PRINCIPAIS RESULTADOS

O trabalho humano ocupa grande parte do tempo das pessoas, desde tempos remotos, apresentando relevância pela relação com a saúde e segurança ocupacionais, mas também com a performance de sistemas produtivos que compõem as sociedades e tem sido a base da economia e de relações sociais nos últimos séculos.

Apesar de um conjunto de normas internacionais mencionarem a taxa metabólica e a norma ISO 8996:2004 apresentar métodos para sua determinação, a utilização de tais métodos recomendados apresenta algumas inconveniências de tempo, custo, qualidade de resultados e exequibilidade; principalmente para estudos de campo. Diante dessa lacuna, nesse trabalho buscou-se verificar a seguinte hipótese:

Um sistema que use actigrafia e outros parâmetros pode determinar o gasto energético de pessoas em situações ocupacionais com erro comparável ao previsto em norma.

Pela identificação da evolução do conceito sobre energia humana através da história, bem como dos estudos, métodos e equipamentos desenvolvidos ao longo dos anos para estudar essa energia, foi possível perceber a contribuição de diferentes áreas do conhecimento sobre o tema, acompanhando as abordagens e os aspectos tecnológicos de cada momento no recorte histórico adotado.

Também se evidenciou que a relação da energia humana com o trabalho e o interesse em otimizá- la nesse contexto tem uma relação com abordagens e práticas herdadas desde o período da revolução industrial. Portanto, apesar da contribuição de estudos de diversas áreas, a fundamentação histórica sobre a evolução do trabalho e das abordagens sobre energia humana possibilitou a identificação de contribuições de engenharia ao longo da história sobre o gasto energético em contexto ocupacional, contextualizando a tese com seu tema principal.

As 21 normas internacionais encontradas no sistema ISO, com menção à taxa metabólica, apontam para a relevância da determinação do gasto energético em contexto ocupacional. Mas os métodos indicados pela norma ISO 8996:2004 podem ser incrementados ou substituídos por outros que superem as inconveniências apresentadas por tais métodos como custos elevados, falta de praticidade e invasividade ao trabalhador, além dos erros inerentes aos métodos apresentados nos níveis de abordagem mais básicos.

Pela revisão de literatura foi possível delinear um panorama sobre o uso de actigrafia para determinação de gasto energético. As produções científicas específicas sobre determinação de gasto energético por actigrafia são recentes e mais frequentes na última década, indicando pleno desenvolvimento do tema apesar dos estudos com acelerômetros usados por humanos terem iniciado desde a década de 1980. Os estudos atuais tem tratado de desenvolvimento e testes de dispositivos e métodos de cálculo. Foram encontrados poucos artigos com o uso de actigrafia para determinação de gasto energético, especificamente em trabalhadores, o que indica uma oportunidade de desenvolvimento de trabalhos futuros.

Programa Doutoral em Segurança e Saúde Ocupacionais

116

A. PRINCIPAIS RESULTADOS

Para compreensão da aquisição e tratamento de dados por actigrafia para estimativa de gasto energético foram identificados os principais dispositivos mencionados na literatura. Os dispositivos Actigraph, Actical, Actiheart, RT3, Sensewear Armband, Tritrac, ActivPal, foram mencionados com maior frequência nos trabalhos analisados. Mas também há no mercado uma gama de monitores pessoais de atividade que tem sido testados e avaliados no âmbito acadêmico. Além desses, há alguns trabalhos que apresentam estudos com acelerômetros avulsos programáveis, dispensando, por exemplo, a dependência de software dos dispositivos próprios de actigrafia e permitindo flexibilidade de programação. Os dispositivos mais recentes são de pequenas dimensões e oferecem capacidade de armazenamento para vários dias de monitoramento, além de outros sensores agrupados tais como: giroscópio, magnetômetro, sensor de luz ambiente, sensor de galvanicidade e temperatura da pele, entre outros.

A maioria dos artigos sobre actigrafia para estivmativa de gasto energético faz comparações e validações utilizando sistemas portáteis de análise metabólica para calcular o gasto energético por calorimetria indireta e adotá-lo como parâmetro. Os sistemas citados com maior frequência são o K4b2 da Cosmed e o Oxycon Mobile da Vyaire.

Os principais métodos de cálculo utilizados como alternativa aos da norma utilizam como principais variáveis o peso, altura, índice de massa corpórea (IMC), idade, sexo, etnia, massa de gordura, massa livre de gordura, contagens dos actígrafos, frequência cardíaca, quantidade de passos, temperatura interna, vetor magnitude das contagens, média dos dados brutos de aceleração, variância dos dados brutos de aceleração, e algumas outras características do sinal de aceleração. Entretanto, as variáveis citadas com maior frequência são as contagens dos actígrafos, peso, altura, idade, sexo, índice de massa corpórea e frequência cardíaca.

