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La valutazione delle posture e dei
movimenti ripetitivi in ambiente
lavorativo: metodi di misura,
standardizzazione e Direttive
Europee
Prof. Francesco S. Violante
Università di Bologna
INAIL 2000
MP da WRMSD accolte in SMG (incidenza per patologie)
MP da WRMSD pervenute in SMG (distribuzione per regioni)
Bureau of Labor Statistics
(USA, 2000)
• 34,7% di tutti i casi di disturbi
occupazionali sono associati
all’effettuazione di movimenti ripetitivi o di
sforzi cospicui
European Foundation
• Lavoratori esposti ad attività che
comportano l’esecuzione di movimenti
ripetitivi:
• 1995 33%
• 2000 31%
European Foundation 2000
Dolore muscolare Dolore muscolare
regione collo/spalla arto superiore
Effettuazione di 37 % 24 %
movimenti
ripetitivi
Nessun 11 % 4%
movimento
ripetitivo
Tutti i lavoratori 23 % 13 %
European Foundation 2000
Dolore muscolare
regione collo/spalla
Lavorare continuamente 35 %
ad alta velocità
Non lavorare mai ad alta 15 %
velocità
Lavorare con ritmi 31%
pressanti
Lavorare senza ritmi 17%
pressanti
• E’ nota da tempo la relazione tra
l’insorgenza di disturbi dell’apparato
muscoloscheletrico e l’esposizione
lavorativa a fattori di rischio biomeccanico
• 1975 istituzione del Committee on
Ergonomics (ISO): promuovere
l’adattamento delle condizioni di lavoro
all’uomo
• Dal 1975 ISO ha pubblicato numerosi
standard in tema di Ergonomia
Patologie e disturbi muscoloscheletrici
dell’arto superiore correlati al lavoro
• Definiti Work Related Musculoskeletal Disorders
(WRMSDs)
• Possono manifestarsi con una patologia ben
definita (tendinite, epicondilite, sindrome del
tunnel carpale, sindrome di De Quervain) oppure
mediante sintomi più o meno specifici, talora non
accompagnati da segni clinici (“disorders”)
• Colpiscono diverse regioni dell’arto superiore
(dita, mano, polso, avambraccio, gomito, spalla)
Patologie e disturbi muscoloscheletrici
dell’arto superiore correlati al lavoro
• Genesi multifattoriale: fattori di rischio
lavorativi di tipo biomeccanico e
fattori non professionali (“work-
related”)
• Insorgenza graduale come
conseguenza di una prolungata
esposizione a fattori biomeccanici
Evidenza di relazione tra fattori di
rischio biomeccanico e WMSDs
NIOSH (Bernard, 1997)
Mano/Polso Evidenza Evidenza Evidenza
STC Forte Insufficiente
(+++) (++) (+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Vibrazioni X
Combinazione X
Evidenza di relazione tra fattori di
rischio biomeccanico e WMSDs
NIOSH (Bernard, 1997)
Mano/Polso Evidenza Evidenza Evidenza
Tendiniti Forte Insufficiente
(+++) (++) (+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Combinazione X
Evidenza di relazione tra fattori di
rischio biomeccanico e WMSDs
NIOSH (Bernard, 1997)
Gomito Evidenza Evidenza Evidenza
Forte Insufficiente
(+++) (++) (+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Combinazione X
Evidenza di relazione tra fattori di
rischio biomeccanico e WMSDs
NIOSH (Bernard, 1997)
Spalla Evidenza Evidenza Evidenza
Forte Insufficiente
(+++) (++) (+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Vibrazioni X
Fattori di rischio professionali
Fisici
• Movimenti ripetitivi ad alta frequenza
• Movimenti che richiedono l’applicazione di
forza
• Posture incongrue
• Compressioni localizzate
• Vibrazioni
• Altri: basse temperature, mancanza di idonei
periodi di recupero
Fattori di rischio professionali
Non fisici
Fattori psicosociali
• Organizzazione del lavoro (ritmi produttivi,
orari, sistemi di controllo e verifica)
• Rapporti coi colleghi e i superiori
Movimenti ripetitivi
• Movimenti identici o molto simili
eseguiti ad elevata frequenza
Misura della Ripetitività
Silverstein 1986
• Stima della durata del tempo necessario per
completare un compito (cycle time) e della
percentuale di tempo impiegato per
compiere lo stesso tipo di movimenti
