Физиология труда. методы исследования функционального состояния организма при работе
Цель занятия:
1. Закрепить знания студентов о физиологии труда, методах исследования функционального состояния организма при работе
2. Освоить методы определения и оценки ведущих физико-химических факторов производственной среды.
Продолжительности занятия - 4 часа.
Одной из основных задач гигиены труда является изучение организма работающих в условиях его трудовой деятельности. Физиологические исследования, проводимые в этом направлении, имеют своей целью изучение влияния трудового процесса на состояние и работоспособность человека для разработки системы профилактических мероприятий, облегчающих труд и повышающих работоспособность, а также для разработки рациональных режимов труда и отдыха.
Для проведения физиологических исследований подбирается группа работающих. Чтобы полученные данные были достоверными, эта группа должна быть достаточной в количественном отношении (10-12 человек). Выбранные лица должны составлять однородную группу испытуемых – быть практически здоровыми, иметь стаж работы на данном рабочем месте не менее трех лет.
Исследования проводят не менее двух недель. Если работающие подвергаются воздействию внешних факторов, т.е. работают на открытом воздухе, то исследования необходимо проводить как минимум дважды в год – в теплый и холодный периоды.
Кратность проводимых исследований в течение рабочей смены должна соответствовать периодам работоспособности (врабатывание, устойчивая высокая работоспособность, утомление), т.е. изучаемые физиологические функции следует определять не менее пяти раз:
1) первые 10-30 мин. рабочей смены;
2) через 2-3 часа работы;
3) перед обеденным перерывом;
4) через 10-20 мин. после него;
5) за 20-30 мин. до окончания рабочего дня.
Если же по условиям производства 5-кратные исследования невозможны, то следует ограничиться первыми двумя и последним исследованиями.
Очень важным является правильный выбор методик исследования. При разработке программы физиологических исследований в каждом конкретном случае выбор методик определяется наибольшей их адекватностью сдвигам, которые ожидаются в организме рабочих при выполнении работы. Принято исследовать не менее трех функциональных систем, например, центральную нервную, сердечно-сосудистую и нервно-мышечную или сердечно-сосудистую, дыхательную и функции анализаторов.
Оценка показателей может проводиться либо по их абсолютным величинам (частота сердечных сокращений, артериальное давление), либо по относительным значениям, выраженным в процентах по отношению к исходному уровню, принятому за 100.
Физиологические исследования желательно дополнить социологическими - провести анкетирование среди рабочих с целью выяснения их отношения к работе, существующему режиму труда, условиям труда.
Обязательным компонентом физиологических исследований является хронометраж трудового процесса, рабочих операций в течение смены.
После окончания исследований полученные результаты подвергают статистической обработке с установлением средней величины показателя, ошибки средней и достоверности разницы показателей.
По окончании физиологических исследований по сдвигам показателей в течение смены, рабочей недели определяют динамику работоспособности для данного периода и на ее основании формулируют соответствующие рекомендации, указания по оптимизации режимов труда и внутрисменного отдыха рабочих изучаемых профессий.
В условиях производства выполняют следующие физиологические исследования:
1) исследование функций анализаторов;
2) определение времени сенсомоторных реакций;
3) определение устойчивости внимания;
4) определение работоспособности двигательных анализаторов (динамометрия)
5) контроль пульса и артериального давления;
6) исследование внешнего дыхания;
7) исследование координации движений (тремометрия)
8) термометрия кожи и тела
Применительно к этим группам физиологических исследований, далее описаны некоторые методики, наиболее доступные для применения в производственных условиях.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА
Динамометрияпредставляет собой определение основных показателей произвольной дееспособности отдельных мышечных групп. К ним относятся максимальная произвольная сила (МПС), выносливость к статическому напряжению и интегральный показатель – максимальная мышечная работоспособность (ММР).
