易燦南，李開(kāi)偉,2，胡鴻，劉美英，鄭艷芳，何佳媛，龍桐

(1.湖南工學(xué)院 安全與管理工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 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

人工破拆作業(yè)廣泛存在于建筑工程、市政工程、路橋工程以及災(zāi)后破拆營(yíng)救等各類施工和營(yíng)救任務(wù)中，在這類作業(yè)中，作業(yè)人員手持工具進(jìn)行打孔、切割、破碎等工作從而實(shí)現(xiàn)拆除、清障。根據(jù)手持工具類型，此類作業(yè)可以分為2類：手持一般工具和手持振動(dòng)工具。其中，作業(yè)人員利用手持振動(dòng)工具進(jìn)行作業(yè)時(shí)，負(fù)荷大、姿勢(shì)不當(dāng)、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、持續(xù)施力、作業(yè)環(huán)境不良以及長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)暴露，肌肉疲勞明顯，工作相關(guān)肌肉骨骼疾患(work-related musculoskeletal disorders，WMSDs)風(fēng)險(xiǎn)高[1-4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲17%以上的作業(yè)人員一半以上工作時(shí)間需要使用手持振動(dòng)工具，其中 13%的作業(yè)人員存在上肢肌肉疼痛[5]。RASHID等[4]研究發(fā)現(xiàn)14.3%的碎石工人存在WMSDs癥狀。在我國(guó)，現(xiàn)有研究及調(diào)查結(jié)果顯示從事這一類作業(yè)的煤礦工人[1]、建筑工人[6-7]和消防官兵等[8]WMSDs風(fēng)險(xiǎn)高。ISO5439-2001[9-10]以及GBZ/T189.9-2007[11]也規(guī)定了這類作業(yè)過(guò)程的振動(dòng)測(cè)量以及職業(yè)衛(wèi)生接觸限值。由此可見(jiàn)人工破拆作業(yè)WMSDs風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)防以及成為職業(yè)衛(wèi)生、工效學(xué)、安全科學(xué)等領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。

肌肉疲勞累積是導(dǎo)致WMSDs的重要原因。文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有人工破拆作業(yè)肌肉疲勞研究主要關(guān)注作業(yè)過(guò)程中振動(dòng)傳導(dǎo)[3-4,12-14]、肌力變化[3-4,15-17]、肌肉活動(dòng)以及姿勢(shì)風(fēng)險(xiǎn)[2,18]。例如，REVILLA[3]在實(shí)驗(yàn)室模擬2種握持手柄、不同施力姿勢(shì)和不同施力水平下，振動(dòng)傳導(dǎo)、前臂肌肉活動(dòng)、握力下降以及手臂不適感；RASHID等[4]測(cè)量了碎石工人1 h碎石作業(yè)前后握力的變化以及作業(yè)過(guò)程中振動(dòng)暴露情況；ADEWUSI等[14]測(cè)量了振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上不同姿勢(shì)、不同施力(推力和握力)水平下的振動(dòng)傳導(dǎo)情況；KIM 和 FERNANDEZ[19]在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)支架上模擬不同作用力和手腕彎曲角度下金屬板鉆孔任務(wù)下的最大可接受頻率；ALABDULKARIM等人[20]評(píng)估了模擬機(jī)身鉆孔業(yè)務(wù)的姿勢(shì)風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有研究大多在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行[14,19]，而真實(shí)破拆則以電鉆鉆孔[15,20]、雙手操作大型設(shè)備破拆石頭[4]作業(yè)為主，未檢索到建筑工程、路橋工程和人工破拆營(yíng)救等作業(yè)與任務(wù)中常見(jiàn)的破拆混凝土作業(yè)中的肌肉疲勞研究。

基于此，本研究選取典型人工破拆作業(yè)——作業(yè)人員手持振動(dòng)工具進(jìn)行混凝土地面破拆作業(yè)為研究對(duì)象，結(jié)合手持振動(dòng)工具工作特征，測(cè)量作業(yè)過(guò)程任務(wù)操作量數(shù)據(jù)(肌力)、主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)和生理數(shù)據(jù)[21]，探究破拆不同高度混凝土地面作業(yè)下作業(yè)人員肌肉疲勞發(fā)展過(guò)程，從而達(dá)到減少肌肉疲勞累積和預(yù)防WMSDs的目的。

