09-A Biomeccanica Arto Superiore
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 1
Medicina del LavoroMedicina del LavoroRerumRerum CognoscereCognoscere CausasCausas
Corso di Medicina del Lavoro
Corso di Medicina del LavoroCorso di Medicina del Lavoro
Malattie muscoloscheletricheMalattie muscoloscheletrichee da agenti fisicie da agenti fisici
Patologia dellPatologia dell’’arto superiore daarto superiore dafattori biomeccanici e da vibrazionifattori biomeccanici e da vibrazioni
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Patologie e disturbiPatologie e disturbi
muscoloscheletricimuscoloscheletrici delldell’ ’ artoartosuperiore correlati al lavorosuperiore correlati al lavoro
• Definiti nella letteratura
scientifica Upper Limb - WorkRelated Musculoskeletal
Disorders “WRMSDs”
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Patologie muscoloscheletrichePatologie muscoloscheletriche
delldell’ ’ arto superiorearto superiore
• Il termine “Disorders” indica che sonoinclusi:
• disturbi più o meno specifici (dolore,bruciore, formicolio, calo della forza)
• e patologie ben definite (tendinite,
epicondilite, sindrome del tunnelcarpale, sindrome di De Quervain)
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Patologie muscoloscheletrichePatologie muscoloscheletriche
delldell’ ’ arto superiorearto superiore
• Colpiscono diverse regionidell’arto superiore (dita, mano,
polso, avambraccio, gomito,spalla)
• Insorgenza graduale comeconseguenza di una prolungataesposizione a fattori biomeccanici
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Patologie muscoloscheletrichePatologie muscoloscheletriche
dell’arto superioredell’arto superiore
• Riconoscono una genesimultifattoriale
• La loro insorgenza è correlata adiversi fattori di rischio lavorativi,
ma può dipendere anche da fattorinon professionali (“w o r k -
r e l a t e d ”)
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INAIL 2000Malattie Professionali muscoloscheletriche accolte in SMG (incidenza per patologie)
Malattie Professionali muscoloscheletriche pervenute in SMG (incidenza per regioni)
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Bureau ofBureau of Labor Labor StatisticsStatistics
(USA, 2000)(USA, 2000)
• 34,7% di tutti i casi di disturbioccupazionali sono associatiall’effettuazione di movimentiripetitivi o di sforzi cospicui
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European Foundation
• Lavoratori esposti ad attivitàche comportano l’esecuzione
movimenti ripetitivi:• 1995 ⇒ 33%
• 2000 ⇒ 31%
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EuropeanEuropean FoundationFoundation
20002000Dolore muscolare
regione collo/spallaLavorare continuamentead alta velocità
35 %
Non lavorare mai ad altavelocità
15 %
Lavorare con ritmipressanti 31%
Lavorare senza ritmi
pressanti
17%
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I fattori di rischioI fattori di rischiobiomeccanico per lbiomeccanico per l’’artoarto
superioresuperiore
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Fattori di rischio professionali Fattori di rischio professionali
Non fisiciFattori psicosociali
• Organizzazione del lavoro (ritmiproduttivi, orari, sistemi dicontrollo e verifica)
• Rapporti coi colleghi e i superiori
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Fattori di rischioFattori di rischio N O N N O N
professionali professionali FATTORI INDIVIDUALI
• Età
• Sesso
• Caratteristiche anatomiche edantropometriche
• Precedenti traumi• Attività non professionali
• Tolleranza allo sforzo
• Percezione del dolore
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Fattori di rischio professionali Fattori di rischio professionali
•Movimenti identici o molto
simili eseguiti ad elevatafrequenza
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Movimenti ripetitivi Movimenti ripetitivi
• Quale è l’effetto sulle strutture
tendinee se il carico esterno vieneapplicato troppo spesso o tropporapidamente?
