способ определения величины работающей скелетной мышечной массы человека

Формула изобретения

Способ определения величины работающей скелетной мышечной массы человека, заключающийся в проведении профессиографических исследований труда работников, отличающийся тем, что дополнительно проводят эргометрические и физиологические исследования, согласно которым соответственно определяют максимальную произвольную силу сгибателей пальцев рук до начала работы и величину разовых статических мышечных усилий кистями рук в процессе работы, находят коэффициент Х утомительности динамических мышечных нагрузок по отношению к статическим мышечным нагрузкам, который при достижении разовых статических мышечных усилий кистями рук до 20%, до 40%, до 60% и 80% от максимальной величины произвольной силы сгибателей пальцев рук до начала работы равен соответственно 3,18; 2,38; 1,75 и 1,32, определяют величину скелетной мышечной массы А работника как произведение доли скелетных мышц, которая составляет 0,42 для мужчин и 0,36 для женщин, на массу тела работника, определяют доли скелетных мышц работающих сегментов рук Б и остальных частей тела В, причем Б для кистей и пальцев равна 0,03, предплечий, кистей и пальцев - 0,05 и рук в целом - 0,15, находят суммарные величины ускорения при движении рук Np, ног Nн, туловища Nт и общую величину ускорения N всех звеньев тела как сумму Np, Nн и Nт и определяют среднюю для обеих рук длительность мышечных усилий Т, выполняемых кистями, определяют величины произведений Х·Т; Б·(Np+Х·Т); В·(Nт+Nн) и находят число С, равное произведению А·[Б·(Np+Х·Т)+В·(Nт+Nн)], а величину работающей скелетной мышечной массы человека определяют как частное от деления числа С на число (N+Х·Т).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине труда, а именно к способам исследования мышечной деятельности человека, и может быть использовано специалистами для углубленного изучения влияния мышечных нагрузок на организм человека.

Величина работающей скелетной мышечной массы (М) применяется для определения тяжести труда работников. Тяжесть труда нормируется и оценивается в зависимости от величины М [Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса: Руководство Р.2.2.755-99. - М., 1999. - 190 с.]. Например, при физическом труде с преимущественным участием мышц рук и плечевого пояса допустимой является работа 5000 кг·м для мужчин и 3000 кг·м для женщин, а при труде с участием мышц рук, туловища и ног допустимой является работа 46000 кг·м для мужчин и 28000 кг·м для женщин. Если за 8 часов труда выполняется 40000 стереотипных рабочих движений, то труд с участием в нем до 1/3 М характеризует как допустимый, а труд с участием в нем от 1/3 до 2/3 М - как труд 3 класса 2 степени вредности [Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса: Руководство Р 2.2.755-99. - М., 1999. - 130 с.]. Неточное определение величины М может приводить к ошибкам в оценке тяжести трудового процесса и к разработке недостаточно эффективных профилактических, оздоровительных мероприятий и к другим неблагоприятным социальным последствиям для работника.

Известен профессиографический способ определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) человека при динамической мышечной работе [Алексеев С.В., Усенко В.Р. Основы физиологии и психологии труда // В рук.: Гигиена труда. - М.: Медицина, 1988. - С.40]. Согласно указанному способу производятся профессиографические наблюдения для определения преимущественного участия в исследуемой работе тех или иных звеньев локомоторной системы. При этом, если трудовые операции выполняются с преимущественным участием ног и туловища, то считается, что для выполнении этих операций задействовано более 2/3 М. Если трудовые операции выполняются с преимущественным участием плечевого пояса и рук, то считается, что в работе принимает участие от 1/3 до 2/3 М. Если трудовые операции выполняются в позе сидя с преимущественным участием сегментов рук, то считается, что в работе принимает участие менее 1/3 массы скелетной мускулатуры.

Однако профессиографический способ определения величины М, примененный в вышеуказанном Руководстве Р 2.2.755-99 для оценки тяжести труда, не позволяет определять конкретную величину М, что затрудняет идентификацию труда по величине М при работах смежных ее градаций (менее 1/3 - более 1/3, менее 2/3 - более 2/3 скелетной мышечной массы). Профессиографическим способом величина М определяется только по динамическому компоненту мышечной активности. Статический компонент мышечной деятельности не учитывается при определении величины М, что снижает точность способа при изучении работ со значительной долей статической мышечной нагрузки (обрубщики литья, бурильщики; резчики, огранщики стекла, самоцветов; распиловщики и др.).

Задачей изобретения является повышение точности в определении величины работающей скелетной мышечной массы человека.

