Exoesqueletos, los avances tecnológicos puestos a disposición de la salud y la prevención de enfermedades

Por Luz Ángela Téllez Chavarro / Fisioterapeuta / Especialista en Salud Ocupacional / Especialista en Ergonomía / Magíster en Docencia

Introducción

En zoología el término <exoesqueleto> se refiere a una cubierta endurecida y rígida que protege el cuerpo de los artrópodos y otros invertebrados. También se le denomina así al esqueleto externo que recubre y protege el cuerpo de algunos animales haciendo las veces de una coraza protectora. De hecho, en su definición etimológica, “exo” proviene del griego y significa “afuera”, es decir, el exoesqueleto sostiene y protege el cuerpo desde afuera.

También se denomina exoesqueleto a la construcción robótica que se ajusta sobre el cuerpo y que sirve para la movilidad y la locomoción de personas cuya movilidad está disminuida o perdida. Es así como en el ámbito de la tecnología, el término se aplica a la estructura o armazón artificial que recubre, total o parcialmente, el cuerpo de una persona y permite aumentar sus capacidades físicas.

En ergonomía, los exoesqueletos se han transformado en un recurso importante desde su aplicación en este campo. Alrededor del año 1960, de acuerdo con los historiadores, la empresa General Electric Research (Estados Unidos) fue la pionera en el desarrollo del “hardiman”, un exoesqueleto de cuerpo entero que aumenta la capacidad de carga del usuario facilitando el levantamiento de objetos pesados (citado por Puebla, 2020).

La literatura también reporta que, en países como Corea del Sur, la empresa Daewoo, perteneciente a la industria automotriz, diseñó un exoesqueleto con el que un trabajador podía levantar piezas de hasta 30 kilos con el mínimo esfuerzo y contaba con un sistema de energía de hasta cuatro horas de autonomía.

Entre tanto, en España, en su planta valenciana, Ford desarrolló sus primeras pruebas con exoesqueletos en los operadores de su línea de montaje y ensamblaje de autos. La iniciativa obtuvo un galardón durante la VII edición de los Premios Asepeyo por mejores prácticas preventivas y de control de riesgo laboral. En Alemania, por su parte, los exoesqueletos industriales se han convertido en tendencia por facilitar el trabajo en tareas físicas y aumentar la productividad de los procesos.

De este modo, se ha adoptado en los entornos laborales incursionando en la prevención de trastornos músculo esqueléticos al mitigar sobreesfuerzos realizados por los trabajadores.

De otro lado, los exoesqueletos han sido utilizados en el campo de la rehabilitación física siendo, tal vez, una de sus aplicaciones más reconocidas. Incluso, en el área militar, algunos cuentan con certificados de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) y de la Comunidad Económica (CE) en Europa.

Finalmente, en la industria cinematográfica los exoesqueletos han adquirido protagonismo en películas en las que los actores realizan hazañas portando exotrajes.

Colombia, por su parte, no ha sido ajena al uso de estas estructuras. En Yumbo (Valle del Cauca) se han realizado pruebas de un exoesqueleto diseñado por Freddy Luna, ingeniero mecánico de la Universidad de Antioquia, cuyo proyecto fue uno de los semifinalistas en América Latina del programa ‘Una idea para cambiar la historia’ de History Channel. Luna diseñó un modelo para permitir al ex director técnico de fútbol, Luis Fernando Montoya, la posibilidad de ponerse en pie tras resultar herido durante un asalto, hecho que derivó en una cuadriplejía irreversible.

La propuesta fue acogida por la empresa de calzado de Rómulo Marín y le devolvió la posibilidad de trabajar a cuatro personas en condición de discapacidad física que eran dependientes del uso de sillas de ruedas. Esto demuestra que nuestro país ha venido avanzando en el uso de estos modelos tanto para el apoyo terapéutico en procesos de rehabilitación, como en algunas industrias donde se han convertido en una herramienta muy práctica dentro de las acciones de seguridad y salud en el trabajo para el reintegro laboral.

