工效學(xué)在地方病現(xiàn)場調(diào)查中的應(yīng)用研究

楊萍 楊敏

摘 要：針對兒童氟斑牙現(xiàn)場調(diào)查中醫(yī)生長時間彎腰工作狀態(tài)，探求醫(yī)生勞動環(huán)境的改善措施。通過CATIA軟件的工效學(xué)模塊對醫(yī)生特征姿態(tài)進(jìn)行生物力學(xué)分析?！邦I(lǐng)獎臺”的應(yīng)用，可有效減輕醫(yī)生疲勞，預(yù)防腰椎疾病。1.35m、1.50m 和1.65m身高兒童站于“領(lǐng)獎臺”接受氟斑牙診斷，醫(yī)生L4～L5腰椎壓力比原來分別減少了50.8%、43.7%和30.6%。建議進(jìn)行兒童氟斑牙診斷及類似工作中應(yīng)用本文所述的“領(lǐng)獎臺”。

關(guān)鍵詞：地方??；生物力學(xué)；腰椎壓力

中圖分類號：TP39；R682.3；R135 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：2095-2163（2015）04-

Application Research on Ergonomics in Endemic Disease Investigation

YANG Ping1， YANG Min2

（1 Qinghai Institute for Endemic Disease Prevention and Control， Xining 811602， China； 2 Qinghai University for Nationalities， Xining 810007，China）

Abstract： According to doctors long-time bending working state in field investigation for dental fluorosis of children， seek improving measures of working environment. Analyzing on doctors characteristics posture by means of CATIA BSAA. Diagnosing dental fluorosis of children standing on “Receive prize platform”， is effective for relieve doctors fatigue， prevent Lumbar spine disease. Diagnosing dental fluorosis of children height of 1.35m，1.50m and 1.65m by stair-like platform，doctors Lumbar spine pressure decreased by 50.8%，43.7% and 30.6%. Advice for using stair-like platform diagnosing dental fluorosis of children or others related work.

Keywords： Endemic Disease； BSAA； Lumbar Spine Pressure

0 引 言

氟中毒[1]是一種地方性疾病，輕度的體現(xiàn)為兒童氟斑牙，重度的體現(xiàn)為成人氟骨癥。氟斑牙的調(diào)查對象一般為8～12歲兒童，診斷時醫(yī)生通常需彎腰低頭進(jìn)行。由于一次性調(diào)查人數(shù)較多（碘缺乏病中檢查甲狀腺的情況與之類似），所以盡管勞動強度不大，但醫(yī)生腰酸背痛在所難免，還可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病[2-4]。為此，若把領(lǐng)獎臺特征的階梯式站臺（“領(lǐng)獎臺”）應(yīng)用到兒童氟斑牙診斷中，讓待診兒童按個頭大小分組站于“領(lǐng)獎臺”接受診斷，則有利于減輕醫(yī)生腰部疲勞。醫(yī)生腰椎壓力等數(shù)據(jù)通過法國達(dá)索公司的虛擬樣機軟件CATIA工效學(xué)模塊[5]進(jìn)行“檢測”。

1 構(gòu)建CATIA模型

1.1 人體生物力學(xué)

生物學(xué)中，人體處于站姿或坐姿時，身體由脊椎、髖骨、腿和腳支撐，主要靠腰椎和髖骨支撐上身體重。其中人體脊椎由7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎和5節(jié)腰椎構(gòu)成，平時靠肌肉維持其“S”形，腰椎粗大且硬，幾乎承受著人體上身的全部重量，并實現(xiàn)前曲后仰、側(cè)曲、扭轉(zhuǎn)等運動，第三、第四腰椎為整個脊椎骨中受力最大的部位。腰椎的不良力學(xué)行為（如長時間壓縮等）[3]將加重腰椎負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生疲勞，甚至引發(fā)腰椎間盤損傷等脊椎病[4]。CATIA軟件的工效學(xué)設(shè)計與分析模塊，應(yīng)用L4～L5[6]非線性三維有限元模型，能夠?qū)ρ祲毫Φ壬锪W(xué)參數(shù)進(jìn)行描述。

