汽车内饰装配工人腰、腕部肌肉负荷与疲劳量效关系研究

发布时间：2017-03-30 10:26

  本文关键词：汽车内饰装配工人腰、腕部肌肉负荷与疲劳量效关系研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的分析不同工具重量、工作台面高度和动作重复频次负荷(模拟拧螺丝次数)下持枪拧螺丝作业致腕部、腰部肌肉疲劳过程血生化指标、肌电生理指标的变化情况。方法根据铆钉枪重量m (1kg、1.5kg和2kg)和工作台面高度h (0.5m、0.75m、1m)组合九个实验组,选取24名志愿者,将其随机分为A、B、C 3组,每组8名受试者；三组受试者按轮次完成九组试验,各试验组均按5个频次负荷(0次、90次、135次、180次和225次)进行连续重复性模拟拧螺丝作业,每个频次负荷间隔5min采血进行血生化指标的检测,包括血乳酸(lactate, LA)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)、肌酸激酶(;reatine kinase,CK)和钙离子(calcium, Ca2+),同时调查局部肌肉主观疲劳分值(rating of perceived exertion,RPE),脉率值(heart rate)。模拟活动同时采集生理肌电信号,包括均方根值(Root Mean Square, RMS)和中值频率(mean frequency, MF)。结果1.志愿者平均年龄(24.80±1.27)岁、身高(174.72±4.25) cm、体重(68.92±6.08)kg,各项指标均具有同质性。2.RPE和脉率的变化：①随高度负荷(height,H)的增加,腰、腕部RPE口脉率呈平方趋势增加,H2组最大,腰RPE和脉率变化相似；②随重量负荷(weight, W)的增加,腕部RPE和脉率均呈线性趋势增加。③随频次负荷(repetitiveness,R)的增加,腰、腕部RPE呈四项式升高趋势(先快活慢),脉率呈三项式升高趋势(先迅速升高后维持在一高水平状态)。R2组的RPE、脉率均显著高于R1组。④随着试验次数(sequence,S)的增加,腰、腕部RPE和脉率S2, S3组显著低于S1组,均呈平方变化趋势,但整体下降。3.生化指标的改变情况：①随高度负荷的增加,CK, LDH和Ca2+存在明显差异。CK和Ca2+呈二项式趋势变化,CK在H2组最高,Ca2+在H3组最高。②随重量负荷的增加,CK, LDH和Ca2+存在明显差异。CK和Ca2+呈二项式趋势变化,均在M2组最高。③随频次负荷的增加,CK, LDH和LA存在明显差异。CK呈快速上升的立方趋势；LDH在R2组后呈现缓慢上升后趋于稳定的立方趋势；LA呈线性趋势增加,在R1、R2快速增加,随后在一高水平值上下波动。④随试验次数的增加,CK和Ca2+存在明显差异。CK呈二项式变化趋势,整体值下降,S2最低。Ca2+呈二项式变化,整体升高,S2最高。4.肌电指标的改变情况：①随高度负荷增加,肱桡肌、腕屈肌、肱二头肌、三角肌、左侧、右侧竖脊肌的RMS存在差异,腕屈肌、左侧、右侧竖脊肌的MF存在差异；以上指标均随高度负荷增加呈平方趋势变化(RMS_肱桡肌、RMS_腕屈肌、MF_腕屈肌在H2组值最低,RMS_肱二头肌、RMS三角肌、左侧、右侧竖脊肌的RMS和MF在H2组值最高)。②随重量负荷增加,肱桡肌、三角肌RMS组间存在差异,肱桡肌、肱二头肌、三角肌、右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的MF组间存在差异,众指标均呈现整体下降趋势。肱桡肌、三角肌的RMS以及肱桡肌、右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的MF呈现平方趋势变化(RMS_肱桡肌、RMS_三角肌、MF_肱桡肌先显著下降后微回升,MF_右侧竖脊肌、MF左侧竖脊肌先微升后显著下降)。MF肱二头肌、MF三角肌均线性显著下降。③随频次负荷增加,肱桡肌、腕屈肌、腕伸肌和右侧竖脊肌的RMS组间存在差异,腕屈肌的MF存在差异。