Мишићни рад у професионалним активностима
У индустријализованим земљама око 20% радника је још увек запослено на пословима који захтевају мишићни напор (Рутенфранз ет ал. 1990). Број конвенционалних тешких физичких послова је смањен, али су, с друге стране, многи послови постали статичнији, асиметрични и стационарни. У земљама у развоју, мишићни рад свих облика је и даље веома чест.
Мишићни рад у професионалним активностима може се грубо поделити у четири групе: тежак динамички рад мишића, ручно руковање материјалима, статички рад и рад који се понавља. Тешки динамички радни задаци налазе се на пример у шумарству, пољопривреди и грађевинарству. Руковање материјалима је уобичајено, на пример, у неги, транспорту и складиштењу, док статична оптерећења постоје у канцеларијском раду, електронској индустрији и задацима поправке и одржавања. Радни задаци који се понављају могу се наћи у прехрамбеној и дрвопрерађивачкој индустрији, на пример.
Важно је напоменути да су ручно руковање материјалима и рад који се понавља у основи или динамички или статични мишићни рад, или комбинација ова два.
Физиологија мишићног рада
Динамичан рад мишића
У динамичном раду, активни скелетни мишићи се ритмично контрахују и опуштају. Проток крви у мишиће се повећава како би одговарао метаболичким потребама. Повећани проток крви се постиже појачаним пумпањем срца (срчани минутни волумен), смањеним протоком крви у неактивна подручја, као што су бубрези и јетра, и повећаним бројем отворених крвних судова у радној мускулатури. Пулс, крвни притисак и екстракција кисеоника у мишићима се линеарно повећавају у односу на интензитет рада. Такође, плућна вентилација је појачана због дубљег дисања и повећане фреквенције дисања. Сврха активације целог кардио-респираторног система је да се побољша испорука кисеоника активним мишићима. Ниво потрошње кисеоника измерен током тешког динамичког рада мишића указује на интензитет рада. Максимална потрошња кисеоника (ВОКСНУМКСмак) означава максималан капацитет особе за аеробни рад. Вредности потрошње кисеоника се могу превести у потрошњу енергије (1 литар потрошње кисеоника у минути одговара приближно 5 кцал/мин или 21 кЈ/мин).
У случају динамичког рада, када је активна мишићна маса мања (као на рукама), максимални радни капацитет и вршна потрошња кисеоника су мањи него код динамичког рада са великим мишићима. При истој спољашњој радној снази, динамички рад са малим мишићима изазива веће кардио-респираторне одговоре (нпр. број откуцаја срца, крвни притисак) него рад са великим мишићима (слика 1).
Слика 1. Статички наспрам динамичког рада
Статички рад мишића
У статичком раду, контракција мишића не производи видљиво кретање, као, на пример, у уду. Статички рад повећава притисак унутар мишића, који заједно са механичком компресијом делимично или потпуно блокира циркулацију крви. Испорука хранљивих материја и кисеоника до мишића и уклањање крајњих метаболичких производа из мишића су отежани. Тако се у статичком раду мишићи лакше замарају него у динамичком раду.
Најистакнутија циркулаторна карактеристика статичког рада је пораст крвног притиска. Откуцаји срца и минутни волумен се не мењају много. Изнад одређеног интензитета напора, крвни притисак расте у директној вези са интензитетом и трајањем напора. Штавише, при истом релативном интензитету напора, статички рад са великим мишићним групама производи већи одговор крвног притиска него рад са мањим мишићима. (Види слику 2)
Слика 2. Модел проширеног напрезања и деформације модификован од Рохмерта (1984)
У принципу, регулација вентилације и циркулације у статичком раду је слична оној у динамичком раду, али су метаболички сигнали из мишића јачи и изазивају другачији образац одговора.
Последице мишићног преоптерећења у професионалним активностима
Степен физичког напора који радник доживљава при мишићном раду зависи од величине радне мишићне масе, врсте мишићних контракција (статичке, динамичке), интензитета контракција и индивидуалних карактеристика.
Када мишићно оптерећење не прелази физичке капацитете радника, тело ће се прилагодити оптерећењу и опоравак је брз када се рад прекине. Ако је мишићно оптерећење превелико, наступиће замор, радни капацитет је смањен, а опоравак се успорава. Вршна оптерећења или продужено преоптерећење могу довести до оштећења органа (у облику професионалних болести или болести повезаних са радом). С друге стране, мишићни рад одређеног интензитета, учесталости и трајања такође може резултирати ефектима тренинга, јер, с друге стране, претерано ниски мишићни захтеви могу изазвати ефекте детренинга. Ове односе представљају тзв проширени концепт напрезања развио Рохмерт (1984) (слика 3).
Слика 3. Анализа прихватљивих оптерећења
Генерално, мало је епидемиолошких доказа да је преоптерећење мишића фактор ризика за болести. Међутим, лоше здравље, инвалидитет и субјективна преоптерећеност на послу конвергирају се у физички захтевним пословима, посебно код старијих радника. Штавише, многи фактори ризика за болести мишићно-скелетног система у вези са радом повезани су са различитим аспектима мишићног оптерећења, као што су напор снаге, лоши радни положаји, подизање и изненадна вршна оптерећења.