Указанная задача решается в заявляемом способе определения величины работающей скелетной мышечной массы человека, заключающемся в проведении профессиографических исследований труда и отличающемся тем, что дополнительно проводят эргометрические и физиологические исследования, согласно которым при помощи динамометра ДК-100 определяют максимальную произвольную силу сгибателей пальцев рук до начала работы и величину разовых статических мышечных усилий, испытываемых кистями рук в процессе работы; с использованием известных данных [Розенблат В.В. и Устьянцев С.Л. Утомление при динамической и статической мышечной деятельности человека // Физиология человека, 1989. - Т.15. - №5. - С.90-96] находят утомительность фактических динамических мышечных нагрузок по отношению к таковым статическим мышечным нагрузкам (X), причем Х равен 3,18; 2,38; 1,75 и 1,32 при достижении разовых статических мышечных усилий кистями рук соответственно до 20, -40, -60 и -80% от дорабочего уровня максимальной произвольной силы сгибателей пальцев рук; определяют величину скелетной мышечной массы (А) у работника путем произведения известных данных о доле скелетных мышц человека [Морфология человека: Учеб. пособие/ Под ред. Б.А.Никитюка и В.П.Чтецова. - М., изд-во Моск. ун-та, 1983. - С.153] на фактическую массу тела без одежды, причем доля скелетных мышц равна 0,42 для мужчин и 0,36 для женщин; с применением известных данных о долях скелетных мышц отдельных звеньев локомоторной системы человека [Смирнов К.М. Затраты энергии и газообмен // В рук. по физиологии труда под ред. З.М.Золиной, Н.Ф.Измерова. - М.: Медицина, 1983. - С.142] находят доли скелетных мышц работающих сегментов рук Б и остальных частей тела В, причем Б для кистей и пальцев равна 0,03, предплечий, кистей и пальцев - 0,05 и рук в целом - 0,15; при помощи кинетометра [Устьянцев С.Л. Кинетометр // Пат. 2072790 Российской Федерации, А61В 5/11, G01Р 15/00. - №93019312/28; Заявлено 13.04.93; Опубл. 10.02.97, Бюл. №4], датчики которого размещаются на руках: в области лучезапястных суставов, на туловище: в области нагрудного кармана одежды и на ногах: в области голеностопных суставов, измеряют суммарные величины ускорения при движениях рук (Np), ног (Nн), туловища (Nт); определяют общую величину ускорения (N) от изучаемых звеньев локомоторной системы путем сложения величин Np, Nн и Nт; определяют среднюю для обеих рук длительность статических мышечных усилий в с (Т), выполняемых кистями; определяют величину произведения чисел Х и Т (Х·Т), а также сумму числа Np с числом Х·Т (Np+X·T), сумму числа Nт с числом Nн (Nт+Nн) и сумму числа N с числом Х·Т (N+X·T); определяют величину произведения чисел Б и (Np+X·T) [Б·(Np+X·T)], а также В и (Nт+Nн) [В-(Nт+Nн)], находят число С, равное произведению числа А на сумму чисел [Б·(Np+X·T)] и [В·(Nт+Nн)], {A·[B·(Np+X·T)+B·(Nт+Nн)]}, величину работающей скелетной мышечной массы человека определяют как частное от деления числа С на число N+X·T.

Математическое выражение для определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) можно представить в виде следующей формулы (I):

где М - величина работающей скелетной мышечной массы, кг;

У - коэффициент, учитывающий долю скелетной мышечной массы тела по отношению ко всей его массе (для мужчин принимается равным 0,42; для женщин - 0,36;

Р - масса тела исследуемого человека, кг;

S и D - коэффициенты, учитывающие долю скелетной мышечной массы работающих сегментов рук и остальных частей тела по отношению к его полной мышечной массе, принимаемой за единицу (значения S и D представлены в табл.1);

N _п.р, N_п.p, N_п.н , N_п.н, N_т - суммарные величины ускорений при движениях соответственно рук - правой, левой; ног - правой, левой; и туловища за определенную длительность исследования (по показаниям кинетометра), м·с ^-2;

N - суммарная величина ускорений при движениях от всех изучаемых звеньев локомоторной системы (рук, ног и туловища) за ту же длительность исследования (N_п.p +N_п.p+N_п.н+N _л.н+N_т), м·с ^-2;

Т - средняя для обеих рук длительность статических мышечных усилий, с;

Х - коэффициент утомительности динамических мышечных нагрузок по отношению к статическим мышечным нагрузкам при различной величине разовых статических мышечных усилий (представлен в табл.2).

Для перевода килограммов в проценты работающей скелетной мышечной массы необходимо полученную величину работающей скелетной мышечной массы в кг (см. формулу) разделить на всю массу скелетных мышц тела (У·Р) в кг и умножить на 100%.

Таблица 1 Коэффициенты S и D при различной степени участия в работе сегментов рук
Сегменты рук, принимающие основное участие в изучаемой деятельности	Доля скелетной мышечной части
	сегментов рук	остальных частей тела
	коэффициенты
	S	D
кисти и пальцы	0,03	0,97
кисти, пальцы и предплечья	0,05	0,95
руки в целом	0,150	0,85

Дадим пример осуществления способа определения величины работающей скелетной мышечной массы у работников при выполнении трудовых операций распиловки и огранки самоцветов на Екатеринбургском П/O «Русские Самоцветы». Труд по распиловке и огранке самоцветов производится в позе сидя на стуле с подставкой для ног и заключается в выполнении движений кистями и предплечьями по перемещению самоцветов к поверхности вращающегося абразивного инструмента и осуществлении статических усилий кистями и пальцами рук по прижатию самоцветов к поверхности абразива. Огранщики по сравнению с распиловщиками кроме выполнения указанной операции периодически перемещались (по 10-15 м) на другие рабочие места для выполнения ряда вспомогательных работ, производимых в позе сидя: отклейка, отварка и кошмование самоцветов.