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Movimenti ripetitivi Movimenti ripetitivi
Tempo
S t r a i n
R• Il prolungato
sovraccarico deitendini comporta
stiramento edeformazione
nel tempo
R= Punto di rottura
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Movimenti ripetitivi Movimenti ripetitivi
• all’inizio il tendine reagisce in maniera elastica
• all’aumentare del carico la struttura si deformae si comporta come un materiale plastico
• minimi incrementi del carico possono portarealla rottura
• Curva Stress-strain”
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CurvaCurva S t r e s s S t r e s s - - S t r a i n S t r a i n
S t r e s s =
( N m
/ c m )
Strain = (cm/cm)0
A
B
E
U
R
A= range elastico
E= limite di elasticità.B= range plastico
U= resistenza massima
R= rottura o punto di rottura
àà
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Misura della Ripetitivit Misura della Ripetitivit àà
SilversteinSilverstein 19861986
• Bassa ripetitività:cycle time > 30 sec• fundamental cycle < 50%
• Alta ripetitività:cycle time < 30 sec
• fundamental cycle > 50%
d ll àà
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•Valutazione della ripetitività
in rapporto alla capacità dellavoratore di svolgere il
lavoro
Misura della Ripetitivit Misura della Ripetitivit àà
Armstrong Armstrong ee UlinUlin 1995 1995
d llMi d ll Ri i i i àà
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Misura della Ripetitivit Misura della Ripetitivit àà
Armstrong Armstrong ee UlinUlin 1995 1995 • Molto alta: movimenti rapidi e regolari, il
lavoratore fa fatica a mantenere il ritmo di
lavoro• Alta: movimenti regolari, qualsiasi imprevistoimplica un ritardo rispetto al ritmo di lavoro
• Media: movimenti regolari; il lavoratore
mantiene comodamente il ritmo e puòpermettersi 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 usale mani
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à
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Misura della Ripetitivit Misura della Ripetitivit àà
LatkoLatko ee Armstrong Armstrong 1997 1997 Hand Activity Level - Livello di attività manuale
Mani“inattive” per lamaggiorparte
deltempo;nessunosforzo
regolare
Lunghepause; omovimentimolto lenti
Movimenti/sforzi
regolari,lenti;
frequenti
brevipause
Movimenti/sforzi
regolari;pause nonfrequenti
Movimenti/sforzi
continui erapidi;
pause nonfrequenti
Movimenticontinui e
rapidio sforzicontinui,
difficoltà nelmantenereil ritmo el’attività
0 2 4 6 8 10
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ForzaForza
Azione meccanica necessaria percompiere uno specificomovimento, mantenere una
postura, movimentare un carico
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ForzaForza
Tipologia• Forze esterne
• Forze interne
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ForzaForza
Fattori che influenzano lo sviluppo diforza:
• Postura
• Coefficiente di attrito
• Rapidità di esecuzione dello sforzo
• Caratteristiche dell’individuo
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Come si misura la forzaCome si misura la forza
• Misure dirette⇒ dinamometro⇒ sensori di pressione posti nella
sede di contatto tra la mano el’oggetto
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Come si misura la forzaCome si misura la forza
• Analisi del compito
• Elettromiografia di superficie
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Come si misura la forzaCome si misura la forza
• Metodi psicofisici⇒ percezione dello sforzo⇒ sforzo accettabile
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Scala di Borg
Picco di forza normalizzatoPicco di forza normalizzato
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0 2 4 6 8 10
Bassa Media AltaSforzo rilassato,
movimenti fluidi,apparentementesenza resistenza: (1-3)
•tenere o sollevareun oggetto leggero(come piccoli oggettio utensili) (1-2)• scrivere acomputer (1-3)
Sforzo medio:
• avvitare conavvitatori pneumatici(3-5)•cucire tessuti spessio pellame (4-5)
Sforzo importante:
uso del peso delcorpo, tensione deimuscoli, mimicafacciale:
• dare colpi (8-10)• tenere o sollevareoggetti pesanti (6-8)•“lanciare oggetti”
Picco di forza normalizzatoPicco di forza normalizzato
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PosturePosture
Per ciascuna articolazione esisteun’area ottimale nell’ambito dellaquale è possibile compiere uno
sforzo con la minima fatica e ilminimo sovraccarico dei tessuti
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PosturePosture
