Kenneth E. Games , PhD, LAT, ATC * ; Zachary K. Winkelmann , PhD, LAT, ATC * ; Kaitlin D. McGinnis , MS, LAT, ATC † ; Jeremy S. McAdam , PhD † ; David D. Pascoe , PhD † ; JoEllen M. Sefton , PhD, ATC †
Objetivo Examinar el efecto de las condiciones ambientales, incluidas las temperaturas calientes y ambientales, y el ejercicio sobre las medidas de resultado funcionales y fisiológicas, incluido el equilibrio, la temperatura rectal y el esfuerzo percibido.
Pacientes u otros participantes Un total de 13 bomberos profesionales sanos y activos (edad = 26 ± 6 años [rango = 19-35 años], altura = 178,61 ± 4,93 cm, masa = 86,56 ± 16,13 kg).
Intervención (es) Las variables independientes consistieron en 3 condiciones (ejercicio en calor [37.41 ° C], estar de pie en calor [37.56 ° C] y ejercicio en temperatura ambiente [14.24 ° C]) y 3 tiempos de recolección de datos (preintervención, postintervención y postrecovery). Cada condición se separó de las demás por al menos 1 semana y duró un máximo de 40 minutos o hasta que el participante alcanzó fatiga volitiva o una temperatura rectal de 40.0 ° C.
Principales medidas de resultado Índice de rendimiento del equilibrio funcional específico para la lucha contra incendios, temperatura rectal y calificación del esfuerzo percibido.
Resultados El ejercicio en el calor disminuyó el equilibrio funcional, aumentó la temperatura rectal y alteró la percepción de esfuerzo en comparación con las otras condiciones de intervención.
Conclusiones Un período de ejercicio en un ambiente cálido y húmedo aumentó la temperatura rectal de manera similar a la reportada en la población físicamente activa y las medidas negativamente afectadas de equilibrio funcional. En lugar de afectar independientemente el equilibrio, los factores de ejercicio y estrés por calor parecían combinarse, lo que aumentaba la probabilidad de resbalones, tropiezos y caídas.
© por la Asociación Nacional de Entrenadores de Atletismo, Inc
Contexto
Los resbalones, tropiezos y caídas son las principales causas de lesiones musculoesqueléticas en los bomberos. Los investigadores han planteado la hipótesis de que el estrés por calor es el principal factor que contribuye a estas lesiones en el fuego.
Las lesiones musculoesqueléticas (MSI) debido al sobreesfuerzo, resbalones, tropiezos y caídas son una de las principales causas de días de servicio perdido en el servicio de bomberos. 1 , 2 Estas lesiones pueden ocurrir en una variedad de entornos ocupacionales que se clasifican en términos generales en entornos de incendio (por ejemplo, incendios de vehículos, incendios forestales, incendios estructurales) y no relacionados con el fuego (por ejemplo, emergencias médicas, accidentes de vehículos, desastres naturales). La mayoría de las lesiones de los bomberos ocurren en la categoría de incendio. 2 Este es un entorno complejo en el que los bomberos están expuestos a ejercicios extenuantes y calor extremo, así como a peligros ambientales, como la caída de escombros, visibilidad reducida y acumulación de humo.
El número de lesiones causadas por incendios en los Estados Unidos ha disminuido en promedio de aproximadamente 60 922 por año en la década de 1980 a aproximadamente 49 685 por año en la década de 1990, aproximadamente 39 054 por año a principios de la década de 2000 y un promedio de 30 096 por año de 2010 a 2015. En 2015, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) registró un total de 29 130 heridos en el fuego. Mientras que el número de lesiones por año ha disminuido, la tasa de lesiones se ha mantenido relativamente sin cambios desde 1981, oscilando entre 22.6 y 25.6 lesiones por 1000 incendios. En contraste, la tasa de lesiones por incidentes no relacionados con incendios se ha reducido de 1.24 a 0.44 por 1000 incidentes desde 1981. Las principales causas de lesiones en el fuego fueron resbalones, tropiezos y saltos, que representaron el 27.2% de todas las lesiones en el fuego (7923 lesiones). Los resbalones, tropiezos y caídas a menudo producen lesiones más graves (p. Ej., Distensiones, esguinces y fracturas), lo que resulta en las tasas de incidencia más altas de días de trabajo perdidos y altos costos médicos y de compensación. Por lo tanto, estas lesiones son muy costosas para la salud y el bienestar de los bomberos, para la preparación del servicio de bomberos y monetariamente.
