基于OWAS的人工破拆作業(yè)肌肉疲勞骨骼風(fēng)險(xiǎn)分析

左華麗，易燦南，李開偉,2，譚嘉樂，唐娠萍，唐范，鄭艷芳

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

1 引言

重復(fù)性動(dòng)作、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)或強(qiáng)制體位容易造成肌肉、骨骼、神經(jīng)及局部血液循環(huán)等系統(tǒng)的損傷，如頸肩和腰背酸脹痛等癥狀，從而引發(fā)MSDs[1]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，各行業(yè)MSDs患病率非常高，例如我國(guó)口腔醫(yī)生MSDs患病率達(dá)到58.9%[2]，紡織行業(yè)達(dá)到97%[3]。這都是由人體工效學(xué)的危險(xiǎn)因素，如不良姿勢(shì)、過度用力、重復(fù)作業(yè)、振動(dòng)等引起的[4-5]。

建筑工程、路橋工程以及災(zāi)后營(yíng)救等作業(yè)中，由于空間受限、人員營(yíng)救等問題，存在大量人工破拆作業(yè)。該作業(yè)中，作業(yè)人員需全程手持振動(dòng)工具(Hand-held Power Tools,HHPT)，強(qiáng)烈振動(dòng)通過工具傳至人體，形成手動(dòng)振動(dòng)(Hand-transmitted Vibration,HTV)，HTV可能造成上肢血管、神經(jīng)以及肌肉骨骼損傷[6]。HHPT的使用存在較高的手臂振動(dòng)病和噪聲聾風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)有研究主要從手傳振動(dòng)和噪聲兩個(gè)角度分別分析振動(dòng)幅度、振動(dòng)量以及噪聲大小對(duì)人體身體的影響[7-8]，尚未檢索到從長(zhǎng)期不良姿勢(shì)和體力負(fù)荷等因素分析其肌肉骨骼風(fēng)險(xiǎn)的研究。實(shí)際上，人工破拆作業(yè)暴露性強(qiáng)，路面交通通常處于正常通行狀態(tài)，工人沒有合適的休息環(huán)境和條件，需不停地重復(fù)作業(yè)。尤其作業(yè)過程中不僅需要握住手柄，還需要支撐工具，根據(jù)破拆點(diǎn)的需要，同時(shí)還可能存在壓、推等施力方式，這些都會(huì)造成作業(yè)人員存在姿勢(shì)不當(dāng)、體力負(fù)荷大、重復(fù)作業(yè)等情況，從而引起作業(yè)人員的肌肉疲勞累積效應(yīng)，甚至?xí)?dǎo)致MSDs。

OWAS作為一種人因風(fēng)險(xiǎn)因子分析方法[9]，通?；诠ぷ鲿r(shí)的身體姿勢(shì)和負(fù)重對(duì)可能引發(fā)傷害的程度劃分等級(jí)，能夠有效識(shí)別不良姿勢(shì)，被廣泛運(yùn)用于建筑工人[10]、公交車司機(jī)[11]、選煤廠工人[12]的MSDs分析。本研究采用OWAS方法，從作業(yè)姿勢(shì)和負(fù)重的角度出發(fā)，研究人工破拆作業(yè)人員的身體不良姿勢(shì)集中部位、全身異常姿勢(shì)占比以及負(fù)重等情況，從而評(píng)估作業(yè)人員的肌肉疲勞骨骼風(fēng)險(xiǎn)。

2 對(duì)象與方法

2.1 對(duì)象

本研究以衡陽市某市政公司長(zhǎng)期從事路面人工破拆作業(yè)人員為研究對(duì)象，排除既往有外傷、先天性肌肉骨骼疾患以及因其他疾患累及導(dǎo)致肌肉骨骼損傷者。最終選取5名研究對(duì)象，均為男性，平均年齡50.8±2.77歲，平均身高167.4±3.04cm，平均體重67.2±4.87kg，從事人工破拆作業(yè)平均工齡4.6±2.07年，實(shí)驗(yàn)開始前研究對(duì)象均已知情同意。