肱桡肌、腕屈肌、腕伸肌RMS呈明显下降后维持较低水平的走势,腕屈肌MF呈缓慢下降并维持低水平的走势；右侧竖脊肌RMS先降后升的趋势回到初始状态。(腕部肱桡肌、腕屈肌、腕伸肌RMS、MF随频次负荷增加呈下降趋势,竖脊肌RMS随频次负荷增加呈先降后升趋势)④随着试验次数增加,肱桡肌、腕伸肌、肱二头肌、三角肌、右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的RMS存在明显差异。肱桡肌、腕屈肌、三角肌、右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的MF存在明显差异。肱桡肌、腕伸肌、三角肌、右侧竖脊肌RMS以及肱桡肌、腕屈肌、三角肌的MF呈线性变化——肱桡肌、腕伸肌RMS以及肱桡肌、腕屈肌、三角肌MF线性升高,而三角肌、右侧竖脊肌RMS线性下降。肱二头肌、左侧竖脊肌的RMS以及右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的MF呈平方趋势变化,S2组最低,且S2、S3组明显低于S1组。5.外负荷、内负荷与疲劳间的相关性：①随高度负荷增加,腰部RPE和CK的变化趋于一致。腰部RPE和脉率与左、右侧竖脊肌的MF、RMS变化一致,与腕屈肌的RMS变化趋势相反。腕部RPE与MF腕屈肌、MF_腕伸肌、RMS_肱桡肌趋势相反；与RMS_三角肌变化趋势相同。腰部、腕部RPE与RMS肱二头肌不一致。②随重量负荷增加,腕部RPE与LDH的变化趋于一致。随重量负荷增加,腕部RPE和脉率与肱桡肌、三角肌的RMS以及肱桡肌MF趋势相反,与肱二头肌、三角肌、右侧竖脊肌、左侧竖脊肌的MF变化趋势基本反向。③随频次负荷增加,血CK、LDH、LA的变化组间存差异,且随频次负荷呈现升高趋势。随频次负荷增加,肱桡肌、腕屈肌、腕伸肌的RMS以及腕屈肌的MF呈下降的趋势,明显下降后维持较低水平的走势,腕屈肌MF缓慢下降并维持低水平的走势,以上均与PRE变化趋势相反；右侧竖脊肌RMS先降后升的趋势回到初始状态,与PRE变化趋势不一致。④随试验次数增加,腰部RPE和脉率与左、右竖脊肌的MF、RMS的趋势一致；RPE与MF肱桡肌、MF腕屈肌、RMS肱桡肌、RMS腕伸肌趋势相反,与MF肱二头肌、RMS肱二头肌、RMS三角肌趋势相同,与MF三角肌趋势不一致。⑤通过相关性分析以及多项式模型拟合,结果显示：腕部RPE变化量与重量负荷、频次负荷、试验次序、脉率均存在显著的相关性,腰部RPE与频次负荷、脉率存在显著的相关性。其中,腕部RPE与R为高度正相关性,r(RPE_wan-R)=0.7358;腕部RPE与脉率为中度正相关性,r(RPE_wan-RATE)=0.4365;腰部RPE与R为高度正相关性,r(RPE_yao-R)=0.7233。CK、Ca2+、LA与频次负荷、PRE存在显著相关性,LDH与重量负荷存在显著相关性。其中,CK与R为中度正相关,r(CK-R)=0.6381(P0.01)；CK与RPE腕部为中度正相关,r(CK-RPE_wan)=0.5149(P0.01);CK与RPE腰部为中度正相关,r(CK_RPE_yao)=0.4776(P0.01)。肱桡肌、腕屈肌、腕伸肌、三角肌、肱二头肌的表面肌电值与重量负荷、频次负荷、腕部RPE均存在程度不等的中低度相关关系,而左侧、右侧竖脊肌的表面肌电值与高度负荷、频次负荷、腰部RPE均存在程度不等的低度相关关系。其中,RMS_腕伸肌与R为中度负相关,r(RMs_腕伸肌-R)=-0.4526(P0.01)；RMS_腕伸肌与RPE_腕部为中度负相关,r(RMs_腕伸肌-RPE_wan)=-0.4571(P0.01)。