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50.震動

章節編輯:  邁克爾·J·格里芬


 

目錄 

表格和數字

振動
邁克爾·J·格里芬

全身振動
赫爾穆特·塞德爾和邁克爾·J·格里芬

手傳振動
馬西莫博文齊

暈動病
艾倫·本森

單擊下面的鏈接以在文章上下文中查看表格。

1. 對全身振動有不利影響的活動
2. 全身振動的預防措施
3. 手傳振動暴露
4. 階段,Stockholm Workshop 量表,手臂振動綜合症
5. 雷諾現象和手臂振動綜合症
6. 手傳振動的閾限值
7. 歐盟理事會指令:手傳振動 (1994)
8. 手指漂白的振動幅度

人物

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星期五,三月25 2011 05:38

振動

振動是振盪運動。 本章總結了人體對全身振動、手傳振動的反應以及暈車的原因。

全身震動 當身體支撐在振動的表面上時(例如,當坐在振動的座椅上、站在振動的地板上或靠在振動的表面上時)會發生。 全身振動發生在所有形式的交通工具中以及在某些工業機械附近工作時。

手傳振動 是通過手進入身體的振動。 它是在工業、農業、採礦和建築業的各種過程中,用手或手指抓住或推動振動的工具或工件而引起的。 接觸手傳振動會導致多種疾病的發展。

暈動病 可能是由身體的低頻振盪、身體的某些類型的旋轉和顯示器相對於身體的移動引起的。

幅度

物體的振盪位移交替涉及一個方向的速度和相反方向的速度。 這種速度變化意味著物體不斷加速,首先是一個方向,然後是相反的方向。 振動的大小可以通過位移、速度或加速度來量化。 為方便起見,通常使用加速度計測量加速度。 加速度的單位是米每秒 (m/s2). 地球重力加速度約為 9.81 m/s2.

振蕩的幅度可以表示為運動所達到的末端之間的距離(峰峰值)或從某個中心點到最大偏差的距離(峰值)。 通常,振動的幅度用振盪運動加速度的平均測量值表示,通常是均方根值 (m/s2 有效值)。 對於單頻(正弦)運動,均方根值是峰值除以√2。

對於正弦運動的加速度, a (以米/秒為單位2), 可以從頻率計算, f (以每秒週期數為單位)和位移, d (以米為單位):

一個=(f)2d

該表達式可用於將加速度測量值轉換為位移,但僅當運動以單一頻率發生時才准確。

有時使用以分貝為單位量化振動幅度的對數刻度。 當使用國際標準 1683 中的參考水平時,加速度水平, La, 表示為 La = 20log10(a/a0),哪裡 a 是測得的加速度(單位為 m/s2 有效值)和 a0 是10的參考水平-6 米/秒2. 一些國家使用其他參考水平。

 

頻率

以每秒循環數(赫茲,Hz)表示的振動頻率會影響振動傳遞到身體(例如,傳遞到座椅表面或振動工具的手柄)的程度,影響振動的程度它通過身體傳播(例如,從座椅到頭部),以及身體振動的影響。 運動的位移和加速度之間的關係也取決於振盪頻率:一毫米的位移對應於低頻下的非常低的加速度,但高頻下的加速度非常高; 人眼可見的振動位移並不能很好地指示振動加速度。

全身振動的影響通常在 0.5 至 100 赫茲範圍的低端最大。 對於手傳振動,高達 1,000 赫茲或更高的頻率可能會產生不利影響。 低於約 0.5 Hz 的頻率會導致暈動病。

振動的頻率內容可以在頻譜中顯示。 對於許多類型的全身和手部傳遞的振動,頻譜很複雜,在所有頻率下都會發生一些運動。 然而,通常會出現峰值,這些峰值顯示了大部分振動發生的頻率。

由於人對振動的反應會因振動頻率而異,因此有必要根據每個頻率下發生的振動程度來對測得的振動進行加權。 頻率加權反映了振動在每個頻率上引起不良影響的程度。 每個振動軸都需要加權。 全身振動、手傳振動和暈動病需要不同的頻率加權。

方向

振動可以在三個平移方向和三個旋轉方向上發生。 對於坐著的人,平移軸被指定 x-軸(前後), y-軸(橫向)和
z-軸(垂直)。 關於輪換 x-, y - 和 z-軸指定為 rx (滾動),ry (音高)和 rz (偏航),分別。 振動通常是在身體和振動之間的界面上測量的。 本章接下來的兩篇文章說明了測量全身振動和手傳振動的主要坐標系。

時間長度

人類對振動的反應取決於振動暴露的總持續時間。 如果振動的特性不隨時間變化,則均方根振動可以方便地測量平均振動幅度。 秒錶可能足以評估暴露持續時間。 平均震級和總持續時間的嚴重程度可參照以下文章中的標准進行評估。

如果振動特性發生變化,則測得的平均振動將取決於測量它的時間段。 此外,均方根加速度被認為低估了包含衝擊或高度間歇性的運動的嚴重性。

許多職業暴露是間歇性的,強度隨時間變化或包含偶爾的衝擊。 這種複雜運動的嚴重程度可以以給例如短時間的高幅度振動和長時間的低幅度振動適當的權重的方式來累積。 使用不同的劑量計算方法(參見本章中的“全身振動”、“手傳振動”和“暈動病”)。

 

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星期五,三月25 2011 05:41

全身振動

職業接觸

全身振動的職業暴露主要發生在交通運輸中,但也與某些工業過程有關。 陸地、海上和空中交通都可能產生振動,從而導致不適、干擾活動或造成傷害。 表 1 列出了一些最有可能與健康風險相關的環境。


表 1. 可能適合警告全身振動不利影響的活動

拖拉機駕駛

裝甲戰車(例如坦克)和類似車輛

其他越野車:

土方機械——裝載機、挖掘機、推土機、平地機、

  • 鏟運機、翻斗車、滾筒
  • 林業機械
  • 礦山和採石場設備
  • 叉車

 

一些卡車駕駛(鉸接式和非鉸接式)

一些公共汽車和電車駕駛

一些直升機和固定翼飛機在飛行

有混凝土生產機械的一些工作者

部分鐵路司機

一些高速船舶的使用

騎摩托車

一些汽車和貨車駕駛

一些體育活動

其他一些工業設備

資料來源:改編自 Griffin 1990。 


最常見的劇烈振動和衝擊可能發生在越野車輛上,包括土方機械、工業卡車和農用拖拉機。

生物動力學

與所有機械結構一樣,人體具有共振頻率,在該頻率下身體會表現出最大的機械響應。 人類對振動的反應不能僅用單一的共振頻率來解釋。 人體內有很多共振點,共振頻率因人而異,也因姿勢而異。 身體的兩種機械反應通常用於描述振動導致身體移動的方式: 可傳播性阻抗.

