Ergonomia no design e avaliação dos dispositivos de tecnologia assistiva: uma revisão narrativa

Fausto Orsi Medola1, Carlos Alberto Fortulan2, Carla da Silva Santana1,3, Valéria Meirelles Carril Elui1,3 1Programa de Pós-graduação Interunidades em Bioengenharia – EESC/FMRP/IQSC – Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil. 2Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil. 3Departamento de Neurociências e Ciências Comportamentais, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brasil. E-mail: fmedola@sc.usp.br Abstract. Assistive Technology, a group of devices aimed to improve functional independence in handicap subjects, has shown significant advances during the last years. However, in contrast to the need of more specific devices, the universal design still remains widely used, which leads to several problems in the users’ adaptation to the device. This paper aims to discuss, through a literature review, the ergonomic principles of hand tool design and their use to the development of assistive technology devices. The ergonomic concepts are highly relevant in the development of hand tools, in particular assistive technology devices, when searching by equipment whose use is efficient, comfortable and appropriate to the needs of each subject. However, the specific functional requirements of each individual make it difficult to obtain an appropriate ergonomic design which can be used by a large number of subjects. Ergonomics research can provide scientific and technical basis for the development of equipment capable of meeting the functional needs of its users. It is also highlighted the need for development of assessment tools related to ergonomic design, prescription and use of assistive technology devices, contributing to the standardization of methodological procedures necessary to conduct more reliable studies. When assistive technology reaches the functional needs of users, it fulfils its role in rehabilitation.

1. Introdução A tecnologia assistiva (TA), um recurso de suporte e auxilio para maior independência funcional, tem desempenhado importante papel no processo de reabilitação das pessoas com necessidades especiais. No entanto, apesar dos avanços científicos e tecnológicos destes equipamentos, ainda persiste a tendência de um design universal que não contempla as necessidades especificas de cada usuário. Como resultado, o equipamento pode não corresponder às expectativas de seu usuário e desta forma falhar em seu principal propósito. Compreender os princípios do design ergonômico e os instrumentos 1 To whom any correspondence should be addressed.

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

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de avaliação disponíveis pode auxiliar no projeto, prescrição e utilização correta dos dispositivos de TA. O conceito de usabilidade, intimamente relacionado ao conforto e eficiência dos produtos, é um dos aspectos do desempenho e qualidade da interface mão/instrumentos, cuja aplicação baseia-se em metodologias de design ergonômico [1]. A ergonomia e biomecânica apropriada são consideradas componentes essenciais na prevenção de lesões traumáticas repetitivas [2]. Apesar disto, parte dos instrumentos manuais não oferece interface de contato adequada para seu manuseio [3]. Isto é particularmente grave quando estes instrumentos são equipamentos de TA, pois em situações inadequadas podem levar a dificuldades funcionais ou até mesmo limitar a independência. Por este motivo, atenção crescente tem sido direcionada à pesquisa em ergonomia e biomecânica no sentido de aprimorar a eficiência e minimizar os riscos de lesões na utilização de equipamentos de TA. A avaliação ergonômica é uma tarefa complexa, uma vez que são relevantes não apenas as propriedades funcionais, medidas objetivas e a segurança, mas também as percepções do usuário, suas expectativas e satisfação com o equipamento [4]. Entretanto, avaliações de aspectos objetivos e subjetivos requerem, em geral, a aplicação de vários instrumentos de avaliação, o que torna a avaliação um processo extenso, e dificulta a utilização de um numero elevado de sujeitos. Além disso, as avaliações subjetivas podem ainda ser influenciadas pela experiência pessoal de cada individuo, e assim dificultar conclusões mais definitivas. Este trabalho pretende discutir, a partir de uma revisão bibliográfica, os princípios do design ergonômico de instrumentos manuais relacionados ao desenvolvimento de equipamentos de TA, com foco na interface mão/dispositivo. Mais especificamente, suas aplicações e os métodos de avaliação ergonômica, necessários para a determinação segura da qualidade e usabilidade destes dispositivos.

