Orientadores: Mauro Jose Andrade Tereso, Roberto Funes Abrahão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_IvanAugustoVall_M.pdf: 11470420 bytes, checksum: 7b4d66edae261245bb8810ee6aa0e792 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Tomaticultura constitui-se num dos maiores mercados agrícolas brasileiros, gerando mais de duzentos mil empregos diretos. Atualmente a exigência por produtos seguros se fortalece num ritmo muito acelerado, fazendo com que o beneficiamento pós-colheita dos produtos agrícolas se constitua numa atividade em grande expansão no Brasil. A Movimentação Manual de Cargas (MMC) nas unidades de beneficiamento de tomates (UB) é a atividade laboral mais freqüênte nas etapas do processo de beneficiamento e a que mais expõe os trabalhadores a riscos de lesão do sistema osteomuscular. O objetivo geral desse estudo foi analisar as tarefas de MMC das Unidades de Benrficiamento de Tomate de Mesa, visando contribuir para a prevenção das ocorrências de distúrbios osteomusculares nos trabalhadores. Para a realização do estudo, foram escolhidas seis Unidades de Beneficiamento, todas localizadas no estado de São Paulo. A compreensão do funcionamento geral das UB, foi possível a partir da aplicação do método da Análise Ergonômica do Trabalho (AET). Através de ferramentas que compõem o método da AET, como as observações sistemáticas, que possibilitaram o conhecimento do fluxo de produção, e as verbalizações dos trabalhadores, foi possível a identificação das etapas do processo de beneficiamento em que a MMC se apresentava com maior predominância. Para avaliar o risco de lesão do sistema osteomuscular dos trabalhadores nas etapas selecionadas dentro do processo de beneficiamento onde a MMC se apresentava de forma predominante, foram aplicados os métodos da equação National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), que é um método de análise quantitativa e que determina o Limite de Peso Recomendado (LPR) para cada tarefa e o método do Diagrama das Áreas Dolorosas que é um método subjetivo em que os trabalhadores através de um questionário apontam para as áreas do corpo que apresentam desconforto. Em todas as etapas do processo de beneficiamento estudadas, o peso real da carga movimentada manualmente superou o limite de peso recomendado (LPR) pelo NIOSH. O Diagrama de Áreas Dolorosas identificou extremo desconforto na área posterior do tronco, ombros, braços e antebraços, corroborando os resultados obtidos pela equação do NIOSH / Abstract: Tomato cropping is one of the biggest Brazilian agriculture markets, that generates more than 200,000 direct jobs. Nowadays the demand for safe products increases in a very accelerated rhythm, making the post harvest beneficiary process of the agriculture products an activity with a great expansion in Brazil. The manual material handling (MMH) in the fresh tomatoes packing houses is the most frequent labor activity in the phases of beneficiary process and the one of major risk of bone-muscle system lesion to the workers. The main goal of this work was to analyze the MMH tasks in six table tomato packing house in order to contribute to the prevention of the bone-muscle disturb occurrences in them. To accomplish this six packing houses located in São Paulo state were chosen. The comprehension of the packing house general functionalities was accomplished from the application of Work Ergonomic Analyses (WEA) method. Using WEA method tools, as the systematic observations, made it possible the identification of beneficiary process phases in which the MLM was predominant. In order to evaluate the risk of bone-muscle system lesion of the workers in the selected phases of the beneficiary process where MMH was predominant, two methods were applied: the first one was the Equation Method of the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), which is a quantitative analysis method that determines the Recommended Weight Limit (RWL) for each task. The second one was the Painful Area Diagram method, which is a subjective method where the workers indicates, through a questionnaire, the body areas which present discomfort. In all studied phases of the beneficiary process, the actual load weight manually moved overcome the NIOSH recommended weight limit (RWL). The painful area diagram identified extremely discomfort in the posterior area of the trunk, shoulders, arms and forearms, reaffirming the results obtained by the NIOSH equation / Mestrado / Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável / Mestre em Engenharia Agrícola