También, cabe resaltar la contribución al diseño de exoesqueletos que desde la academia se ha realizado a través de los grupos de investigación, con el aporte multidisciplinario de profesionales de diversas áreas del conocimiento. Por ejemplo, la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito muestra,en su página institucional, algunos de sus desarrollos.

Clasificación y viabilidad de su implementación

De acuerdo con su fuente de alimentación, los exoesqueletos se clasifican en pasivos y activos. Así mismo, se categorizan según la zona corporal que protegen, bien sea brazos, espalda, manos o piernas.

El exoesqueleto pasivo no tiene ninguna fuente de alimentación externa. Funciona a base de estructuras rígidas móviles, resortes y amortiguadores que distinguen la carga desde la zona corporal más afectada hasta otras zonas corporales con grupos musculares más potentes. En cambio, el exoesqueleto activo dispone de una fuente de alimentación externa que le proporciona energía por medio de baterías o pequeños motores eléctricos. En este caso, un software integrado en el dispositivo ofrece la fuerza extra necesaria para asistir los movimientos que efectúa la persona en cada momento.

En términos de apoyo de zonas corporales, los exoesqueletos para miembros superiores ayudan a mantener los brazos elevados, descargando la tensión de la zona superior de la espalda y de los hombros. Sirven para minimizar el esfuerzo en trabajos que requieren subir y bajar los brazos de forma rápida y repetitiva y en aquellas posturas estáticas que exigen mantener los brazos elevados de forma continua para la manipulación y transporte de cargas.

En la espalda, los exoesqueletos ayudan a mantener posiciones inclinadas de forma prolongada, disminuyendo el esfuerzo, descargando la tensión y protegiendo la zona lumbar. Lo mismo ocurre en trabajos que exigen mantener la espalda erguida y labores en los que el colaborador debe permanecer sentado. Entre tanto, el exoesqueleto para manos proporciona una fuerza adicional a esta extremidad en su conjunto para abrirla y cerrarla, ejercer agarre con una resistencia mantenida y en trabajos que requieren movimientos rápidos con manos y dedos.

En cuanto a los usados en piernas, los exoesqueletos permiten mantener una postura semisentada, descargando la tensión de las piernas. También ofrecen la posibilidad de alternar la postura sentada a semisentada; facilitan el retorno venoso en las piernas y descargar la presión a la zona lumbar. A su vez, sirven de apoyo en posturas de pie con pequeños desplazamientos y trabajos en postura sentada como sustitutos de una silla, taburete o apoya nalgas.

Los exoesqueletos que operan en el plano sagital1, para reducir los esfuerzos de los músculos lumbares, lo hacen entre un 10 y 40 %, mientras que, para el caso de los hombros, llegan a disminuir la percepción del esfuerzo en más de un 50 % (Femeval Federación Empresarial Metalurgica, s/f).

Dentro de los aspectos a evaluar sobre la viabilidad en la implementación de exoesqueletos deberán contemplarse los datos recogidos para identificar los procesos, situaciones, puestos de trabajo y tareas que pueden beneficiarse del uso de exoesqueletos, las cuales deben ser aquellas en las que predominan los riesgos por carga física, posturas forzadas prolongadas, tareas cíclicas, etc. Esto implica analizar en profundidad:

  • Esfuerzos físicos: pesos desplazados y movimientos de arrastre y empuje, desplazamientos, facilidad de agarre.
  • Diensiones de la situación de trabajo: posturas y movimientos estáticos y dinámicos, posibilidad de ajustes de los equipos de trabajo, accesos y circulación.
  • Aspectos temporales: frecuencia y duración de las tareas, periodos de recuperación.
  • Factores ambientales: temperatura, humedad, ruido, iluminación, vibración, desniveles, uso de Elementos de Protección Personal (EPP), trabajo en interiores o exteriores, ambientes con polución.
  • Características organizacionales: horarios irregulares, secuencia de la actividad, ritmos de trabajo, formación de las personas trabajadoras en prevención de riesgos laborales, madurez tecnológica, posibilidades de modificación de los métodos de trabajo.