• 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 piùaffaticante
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PosturePosture
• Variazionedellapressione del
muscolosopraspinatoal variare
della posturae del carico
Effetto della postura sullaEffetto della postura sulla
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Effetto della postura sullaetto de a postu a su a
capacit capacit àà di sviluppare forzadi sviluppare forzaPostura del polso Presa di Forza
(%)
Neutra 100
45° Flessione 60
65° Flessione 4545° Estensione 75
60° Estensione 63
45° Deviazioneulnare
75
25° Deviazione
radiale
80
PosturePosture
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PosturePosture
estreme/incongrueestreme/incongrue• Collo: evitare flessioni anteriori ≥20°
• Spalla: evitare flessioni o abduzioni≥30°
oppure estensioni e rotazione interna
Abduzione Estensione
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
PosturePosture
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PosturePosture
estreme/incongrueestreme/incongrue
Flessione
Estrema
PronazioneSupinazione
• Gomito: evitare la flessione estremadel gomito, la massima supinazione e lapronazione contemporanea alla presa
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
PosturePosture
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PosturePosture
estreme/incongrueestreme/incongrue
• Polso: evitare flesso-estensioni estremeoppure deviazioni ulnari o radialiassociate a presa
• Dita: evitare di afferrare o premere conla punta delle dita, evitare l’estensionedel pollice
Sanders, 1997 – Armstrong, 2002
Flessione/
Estensione
Deviazione
Radiale/ulnare
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Altri fattori fisici Altri fattori fisici
• Vibrazioni trasmesse a mano-braccio
• Compressioni meccanichelocalizzate
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 43
Vibrazioni Vibrazioni
• Sono oscillazioni di un corpo
attorno ad un punto diriferimento
• Sono descritte dalle seguenti
grandezze fisiche:– Ampiezza (m)
– Velocità (m/s)
– Accelerazione (m/s2)– Frequenza (numero di
oscillazioni al secondo - Hz)
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Vibrazioni Vibrazioni
• Tutti i corpi dotati di massa e diproprietà elastiche (quali ad
esempio i macchinari industriali o ilcorpo umano) possono entrare invibrazione
ib i i
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 45
Vibrazioni Vibrazioni
• I tessuti sottoposti a vibrazioni esternereagiranno in maniera diversa aseconda della frequenza dellavibrazione
• se la frequenza è vicina a quella deltessuto colpito si verificano dei
fenomeni di risonanza che possonoamplificare l’effetto della vibrazioneapplicata
Classificazione vibrazioni diClassificazione vibrazioni di WisnerWisner
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 46
BASSE FREQUENZE (0-2 Hz): mezzi di comunicazione etrasporto (mal di mare)
MEDIE FREQUENZE (2-20 Hz): macchine e impianti industrialicome trattori, escavatrici, mulini, frantoi, piani vibranti perdistaffaggio (effetti su tutto il corpo)
ALTE FREQUENZE (> 20 Hz): strumenti vibranti
a percussione: scalpelli (cps 15-80, Kg 20-50)
a rotazione: perforatrici, frese, avvitatrici (cps 150-180, Kg 2-10)
a movimento misto: martello perforatore, ribattitrice, trapania percussione (cps 15-60, Kg 5-50)
(malattie osteoarticolari e angioneurotiche degli arti superiori)
Classificazione vibrazioni diClassificazione vibrazioni di Wisner Wisner
Frequenze di risonanza delFrequenze di risonanza del
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Frequenze di risonanza delFrequenze di risonanza del
corpo umanocorpo umano
• Mano-braccio
40< f < 1000 Hz
vasi sanguigni e terminazioninervose
Effetti delle vibrazioni ad altaEffetti delle vibrazioni ad alta
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Effetti delle vibrazioni ad altaEffetti delle vibrazioni ad alta
frequenzafrequenza• Le frequenze più rischiose sono
comprese tra 50 e 150 Hz• A parità di frequenza il rischio
aumenta all’aumentaredell’ampiezza
• Spesso si associano altri fattori dirischio: rumore, peso dell’utensile,postura
Alt i i V l iAlt i i V l i
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 49
Alterazioni Vascolari Alterazioni Vascolari
• Microtrauma sulle pareti vasali che
induce spasmo arteriolare
• Alterazione della regolazione nervosa
della vasomotilità (neuropatiavasomotoria riflessa)
• Nelle fasi avanzate: arteriolopatia con
iperplasia della media, ateromasiadell’intima e restringimento del lume