El estrés por calor ambiental se considera la principal causa de fatiga muscular y sobreesfuerzo en el servicio de bomberos. El sobreesfuerzo y las reacciones corporales representaron el 20% de todas las lesiones no fatales de extinción de incendios entre 2003 y 2014. Según el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional, personas que están expuestas al calor extremo o trabajan en un ambiente cálido y húmedo están en riesgo para el estrés por calor Los investigadores indicaron que el estrés por calor ambiental puede conducir a la pérdida del equilibrio funcional, lo que resulta en resbalones, tropiezos y caídas. Esta conclusión se basó en estudios previos en los que los investigadores mostraron que la exposición al calor promovió la deshidratación y la fatiga, aumentó la tensión cardiovascular y la función cognitiva deteriorada. Mientras que el estrés por calor contribuye a las lesiones en el servicio de bomberos, también es importante comprender la contribución de la fatiga de la actividad física para equilibrar las deficiencias y los MSI resultantes para que se puedan desarrollar intervenciones específicas para combatir los factores de riesgo combinados que contribuyen a las lesiones en El patio de fuego.
Los investigadores informaron que el ejercicio aeróbico y anaeróbico podría reducir el control postural, alterar la mecánica y provocar interrupciones en el equilibrio. La fatiga por ejercicio puede reducir la estabilidad postural al causar cambios en el centro de presión lejos de posiciones más estables. Los cambios causados por la fatiga del ejercicio también pueden modificar la cinemática de las articulaciones, reduciendo la capacidad de detectar y responder a resbalones, y desengrasando el control sobre la dinámica del cuerpo cuando se expone a posiciones posturales difíciles. Los efectos negativos del ejercicio fatigante sobre el control postural y el equilibrio parecen desaparecer dentro de los 10 a 15 minutos posteriores al cese del ejercicio. Es importante destacar que estos estudios se realizaron en poblaciones no bomberos que no utilizaron equipo de protección personal (EPP), lo que puede exacerbar el efecto del ejercicio sobre el equilibrio.
Las mejoras en el EPP para bomberos han reducido efectivamente el riesgo de lesiones debido a la exposición a productos químicos y al calor extremo ; sin embargo, se ha informado que el PPE afecta negativamente el equilibrio. El efecto negativo del EPP sobre el equilibrio puede estar relacionado con alteraciones sustanciales en el centro de masa, la mecánica de la marcha y el equilibrio funcional entre los bomberos.
Gran parte de la literatura sobre enfermedades por esfuerzo físico relacionadas con la participación deportiva ha establecido un consenso y una recomendación para el enfriamiento de todo el cuerpo para reducir la temperatura rectal del paciente lo más rápido posible en el sitio. En el servicio de bomberos, la probabilidad de regresar a la extinción de incendios vivos después de un protocolo de recuperación es alta; por lo tanto, el uso del enfriamiento de todo el cuerpo no es probable ni práctico. Independientemente del regreso a la actividad, la NFPA En la norma 1584, se recomienda que todos los bomberos utilicen métodos de enfriamiento pasivo o activo, reemplacen los fluidos, retiren el EPP y descansen durante un mínimo de 10 minutos después de la extinción del fuego vivo y la actividad continua de extinción de incendios. Se han evaluado varios métodos de recuperación, que incluyen técnicas pasivas (por ejemplo, quitarse la ropa y el equipo de protección) y activas (inmersión en el antebrazo, ventiladores oscilantes) , con resultados de recuperación positivos y negativos. El período de recuperación de 10 a 20 minutos para los bomberos es insuficiente para restaurar o reducir la temperatura rectal y la frecuencia cardíaca. Se desconoce si un período de recuperación para los bomberos mejora las medidas funcionales de desempeño antes de continuar con las actividades continuas de incendios.