傳遞率顯示從座椅傳遞到頭部的振動分數。 身體的傳遞性高度依賴於振動頻率、振動軸和身體姿勢。 座椅上的垂直振動會引起頭部多個軸的振動; 對於垂直頭部運動,傳遞率往往在大約 3 到 10 赫茲的範圍內最大。

身體的機械阻抗表示使身體在每個頻率下運動所需的力。 雖然阻抗取決於體重,但人體的垂直阻抗通常在 5 Hz 左右出現共振。 身體的機械阻抗,包括這種共振,對振動通過座椅傳輸的方式有很大影響。

急性效應

不舒服

振動加速引起的不適取決於振動頻率、振動方向、與身體的接觸點和振動暴露的持續時間。 對於坐著的人的垂直振動,任何頻率引起的振動不適都與振動幅度成正比:振動減半將趨向於使振動不適減半。

振動產生的不適可以通過使用適當的頻率權重(見下文)來預測,並通過不適的語義量表來描述。 對於振動不適沒有有用的限制:可接受的不適因環境而異。

建築物中可接受的振動幅度接近振動感知閾值。 除了振動頻率、方向和持續時間之外,假定建築物振動對人體的影響還取決於建築物的用途。 各種標準都給出了建築振動評估指南,例如英國標準 6472 (1992),它定義了評估建築物振動和衝擊的程序。

活動干擾

振動會損害信息的獲取(例如,通過眼睛)、信息的輸出(例如,通過手或腳的運動)或將輸入與輸出相關的複雜中央過程(例如,學習、記憶、決策)。 全身振動影響最大的是輸入過程(主要是視覺)和輸出過程(主要是連續的手控)。

振動對視覺和手動控制的影響主要是由受影響的身體部位(即眼睛或手)的運動引起的。 可以通過減少振動向眼睛或手的傳輸,或通過使任務不易受干擾(例如,增加顯示器的尺寸或降低控件的靈敏度)來降低影響。 通常,通過重新設計任務可以大大減少振動對視覺和手動控制的影響。

簡單的認知任務(例如,簡單的反應時間)似乎不受振動的影響,除了受喚醒或動機的變化或對輸入和輸出過程的直接影響。 這對於一些複雜的認知任務也可能是正確的。 然而,實驗研究的稀疏性和多樣性並不排除振動對認知產生真實而重要影響的可能性。 振動可能會影響疲勞,但幾乎沒有相關的科學證據,也沒有證據支持國際標準 2631(ISO 1974、1985)中提供的“疲勞降低的熟練程度限制”的複雜形式。

生理功能的變化

當受試者在實驗室條件下暴露於新的全身振動環境時,生理功能就會發生變化。 典型的“驚嚇反應”變化(例如,心率加快)會隨著持續暴露而迅速恢復正常,而其他反應則進行或逐漸發展。 後者取決於振動的所有特徵,包括軸、加速度大小和振動類型(正弦或隨機),以及其他變量,例如晝夜節律和受試者的特徵(參見 Hasan 1970;Seidel 1975;Dupuis 和 Zerlett 1986)。 野外條件下生理機能的變化往往與振動沒有直接關係,因為振動往往與其他重要因素共同作用,如高精神壓力、噪音和有毒物質。 生理變化通常不如心理反應(如不適)敏感。 如果所有關於持續性生理變化的可用數據都根據全身振動的幅度和頻率的第一次顯著表現進行總結,則有一個下限約為 0.7 m/s 的邊界2 rms 在 1 和 10 Hz 之間,並上升到 30 m/s2 有效值在 100 赫茲。 已經進行了許多動物研究,但它們與人類的相關性值得懷疑。

神經肌肉變化

在主動自然運動期間,電機控制機制充當前饋控制,不斷根據來自肌肉、肌腱和關節中傳感器的額外反饋進行調整。 全身振動引起人體的被動人工運動,這種情況與運動引起的自激振動有根本區別。 全身振動過程中缺少前饋控制是神經肌肉系統正常生理功能最明顯的變化。 與自然運動(隨意運動在 0.5 到 100 赫茲之間,運動時低於 2 赫茲)相比,與全身振動相關的頻率範圍更廣(8 到 4 赫茲之間),這是有助於解釋反應的進一步差異非常低和高頻的神經肌肉控制機制。

全身振動和瞬態加速度會導致坐著的人的淺表背部肌肉的肌電圖 (EMG) 發生與加速相關的交替活動,需要維持強直收縮。 這種活動應該是反射性的。 如果被振動的對像以彎曲的姿勢放鬆地坐著,它通常會完全消失。 肌肉活動的時間取決於加速度的頻率和幅度。 肌電圖數據表明,在 6.5 至 8 赫茲的頻率和突然向上位移的初始階段,由於脊柱的肌肉穩定性降低,可能會導致脊柱負荷增加。 儘管全身振動導致肌電圖活動較弱,但振動暴露期間的背部肌肉疲勞可能超過在沒有全身振動的正常坐姿下觀察到的疲勞。

在暴露於頻率高於 10 Hz 的正弦波全身振動期間,肌腱反射可能會暫時減弱或消失。 暴露於全身振動後姿勢控制的微小變化變化很大,其機制和實際意義尚不確定。

心血管、呼吸、內分泌和代謝變化

將觀察到的暴露於振動期間持續存在的變化與適度體力勞動期間的變化(即心率、血壓和耗氧量增加)進行了比較,即使振動幅度接近自願耐受極限。 增加的通風部分是由呼吸系統中的空氣振盪引起的。 呼吸和代謝變化可能不對應,可能表明呼吸控制機制受到干擾。 關於促腎上腺皮質激素 (ACTH) 和兒茶酚胺的變化,已經報導了各種和部分矛盾的發現。

感覺和中樞神經變化

全身振動引起的前庭功能變化是基於受影響的姿勢調節,儘管姿勢是由一個非常複雜的系統控制的,在這個系統中,前庭功能受到干擾可以在很大程度上由其他機制補償。 前庭功能的變化似乎對極低頻率的暴露或接近全身共振的暴露具有重要意義。 前庭、視覺和本體感受(組織內接收到的刺激)信息之間的感覺不匹配被認為是對某些人工運動環境做出生理反應的重要機制。

短期和長期暴露於噪音和全身振動的實驗似乎表明振動對聽力有輕微的協同作用。 作為一種趨勢,4 或 5 赫茲的高強度全身振動與更高的附加臨時閾值偏移 (TTS) 相關。 額外的 TTS 與曝光時間之間沒有明顯的關係。 額外的 TTS 似乎隨著更高劑量的全身振動而增加。

衝動的垂直和水平振動喚起大腦潛能。 人類中樞神經系統功能的變化也已通過聽覺誘發腦電位檢測到(Seidel 等人,1992 年)。 這些影響受到其他環境因素(例如噪音)、任務的難度以及受試者的內部狀態(例如,覺醒、對刺激的關注程度)的影響。

長期影響

脊柱健康風險

流行病學研究經常表明,長期暴露於強烈全身振動(例如,在拖拉機或土方機械上工作)的工人的脊柱健康風險較高。 Seidel 和 Heide(1986 年)、Dupuis 和 Zerlett(1986 年)以及 Bongers 和 Boshuizen(1990 年)對文獻進行了批判性調查。 這些評論得出的結論是,長期強烈的全身振動會對脊柱產生不利影響,並會增加腰痛的風險。 後者可能是椎骨和椎間盤原發性退行性變化的次要後果。 發現脊柱的腰部是最常受影響的區域,其次是胸部區域。 幾位作者報告說,頸椎部分的高損傷率似乎是由固定的不利姿勢引起的,而不是由振動引起的,儘管沒有確鑿的證據支持這一假設。 只有少數研究考慮了背部肌肉的功能並發現了肌肉功能不全。 一些報告表明腰椎間盤脫位的風險明顯更高。 在幾項橫斷面研究中,Bongers 和 Boshuizen (1990) 發現司機和直升機飛行員的腰痛比可比較的參考工作者更嚴重。 他們得出結論,專業車輛駕駛和直升機飛行是腰痛和背部疾病的重要危險因素。 在起重機操作員和拖拉機司機中觀察到因椎間盤疾病導致的殘疾養老金和長期病假增加。

由於流行病學研究中暴露條件的數據不完整或缺失,尚未獲得確切的暴露-效應關係。 現有數據不允許證實無副作用水平(即安全限度)以可靠地預防脊柱疾病。 多年低於或接近當前國際標準 2631 (ISO 1985) 的接觸限值並非沒有風險。 一些研究結果表明,隨著接觸時間的延長,健康風險也會增加,儘管選擇過程使得在大多數研究中很難發現兩者之間的關係。 因此,目前無法通過流行病學調查建立劑量效應關係。 理論上的考慮表明,在暴露於高瞬變期間,高峰值負載作用在脊柱上會產生明顯的不利影響。 因此,使用“能量當量”方法計算振動劑量(如國際標準 2631 (ISO 1985) 中所述)對於暴露於包含高峰值加速度的全身振動是有問題的。 尚未從流行病學研究中得出取決於振動頻率的全身振動的不同長期影響。 40 至 50 赫茲的全身振動通過腳施加到站立的工人身上,隨後腳部骨骼發生退行性變化。

