本站原创摘 要 ： ［目的］ 研究女性手工搬举的最大可接受重量,为手工搬举作业劳动负荷标准的制定提供参考依据. ［方法］ 用表面肌电信号技术（SEMG）和B量表对女性受试者搬举最大可接受重量时的劳动负荷进行评价. ［结果］ 受试者对称搬举最大可接受重量时竖脊肌肌电幅度波动在59%~87%最大自主收缩时肌电幅度（%MVE）范围内.女性的最大可接受搬举重量远远低于根据NIOSH 1991方程计算出的推荐搬举重量限值.在相同的高度,随着水平距离的增加,竖脊肌肌电幅度、RPE（Rating of Perceived Exertion）评分逐渐增加.不对称搬举最大可接受重量时不同扭转角度之间的竖脊肌肌电幅度差异无显著性,P > 0.05.身体各个部位的RPE评分与扭转角度呈正相关,相关系数r > 0.98,P < 0.01. ［结论］ 本次实验所搬举的重量确实为受试者的最大可接受搬举重量,NIOSH搬举方程应用于女性时应适当降低推荐搬举重量限值.
关 键 词 ：最大可接受搬举重量；表面肌电信号技术；劳动负荷
文章编号:1006-3617(2007)01-0043-03
中图分类号:R13
文献标识码:A
尽管现代工业技术发展迅速,但手工搬运在制造业和许多怎么写作领域仍十分普遍.与手工搬运有关的肌肉骨骼疾患,特别是下背痛的发病逐渐增加.为预防职业性肌肉骨骼疾患的发生,美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）制定了手工搬举方程,并于1991年对方程进行了修订.由于搬举方程的制订是以西方人作为受试者进行研究的,没有考虑种族、性别等因素,是否适合我国国人尚有待研究.通过前期的实验我们应用心理物理学方法确定了女性搬举的最大可接受重量（MAWL）,本研究将应用RPE（Rating of Perceived Exertion）评分和表面肌电信号技术（SEMG）测定背部肌肉的剂量-反应关系,对女性受试者搬举MAWL下的劳动负荷进行主观与客观的评价,为手工搬举作业劳动标准的制定提供依据［1～4］.
1.对象与方法
1.1 实验对象
为便于控制影响因素,以同济医学院的10名女大学生作为本次实验的受试者,结果仅作为女工的参考.
1.2实验设计和操作
女性受试者搬举任务包括对称和非对称搬举,搬举用长
26 cm×宽36 cm×高28 cm的小箱子进行,搬举频率为1次/min.对称搬举采用5个搬举高度：地面至膝关节高度（fq）、地面至掌指关节高度（fk）、地面至可触及高度（fr）、指节至肩关节高度（ks）、指节至可触及高度（kr）；3个水平距离（25、45、63 cm）；在每个高度采用的搬举重量相同,均为水平距离25 cm处的MAWL（fq为16 kg、fk为12 kg、fr为8 kg、ks为14 kg、kr为8.5 kg,此数据来自于前期的实验）.非对称性搬举采用搬举重量为12 kg（地面至掌指关节高度、25 cm处的MAWL）和4个不同的扭曲角度（0°、30°、60°、90°）.女性受试者按随机顺序共完成19项实验项目.受试者用其感到最舒适的姿势搬举箱子.在实验过程中受试者每次将箱子搬上升降台后由2名实验助手将箱子移回指定的位置.由自制电动升降机调整高度.每完成一项动作,休息5 min.在休息前立即对其手腕、手臂、肩膀、下肢、下背和全身各个部位的负荷按B量表评价其自我用力感受,即RPE评分,并记录受试者背肌的肌电活性变化,以便对其受力进行评价.
1.3 背部肌力的测量
受试者站在测力台上,向上拉一连接BLR-42型拉式重量传感器的手柄,调节手柄的高度以致受试者的腰椎弯曲达到腰弯曲范围的70%（用录像机确定位置）,用最大的力向上拉,且维持时间3 s,脚的位置和水平力臂D（D为L5/S1部位到手柄的水平距离）被记录,传感器的输出被模-数转换,输入电脑,用YD-34型动态数据采集分析仪记录.重复做3次（每次之间休息2～3 min）,所产生的最大力被作为最大值（Wmax）,加上估计的抵抗引力的上部躯干重量w（w为体重的60%）及其水平力臂dw（dw为D的60%）,两者之和用来计算所产生的最大伸肌力矩（MVC或NM,MVC等于WmaxD+wdw）.最大伸肌力矩即为最大随意收缩力［5］.