Један од циљева ергономије је одређивање прихватљивих граница за мишићно оптерећење које би се могло применити за превенцију умора и поремећаја. Док је превенција хроничних ефеката у фокусу епидемиологије, физиологија рада се углавном бави краткорочним ефектима, односно умором у радним задацима или током радног дана.
Прихватљиво оптерећење у тешком динамичком мишићном раду
Процена прихватљивог оптерећења у динамичким радним задацима традиционално се заснива на мерењу потрошње кисеоника (или, сходно томе, утрошка енергије). Потрошња кисеоника се може релативно лако мерити на терену помоћу преносивих уређаја (нпр. Доуглас торба, Мак Планцк респирометар, Окилог, Цосмед), или се може проценити на основу снимака откуцаја срца, који се могу поуздано направити на радном месту, нпр. , са уређајем СпортТестер. Употреба пулса у процени потрошње кисеоника захтева да се он индивидуално калибрише у односу на измерену потрошњу кисеоника у стандардном режиму рада у лабораторији, односно, истраживач мора да зна потрошњу кисеоника појединачног субјекта при датом пулсу. Снимке откуцаја срца треба третирати са опрезом јер на њих утичу и фактори као што су физичка спремност, температура околине, психолошки фактори и величина активне мишићне масе. Дакле, мерења срчане фреквенције могу довести до прецењивања потрошње кисеоника на исти начин на који вредности потрошње кисеоника могу довести до потцењивања глобалног физиолошког напрезања одражавајући само енергетске потребе.
Релативни аеробни напор (РАС) се дефинише као део (изражен у процентима) радникове потрошње кисеоника измерен на послу у односу на његову или њену ВОКСНУМКСмак мерено у лабораторији. Ако су доступна само мерења откуцаја срца, блиска апроксимација РАС се може направити израчунавањем вредности за процентуални опсег откуцаја срца (% ХР опсега) помоћу такозване Карвоненове формуле као на слици 3.
VOКСНУМКСмак се обично мери на бициклистичком ергометру или траци за трчање, код којих је механичка ефикасност висока (20-25%). Када је активна мишићна маса мања или је статичка компонента већа, ВОКСНУМКСмак а механичка ефикасност ће бити мања него у случају вежбања са великим мишићним групама. На пример, утврђено је да у сортирању поштанских пакета ВОКСНУМКСмак радника била је само 65% од максимума измереног на бициклергометру, а механичка ефикасност задатка била је мања од 1%. Када се смернице заснивају на потрошњи кисеоника, режим тестирања у максималном тесту треба да буде што је могуће ближи стварном задатку. Овај циљ је, међутим, тешко постићи.
Према класичној студији Астранда (1960), РАС не би требало да пређе 50% током осмочасовног радног дана. У њеним експериментима, при оптерећењу од 50% телесна тежина се смањила, пулс није достигао стабилно стање и субјективна нелагодност се повећала током дана. Препоручила је ограничење РАС од 50% и за мушкарце и за жене. Касније је открила да су грађевински радници спонтано изабрали просечан ниво РАС од 40% (распон 25-55%) током радног дана. Неколико новијих студија је показало да је прихватљиви РАС нижи од 50%. Већина аутора препоручује 30-35% као прихватљив ниво РАС за цео радни дан.
Првобитно, прихватљиви нивои РАС су развијени за чист динамички рад мишића, који се ретко дешава у стварном радном животу. Може се десити да прихватљиви нивои РАС не буду прекорачени, на пример, у задатку дизања, али локално оптерећење на леђима може у великој мери премашити прихватљиве нивое. Упркос својим ограничењима, РАС одређивање се широко користи у процени физичког напрезања на различитим пословима.
Поред мерења или процене потрошње кисеоника, доступне су и друге корисне физиолошке методе на терену за квантификацију физичког стреса или напрезања при тешком динамичком раду. Технике посматрања се могу користити у процени потрошње енергије (нпр. уз помоћ Едхолмова скала) (Едхолм 1966). Оцена уоченог напора (РПЕ) указује на субјективно накупљање умора. Нови системи за амбулантно праћење крвног притиска омогућавају детаљније анализе одговора циркулације.
Прихватљиво радно оптерећење у ручном руковању материјалима
Ручно руковање материјалима обухвата такве радне задатке као што су подизање, ношење, гурање и повлачење различитих спољашњих терета. Већина истраживања у овој области фокусирана је на проблеме доњег дела леђа у задацима дизања, посебно са биомеханичке тачке гледишта.
Ниво РАС од 20-35% је препоручен за задатке дизања, када се задатак упореди са индивидуалном максималном потрошњом кисеоника добијеном тестом на бициклергометру.
Препоруке за максималну дозвољену брзину откуцаја срца су или апсолутне или повезане са пулсом у мировању. Апсолутне вредности за мушкарце и жене су 90-112 откуцаја у минути при континуираном ручном руковању материјалима. Ове вредности су отприлике исте као и препоручене вредности за повећање броја откуцаја срца изнад нивоа мировања, односно 30 до 35 откуцаја у минути. Ове препоруке важе и за тежак динамички рад мишића за младе и здраве мушкарце и жене. Међутим, као што је раније поменуто, са подацима о пулсу треба поступати са опрезом, јер на њих утичу и други фактори осим рада мишића.