all’interno del ciclo (fundamental cycle)
• Bassa ripetitività:
cycle time > 30 sec e fundamental cycle < 50%
• Alta ripetitività:
cycle time < 30 sec o fundamental cycle > 50%
Misura della Ripetitività
Armstrong e Ulin 1995
• Valutazione della ripetitività in
rapporto alla capacità del
lavoratore di svolgere il lavoro
Misura della Ripetitività
Armstrong e Ulin 1995
Molto alta: i segmenti corporei compiono movimenti
rapidi e regolari, il lavoratore fa fatica a mantenere il ritmo
di lavoro
Alta: i segmenti corporei compiono movimenti regolari,
qualsiasi imprevisto implica un ritardo rispetto al ritmo di
lavoro
Media: i segmenti corporei compiono movimenti regolari;
il lavoratore mantiene comodamente il ritmo e può
permettersi brevi pause
Bassa: il lavoratore non ha nessuna difficoltà a mantenere
il ritmo, le pause sono frequenti per attendere il lavoro
successivo
Molto bassa: il lavoratore è fermo per la maggior parte del
tempo, occasionalmente usa le mani
Misura della Ripetitività
Latko e Armstrong 1997
• Scala analogica per valutare il livello di
attività manuale
• Considera la durata e la frequenza dei
periodi di riposo e la velocità dei movimenti
delle mani
Misura della Ripetitività
Latko e Armstrong 1997
0 2 4 6 8 10
Mani Lunghe pause; Movimenti/ Movimenti/ Movimenti
Movimenti/
“inattive” o movimenti sforzi sforzi continui e
sforzi
per la molto lenti regolari, regolari; rapidi
continui e
maggior lenti; pause non o sforzi
rapidi; pause
parte del frequenti frequenti continui,
non
tempo; brevi pause difficoltà nel
frequenti
nessuno mantenere
sforzo il ritmo e
regolare l’attività
Forza
Azione meccanica necessaria per compiere
uno specifico movimento, mantenere una
postura, movimentare un carico
Forza
Fattori che influenzano lo sviluppo di
forza:
• Postura
• Coefficiente di attrito
• Rapidità di esecuzione dello sforzo
• Caratteristiche dell’individuo
Misura della Forza
• Misura diretta: dinamometro o sensori
di pressione posti nella sede di contatto
tra la mano e l’oggetto
• Stima (analisi del compito): peso
sollevato, collocazione dell’oggetto
nella postazione di lavoro, distanza
percorsa mantenendo l’oggetto
sollevato e il tempo impiegato per
compiere l’azione
Misura della Forza
Metodi psicofisici:
• Valutazione della percezione
dell’individuo del limite di sforzo
accettabile (scala di Borg)
• Scala analogica che esprime la
percezione dello sforzo compiuto
(Armstrong e Ulin 1995)
Posture
Per ciascuna articolazione esiste un’area
ottimale nell’ambito della quale è possibile
compiere uno sforzo con la minima fatica e
il minimo sovraccarico dei tessuti
Posture
• Allontanandosi da questo ambito (posture
incongrue o estreme) si ha:
• sovraccarico legamenti articolari
compressione strutture vascolari/nervose
variazione geometria dei muscoli
riduzione delle capacità funzionali
Il compito lavorativo risulta più affaticante
Effetto della postura sulla capacità di
sviluppare forza
Postura del polso Presa di Forza
(%)
Neutra 100
45° Flessione 60
65° Flessione 45
45° Estensione 75
60° Estensione 63
45° Deviazione 75
ulnare
25° Deviazione 80
radiale
Posture
• Evitare l’assunzione di posture
estreme/incongrue durante
l’esecuzione di attività manuali
ripetitive
• Evitare il mantenimento di posture
estreme/incongrue per periodi
prolungati
Posture estreme/incongrue
• Collo: evitare flessioni anteriori ≥20°
• Spalla: evitare flessioni o abduzioni ≥30°
oppure estensioni e rotazione interna
Abduzione Estensione
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
Posture estreme/incongrue
Flessione Supinazione Pronazione
Estrema
• Gomito: evitare la flessione estrema del gomito, la
massima supinazione e la pronazione
contemporanea alla presa
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
Posture estreme/incongrue
Flessione/ Deviazione
Estensione Radiale/ulnare
• Polso: evitare flesso-estensioni estreme oppure