一般來說,受試者之間的差異在很大程度上被忽略了,儘管選擇現象表明它們可能非常重要。 沒有明確的數據表明全身振動對脊柱的影響是否取決於性別。

人們對是否普遍接受脊柱退行性疾病作為一種職業病存在爭議。 尚不清楚具體的診斷特徵,這些特徵是否可以可靠地診斷出由於暴露於全身振動而導致的疾病。 非暴露人群中退行性脊柱疾病的高患病率阻礙了對暴露於全身振動的個體的主要職業病原學的假設。 可能改變振動引起的應變的個體體質風險因素尚不清楚。 使用最小強度和/或最短全身振動持續時間作為識別職業病的先決條件不會考慮個體易感性的預期相當大的差異。

其他健康風險

流行病學研究表明,全身振動是導致其他健康風險的一系列致病因素中的一個因素。 噪音、高精神壓力和輪班工作是已知與健康障礙相關的重要伴隨因素的例子。 對其他身體系統疾病的調查結果往往是不同的,或者表明病理學的普遍性對全身振動幅度的矛盾依賴性(即,不良反應的普遍性越高,強度越低)。 站立在用於混凝土振動壓縮的機器上並暴露於超過暴露極限的全身振動的工人觀察到中樞神經系統、肌肉骨骼系統和循環系統的症狀和病理變化的特徵性複合體ISO 2631 的頻率高於 40 Hz (Rumjancev 1966)。 這種複合體被命名為“振動病”。 雖然被許多專家拒絕,但同一個術語有時被用來描述由於長期暴露於低頻全身振動而導致的模糊臨床表現,據稱最初表現為外周和大腦植物血管疾病,伴有非特定的功能特徵。 根據現有數據,可以得出結論,不同的生理系統彼此獨立反應,並且沒有任何症狀可以作為全身振動引起的病理學指標。

神經系統、前庭器官和聽力。 頻率高於 40 赫茲的劇烈全身振動會導致中樞神經系統受損和紊亂。 關於頻率低於 20 Hz 的全身振動的影響,已報告了相互矛盾的數據。 僅在一些研究中,發現了非特異性抱怨的增加,例如頭痛和易怒。 一位作者聲稱長期暴露於全身振動後會出現腦電圖 (EEG) 紊亂,而其他作者則否認了這一說法。 一些已發表的結果與前庭興奮性降低和其他前庭障礙(包括頭暈)的發生率較高是一致的。 然而,由於檢測到矛盾的強度效應關係,全身振動與中樞神經系統或前庭系統的變化之間是否存在因果關係仍然值得懷疑。

在一些研究中,在長期暴露於全身振動和噪音後,觀察到聽力永久性閾值漂移 (PTS) 的額外增加。 Schmidt (1987) 研究了農業司機和技術人員,並比較了工作 3 年和 25 年後的永久閾值變化。 他得出結論,如果根據國際標準 3 (ISO 4) 的加權加速度超過 6 m/s,全身振動會在 8、2631、1985 和 1.2 kHz 處引起額外的顯著閾值偏移2 均方根同時暴露於超過 80 分貝 (dBA) 的等效噪聲水平。

循環系統和消化系統。 已檢測到四種主要的循環障礙,在暴露於全身振動的工人中發生率較高:

  1. 外周疾病,如雷諾綜合症,靠近全身振動的應用部位(即站立工人的腳或駕駛員的手,程度較低)
  2. 腿部靜脈曲張、痔瘡和精索靜脈曲張
  3. 缺血性心髒病和高血壓
  4. 神經血管變化。

 

這些循環障礙的發病率並不總是與振動暴露的強度或持續時間相關。 儘管經常觀察到各種消化系統疾病的高患病率,但幾乎所有作者都同意全身振動只是一個原因,可能不是最重要的。

女性生殖器官、妊娠和男性泌尿生殖系統。 流產、月經紊亂和姿勢異常(例如,子宮下降)的風險增加被認為與長期暴露於全身振動有關(參見 Seidel 和 Heide,1986 年)。 無法從文獻中得出用於避免這些健康風險的更高風險的安全暴露限值。 個體易感性及其時間變化可能共同決定了這些生物學效應。 在現有文獻中,尚未報導全身振動對人類胎兒的有害直接影響,儘管一些動物研究表明全身振動會影響胎兒。 未知的妊娠不良影響閾值表明將職業暴露限制在最低合理範圍內。

對於男性泌尿生殖系統疾病的發生,已經發表了不同的結果。 在一些研究中,觀察到前列腺炎的發生率更高。 其他研究無法證實這些發現。

相關標準

無法提供精確的限制來防止全身振動引起的疾病,但標准定義了量化振動嚴重程度的有用方法。 國際標準 2631(ISO 1974、1985)定義了暴露限值(見圖 1),該限值“設定為被認為是健康人類受試者疼痛閾值(或自願耐受限值)水平的大約一半”。 圖 1 中還顯示了源自英國標準 6841 (BSI 1987b) 的垂直振動的振動劑量值作用水平; 該標準部分類似於國際標準的修訂草案。

圖 1. 人體對全身振動響應的頻率依賴性

VIB020F1

振動劑量值可以被認為是持續一秒的振動的大小,其對測量的振動同樣嚴重。 振動劑量值使用四次方時間依賴性來累積從最短可能衝擊到一整天振動的暴露期間的振動嚴重程度(例如,BSI 6841):

振動劑量值 = 

振動劑量值程序可用於評估振動和重複衝擊的嚴重程度。 這種四次方時間相關性比 ISO 2631 中的時間相關性更易於使用(見圖 2)。

圖 2. 人體對全身振動的反應的時間依賴性

VIB020F2

英國標準 6841 提供以下指導。

高振動劑量值會導致嚴重的不適、疼痛和傷害。 振動劑量值還以一般方式表示導致它們的振動暴露的嚴重程度。 然而,目前對於振動劑量值與受傷風險之間的精確關係還沒有達成共識。 眾所周知,在 15 m/s 範圍內產生振動劑量值的振動幅度和持續時間1.75 通常會引起嚴重的不適。 可以合理地假設增加振動暴露會增加受傷風險 (BSI 1987b)。

在高振動劑量值下,可能需要事先考慮暴露人員的健康狀況並設計充分的安全預防措施。 還可以考慮定期檢查經常接觸的人的健康狀況。

振動劑量值提供了一種可以比較高度可變和復雜暴露的量度。 組織可以使用振動劑量值指定限製或行動水平。 例如,在某些國家/地區,振動劑量值為 15 m/s1.75 已被用作暫定行動水平,但根據情況將振動或反复衝擊暴露限制在更高或更低的值可能是適當的。 根據目前的理解,行動水平僅用於指示可能過度的近似值。 圖 2 說明了與 15 m/s 的振動劑量值對應的均方根加速度1.75 用於 24 秒到 2631 小時之間的曝光。 通過計算振動劑量值,可以將任何暴露於連續振動、間歇振動或反复衝擊的情況與動作水平進行比較。 不考慮暴露於振動或衝擊可能對健康造成的影響而超過適當的行動水平(或 ISO XNUMX 中的暴露限值)是不明智的。

機械安全指令 歐洲經濟共同體聲明,機械的設計和構造必須將機械產生的振動造成的危害降低到最低可行水平,同時考慮到技術進步和減少振動的方法的可用性。 這 機械安全指令 (歐洲共同體理事會 1989 年)鼓勵通過減少源頭(例如,良好的座椅)之外的額外手段來減少振動。

