
transportarán el potencial de acción provocando la liberación de Ca2+ desde el retículo
sarcolplasmático al citoplasma del músculo. Este calcio es el responsable de la
contracción muscular que transformará energía química en energía mecánica a través
del la relación que tomarán partes las miofibrillas de actina y miosina que se solaparan
provocando la contracción muscular. Por lo tanto se lleva a cabo una cadena de
eventos electroquímicos y mecánicos llevando a la contracción muscular.
Actividad muscular:
La unidad funcional de la contracción muscular es la unidad motora que está
compuesta por una motoneurona cuyo cuerpo celular está localizado en el asta anterior
de la médula, su axón y una serie de fibras musculares inervadas por dicho axón. Al
igual que las células nerviosas, las células musculares o fibras, en reposo, poseen una
diferencia de potencial eléctrico (voltaje) a través de la membrana celular. Cuando el
potencial de acción viaja por una ramificación terminal de axón de una motoneurona y
alcanza la placa terminal motora, se libera un neurotransmisor, acetilcolina, a la
membrana presináptica. Este transmisor excita la membrana post sináptica, y si es
óptimo para alcanzar el umbral, se produce un potencial de acción que se desplaza por
la fibra muscular en cualquier dirección de la placa motora terminal hasta los extremos
del músculo. Esto último se traduce en tensión muscular o fuerza. [19]
La electromiografía intenta capturar los fenómenos eléctricos asociados con la
contracción muscular. El volumen de señales conducidas vendrán a componer el
potencial de acción. En ergonomía lo que más se utiliza es la electromiografía de
superficie, esta tienen un área de captura en la superficie a través de los electrodos. La
señal de entrada que se mide es consecuencia de una señal de comando generada
centralmente para ejecutar una tarea esto es un índice fidedigno que involucra
actividad muscular.[18]
Agonistas, Antagonistas y Sinergias:
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Información que permite reconocer y entender el rol de los músculos en
relación a la tarea y determinar agonistas y antagonistas para definir fuerzas
biomecánicas en la región. También permiten evaluación cuantitativa de la duración de
la carga muscular y la relación temporal con la postura y ciclos de tarea. La relevancia
para el ergónomo es clara, esto permite focalizar la atención en mecanismos
relevantes y factores de importancia.
Interrelación de fases Agonista y Antagonista:
Todas las articulaciones del cuerpo están operadas por un número variable de
músculos pero nunca por uno solo. El músculo responsable de crear el primer
movimiento se llama agonista. Los músculos que asisten al agonista en su función
contribuyendo con fuerza adicional se llaman sinergista Es esencial tener un músculo
opositor a las acciones de los agonistas y sinergistas.
A este grupo de músculos opositores de agonistas y sinergistas se le llama
Antagonista. La combinación de la geometría de articulación, sistema de tejido
conectivo de soporte y músculos de contracción de todos los tipos determina el rango
completo de función de toda articulación. En vías de evaluar la contribución de los
músculos en rango funcional de actividad determinando su interrelación temporal en
un contexto mecánico.
Adquisición de Técnica:
Efectividad y eficiencia en el puesto de trabajo son los primeros objetivos de la
ergonomía. [22,23]. En muchos puestos de trabajo la adquisición de un nivel
apropiado de técnicas es esencial para la salud del trabajador y para la eficiencia en la
tarea. La electromiografía nos puede dar una noción de la ganancia de la eficiencia en
la actividad realizada mediante la medición de parámetros eletromiográficos.
Cuantificación en Electromiografía(EMG):
Cuando se requiere análisis cuantitativo de las señales electromiográficas es
importante conocer los fundamentos básicos en los procesamientos de señales y
también las distintas clasificaciones de las señales de EMG de acuerdo a cómo éstas
fueron generadas. Uno de los conceptos es el ancho de banda y otro concepto es el de
volumen
de
conducción.