Таблица 2 Величина коэффициента Х при различных уровнях мышечной нагрузки в изучаемом трудовом процессе
Средняя величина разовых статических мышечных усилий, осуществляемых с помощью кистей и пальцев рук, % от максимальной произвольной силы (МПС) мышц, сжимающих кисть перед рабочей сменой (до указанной величины)	Коэффициент утомительности динамических мышечных нагрузок по сравнению со статическими мышечными нагрузками в сопоставимых условиях (X)
20	3,18
40	2,38
60	1,75
80	1,32

Для осуществления заявляемого способа у распиловщиков и огранщиков самоцветов в течение рабочего дня определялись: суммарные величины ускорений при движениях рук, ног и туловища (по показаниям кинетометра). Для определения суммарных величин ускорений на указанных звеньях локомоторной системы датчики кинетометра закреплялись в области лучезапястных суставов (2 датчика), в области голеностопных суставов (2 датчика) и в нагрудном кармане одежды - 1 датчик; находилась суммарная величина ускорений при движениях от всех изучаемых звеньев локомоторной системы (рук, ног и туловища) путем сложения показаний размещенных на теле датчиков; при помощи кистевого динамометра ДК-100 и секундомера Agat определялись максимальная произвольная сила (МПС) мышц-сгибателей пальцев рук до начала работы, величина применяемых в исследуемой работе разовых статических мышечных усилий кистями и длительность выполнения этих усилий; определялись сегменты рук, принимающие основное участие в изучаемой деятельности, и при помощи табл.1 находились величины коэффициентов S и D; на основе данных о величине применяемых в исследуемой работе разовых статических мышечных усилий кистями и с применением табл.2 определялась величина коэффициента X; при помощи напольных весов определялся вес исследуемых работников. Результаты измерений указанных параметров, необходимых для определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) заявляемым способом, представлены в табл.3 и проведена их математическая обработка по формуле 1. Установлено, что величина М у распиловщиков самоцветов равна 1,7±0,06 кг или 7% скелетной мышечной массы тела, а у огранщиков самоцветов - 3,6±0,13 кг или 15% скелетной мышечной массы тела. Полученные с помощью заявляемого способа конкретные величины М позволили установить, что производственные мышечные нагрузки у распиловщиков самоцветов носят более локальный характер и поэтому могут оказывать более неблагоприятное влияние на нервно-мышечный аппарат, чем у огранщиков самоцветов. Данный вывод подтверждается результатами физиологических исследований. Снижение статической мышечной выносливости сгибателей пальцев рук к концу трудовой смены у распиловщиков составляет 20-30%, а у огранщиков 10-15% (различия статистически достоверны на уровне Р<0,01). Найденные различия трудовых процессов по величине М позволили уточнить тяжесть труда распиловщиков и огранщиков и разработать для них дифференцированные рекомендации, направленные на коррекцию неблагоприятного влияния локальных мышечных нагрузок. Паузы внутрисменного отдыха предложено сделать активными (с применением тренажеров для нагрузки на мышцы ног), причем для распиловщиков самоцветов предложены более дробные паузы.

Анализ полученных результатов, проведенный с применением аналога - профессиографического способа определения величины М, позволил установить, что у распиловщиков и огранщиков самоцветов величина М составляет до 1/3 или до 33% скелетной мышечной массы тела (работа, выполняемая в позе сидя с преимущественным участием сегментов рук). Таким образом, производственная апробация заявляемого способа определения величины М показала, что его применение в сравнении с аналогом дает исследователям возможность получить более точную информацию о величине работающей скелетной мышечной массы при исследуемом труде и на этой - основе глубже изучить условия деятельности работающих с целью построения для них научно-обоснованных оздоровительных рекомендаций.

Таблица 3 Результаты измерений эргометрических и физиологических характеристик мышечной деятельности у распиловщиков и огранщиков самоцветов (10 распиловщиков и 10 огранщиков, женщины)
Профессия	Масса тела, кг	Сегменты рук, принимающие наибольшее участие в работе	Суммарные величины ускорений при движениях, м·с -2						Средняя величина
			руки		ноги		туловище	в целом	статических усилий кистями, % от МПС	длительности выполнения статических усилий кистями, с
			прав	лев	прав	лев
Распиловщик	65±2,3	кисти, пальцы и предплечья	13120±480	12150±460	580±22	550±22	790±26	27160±960	10±0,3	15580±537
Огранщик	67±2,1	кисти, пальцы и предплечья	24680±850	16460±588	2870±102	2630±97	2400±84	49040±1630	10±0,3	6580±228
Расчет величины М у распиловщиков самоцветов по данным табл.3 с применением формулы 1:
Расчет величины М у огранщиков самоцветов по данным табл.3 с применением формулы 1:

Указанное преимущество заявляемого способа определения величины работающей скелетной мышечной массы может обеспечить широкое его применение среди специалистов, изучающих условия труда человека.