暴露的測量和評估

應在身體和振動源之間的界面處測量全身振動。 對於坐著的人,這涉及將加速度計放置在受試者坐骨結節下方的座椅表面上。 有時還會測量座椅靠背(靠背和靠背之間)以及腳和手的振動(見圖 3)。

圖 3. 測量坐著的人的振動暴露的軸

VIB020F3

單靠流行病學數據不足以定義如何評估全身振動以預測不同類型振動暴露對健康的相對風險。 流行病學數據的考慮以及對生物動力學反應和主觀反應的理解被用來提供當前的指導。 振盪運動對健康的影響取決於運動的頻率、方向和持續時間的方式目前被認為與振動不適的方式相同或相似。 然而,假設總暴露量而不是平均暴露量很重要,因此劑量測量是合適的。

除了根據現行標準評估測得的振動外,還建議報告頻譜、不同軸的幅度和暴露的其他特徵,包括每日和終生暴露持續時間。 還應考慮其他不利環境因素的存在,尤其是坐姿。

 

 

 

預防

只要有可能,最好從源頭減少振動。 這可能涉及減少地形的起伏或降低車輛的行駛速度。 其他減少振動傳遞給操作員的方法需要了解振動環境的特徵以及振動傳遞給身體的途徑。 例如,振動的幅度通常因位置而異:某些地區的振動幅度較低。 表 2 列出了一些可以考慮的預防措施。


表 2. 當人員暴露於全身振動時要考慮的預防措施總結

群組

行動

管理

尋求技術諮詢

 

就醫

 

警告暴露人員

 

培訓暴露人員

 

查看曝光時間

 

有關於從暴露中移除的政策

機器製造商

測量振動

 

旨在最大限度地減少全身振動的設計

 

優化懸掛設計

 

優化座位動態

 

使用人體工程學設計提供良好的姿勢等。

 

提供機器維修指導

 

提供座椅保養指導

 

提供危險振動警告

工作場所的技術人員

測量振動暴露

 

提供合適的機器

 

選擇衰減好的座位

 

維護機器

 

通知管理層

Medical

就業前篩選

 

常規體檢

 

記錄所有體徵和報告的症狀

 

警告有明顯傾向的工人

 

就暴露後果提出建議

 

通知管理層

暴露者

正確使用機器

 

避免不必要的振動暴露

 

檢查座椅是否調整正確

 

採取良好的坐姿

 

檢查機器狀況

 

將振動問題通知主管

 

如果出現症狀,請尋求醫療建議

 

將相關疾病通知雇主

資料來源:改編自 Griffin 1990。


座椅可以設計成減弱振動。 大多數座椅在低頻時會出現共振,導致座椅上發生的垂直振動幅度高於地板! 在高頻下,振動通常會衰減。 在使用中,普通座椅的共振頻率在 4 赫茲左右。 共振時的放大部分由座椅中的阻尼決定。 增加座椅緩衝墊的阻尼會降低共振時的放大率,但會增加高頻時的傳輸率。 座椅之間的傳遞率存在很大差異,這會導致人們體驗到的振動存在顯著差異。

座椅有效振幅傳輸率 (SEAT) 提供了座椅針對特定應用的隔離效率的簡單數字指示(參見 Griffin 1990)。 大於 100% 的 SEAT 值表明,總體而言,座椅上的振動比地板上的振動更嚴重。 低於 100% 的值表示座椅提供了一些有用的衰減。 座位應​​設計為具有與其他約束兼容的最低 SEAT 值。

在懸浮座椅的座椅底板下方提供了一個單獨的懸浮機構。 這些用於某些越野車輛、卡車和客車的座椅具有低共振頻率(約 2 赫茲),因此可以減弱約 3 赫茲以上頻率的振動。 這些座椅的傳輸率通常由座椅製造商確定,但它們的隔離效率隨操作條件而變化。

 

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星期五,三月25 2011 05:48

手傳振動

職業接觸

由動力過程或工具引起並通過手指或手掌進入人體的機械振動稱為 手傳振動. 手傳振動的常見同義詞是手臂振動和局部或分段振動。 使操作員的手暴露在振動中的動力過程和工具在多種工業活動中很普遍。 手傳振動的職業暴露來自製造業(例如衝擊式金屬加工工具、研磨機和其他旋轉工具、衝擊扳手)、採石業、採礦業和建築業(例如鑿岩機、石材切割機)中使用的手持式電動工具錘、鎬、振動壓實機)、農業和林業(例如,鏈鋸、刷鋸、剝皮機)和公用事業(例如,道路和混凝土破碎機、電鑽、手持式研磨機)。 暴露在手傳振動中的還有操作員手持的振動工件,如基座打磨,以及手持式振動控制器,如操作割草機或控制振動壓路機。 據報導,在工作中接觸手傳振動的人數在荷蘭超過 150,000 萬人,在英國超過 0.5 萬人,在美國超過 1.45 萬人。 過度接觸手傳振動會導致上肢的血管、神經、肌肉以及骨骼和關節出現紊亂。 據估計,在歐洲國家和美國,有 1.7% 到 3.6% 的工人暴露在潛在有害的手傳振動中(ISSA 國際研究部 1989)。 術語手臂振動 (HAV) 綜合徵通常用於指代與暴露於手傳播振動相關的體徵和症狀,其中包括:

  • 血管疾病
  • 周圍神經系統疾病
  • 骨骼和關節疾病
  • 肌肉疾病
  • 其他疾病(全身,中樞神經系統)。

 

騎摩托車或使用家用振動工具等休閒活動偶爾會使手接觸到高振幅振動,但只有每天長時間接觸才可能引起健康問題 (Griffin 1990)。

手傳振動的職業暴露與不良健康影響之間的關係遠非簡單。 表 1 列出了一些最重要的因素,這些因素共同導致暴露於振動的工人上肢受傷。


表 1. 手傳振動暴露期間可能與有害影響相關的一些因素

振動特性

  • 幅度(均方根、峰值、加權/未加權)
  • 頻率(光譜、主頻率)
  • 方向(x、y、z 軸)

 

工具或流程

  • 工具設計(便攜式、固定式)
  • 工具類型(衝擊式、旋轉式、旋轉衝擊式)
  • 條件
  • 手術
  • 正在加工的材料

 

暴露條件

  • 持續時間(每日、每年曝光)
  • 暴露模式(連續、間歇、休息時間)
  • 累計暴露時間

 

環境條件

  • 環境溫度
  • 氣流
  • 濕度
  • Noise
  • 手指-手-臂系統的動態響應
  • 機械阻抗
  • 振動傳遞率
  • 吸收能量

 

個人特點

  • 工作方法(握力、推力、手臂姿勢、身體姿勢)
  • 健康&养生
  • 技術培訓
  • 技能
  • 手套的使用
  • 個人對傷害的易感性 

生物動力學

可以推測,影響振動傳遞到手指-手-手臂系統的因素在振動損傷的發生中起著重要作用。 振動的傳遞取決於振動的物理特性(幅度、頻率、方向)和手的動態響應 (Griffin 1990)。

傳輸率和阻抗

實驗結果表明,人體上肢的力學行為是複雜的,隨著振動幅度、頻率和方向、作用力的變化,手臂系統的阻抗——即抗振動能力——表現出明顯的變化,以及手和手臂相對於刺激軸的方向。 阻抗還受人體體質和上肢各部位結構差異的影響(如手指的機械阻抗遠低於手掌)。 一般來說,較高的振動水平以及較緊的手柄會導致較大的阻抗。 然而,已經發現阻抗的變化高度依賴於振動刺激的頻率和方向以及主體內和主體間可變性的各種來源。 幾項研究報告了頻率範圍在 80 和 300 赫茲之間的手指-手-臂系統的共振區域。