En gran parte de la investigación realizada con los bomberos, se examinó la interacción del estrés por calor y el ejercicio en equilibrio, en lugar de las contribuciones relativas de cada factor. 1 Por lo tanto, el propósito de nuestro estudio fue determinar los efectos individuales y combinados del ejercicio y la temperatura ambiental sobre el equilibrio funcional y si el equilibrio funcional se restablece durante un período de recuperación de 20 minutos. Presumimos que el ejercicio en un ambiente cálido y húmedo produciría mayores déficits de equilibrio funcional que el ejercicio a temperatura ambiente y de pie en el calor. También propusimos que el protocolo de recuperación de 20 minutos no devolvería la temperatura rectal y las medidas de esfuerzo percibidas a los valores de referencia.
Cada una de las 3 condiciones aleatorias duró un máximo de 40 minutos y se completó en una cámara ambiental (Espec North America Inc, Hudsonville, MI) que regulaba continuamente la temperatura y la humedad relativa. Para las condiciones de calor, la cámara se ajustó a 46,1 ° C con 40% de humedad. Para la condición de temperatura ambiente, la cámara se ajustó a 18,3 ° C con 40% de humedad. Durante las pruebas, la temperatura y la humedad en la cámara ambiental permanecieron constantes y constantes.
La intervención se consideró completa cuando los participantes alcanzaron una temperatura rectal de 40 ° C, fatiga volitiva o el límite de tiempo de 40 minutos. Elegimos el tiempo máximo de 40 minutos porque corresponde al tiempo máximo que se espera que un bombero trabaje sin interrupción de acuerdo con el estándar 1584 de la NFPA.
Después de completar la intervención y la prueba de equilibrio funcional del bombero asociada, los participantes tuvieron un período de recuperación de 20 minutos. La recuperación incluyó quitarse la chaqueta, la capucha, el casco, los guantes y el paquete de aparatos de respiración autónomos y bajar los pantalones hasta las botas. Los participantes se sentaron frente a los ventiladores y se les proporcionó agua ilimitada enfriada o a temperatura ambiente, lo que también fue consistente con el estándar NFPA
Figura 1 muestra el protocolo de recuperación. https://www.natajournals.org/action/showFullPopup?id=i1062-6050-55-...
Figura 1Protocolo de recuperación utilizando ventiladores eléctricos aislados y consumo de agua fría. El miembro del equipo de investigación monitoreó la temperatura central durante el período de 20 minutos.
Pruebas de equilibrio funcional específicas para bomberos
Los participantes completaron una prueba de equilibrio funcional específica del bombero con equipo completo de protección contra incendios y EPP en la preintervención, postintervención y posrecuperación. Su equipo de protección y PPE incluían botas, pantalones, chaqueta, capucha, casco, guantes y un paquete de equipo de respiración autónomo (masa = 22.7 kg ± 0.69 kg). Durante el estudio, el aparato de respiración autónomo no estaba conectado a una máscara facial completa y no suministraba aire. La prueba de equilibrio funcional del bombero fue desarrollada y validada específicamente para bomberos. 15 Los participantes comenzaron la prueba en una plataforma de 15 cm de altura, bajaron a una tabla estrecha de 15 cm de ancho y caminaron hacia otra plataforma de 15 cm de altura ( Figura 2) Se les indicó que se dieran la vuelta en el espacio designado en la segunda plataforma y caminaran de regreso a través de la tabla para terminar en la primera plataforma. Para aumentar la dificultad de la tarea, los participantes completaron esta prueba de equilibrio mientras maniobraban debajo de una barra colocada al 75% de su altura ( Figura 2 ). Para cada prueba, completaron la prueba de equilibrio 2 veces sin el obstác*** y 4 veces con el obstác***, seguido de 2 veces más sin el obstác***. Registramos el tiempo (en segundos) en un cronómetro (Sportline Inc, Yonkers, NY) desde que los participantes bajaron de la primera plataforma hasta el momento en que regresaron a la primera plataforma y se dieron la vuelta. Además de registrar el tiempo, registramos errores menores y mayores para cada prueba. Un error menorconsistió en contacto de pies o manos con el suelo, contacto de manos en la plataforma, salir del espacio designado en la plataforma en el giro, salir del espacio designado en la plataforma por no poder detenerse o golpear el obstác***. El único error importante fue derribar la barra de obstáculos. Supervisamos y registramos los errores a ambos lados de la configuración de la prueba de equilibrio funcional. La Figura 3 muestra a un participante yendo debajo de la barra de obstáculos de varias maneras durante la prueba. La siguiente fórmula, que fue similar a la utilizada en investigaciones anteriores, 13 , 15 se utilizó para calcular el índice de rendimiento (PI) para cada ensayo de la prueba:
Figura 2Prueba de equilibrio funcional. https://www.natajournals.org/action/showFullPopup?id=i1062-6050-55-...
