INGENIERIA BIOMEDICA: Fuerza límite de compresión de las vértebras lumbares en las detenciones policiales

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Figura1, en esta imagen se observa las vértebras L1, L2, L3, L4, L5 y la pelvis.
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En artículos anteriores “comparativa técnica básica 4 OTP vs técnica tradicional estrangulamiento”, determinamos que al realizar detenciones policiales utilizando técnicas de intervención física clásicas impartidas en las academias de policía a día de hoy, la zona lumbar de la columna vertebral “L5-pelvis” sufría una fuerza de cizallamiento con alto riesgo laboral.

Debemos recordar que, las cargas en la columna vertebral se pueden clasificar como tres tipos de fuerzas:

  • Fuerzas de compresión (que actúan hacia abajo a lo largo de la columna por la acción del peso).
  • Fuerzas de cizallamiento (perpendiculares a las fuerzas de compresión).
  • Fuerza de torsión (originadas por la rotación que actúa alrededor del eje longitudinal de la columna).

Pues bien, continuando con nuestra línea de investigación sobre  prevención de riesgos laborales en el ámbito específico policial, teniendo como base el “Estudio de las técnicas físicas idóneas para la intervención que minimicen el riesgo de lesiones en una detención policial. Sistemas monitorizado” , en esta ocasión, vamos a analizar las fuerzas de compresión “Joint contact forces” también en el segmento de la columna vertebral L5-Pelvis (Figura1), en la comparación de dos técnicas de intervención física en el uso de la Fuerza Policial, la Técnica Básica 4 OTP vs. la técnica tradicional de estrangulamiento.  En dicho segmento, está la unión de interés para este estudio es la de la vértebra L5 (quinta vértebra lumbar) con el Sacro que aquí se denotará indistintamente como L5-Pelvis o L5/S1.

Figura1, en esta imagen se observa las vértebras L1, L2, L3, L4, L5 y la pelvis.

Entre los distintos métodos de evaluación ergonómica que se pueden disponer, (RULA, REBA, OWAS, LEST, JSI, GINSHT, Snook and Ciriello Tables, OCRA, OCRA Checklist, Chaffin Biomechanical Model, NIOSH,…), para este estudio se ha pensado que el método basado en la medida de levantamiento de cargas de NIOSH es el que está más relacionado con los resultados que queremos mostrar, sobre todo atendiendo al riesgo de lumbalgias o problemas de espalda.

Según el criterio del comité del National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH, 1981), para la aparición de riesgo de lumbalgia, se establece el valor de 3400 N como fuerza límite de compresión en la unión L5/S1.

Para realizar la comparativa de los dos métodos de intervención física en el Uso de la Fuerza Policial (Técnica OTP 4 vs. Técnica Estrangulamiento) se va a utilizar el paquete biomecánico BoB (Shippen, J., 2016.) y un equipo monitorizado de 19 sensores de precisión biométrica RoKoKo con conexión inalámbrica.

Con el paquete biomecánico se ha podido realizar un cálculo de las fuerzas de compresión entre varias vértebras de la zona lumbar (Figura 1) mostrando especial hincapié en la unión L5/S1, durante la aplicación de ambas intervenciones físicas, como posible causante de lumbalgias.

Materiales y método

Smartsuit Pro Rokoko. Consta de 19 sensores inerciales inalámbricos, Figura 2,  que miden, posiciones, velocidades, aceleraciones y campo magnético, en varias posiciones del cuerpo humano. Este smartsuit viene provisto de un software específico que muestra las posiciones del cuerpo en avatares.

Figura 2, Foto de la Izquierda representación del avatar. Foto de la derecha disposición de los sensores en el cuerpo humano.

Paquete de modelización biomecánica BoB (Shippen, 2016). Es un potente sistema de análisis biomecánico de ergonomía y factores humanos. El cual se ha usado para calcular los rangos de movimiento de las articulaciones, las trayectorias anatómicas, los pares de torsión de las articulaciones, las fuerzas musculares, las fuerzas de reacción del suelo, la fuerza de contacto de las articulaciones. BoB también proporciona gráficos tridimensionales y un visor para distribuir sus resultados.

Resultados y discusión

En las gráficas de la parte izquierda de las figuras 3 a 5, se muestran los valores de fuerza de compresión en la unión L5/S1, de la Técnica Tradicional de Estrangulamiento (trazo azul)  vs. la Técnica Básica 4 OTP  (trazo rojo) con un indicador de tiempo (línea vertical roja) que marca  tres momentos de interés durante la progresión de cada una de las técnicas de intervención física policial.

Así, en la Figura 3 se indica el valor más alto en la Técnica Básica 4 OTP que ocurre en el instante t=0.519 s, alcanzando un valor de 4269 N (los valores que se indican en el eje de ordenadas están escalados a unidades de 10000 N). En el avatar que se muestra a la derecha de esta figura se muestra de forma más visual, mediante flechas de compresión, la intensidad en el segmento de interés en dicho momento para la Técnica Básica 4 OTP.

En la gráfica izquierda de la Figura 4, se indica un momento (t= 2,046 s) especial en el desarrollo de la Técnica Tradicional de Estrangulamiento con un valor especialmente alto de la fuerza de compresión calculada, que es mostrado en el avatar de esta técnica, en la figura de derecha, con unas flechas de compresión realmente muy intensas.

En la Figura 5 se repite la misma gráfica, indicando el momento (t= 3,9 s) donde se ha calculado la mayor fuerza de compresión para dicha Técnica. En la imagen de la derecha se muestran los avatares de ambas técnicas visualizando la gran diferencia en las flechas de compresión. La intensísima compresión con flechas en rojo de gran tamaño corresponde al momento de la Técnica Tradicional de Estrangulamiento donde se produce fuerza de contención para mantener abajo al oponente una vez está bloqueado por el cuello.

Para una situación equivalente en la Técnica Básica 4 OTP el valor de la fuerza de compresión es de 1800 N.
Paso 1 técnica básica 4 OTP

Figura 3. Paso 1 técnica básica 4, la línea roja indica  las fuerzas de compresión “Joint contact forces” en el segmento de la columna vertebral: L5- PELVIS, a una intensidad de 4269 N.

Paso 1 técnica tradicional estrangulamiento

Figura 4. Paso 1 técnica tradicional estrangulamiento, la línea azul indica  las fuerzas de compresión “Joint contact forces” a una intensidad de 10700 N.

Paso 2 técnica tradicional estrangulamiento
Conclusiones

Atendiendo a los valores de fuerza de compresión que se han determinado durante el desarrollo de  dos técnicas de intervención física en el Uso de la Fuerza Policial, como son la Técnica Básica 4 OTP vs. la Técnica Tradicional de Estrangulamiento, se puede vislumbrar la gran diferencia de cargas dinámicas que soporta la unión L5-Pelvis. De tal forma, que utilizando el criterio de máxima fuerza de compresión de NIOSH, se puede determinar el elevado grado de aparición de riesgo de lumbalgia para la Técnica Tradicional de Estrangulamiento.

Bibliografía
Autor: Dr. José Carlos Vera Jiménez para h50 Digital Policial

Coautor: Dr. Jesús Ayuso Vilacides para h50 Digital Policial

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