deviazioni ulnari o radiali associate a presa
• Dita: evitare di afferrare o premere con la punta
delle dita, evitare l’estensione del pollice
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
Valutazione della Postura
• Metodi osservazionali diretti
• Videoripresa
• Applicazione di sensori di posizione,
acquisizione ed elaborazione dei
rispettivi segnali
Standard
• ISO 11226 Ergonomics-Evaluation of static
working postures
• EN 1005 Safety of machinery-Human physical
performance
– Part 1: Terms and definitions
– Part 2: Manual handling of machinery and component
parts of machinery
– Part 3: Raccomended force limits for machinery
operation
– Part 4: Evaluation of working postures in relation to
machinery
– Part 5: Risk assessment for repetitive handling at high
frequency
ISO 11226: Ergonomics - Evaluation
of static working postures
• Stabilisce valori di riferimento
relativamente a posture lavorative fisse che
non prevedono lo sviluppo di forza o
implicano sforzi minimi
• Tali limiti derivano da studi sperimentali
(endurance data) e possono essere
considerati protettivi per una popolazione
lavorativa adulta “normale”
ISO 11226: Ergonomics - Evaluation
of static working postures
• Stabilisce criteri di accettabilità di una
determinata postura che si basano
sull’angolo articolare
• Posture che si discostano da questo
ambito possono essere ancora accettabili
purché mantenute solo per determinati
intervalli di tempo
ISO 11226: Ergonomics - Evaluation
of static working postures
• I massimi tempi accettabili sono calcolati
nella misura del 20% del tempo massimo
di mantenimento di una postura
• Viene raccomandata una alternanza di tempi
mantenimento postura/recupero tale che al
termine del ciclo lavorativo la rimanente
capacità di mantenimento dello sforzo
(remaining endurance capacity) non sia
inferiore all’80%
Distribuzione tempi di
mantenimento postura/recupero
•1 Tempo, %
•2 REC (%)
ISO 11226
Esempio: abduzione spalla
Abduzione Accettabile Step Non
spalla 2 raccomandato
> 60° X
Tra 20° e 60° X
senza
supporto
Tra 0° e 60° X
con supporto
Tra 0° e 20° X
senza
supporto
ISO 11226
Esempio: abduzione spalla - Step 2 -
Tempo massimo di mantenimento 20°: 4 minuti
accettabile 30°: 3 minuti
60°: 1 minuto
Accettabile Non
raccomandato
Postura mantenuta per un tempo X
maggiore del tempo massimo
accettabile
Postura mantenuta per un tempo minore X
o uguale al tempo massimo accettabile
Norma EN 1005-4: Evaluation of working
postures in relation to machinery
• Fornisce raccomandazioni (per i diversi
segmenti corporei) relativamente
all’assunzione di posture e all’effettuazione
di movimenti in attività lavorative che
implicano sforzi minimi
• Tali raccomandazioni possono essere
considerate protettive per una popolazione
lavorativa adulta “normale”
Norma EN 1005-4
Esempio: arto superiore
Norma EN 1005-4
Esempio: arto superiore
Posture statiche Movimenti Movimenti
< 2/min > 2/min
I Accettabile Accettabile Accettabile
II Accettabile se è Accettabile Non accettabile se la
presente un supporto, frequenza è > 10/min
altrimenti valutare la e/o se la macchina è
durata della postura e i usata per lungo
periodi di recupero tempo
III Non accettabile Non acc. se la Non accettabile
macchina è usata
per lungo tempo
IV Non accettabile Non acc. se la Non accettabile
macchina è usata
per lungo tempo
Norma EN 1005-3: Raccomended force
limits for machinery operation
Descrive una metodologia per il calcolo della
massima forza isometrica esercitabile
durante l’uso di apparecchi meccanici (sia
in ambito professionale che domestico)
Il valore di forza è ottenuto partendo da valori
calcolati, per diverse attività, nella popolazione
generale (FB)
Norma EN 1005-3
• Tale valore viene poi moltiplicato per una
serie di coefficienti (mv, mf, md) che
tengono conto della velocità, frequenza e
durata dell’azione
• Il risultato è un valore di forza (FBr) che