Es
importante
establecer
que
los
procesamientos,
interpretaciones y conclusiones de señales electromiográficas son absolutamente
diferentes en los distintos tipos de contracciones, sean estas dinámicas como estáticas,
ya que muchas veces no se consideran todas las variables involucradas en el momento
de realizar un procesamiento de la señal. Diferencias entre contracciones dinámicas y
estáticas es el cambio de relación longitud tensión en el músculo, la velocidad de
contracción, la variación de la posición de los electrodos con respecto a la fibra
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muscular y otros. Estas variables pueden afectar dramáticamente las características de
una señal electromiográfica
El análisis cuantitativo de una señal EMG se pueden dividir en análisis de
amplitud y frecuencia:
Cada espiga representa el potencial de acción de un músculo activo. Con una
contracción fuerte un gran número de unidades motoras son recluidas creando más
números de espigas y generando mayor fuerza muscular. A pesar de que la magnitud
de una espiga individual permanece constante, sus frecuencias tanto como el número
se incrementarán. Debido a la naturaleza de conducción de volumen del potencial de
acción, fusión y sumatoria de señales se tomarán . El fenómeno posterior resulta en un
incremento de la frecuencia tanto como el incremento de la magnitud de la sumatoria
de las espigas. Existe una relación lineal entre frecuencia de espigas y el área bajo la
curva de la electromiografia. Varios autores investigaron la relación entre frecuencia y
amplitud EMG. Encontraron una relación lineal entre magnitud y frecuencia de espiga
por segundo. Muchos autores explotaron esta relación para entender la carga muscular
y tareas de estrés.
Otra forma de cuantificar es calcular el área bajo la curva en la señal
electromiográfica, esto partiendo de la premisa que ninguna parte de la señal no es
importante y que pueda ser descuidada. Por lo tanto, una línea es dibujada alrededor
de la señal en bruto cubriendo todas las señales bajo esta línea. La magnitud del área
puede ser indicada como la carga muscular. [19]
Estudios ergonómicos han aplicado estos conocimientos en el estudio de
puestos de trabajo relacionando las señales electromiográficas obtenidas a través de
electromiografía de superficie y la mediación de tensión o fuerza realizada. Se ha
podido comprobar que a través de EMG se puede tener una noción clara de la carga del
músculo. Lipoold relató la relación lineal existente entre tensión isométrica y EMG, este
reportó un rango de correlación entre 0.93 y 0.99. Para este experimento uso el grupo
muscular del tríceps sural ejerciendo una flexión plantar, usó electrodos de superficie
para captar la electromigrafía. La señales fueron integradas. Diferentes niveles de
carga fueron utilizados para generar contracción isométrica.
La unidad de magnitud absoluta de las señales electromiográficas pueden estar
dadas en microvolts o milivolts esto debe permitir determinar la fuerza de contracción
y permite comparar entre diferentes tareas y posturas.
Fatiga Muscular:
En estudios de ergonomía muchas veces nos interesa tener datos sobre la fatiga
muscular que tiene un músculo en una tarea determinada para luego poder realizar los
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cambios y las mejorías correspondientes al diseño del puesto de trabajo y a la tarea.
Existen dos puntos de vista para determinar fatiga una es aquel de fatiga como
indicador de fatiga muscular. Esto condiciona el hecho que la fatiga ocurre en un
momento específico del tiempo, pero esta determinación indica desventajas prácticas
por que de esta forma la fatiga podría ser detectada una vez que esta ocurre. Por lo
tanto es un concepto de poca aplicación en ergonomía y biomecánica en el cual se
busca adelantar a los hechos para poder tener mayor control sobre ellos.
Estos índices de rendimiento muscular que son basados en parámetros
espectrales de EMG pueden proporcionar una medición objetiva de la función muscular
y no solamente del índice mecánico de cambio de fuerza o torque. Esto último se basa
en el hecho que los cambios EMG son tiempo-dependientes y por lo tanto estos
cambios preceden cualquier cambio de fuerza y torque que ocurran de manera
posterior.