2.2 工具

攝像機(jī)：跟蹤拍攝作業(yè)人員工作全過程。

稱量工具：測(cè)量破拆作業(yè)所使用破拆器具重量。

potplayer截圖工具：截取并保存視頻圖片。

EXCEL：建立數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.3 步驟

2.3.1 視頻拍攝

在盡量不影響作業(yè)人員正常工作的前提下，調(diào)查人員對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行一對(duì)一的跟蹤拍攝，拍攝畫面時(shí)刻保持全身的完整性，同時(shí)記錄作業(yè)人員的工作環(huán)境，測(cè)量所使用破拆器具重量。最終共收集約 3h視頻資料，測(cè)得破拆器具重量為25 kg。

2.3.2 視頻處理

相關(guān)研究已證明，為使得OWAS分析結(jié)果的信度等達(dá)到95%，至少需要觀察100張動(dòng)作圖[13]。因此本研究采用potplayer軟件將視頻資料按照1張/5 s的頻率截取并保存視頻圖片，最終共獲取2111張有效圖片。

2.3.3 圖片處理

將有效圖片中頭、背、臂、腿的姿勢(shì)以及力的使用情況，按照OWAS編碼系統(tǒng)如表1換成代碼，得出5位數(shù)字編碼[14]。將編碼加以統(tǒng)計(jì)，判斷作業(yè)人員工作姿勢(shì)的行動(dòng)等級(jí)(AC，Action Categories)，然后選擇相應(yīng)的處理方案[9]。其中行動(dòng)等級(jí)分為四個(gè)等級(jí)，包括 AC1、AC2、AC3 及 AC4，各個(gè)等級(jí)的分類依據(jù)：AC1=正常姿勢(shì)，不需要處理；AC2=姿勢(shì)有輕微危害，需要近期采取改善措施；AC3=姿勢(shì)有明顯危害，需要盡快采取改善措施；AC4=姿勢(shì)有嚴(yán)重危害，需立即采取改善措施。

表1 OWAS編碼系統(tǒng)

3 結(jié)果

3.1 全身不良姿勢(shì)分析

經(jīng)過對(duì)有效畫面進(jìn)行編碼和分類，得出全身不良姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)表，如表2。其中AC1是正常姿勢(shì)，占14.74%；AC2、AC3和AC4為不良姿勢(shì)，分別占3.17%、81.95%和0.14%，可見不良姿勢(shì)達(dá)到85.26%。其中出現(xiàn)頻率最高的三種姿勢(shì)編碼為22123、52143和52123如表3，主要表現(xiàn)為頭頸部前傾、背部彎曲、雙腿彎曲站立姿勢(shì)，如圖 1所示。

表2 全身不良姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)表

表3 頻率最高姿勢(shì)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

圖1 人工破拆作業(yè)姿勢(shì)

3.2 身體各部位不良姿勢(shì)分析

為了解人工破拆過程中，身體不同部位不良姿勢(shì)的情況，依據(jù)工作姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)分布圖[10]，得出全身各部位不良姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)表如表4。其中代碼1表示正常姿勢(shì)，代碼≥2表示異常姿勢(shì)。結(jié)果顯示：頭頸部、背部、手臂以及腿部的異常姿勢(shì)分別占比88.96%、85.27%、0.14%、99.9%，由此可見人工破拆作業(yè)過程中頭頸部、背部以及腿部不良姿勢(shì)發(fā)生率非常高，存在肌肉骨骼損害風(fēng)險(xiǎn)。尤其背部彎曲和雙腿彎曲站立姿勢(shì)的處理類別屬于盡快處理級(jí)別，必須盡快采取改進(jìn)措施。

表4 身體各部位不良姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)表

4 討論

由于人工破拆作業(yè)環(huán)境具有粉塵濃度高、噪聲大、生產(chǎn)暴露性強(qiáng)，常年風(fēng)吹日曬等特點(diǎn)，且破拆路面處于正常通行狀態(tài)，存在發(fā)生交通意外的可能性。實(shí)驗(yàn)室難以真實(shí)還原現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，本文采用現(xiàn)場(chǎng)拍攝直接觀察的方式，分析人工破拆作業(yè)人員的肌肉疲勞骨骼風(fēng)險(xiǎn)，不同于文獻(xiàn)[15]中的模擬實(shí)驗(yàn)，能更真實(shí)地反應(yīng)作業(yè)人員工作的全過程。