Les troubles musculo-squelettiques de l'épaule sont notamment le résultat de pratiques restrictives impliquant des postures inappropriées, des efforts musculaires élevés (au-dessus de la tête) et des mouvements répétitifs. Les manutentionnaires comptent parmi les travailleurs les plus à risque. Les experts semblent utiliser des techniques plus avantageuses que les novices pour réduire leur exposition aux facteurs de risque. L'objectif de cette étude est de déterminer la contribution articulaire du membre supérieur pour caractériser les postures et les stratégies optimales à adopter dans le milieu de travail. Trente-deux travailleurs (16 experts et 16 novices) ont participé à une tâche expérimentale de manutention impliquant 24 levées de charge en hauteur selon 4 conditions (2 poids x 2 hauteurs). Les techniques de travail ont été quantifiées en fonction de la contribution tridimensionnelle de chaque articulation à la hauteur de la caisse. Pour localiser les centres articulaires et les axes de rotation et personnaliser le modèle cinématique, une série d'essais statiques et de mouvements a été réalisée. Un pourcentage de la hauteur atteinte a été attribué à chaque articulation. Des différences significatives entre les experts et les novices sont systématiquement apparues, quelles que soient les conditions expérimentales ou l'articulation observée. Les principales différences se sont produites au début de la tâche alors que les experts et les novices ont approché la boîte. Les articulations ont présenté un total de six intervalles avec des différences significatives entre les deux groupes. L’intervalle de 0 % à 19 % de la hauteur présente une différence au niveau du tronc (p= 0,017), de 0 % à 37 %, une différence s'est produite à SCAC (p= 0), de 32 % à 43 % au poignet et aux coudes (p = 0,009) et enfin de 0 % à 26 % des différences se sont produites aux membres inférieurs (p<0,001). D’une part, la technique des experts limite l'utilisation de l'épaule en rapprochant la boîte proche du corps ainsi qu'en privilégiant la contribution des articulations distales du bras. D’autre part, les novices semblent compter davantage sur l'amplitude de l'épaule pour effectuer la tâche. / Musculoskeletal disorders of the shoulder are the result of restrictive practices involving inappropriate postures, high muscular effort (above the head) and repetitive movements. Stevedores are among the most at risk workers. Experts seem to use more advantageous techniques than novices to reduce their exposure to risk factors. The objective of this study is to determine the joint contribution of the upper limb to characterize the optimal postures and strategies to adopt in the workplace. Thirty-two workers (16 experts and 16 novices) participated in an experimental handling task involving 24 load lifts at height under 4 conditions (2 weights x 2 heights). The work techniques were quantified according to the three-dimensional contribution of each joint to the height of the body. To locate the joint centres and axes of rotation and customize the kinematic model, a series of static tests and movements were performed. A percentage of the height achieved has been assigned to each joint. Significant differences between experts and novices systematically appeared, regardless of the experimental conditions or the articulation observed. The main differences occurred at the beginning of the task as the experts and novices approached the box. The articulation contributions presented a total of six intervals with significant differences between the two groups. The range of 0% to 19% of height has a difference at the trunk (p= 0.017), 0% to 37%, a difference occurred at SCAC (p= 0), 32% to 43% at wrist and elbow (p= 0.009) and 0% to 26% of the differences occurred at the lower limbs (p<0.001). On the one hand, the expert technique limits the use of the shoulder by bringing the box closer to the body and by prioritizing the contribution of the distal joints of the arm. On the other hand, novices seem to rely more on the amplitude of the shoulder to perform the task.

Les blessures musculo-squelettiques du membre supérieur représentent un problème de santé publique dans le secteur de la manutention. En plus d’affecter la qualité de vie du travailleur, ces lésions entraînent une perte de temps de travail et une augmentation des coûts de production. Alors que nous avons des évidences épidémiologiques que les femmes manutentionnaires sont plus nombreuses que les hommes à souffrir de douleurs à l’épaule, la littérature fait défaut d’indices biomécaniques qui expliquent l'origine de cette différence. L'objectif général de cette thèse était d'améliorer l'évaluation des techniques de manutention du membre supérieur, avec trois objectifs spécifiques : (1) développer des indices cinématiques, électromyographiques et musculo-squelettiques synthétiques pour évaluer et différencier des techniques de manutention du membre supérieur ; (2) développer un logiciel libre d'analyse biomécanique ; et (3) utiliser les indices et le logiciel développés pour décrire les différences biomécaniques entre des femmes et des hommes manutentionnaires. Nous avons récolté des données de cinématique, d'électromyographie et de force sur 30 femmes et 30 hommes réalisant une tâche de manutention qui consistait à déplacer une boîte de 6 et 12 kg entre la hauteur des hanches et la hauteur des yeux. À partir de ces données, nous avons développé des indicateurs synthétiques : un indicateur cinématique utile pour identifier des