rappresenta il limite massimo applicabile in
quelle condizioni
Norma EN 1005-3
La Norma indica inoltre un metodo che
permette di classificare il rischio per
l’apparato muscoloscheletrico correlato allo
sviluppo della forza richiesta per svolgere la
specifica attività
Area di rischio mr
Raccomandata <0.5
Non raccomandata >0.5 – 0.7
Da evitare >0.7
Norma EN 1005-5: Risk assessment for
repetitive handling at high frequency
• Stabilisce limiti di riferimento per la
frequenza delle azioni degli arti superiori
durante l’utilizzo professionale di macchine
• Si basa sulla valutazione dei seguenti
fattori: frequenza, forza, postura, periodi di
recupero e presenza di eventuali fattori
complementari
Norma EN 1005-5
Condizioni ottimali:
• Frequenza < 60 azioni/minuto
• Forza: assente oppure rispettati i limiti riportati
nella Norma EN1005-3
• Posture incongrue sono assenti o tali che:
– Abduzione spalla < 20° (oppure Norma EN1005-4)
– Movimenti articolari di gomito e polso non superino il
50% del max range articolare (Drury, 1987)
– Tipo di presa: presa di forza o in “pinch” per non oltre
1/3 del ciclo di lavoro
Norma EN 1005-5
• Adeguati periodi di recupero: almeno una pausa
per ogni ora di lavoro se sono compiuti movimenti
ripetitivi e il rapporto tra periodi di lavoro e
periodi di recupero sia almeno di 5:1
• Ripetitività bassa (Silverstein, 1987) :
– tempo per completare un ciclo maggiore di 30 secondi
– gli stessi tipi di azione non devono essere ripetuti per
più del 50% del tempo necessario a completare un ciclo
• Fattori addizionali (vibrazioni, compressioni
localizzate, esposizione a basse temperature…)
assenti o presenti per non oltre 1/3 del ciclo di
lavoro
Norma EN 1005-5
• Assenza di rischio significativo per
esposizione a movimenti ripetitivi ad alta
frequenza
• Sono possibili due livelli di accettabilità:
– Area verde: 30 azioni tecniche/minuto
– Area gialla: 31-60 azioni tecniche/minuto
Norma EN 1005-5
• Se una o più condizioni non sono soddisfatte
procedere ad una valutazione più dettagliata dei
fattori critici
• Calcolare i moltiplicatori per ciascun fattore di
rischio (Fp, Ff, Fa, Fr, Fd)
• Calcolare il numero di azioni tecniche/minuto
accettabili nella specifica condizione:
(30 o 60 azioni) x Fp x Ff x Fa x Fr x Fd
IEA TG 2001 exposure assessment of
upper limb repetitive movements
a consensus document
• Pubblicato nel 2001 dall’ International
Ergonomic Association Technical
Group
• Contiene linee guida per la descrizione
e, dove possibile, la valutazione del
rischio biomeccanico in lavori che
espongono a movimenti ripetitivi
IEA TG 2001 consensus document
• La valutazione si basa sulla scomposizione
dell’attività lavorativa in compiti semplici e
considera quattro principali fattori di rischio
che vengono analizzati separatamente poi
valutati nel loro insieme
– ripetitività
– forza
– movimenti e posture incongrui
– mancanza di periodi di recupero
Kilbom 1994 Guidelines: repetitive
work of the upper extremity
• Linee guida per l’attività pratica:
lavoro ripetitivo degli arti superiori-
parte 1
• Step 1 - Ricerca di elementi di rischio:
- lavoro ripetitivo (cycle time inferiore
a 30 sec) eseguito per almeno 1 ora
- caso di patologia muscoloscheletrica
nei lavoratori
Kilbom 1994 Guidelines: repetitive
work of the upper extremity
• Step 2 - Valutazione dell’esposizione ai
seguenti fattori:
– ripetitività
– forza
– posture incongrue
– frequenza
• La ripetitività è considerata il fattore più
importante per definire il rischio (è il fattore per il
quale sono maggiori le conoscenze scientifiche
sulla relazione esposizione/risposta)
Kilbom 1994 Guidelines: repetitive
work of the upper extremity
• Identificazione qualitativa del rischio
biomeccanico
• Riduzione del rischio ai livelli minimi
tecnicamente raggiungibili seguendo le
seguenti priorità:
– ridurre la ripetitività