Смернице за прихватљиво оптерећење за ручно руковање материјалима на основу биомеханичких анализа обухватају неколико фактора, као што су тежина терета, учесталост руковања, висина подизања, удаљеност терета од тела и физичке карактеристике особе.
У једној великој теренској студији (Лоухеваара, Хакола и Оллила 1990) откривено је да здрави мушки радници могу да рукују поштанским пакетима тежине 4 до 5 килограма током смене без икаквих знакова објективног или субјективног умора. Већина руковања се одвијала испод нивоа рамена, просечна учесталост руковања била је мања од 8 пакета у минути, а укупан број пакета мањи од 1,500 по смени. Просечна брзина откуцаја срца радника била је 101 откуцај у минути, а средња потрошња кисеоника 1.0 л/мин, што је одговарало 31% РАС у односу на бициклистички максимум.
Посматрања радних положаја и употребе силе која се обављају на пример према ОВАС методи (Карху, Канси и Куоринка 1977), оцене уоченог напора и амбулантна снимања крвног притиска су такође погодне методе за процену стреса и напрезања при ручном руковању материјалима. Електромиографија се може користити за процену локалних одговора на напрезање, на пример у мишићима руку и леђа.
Прихватљиво оптерећење за статички мишићни рад
Статички мишићни рад је потребан углавном у одржавању радних положаја. Време издржљивости статичке контракције експоненцијално зависи од релативне силе контракције. То значи, на пример, да када је статичка контракција захтева 20% максималне силе, време издржљивости је 5 до 7 минута, а када је релативна сила 50%, време издржљивости је око 1 минут.
Старије студије су показале да се неће развити замор када је релативна сила испод 15% максималне силе. Међутим, новије студије су показале да је прихватљива релативна сила специфична за мишић или мишићну групу и износи 2 до 5% максималне статичке снаге. Ова ограничења силе су, међутим, тешка за коришћење у практичним радним ситуацијама јер захтевају електромиографске снимке.
За практичаре је доступно мање теренских метода за квантификацију напрезања у статичком раду. Постоје неке опсервационе методе (нпр. ОВАС метода) за анализу пропорције лоших радних положаја, односно положаја који одступају од нормалних средњих положаја главних зглобова. Мерење крвног притиска и оцена уоченог напора могу бити корисни, док број откуцаја срца није толико применљив.
Прихватљиво оптерећење у раду који се понавља
Понављајући рад са малим мишићним групама подсећа на статички рад мишића са становишта циркулаторних и метаболичких одговора. Типично, у раду који се понавља, мишићи се контрахују преко 30 пута у минути. Када релативна сила контракције пређе 10% максималне силе, време издржљивости и мишићна сила почињу да се смањују. Међутим, постоје велике индивидуалне варијације у временима издржљивости. На пример, време издржљивости варира између два до педесет минута када се мишић контрахује 90 до 110 пута у минути при релативном нивоу силе од 10 до 20% (Лауриг 1974).
Веома је тешко поставити било какве дефинитивне критеријуме за рад који се понавља, јер чак и веома лагани нивои рада (као код употребе микрорачунарског миша) могу изазвати повећање интрамускуларног притиска, што понекад може довести до отицања мишићних влакана, бола и смањења у мишићној снази.
Понављајући и статични рад мишића ће узроковати умор и смањен радни капацитет при веома ниским релативним нивоима силе. Стога, ергономске интервенције треба да имају за циљ да минимизирају број понављајућих покрета и статичких контракција колико год је то могуће. Врло мало теренских метода је доступно за процену напрезања у раду који се понавља.
Превенција мишићног преоптерећења
Постоји релативно мало епидемиолошких доказа који показују да је оптерећење мишића штетно по здравље. Међутим, физиолошке и ергономске студије рада показују да преоптерећење мишића доводи до умора (тј. смањење радног капацитета) и може смањити продуктивност и квалитет рада.
Превенција мишићног преоптерећења може бити усмерена на садржај рада, радно окружење и радника. Оптерећење се може подесити техничким средствима, која се фокусирају на радно окружење, алате и/или методе рада. Најбржи начин да се регулише мишићно оптерећење је повећање флексибилности радног времена на индивидуалној основи. То значи осмишљавање режима рада и одмора који узимају у обзир радно оптерећење и потребе и капацитете појединачног радника.
Статички и понављајући мишићни рад треба свести на минимум. Повремене тешке динамичке фазе рада могу бити корисне за одржавање физичке спремности типа издржљивости. Вероватно најкориснији облик физичке активности који се може уградити у радни дан је брзо ходање или пењање уз степенице.
Превенција мишићног преоптерећења је, међутим, веома тешка ако су физичке способности или радне вештине радника лоше. Одговарајућа обука ће побољшати радне вештине и може смањити мишићно оптерећење на послу. Такође, редовно физичко вежбање током рада или слободног времена повећаће мишићне и кардио-респираторне капацитете радника.