techniques de manutention problématiques et plus généralement les fonctions articulaires ; des indicateurs électromyographiques qui permettent d'estimer la quantité d'activation musculaire et la co-contraction musculaire ; et des indicateurs musculo-squelettiques qui permettent d'estimer les contraintes musculaires totales et les contraintes appliquées à l'articulation glénohumérale. Nous avons implémenté ces indicateurs avec pyomeca, notre logiciel libre d'analyse biomécanique. Mis à disposition de la communauté biomécanique, pyomeca supporte des tâches utiles dans le quotidien d'un chercheur biomécanique, mais également des routines biomécaniques plus avancées, axées sur la mécanique du corps rigide et le traitement de signal. Ce dernier se démarque des logiciels biomécaniques existants parce que c'est une solution libre, conviviale, spécialisée et sûre. Nous avons ensuite appliqué les indices synthétiques pour décrire les différences biomécaniques entre les femmes et les hommes participant à notre expérimentation. L'indicateur cinématique a montré que les femmes employaient une technique de manutention moins sécuritaire, avec une plus grande contribution glénohumérale, une faible contribution des membres inférieurs et une boite plus éloignée du tronc. Ces différences de technique se sont répercutées sur les indicateurs électromyographiques et musculo-squelettiques, avec des activations musculaires deux fois plus importantes comparativement aux hommes et une moindre stabilité de l'articulation glénohumérale. Ces différences pourraient contribuer à expliquer la prévalence de blessure du membre supérieur plus élevée chez les femmes manutentionnaires. Cette thèse a donc permis de développer des indicateurs synthétiques et un logiciel libre d'analyse biomécanique qui pourraient permettre aux ergonomes d'évaluer l'exposition aux risques de blessures du membre supérieur pendant une tâche de travail dynamique. Appliqués à une population spécifique, ces indicateurs suggèrent qu'il est crucial d'accorder une attention particulière au sexe pendant l'évaluation d'une tâche de travail au-dessus des épaules. / Work-related upper limb musculoskeletal disorders represent a public health challenge in the material handling industry. In addition to affecting the worker's quality of life, these injuries result in lost work time and increased production costs. While we have epidemiological evidence that more female material handlers suffer from shoulder pain than men, the literature is lacking biomechanical indicators that explain the origin of this difference. The general objective of this thesis was to improve the evaluation of upper limb handling techniques, with three specific objectives~: (1) to develop synthetic kinematic, electromyographic and musculoskeletal indicators to evaluate and differentiate upper limb handling techniques~; (2) to develop an open source biomechanical analysis software~; and (3) to use the developed indicators and software to describe the biomechanical differences between female and male workers. We collected kinematics, electromyography and force data on 30 women and 30 men performing a handling task that consisted in lifting a 6 and 12~kg box from hip to eye level. From these data, we developed synthetic indicators~: a kinematic indicator useful to identify poor handling techniques and more generally joint functions~; two electromyographic indicators to quantify the amount of muscle activation and muscle co-contraction~; and two musculoskeletal indicators to estimate total muscle stress and stress applied to the glenohumeral joint. We have implemented these indicators with pyomeca, our open-source biomechanical analysis software. Available to the biomechanical community, pyomeca provide basic operations useful in the daily workflow of a biomechanical researcher, but also more advanced biomechanical routines geared towards rigid body mechanics and signal processing. pyomeca stands from existing biomechanical software because it is an open-source, user-friendly, specialized and secure solution. We then applied our synthetic indicators to describe the biomechanical differences between the women and men participating in our experiment. The kinematic indicator showed that women used a poor handling technique, with a higher glenohumeral contribution, a low contribution from the lower limbs and a box further away from the trunk. These differences in technique affected the electromyographic and musculoskeletal indicators, with twice as much muscle activation compared to men and less glenohumeral stability. These results may contribute to the sex difference in the prevalence of upper limb musculoskeletal disorders. This thesis has enabled the development of biomechanical indicators and an open-source software that could allow ergonomists to assess the upper limb exposure during a dynamic lifting task. Applied to a specific population, these indicators argue for a careful consideration of sex during ergonomics intervention, particularly during overhead work.