– ridurre i tempi di esposizione
– ridurre l’esposizione agli altri fattori quali
posture incongrue, sviluppo di forza ecc…
OSHA 2000 Ergonomics
Program Standard
• Da applicare in caso di rilievo di patologia
muscoloscheletrica nei lavoratori e presenza
di fattori di rischio biomeccanico
• Informazione e formazione dei lavoratori
• Valutazione del rischio secondo OSHA
checklist (A, B, C)
• Applicazione di misure preventive e
sorveglianza sanitaria
American National Standards
Institute ANSI -Z 365 1996
• Descrive un processo per il controllo del
rischio biomeccanico e della patologia
muscoloscheletrica:
– analisi qualitativa, valutazione e monitoraggio
dei fattori di rischio
– sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti
• Non definisce limiti di esposizione “sicuri”
• Contiene indicazioni per la gestione di
interventi ergonomici volti a ridurre il
rischio
California State Standard 1997
• Lo standard impone ai datori di lavoro
lo sviluppo di un programma di
prevenzione basato su:
– valutazione del luogo di lavoro
– controllo dell’esposizione
– formazione dei lavoratori
California State Standard 1997
• Si applica alle attività lavorative in cui sono
stati rilevate patologie muscoloscheletriche da
traumi ripetitivi in più di un lavoratore secondo
le seguenti condizioni:
– la patologia da movimenti ripetitivi è stata
correlata in maniera preponderante (per oltre
il 50%) ad attività comportanti movimenti
ripetitivi
– i lavoratori affetti erano addetti a compiti
lavorativi monotoni
– la patologia è stata diagnosticata da un
medico
Metodi di valutazione
dell’esposizione
• Checklist OSHA
• Strain Index
• Indice OCRA
• TLV - ACGIH
Checklist OSHA
• Checklist A (arto superiore)
• Metodo qualitativo/semiquantitativo
• L’impiego della Checklist è subordinato alla
presenza di segnalatori di rischio per un definito
tempo nell’arco del turno:
1. Movimenti ripetitivi
2. Posture di lavoro fisse non supportate o incongrue
3. Uso di strumenti vibranti
4. Uso di forza delle mani
Checklist OSHA
• Fattori di rischio: Ripetitività, Forza,
Postura, Deformazione da contatto,
Vibrazioni, Ambiente, Ritmo di lavoro
• In base a presenza e durata dell’esposizione
a ciascun fattore viene attribuito un
punteggio
• Se il punteggio totale è superiore a 5, il
lavoro è giudicato a rischio
Strain Index
• Metodo semiquantitativo
• Proposto sulla base delle conoscenze
fisiologiche, biomeccaniche ed
epidemiologiche dei disturbi mano/polso
• Studi preliminari indicano che il metodo è
in grado di discriminare tra lavori associati
al verificarsi di disturbi delle estremità
superiori e lavori che non lo sono
Strain Index
Stima 6 variabili lavorative
Assegnazione di una valutazione su
scala ordinale a ciascuna variabile
Calcolo dell’indice secondo valori
moltiplicativi attribuiti a ciascuna
variabile
Strain Index
Calcolo dello Strain Index
Intensità Durata Azioni/ Postura Velocità Ore Strain
sforzo sforzo minuto mano/polso lavoro lavoro Index
X X X X X =
Interpretazione del risultato
SI <=3 Lavori probabilmente sicuri
3<SI<7 Lavori di incerta valutazione rispetto al rischio
SI>=7 Lavori probabilmente pericolosi
Modello di analisi OCRA
Analisi applicabile a lavori ripetitivi per gli
arti superiori che prevedono lo svolgimento
consecutivo, per almeno 1 ora al giorno, di
cicli lavorativi fra loro similari, di durata
relativamente breve (pochi minuti) che
richiedono azioni meccaniche degli arti
superiori
Modello di analisi OCRA
• Metodo quantitativo
• Stima 5 variabili lavorative:
1. Ripetitività
2. Forza
3. Postura
4. Periodi di recupero
5. Fattori complementari (Lavori di precisione, Vibrazioni,
Compressioni localizzate, Movimenti a strappo…)
• Valutazione di ciascuna variabile
• Calcolo del numero di azioni tecniche
raccomandate secondo valori moltiplicativi
attribuiti a ciascuna variabile
Calcolo dell’Indice di Esposizione
I.E.