對通過人體手臂的振動傳輸的測量表明,較低頻率的振動 (>50 Hz) 沿手和前臂傳輸時幾乎沒有衰減。 肘部的衰減取決於手臂姿勢,因為隨著肘關節屈曲角度的增加,振動的傳遞趨於減少。 對於更高的頻率 (>50 Hz),振動的傳輸會隨著頻率的增加而逐漸降低,而在 150 至 200 Hz 以上時,大部分振動能量會耗散在手和手指的組織中。 從傳遞率測量可以推斷,高頻區域的振動可能是手指和手軟結構受損的原因,而高振幅的低頻振動(例如,來自衝擊工具)可能與損傷有關到手腕、肘部和肩膀。

影響手指和手部動力學的因素

振動暴露的不利影響可能與上肢消耗的能量有關。 能量吸收高度依賴於影響手指-手系統與振動源耦合的因素。 握力、靜力和姿勢的變化會改變手指、手和手臂的動態響應,從而改變傳遞和吸收的能量。 例如,握力對能量吸收有相當大的影響,一般來說,握力越高,傳遞到手臂系統的力就越大。 動態響應數據可以提供相關信息,以評估工具振動的潛在傷害,並協助開發防振裝置,如手柄和手套。

急性效應

主觀不適

振動由各種皮膚機械感受器感知,這些機械感受器位於手指和手的光滑和裸露(無毛)皮膚的(表)皮和皮下組織中。 根據它們的適應性和感受野特性,它們被分為兩類——緩慢適應和快速適應。 Merkel disc 和 Ruffini endings 存在於緩慢適應的機械感受單元中,這些單元對靜態壓力和緩慢的壓力變化做出反應,並在低頻 (<16 Hz) 下被激發。 快速適應單位有邁斯納小體和帕西尼小體,它們對刺激的快速變化作出反應,並負責 8 到 400 赫茲頻率範圍內的振動感覺。 對手傳振動的主觀反應已被用於多項研究中,以獲得閾值、等效感覺輪廓和不同頻率振動刺激的不愉快或耐受限度 (Griffin 1990)。 實驗結果表明,人類對振動的敏感度隨著舒適和煩擾振動水平的頻率增加而降低。 垂直振動似乎比其他方向的振動引起更多的不適。 還發現主觀不適是振動的光譜成分和施加在振動手柄上的握力的函數。

活動干擾

由於皮膚機械感受器的興奮性下降,急性暴露於手傳振動會導致振動觸覺閾值暫時增加。 臨時閾值偏移的幅度以及恢復時間受多個變量的影響,例如刺激的特徵(頻率、振幅、持續時間)、溫度以及工人的年齡和之前的振動暴露。 暴露於寒冷會加重振動引起的觸覺壓抑,因為低溫對手指循環具有血管收縮作用並降低手指皮膚溫度。 對於經常在寒冷環境中工作的振動暴露工人,反復發作的觸覺敏感度急性損傷會導致感官知覺的永久性下降和操縱靈巧性的喪失,這反過來又會干擾工作活動,增加患事故造成的急性損傷。

非血管效應

骨骼肌

振動引起的骨骼和關節損傷是一個有爭議的問題。 許多作者認為,使用手持式振動工具的工人的骨骼和關節疾病在性質上並不特異,與由於衰老過程和繁重的體力勞動引起的疾病相似。 另一方面,一些研究人員報告說,手部、手腕和肘部的特徵性骨骼變化可能是由於長時間暴露於手傳振動而引起的。 早期的 X 光調查顯示,暴露於振動的工人的手和手腕中骨空泡和囊腫的患病率很高,但最近的研究表明,由體力勞動者組成的對照組沒有顯著增加。 據報導,在暴露於氣動衝擊工具的衝擊和高振幅低頻振動的煤礦工人、道路施工工人和金屬加工操作員中,腕骨關節病和肘關節病以及骨贅病的患病率過高。 相反,幾乎沒有證據表明暴露於鏈鋸或磨床引起的中頻或高頻振動的工人上肢退行性骨關節疾病的患病率增加。 繁重的體力勞動、用力抓握和其他生物力學因素可以解釋操作衝擊工具的工人骨骼損傷發生率較高的原因。 局部疼痛、腫脹、關節僵硬和畸形可能與骨骼和關節退化的放射學發現有關。 在少數國家(包括法國、德國、意大利),使用手持式振動工具的工人發生的骨關節疾病被認為是一種職業病,受影響的工人會得到補償。

神經

處理振動工具的工人的手指和手可能會感到刺痛和麻木。 如果繼續接觸振動,這些症狀往往會惡化,並可能影響工作能力和生活活動。 接觸振動的工人在臨床檢查中可能會表現出振動、熱和触覺閾值升高。 有人提出,持續的振動暴露不僅可以抑制皮膚感受器的興奮性,還可以誘髮指神經的病理變化,如神經周圍水腫,繼而纖維化和神經纖維丟失。 對接觸振動的工人進行的流行病學調查表明,周圍神經系統疾病的患病率從百分之幾到 80% 不等,並且感覺喪失會影響各種工具類型的使用者。 似乎振動神經病獨立於其他振動誘發的疾病而發展。 第 86 屆斯德哥爾摩研討會 (1987) 提出了 HAV 綜合徵神經學成分的量表,根據症狀以及臨床檢查和客觀測試的結果分為三個階段(表 2)。

表 2. 手臂振動綜合徵斯德哥爾摩工作坊量表的感覺神經階段

階段

症狀和體徵

0SN

暴露於振動但沒有症狀

1SN

間歇性麻木,伴或不伴刺痛

2SN

間歇性或持續性麻木,感覺減退

3SN

間歇性或持續性麻木,減少觸覺辨別力和/或
操作靈巧

資料來源:斯德哥爾摩研討會 86 1987。

需要仔細的鑑別診斷來區分振動性神經病和卡壓性神經病,例如腕管綜合徵 (CTS),這是一種由於正中神經通過腕部解剖隧道時受壓引起的疾病。 CTS 似乎是一些使用振動工具的職業群體的常見疾病,例如鑿岩工、電鍍工和林業工人。 人們認為,除了振動之外,作用在手和手腕上的符合人體工程學的壓力源(重複運動、用力抓握、笨拙的姿勢)也會導致操作振動工具的工人出現 CTS。 神經肌電圖測量感覺和運動神經速度已被證明有助於區分 CTS 與其他神經系統疾病。

肌肉發達

暴露於振動的工人可能會抱怨手和手臂肌肉無力和疼痛。 在某些人中,肌肉疲勞會導致殘疾。 在伐木工人的後續研究中報告了握力下降。 直接機械損傷或周圍神經損傷被認為是肌肉症狀的可能病因。 其他與工作相關的疾病在暴露於振動的工人中也有報導,例如上肢的肌腱炎和腱鞘炎,以及掌側筋膜組織疾病 Dupuytren 攣縮。 這些障礙似乎與繁重的體力勞動引起的人體工程學應激因素有關,與手傳振動的關聯尚無定論。