⑥针对上述相关性良好的指标做出拟合度较好的量效关系式：(1)RPE_wan=(-0.56+2.14R-0.52R2+0.046R3+0.089S2-0.45S+0.19M)RPE_wan0(2)CK=1.003CKo+0.158%R3×CK0(3)CK=(0.8670+2.3601%R2-1.50S1%R2×S+0.3184%R2×S3+12.3800%M-2.8406%M2)×CK0 (4)RM_腕伸肌=[1.57+3.53%R2-27.13%R+7.95%H2-30.84%H-5.03%M]RMS_腕伸肌0 (5)CK=[1.0064+3.42%(RPE_wan/RPE_wan0-1)2]CK0 (6)CK=[1.019+4.31%(RPE_yao/RPE_yao0-1)2]CK0 (7)RMS_腕屈肌=[1.00098-0.0571(RPE_wan/RPE_wan0)]RMS_腕屈肌06.客观指标间的内部相关性：CK、Ca2+、LDH三者间存在低度相关性,腕屈肌、腕伸肌、肱桡肌的RMS三者间存在中度相关关系,腕屈肌、腕伸肌、肱桡肌的MF三者间存在低度相关关系。结论①生化指标中：CK、LDH随疲劳的发生浓度明显升高,是反映肌肉疲劳灵敏、有效、可靠的客观指标,适合评价低负荷重复性活动的疲劳进程。②肌电指标中：所测肌肉中腕伸肌的肌电信号表现出更加明显、稳定的变化趋势,是研究腕部肌肉疲劳的可靠的客观指标,适合评价腕部低负荷重复性活动的疲劳进程。③在众多负荷因变量中,频次负荷与疲劳的主客观指标表现出更好的相关性和量效关系,其中腰部、腕部RPE与频次为高度正相关,CK与频次负荷为中度正相关,腕伸肌的RMS与频次负荷为中度负相关。④在主、客观指标间,CK与腰部、腕部RPE为中度正相关,腕伸肌RMS与腕部RPE为中度负相关。C K、Ca2+、LDH相关性较好,腕屈肌、腕伸肌、肱桡肌的三者间sEMG相关性较好。频次负荷与RPE、CK、腕伸肌的RMS间存在较好的相关性和量效关系。⑤单手弯腰作业环境,工具重量不仅影响腕部疲劳的发生,也会间接改变腰部承受的外负荷,从而影响腰部疲劳的发生情况。腕部的肌肉疲劳发生情况会明显随着动作熟练度的增加而降低。综上所述,重复频次是影响低负荷重复活动疲劳的重要因素,合理安排工作对减缓疲劳有重要意义；高度负荷对腰部疲劳的影响为非线性,当弯腰角度接近45度且无支撑点时腰部负荷最大,在工作人机环境设计过程中应当尽量避免此角度无支撑点的工作模式；重量负荷对于疲劳的影响为正相关性,工作过程中应尽量减少手持工具的重量以减轻手腕部疲劳的发生情况。
【关键词】：拧螺丝作业 局部肌肉负荷 疲劳 生化指标 肌电指标
【学位授予单位】：中国疾病预防控制中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R135
【目录】：

• 英文缩略词表4-7
• 中文摘要7-12
• Abstract12-17
• 前言17-21
• 研究部分21-74
• 1 研究目的与意义21
• 2 对象与方法21-29
• 2.1 研究对象21
• 2.2 研究内容21-24
• 2.3 研究方法24-28
• 2.4 数据处理和分析28-29
• 2.5 质量控制29
• 3 结果29-64
• 3.1 基本情况29-30
• 3.2 局部肌肉主观疲劳与血生化指标30-34
• 3.3 局部肌肉主观疲劳与生理指标34-36
• 3.4 指标间的相关性分析36-57
• 3.5 主客观指标与高度-频次负荷的三维示意图57-60
• 3.6 主客观指标与重量-频次负荷的三维示意图60-64
• 4 小结64
• 5 讨论64-67
• 6 总结67-74
• 6.1 研究的理论意义及应用价值67-68
• 6.2 本研究的创新之处在于68
• 6.3 本文的局限性及有待深入研究之处68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 导师简介75-76
• 副导师简介76-77
• 作者概况77-78
• 附录78-89
• 附件1 文献综述78-85
• 参考文献82-85
• 附件2 作业模拟活动主观体力感觉评分85-86
• 附件3 乳酸、血压测试结果86-87
• 附件4 受试者基本情况调查表、签到表87-88
• 附件5 知情同意书88-89

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