Los cambios que más se han descrito son de amplitud y frecuencia de la señal
electromiográfica en función del tiempo. Estos cambios son:
- Disminución de la frecuencia (Potenciales de Acción de Unidades Motoras).
- Aumento de la amplitud de la señal EMG, durante una contracción sobre el
30% de la contracción voluntaria máxima y bajo el 80% de la misma. [18]
Dinamometría:
Técnica de medición de fuerzas en el puesto de trabajo. El sistema
musculoesquelético genera fuerzas internas las cuales permiten vencer las diferentes
fuerzas externas que demandan los elementos propios de cada tarea. La dinamometría
permite medir las fuerzas externas y valorarlas en función de la frecuencia y el tiempo
por medio de estándares y normas.
Es un sistema computadorizado en el cual se grafican las fuerzas ejercidas
sobre el dinamómetro. El dinamómetro es el sistema de medición de las fuerzas
ejercidas, este posee sensores de presión que nos proporcionarán datos en kilogramos
que se reflejaran en la gráfica del computador, tratado en Newton finalmente.
Las gráfica esta dada en fuerza v/s tiempo lo que nos permitirá hacer análisis
del comportamiento de la fuerza en el tiempo. Este sistema de medición es un
sistemas objetivo de medición de fuerzas que deja atrás la evaluación subjetiva
muscular aplicada durante tanto tiempo en los ámbitos de salud.
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METODOLOGÍA
OBJETIVOS
Objetivos Generales
- Determinar en forma experimental las capacidades físicas de un individuo.
- Aplicar técnicas de análisis biomecánico, EMG, Dinamometría y Análisis 3D del
movimiento
en
la
evaluación
de
las
capacidades
físicas
funcionales
y
limitaciones de un grupo de trabajadores con diagnósticos previos de Ruptura
de Manguito de los Rotadores.
Objetivos Específicos
- Registrar parámetros cinemáticos del movimiento de hombro.
-
Cuantificar déficit funcionales en el movimiento de extremidad superior
segmento hombro.
Se tomaron para estudio aquellos sujetos que durante el período entre julio del
2003 y marzo de 2004 fueran sometidos a estudio biomecánico de extremidad
superior, en el marco de este estudio fueron 38 sujetos. Estos sujetos presentaban
patologías de extremidad superior, con actividades laborales diversas, y rangos de
edades sin exclusiones. Luego se seleccionaron aquellos sujetos que presentaban
Ruptura de Manguito de los Rotadores, para realizar un análisis biomecánico de su
condición.
Protocolo de Evaluación:
-Evaluación Clínica:
El procedimiento de evaluación biomecánica va precedido de una evaluación
clínica que incluye recopilación de datos, una breve historia clínica, antecedentes
personales,
antecedentes
de
enfermedades
previas,
tratamientos
médicos,
rehabilitación y descripción de la evolución clínica. Luego se realiza un exploración
física que incluye palpación, observación, evaluación articular, muscular y otros signos
específicos de evaluación de hombro.
(provocación de músculos supraespinoso, bíceps).
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-Evaluación Biomecánica:
Posterior a la evaluación clínica se inicia la evaluación biomecánica de hombro
que incluye los siguientes procedimientos:
1-A. Preparación del paciente para la evaluación, consiste en la colocación de
los equipos Biometrics.(anexo)
B. Colación de electrodos en musculatura a evaluar: Trapecio, Supraespinoso
y Deltoides medio, bilateral.
C. Configuración del sistema programa Config.
2-Electromiografía (EMG) de superficie en sincronización con dinamometría:
A. Postura de evaluación sujeto sentado codos en flexión de 90º y abducción
de hombros de 60º.
B. El procedimiento se inicia tomando una captura de datos de EMG y
dinamometría realizando abducción de hombros contra resistencia isométrica.
C. Se realizan diez abducciones de hombro en contra resistencia isométrica a
60º con un ritmo constante en ambos brazos en forma simultánea.
3- Posterior a cada captura de movimiento se graban los datos en el PC para
luego ser interpretados vía software los resultados.
