Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-ОСЕТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ»
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГИГИЕНЫ
ФИЗИОЛОГИЯ ТРУДА
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ОБЩЕЙ ГИГИЕНЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЛЕЧЕБНОГО, ПЕДИАТРИЧЕСКОГО И СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТОВ
ВЛАДИКАВКАЗ 2010 г.
Составители:
· Старший преподаватель Л.В. Лотишвили
Рецензенты:
· Ф.У. Козырева – д.м.н., зав. кафедрой гигиены медико-профилактического факультета;
· И.Г. Джиоев – д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии
Утверждено ЦКУМС ГОУ ВПО СОГМА Росздрава
26 февраля 2010 г., протокол № 3
Тема. Методы изучения функциональных сдвигов и энергетических затрат организма при работе и их гигиеническая оценка.
Цель занятия:
- освоить закономерности влияния трудового процесса на состояние и работоспособность человека, методы изучения функциональных сдвигов в организме при работе, научиться умению оценивать полученные результаты при разных видах трудовой деятельности.
Студент должен знать:
- методику определения показателей, характеризующих физиологические сдвиги в процессе работы и уровни работоспособности.
Студент должен уметь:
- применить оптимальные и допустимые способы оценки условий труда работающих;
- использовать основные нормативные документы и информационные источники справочного характера для создания благоприятных и здоровых условий труда персонала и повышения его производительности при выполнении работы различной степени тяжести и напряженности.
Зарождение физиологии труда связывают с ростом производства, появлением новых видов трудовой деятельности и относят ко второй половине XIX в. Такие ученые, как И.Л. Павлов, И.М. Сеченов, В.М. Бехтерев, внесли огромный вклад в изучение физиологии человека в условиях трудовой деятельности.
Труд, будь он физический, умственный, творческий, играет важную роль в жизни человека. Он не только является посредником получения материальных средств, но и основополагающим критерием в определении социального статуса человека. Кроме этого от характера и интенсивности трудовой деятельности в значительной степени зависят физическое и психическое состояние человека.
Трудовая деятельность человека протекает в условиях определенной производственной среды, которая при несоблюдении гигиенических требований может оказать неблагоприятное влияние на работоспособность и здоровье человека.
Гигиена труда – профилактическая медицина, изучающая условия и характер труда, их влияние на здоровье, функциональное состояние человека и разрабатывающая научные основы и практические меры, направленные на профилактику вредного и опасного действия факторов производственной среды и трудового процесса на работающих. Характер и организация трудовой деятельности оказывает существенное влияние на изменение функционального состояния организма человека. Трудовая деятельность делится условно на физический и умственный труд.
Различают три вида мышечной работы:
· динамическую положительную, при которой производится перемещение груза в направлении, противоположном действию силы тяжести (подъем груза) и перемещение по горизонтали;
· динамическую отрицательную, когда движение производится в направлении силы тяжести (опускание груза);
· статическую, при которой перемещение груза не производится, а мышечное усилие направлено на поддержание его или обеспечение связанного с работой положения тела человека.
Классификация труда по степени тяжести и напряженности
Тяжесть труда – характеристика трудового процесса, отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую, дыхательную и др.), обеспечивающие его деятельность. Характеризуется физической динамической нагрузкой, массой поднимаемого и перемещаемого груза, перемещениями в пространстве, рабочей позой.
Напряженность труда – характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу труда. К факторам, характеризующим напряженность труда, относятся: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы.
Гигиеническая классификация условий труда:
1 класс – оптимальные условия труда – такие условия, при которых сохраняется не только здоровье работающих, а создаются предпосылки для поддерживания высокого уровня работоспособности;
2 класс – допустимые условия труда – характеризуются такими уровнями факторов производственной среды и трудового процесса, которые не превышают установленных гигиенических нормативов для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются за время регламентированного отдыха или до начала следующей смены и не оказывают неблагоприятного влияния на здоровье работающих и их потомство в ближайшем и отдаленном периодах;
3 класс – вредные условия труда – характеризуются наличием вредных производственных факторов, которые превышают гигиенические нормативы и способны вызвать неблагоприятное влияние на организм работающего и его потомство;
4 класс – опасные (экстремальные) – условия труда, которые характеризуются такими уровнями факторов производственной среды, влияние которых в течение рабочего времени (или же её части) создают высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений, отравлений, увечий, угрозу жизни.
Факторы производственной среды, организации труда и производства, которые могут служить прямо или косвенно причиной нарушения работоспособности или здоровья работающих, называются производственными вредностями.
Производственные факторы, воздействующие на работающих могут включать:
- химические, физические и биологические вредные факторы производственной среды;
- особенности производственных процессов и оборудования;
- характер и организацию труда;
- организацию рабочих мест;
- состояние и гигиеническую эффективность санитарно-гигиенических устройств и средств индивидуальной защиты;
- бытовое обеспечение работающих на производстве;
- психологический климат в трудовом коллективе.
Все физические работы делят на три категории на основе общих энерготрат организма.
Легкие физические работы (I категория): Iа (энерготраты до 139 Вт) – работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, часом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.); Iб (140-174 Вт) – работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролёры, мастера в различных видах производства).
Работы средней тяжести (II категория): IIа (175-232 Вт) – работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве); IIб (233-290 Вт) – работы, связанные с ходьбой, перемещением тяжести (до 10 кг) и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий).
Тяжелые физические работы (III категория) – энерготраты более 290 Вт. Работы, связанные с постоянным перемещением и переноской тяжестей (более 10 кг), требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных, металлургических предприятий).