Em relação aos métodos de cálculo, apesar das redes neurais serem um dos grupos de técnicas mais comumente encontrado na modelagem de gasto energético, há vários outros métodos apresentados na literatura desde a regressão linear, a regressão linear logarítmica, camadas ocultas de Markov, análise discriminante quadrática, máquinas de vetores de suporte e modelos híbridos.

Com base na fundamentação histórico-tecnológica e normativa, bem como do panorama do uso de actigrafia para determinação do gasto energético foi desenvolvido o experimento que possibilitou replicar alguns dos métodos identificados na literatura, além de possibilitar a coleta de dados para o desenvolvimento dos modelos de estimativa, culminando na proposição do sistema de determinação de gasto energético para situações ocupacionais.

Da norma ISO 8996:2004, aplicou-se os métodos de estimativa da taxa metabólica requerida por tarefa, estimativa por aproximação de tarefas típicas, estimativa pela relação com a frequência cardíaca, e estimativa por calorimetria indireta, onde os resultados deste último foram tomados como parâmetros de comparação para os resultados de todos os demais métodos. Os dois primeiros métodos forneceram valores por atividade. Foram ainda aplicadas duas das equações encontradas na literatura e aplicados os dois modelos de estimativa desenvolvidos por regressão mista hierárquica e por árvore aleatória.

Concordando com a literatura, a aplicação das equações de Swartz et al. (2000) e Sasaki, John, e Freedson (2011), resultou em superestimação e subestimação dos resultados de gasto energético, respectivamente. Mesmo essas equações sendo aplicáveis a situações ocupacionais, de acordo com os critérios de seleção de equações adotados no capítulo 3, características das amostras e das atividades

utilizadas no seu desenvolvimento apontam ter influência nessas diferenças de resultados, sendo essa uma das limitações das equações de gasto energético.

O modelo misto hierárquico apresentou quase 30% da variação do gasto como relacionado a fatores dos participantes, outros 33% à execução da atividade, e 37% como aspectos não explorados no estudo. A capacidade de explicação de efeitos de 63% (30% + 33%) pode ser considerada boa, mas os outros 37% de aspectos não explorados são uma oportunidade de novos estudos.

No modelo hierárquico a componente do actígrafo alocado no tornozelo apresentou maior efeito sobre o gasto energético dentre os actígrafos, seguido da componente do actígrafo do pulso. Diferentemente do modelo obtido pelo algoritmo de floresta aleatória, onde uma componente do actígrafo da cintura apresentou maior relevância no modelo de forma discrepante das demais variáveis. Por essa razão não há indícios com base nesses resultados, assim como também não há consenso na literatura, sobre uma alocação ótima de dispositivos para se obter os melhores resultados.

A diferença do efeito dos movimentos corporais sobre o gasto energético apresentado pelo modelo hierárquico entre indivíduos aponta como sendo um fator relevante. A hipótese de diferença de movimentos por sexo, inclusive na manipulação de cargas, pode ter relações antropométricas, sociais, antropológicas e de hábitos comportamentais como apresenta Gilman (2014), constituindo-se numa oportunidade de trabalho de investigação futuro. Já no modelo por floresta a variável sexo apresentou um efeito pequeno. É possível que essas diferenças sejam discretas e exijam métodos específicos para analisá-las.

Outro resultado importante, diz respeito aos efeitos do peso corporal identificados como não lineares por uma componente quadrática no modelo hierárquico. Isso apontando para uma relação onde esse efeito depende do valor observado da variável. Ou seja, para o caso desse modelo, o gasto energético tende a aumentar com o aumento do peso, sendo esse aumento mais expressivo para indivíduos com pesos maiores. Essa relação merece ser estudada com maior profundidade.

A variável nível de atividade apresentou relação com o gasto energético nos 2 modelos. De forma contextualizada, dependendo de quão ativo o indivíduo for possivelmente influenciará o gasto energético e, consequentemente o seu desempenho físico no trabalho em relação à execução de movimentos.

Finalmente, os 2 modelos desenvolvidos apontam para a possibilidade da estimativa do gasto energético de pessoas em situações ocupacionais, tornando viável o desenvolvimento do sistema com base em actigrafia para tal fim, com erro comparável em relação aos métodos apresentados na norma.

Portanto, a fundamentação embasou o panorama sobre gasto energético por actigrafia que, por sua vez, permitiu o aprofundamento na busca de informações sobre variáveis e métodos de cálculo. Diante do panorama que se encontrou na literatura foi planejado, concebido e executado o experimento. A partir dos dados coletados no experimento, com base no que a literatura aponta, foi possível desenvolver os dois modelos de estimativa de gasto energético, aplicando-os e comparando os seus resultados com os resultados de outros métodos identificados anteriormente. Por fim, analisando-se os resultados e os requisitos estabelecidos, foi possível propor um sistema de estimativa de gasto energético humano por actigrafia para situações ocupacionais com resultados comparáveis aos dos métodos apresentados na norma, considerando a possibilidade de contornar algumas inconveniências apresentadas por eles, tais como qualidade dos resultados, praticidade de uso em situações de campo, e invasividade ao usuário.