4- Realización de análisis 3D del movimiento:
A. El procedimiento comienza con la preparación del sujeto para la prueba de
movimiento, con la colocación de los marcadores sobre los puntos anatómicos de
interés para el análisis posterior de estos puntos en el computador, puntos que serán
captados por filmadoras en un tiempo de captura del gesto motor de 40 segundos.
Estos puntos tendrán el análisis en el eje de coordenadas como se explico brevemente
en la introducción. Los puntos anatómicos de interés en el análisis 3D son tres
marcadores a nivel de cintura, uno a nivel cervical C7, puntos medios de brazo y
antebrazo según movimiento a estudiar ya sea flexión-extensión, rotación externainterna, abducción-aducción, que definirán los segmentos a estudiar.
B. Cada movimiento se realizará en una serie de 10 repeticiones para cada
brazo en forma alternada y realización de movilidad pasiva de la articulación afectada
también en una serie de 10 repeticiones en cada eje de movimiento.
5-Posterior a cada captura de movimiento se graban los datos en el PC para
luego ser interpretados vía software.
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-Variables de Electromiografía, Dinamometría y Rango de Movimiento:
Fuerza de abducción de la musculatura de hombro y la EMG fueron
monitorizadas durante los períodos de trabajo realizado. La fuerza ejercida fue medida
a través de dinamometría, se midió la fuerza ejercida en abducción en kilos por cada
fuerza isométrica ejercida en 60º de abducción. La actividad electromiográfica de la
musculatura trapecio, supraespinoso y deltoides fue capturada usando electrodos de
superficie posicionados sobre esta musculatura específica, utilizando seis canales para
electromiografía, debido a que las evaluaciones se realizaron en forma bilateral para
luego realizar comparación de lado sano y lado patológico. Canal de sensibilidad de
3mV, velocidad de muestreo de 500/sec, capacidad de excitación 4950 mV, unidad
utilizada microvolts. El sistema de adquisición de datos permite al usuario recolectar
datos analógicos y digitales
de varios sensores como goniómetros, sensores de
electromiografía y dinamómetros. Estos sensores se conectan a una subunidad
pequeña con amplificadores digitales convirtiendo las señales de entrada.
Los datos son transferidos a una unidad base mediante un cable de conexión RS
422. Esto es un excelente protocolo de transferencia de datos permitiendo que estos
datos sean enviados sin atenuación o artefactos. La unidad base se conecta al PC
mediante un cable de serie RS232 donde los datos pueden ser grabados en disco o
pasados a tiempo real en otras aplicaciones como Microsoft Excel usando (dynamic link
library).
Cada canal está configurado a través de software. Opciones de configuración
incluyen selección de salida, frecuencia de muestreo, sensor selectivo de
voltaje y
selector de cero o datos de posición. Posee también un cronómetro para tener mayor
precisión en el muestreo.
Posterior a la captación de los datos en estudio se procede a seleccionar cada
uno de los datos obtenidos en forma separada ya sea electromiografía, análisis 3D del
movimiento y dinamometría. En el caso de la electromiografía se analizará la actividad
electromiográfica obtenida por cada grupo muscular, calculando el área bajo la curva
en EMG para luego ser comparado con el lado contralateral, valorando el déficit
muscular en porcentajes en relación a su homologo sano. Al igual que la
Dinamometría.
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Figura1: Comparación gráfica de actividad eléctrica muscular de Músculos
Supraespinosos bilaterales. Gráfica mV v/s Tiempo. Valores especificados en tabla.
Trazo Azul: Supraespinoso Derecho, Trazo Rojo: Supraespinoso Izquierdo.
EMG
Supraespinoso
v/s Contralat. %
Derecha
Izquierda
Derecha
1944 mV
1810 mV
7.422%
Tabla de valores de electromiografía
Junto
con
esta
interpretación
electromiográfica
se
interpreta
en
forma
simultánea la dinamometría como en caso anterior en forma bilateral para luego ser
comparado con el lado contralateral, valorando el déficit musculares en porcentajes en
relación a su homologo.
