楊萍 楊敏

摘 要：針對(duì)兒童氟斑牙現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間彎腰工作狀態(tài)，探求醫(yī)生勞動(dòng)環(huán)境的改善措施。通過(guò)CATIA軟件的工效學(xué)模塊對(duì)醫(yī)生特征姿態(tài)進(jìn)行生物力學(xué)分析?！邦I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”的應(yīng)用，可有效減輕醫(yī)生疲勞，預(yù)防腰椎疾病。1.35m、1.50m 和1.65m身高兒童站于“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”接受氟斑牙診斷，醫(yī)生L4～L5腰椎壓力比原來(lái)分別減少了50.8%、43.7%和30.6%。建議進(jìn)行兒童氟斑牙診斷及類似工作中應(yīng)用本文所述的“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”。

關(guān)鍵詞：地方病；生物力學(xué)；腰椎壓力

中圖分類號(hào)：TP39；R682.3；R135 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：2095-2163（2015）04-

Application Research on Ergonomics in Endemic Disease Investigation

YANG Ping1， YANG Min2

（1 Qinghai Institute for Endemic Disease Prevention and Control， Xining 811602， China； 2 Qinghai University for Nationalities， Xining 810007，China）

Abstract： According to doctors long-time bending working state in field investigation for dental fluorosis of children， seek improving measures of working environment. Analyzing on doctors characteristics posture by means of CATIA BSAA. Diagnosing dental fluorosis of children standing on “Receive prize platform”， is effective for relieve doctors fatigue， prevent Lumbar spine disease. Diagnosing dental fluorosis of children height of 1.35m，1.50m and 1.65m by stair-like platform，doctors Lumbar spine pressure decreased by 50.8%，43.7% and 30.6%. Advice for using stair-like platform diagnosing dental fluorosis of children or others related work.

Keywords： Endemic Disease； BSAA； Lumbar Spine Pressure

0 引 言

氟中毒[1]是一種地方性疾病，輕度的體現(xiàn)為兒童氟斑牙，重度的體現(xiàn)為成人氟骨癥。氟斑牙的調(diào)查對(duì)象一般為8～12歲兒童，診斷時(shí)醫(yī)生通常需彎腰低頭進(jìn)行。由于一次性調(diào)查人數(shù)較多（碘缺乏病中檢查甲狀腺的情況與之類似），所以盡管勞動(dòng)強(qiáng)度不大，但醫(yī)生腰酸背痛在所難免，還可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病[2-4]。為此，若把領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)特征的階梯式站臺(tái)（“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”）應(yīng)用到兒童氟斑牙診斷中，讓待診兒童按個(gè)頭大小分組站于“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”接受診斷，則有利于減輕醫(yī)生腰部疲勞。醫(yī)生腰椎壓力等數(shù)據(jù)通過(guò)法國(guó)達(dá)索公司的虛擬樣機(jī)軟件CATIA工效學(xué)模塊[5]進(jìn)行“檢測(cè)”。

1 構(gòu)建CATIA模型

1.1 人體生物力學(xué)

生物學(xué)中，人體處于站姿或坐姿時(shí)，身體由脊椎、髖骨、腿和腳支撐，主要靠腰椎和髖骨支撐上身體重。其中人體脊椎由7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎和5節(jié)腰椎構(gòu)成，平時(shí)靠肌肉維持其“S”形，腰椎粗大且硬，幾乎承受著人體上身的全部重量，并實(shí)現(xiàn)前曲后仰、側(cè)曲、扭轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，第三、第四腰椎為整個(gè)脊椎骨中受力最大的部位。腰椎的不良力學(xué)行為（如長(zhǎng)時(shí)間壓縮等）[3]將加重腰椎負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生疲勞，甚至引發(fā)腰椎間盤損傷等脊椎病[4]。CATIA軟件的工效學(xué)設(shè)計(jì)與分析模塊，應(yīng)用L4～L5[6]非線性三維有限元模型，能夠?qū)ρ祲毫Φ壬锪W(xué)參數(shù)進(jìn)行描述。

1.2 人體模型

CATIA V5R20中有美、加、法、日、韓、德、中（臺(tái)）共7個(gè)國(guó)家的人體模型。兒童氟斑牙的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，站姿是醫(yī)生診斷病情的主要姿勢(shì)。本例采用中國(guó)人模型，男性醫(yī)生身高1.75m，待診兒童身高取樣1.35m、1.50m 和1.65m，如圖1所示。