以往國(guó)內(nèi)外研究多局限于從手傳振動(dòng)和噪聲危害兩個(gè)角度出發(fā)分析HHPT的風(fēng)險(xiǎn)，并未考慮姿勢(shì)不當(dāng)、重復(fù)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)以及體力負(fù)荷大對(duì)作業(yè)人員帶來的MSDs風(fēng)險(xiǎn)。本文采用OWAS方法，通過分析不良姿勢(shì)和負(fù)重對(duì)人工破拆作業(yè)人員的影響，從而評(píng)估作業(yè)人員的MSDs風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果顯示人工破拆作業(yè)的工人全身不良姿勢(shì)占比高達(dá)85.26%，明顯高于同樣采用OWAS分析方法的公交車司機(jī)[11]、金屬加工行業(yè)[16]、汽車廠工人[17]。由此可見，人工破拆作業(yè)具有更高的MSDs患病風(fēng)險(xiǎn)。

由于人工破拆作業(yè)過程中，工作地點(diǎn)不固定，需不停變換角度和作用點(diǎn)，且破拆過程中需配合下壓和前推等動(dòng)作，無法實(shí)現(xiàn)坐姿作業(yè)，作業(yè)人員腿部基本上處于站立或彎曲站立姿勢(shì)。身體不同部位異常姿勢(shì)分析結(jié)果顯示，腿部為MSDs主要集中部位。這與維修工人[18]研究結(jié)果一致，肌肉骨骼疾患的主要危險(xiǎn)部位為腿部，其危險(xiǎn)主要來自工位器具與身高不匹配。破拆工具都是統(tǒng)一規(guī)格，無法調(diào)節(jié)高度，難以匹配工人的身高，除引起腿部彎曲站立外，還容易發(fā)生頭頸部和背部前傾的不良姿勢(shì)。這與選煤工人[12]研究結(jié)果一致，頭頸部前傾和背部前彎的姿勢(shì)重復(fù)性高的原因在于工人身高距離存在差異。。由此可見人工破拆作業(yè)人員的肌肉骨骼損傷部位集中在頭頸部、背部和腿部。但與其他人工破拆作業(yè)的研究結(jié)果不同，如Kai Way Li[15]基于表面肌電信號(hào)得出肱二頭肌、肱三頭肌和胸大肌為主要疲勞肌群。其可能原因?yàn)槿斯て撇鹱鳂I(yè)時(shí)，作業(yè)人員手臂一直處于肩部以下，OWAS判定手部姿勢(shì)屬于正常姿勢(shì)，不存在MSDs風(fēng)險(xiǎn)。

本文的研究結(jié)果可為人工破拆作業(yè)的科學(xué)有效預(yù)防MSDs提供技術(shù)支持。但本文也存在不足之處：人工破拆作業(yè)過程中，工人全程HHPT作業(yè)，容易形成HTV引起肌肉骨骼損傷?？蒓WAS方法只能從工作姿勢(shì)角度判定手部處于肩部以下屬于正常工作姿勢(shì)，無法識(shí)別手部的手持振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。本研究所涉及的破拆工具僅為大型破拆器，破拆對(duì)象僅為瀝青路面，然而不同重量的破拆工具和不同材質(zhì)的破拆對(duì)象的MSDs風(fēng)險(xiǎn)程度是否一致有待驗(yàn)證。因此振動(dòng)、噪聲、天氣、破拆對(duì)象的材質(zhì)和破拆器的規(guī)格等因素對(duì)人工破拆作業(yè)人員MSDs的影響是今后的研究方向。

5 結(jié)論

本文以人工破拆作業(yè)人員為研究對(duì)象，運(yùn)用OWAS分析人工破拆作業(yè)人員的身體不良姿勢(shì)集中部位、全身異常姿勢(shì)占比以及負(fù)重等情況，評(píng)估作業(yè)人員肌肉疲勞骨骼損傷的風(fēng)險(xiǎn)程度。經(jīng)分析得出以下結(jié)論：人工破拆作業(yè)過程中，作業(yè)人員的全身不良姿勢(shì)發(fā)生率比較高，存在MSDs風(fēng)險(xiǎn)；其中作業(yè)人員頭頸部前傾、背部前彎和雙腿彎曲站立三種不良姿勢(shì)占比最高，其中腿部為損傷主要集中部位，其次為頭頸部和背部，需盡快采取改善措施。