Figura 2: Comparación gráfica de Dinamometría bilateral. Gráfica Newton v/s
Tiempo. Valores especificados en tabla.
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Trazo Azul: Hombro Derecho, Trazo Rojo: Hombro Izquierdo
Versus
Dinamometría Kg.
Contralateral
%
Derecha
Izquierda
Derecha
3.03 Kg.
2.6 Kg.
16.3%
Tabla de valores dinamometría
Como tercer paso en el proceso de interpretación de datos se toman los valores
obtenidos en el análisis 3D de imágenes para dar énfasis a la interpretación de
variación angular y velocidad angular. El primer dato de variación angular nos
permitirá comparar ambos lados en movimientos y articulaciones similares e
interpretar el déficit muscular en porcentajes en relación a su homologo y valores de
normalidad. [24]
El segundo dato, el de velocidad angular nos permitirá ver la fluidez de
movimiento y el patrón de realización del movimiento.
Figura3: Gráfica: A. Variación angular de Flexión-Extensión de hombro bilateral
B. Variación Angular v/s Velocidad angular. Valores de rangos articulares especificados
en tabla.
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Trazo Azul: Hombro Derecho, Trazo Rojo: Hombro Izquierdo.
Activo sin Carga
Versus Normal º y %
Normal*
Derecha
Izquierda
Derecha
Izquierda
Flexión
150º
107.8º
91.51º
-42.24º
-58.49º
Extensión
40º
42.39º
55.64º
2.394º
15.64º
Total
190º
150.2º
147.2º
-20.97%
-22.55%
Tabla de ángulos flexión- extensión hombros
En vista a llevar a cabo la interpretación final de los resultados se procederá a
analizar los datos obtenidos según patología y analizar la efectividad de cada
herramienta según el estudio realizado. Interpretando la interrelación que se presentan
entre cada una de las técnicas citadas.
RESULTADOS
De una muestra de 38 patologías de extremidad superior evaluadas en el
período de Abril de 2003 y Marzo de 2004 se aislaron 18 patologías de hombro, de las
cuales 8 son “Ruptura de Manguito de los Rotadores” resultando una distribución según
sexo de 9 mujeres y 9 hombres, y con las siguientes distribuciones según edad,
ocupación, causa de bajas, diagnóstico.
Figura 4
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Número
Distribución según Edad
10
8
6
4
2
0
25-40
40-55
55-70
Rango de Edad
Figura 5
ro
s
ita
la
os
p
lH
na
ot
as
er
ar
m
Ca
Pe
rs
o
Figura 6
rio
6
5
4
3
2
1
0
O
br
er
o
Número
Distribución según Ocupación
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Lesión
Laboral
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Accidente
Laboral
Número
Distribución según causa de accidente
Causa
Figura 7
Distribución según Diagnóstico
9
8
7
Número
6
5
4
3
2
1
0
Ruptura
Manguito
Rotador
Tendinopatía
Luxación
Glenohumeral
Otros
Tabla 1. Resultados de Limitación Articular en Abducción-Aducción Hombro
(Rango de Normalidad Abducción- Aducción: 160º- 0º- 0º)
Sujeto 1
Derecha
Izquierda
8.72%
-21.79%
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Sujeto 2
-11.15%
-36.04%
Sujeto 3
-47.66%
-1.75%
Sujeto 4
-27.49%
14.03%
Sujeto 5
22.12%
28.48%
Sujeto 6
-44.1%
-8.01%
Sujeto 7
0.62%
2.67%
Sujeto 8
-85.56%
7.67%
El resultado que se aprecia en la tabla nos indica la presencia o no de limitación
de rango articular en relación a valores de normalidad citados en el encabezado,
observamos que en seis de los ocho casos en este eje de movimiento presentan
limitación articular, reflejado por el signo negativo que antecede al valor
Tabla 2. Resultados de Limitación Articular en Flexión- Extensión Hombro
(Rango de Normalidad Flexión- Extensión: 150º- 0º- 40º)
Derecha
Izquierda
Sujeto 1
27.16%
-16.17%
Sujeto 2
2.77%
-57.21%
Sujeto 3
-29.65%
3.85%
Sujeto 4
-18.25%
17.5%
Sujeto 5
-10.56%
-2.71%
Sujeto 6
-23.41%
-3.69%
Sujeto 7
-5.07%
15.31%
Sujeto 8
-74.33%
-13.63%
El resultado que se aprecia en la tabla nos indica la presencia o no de limitación
de rango articular en relación a valores de normalidad citados en el encabezado,
observamos que en siete de los ocho casos en este eje de movimiento presentan
limitación articular, reflejado por el signo negativo que antecede al valor.