Figura 3 https://www.natajournals.org/action/showFullPopup?id=i1062-6050-55-...
Los participantes completaron la prueba de obstáculos de la prueba de equilibrio funcional utilizando diferentes enfoques, como se ve en la maniobra de minisquat hacia adelante A, shuffle lateral y B.
Una puntuación PI más alta indicaba un peor equilibrio funcional, y una puntuación PI más baja indicaba un mejor equilibrio funcional.
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Un efecto de interacción condición por tiempo estuvo presente ( F 4,48 = 8.69, P <.001, η p 2 = 0.42). También notamos los principales efectos de la condición ( F 2,24 = 59.03, P <.001, η p 2 = 0.83) y el tiempo ( F 2,24 = 9.89, P <.001, η p 2 = 0.45). Las comparaciones de seguimiento por parejas para la condición y el tiempo revelaron varias diferencias que se resumen en la Tabla .
Las temperaturas rectales previas a la intervención no difirieron para ninguna condición. La temperatura rectal media para la condición de ejercicio en celo fue mayor que la de estar de pie en calor (diferencia media = 1.169 °, P <.001; intervalo de confianza del 95% [IC] = 0.708, 1.630) y el ejercicio en condiciones de temperatura ambiente (diferencia media = 0.923 °, P = .02; IC 95% = 0.178, 1.668) en la postintervención. No observamos una diferencia entre las condiciones de pie en calor y las condiciones de ejercicio en temperatura ambiente ( P = .45). Para las medidas recolectadas después de la recuperación, las temperaturas rectales fueron más altas para el ejercicio en calor que para el de pie en calor (diferencia media = 0.792 °, P= .005; IC 95% = 0.242, 1.342) y las condiciones de ejercicio en temperatura ambiente (diferencia media = 0.792 °, P = .045; IC 95% = 0.016, 1.569). Las temperaturas rectales para cada condición en cada momento se proporcionan en la Figura 6 https://www.natajournals.org/action/showFullPopup?id=i1062-6050-55-...
DISCUSIÓN |
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Examinamos los efectos separados y combinados del calor ambiental y el ejercicio sobre el equilibrio funcional PI, temperatura rectal y RPE. Presumimos que los efectos combinados del calor ambiental y el ejercicio conducirían a puntajes más pobres en la prueba de equilibrio funcional, temperaturas rectales más altas y niveles más altos de RPE. También propusimos que el protocolo actual de recuperación de NFPA sería ineficaz para que los bomberos regresen a las medidas de referencia de equilibrio funcional, temperatura rectal y RPE.
El IP se vio afectado negativamente por un período de ejercicio, independientemente de la condición ambiental probada. La condición de ejercicio en calor resultó en peores puntajes de PI que la condición de estar en calor. Estos hallazgos sugirieron que una combinación de ejercicio y un ambiente cálido y húmedo puede contribuir a disminuir el equilibrio durante las operaciones de extinción de incendios y puede ayudar a explicar por qué la mayoría de las lesiones reportadas durante las operaciones de incendio se deben a resbalones, tropiezos, caídas y saltos.