血管疾病

雷諾現象

意大利醫生喬瓦尼·洛里加 (Giovanni Loriga) 於 1911 年首次報告說,在羅馬的一些院子裡,使用氣鎚敲擊大理石和石塊的石材切割工遭受手指變白髮作,類似於莫里斯·雷諾 (Maurice Raynaud) 於 1862 年描述的手指對寒冷或情緒壓力的血管痙攣反應。愛麗絲·漢密爾頓 (Alice Hamilton, 1918) 在美國的石材切割工中進行了類似的觀察,後來其他幾位研究人員也進行了類似的觀察。 在文獻中,各種同義詞已被用來描述振動引起的血管疾病:死指或白指、職業起源的雷諾現象、創傷性血管痙攣性疾病,以及最近的振動引起的白指 (VWF)。 臨床上,VWF 的特徵是手指動脈痙攣性閉合引起的白色或蒼白手指發作。 發作通常由寒冷引發,持續 5 至 30 至 40 分鐘。 在發作期間可能會完全喪失觸覺敏感性。 在恢復階段,通常通過溫暖或局部按摩加速,由於皮膚血管中血流的反應性增加,受影響的手指可能會出現發紅。 在罕見的晚期病例中,反復和嚴重的手指血管痙攣發作可導致指尖皮膚發生營養性變化(潰瘍或壞疽)。 為了解釋暴露於振動的工人的冷誘發雷諾現象,一些研究人員援引了由於長時間暴露於有害振動而導致的誇大的中樞交感神經血管收縮反射,而其他人則傾向於強調振動引起的手指血管局部變化的作用(例如,肌壁增厚、內皮損傷、功能性受體改變)。 斯德哥爾摩研討會 86 (1987) 提出了 VWF 分類的等級量表(表 3)。 Griffin 開發的 VWF 症狀數值系統也是可用的,該系統基於不同指骨變白的分數 (Griffin 1990)。 一些實驗室測試用於客觀診斷 VWF。 這些測試大多基於寒冷刺激和手指皮膚溫度或手指和手冷卻前後數字血流和壓力的測量。

表 3. 用於分期手臂振動綜合徵中冷誘發雷諾現象的斯德哥爾摩工作坊量表

階段

症狀

0

-

沒有攻擊

1

中等

偶爾發作僅影響一根或多根指尖

2

中度

偶爾發作影響遠端和中間(很少也
一根或多根手指的近端指骨

3

嚴重

頻繁發作影響大多數手指的所有指骨

4

很嚴重

與第 3 階段一樣,指尖出現營養性皮膚變化

資料來源:斯德哥爾摩研討會 86 1987。

流行病學研究指出,VWF 的患病率非常廣泛,從不到 1% 到 100%。 已發現 VWF 與使用衝擊式金屬加工工具、研磨機和其他旋轉工具、用於挖掘的衝擊鎚和鑽頭、用於森林的振動機械以及其他動力工具和工藝有關。 VWF 在許多國家被認為是一種職業病。 自 1975-80 年以來,在引入抗震鏈鋸和減少鋸使用時間的行政措施後,歐洲和日本的林業工人報告 VWF 新病例的發生率有所下降。 其他類型的工具還沒有類似的發現。

其他疾病

一些研究表明,在受 VWF 影響的工人中,由於使用振動工具導致的老化和噪音暴露,聽力損失比預期的要大。 有人提出,由於供應內耳的血管的振動引起的反射性交感神經血管收縮,VWF 受試者可能有聽力受損的額外風險。 除了外周疾病外,一些俄羅斯和日本的職業醫學學校還報告了涉及振動暴露工人的內分泌和中樞神經系統的其他不良健康影響(Griffin 1990)。 臨床表現稱為“振動病”,包括與大腦自主神經中樞功能障礙相關的體徵和症狀(例如,持續疲勞、頭痛、易怒、睡眠障礙、陽痿、腦電圖異常)。 應謹慎解釋這些發現,並需要進一步精心設計流行病學和臨床研究工作,以證實中樞神經系統疾病與接觸手傳振動之間存在關聯的假設。

相關標準

一些國家已經採用了手傳振動暴露的標准或指南。 其中大部分基於國際標準 5349 (ISO 1986)。 為測量手傳振動,ISO 5349 建議使用頻率加權曲線,該曲線近似於手對振動刺激的頻率相關靈敏度。 振動的頻率加權加速度(a高,寬)是通過適當的加權濾波器或通過沿正交坐標系(xh, yh, zh), (圖1)。 在 ISO 5349 中,每天的振動暴露以四小時內的能量等效頻率加權加速度表示((a高,寬)當量(4) 米/秒2 均方根),根據以下等式:

(a高,寬)當量(4)=(T/ 4)½(a高,寬)eq(T)

哪裡 T 是以小時表示的每日暴露時間和 (a高,寬)eq(T) 是每日曝光時間的能量等效頻率加權加速度 T. 該標準提供了計算指南(a高,寬)eq(T) 如果一個典型的工作日以多次不同程度和持續時間的暴露為特徵。 ISO 5349 的附錄 A(不構成標準的一部分)提出了(a高,寬)當量(4) 和 VWF,可以用下式近似:

C=[(a高,寬)當量(4) TF/ 95]2 x 100

哪裡 C 是預計會出現 VWF(在 10% 到 50% 範圍內)的暴露工人的百分位數,並且 TF 是受影響的工人(在 1 至 25 年的範圍內)手指變白之前的暴露時間。 指向手的振動的主要單軸分量用於計算(a高,寬)當量(4), 不應超過 50 m/s2. 根據 ISO 劑量效應關係,預計約 10% 的工人在每天接觸 3 m/s 的振動時會發生 VWF2 十年。

 

圖 1. 用於測量手傳振動的基本中心坐標系

 

VIB030F1

 

為了盡量減少振動引起的不良健康影響的風險,其他委員會或組織已經提出了振動暴露的行動水平和閾限值 (TLV)。 美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 發布了根據 ISO 頻率加權程序測量的手傳振動的 TLV(美國政府工業衛生學家會議 1992)(表 4)。 根據 ACGIH 的說法,TLV 提案涉及振動暴露,“幾乎所有工人都可能反复暴露,而不會超過 VWF 斯德哥爾摩車間分類系統的第一階段”。 最近,歐洲共同體委員會在保護工人免受物理因素引起的風險的指令提案中提出了手傳振動的暴露水平(歐盟委員會,1 年),(表 1994 ). 在擬議的指令中,用於評估振動危害的數量以八小時能量當量頻率加權加速度表示, A(8)=(T/ 8)½ (a高,寬)eq(T),通過使用在正交坐標中確定的加權加速度的矢量和 a總和=(ax,h,w2+ay、h、w2+a坐標、高度、寬度2)½ 在振動工具手柄或工件上。 指令中報告的振動暴露的測量和評估方法基本上源自英國標準(BS)6842(BSI 1987a)。 然而,BS 標準並未推薦暴露限值,而是提供了一份資料性附錄,介紹手傳振動的劑量效應關係的知識狀況。 根據 BS 標準,在 10% 的暴露於振動的工人中可能導致 VWF 的估計頻率加權加速度幅度在表 6 中報告。

___________________________________________________________________________

表 4. 手傳振動的閾限值

每日總暴露量(小時)              

  不應超過的主導方向上的頻率加權均方根加速度

 

g*

 4-8

 4

 0.40

 2-4 

 6

 0.61

 1-2

 8

 0.81

 1

 12

 1.22

* 1 克 = 9.81 .

資料來源:根據 1992 年美國政府工業衛生學家會議。

___________________________________________________________________________

表 5. 歐盟理事會關於物理因素理事會指令的提案:附件 II A. 手傳振動 (1994)

 課堂級別 ()

  甲(8)*   

定義

 門檻

  1

連續和/或重複低於該值的曝光值

暴露對工人的健康和安全沒有不利影響

 行動

  2.5

一項或多項措施高於該值**

必須進行相關附件中規定的

 暴露極限值  

  5

未受保護的人高於該值的暴露值

暴露於不可接受的風險。 超過這個水平是

禁止並必須通過執行來防止

指令的規定***

* A(8) = 8 h 能量等效頻率加權加速度。

** 信息、培訓、技術措施、健康監測。

*** 保護健康和安全的適當措施。

___________________________________________________________________________

表 6. 頻率加權振動加速度大小 ( rms) 可能會使 10% 的暴露人員手指變白*

  每日暴露(小時)    

               終生暴露(年)

 