Сила мышцы определяется наибольшим напряжением, которое она может развить. Основными измерительными приборами при этом являются различные виды динамометров: гидравлический и механический кистевые динамометры, ножной динамометр, динамометр для измерения силы мышц-разгибателей спины. При измерении силы обследуемый осуществляет максимальное воздействие (плавно, без рывков) на соответствующее устройство динамометра. Достигнутая максимальная сила должна быть зафиксирована на 1-2 секунде.
Выносливость к статическому напряжению определяется по длительности периода, в течение которого обследуемый удерживает усилие, равное 75% от МПС. При измерении выносливости исследователь просит поддерживать заданное усилие максимально долго до отказа. Как только обследуемый достигает необходимого уровня усилия, исследователь включает секундомер и останавливает его в момент отказа поддерживать усилие. Срок удержания усилия (в секундах) и есть показатель статической выносливости.
ММР определяется на основании двух измеренных динамометрических показателей как произведение силы на время удержания.
При снижении работоспособности, развитии утомления динамометрические показатели, как правило, снижаются. Величина снижения статической выносливости является одним из показателей степени физического напряжения при труде. Оптимальным в процессе обычного рабочего дня является снижение выносливости на 5-10%, предельно допустимым – на 20%. Превышение этого уровня указывает на развитие выраженного утомления нервно-мышечного аппарата и служит основанием для проведения мероприятий по снижению физической нагрузки путем механизации и автоматизации трудовых операций, изменения норм труда (норм выработки, времени работы, численности рабочих и т.д.), рационализации режимов труда и отдыха.
Тремометрияпредставляет собой регистрацию постоянных, непроизвольных мелких колебаний кисти и осуществляется с помощью специального прибора. Анализ тремометрии проводится по амплитуде и частоте (число колебаний за единицу времени). В электротремометре амплитуда отражается числом касаний краев фигурных пазов. При проведении измерений исследователь записывает показания счетчика электротремометра и включает его. По команде исследователя (при этом он запускает секундомер) обследуемый металлической указкой проводит через все фигурные пазы. После выполнения задания секундомер останавливается и вновь регистрируется показание счетчика. Разность в показаниях счетчика указывает количество касаний указкой краев пазов. Делением значения общего числа касаний на время выполнения теста определяется частота – количество касаний в 1с.
При развитии утомления тремор усиливается, однако при трактовке результатов исследования необходимо учитывать влияние степени скоординированности мышц – антагонистов, а также степени скоординированности совместной деятельности зрительного и двигательного анализаторов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ
Функциональное состояние дыхательного аппарата может характеризоваться как качественными (ритм), так и количественными (частота, глубина дыхания, минутный объем дыхания, жизненная емкость легких) показателями.
Жизненная емкость легких(ЖЕЛ) состоит из дыхательного объема, т.е. объема воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при каждом дыхательном цикле (обычно около 500 мл), дополнительного объема – объема воздуха, поступающего в легкие при максимальном вдохе (около 1500мл), и резервного объема воздуха – объеме воздуха, который можно максимально выдохнуть после спокойного выдоха (около 1500 мл).
На величину ЖЕЛ оказывает влияние интенсивность физической работы: незначительная нагрузка увеличивает ЖЕЛ, тяжелая – снижает ее.
Определение ЖЕЛ проводится с помощью сухого или водного спирометра. После максимального глубокого вдоха производится максимально глубокий выдох в мундштук. Выдох не должен быть форсированным (чрезвычайно быстрым), его время исследователем не ограничивается. Измерение проводят 3-5 раз до получения близких результатов, из которых учитывается максимальный.
Помимо абсолютного значения ЖЕЛ выражают также в процентах к нормативам, разработанным с учетом пола, возраста и роста человека. Для расчета должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ) имеются специальные номограммы и расчетные формулы. Для мужчин 25-60 лет ДЖЕЛ (в литрах) рассчитывается по формуле:
ДЖЕЛ = 0,052 × Р – 0,019 × В – 3,76
где:
Р – рост, см;
В – возраст, годы.
Считается, что фактическая ЖЕЛ соответствует должной, если она отклоняется от нее не более чем на ± 15 %.