2. Design ergonômico de instrumentos manuais

A ergonomia compreende uma área de conhecimento que envolve as habilidades, limitações e outras características humanas que são relevantes ao design de produtos, máquinas, sistemas, atividades e ambientes para o uso humano de forma segura, confortável e eficiente [5]. Conceitualmente, para o design de instrumentos manuais, existem duas possibilidades: o desenho geométrico, que se assemelha a uma figura geométrica regular (como cilindros, esferas, cones, entre outras), e por não considerar a anatomia humana, oferece relativamente pouca superfície de contato com as mãos; e o desenho antropomorfo (ou “anatômico”), que geralmente apresenta uma superfície que se conforma com a anatomia das mãos, com depressões ou saliências para o encaixe destas, e por esta razão oferece maior superfície de contato, permite pega com maior firmeza, transmissão de maiores forças com concentração menor de tensões em relação ao manejo geométrico [1]. Um dos critérios ergonômicos para o projeto de ferramentas manuais é minimizar posturas extremas da mão, e maximizar as posturas neutras. O stress biomecânico relacionado à ferramenta manual não pode ser totalmente eliminado, mas deve ser ao menos controlado e mantido a um mínimo [3]. Ainda, a forma e propriedades da superfície têm um importante efeito sobre a pressão produzida sobre a mão, sendo esta pressão diretamente relacionada com a percepção de desconforto [6]. Freund et al. [7] apontam que uma ferramenta manual com um contorno de pega adequado à preensão e feito de plástico ou borracha provê conforto e pode diminuir o esforço físico. Em adição, recomenda-se evitar cantos agudos e ressaltos, preservar a pele e toda a estrutura da mão humana do recebimento de impactos e elevadas temperaturas, oferecer boa aderência, ter peso equilibrado, minimizar o desenvolvimento de tensão muscular, apresentar empunhadura ou pega tão extensa quanto possível, permitindo distribuir as pressões através da superfície da mão e transmitir a maior força com menor esforço possível [8]. As pegas e empunhaduras dos equipamentos devem ser projetadas de forma a evitar o uso freqüente do indicador ou polegar, distribuindo esta exigência física aos demais dedos [8]. Por fim, Couto [9] sugere que as a utilização de materiais de alguma compressibilidade, com atrito adequado, de modo a evitar esforço excessivo das mãos para prendê-los; ainda, indica razões para a não utilização de materiais metálicos: (1) compressão mecânica sobre os tecidos da mão; (2)

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transmissão aumentada de frio ou calor; (3) transmissão aumentada de vibração, fatores estes relacionados ao desconforto e lesões traumáticas das mãos relacionadas ao manuseio dos dispositivos.

3. Instrumentos de avaliação ergonômica

Com o objetivo de reconhecer o caráter ergonômico de instrumentos manuais, muitos estudos de avaliação tem sido conduzidos, a maioria deles combinando medidas objetivas (para avaliar a carga física) e experiências subjetivas dos indivíduos [10,11,12]. Dentre os instrumentos de medida objetiva, a eletromiografia (EMG) de superfície, que registra a atividade elétrica muscular através de sensores colocados na pele em locais específicos de registro para determinados músculos, fornece valores de atividade muscular que possibilitam determinar o nível de esforço exigido durante o manuseio do dispositivo [13]. Ainda, a avaliação das posições articulares, possível através do exame goniométrico (e eletrogoniométrico), possibilita a identificação de posições articulares inadequadas e potencialmente lesivas [4]. Mais recentemente, surge uma nova possibilidade de avaliação ergonômica, com foco na interface entre a mão e o instrumento manuseado. A distribuição de pressão sobre a superfície palmar das mãos, verificada com a utilização de luvas equipadas com sensores de força, tem sido utilizada para estudos ergonômicos [14,15]. Possibilita a identificação de pontos de elevada pressão nas mãos, que podem levar a lesões traumáticas, desconforto e dor.