=
N ° complessivo azioni tecniche svolte nel turno
N° complessivo azioni tecniche raccomandate nel turno
IE<0,75 piena accettabilità
0,75<IE<4 zona di incertezza (attivare la sorveglianza
dei possibili effetti indotti)
IE>4 non accettabile (introdurre miglioramenti
delle condizioni di lavoro e sorveglianza
sanitaria)
ACGIH - TLV per attività
manuali a compito unico
• Metodo quantitativo
• È riferito al distretto mano-polso-avambraccio
• È ricavato da studi epidemiologici, psicofisici e
biomeccanici
• È applicabile ad attività lavorative che comportano
l’esecuzione di azioni o movimenti ripetitivi e
simili per almeno 4 ore al giorno
TLV – Fattori di rischio
• Sono valutati su scale graduate da 0 a 10:
1. Livello di attività manuale media (HAL)
2. Picco di forza normalizzato (Pf)
• La combinazione di HAL e Pf su apposito
grafico permette di individuare il livello
(TLV) oltre al quale vi è evidente
prevalenza di disturbi muscoloscheletrici e
per il quale è indicata l’applicazione di
provvedimenti ergonomici
TLV
_____ TLV
- - - Limite di Azione
Validazione del metodo
Latko W, Armstrong T, Franzblau A, Ulin S, Werner R, Albers J.
A cross-sectional study of the relationship between repetitive work and the prevalence of
upper limb musculoskeletal disorders. Am J. Ind. Med. (1999) Aug;36(2):248-59.
Esempi
10
8
6
PF
4
2
0
0 2 4 6 8 10
HAL
•HAL = 1 Pf = 1
10
8
6
PF 4
2
0
0 2 4 6 8 10
HAL
•HAL = 4 Pf = 6
Esempi
10
8
6
PF
4
2
0
0 2 4 6 8 10
HAL
•HAL = 9 Pf = 2
10
8
6
PF 4
2
0
0 2 4 6 8 10
HAL
•HAL = 5 Pf = 5
Conclusioni
• Esiste una chiara evidenza scientifica della
relazione tra esposizione a movimenti
ripetitivi e insorgenza di WMSDs dell’arto
superiore
• In letteratura sono stati proposti diversi
metodi per la valutazione del rischio
biomeccanico in attività ripetitive
Conclusioni
• Nel 2000 l’American Conference of
Governmental of Industrial Hygienists ha
definito il limite di riferimento (TLV) per il
controllo delle patologie
muscoloscheletriche dell’arto superiore
approvando, come metodo di analisi del
rischio, il calcolo del livello di attività
manuale (HAL) e del picco di forza
Conclusioni
• Esiste sufficiente evidenza scientifica della
relazione tra assunzione di posture estreme
o incongrue e insorgenza di WMSDs solo
per alcuni distretti dell’arto superiore
(tendiniti mano/polso, spalla)
• In letteratura sono stati proposti diversi
metodi per la valutazione del rischio
biomeccanico in attività che implicano
l’assunzione di tali posture
Conclusioni
• Attualmente esistono indicazioni di Norme
di organismi internazionali
• Si fondano su processi di consenso di
gruppi di esperti nel settore dell’ergonomia
• Non sono stati ancora fissati dei valori
limite per le posture e non è stato
identificato un metodo di riferimento per la
loro valutazione