1.2 人體模型

CATIA V5R20中有美、加、法、日、韓、德、中（臺）共7個國家的人體模型。兒童氟斑牙的現(xiàn)場調(diào)查中，站姿是醫(yī)生診斷病情的主要姿勢。本例采用中國人模型，男性醫(yī)生身高1.75m，待診兒童身高取樣1.35m、1.50m 和1.65m，如圖1所示。

（a）1.35m （b）1.50m （c）1.65m

圖1 兒童接受醫(yī)生診斷的CATIA模型

Fig.1 CATIA model of diagnosis

2生物力學(xué)分析及改善措施

2.1 生物力學(xué)分析（BSAA）

BSAA指生物力學(xué)單一動作評價，針對給定姿態(tài)下人體的腰椎、關(guān)節(jié)等處受力（或力矩）等進(jìn)行測量。以圖1（a）為例，通過“ [開始]→[工效學(xué)設(shè)計與分析]→[Human Activity Analysis] →[分析] →[Biomechanic Single Action Analysis…]”即得分析結(jié)果，見圖2。其中L4-L5腰椎壓力由身體負(fù)荷壓力、軸扭曲力和彎曲力三部分組成。

圖2 圖1（a）模型的BSAA分析結(jié)果

Fig.2 Results of Fig.1a model BSAA

同理，也分析圖1（b）、圖1（c）及對應(yīng)模型，提取L4-L5腰椎數(shù)據(jù)對比如圖3所示。

圖3 醫(yī)生L4-L5腰椎數(shù)據(jù)對比

Fig.3 Comparison of doctors' L4-L5 pressure

可見，1.75m身高醫(yī)生診斷1.35m、1.50m 和1.65m（1.80m僅為分析對照而設(shè)）身高兒童氟斑牙時醫(yī)生L4-L5腰椎壓力分別為2 369N、2 069N、1 679 N（醫(yī)生正常站姿時1 165 N）。隨著接受診斷兒童的身高增大，醫(yī)生工作時的L4-L5腰椎壓力驟減（彎曲力“貢獻(xiàn)”最大）。

2.2 改善措施

設(shè)想兒童在接受診斷時分組站于“領(lǐng)獎臺”（見圖4），其嘴巴部位跟醫(yī)生眼睛高度基本平齊（相當(dāng)于醫(yī)生自然站姿），則醫(yī)生L4-L5壓力分別比原來減少50.8%、43.7%和30.6%，如圖3所示。

圖4 兒童氟斑牙現(xiàn)場調(diào)查中“領(lǐng)獎臺”的應(yīng)用

Fig.4 Application of step platform in field investigation for dental fluorosis

“領(lǐng)獎臺”作為兒童接受診斷的地點，可使醫(yī)生能以正常站姿工作。該“領(lǐng)獎臺”可如下設(shè)計：

（1）尺寸。三個臺面的長度、寬度均分別為0.6m、0.30m，高度依次為0.30 m、0.45m、0.15m；

（2）材質(zhì)及使用方法。可采用三個小木匣拼接，便于攜帶（可盛裝工作用品）。

3 結(jié)束語

在氟斑牙現(xiàn)場調(diào)查中，醫(yī)生長時間處于彎腰狀態(tài)，極易導(dǎo)致腰部疲勞，可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病。為此，本文利用CATIA軟件機械設(shè)計及人機工程模塊，就身高1.75m的男性醫(yī)生檢查身高1.35m、1.50m 和1.65m的兒童氟斑牙進(jìn)行數(shù)字建模，通過生物力學(xué)分析功能“檢測”得到醫(yī)生L4-L5腰椎壓力；設(shè)想待檢兒童站在特制“領(lǐng)獎臺”上，使醫(yī)生眼睛和兒童嘴巴的高度基本相同，同樣進(jìn)行計算機仿真。結(jié)果表明，應(yīng)用“領(lǐng)獎臺”裝置，可有效減輕醫(yī)生腰部疲勞，有利于預(yù)防醫(yī)生脊椎類疾病，改善醫(yī)生的勞動環(huán)境。建議類似工作中也應(yīng)用本文所述的“領(lǐng)獎臺”裝置。

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