（a）1.35m （b）1.50m （c）1.65m

圖1 兒童接受醫(yī)生診斷的CATIA模型

Fig.1 CATIA model of diagnosis

2生物力學(xué)分析及改善措施

2.1 生物力學(xué)分析（BSAA）

BSAA指生物力學(xué)單一動(dòng)作評(píng)價(jià)，針對(duì)給定姿態(tài)下人體的腰椎、關(guān)節(jié)等處受力（或力矩）等進(jìn)行測(cè)量。以圖1（a）為例，通過(guò)“ [開(kāi)始]→[工效學(xué)設(shè)計(jì)與分析]→[Human Activity Analysis] →[分析] →[Biomechanic Single Action Analysis…]”即得分析結(jié)果，見(jiàn)圖2。其中L4-L5腰椎壓力由身體負(fù)荷壓力、軸扭曲力和彎曲力三部分組成。

圖2 圖1（a）模型的BSAA分析結(jié)果

Fig.2 Results of Fig.1a model BSAA

同理，也分析圖1（b）、圖1（c）及對(duì)應(yīng)模型，提取L4-L5腰椎數(shù)據(jù)對(duì)比如圖3所示。

圖3 醫(yī)生L4-L5腰椎數(shù)據(jù)對(duì)比

Fig.3 Comparison of doctors' L4-L5 pressure

可見(jiàn)，1.75m身高醫(yī)生診斷1.35m、1.50m 和1.65m（1.80m僅為分析對(duì)照而設(shè)）身高兒童氟斑牙時(shí)醫(yī)生L4-L5腰椎壓力分別為2 369N、2 069N、1 679 N（醫(yī)生正常站姿時(shí)1 165 N）。隨著接受診斷兒童的身高增大，醫(yī)生工作時(shí)的L4-L5腰椎壓力驟減（彎曲力“貢獻(xiàn)”最大）。

2.2 改善措施

設(shè)想兒童在接受診斷時(shí)分組站于“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”（見(jiàn)圖4），其嘴巴部位跟醫(yī)生眼睛高度基本平齊（相當(dāng)于醫(yī)生自然站姿），則醫(yī)生L4-L5壓力分別比原來(lái)減少50.8%、43.7%和30.6%，如圖3所示。

圖4 兒童氟斑牙現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”的應(yīng)用

Fig.4 Application of step platform in field investigation for dental fluorosis

“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”作為兒童接受診斷的地點(diǎn)，可使醫(yī)生能以正常站姿工作。該“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”可如下設(shè)計(jì)：

（1）尺寸。三個(gè)臺(tái)面的長(zhǎng)度、寬度均分別為0.6m、0.30m，高度依次為0.30 m、0.45m、0.15m；

（2）材質(zhì)及使用方法。可采用三個(gè)小木匣拼接，便于攜帶（可盛裝工作用品）。

3 結(jié)束語(yǔ)

在氟斑牙現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中，醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間處于彎腰狀態(tài)，極易導(dǎo)致腰部疲勞，可能引發(fā)慢性腰痛等脊椎病。為此，本文利用CATIA軟件機(jī)械設(shè)計(jì)及人機(jī)工程模塊，就身高1.75m的男性醫(yī)生檢查身高1.35m、1.50m 和1.65m的兒童氟斑牙進(jìn)行數(shù)字建模，通過(guò)生物力學(xué)分析功能“檢測(cè)”得到醫(yī)生L4-L5腰椎壓力；設(shè)想待檢兒童站在特制“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”上，使醫(yī)生眼睛和兒童嘴巴的高度基本相同，同樣進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。結(jié)果表明，應(yīng)用“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”裝置，可有效減輕醫(yī)生腰部疲勞，有利于預(yù)防醫(yī)生脊椎類疾病，改善醫(yī)生的勞動(dòng)環(huán)境。建議類似工作中也應(yīng)用本文所述的“領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)”裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊萍.2010年青海省果洛州飲茶型氟中毒監(jiān)測(cè)分析[J].中國(guó)地方病學(xué)雜志，2011，30（6）：667-669.

[2] 項(xiàng)英華.人類工效學(xué)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

[3] 鐘一青.分析人體彎腰提物時(shí)脊柱的受力情況預(yù)防腰椎間盤損傷[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，12（2）：153-155，199.

[4] 任東風(fēng)，侯樹(shù)勛，彭寶淦，等.腰椎間盤損傷后MRI表現(xiàn)及組織學(xué)改變的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)脊柱脊髓雜志，2006，16（2）：142-146.

[5] 楊敏，等.機(jī)車乘務(wù)員上車腳梯位置的工效學(xué)分析[J].人類工效學(xué)，2014，20（3）：72-74.

[6] 宋楠，程黎明.有限元分析法評(píng)價(jià)脊柱醫(yī)源性負(fù)荷研究進(jìn)展[J].國(guó)際骨科學(xué)雜志，2007，28（4）：217-221，230.