СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ РАБОТАЮЩЕЙ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЕЧНОЙ МАССЫ ЧЕЛОВЕКА
METHOD FOR EVALUATING HUMAN WORKING MUSCULOSKELETAL MASS

Изобретение относится к медицине труда, а именно к способам исследования мышечной деятельности человека, и может быть использовано специалистами для углубленного изучения влияния трудовых нагрузок на организм человека.
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 величина М определяется по участию в исследуемой работе преимущественно 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. При этом участие звеньев локомоторной системы в работе оценивается при помощи профессиографических наблюдений за трудовым процессом.
Однако профессиографический способ определения величины М 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). Кроме того, профессиографическим способом величина М определяется только по динамическому компоненту мышечной активности. Статический компонент мышечной деятельности не учитывается при определении величины М профессиографическим способом, что также снижает точность ее определения.
P
Н
T
P
H
T
P
T
H
P
T
H
Наиболее близким к заявляемому способу является физиолого-эргометрический способ определения величины работающей скелетной мышечной массы человека [Патент №2311127]. Способ заключается в проведении профессиографических, эргометрических и физиологических исследований труда работников, согласно которым 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 N, ног N, туловища N и общую величину ускорения N всех звеньев тела как сумму N, N и N и определяют среднюю для обеих рук длительность мышечных усилий Т, выполняемых кистями, определяют величины произведений Х·Т; Б·(N+Х·Т); В·(N+N) и находят число С, равное произведению А·[Б·(N+Х·Т)+В·(N+N)], а величину работающей скелетной мышечной массы человека определяют как частное от деления числа С на число (N+X·Т).
Применение прототипа значительно повышает точность определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) человека и достоверность получаемых с применением М результатов по оценке тяжести и напряженности труда. Однако прототип делает трудоемким исследование деятельности человека, что ограничивает его применение для аттестации рабочих мест по условиям труда.
Задачей изобретения является упрощение определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) человека.
Указанная задача решается в заявляемом способе определения величины работающей скелетной мышечной массы человека, заключающемся в проведении физиологических исследований труда работников и отличающемся тем, что измеряют минутный объем дыхания (МОД), определяют величину работающей скелетной мышечной массы человека сначала в % как частное от деления результата вычитания из МОД числа 5,9294 на число 0,2352, а затем в кг. При этом для перевода % в кг искомой М необходимо найти произведение величины массы тела работника с долей его скелетных мышц (для мужчин 0,42, для женщин 0,36) и величиной М в %, и результат произведения разделить на 100%.
В основе технического решения определения М по величине МОД лежат известные результаты производственных физиологических исследований профессионального труда, представленные в научной, учебной и методической литературе [Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М.Золиной, Н.Ф.Измерова. - М.: Медицина, 1983. - С.124-148; Шеррер Ж. Физиология труда (эргономия) / Под ред. З.М.Золиной. - М.: Медицина, 1973. - С 181-192]. В Руководстве [Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М.Золиной, Н.Ф.Измерова. - М.: Медицина, 1983. - С.145] представлены данные о долях занятой в работе скелетной мускулатуре и им соответствующих величинах потребления кислорода организмом (см. табл.), характеризующие линейную зависимость между этими факторами (r=0,986; Р<0,001). В материалах Ж.Шеррера [Шеррер Ж. Физиология труда (эргономия) / Под ред. З.М.Золиной. - М.: Медицина, 1973. - С 184] представлены данные, указывающие на линейную зависимость между потреблением кислорода организмом при труде и общим дебитом вентиляции легких по показателю МОД (r=0,980; Р<0,001). Эта зависимость наблюдается в широком диапазоне мышечной активности (от состояния покоя до интенсивных производственных и спортивных физических нагрузок с энергозатратами по потреблению кислорода порядка 0,2-2 л/мин). Основанный на зависимости потребления кислорода организмом при труде от величины МОД вентиляционный эквивалент (являющийся одним из показателей эффективности внешнего дыхания и характеризующий объем воздуха, который необходимо провентилировать через легкие для потребления организмом 1 л кислорода) равен в среднем 26 л воздуха и является относительно постоянным при значительном колебании физической нагрузки [Шеррер Ж. Физиология труда (эргономия) / Под ред. З.М.Золиной. - М.: Медицина, 1973. - С 181-192].