Thèse de doctorat à mi-chemin entre la recherche fondamentale et appliquée. Les champs disciplinaires sont principalement la biomécanique, l'ergonomie physique ou encore l'anatomie. Réalisé en cotutelle avec le professeur Paul Allard et Mickael Begon. / An occupation that requires handling loads combined with large elevation of the arms is associated with the occurrence of shoulders musculoskeletal disorder. The analysis of these joint movements is essential because it helps to quantify the stress applied to the musculoskeletal structures. This thesis provides an innovative model which allows the estimation of the shoulder complex kinematics and used it to analyze the joints kinematics during lifting tasks. It is organized into three sub-objectives. The first aim is the development and validation of a kinematic model the most representative as possible of the shoulder complex anatomy while correcting soft tissue artifacts through the use of global optimization. This model included a scapulothoracic closed loop, which constrains a scapular dot contact to be coincident with thoracic gliding plane modeled by a subject-specific ellipsoid. In the validation process, the reference model used the gold standard for direct measurements of bone movements. In dynamic movements, the closed loop model developed generates barely more kinematic errors that errors obtained for the study of standard movements by existing models. The second aim is to detect and quantify the shoulder articular movements influenced by the combined effects of two risk factors: task height and load weight. The results indicate that many peaks of joint angles are influenced by the interaction of height and weight. According to the different initial and deposits heights when the weight increases, the kinematics changes are substantial, in number and magnitude. The kinematic strategies of participants are more consistent when the weight of load increase for initial height lift at hips level compared to shoulders level, and for a deposit at eye level compared to shoulders. The third aim is to investigate the magnitude and temporality of the maximum peak vertical acceleration of the box. The significant joints movements are characterized with a principal component analysis of joint angle values collected at this instant. In particular, this study highlights that elbow flexion and thoraco-humeral elevation are two correlated invariant joint movements to all lifting tasks whatever the initial and deposit height, and weight of the load. The realism of the developed shoulder model and kinematics analyzes open perspectives in occupational biomechanics and contribute to risk prevention efforts in health and safety. / Une activité professionnelle qui exige de manipuler des charges combinée à de grandes élévations des bras augmente les chances de développer un trouble musculo-squelettique aux épaules. L’analyse de ces mouvements articulaires est essentielle car elle contribue à quantifier les contraintes appliquées aux structures musculo-squelettiques. Cette thèse propose un modèle innovant qui permet l’estimation de la cinématique du complexe de l’épaule, et l’utilise ensuite afin d’analyser la cinématique de levers de charge. Elle s’organise en trois sous-objectifs. Le premier concerne le développement et la validation d’un modèle cinématique le plus représentatif possible de l’anatomie du complexe de l’épaule tout en corrigeant les artéfacts des tissus mous par une optimisation multi-segmentaire. Ce modèle avec une fermeture de boucle scapulo-thoracique, impose à un point de contact scapulaire d’être coïncident au plan de glissement thoracique modélisé par un ellipsoïde mis à l’échelle pour chaque sujet. Le modèle qui a été utilisé comme référence lors des comparaisons du processus de validation bénéficie du « gold standard » de mesures directes des mouvements osseux. Le modèle développé en boucle fermée génère à peine plus d’erreurs cinématiques lors de mouvements dynamiques que les erreurs obtenues par les modèles existants pour l’étude de mouvements standards. Le second identifie et quantifie les mouvements articulaires de l’épaule influencés par la combinaison des effets de deux facteurs de risques : les hauteurs importantes d’agencement de la tâche (hauteurs de saisie et de dépôt) et les masses de charges (6 kg, 12 kg et 18 kg). Les résultats indiquent qu’il existe de nombreux pics d’angles articulaires qui sont influencés par l’interaction des deux effets. Lorsque la masse augmente, les modifications cinématiques sont plus importantes, en nombre et en amplitude, selon les différentes hauteurs de saisies et de dépôts de la charge. Les participants varient peu leur mode opératoire pour une saisie à hauteur des hanches en comparaison des épaules, et pour un dépôt à hauteur des yeux en comparaison aux épaules avec une charge plus lourde. Un troisième s’intéresse au pic maximal d’accélération verticale de la charge dans son intensité et sa temporalité. Basée sur une analyse en composante principale des valeurs d’angles articulaires à cet instant, elle permet de caractériser les mouvements articulaires significatifs. Cette étude met notamment en évidence que la flexion du coude et l’élévation thoraco-humérale sont deux mouvements articulaires corrélés invariants à toutes les tâches de lever en hauteur quelles que soient la hauteur de dépôt et la masse de la charge. Le souci de réalisme du modèle développé et les analyses cinématiques menées ouvrent des perspectives en biomécanique occupationnelle et participent à l’effort de prévention des risques en santé et sécurité.