De forma complementar às medidas objetivas, as avaliações subjetivas estão relacionadas à percepção dos sujeitos. Na pesquisa ergonômica, a avaliação do conforto ocupa posição de destaque. Subjetivamente, o conforto é associado com a sensação de relaxamento e bem estar, e o desconforto relaciona-se à dor, cansaço, irritabilidade e dormência [16]. Kuijt-Evers et al [17] apontam o conforto e o desconforto como dois opostos em uma escala contínua de uma mesma sensação. A avaliação do conforto e desconforto de um equipamento de TA pode ser feito utilizando diferentes estratégias. Kuijt-Evers et al. [18] destacam 3 possíveis métodos: (1) avaliar a intensidade do desconforto utilizando um mapa da face palmar da mão, (2) classificar o desconforto nas mãos, e (3) classificar o desconforto em todo o corpo e mãos. Kong et al. [19] propõem estudaram a utilização de uma escala qualificadora de 7 pontos, sendo o escore “7” indicando “máximo desconfortável” e o escore “1” sendo “sem desconforto. Alternativamente, Groenesteijn et al. [11] elaboraram um mapa detalhado da mão e punho, com 23 regiões, e um mapa do membro superior com 4 regiões, para verificação do desconforto na utilização de instrumentos manuais. Sensações de dor, dormência, pressão e cansaço sugerem desconforto. Uma escala de seis pontos foi utilizada para avaliar o desconforto (variando de 0 = sem desconforto,..., até 5 = desconforto extremo).

Por fim, destaca-se a importância de considerar, num processo de avaliação ergonômica, a satisfação do usuário com relação ao equipamento, definida como uma avaliação critica do equipamento de acordo com as expectativas do usuário, e ilustra o nível de sucesso ou insucesso do dispositivo em suprir as necessidades de determinada atividade do sujeito [20]. O instrumento de avaliação QUEST (Quebec User Evaluation of Satisfaction with Assistive Technology) avalia a satisfação do usuário com relação aos seguintes aspectos: peso, dimensão, ajuste, satisfação, durabilidade, facilidade no manuseio, conforto, eficiência. Ainda, avalia a satisfação com os serviços relacionados ao dispositivo: entrega, manutenção e acompanhamento [21]. Assim, por considerar os dois aspectos da TA, apresenta-se como um instrumento mais completo. Há também questionários apropriados para verificação do impacto do dispositivo de TA na qualidade de vida, autonomia, segurança e aceitação pelo usuário [22]. Apesar de terem sua validade na verificação ergonômica do produto, é importante considerar que tais aspectos, por representarem uma experiência subjetiva do usuário, podem ser influenciados por suas expectativas, atitudes e valores pessoais.

4. Conclusões

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Os princípios ergonômicos do design apresentam grande aplicabilidade nos dispositivos de TA. No entanto, estes dispositivos têm por objetivo o auxilio a condições especificas e individuais de cada usuário, o que, por sua vez, dificulta a obtenção de um design que favoreça a grande diversidade de usuários, no que diz respeito às dimensões, matéria prima e suporte funcional ótimo. Como resultado, persiste o conceito de design universal, que exclui do alcance aqueles que necessitam de condições especiais do equipamento. Consideramos importante o desenvolvimento de pesquisa em ergonomia aplicada aos equipamentos de TA, com o objetivo de fornecer fundamentos técnicos e científicos para o desenvolvimento de equipamentos mais adequados às necessidades funcionais individuais de seus usuários. O desenvolvimento de novos instrumentos de avaliação, de caráter objetivo e subjetivo, dos aspectos ergonômicos relevantes ao projeto, indicação e utilização dos equipamentos de TA contribuirá para a padronização de procedimentos metodológica necessária para a condução de estudos de maior confiabilidade. Oferecer equipamentos adequados à condição do usuário possibilita maior funcionalidade, menor dependência e, desta forma, melhor aceitação do equipamento.

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