BMI對拉力作業(yè)肌肉疲勞的影響研究

易燦南,王雨馨,唐范,李開偉,2,左華麗,胡鴻

(1.湖南工學院 安全與環(huán)境工程學院，湖南 衡陽 421102;2.臺灣中華大學 工業(yè)管理系，臺灣 新竹 30012)

1 引言

人工物料搬運(Manual Materials Handling,MMH)是工作場所和日常生活中常見的活動[1-2]。MMH一般屬于重復性、周期性或連續(xù)性勞動，由于長時間勞動、過度用力、姿勢不當或負荷過大等原因，容易導致肌肉疲勞，引發(fā)工作相關(guān)肌肉骨骼系統(tǒng)疾患(Work-related Musculoskeletal Disorders，WMSDs)[2-3]。拉力作業(yè)是一種典型的MMH作業(yè)，主要依靠腰背和手臂肌肉完成，因此這些部位容易產(chǎn)生疲勞累積從而導致WMSDs。研究表明拉力作業(yè)人員肩膀和下背痛發(fā)生率較高，且9%～18%下背痛與拉力作業(yè)相關(guān)[3]。

負荷過大、體位不當以及長時間勞動是導致肌肉疲勞累積從而產(chǎn)生WMSDs的因素，現(xiàn)有研究也證明負荷、姿勢以及時間顯著影響拉力作業(yè)肌肉疲勞發(fā)展[4-7]。同時，有研究發(fā)現(xiàn)肥胖與WMSDs有關(guān)[8-10]，但肥胖與肌肉疲勞是否有關(guān)還未有系統(tǒng)研究。一般用描述個體纖維質(zhì)量的身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index，BMI)來表示肥胖程度[11-12]，BMI高者擁有較多脂肪或肌肉質(zhì)量[13]。一般而言，BMI高者擁有較大肌力(Force,F)，但部分研究發(fā)現(xiàn)BMI與推力作業(yè)[13]、打孔作業(yè)[14]肌肉疲勞發(fā)展無關(guān)，與按壓作業(yè)最大隨意收縮無關(guān)[11]，這與文獻[8-10]的研究結(jié)果不一致。拉力作業(yè)中，BMI高者是否擁有較大拉力、肌肉疲勞發(fā)展過程是否較慢還未知。

基于此，筆者提出2個研究假設(shè)：(1)BMI大者擁有較高F；(2)BMI顯著影響肌肉疲勞發(fā)展。在工效學肌肉疲勞研究中，通常通過測量作業(yè)過程中不同時刻F和主觀肌肉疲勞評分(Ratings of Perceived Exertion，RPE)的大小來反映肌肉疲勞累積情況，因此研究假設(shè)之二可以轉(zhuǎn)化為BMI顯著影響F和RPE。為系統(tǒng)分析以上2個問題，設(shè)計模擬拉力作業(yè)實驗，通過測量不同時刻F和RPE，研究不同類別BMI下肌肉疲勞發(fā)展的特征，以便于合理進行工作設(shè)計和安排，減少肌肉疲勞累積，降低WMSDs風險。

2 方法

文獻[4]研究了單手拉車作業(yè)下肌肉疲勞發(fā)展情況，20位大學男生參與實驗，實驗姿勢包括手肘屈曲和手臂伸直，記錄了t=0，1，2，3，4，5 min下的F值和t=1，2，3，4，5min下的RPE值，研究了不同姿勢下肌肉疲勞發(fā)展差異并構(gòu)建了描述肌肉疲勞發(fā)展的預測方程；文獻[7]基于文獻[4]的研究成果，構(gòu)建了描述施力作業(yè)肌肉疲勞評價模型。本研究將基于這些基礎(chǔ)，分析BMI對作業(yè)過程肌肉疲勞發(fā)展的影響。

2.1 自變量與因變量

肌肉疲勞體現(xiàn)為肌肉產(chǎn)力能力的下降[15]，具體體現(xiàn)為F的下降和RPE的上升[6-7]，因此因變量為F和RPE。此研究主要探討B(tài)MI對拉力作業(yè)肌肉疲勞發(fā)展的影響，因此自變量為BMI。根據(jù)世界衛(wèi)生組織關(guān)于BMI的分類，正常范圍為18.50-24.99 kg/m2[16]，東亞人正常范圍為18.5-23.99 kg/m2[17]。文獻[4]中20位男性被試BMI分布為：過輕1人(BMI≤18.50 kg/m2)，正常12人(18.5032.00 kg/m2)?；诒辉嘊MI分布特征以及統(tǒng)計分析需要，從正常人群中隨機挑選6位被試數(shù)據(jù)與過重6位被試數(shù)據(jù)形成對照組，分別記為“正常”組和“高”組。