2 對(duì)象與方法

2.1 被試

有償招募6名大學(xué)男生參與實(shí)驗(yàn)，右手慣用手，身體健康且無(wú)WMSDs病史。被試于正式實(shí)驗(yàn)之前了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(圖1)上熟悉地面破拆作業(yè)，邀請(qǐng)某裝修公司水電施工工人講解破拆工具使用安全注意事項(xiàng)并對(duì)被試進(jìn)行破拆作業(yè)培訓(xùn)，直至被試能夠安全使用破拆工具進(jìn)行作業(yè)。被試簽署實(shí)驗(yàn)知情書并登記個(gè)人基本信息，而后在主試的指導(dǎo)下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。被試年齡、身高、體質(zhì)量、身體質(zhì)量指數(shù)、肩高、肘高和膝蓋高分別為(19.83±0.75)歲，(172.83±3.87)cm，(75.05±9.69)kg，(25.22±3.80)kg/m2，(142.92±2.90)cm，(106.93±2.50)cm，(51.58±2.48)cm。該實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，使用真實(shí)破拆器具在破拆實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)，溫度為27.40(±0.77)℃，相對(duì)濕度為53.80(±1.99)%。

2.2 儀器設(shè)備

(1)破拆實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：搭建平臺(tái)如圖1所示，平臺(tái)尺寸2000 mm×1500 mm×180 mm，平臺(tái)用厚木板制作且表面做防滑處理，平臺(tái)與地面之間放置隔墊減振和防滑。制作4個(gè)不銹鋼混凝土模如圖1所示，高模體積為600 mm×300 mm×390 mm，矮模體積為600 mm×300 mm×270 mm。按照常用樓板混凝土砂石比例(C20)以及鋼筋敷設(shè)制作混凝土，每個(gè)不銹鋼模內(nèi)有600 mm×300 mm×120 mm體積混凝土。不銹鋼模下層鋪有鋼板做夾層處理，以避免破拆工具破壞平臺(tái)；模上設(shè)有100 mm高度擋板，以防止鉆頭打滑造成危險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)中將模放置于平臺(tái)上孔洞內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)不同高度下混凝土地面破拆作業(yè)(高模實(shí)現(xiàn)20 cm高度破拆作業(yè)，矮模實(shí)現(xiàn)0 cm 高度破拆作業(yè))。每次任務(wù)破拆1/3個(gè)體積混凝土，即200 mm×300 mm ×120 mm。

圖1 破拆實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

(2)破拆工具：BOSCH電鎬 GSH500。

(3)握力計(jì)：EH101，CAMRY。

(4)無(wú)線表面肌電測(cè)量裝置：Noraxon16導(dǎo)無(wú)線表面肌電(MR3.16)，醫(yī)用膠帶，固定綁帶，一次性心電電極片(康任CH50RB)，筆記本電腦一臺(tái)，肌電數(shù)據(jù)采集頻率2000 Hz。

(5)秒表：上海鉆石504。

(6)勞保用品：防護(hù)眼鏡(3M，10424)，防護(hù)口罩(3M，9002V)和防護(hù)手套(3M，防滑耐磨防水)。

2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)分為2個(gè)階段(圖2)，準(zhǔn)備階段和地面破拆作業(yè)階段。在準(zhǔn)備階段進(jìn)行有氧鍛煉、測(cè)量最大握力并貼電極片，握力測(cè)量3次，最大值記為最大隨意收縮(Maximum Voluntary Contraction,MVC)。根據(jù)解剖學(xué)相關(guān)知識(shí)、前期實(shí)驗(yàn)成果以及預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此次實(shí)驗(yàn)選定測(cè)量7個(gè)上肢肌群sEMG信號(hào)：左右指淺曲肌，左右肱二頭肌，左右肱三頭肌和右三角肌前束。首先主試去除這些肌群表面毛發(fā)、用75%的酒精棉球反復(fù)擦拭，將電極片成對(duì)貼于各個(gè)肌群肌腹處的皮膚表面(沿肌纖維縱軸方向貼)，每對(duì)電極片間隔2 cm，電極片和電線均用透明醫(yī)用膠帶進(jìn)行加固，用雙面膠將無(wú)線傳感器貼于非肌腹處并用膠帶進(jìn)行加固。