Para la implementación de los exoesqueletos se sugiere la aplicación de herramientas de evaluación que pueden ser de dos tipos: objetivas (medición de parámetros fisiológicos o físicos) como cardiofrecuenciometría, cronoanálisis, etc., o subjetivas (recogiendo la opinión del personal) mediante la aplicación de entrevistas, entre otras.

Así mismo, hay que recordar que los exoesqueletos son considerados como un elemento de apoyo en la reducción de riesgos laborales para aquellas tareas donde la carga física del trabajo sea elevada o se adopten posturas forzadas mantenidas, disminuyendo la tensión de los músculos implicados en dichas actividades. De esta manera, mediante un buen uso de los exoesqueletos, se podría reducir la incidencia de trastornos músculo esqueléticos y conservar la salud de los trabajadores.

En la jerarquía de controles (figura 2), los exoesqueletos son considerados como equipos de trabajo que permiten la protección individual y la mitigación de los riesgos osteomusculares de los colaboradores mediante su implementación, así como la adopción de procesos de automatización.

No obstante, además, de usarse como estrategia para el control de los riesgos, este tipo de tecnologías también pueden apoyar el proceso de reincorporación a la labor de aquellos trabajadores en proceso de rehabilitación después de haber cursado un proceso de accidente o enfermedad.

Según la regulación europea, en el caso de que el exoesqueleto sea un equipo de protección personal (EPP), donde el exoesqueleto previene enfermedades relacionadas con el trabajo, la normativa asociada es la Directiva 89/686/Comunidad Económica Europea (CEE). Mientras que un exoesqueleto activo, en cambio, se encuentra bajo la regulación internacional de dispositivos robóticos (ISO 10218–1:2011) y seguridad para robots de cuidado personal (ISO 13482:2014).

En definitiva, los exoesqueletos son un invento muy útil para la humanidad que puede ser utilizado en procesos de rehabilitación previniendo, entre otras, las secuelas de la inmovilidad. Sus usos también se amplían a la prevención de los desórdenes músculo esqueléticos al trasferir el esfuerzo que realizan las estructuras humanas a estos dispositivos. No obstante, su implementación requerirá, en el mediano y largo plazo, realizar estudios que incluyan, por ejemplo, las consecuencias a nivel cognitivo y social.

Referencias

  • Agencia Europea de la Seguridad y la Salud en el Trabajo, “Los exoesqueletos ocupacionales, ¿cómo pueden contribuir a la prevención de los TME?, Disponible en: https://osha.europa.eu/es/highlights/occupational-exoskeletons-couldthey-be-future-msd-prevention
  • Chávez, M, Rodríguez F, & Baradica A (2010). Exoesqueletos para potenciar las capacidades humanas y apoyar la rehabilitación. Revista Ingeniería Biomédica, ISSN 1909-9762, volumen 4, número 7, enero-junio 2010, págs. 63-73, Escuela de Ingeniería de Antioquia-Universidad CES, Medellín, Colombia
  • Femeval Federación Empresarial Metalurgica. s/f. “Exoesqueletos en prevención de riesgos laborales”. Prevención y Retos 4.0.
  • https://www.femeval.es/dam/jcr:57e9814c-7825-4db7-b4d9-1b3ba12ce75d/GUIA-EXOESQUELETOS.pdf
  • Planas, A., Tomás, J. & Ducun, M. (2020). Ergonomía 4.0 y Exoesqueletos. Mitos, leyendas y certezas.
  • Puebla A. (2020) Beneficios y limitaciones del uso de exoesqueletos ocupacionales para la prevención de trastornos musculoesqueléticos: Revisión sistemática exploratoria. Facultad de Ciencias del Trabajo y Comportamiento Humano, Universidad Internacional SEK.
  • https://www.escuelaing.edu.co/es/noticias/un-dispositivo-robotico-para-el-tobillo-que-llega-al-corazon-de-lospacientes/
  • https://news.panasonic.com/global/stories/2016/44969.html
  • https://es.thefreedictionary.com/
  • https://grupfisioderm.com/
  • https://definiciona.com/
  • https://www.lexico.com/

Artículo técnico tomado de la Revista del Consejo Colombiano de Seguridad, Protección & Seguridad No. 400 Noviembre – Diciembre – 2020

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