2.2 數(shù)據(jù)分析

總共72個F值(6個時間周期×12位被試)和60個RPE值(5個時間周期×12位被試)。運用方差分析方法分析不同BMI級別對拉力作業(yè)肌肉疲勞的影響，分別運用EXCEL?2010和SAS?9.0進行數(shù)據(jù)匯總和統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果

方差分析結(jié)果顯示BMI顯著影響F(P<0.0001)，驗證了研究假設(shè)。除t=1min 時刻外，BMI“高”組的F值均顯著高于BMI“正?！苯M(P<0.05)，但姿勢、BMI和時間未見二階、三階效應。BMI對RPE的影響不顯著(P=0.45)，與研究假設(shè)相反，見圖1。

圖1 不同CBMI下F值A(chǔ)NOVA分析*P<0.05

4 討論

BMI顯著影響拉力作業(yè)F值(P<0.0001)，且“高”組顯著高于“正?！苯M，驗證BMI高者力量更大。t=1 min時刻兩組差異不顯著，這可能與以下兩個方面有關(guān)：1)工作時間較短，肌肉疲勞累積不明顯，文獻[4]研究結(jié)果顯示手臂伸直狀態(tài)下t=0 min和t=1 min下的F值差異不顯著；2)肌肉疲勞發(fā)展具有個體屬性，即與個體有關(guān)，MA[14,18]等提出疲勞速率用以描述這種規(guī)律，雖然對于某一群體而言，疲勞速率與作業(yè)任務有關(guān)，相似作業(yè)任務下疲勞速率差異很小，但是對于個體而言，疲勞速率差異較大，如打孔作業(yè)過程中肌肉疲勞發(fā)展與個體有很大關(guān)系[14]，拉力作業(yè)中被試之間疲勞速率差異較大且被試數(shù)量相對較少可能是造成這種現(xiàn)象的原因。

BMI對RPE的影響不顯著(P=0.45)，與研究假設(shè)相反，但與推力作業(yè)[13]和打孔作業(yè)[14]一致。ZHANG等人[13]的研究中，62%的被試屬于正常BMI范圍，BMI對肌肉疲勞發(fā)展速率影響不顯著。MA等人[14]的研究包括2個BMI組，A組24.9 (±2.4)，B組25.2 (± 4.2)，均屬于過重，不同組之間肌肉疲勞發(fā)展無顯著差異。在本研究中，“正常”組BMI為 20.41(±1.76)，“高”組為 25.86(±1.56)，分別屬于正常范圍和過重范圍，不同組之間肌肉疲勞發(fā)展不顯著。BMI對RPE影響不顯著的原因可能與RPE判定有關(guān)，RPE是一種心理生理量表，主要用于人員評價作業(yè)過程的不適癥狀和抱怨，雖然在相同時刻F差異顯著，但個體肌肉疲勞主觀感覺無顯著差異。因此推斷，BMI并不顯著影響拉力作業(yè)肌肉疲勞發(fā)展。但是，ZHANG等人[13]、MA等人[14]以及本文的被試均沒有達到肥胖級別，也缺少過輕被試的對比數(shù)據(jù)，因此需要進行進一步研究以全面分析不同BMI級別對肌肉疲勞發(fā)展的影響。另外，實際拉力作業(yè)為動態(tài)作業(yè)，步態(tài)、速度等因素均影響拉力作業(yè)肌肉疲勞[3]，需要進行進一步研究以探究BMI對動態(tài)拉力作業(yè)肌肉疲勞發(fā)展的影響。此外，實驗室氣溫較低，常溫以及較高溫度下是否存在這種特征，仍需進一步研究。

5 結(jié)論

(1)BMI顯著影響肌力，“高”組肌力更大；BMI對RPE影響不顯著，體力作業(yè)任務中，如果僅包括“正?！焙汀斑^重”人員，可不考慮BMI差異進行工作安排與設(shè)計。

(2)該研究僅覆蓋了“正?！焙汀斑^重”被試，沒有“過輕”、“肥胖”對照組；僅為靜態(tài)拉力作業(yè)，沒考慮動態(tài)因素；實驗環(huán)境較低。因此，在其他條件下是否具備這種特征，還需進一步研究。