圖2 實(shí)驗(yàn)步驟

此實(shí)驗(yàn)為單因素實(shí)驗(yàn)，被試進(jìn)行0 cm和20 cm 2個(gè)地面高度下的破拆作業(yè)(圖1，圖3)。每個(gè)試次實(shí)驗(yàn)時(shí)間總長(zhǎng)30 min，為保護(hù)設(shè)備電機(jī)和實(shí)驗(yàn)安全，設(shè)定單次破拆時(shí)長(zhǎng)40 s，每分鐘破拆40 s，休息20 s，30 min內(nèi)完成30次破拆。每隔5 min，主試詢問(wèn)被試全身主觀肌肉疲勞評(píng)分(Ratings of Perceived Exertion,RPE)[21]、右手的主觀痛感評(píng)分(Ratings of Perceived Ache,RPA)以及雙臂的主觀振動(dòng)不適評(píng)分(Ratings of Perceived Vibration,RA)(表1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后馬上測(cè)量握力，記為GF。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后詢問(wèn)左臂、右臂、腰背、左腿和右腿的局部疲勞RPE評(píng)分。被試2次實(shí)驗(yàn)之間間隔24 h以上，并且實(shí)驗(yàn)前24 h禁止劇烈體力活動(dòng)。

(a)0cm高度

(b)20cm高度圖3 不同高度混凝土地面破拆作業(yè)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨著破拆的推進(jìn)，碎渣飛濺并且產(chǎn)生大量粉塵和碎裂混凝土，被試和所有主試均佩戴專業(yè)防護(hù)口罩，被試佩戴護(hù)目鏡。實(shí)驗(yàn)配備4名主試人員：主試1負(fù)責(zé)sEMG數(shù)據(jù)采集和發(fā)出破拆、休息指令；主試2負(fù)責(zé)記錄RPE數(shù)據(jù)、監(jiān)控被試姿勢(shì)和擦拭被試汗液；主試3監(jiān)控粉塵產(chǎn)生情況，若粉塵產(chǎn)生量大則往混凝土上噴灑小水滴增濕以降低揚(yáng)塵，并且在被試休息時(shí)接過(guò)主試破拆設(shè)備；主試4監(jiān)控碎裂混凝土量，若產(chǎn)生碎裂混凝土太多影響到破拆推進(jìn)，在被試休息時(shí)間段佩戴專業(yè)手套迅速手動(dòng)移除碎裂混凝土。

2.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)總共記錄24個(gè)(6位被試×2個(gè)高度×2個(gè)時(shí)段)肌力數(shù)據(jù)，192個(gè)(全身疲勞數(shù)據(jù)：6位被試× 2個(gè)高度× 6個(gè)時(shí)段；各身體部位疲勞數(shù)據(jù)：6位被試×2個(gè)高度×5個(gè)身體部位)RPE數(shù)據(jù)，72個(gè)(6位被試× 2個(gè)高度× 6個(gè)時(shí)段)RPA和RPV，84組(6位被試×2個(gè)高度×7個(gè)肌群)無(wú)線表面肌電數(shù)據(jù)。對(duì)于無(wú)線表面肌電數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行降噪、整流、濾波(10-500 Hz)、平滑、標(biāo)準(zhǔn)化等處理，標(biāo)準(zhǔn)化處理方式為計(jì)算每位被試當(dāng)次實(shí)驗(yàn)的最大值并將該值作為標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn)值[22]。每個(gè)試次分為30個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段取40 s破拆作業(yè)的中間30 s的sEMG數(shù)據(jù)，即去掉前5 s和后5 s數(shù)據(jù)，記為時(shí)段1～30，分析不同時(shí)段下頻域指標(biāo)中值頻率(Median Frequency，MF)的特征。分別利用Microsoft?Excel 2019和SAS?9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總和統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果

