Valutazione biomeccanica con sensori IMU negli operatori sanitari adibiti alla movimentazione manuale dei pazienti

Introduction: Musculoskeletal disorders, particularly low back pain, show a high prevalence among healthcare workers. Current risk assessment methods related to manual patient handling do not allow for the estimation of biomechanical overload on the lumbar spine, particularly compression and shear forces. Estimating these variables is complex due to the ways patients are mobilized; therefore, biomechanical analysis using computerized models represents a promising tool for determining these values. Objective of the Study: The aim of this study was to compare the forces acting on various body segments of healthcare workers during different manual patient handling techniques. Specifically, the study compared forces calculated during traditional handling—without training or minor aids—with those calculated using specially designed handling techniques that incorporate minor aids, such as high-slip sliding sheets. Materials and Methods: Two healthcare workers and a third individual acting as a patient were involved in the study. Two different handling techniques were studied and compared to evaluate the forces used in each variant. These forces were calculated based on accelerations measured with inertial measurement unit (IMU) sensors applied to various regions of the worker's body (upper limbs, spine, lower limbs). The movement data obtained were processed using BOB Biomechanics software to calculate the forces and moments acting on different body segments. Results and Discussion: Analysis of vertical patient handling revealed a significant reduction in compression forces at the lumbar spine, shoulder, and right wrist when the handling was performed correctly, both with and without aids, as well as in the "squat" technique. For patient movement from supine to sitting, there was also a reduction in compression forces on key segments when the handling was performed by two operators or using the short-lever method, where both of the patient’s legs are bent before being moved. The correct handling technique showed force values, expressed in Newtons, below the limits proposed by the NIOSH method and Dortmund recommendations. Conclusion: The study demonstrated that the use of IMU sensors and data processing through musculoskeletal models allowed for a realistic calculation of the forces acting on the lumbar spine and upper limbs of healthcare workers. This method showed that correct patient handling techniques, performed in pairs and with the use of aids, significantly reduce the forces to levels below those recommended by the NIOSH method and Dortmund guidelines. This study, therefor, serves as a starting point for further research, which should include a larger sample size and consider additional variables such as gender and age.

Introduzione: Le patologie muscoloscheletriche ed in particolare la lombalgia mostrano un’alta prevalenza negli operatori sanitari. Le attuali metodiche di valutazione del rischio legate alla movimentazione manuale dei pazienti, non permettono di stimare il sovraccarico biomeccanico del tratto lombare, in particolare le forze di compressione e di taglio. La stima di tali variabili risulta complessa, viste le differenti modalità con cui un paziente viene mobilizzato, e per questo l’analisi biomeccanica con l'utilizzo di modelli computerizzati rappresenta un nuovo strumento utile al fine di determinare l’entità del sovraccarico biomeccanico. Scopo dello studio: Lo scopo del lavoro è stato quello di confrontare le forze che agiscono sui vari segmenti corporei di un operatore sanitario nelle diverse modalità di movimentazione manuale dei pazienti. A tale scopo sono state messe a confronto le forze calcolate durante una movimentazione tradizionale, quindi in assenza di addestramento ed ausili minori, con le forze calcolate utilizzando delle tecniche di movimentazione appositamente studiate che prevedono l’utilizzo di ausili minori (telo ad alto scorrimento). Materiali e metodi: Per lo studio sono stati impiegati due operatori sanitari e un terzo soggetto che fungeva da paziente. Sono state studiate due diverse movimentazioni eseguite con modalità differenti allo scopo di confrontate le forze utilizzate per ciascuna variante. Tali forze sono state calcolate partendo dalle accelerazioni misurate tramite l’utilizzo di sensori IMU (inertial measurement unit) che sono stati applicati in varie regioni del corpo dell’operatore (arti superiori, rachide, arti inferiori), i dati sul movimento così ottenuti sono stati elaborati tramite il software BOB Biomechanics al fine di calcolare le forze e i momenti agenti sui vari distretti. Risultati e discussione: Dall’analisi della movimentazione del paziente sul piano verticale è emerso che vi sia una riduzione significativa della forza di compressione a livello del rachide lombare, della spalla e del polso destro se la movimentazione viene eseguita nella modalità corretta con e senza ausili e nella modalità cosiddetta “squat”. Anche per quanto riguarda la movimentazione del paziente da supino a seduto vi è una riduzione della forza di compressione che agisce sui principali distretti se la movimentazione viene eseguita in coppia o nella modalità leva corta quindi con piegamento di entrambe le gambe del paziente prima di movimentarlo. La modalità corretta di movimentazione mostra dei valori espressi in Newton, inferiori ai limiti proposti dal metodo NIOSH e dalle raccomandazioni di Dortmund. Conclusione: Lo studio ha evidenziato come l’utilizzo dei sensori IMU e l'elaborazione dei dati tramite Modelli Muscolo-scheletrici ha permesso di calcolare in maniera realistica le forze che agiscono a livello del rachide lombare e degli arti superiori negli operatori sanitari. Tramite questo metodo è stato possibile dimostrare come la modalità di movimentazione dei pazienti eseguita in modo corretto in coppia e con gli ausili sia determinante nella riduzione delle forze che risultano essere inferiori a quelle raccomandate dal metodo NIOSH e dalle raccomandazioni di Dortmund . Lo studio rappresenta quindi un punto di partenza per ulteriori ricerche dove sarà necessario ampliare il campione tenendo conto di anche di altre variabili come genere ed età.