 0.5      

 1         

 2        

 4        

 8        

 16     

 0.25

 256.0     

 128.0     

 64.0     

 32.0     

 16.0     

 8.0     

 0.5

 179.2

 89.6

 44.8

 22.4

 11.2

 5.6

 1

 128.0

 64.0

 32.0

 16.0

 8.0

 4.0

 2

 89.6

 44.8

 22.4

 11.2

 5.6

 2.8

 4

 64.0

 32.0

 16.0

 8.0

 4.0

 2.0

 8

 44.8

 22.4

 11.2

 5.6

 2.8

 1.4

* 持續時間短的接觸量級很高,血管疾病可能不是第一個出現的不良症狀。

資料來源:根據英國標準 6842. 1987,BSI 1987a。

___________________________________________________________________________

暴露的測量和評估

進行振動測量是為了為新工具的開發提供幫助,在購買時檢查工具的振動,驗證維護條件,以及評估工作場所的人員暴露於振動的情況。 振動測量設備通常由換能器(通常是加速度計)、放大裝置、濾波器(帶通濾波器和/或頻率計權網絡)以及振幅或電平指示器或記錄器組成。 振動測量應在靠近振動進入身體的手錶面的工具手柄或工件上進行。 需要仔細選擇加速度計(例如,類型、質量、靈敏度)和將加速度計安裝在振動表面上的適當方法,以獲得準確的結果。 應在正交坐標系的適當方向上測量和報告傳遞到手的振動(圖 1)。 測量應在至少 5 至 1,500 Hz 的頻率範圍內進行,一個或多個軸上振動的加速度頻率成分可以以中心頻率為 8 至 1,000 Hz 的倍頻程或三分之一倍頻程來表示中心頻率從 6.3 到 1,250 赫茲。 加速度也可以通過使用符合 ISO 5349 或 BS 6842 中規定的特性的加權網絡表示為頻率加權加速度。工作場所的測量表明,不同的振動幅度和頻譜可能發生在相同類型的工具上或當相同的工具以不同的方式操作。 圖 2 報告了在林業和工業中使用的動力驅動工具的主軸上測得的加權加速度的平均值和分佈範圍(ISSA 國際研究部 1989)。 在一些標準中,手傳振動暴露是根據通過上述等式計算的四小時或八小時能量等效頻率加權加速度來評估的。 獲得能量等效加速度的方法假定產生不良健康影響所需的每日暴露時間與頻率加權加速度的平方成反比(例如,如果振動幅度減半,則暴露時間可能會增加一個因子四)。 這種時間依賴性被認為對於標準化目的是合理的,並且便於檢測,但應該注意的是,它沒有得到流行病學數據的充分證實(Griffin 1990)。

圖 2. 在林業和工業中使用的一些電動工具的手柄上測得的主軸頻率加權均方根加速度的平均值和分佈範圍

 VIB030F2

預防

預防由手傳振動引起的傷害或失調需要實施行政、技術和醫療程序(ISO 1986;BSI 1987a)。 還應向振動工具的製造商和用戶提供適當的建議。 行政措施應包括充分的信息和培訓,以指導振動機械的操作員採用安全和正確的工作實踐。 由於持續暴露於振動被認為會增加振動危險,因此工作時間表應安排為包括休息時間。 技術措施應包括選擇振動最低且符合人體工程學設計的工具。 根據EC機械安全指令(Council of the European Communities 1989),製造商應公開手傳振動的頻率加權加速度是否超過2.5 m/s2, 由合適的測試代碼確定,例如國際標準 ISO 8662/1 及其針對特定工具的配套文件 (ISO 1988) 中指出的代碼。 應通過定期振動測量仔細檢查工具維護條件。 應定期對接觸振動的工人進行就業前體檢和隨後的臨床檢查。 醫療監督的目的是告知工作人員與振動暴露相關的潛在風險,評估健康狀況並及早診斷振動引起的疾病。 在第一次篩選檢查時,應特別注意可能因暴露於振動而加重的任何情況(例如,白手指的體質傾向、某些形式的繼發性雷諾現象、過去上肢受傷、神經系統疾病)。 在考慮症狀的嚴重程度和整個工作過程的特點後,應決定避免或減少受影響工人的振動暴露。 應建議工人穿足夠的衣服以保持全身溫暖,並避免或盡量減少吸煙和使用一些會影響末梢循環的藥物。 手套可能有助於保護手指和手免受外傷並保暖。 所謂的防震手套可以隔離一些工具產生的高頻振動成分。

 

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星期五,三月25 2011 05:56

暈動病

暈動病或暈動症不是一種病理狀況,而是對某些運動刺激的正常反應,個體不熟悉這些刺激,因此他或她不適應; 只有那些內耳前庭器官功能不全的人才能真正免疫。

運動產生疾病

有許多不同類型的挑釁運動會誘發暈車綜合症。 大多數都與輔助運動有關——特別是輪船、氣墊船、飛機、汽車和火車; 不太常見的是大象和駱駝。 鞦韆、迴旋處(旋轉木馬)、過山車等遊樂場娛樂活動產生的複雜加速度可能極具刺激性。 此外,許多宇航員/宇航員在軌道飛行的異常受力環境(失重)中第一次進行頭部運動時會出現暈動病(space-motion sickness)。 暈車綜合症也是由某些移動的視覺刺激產生的,而觀察者沒有任何身體運動; 固定基地模擬器的外部視覺世界顯示(simulator sickness)或從移動車輛拍攝的場景的大屏幕投影(Cinerama 或 IMAX sickness)就是例子。

病因學

引起暈動病的刺激的基本特徵是它們從感覺系統中產生不一致的信息,這些信息為大腦提供有關身體空間方向和運動的信息。 這種不一致的主要特徵是主要由眼睛和內耳提供的信號與中樞神經系統“期望”接收和關聯的信號之間的不匹配。

可以識別幾類不匹配。 最重要的是來自內耳前庭器官(迷路)的信號不匹配,其中半規管(角加速度的專門受體)和耳石器官(平移加速度的專門受體)不提供一致的信息。 例如,當在轉彎的汽車或飛機上進行頭部運動時,半規管和耳石都會以非典型方式受到刺激,並提供錯誤和不相容的信息,這些信息與同一頭部運動產生的信息大不相同在穩定的 1-G 重力環境中。 同樣,低頻(低於 0.5 Hz)線性加速度,例如發生在波濤洶湧的大海中的船上或飛機在湍流空氣中飛行時,也會產生相互衝突的前庭信號,因此是暈動病的一個重要原因。

視覺和前庭信息的不匹配也可能是一個重要的促成因素。 與具有良好外部視覺參考的人相比,看不到外面的移動車輛的乘客更容易暈車。 甲板下或機艙內的乘客通過前庭線索感知車輛的運動,但他或她接收到的僅是他或她在車輛內的相對運動的視覺信息。 在特定感覺形態中缺乏“預期”和一致的信號也被認為是視覺誘發暈動病的基本特徵,因為視覺運動提示不伴隨個人“預期”發生時的前庭信號受到視覺顯示指示的運動。

症狀和體徵

在暴露於刺激性運動時,暈動病的體徵和症狀以一定的順序發展,時間範圍取決於運動刺激的強度和個體的易感性。 然而,個體之間不僅在易感性方面存在相當大的差異,而且在特定體徵和症狀出現的順序或是否出現這些症狀方面也存在很大差異。 通常,最早的症狀是上腹不適(“胃覺”); 隨後是噁心、臉色蒼白和出汗,並可能伴有身體發熱、流涎增加和打嗝(打嗝)的感覺。 這些症狀通常發展相對緩慢,但隨著持續暴露於運動中,幸福感會迅速惡化,噁心的嚴重程度會增加,並最終導致嘔吐或乾嘔。 嘔吐可能會帶來緩解,但這可能是短暫的,除非運動停止。