3.1 肌力及主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)分析結(jié)果

地面高度僅對(duì)時(shí)段30全身RPE影響顯著(P<0.05)，且0 cm高度(5.67±0.52)顯著大于20 cm高度(4.50±0.55)；對(duì)所有時(shí)段GF、RPA、RPV以及其他時(shí)段全身RPE均不顯著(P>0.05)。地面高度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后所有身體部位的局部RPE影響均不顯著(P>0.05)，但0 cm高度下腰背和右臂RPE均大于20 cm高度(表2)。對(duì)MVC和GF進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn)，二者存在顯著差異(P<0.05)，MVC(51.43±4.32)N顯著大于GF(36.00±6.75)N。對(duì)破拆作業(yè)過(guò)程不同時(shí)段的RPE、RPA和RPV進(jìn)行方差分析，時(shí)段對(duì)這三者均顯著，其p值和F值分別為P<0.0001，F(xiàn)=32.41；P<0.0001，F(xiàn)=17.71；P<0.0001，F(xiàn)=22.10。不同時(shí)段下Duncan'S新復(fù)極差法分析結(jié)果如表3所示。

表3 Duncan分析結(jié)果

3.2 sEMG數(shù)據(jù)分析結(jié)果

地面高度對(duì)左右指淺曲肌、右肱三頭肌以及右三角肌前束MF影響顯著(P<0.05)(表4)。不同時(shí)段下，各肌群MF并無(wú)顯著差異(P>0.05)，對(duì)不同高度下所有肌群在時(shí)段1和30的MF進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn)，也未發(fā)現(xiàn)顯著差異(P>0.05)。

表4 不同地面高度下各肌群MF值 /Hz

4 討論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)任務(wù)操作量測(cè)量(GF)、主觀評(píng)價(jià)測(cè)量(RPE、RPA和RPV)和生理測(cè)量(sEMG)研究0 cm和20 cm 高度下人工破拆混凝土地面作業(yè)肌肉疲勞發(fā)展情況。任務(wù)操作量測(cè)量握力[3-4,9-10]；主觀評(píng)價(jià)測(cè)量基于Borg CR-10量表評(píng)價(jià)肌肉疲勞，基于自制李克特5級(jí)量表測(cè)量痛感和振動(dòng)不適；生理測(cè)量采用sEMG測(cè)量相關(guān)肌群。課題組通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)訪談、姿勢(shì)分析3個(gè)方面綜合確定測(cè)量肌群：通過(guò)對(duì)相似作業(yè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)研[23]，發(fā)現(xiàn)這類任務(wù)中由于彎腰幅度大，腰背肌肉疲勞相當(dāng)明顯；對(duì)在學(xué)校進(jìn)行作業(yè)的某建筑工程水電施工的幾位工人進(jìn)行訪談，了解他們工作所導(dǎo)致酸痛部位主要存在于上肢與腰背；利用姿勢(shì)分析工具如工作姿勢(shì)分析系統(tǒng)(Ovako Working Posture Analysis System,OWAS)和上肢快速評(píng)估(Rapid Upper Limb Assessment,RULA)對(duì)0 cm和20 cm 高度下人工破拆混凝土作業(yè)進(jìn)行姿勢(shì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，2個(gè)高度下OWAS評(píng)分均為為2141，達(dá)到AC3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，0 cm 高度下RULA評(píng)分(6分)稍高于20 cm 高度(5分)，但均屬于AL3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在預(yù)實(shí)驗(yàn)中，課題組采集上肢與腰背相關(guān)肌群sEMG數(shù)據(jù)，但在測(cè)量被試腰背豎脊肌sEMG數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)以下2個(gè)問(wèn)題：首先，實(shí)驗(yàn)設(shè)定為真實(shí)路橋工程、建筑工程、災(zāi)后人工破拆營(yíng)救等過(guò)程中的混凝土地面破拆作業(yè)，被試進(jìn)行彎腰破拆、坐姿休息的工作/休息方式，這個(gè)過(guò)程中存在彎腰、站立等動(dòng)作，頻繁的彎腰、坐姿切換導(dǎo)致腰部肌肉頻繁拉伸、收縮，從而導(dǎo)致豎脊肌處電極片拉伸、擠壓，造成位移；其次，實(shí)驗(yàn)中揚(yáng)塵過(guò)大，雖然實(shí)驗(yàn)盡量在夏天陰天的時(shí)候進(jìn)行，但由于揚(yáng)塵問(wèn)題實(shí)驗(yàn)過(guò)程開(kāi)空調(diào)且開(kāi)窗開(kāi)門，溫度有所控制但相對(duì)濕度較大，被試上身分泌大量汗液，造成電極片粘性降低，甚至出現(xiàn)脫落。雖然主試?yán)么罅酷t(yī)用膠布對(duì)該肌群電極片進(jìn)行加固，但10 min以后電極片就難以固定，無(wú)法采集有效信號(hào)。所以本實(shí)驗(yàn)中僅采集上肢相關(guān)肌群，腰背疲勞則通過(guò)主觀評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行。