1.4肌电信号的测定
所用仪器为Biotell 44表面肌电图仪（德国Glonner公司）,使用一次性Ag-AgCl电极片（Biotac 7605,USA）,将四对双极表面电极沿肌纤维走向置于背部T10胸椎和L3腰椎左右两侧竖脊肌肌腹,离正中线大约5 cm处［6］,两个电极中心之间的距离为2.5 cm,参考电极置于脊柱第7颈椎C7棘突处.在贴电极片之前用乙醇擦拭皮肤以降低阻抗（应<5 kΩ）.用DIAdem 8.0（美国NI公司）数字采集与控制软件对DT3003（美国Data Translation公司）数据采集卡进行控制,采得4个通道的肌电信号,采样频率设定为1 024 Hz,信噪比CMRR>100 dB,频率范围为0.5～520 Hz.
1.5 肌电分析指标计算
均方根（RMS）是时域分析时用来反映肌电幅度的最常用指标之一,在相同条件下其幅度的大小与肌电幅度的大小成正比关系；在同一负荷、同一测定条件下,其幅度变化的趋势客观上可以反映出肌肉的能量状态的改变.由于肌电信号的个体差异性较大,为了能在不同肌肉之间、不同受试对象之间作比较和分析,需要对其进行标准化,本次实验采用的方法是将实际测得的肌电幅度（RMSact）转换成其占最大自主收缩时肌电幅度（RMVC）的百分数值,用%MVE表示,即%MVE等于RMSact/RMSmax×100.在分析每项任务时取4个通道肌电信号的平均值代表其平均肌电幅度值［7,8］.
1.6 统计方法
所得数据用SAS 8.1统计分析软件进行处理,所用方法有配对 t 检验、单因素方差分析（one-way ANOVA）和随机区组设计的两因素方差分析（two-way ANOVA）.
2.结果
2.1 受试者的基本情况
受试者年龄为22～24岁,平均（22.6±0.7）岁；身高为153～170 cm,平均（160.1±5.5）cm；体重为45.5～65.0 kg,平均（54.2±7.4）kg；掌指关节高度为66～75 cm,平均（70.4±3.6）cm；肩关节高121～140 cm,平均（129.9±5.9）cm.
2.2 女性受试者搬举MAWL时的竖脊肌肌电幅度
女性受试者对称搬举不同高度MAWL时的竖脊肌肌电幅度波动在59%～87%MVE之间.由于在同一高度搬举的重量相同,因此可以看出水平距离对竖脊肌肌电幅度的影响（图1）,随着水平距离的增加,竖脊肌肌电幅度逐渐增加.将不同高度、不同水平距离的竖脊肌肌电幅度进行两因素方差分析,不同高度的F等于6.72,P < 0.001；不同水平距离的F =10.97,P < 0.001,两者差异均有极显著性.对水平距离进行SNK-q检验（SNK multiple range test）,水平距离25 cm和45 cm为一类,水平距离63 cm为另一类.说明在水平距离63 cm处的竖脊肌肌电幅度明显高于水平距离为25 cm和45 cm的竖脊肌肌电幅度.
女性受试者不对称性搬举MAWL（12 kg）时的竖脊肌肌电幅度,扭转角度为0°时为68.1%MVE,30°时为71.2%MVE,60°时为72.7%MVE,90°时为73.1%MVE.随着扭转角度的加大,竖脊肌肌电幅度逐渐增加,但方差分析显示不同扭转角度之间的竖脊肌肌电幅度差异并无显著性,F等于0.39,P > 0.05.
2.3 女性受试者搬举MAWL时的RPE评分
由于女性在同一高度搬举重量相同,所以可分析不同的水平距离对其RPE评分的影响.对称搬举时,不同部位所感受到的受力随水平距离的增加而逐渐增加,见图2.但不同水平距离方差分析的结果显示此差异在手腕、手臂、肩、和全身有显著性,P < 0.05；而在下背和腿则差异无显著性,P > 0.05.女性感受到的受力的主要部位为手腕和手臂.