Tabla 3. Resultados de Limitación Articular en Rotación Interna- Externa Hombro
(Rango de Normalidad Rotación Interna-Externa: 70º- 0º- 70º)
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Derecha
Izquierda
Sujeto 1
-6.16%
-3.97%
Sujeto 2
-23.56%
-33.35%
Sujeto 3
-49.48%
-32.6%
Sujeto 4
-45.16%
22.8%
Sujeto 5
23.02%
41.15%
Sujeto 6
11.08%
17.73%
Sujeto 7
-2.53%
40.45%
Sujeto 8
-68.72%
-8.46%
El resultado que se aprecia en la tabla nos indica la presencia o no de limitación
de rango articular en relación a valores de normalidad citados en el encabezado,
observamos que en seis de los ocho de los casos en este eje de movimiento presentan
limitación articular, reflejado por el signo negativo que antecede al valor.
Tabla 4. Déficit en Dinamometría lado afectado.
Déficit
Sujeto 1
-81.76%
Sujeto 2
-32.1%
Sujeto 3
-69.52%
Sujeto 4
--------
Sujeto 5
-30.05%
Sujeto 6
-65.15%
Sujeto 7
-50.71%
Sujeto 8
-59.19%
En esta tabla observamos la presencia de déficit de fuerza del lado patológico
visto en porcentaje en relación a capacidad de su lado contralateral, resultados que se
obtienen según el protocolo de evaluación.
Tabla 5. Comparación de valores de Registro Electromiográficos entre Músculos Trapecio,
Supraespinoso, Deltoides en microvolts en relación al lado contralateral.
Trapecio
Supraespinoso
Deltoides
Der (mV) Izq
Der (mV) Izq
Izq
Izq
(mV)
(mV)
(mV)
(mV)
Sujeto 1
---------
----------
Sujeto 2
1085 mV
932.7 mV 2053 mV
5145 mV
3256 mV 4026 mV
4285 mV
424.9 mV 232.3 mV
444.5 mV
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
Sujeto 3
3129 mV 9100 mV
4589 mV 7984 mV
2132 mV 3872 mV
Sujeto 4
1313 mV 1393 mV
2589 mV 3016 mV
1495 mV 1680 mV
Sujeto 5
--------
----------
2457 mV 2105 mV
2699 mV 3856 mV
Sujeto 6
715.8mV 646.3 mV
2135 mV 2183 mV
1194 mV 1916 mV
Sujeto 7
6323 mV 5782 mV
4654 mV 3962 mV
2260 mV 4114 mV
Sujeto 8
792 mV
425.2 mV 413.3 mV
1085 mV 1447 mV
1259 mV
** El color amarillo y números en negrita indican lado de hombro patológico.
En esta tabla observamos la diferencia de actividad electromiográfica entre cada
músculo con su homólogo contra lateral, esta se representa a través de su actividad
electromiográfica en microvolt y su comparación con la otra musculatura involucrada
en el gesto motor evaluado (Abd. de Hombro con codo en flex. de 90º). Vemos
claramente que la actividad EMG del músculo deltoides se ve diminuída en relación a
su contralateral sano. Corroborando lo descrito en la literatura en relación a la
importancia de este músculo Deltoides en el gesto motor evaluado. Y también
observamos una presencia de actividad electromiográfica en la Abducción del
Supraespinoso a 60º, lo que nos confirma la exigencia Biomecánica de este Músculo en
ciertos rangos de movimiento, mayor incluso al principal encargado que es el Músculo
Deltoides.