30 min 地面破拆作業(yè)后，握力從(51.43±4.32)N下降到(36.00±6.75)N，降幅為(15.43±5.45)N，疲勞量為30% MVC。全身RPE、RPA和RPV分別從時(shí)段5的1.01±0.90、0.33±0.65和0.25±0.45，上升至?xí)r段30的5.08±0.79(強(qiáng)烈)、2.83±0.39(比較疼痛)和2.75±0.45(比較疼痛)。肌肉疲勞明顯，但沒(méi)有達(dá)到Borg CR-10評(píng)分中7 “非常強(qiáng)”的級(jí)別；也通過(guò)主觀測(cè)量獲得了設(shè)備開(kāi)啟過(guò)程中振動(dòng)不適評(píng)價(jià)以及握持設(shè)備并提起、按壓等動(dòng)作導(dǎo)致的手部疼痛評(píng)價(jià)。在預(yù)實(shí)驗(yàn)階段，雖然聘請(qǐng)了專業(yè)人員對(duì)被試做了安全指導(dǎo)和操作培訓(xùn)，由于被試都是在校大學(xué)生，出于安全以及職業(yè)衛(wèi)生(實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生大量粉塵)考量，并沒(méi)有誘發(fā)疲勞到7的級(jí)別。在一些疲勞恢復(fù)實(shí)驗(yàn)中疲勞誘發(fā)量為30% MVC[15]，與我們實(shí)驗(yàn)基本一致。

2種高度下，時(shí)段30全身RPE差異顯著，且0 cm高度(5.67±0.52)顯著>20 cm高度(4.50±0.55)。雖然地面高度對(duì)GF差異不顯著，但是0 cm高度下降幅(15.95±5.83)N>20 cm高度(14.92±5.55)N。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后身體各部位RPE分析來(lái)看，導(dǎo)致全身RPE顯著差異的原因在于2種高度下腰背和右臂評(píng)分的差異(表2)。在這2個(gè)地面高度的實(shí)驗(yàn)中，0 cm 高度時(shí)，被試需要更大幅度彎腰(圖3)，握持設(shè)備并且根據(jù)破拆任務(wù)的推進(jìn)頻繁提起、尋找破拆點(diǎn)、壓下，從而導(dǎo)致該高度下腰背和右臂RPE高于20 cm高度。

由于該次實(shí)驗(yàn)任務(wù)只誘發(fā)了30% MVC的疲勞量，負(fù)荷不大。研究發(fā)現(xiàn)在不同噪聲幅度下，MF與平均功率(Mean Power Frequency，MPF)相比，對(duì)任何信噪比下都具有相對(duì)較小的誤差[24]。徐勝等人[25]發(fā)現(xiàn)MF指標(biāo)能夠有效反應(yīng)肌肉疲勞負(fù)荷程度不高下的疲勞評(píng)估，因此本實(shí)驗(yàn)中提取sEMG 頻域MF指標(biāo)。地面高度對(duì)左右指淺曲肌、右肱三頭肌和右三角肌前束差異顯著，這可能由2個(gè)高度下(圖3)被試姿勢(shì)和施力方式的差異所導(dǎo)致，這也基本與實(shí)驗(yàn)后身體各部位RPE評(píng)分結(jié)果一致(表2)。破拆過(guò)程中，雖然每位被試需要破拆的混凝土體積一樣，但被試在破拆點(diǎn)的尋找和施力的方式并不完全一致，有些被試習(xí)慣于垂直壓下施力，有些被試習(xí)慣于垂直壓下、斜挑等方式輪流切換，從而造成肌群調(diào)用的差異，這可能也就是各時(shí)刻點(diǎn)上sEMG數(shù)據(jù)差異并不顯著的原因。繪制2種高度下1-30時(shí)段各肌群的MF均值圖(圖4)以探究MF隨時(shí)段而變化的情況。發(fā)現(xiàn)2種條件下左肱二頭肌(圖4(c)、(d))、右指淺曲肌(圖4 (g)、(h))、右肱二頭肌(圖4(i)、(h))、和右肱三頭肌(圖4(k)、(l))均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，0 cm高度下右三角肌前束(圖4(m))也出現(xiàn)下降趨勢(shì)。MF的下降意味著隨著破拆的進(jìn)行，功率譜左移，這些肌群產(chǎn)生了肌肉疲勞[26]。肌肉疲勞研究中，常以MF斜率來(lái)描述疲勞發(fā)展速率[25,2,27]，因此擬合MF隨時(shí)段而變化的方程繪制于圖4，擬合方程系數(shù)即為MF斜率(表5)。斜率的絕對(duì)值越大，疲勞累積越快。由表5，0 cm高度下疲勞發(fā)生肌群的斜率均大于20 cm高度。這與任務(wù)操作量和主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

