工業(yè)生產(chǎn)中肌肉運(yùn)動(dòng)性疲勞的研究進(jìn)展

李文寶

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于需要徒手進(jìn)行操作的工作任務(wù)，如搬運(yùn)、推拉等工作，長(zhǎng)時(shí)間操作時(shí)，易產(chǎn)生肌肉疲勞，甚至肌肉的損傷。通過(guò)文獻(xiàn)資料法和邏輯分析法對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行分類(lèi)，歸納，總結(jié)，研究主要集中于對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞的直接測(cè)定和間接測(cè)定，以及建立疲勞的數(shù)學(xué)模型等方面。在明確了過(guò)往研究的廣度和深度之上，提出今后在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)肌肉疲勞研究的研究方向。

關(guān)鍵詞：工業(yè)工效學(xué) 肌肉疲勞 最大自主收縮力

中圖分類(lèi)號(hào)：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2813（2018）11（b）-0014-02

1 肌肉疲勞的概念

人們?cè)谶M(jìn)行身體運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉疲勞是常見(jiàn)的生理現(xiàn)象。它可以定義為“運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力量產(chǎn)生能力或力量輸出功率的下降[1]”；或者定義為“相對(duì)于在自主收縮基礎(chǔ)上，再收縮能力的下降”；運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教材中把肌肉疲勞定義為：由于運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力性、靜力性）引起的肌肉收縮產(chǎn)生的最大收縮力量或者最大輸出功率暫時(shí)下降的生理現(xiàn)象，肌肉的疲勞屬于一種生理現(xiàn)象。

2 肌肉疲勞的機(jī)制

有多種理論試圖解釋其產(chǎn)生機(jī)制，其中以中樞學(xué)說(shuō)、代謝物積累學(xué)說(shuō)和能源耗盡學(xué)說(shuō)較有代表性。中樞學(xué)說(shuō)認(rèn)為，大腦有關(guān)區(qū)域持續(xù)興奮導(dǎo)致的抑制性保護(hù)及抑制在大腦中的擴(kuò)散是其產(chǎn)生的根本原因。代謝物積累學(xué)說(shuō)認(rèn)為，其產(chǎn)生是由于工作過(guò)程中代謝物（如乳酸）的不斷產(chǎn)生與積累，使人體產(chǎn)生類(lèi)似中毒的效應(yīng)。能源耗盡學(xué)說(shuō)認(rèn)為，長(zhǎng)期活動(dòng)造成體內(nèi)能源物質(zhì)（如肌糖元）消耗殆盡，影響肌肉、大腦和各組織器官的能量供應(yīng)，使人體喪失繼續(xù)工作的能力。

3 肌肉疲勞的測(cè)定及研究模型

對(duì)于肌肉的運(yùn)動(dòng)性疲勞，一些研究人員常從工作績(jī)效、主觀反應(yīng)和生理生化等方面對(duì)肌肉疲勞作出評(píng)價(jià)。合理休息是其消除的最重要途徑。除靜止休息外，也可通過(guò)不斷地變換工作形式，使肌肉交替得到休息。科學(xué)地進(jìn)行工作設(shè)計(jì)，讓工作環(huán)境和工作負(fù)荷等處于最佳狀態(tài)，也是使疲勞減輕或延遲出現(xiàn)的重要措施。在某些工廠中，對(duì)于經(jīng)常手拉物料車(chē)的工人，雙手搬運(yùn)重物的工人和單手推進(jìn)工作任務(wù)的工人來(lái)說(shuō)，肌肉的運(yùn)動(dòng)性疲勞是常見(jiàn)的現(xiàn)象，并且容易導(dǎo)致肌肉骨骼損傷。

肌肉疲勞的測(cè)量方法分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法，其中，直接測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量主動(dòng)肌群最大隨意收縮（ Maximum Voluntary Contractions ，MVC） 和力量輸出值來(lái)獲得，也可根據(jù)工作績(jī)效和感知覺(jué)量表（ Ratings of Perceived Exertion，RPE）的評(píng)分來(lái)確定； 間接的肌肉疲勞測(cè)量則可通過(guò)分析表面肌電圖（ Surface Electromyogrphy，sEMG） 、最大耐受時(shí)間（ Maximum Endurance Time，MET）。最大耐受時(shí)間指肌肉在負(fù)重時(shí)進(jìn)行最大靜力性收縮時(shí)能維持的最大時(shí)間。對(duì)于MET，許多研究者通過(guò)利用數(shù)學(xué)方程式建立數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)肌肉的最大耐受時(shí)間這一指標(biāo)，大多數(shù)的模型都采用了最大隨意收縮的百分比（%MVC）。MET 的方法簡(jiǎn)單，而且由于其結(jié)果為時(shí)間，可直接用于指導(dǎo)作業(yè)設(shè)計(jì)和工作計(jì)劃的安排。