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Alterazioni Alterazioni Osteoarticolari Osteoarticolari • Quadro necrotico-degenerativo
osteocartilagineo dovuto almicrotraumatismo e alla ridotta
vascolarizzazione
Lavoratori esposti a rischioLavoratori esposti a rischio
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 51
pp
biomeccanico per lbiomeccanico per l’ ’ arto superiorearto superiore
• Addetti alle lavorazioni dellecarni
• Addetti alle catene di montaggio
• Addetti edilizia (uso di strumentivibranti)
Lavoratori esposti a rischioLavoratori esposti a rischio
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biomeccanico per lbiomeccanico per l’ ’ arto superiorearto superiore
• Addetti alla raccolta della frutta
• Potatori
• Addetti alle casse deisupermercati
• Igienisti dentali
Principali patologie dell’arto superiore daPrincipali patologie dell’arto superiore dai bi ii bi i
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 53
sovraccarico biomeccanicosovraccarico biomeccanicoSPALLA
POLSO - MANO• Tendinite della spalla(sindrome della cuffia
dei rotatori)•Borsite
• Tendinite dei flessori e
degli estensori delle
dita
• Sindrome di De
Quervain
• Dito a scatto, cisti
tendinee
• Sindrome del tunnel
carpale
•Sindrome del canale di
Guyon
GOMITO
• Epicondilite laterale e
mediale
• Borsite
•Compressione delnervo ulnare al gomito
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 54
Tendinite della spallaTendinite della spalla• Sindrome della cuffia dei rotatori
• Infiammazione tendini tra omero eacromion
• Dolore alla spalla
• Limitazione funzionale
EpicondiliteEpicondilite
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 55
EpicondiliteEpicondilite
• Infiammazione dei tendini deimuscoli dell’avambraccio alla loroinserzione al gomito
• Dolore esacerbato da movimenti diflesso-estensione delle dita e dei
polsi o di prono-supinazione
Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
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Medicina del Lavoro – Prof. Francesco S. Violante 56
Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
• Infiammazione dei tendini deimuscoli flessori o estensori nellaregione del polso
• Dolore nella mano e nel polso chesi accentua alla flesso-estensione
contro resistenza delle dita e deipolsi
Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
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Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
• Dito a scatto (nodulo tendineo alivello metacarpo-falangeo)difficoltà all’estensione del dito
Dito a scatto
Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
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Tendinite del polso e della manoTendinite del polso e della mano
• Sindrome di De Quervain
• Infiammazione dei tendini dei muscoliabduttore lungo ed estensore breve del
pollice• Dolore che si accentua in deviazione ulnare
del polso
TendinitiTendiniti arto superiorearto superiore
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Tendiniti Tendiniti arto superiorearto superiore
Diagnosi
• Esame clinico con test provocativi
• Esame ecografico
• Risonanza magnetica
Sindrome del tunnel carpaleSindrome del tunnel carpale
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Sindrome del tunnel carpaleSindrome del tunnel carpale
• STC
• Condizione clinica che si manifestacon segni e sintomi, causata dalla
compressione del nervo medianoal passaggio nel tunnel carpale
(neuropatia da compressionefocale)
Sindrome del tunnel carpaleSindrome del tunnel carpale
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Sindrome del tunnel carpaleSindrome del tunnel carpale
• Formicolio, perdita sensibilità,
torpore alle prime tre dita dellamano
La STC inLa STC in Kremer Kremer et et al. 1953al. 1953
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• The usual complaint is then ofattacks of painful tingling in one or
both hands at night, sufficient towake the sufferer after a few hours’ sleep.
• The pain and paraesthesiae areusually described as “burning” or
“agonising”, and a deep-seated achemay spread up the forearm to theelbow .
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La STC inLa STC in Kremer Kremer et et al. 1953al. 1953
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• Relief may be obtained byhanging the arm out of bed orshaking or rubbing the hand;
but, as symptoms increase,the patients often get out of
bed and walk about untileased.