表5 疲勞肌群的實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)MF的 ICC和r值

(a)0 cm高度左指淺曲肌

(b)20 cm高度左指淺曲肌

(c)0 cm高度左肱二頭肌

(d)20 cm高度左肱二頭肌

(e)0 cm高度左肱三頭肌

(f) 20 cm高度左肱三頭肌

(g)0 cm高度右指淺曲肌

(h)20 cm高度右指淺曲肌

(i)0 cm高度右肱二頭肌

(j)20 cm高度右肱二頭肌

(k)0 cm高度右肱三頭肌

(l)20 cm高度右肱三頭肌

(m)0 cm高度右三角肌前束

(n)20 cm高度右三角肌前束

利用所獲得擬合方程，對(duì)MF進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)實(shí)測(cè)MF和預(yù)測(cè)MF進(jìn)行相似性分析和相關(guān)分析[28-29](表5)，相似性分析用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(Intraclass Correlation Efficient,ICC)(ICC介于0～1之間：ICC<0.4，信度較差；ICC介于0.4～0.75之間，信度一般；ICC>0.75，信度良好)表示，相關(guān)性分析則用皮爾森相關(guān)系數(shù)r(|r|≤1，越靠近1，越相關(guān))表示。發(fā)現(xiàn)除20 cm高度下右肱三頭肌外，實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)MF具有較好的相似性和相關(guān)性。20 cm下右肱三頭肌預(yù)測(cè)MF相似性和相關(guān)性差的原因可能如下：肱三頭肌與肘部伸展有關(guān)，該高度下地面破拆作業(yè)中右臂能夠相對(duì)較快尋找到破拆點(diǎn)，右臂基本處于屈肘狀態(tài)，因此疲勞累積相對(duì)較慢。但是如果實(shí)驗(yàn)時(shí)間加長(zhǎng)，該高度破拆作業(yè)下肌肉疲勞累積也會(huì)變得明顯。

以往研究發(fā)現(xiàn)，肌肉疲勞主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)與操作任務(wù)測(cè)量數(shù)據(jù)以及生理指標(biāo)具有很好的一致性[30-36]，并能基于它們之間的關(guān)系，構(gòu)建一些RPE方程：如，周前詳?shù)萚30]構(gòu)建了基于EMG疲勞能量的RPE方程，胡鴻等人[31-32]構(gòu)建基于肌力的RPE模型，劉光達(dá)等人[35]構(gòu)建了以時(shí)域和頻域組合指標(biāo)的RPE方程。在此，嘗試分析地面破拆作業(yè)過(guò)程中全身RPE評(píng)分和各肌群MF的關(guān)系。首先對(duì)時(shí)段5、10、15、20、25、和30下的全身RPE和各肌群MF數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析(表6)，發(fā)現(xiàn)左肱二頭肌、右指淺曲肌、右肱二頭肌和右肱三頭肌與RPE均顯著相關(guān)(|r|≥0.66，P<0.05)。因此推測(cè)全身RPE與以上4個(gè)測(cè)量肌群的疲勞有著某種關(guān)系。對(duì)RPE及以上4個(gè)肌群進(jìn)行多元線性回歸，采用逐步回歸算法，并進(jìn)行共線性診斷。發(fā)現(xiàn)左肱二頭肌、右指淺曲肌以及右肱二頭肌偏相關(guān)，偏相關(guān)系數(shù)分別為-0.57(P=0.066)、-0.55(P=0.079)、-0.55(P=0.081)。因此得到全身RPE與sEMG數(shù)據(jù)的關(guān)系：RPE=25.42-0.425×MF右肱二頭肌 (R2=0.84，P=0.001)。