Частота дыхания(количество дыхательных движений за 1 минуту) определяется путем визуального наблюдения за дыхательными экскурсиями грудной клетки, однако в производственных условиях это не всегда осуществимо. Указанный метод не позволяет также качественно характеризовать дыхание, т.е. определить его ритм. С целью устранения указанных недостатков можно использовать различные приборы, которые позволяют получить графическую запись дыхательных движений. В стационарных условиях используют спирографы или пневмографы.
Проба с задержкой дыхания заключается в определении времени (по секундомеру) в течение которого обследуемый способен задержать дыхание после глубокого вдоха. Предварительно обследуемый делает два глубоких вдоха, затем на высоте третьего вдоха экспериментатор включает секундомер и дает команду задержать дыхание. На первом выдохе регистрируется время задержки дыхания.
В покое здоровый взрослый человек может задержать дыхание на 40-50 сек., а физически тренированные лица – на 60-120 сек. и более. При утомлении время задержки дыхания уменьшается.
В условия производственной среды для исследования функции дыхания можно использовать и другие методы, такие как определение минутного объема дыхания (МОД), глубины дыхания; измерение газообмена и др.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
В практике физиологических исследований наиболее часто используются измерение гемодинамических показателей и электрокардиография.
Основными показателями функционального состояния системы кровообращения являются артериальное давление, частота сердечных сокращений, ударный и минутный объем сердца, среднее динамическое давление.
Частота сердечных сокращений (ЧСС)– лабильный и информационный показатель функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Она может определяться пальпаторно, по ЭКГ или визуально по шкале пульсотахометра. По частоте сердечных сокращений нормируются предельно-допустимые величины физического напряжения при операциях с преобладанием статических нагрузок, а также общей, региональной и локальной динамической работе.
Атериальное давление (АД)измеряется тонометром. По данным систолического и диастолического артнриального давления могут быть рассчитаны следующие гемодинамические показатели:
пульсовое давление (ПД), по изменениям которого можно составить косвенное представление о работе сердца:
ПД= СД – ДД
где:
ПД – пульсовое давление, мм. рт .ст.;
СД – систолическое (максимальное) давление, мм рт. ст;
ДД – диастолическое (минимальное) давление, мм рт.ст;
среднее динамическое давление (СДД), характеризующееся стабильностью, а изменения которого указывают на неустойчивость механизмов регуляции кровообращения:
(сд+2дд)
СДД = ------------
Ударный объем сердца (УО), определяемый по формуле Старра:
УО = 101 + 0,5СД - 1,09ДД - 0,6×В
где:
УО – ударный объем, мл;
СД – систолическое давление;
ДД – диастолическое давление;
В – возраст обследуемого, годы;
Минутный объем сердца (МО), который определяется как произведение ударного объема и частоты сердечных сокращений:
МО = УО × ЧСС
Электрокардиография (ЭКГ) основана на регистрации разности потенциалов сердца, проецируемых на поверхности тела.
При механизированном труде, который сопровождается небольшой физической нагрузкой резких изменений частоты пульса и артериального давления у рабочих не наблюдается. В этом случае более показательные результаты можно получить посредством реакции сердечно-сосудистой системы на дозированную нагрузку (проба с нагрузкой).
Функциональная проба с нагрузкой заключается в следующем: обследуемому в положении сидя подсчитывают пульс и измеряют артериальное давление. После этого, не снимая с руки манжетки, обследуемый проделывает 20 глубоких приседаний (в течение 30 сек.); после чего снова измеряется пульс и артериальное давление. В дальнейшем каждые 30 сек. определяется пульс до возвращения его до исходного уровня и три раза измеряется кровяное давление.
В норме у практически здоровых людей после 20 приседаний пульс должен учащаться на 16-20 ударов в мин.; максимальное артериальное давление должно увеличиваться не более чем на 40 мм рт. ст. Величина пульса и артериального давления возвращается к исходному уровню через 2-3 минуты.
Под влиянием развития процесса утомления показатели пробы могут существенно изменяться.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