Tabla 6. Comparación de valores de Registro Electromiográfico entre Músculos Trapecio,
Supraespinoso, Deltoides en porcentaje de déficit en relación al lado normal.
Trapecio Supraespinoso Deltoides
Sujeto 1 ----
-35.76%
14.36%
Sujeto 2 -14.03% -79.3%
91.37%
Sujeto 3 -65.61% -42.53%
-44.93%
Sujeto 4 -5687%
-14.16%
-11.03%
Sujeto 5 -------
16.74%
-30.02%
Sujeto 6 10.75%
-2.21%
-37.7%
Sujeto 7 9363%
17.44%
-45.07%
Sujeto 8 -37.08% 2.88%
-25.02%
En esta tabla observamos la diferencia de actividad electromiográfica entre cada
músculo con su homólogo contra lateral, esta se representa como la diferencia en
porcentaje indicando la deficiencia con el signo negativo. Como vemos en la tabla, los
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
porcentajes de déficit que presentan los músculos deltoides en comparación con su
homologo son mayores que los que presentan los músculos supraespinosos en relación
a sus homologos correspondientes a pesar de la importancia de este en el gesto motor
evaluado. [25,26]
CONCLUSIÓN
La región del hombro es un sitio común de desórdenes musculoesqueléticos
relacionados con el trabajo. Los modelos Biomecánicos revelan la importancia de
fuerza, momentos articulares y velocidades angulares para estudiar la actividad
muscular y ayudar a identificar factores de riesgo que impliquen lesión o una
reincidencia en lesiones ya sufridas.
Como se explico en los objetivos de este trabajo, este apuntó a estudiar los patrones
de movimiento de la articulación de hombro en sujetos afectados por Ruptura del
Manguito de los Rotadores desde limitaciones articulares y su influencia en la
disminución de actividad muscular.
La abducción no es un movimiento sencillo, no solo es realizado por uno o más
músculos sino una acción de gran complejidad. El deltoides se considera el principal
músculo abductor del Hombro [25,26], tal como se refleja en nuestros resultados al
analizar músculos en forma individual. Este último evaluado en nuestro protocolo y que
nos muestra que a parte del déficit provocado por la ruptura del tendón del
supraespinoso se suma el déficit de este músculo debido al desacondicionamiento
muscular post cuadro agudo de la ruptura de tendones.
La alteración de cualquier estructura involucrada en el buen desarrollo
biomecánico del movimiento hombro, ya sean estructuras ósea, ligamentosas o
musculares, provocarán que esta sincronización en el movimiento del hombro se vea
perjudicada
La medición de la actividad electromiográfica solo nos da valores arbitrarios en
unidades de microvolts o milivolts dependiente de la captación de señal en el momento
de la captura de datos. Estos valores por lo tanto no pueden ser interpretados como
indicadores cuantitativos de la fuerza muscular. Los grupos de resultados obtenidos
son más comparables como una manera cualitativa, si se toman en condiciones de
evaluación similares. En nuestro estudio pudimos observar claramente la disminución
de la calidad del movimiento de los hombros afectados por la ruptura del manguito de
los rotadores y la afectación de la musculatura biomecánicamente involucrada en la
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
acción evaluada.
Junto a esto el análisis de los valores cuantitativos de la Dinamometría y
Análisis Cinemática del Movimiento nos permiten tener una visión clara de las
capacidades funcionales de cada trabajador posterior a su evaluación.
COMENTARIOS
Los resultados obtenidos en este trabajo nos permiten tener una visión objetiva
de las capacidades físicas de ocho trabajadores que presentan una patología similar
como lo es la Ruptura de Manguitos de los Rotadores.