表6 相關(guān)分析

RPE方程的獲得進(jìn)一步驗(yàn)證了sEMG數(shù)據(jù)與主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的一致性。但由于在本實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有采集腰背sEMG數(shù)據(jù)，同時(shí)由于主觀評(píng)分匯報(bào)比較多(RPE、RPA、RPV)，為減少被試主觀評(píng)分太多而造成評(píng)分值誤差，也沒(méi)有采集不同時(shí)段下腰背RPE評(píng)分，因此本文所獲得RPE方程并沒(méi)有包含影響全身疲勞評(píng)分較大的腰背數(shù)據(jù)。當(dāng)采集更多sEMG數(shù)據(jù)情況下，腰背sEMG是否也與左肱二頭肌sEMG存在偏相關(guān)，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。

本研究存在以下缺陷。首先，本實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有采集腰背sEMG信號(hào)，不能客觀評(píng)價(jià)腰部肌肉疲勞。基于腰背RPE評(píng)分(表2)，腰背疲勞較為明顯，在后續(xù)的研究中，課題組將調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，例如采用Li等人[37]采用的強(qiáng)力膠帶的方式進(jìn)行固定或者采用陣列式傳感器[38]采集更多肌群sEMG信號(hào)，以全面評(píng)估作業(yè)過(guò)程中的肌肉疲勞情況。其次，出于安全和職業(yè)衛(wèi)生防護(hù)考慮，作業(yè)時(shí)長(zhǎng)和破拆混凝土體積都不大，與實(shí)際破拆作業(yè)存在一定的區(qū)別，在后期將盡量加大作業(yè)時(shí)長(zhǎng)和破拆混凝土體積，增加破拆難度，進(jìn)一步深入、全面探討破拆作業(yè)過(guò)程肌肉疲勞發(fā)展。再次，本次所招募被試為大學(xué)男生，雖然經(jīng)過(guò)了專業(yè)訓(xùn)練，但在體能與破拆技巧上與專業(yè)人員存在一定差別，例如在RASHID等人[4]的研究中，現(xiàn)場(chǎng)破碎石頭作業(yè)1 h以后，握力下降5.86 kg，但疲勞量?jī)H為10.06% MVC，該值<本實(shí)驗(yàn)(30% MVC)，當(dāng)然這種差異也可能與所選擇的工具型號(hào)有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)中采用的是相對(duì)較小電鎬，而RASHID等研究中采用的是大號(hào)器具，在他們實(shí)驗(yàn)中雙手處于同一水平面握持，相對(duì)較為容易，以后將考慮聘請(qǐng)具有一定工作年限的專業(yè)人士進(jìn)行破拆，以降低體能和破拆技巧差異帶來(lái)的影響。最后，此次實(shí)驗(yàn)中只使用了1種破拆工具對(duì)C20樓板混凝土進(jìn)行破拆，其他型號(hào)破拆工具以及其他破拆對(duì)象如墻體、路面并沒(méi)有考慮，后期將繼續(xù)開(kāi)展相關(guān)方面的進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

(1)人工破拆混凝土地面作業(yè)容易造成肌肉疲勞累積，握力下降，全身RPE上升，握持手柄施力手痛感以及手傳振動(dòng)不適明顯，在地面破拆作業(yè)中要合理安排工作降低WMSDs風(fēng)險(xiǎn)。

(2)不同地面破拆高度下，腰背和右臂RPE評(píng)分差異比較明顯，且均為0 cm高度大于20 cm高度，建議在較低地面破拆作業(yè)中采用較大型設(shè)備以實(shí)現(xiàn)較低身體彎曲幅度進(jìn)行操作，降低腰背WMSDs風(fēng)險(xiǎn)。

(3)地面破拆作業(yè)中，上肢地面人工破拆作業(yè)中左右肱二頭肌、右指淺曲肌、右肱三頭肌疲勞累積明顯，0 cm高度下右三角肌前束也出現(xiàn)疲勞累積明顯現(xiàn)象，每工作一段時(shí)間后，建議適當(dāng)休息并制定相關(guān)的干預(yù)策略緩解這些肌群的疲勞。