暈車綜合症還有其他更多變化的特徵。 伴有嘆息和打哈欠的呼吸節律改變可能是早期症狀,並且可能會出現換氣過度,特別是對於那些對殘疾的原因或後果感到焦慮的人。 據報導有頭痛、耳鳴和頭暈,而在那些嚴重不適的人中,冷漠和抑鬱並不少見,而且可能嚴重到忽視人身安全和生存。 在刺激性運動停止後,嗜睡和嗜睡的感覺可能占主導地位,這些可能是在適應不熟悉的運動而沒有不適的情況下的唯一症狀。

適應

隨著持續或反复暴露於特定的挑釁動作,大多數人表現出症狀嚴重程度的減輕; 通常在連續暴露三到四天后(如在船上或太空飛行器中),他們已經適應了這種運動,並且可以無殘疾地履行正常職責。 就“錯配”模型而言,這種適應或習慣代表了中樞神經系統中一套新“預期”的建立。 然而,回到熟悉的環境後,這些將不再適用,並且可能會再次出現暈車症狀 (mal de debarquement) 直到重新適應發生。 個體在適應速度、保持適應的方式以及將保護性適應從一種運動環境推廣到另一種運動環境的程度上存在很大差異。 不幸的是,一小部分人(可能大約 5%)不適應,或者適應得太慢以至於他們在暴露於刺激性運動的整個過程中繼續出現症狀。

發生率

特定運動環境中的疾病發生率受多種因素影響,主要有:

  • 運動的物理特性(強度、頻率和動作方向)
  • 暴露時間
  • 個體的內在易感性
  • 正在執行的任務
  • 其他環境因素(例如氣味)。

 

毫不奇怪,疾病的發生在不同的運動環境中差異很大。 例如:在波濤洶湧的大海中,幾乎所有救生筏上的人都會嘔吐; 60%的空勤學員在訓練期間曾有過暈機病,其中15%嚴重到干擾訓練; 相比之下,只有不到 0.5% 的民用運輸機乘客受到影響,儘管在湍流空氣中低空飛行的小型通勤飛機的發生率更高。

實驗室和現場研究表明,對於垂直平移振盪運動(恰當地稱為升沈),頻率約為 0.2 Hz 的振盪是最容易引起的(圖 1)。 對於給定的振盪強度(峰值加速度),隨著頻率增加到 0.2 Hz 以上,疾病的發生率會迅速下降; 1 赫茲的運動刺激性不到 0.2 赫茲的十分之一。 同樣,對於頻率低於 0.2 Hz 的運動,雖然由於缺乏實驗數據,發生率和頻率之間的關係沒有明確定義; 當然,一個穩定的、零頻率的 1-G 環境並不是挑釁。

圖 1. 運動病發生率與波頻率和加速度的函數關係,暴露於垂直正弦運動 2 小時

VIB040F1

暈動病症狀的發生率與起伏的頻率、幅度和持續時間之間建立的關係(z-軸)運動導致了簡單公式的發展,當運動的物理參數已知時,這些公式可用於預測發生率。 英國標準 6841 (BSI 1987b) 和 ISO 國際標準草案 2631-1 中體現的概念是,症狀的發生率與暈動病劑量值 (MSDV) 成正比z). MSDVz (以米/秒為單位1.5) 被定義為:

多發性硬化症病毒z=(a2t)½

哪裡 a 是頻率加權加速度的均方根 (rms) 值(單位為 m/s2) 由持續時間內的線性積分決定, t (以秒為單位),暴露於運動。

應用於刺激加速度的頻率加權是一個具有中心頻率和衰減特性的濾波器,類似於圖 1 中描述的那些。加權函數在標準中被精確定義。

未適應的成年人口的百分比 (P) 誰可能嘔吐由以下給出:

P =1/3 多發性硬化症病毒z

此外,MSDVz 也可用於預測不適程度。 在從零(我感覺還好)到三(我感覺非常糟糕)的四分制中,“疾病等級” (I) 是(誰)給的:

I =0.02MSDVz

鑑於個體對暈動病的易感性存在巨大差異,MSDV 與 MSDV 之間的關係z 在實驗室實驗和海上試驗中發生嘔吐(圖 2)是可以接受的。 應該注意的是,這些公式是根據持續約 20 分鐘到 70 小時暴露的數據開發的,在暴露於垂直、起伏和運動的情況下,高達 XNUMX% 的人(大部分是坐著的)會發生嘔吐。

 

圖 2. 嘔吐發生率與刺激劑量 (MSDV) 的關係2), 通過文中描述的程序計算。 來自垂直振盪 (x) 和海上試驗 (+) 的實驗室實驗數據

 

VIB040F2

關於作用於其他身體軸和非垂直方向的平移振蕩的有效性的知識是零散的。 對小組受試者進行的實驗室實驗有一些證據表明,水平面上的平移振盪比相同強度和頻率的坐著受試者的垂直振盪更具刺激性,大約兩倍,但刺激性較小,也兩倍,當受試者仰臥並且刺激作用於縱向時 (z) 體軸。 因此,應謹慎應用標準中包含的公式和加權特性來預測發病率,並適當注意上述限制。

個體對刺激性運動的反應存在相當大的差異,這是暈動病的一個重要特徵。 易感性的差異部分可能與體質因素有關。 遠低於兩歲的嬰兒很少受到影響,但隨著成熟,易感性迅速增加,在四歲到十歲之間達到高峰。 此後,易感性逐漸下降,因此老年人不太可能受到影響,但無法免疫。 在任何年齡組中,女性都比男性更敏感,發病率數據表明該比例約為 1.7:1。 人格的某些方面,如神經質、內向和感性風格也被證明與易感性相關,儘管相關性很弱。 暈動病也可能是一種條件反射和恐懼性焦慮的表現。

預防措施

最小化挑釁性刺激或增加耐受性的程序是可用的。 這些可能會在一定比例的人群中預防疾病,但除了遠離運動環境之外,沒有一個是 100% 有效的。 在車輛的設計中,注意提高頻率和降低乘員在正常操作期間所經歷的振盪幅度(見圖 1)的因素是有益的。 提供頭部支撐和身體約束以盡量減少不必要的頭部運動是有利的,並且如果乘員可以採取傾斜或仰臥姿勢則進一步提供幫助。 如果居住者能看到地平線,疾病就會減少; 對於那些被剝奪了外部視覺參考的人來說,閉上眼睛可以減少視覺/前庭衝突。 參與一項任務,尤其是對車輛的控制,也是有幫助的。 這些措施可以立竿見影,但從長遠來看,保護性適應的發展具有最大價值。 這是通過持續和反复暴露在運動環境中來實現的,儘管它可以通過地面鍛煉來促進,在地面鍛煉中,通過在旋轉台上旋轉的同時進行頭部運動來產生刺激性刺激(脫敏療法)。

有幾種增加耐受性的藥物,儘管它們都有副作用(特別是鎮靜作用),因此不應由主要控制車輛或強制執行最佳性能的人員服用。 對於短期(少於四小時)預防,建議使用 0.3 至 0.6 毫克氫溴酸東莨菪鹼(東莨菪鹼); 作用較長的是抗組胺藥、鹽酸異丙嗪 (25 毫克)、鹽酸美克洛嗪 (50 毫克)、茶苯海明 (50 毫克) 和桂利嗪 (30 毫克)。 東莨菪鹼或異丙嗪與 25 mg 硫酸麻黃鹼的組合可提高預防效力,同時減少一些副作用。 使用東莨菪鹼貼劑可以實現長達 48 小時的預防,它可以讓藥物以受控的速度通過皮膚緩慢吸收。 藥物在體內的有效濃度在使用貼劑後 XNUMX 至 XNUMX 小時內才會達到,因此必須預見到對此類療法的需求。

治療

那些患有暈動病並伴有嘔吐的人,在可行的情況下,應將其置於運動刺激最小的位置,並給予抗暈車藥,最好是注射異丙嗪。 如果嘔吐持續時間長且反复,可能需要靜脈內補充液體和電解質。

 

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