Intrappolamento del nervoIntrappolamento del nervo
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ulnareulnare• A livello del gomito
• Al polso (sindrome delcanale di Guyon)
• Formicolio al mignoloe talvolta all’anularecon difficoltà
all’adduzione eabduzione delle dita
Diagnosi di STC e altreDiagnosi di STC e altre
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neuropatie perifericheneuropatie periferiche• Clinica: sintomi e segni
• Esami elettrodiagnostici utili perconfermare la diagnosi e valutare
la gravità• Altre indagini: ecografia, esami dilaboratorio, esami radiologici
possono aiutarci a comprenderel’eziologia
Effetti delle vibrazioni a caricoEffetti delle vibrazioni a carico
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del sistema manodel sistema mano--bracciobraccio
•Hand Arm VibrationSyndrome
•1.modificazioni vascolari
•2.modificazioni osteoarticolari
•3.modificazioni neurologiche
Modificazioni vascolari Modificazioni vascolari
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• Fenomeno di Raynaud:
• vasocostrizione transitoriadelle dita delle mani con
intenso pallore, parestesie edipo e/o anestesia
• scatenato dall'esposizione alfreddo
Modificazioni vascolari Modificazioni vascolari
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• Diagnosi
• Fotopletismografia• Test provocativi (freddo)
• Capillaroscopia• Eco-Doppler arterioso
ModificazioniModificazioni osteoarticolariosteoarticolari
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ModificazioniModificazioni osteoarticolari osteoarticolari
• Fenomeni artrosici che colpiscono idistretti più sollecitati:
• Mano (artrosi radio-carpica),
• Gomito (osteartrosi),
• Spalla (artrosi scapolo omerale,
tendinite)
ModificazioniModificazioni osteoarticolari osteoarticolari
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• Diagnosi radiologica
• Lesioni vacuolari delle ossa delcarpo e del semilunare
• Esostosi e osteofiti a livello delgomito (epitroclea ed epicondilo)
• Rammollimento erimaneggiamento osseo (geodi)
ModificazioniModificazioni osteoarticolari osteoarticolari
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od ca o osteoa t co a
• Diagnosi radiologica (continua)
• Necrosi del semilunare (malattia diKiembock)
• Periartrite calcarea, alterazioniartrosico-degenerative
dell’articolazioni acromion-clavearee scapolo-omerale
Modificazioni neurologicheModificazioni neurologiche
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g
• Neuropatia distale: il
microtraumatismo vibratorioprovoca un’alterazione della
velocità di conduzione motoria dialcuni nervi periferici come adesempio il nervo mediano(Sindrome del Tunnel Carpale)
Evidenza relazione fattoriEvidenza relazione fattoribiomeccanici ebiomeccanici e WMSDsWMSDs
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b o ecca c e S sNIOSHNIOSH ((BernardBernard, 1997), 1997)
Mano/Polso
STC
Evidenza
Forte(+++)
Evidenza
(++)
Evidenza
Insufficiente(+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Vibrazioni X
Combinazione X
Evidenza relazione fattoriEvidenza relazione fattoribiomeccanici ebiomeccanici e WMSDsWMSDs
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NIOSH (NIOSH (BernardBernard, 1997), 1997)
Mano/Polso
Tendiniti
EvidenzaForte
(+++)
Evidenza
(++)
EvidenzaInsufficiente
(+/0)Ripetitività X
Forza X
Postura X
Combinazione X
Evidenza relazione fattoriEvidenza relazione fattoribiomeccanici ebiomeccanici e WMSDsWMSDs
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NIOSH (NIOSH (BernardBernard, 1997), 1997)
Gomito EvidenzaForte
(+++)
Evidenza
(++)
EvidenzaInsufficiente
(+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Combinazione X
Evidenza relazione fattoriEvidenza relazione fattoribiomeccanici ebiomeccanici e WMSDsWMSDs
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NIOSH (NIOSH (BernardBernard, 1997), 1997)
Spalla EvidenzaForte
(+++)
Evidenza
(++)
EvidenzaInsufficiente
(+/0)
Ripetitività X
Forza X
Postura X
Vibrazioni X
Fattori dirischio
Possibili alterazionitessutali
Alterazionimuscolo-scheletriche
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Applicazione diforza
Stiramento delle strutturemuscolo-tendinee;
Forze elevate applicate perbreve durata possono
portare a rottura deltessuto;
Forze moderate applicateper lunga durata possono
portare a deformazioni neitendini e/o fatica muscolare
TendiniteAffaticamento
muscolare
Applicazione diforza in posture
non ottimali
Fatica muscolare Dolore
muscolare
Posture estreme Compressione di vasisanguigni o nervi
Sindrome del tunnelcarpale
Fattori dirischio
Possibili alterazionitessutali
Alterazionimuscolo-scheletriche
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Lavoro con artosollevato al disopra del capo
Aumento della pressioneintramuscolare nelsopraspinato con riduzionedella perfusione sanguigna
Mialgia del muscolosopraspinato etendinite delsopraspinato
Vibrazioni mano-avambraccio Aumento della presa di forzaper mantenere il controllodell’utensile
Danno al tessuto nervoso
Fatica e doloremuscolare
Sindrome del tunnel
carpaleFenomeno di Raynaud
Postura fissa Contrazione muscolarestatica
Mialgia / Tensionemuscolare collo
Movimentieseguiti adelevata frequenza
Scorrimento ad alta velocitàdei tendini e contrazionestatica della muscolatura piùprossimale
Tenosinovite
Mialgia / Tensionemuscolare collo