不对称搬举时,由于搬举重量相同,可以分析不同的扭转角度对其RPE评分的影响.结果显示身体各个部位的RPE评分均随扭转角度的增大呈现一定的上升趋势,随着不对称搬举角度的增大受试者感受到的身体各部位（手腕、手臂、肩、下背、腿、全身）的不适逐渐增加.身体各部位感受到的受力与扭转角度呈正相关,相关系数r > 0.98,P < 0.01.
3.讨论
我国台湾学者WU等［11］应用心理物理学方法对最大可接受搬举重量进行了研究,这些研究证实了中国人群在体型和搬举能力上较欧美人群小.手腕和手臂的过度压力是中国手工搬运者MAWL的决定因素.但WU对心理物理学方法这种主观的结果没有进行一个客观的验证.并且制订的搬举方程是以西方人作为受试者进行研究的,没有考虑种族、性别等因素,是否适合我国国人,尤其是对于我国女性是否适合有待研究.本课题针对目前在我国尚无手工搬举作业职业卫生标准的现状,应用表面肌电信号对心理物理学方法测得的MAWL的劳动负荷进行评价,同时用博格量表（BCR-20 scale）对身体各个部位感受到的疲劳进行RPE评分.
实验结果显示女性受试者对称搬举不同高度MAWL时的竖脊肌肌电幅度波动在59%～87%MVE之间.按照WEAMES提出的肌肉峰水平的负荷应为不超过50%～70%MVC的标准,本试验的搬举负荷远远超出了肌肉峰水平负荷,说明此搬举重量已达到极限.肌电分析结果表明在fq高度搬举16 kg、在fk 12 kg、在fr 8 kg、在ks 14 kg、在kr 8.5 kg,此数据确实为受试者的最大可接受搬举重量.经过水平距离的校正,还应适当地降低搬举重量,否则有可能导致腰背肌受损.与NIOSH 推荐值（1991方程）进行比较,根据方程计算的推荐搬举重量限值在fq、fk、fr、ks、kr高度的重量分别是19.4 、18.3、16.9、20.3、19.8 kg,由此可见NIOSH的推荐值远远超过了受试女性的最大可接受搬举重量,说明搬举方程应用于我国非熟练搬运女性时是需要校正的.由于在同一高度搬举的重量相同,因此可以分析水平距离对竖脊肌肌电幅度的影响.从实验结果可以看出随着水平距离的增加,竖脊肌肌电幅度逐渐增加,证实了水平距离的增加会增加腰背肌负荷的观点.RPE评分结果显示随着水平距离的增加,各部位所感受到的不适逐渐增加.博格量表评分与表面肌电信号分析结果一致,因此在工效学设计时应指导工人尽量将搬举物体靠近身体.
女性受试者不对称搬举MAWL时的竖脊肌肌电幅度随着扭转角度的加大呈上升趋势.由0°的68.1%MVE上升至90°的73.1%MVE,但通过方差分析结果显示不同扭转角度之间的竖脊肌肌电幅度差异并无显著性,P > 0.05.这可能与不对称搬举时左右两侧竖脊肌肌电活性表现不同有关.
RPE评分结果显示女性受试者不对称搬举MAWL时身体各个部位的RPE评分均随扭转角度的增大呈现一定的上升趋势,表明随着不对称搬举角度的增大受试者感受到身体各部位（手腕、手臂、肩、下背、腿、全身）的负荷都增大.身体各部位感受到的不适与扭转角度呈正相关,相关系数r > 0.98,P < 0.01.说明在不对称搬举中主观评价更敏感.此结果与WU［11］的结果不同,但与GARG等人的研究结果一致［12］.
通过上述分析表明,NIOSH搬举方程应用于非熟练搬运女性时应增加搬举重量降低的比例,建议在方程中增加性别常数项.
（致谢：本课题与德国学术交流中心即DAAD合作,所用表面电极遥测肌电图仪器由DAAD提供,在此一并致谢.）
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