Ma等[1]人，基于當(dāng)肌肉負(fù)重一段時(shí)間后，肌肉力量下降這樣一個(gè)概念，建立了肌肉力量下降的方程式：，F(xiàn)（t）代表肌肉負(fù)重t時(shí)間時(shí)候后，肌肉能夠產(chǎn)生的力量強(qiáng)度，MVC代表肌肉最大自主收縮力，F(xiàn)load代表肌肉平衡負(fù)重所需要的力量，k代表疲勞率，是一個(gè)常數(shù)。

Roman-Liu[2]等人，提出了用力量變化指數(shù)（FCI）來(lái)區(qū)分肌肉疲勞在上肢進(jìn)行間歇性手握任務(wù)的受試者實(shí)驗(yàn)方程。FCI的計(jì)算方程式如下：，f（t）是基于相關(guān)外力變化的回歸方程中的力量值，t1和t2是負(fù)重開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。

張佔(zhàn)武，李開(kāi)偉等[3]研究單臂推進(jìn)試驗(yàn)，以此來(lái)評(píng)估肌肉疲勞和最大耐力時(shí)間的理論模型。結(jié)果表明女性在推進(jìn)任務(wù)中比男性更能抵抗肌肉疲勞。肌肉力量的結(jié)果，表明肌力模型的可預(yù)測(cè)性是可行的。預(yù)測(cè)女性受試者的肌肉力量誤差顯著低于男性受試者。

易燦南，李開(kāi)偉等[4]對(duì)靜態(tài)拉叉車(chē)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。為分析單手拉車(chē)作業(yè)肌肉疲勞情況，設(shè)計(jì)了模擬靜態(tài)手拉叉車(chē)試驗(yàn)： 通過(guò)測(cè)量拉車(chē)前后單臂拉力的變化及最大耐受時(shí)間（MET），利用BorgR-10感知覺(jué)量表記錄受試者身體疲勞度，探討負(fù)荷和身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）對(duì)MET、剩余拉力、力量衰減程度和RPE的影響； 并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建單手拉車(chē)作業(yè)肌肉疲勞MET預(yù)測(cè)方程。試驗(yàn)結(jié)果表明，僅負(fù)荷顯著影響 MET，所構(gòu)建的以指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)為基礎(chǔ)的 MET方程與現(xiàn)有方程，具有一致性，F(xiàn)cem（t）代表目前施加的最大力，即目前肌肉可承載外界力量的能力；Fload （t）代表肌肉額外負(fù)重，需要產(chǎn)生的力；k是常數(shù)，疲勞率；fmvc代表最大肌力的百分比。用所建方程得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值偏差優(yōu)于用現(xiàn)有MET方程得到的結(jié)果。

邱文聲、李開(kāi)偉[5]開(kāi)展了一項(xiàng)關(guān)于男性和女性受試者雙手水平屈臂持重物的實(shí)驗(yàn)。在4min的重量承載任務(wù)之前和期間收集受試者的力量強(qiáng)度。通過(guò)結(jié)合疲勞參數(shù)k，利用預(yù)測(cè)方程來(lái)預(yù)測(cè)男性和女性個(gè)體人群在進(jìn)行此動(dòng)作時(shí)手臂肌肉的疲勞程度。并對(duì)主觀疲勞等級(jí)與FCI進(jìn)行了相關(guān)分析，具有顯著相關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，對(duì)于肌肉疲勞的研究，多進(jìn)行靜態(tài)拉叉車(chē)、搬重物試驗(yàn)，與動(dòng)態(tài)作業(yè)過(guò)程還存在較大差異。受試者的步態(tài)、行走速度，負(fù)荷的大小、身體脂肪百分比、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等均影響作業(yè)肌肉群疲勞的發(fā)展，可在今后開(kāi)展此方面的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)也可以增加在作業(yè)過(guò)程中，對(duì)下肢肌群的研究。

參考文獻(xiàn)

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