Estos datos también ayudan a describir las relaciones entre el estrés por calor, la actividad, la fatiga y las medidas de equilibrio en los bomberos. Los investigadores han sugerido que la principal fuente de fatiga y el vínculo entre las tareas de extinción de incendios y los MSI es el estrés por calor. Otros han demostrado que la fatiga debida a la actividad disminuyó el equilibrio dinámico en los bomberos en un entorno no regulado. Nuestros resultados sugirieron que no son los factores de las actividades y el estrés por calor de forma independiente los que afectan el equilibrio, lo que lleva a una mayor probabilidad de resbalones, tropiezos y caídas, sino más bien la combinación de los 2 factores. Nuestros hallazgos también indicaron que los factores modificables y no modificables específicos del servicio de bomberos pueden contribuir a los MSI incurridos durante resbalones, tropezones, caídas y saltos.
Mientras que el entorno en el que trabajan los bomberos no se puede cambiar, se podrían implementar posibles soluciones para compensar la disminución del equilibrio que nosotros y otros investigadores han encontrado. Dos posibles vías para desarrollar una solución podrían ser alternar y mejorar el EPP de los bomberos y implementar programas de entrenamiento físico del servicio de bomberos que se centren en el control neuromuscular. Se han realizado importantes investigaciones para mejorar el diseño del EPP actual para bomberos para dar cuenta de las demandas de operaciones prolongadas en entornos potencialmente calientes y húmedos y las demandas de movimiento de un bombero en los complejos entornos de bomberos y rescate de hoy en día. Los médicos también pueden abordar el desafío de la disminución del equilibrio y el control neuromuscular después de las operaciones de extinción de incendios mediante la incorporación de programas específicos de extinción de incendios para desarrollar el equilibrio y el control neuromuscular. Se ha demostrado que el entrenamiento del equilibrio en otras poblaciones físicamente activas mejora los resultados, como el balanceo postural, los movimientos funcionales,Dada la naturaleza única del servicio de bomberos y la adición de una carga externa sustancial, los programas actuales desarrollados para otras poblaciones pueden no ser apropiados para los bomberos. Los investigadores deben examinar si las opciones de programa disponibles actualmente son apropiadas para el servicio de bomberos.
Nuestros datos sobre los cambios de temperatura rectal a través de las condiciones y los tiempos sugirieron que estaban presentes los efectos individuales y combinados del calor ambiental y el ejercicio. El mayor cambio en la temperatura rectal (diferencia media = 1.75 ° C; IC del 95% = 1.197 ° C, 2.310 ° C) entre la preintervención y la postintervención fue durante la condición de ejercicio en celo seguido de la temperatura de ejercicio en ambiente ( diferencia media = 0.91 ° C; IC 95% = 0.561 ° C, 1.255 ° C) y condiciones de permanencia en calor (diferencia media = 0.52 ° C; IC 95% = 0.294 ° C, 0.753 ° C). Mientras que cada componente (calor ambiental y ejercicio) tuvo un efecto en el aumento de la temperatura rectal, los efectos combinados condujeron a un aumento mayor que simplemente la suma de los efectos del calor ambiental y el ejercicio. Nuestros resultados fueron similares a los de los autores que informaron un aumento de la temperatura rectal en los bomberos y otras personas físicamente activas después de la actividad en una variedad de condiciones ambientales. El aumento de la temperatura rectal podría ayudar a explicar por qué vimos disminuciones en el IP. Después de cada condición, el rango de temperaturas rectales medias fue de 38.10 ° C ± 0.35 ° C a 39.27 ° C ± 0.65 ° C, con la condición de ejercicio en celo exhibiendo el mayor aumento en la temperatura rectal. El agotamiento por calor por esfuerzo a menudo se indica por debilidad muscular, fatiga y falta de coordinación. La temperatura rectal elevada y los déficits físicos y cognitivos conocidos asociados con el agotamiento por calor pueden ayudar a explicar los puntajes de IP de equilibrio funcional elevados observados durante esta afección. El IP es un cálculo del tiempo para completar la tarea, así como el número de errores cometidos durante la tarea. Por lo tanto, si un individuo experimenta los signos y síntomas del agotamiento por calor, podríamos esperar que los puntajes de PI se vean afectados negativamente.