Таким образом, с применением известных данных о взаимосвязи потребления кислорода с работающей скелетной мышечной массой (М), и потребления кислорода с минутным объемом дыхания (МОД), можно найти искомую величину М по величине МОД, легко измеряемой при помощи различных спирометров. Для этого вышеуказанные данные о долях занятой в работе скелетной мускулатуре и им соответствующих величинах потребления кислорода организмом дополнены величинами общего дебита вентиляции легких по показателю МОД, рассчитанными умножением потребления кислорода на величину вентиляционного эквивалента (представлены в таблице), и проведен регрессионный анализ полученных результатов (см. чертеж). На чертеже по оси Y представлен общий дебит вентиляции легких по показателю МОД, а по оси Х - величина работающей скелетной мышечной массы (М). В итоге регрессионного анализа вычислено уравнение линейной регрессии МОД по М (см. чертеж), из которого выведено уравнение М по МОД:
М=(МОД - 5,9294)/0,2352, % от всей скелетной мускулатуры тела.
Согласно полученному уравнению (М по МОД) способ определения величины работающей скелетной мышечной массы человека заключается в проведении физиологических исследований труда работников, при которых измеряют минутный объем дыхания (МОД), а величину работающей скелетной мышечной массы человека определяют как частное от деления результата вычитания из МОД числа 5,9294 на число 0,2352.
Приведем пример осуществления заявляемого способа определения величины работающей скелетной мышечной массы (М) у распиловщиков и огранщиков самоцветов при выполнении ими трудовых операций распиловки и огранки самоцветов на Екатеринбургском П/O «Русские самоцветы». Для определения М заявляемым способом мы воспользовались результатами измерения только величины МОД специально предназначенным для этого аппаратом [Патент №2311124]. Величина МОД измерялась при каждой трудовой операции и в паузы отдыха. За трудовую смену в среднем МОД составлял: у распиловщиков самоцветов 7,6±0,4 л/мин (BTPS), у огранщиков самоцветов 9,4±0,4 л/мин (BTPS). При вычислении величины М с применением вышеуказанного уравнения установлено, что у распиловщиков самоцветов М=7,1%, а у огранщиков самоцветов М=14,8% (Р<0,001). Эти полученные с применением заявляемого способа результаты вполне соответствуют результатам, полученным с помощью прототипа (М=7 и 15% соответственно). Для перевода % в кг искомой М необходимо найти произведение величины массы тела работника с долей скелетных мышц (для мужчин 0,42, для женщин 0,36) и величиной М в % и результат произведения разделить на 100%. Указанная доля скелетных мышц в общей массе тела для мужчин (0,42,) и женщин (0,36) приведена в известных работах М.Ф.Иваницкого (Иваницкий М.Ф. Конституция тела человека и спорт. - В кн.: О взаимосвязи двигательных и вегетативных функций в процессе физической тренировки в спорте. - Л., 1963. - С.1-16.) и B.C.Лобзина с соавт. (Лобзин B.C., Михайленко А.А., Панов А.Г. Клиническая нейрофизиология и патология гипокинезии. - Л.: Медицина. - 1979. - С.51.).
В нашем примере определенная заявляемым способом величина М у распиловщиков самоцветов равна 1,71±0,06 кг, а у огранщиков самоцветов - 3,58±0,13 кг. Таким образом, производственная апробация заявляемого способа определения величины М показала, что его применение в сравнении с прототипом дает исследователям возможность определить величину работающей скелетной мышечной массы при исследуемом труде по объему легочного дыхания за минуту без выполнения эргометрических исследований трудового процесса, многочисленных измерений характеристик мышечной деятельности и производства трудоемких вычислений.
Упрощенный способ определения величины работающей скелетной мышечной массы может обеспечить широкое его применение среди специалистов, изучающих условия труда человека.
Таблица
Соотношение между долей занятых в работе скелетных мышц, потреблением кислорода организмом и величиной минутного объема дыхания (МОД) при профессиональном труде (с применением данных Конради Г.П. и др., 1935; Scherrer, 1967; Annola et al., 1978, 1979, и др., обобщенных и представленных в Руководстве по физиологии труда / Под ред. З.М.Золиной, Н.Ф.Измерова. - М.: Медицина, 1983. - С.145)
Доля скелетных мышц, занятых в работе, % (в среднем)
Потребление кислорода, включая обмен покоя, л/мин (в среднем)
МОД, л/мин
1
2
3
10
0,325
8,45
20
0,425
11,05
60
0,700
18,20
80
1,000
26,00
Примечание: величина МОД (столбец 3) определена умножением величины потребления кислорода на вентиляционный эквивалент, равный числу 26 [Шеррер Ж. Физиология труда (эргономия) / Под ред. З.М.Золиной. - М.: Медицина, 1973. - С 181-192].