Los modelos biomecánicos usados en este caso particular nos revelan la
importancia de cada músculo en el desarrollo de la actividad evaluada. Este
conocimiento es de mucha utilidad en las aplicaciones ergonómicas.
Como se deja entrever en las líneas anteriores un conocimiento acabado de la
condición Biomecánica de un trabajador determinado nos permitirá desarrollar
estrategias para encontrar los tiempos adecuados de inserción del trabajador, orientar
la rehabilitación, acelerando este proceso. Y por último desarrollar aplicaciones
ergonómicas desde el punto de vista organizativo, de concepción en futuros puestos de
trabajo, y si correspondiera en cada caso rediseño de puestos de trabajo. Colaborando
a una mejor salud de la empresa y trabajadores, promoviendo un trabajo más eficiente
y eficaz.
De ahí nace la importancia de emplear un análisis riguroso de la capacidad
funcional de hombro previo a una inserción laboral y el empleo de estas técnicas de
análisis que nos permitan tener valores objetivos en nuestras evaluaciones.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos sinceramente a la empresa ABC y a la Universidad Politécnica de
Cataluña por su constante apoyo hacia esta investigación.
REFERENCIAS
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por el que se aprueba el Texto
Refundido de la Ley General de la Seguridad Social. Arts. 115 a 117.
2- Real Decreto Legislativo 1/1994 de 20 de junio
por el que se aprueba el Texto
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Refundido de la Ley General de la Seguridad Social. Arts. 115 a 117.
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26-
Viladot. A, Voegeli y col, Lecciones Básicas de Biomecánica del Aparato
Locomotor, 1ª Ed, Springer. Barcelona.España; 8, 121-144. (2000).
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
ANEXO
ANEXO 1
Electrodes Part no. SX230
Electrodes
integral dry reusable
Gain
1000
Bandwidth
20 Hz – 450 Hz
Noise
<5 V
Input Impedance
>10,000,000 M Ohms
Supply Voltage
+4.50 Vdc
CMRR
(dB)
@
60
Hz
>96 dB (typically 110dB)
highly flexible grade, length
Cable
1.25 m (custom lengths on
request)
Plug
Mass
direct
connection
DataLINK or DataLOG
12g
Electrostatic Discharge Circuit protected
to
ORP2004 - 3rd International Conference on Occupational Risk Prevention
ANEXO 2
DataLINK
Model Number
DLK800
MECHANICAL
Subject Unit
Base Unit
Dimensions
130 x 65 x 25 mm
173 x 154 x 60 mm
Mass
200 g
360 g
ELECTRICAL
Mains powered rated continuous
Microprocessor controlled programmable gain amplifiers
Analog channels
8
Digital channels
5
Front end ADC
13 bit giving +/- 4000 counts
Communication with host PC
RS232 serial (via COM 1, 2, 3 or 4)
Number of goniometer channels
0 to 8, dependent on number of general analog channels (user select)
Number
channels
0 to 8, dependent on number of goniometer channels (user select)
of
general
analog
General analog channels may be single ended or differential dependent on
front end plug wiring configuration
Hardware Gain range options
Range of Sampling frequency per
analog channel
Gain
Max Input
X 1000
± 1 mV
X 300
± 3 mV
0.732 mV
X 100
± 10 mV
2.44 mV
0.244 mV
X 30
± 30 mV
7.32 mV
X 10
± 100 mV
24.4 mV
X3
± 300 mV
73.2 mV
X1
±1V
0.244 mV
X 0.3
±3V
0.732 mV
10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000 Hz (maximum 5,000 Hz
sequential)
Power supply per channel
Analog Output Sensitivity
Resolution
0 to 4,500 mV dc
Count Equivalent
Analogue Output
+4000
+4.5 Vdc
0
+2.5 Vdc
-4000
+0.5 Vdc
Goniometer
Angle
Equivalent
+180°
0
-180°
Accuracy
± 0.25% Full Scale