Dada la naturaleza inesperada de la respuesta del servicio de bomberos, es difícil mitigar los efectos negativos de la enfermedad por esfuerzo físico mediante la aclimatación. Sin embargo, puede ser posible mitigar y prevenir enfermedades causadas por el calor mediante la integración de modalidades de enfriamiento en el EPP de los bomberos. Los investigadores deben examinar la viabilidad de una integración generalizada de estas tecnologías de enfriamiento en el sistema de EPP.
Nuestros resultados también demostraron que para las 3 condiciones, el protocolo de recuperación NFPA 1584 condujo a puntajes de PI de equilibrio funcional que volvieron a la línea de base cercana. Esto sugiere que el estándar actual para la recuperación devuelve efectivamente las medidas funcionales de equilibrio a los niveles de preactividad, independientemente de la condición. Nuestros datos indicaron que el protocolo de recuperación efectivamente devolvió la temperatura rectal a la línea de base en un ambiente caluroso sin actividad y un ambiente ambiental con ejercicio, pero fue ineficaz para regresar la temperatura rectal a las medidas cercanas a la línea de base en la condición de ejercicio. Esta falta de enfriamiento puede ser peligrosa para los bomberos que regresan a las actividades de extinción de incendios después de un período de recuperación porque pueden percibir que están bien y listos para volver a engancharse mientras su temperatura rectal aún está elevada, lo que los pone en riesgo de una emergencia de calor al volver a engancharse. y se han identificado en el servicio de bomberos. Estos resultados son similares al trabajo previo con atletas tácticos en los que la temperatura rectal se mantuvo elevada después del tratamiento con un ventilador de neblina y toallas refrescantes. Nuestros resultados de RPE nuevamente sugirieron que, mientras que el protocolo 18 de recuperación NFPA 1584 puede ser apropiado para actividad general o actividad mínima en un ambiente cálido, puede no ser efectivo para los bomberos que se esfuerzan en un ambiente cálido y húmedo. El protocolo de recuperación NFPA 1584 recomendó que los bomberos se quiten su equipo de protección y EPP. Esta guía fue apoyada por Casa et al quien afirmó que quitarse la ropa y el equipo facilitó el enfriamiento debido a las propiedades de evaporación. Los investigadores deben examinar las alternativas al protocolo actual que permiten un rápido retorno al servicio y al mismo tiempo devolver las medidas de rendimiento fisiológico y funcional a la línea de base.
CONCLUSIONES |
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El equilibrio funcional se vio afectado negativamente por un período de ejercicio en un ambiente cálido y húmedo. Nuestros hallazgos indicaron que ni el ejercicio ni el calor solo influyeron en el equilibrio, sino que la combinación de los 2 factores condujo a una mayor probabilidad de resbalones, tropiezos y caídas. Esta observación es única en la literatura, ya que se ha identificado que la exposición al calor en sí misma como el factor que contribuye a las altas tasas de MSI en los bomberos durante las actividades de incendio. También demostramos que la temperatura rectal aumentó más después de la condición de ejercicio en celo, un hallazgo similar al informado en una población físicamente activa. 29El agotamiento por calor por esfuerzo, indicado por temperaturas rectales elevadas combinadas con un RPE más alto, podría haber afectado las puntuaciones de PI para el equilibrio funcional, ya que el tiempo para completar las tareas puede haber cambiado debido al RPE. Finalmente, el estándar 1584 de NFPA 18 fue ineficaz para devolver la temperatura central a niveles cercanos a la línea de base en la condición de ejercicio en calor, que es típico de situaciones de fuego vivo