Показатели энерготрат при выполнении тех или других работ обеспечивают лишь относительную оценку тяжести работы, поскольку на расход энергии влияют и другие важные моменты (тренированность, организация труда, режим труда и отдыха, состояние воздушной среды).
Физиологические изменения в организме при работе
Во время работы происходят существенные морфологические, физические и химические изменения крови. Увеличивается количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов за счёт поступления из депо (селезенки), так и усиления эритропоэза и лейкопоэза. Повышение осмотического давления и вязкости крови связано с увеличением количества форменных элементов и уменьшения в плазме крови воды, которая из крови диффундирует в работающие мышцы. Концентрация сахара в крови с 80-90 мг% возрастает до 130-150 мг%, а при тяжелой работе снижается до 60 мг% и ниже. Значительно возрастает содержание сахара в крови при работе, связанной с большим эмоциональным напряжением. При выполнении работ различной тяжести изменяется содержание в крови молочной кислоты: от 1,1-2,8 ммоль/л в норме, то при очень тяжелой работе – 5,6-6,7 ммоль/л. Легкая или среднетяжелая работа не вызывает накопления молочной кислоты, так как она успевает окислятся и ресинтезироваться. В покое ткани забирают 20-30% кислорода, а при работе до 70%. Отношение артериально-венозной разности кислорода к кислородной ёмкости называется коэффициентом утилизации кислорода. При работе в результате гипервентиляции содержание углекислоты в крови уменьшается.
Изменения в сердечнососудистой системе: систолический объём сердца увеличивается с 60-80 мл, при мышечной работе вдвое и более. Между интенсивностью работы и частотой пульса имеется определенная зависимость: при легких работах частота пульса превышает 100-120 ударов в минуту, при тяжелой работе пульс может достигать 140-160 ударов в минуту и более. Изменяется кровяное давление: максимальное давление увеличивается, а минимальное не изменяется. Минутный объём сердца, частота пульса и кровяное давление обычно нормализуются позже других функций.
В процессе работы отмечается выраженные сдвиги функции дыхания. Повышенная потребность в кислороде и удаление из организма углекислого газа обеспечивается учащением и углублением дыхания. Число дыханий с 12-24 в минуту возрастает до 30-35 и более. Легочная вентиляция с 4-10 л/мин возрастает до 50-100 л/мин и более. Потребление кислорода от 150-300 мл/мин при выполнении тяжелой работы увеличивается в 10-15 раз.
Ведущим физиологическим критерием состояния организма является потребление кислорода. Количество кислорода, потребляемого человеком натощак в состоянии мышечного покоя, лёжа, является показателем обмена, необходимого для поддержания жизненно важных функций в покое, т.е. основного обмена.
На основной обмен влияют пол, возраст, рост, масса и поверхность тела, состав пищи, климатические условия и др. Потребность организма в кислороде тем больше, чем тяжелее труд. Количество кислорода, необходимое для полного окисления продуктов распада в минуту, называется «кислородным запросом», а максимальное количество кислорода, которое организм может получить в минуту, обозначается как «кислородный потолок».
«Кислородный потолок» при выполнении физической работы у нетренированных людей составляет около 3 л/мин, а у тренированных может достигать 4-5 л/мин. Сначала работа сопровождается неполным удовлетворением «кислородного запроса», вследствие чего накапливается «кислородный долг». Это объясняется тем, что энергетические процессы в мышце при её сокращении происходят мгновенно, а доставка кислорода увеличивается не сразу. Когда доставка кислорода соответствует «кислородному запросу», наступает устойчивое потребление кислорода.
«Кислородный долг», образовавшийся в начале работы, полностью погашается после прекращения работы, в период восстановления. При тяжелой работе потребление кислорода всё время растёт вплоть до достижения «кислородного потолка». Если «кислородный запрос» при работе превышает «кислородный потолок», то наступает так называемое ложное устойчивое состояние; при этом потребление кислорода отражает лишь «кислородный потолок», а не истинную потребность в кислороде. Восстановительный период при этом значительно удлиняется. Следовательно, по потреблению кислорода и продолжительности восстановительного периода можно судить о тяжести работы.
Утомление и переутомление
Под утомлением понимают особое физиологическое состояние организма, возникающее после проделанной работы и выражающееся во временном понижении работоспособности.
Работоспособность – величина функциональных возможностей организма человека, характеризующаяся количеством и качеством работы, выполняемой за определенное время. Во время трудовой деятельности работоспособность организма изменяется во времени. Различают три основные фазы сменяющих друг друга состояний человека в процессе трудовой деятельности:
- фаза врабатывания, или нарастающей работоспособности; в этот период уровень работоспособности постепенно повышается по сравнению с исходным; в зависимости от характера труда и индивидуальных особенностей человека этот период длится от нескольких минут до 1,5 часов, а при умственном творческом труде – до 2-2,5 часов;
- фаза высокой устойчивости работоспособности; для неё характерно сочетание высоких трудовых показателей с относительной стабильностью или даже некоторым снижением напряженности физиологических функций; продолжительность этой фазы может составлять 2-2,5 часов и более в зависимости от тяжести и напряженности труда;
- фаза снижения работоспособности, характеризующаяся уменьшением функциональных возможностей основных работающих органов человека и сопровождающаяся чувством усталости.
Один из объективных признаков – это снижение производительности труда, субъективно оно же выражается в ощущении усталости, т.е. в нежелании или невозможности дальнейшего продолжения работы. Утомление может возникать при любом виде деятельности.
Утомление связано с изменениями физиологического состояния всего организма, а в результате длительной или тяжелой работы, причем отдельное значение имеет нарушение, возникающие в центральной нервной системе.
При длительном воздействии на организм вредных факторов производственной среды может развиться переутомление, называемое иногда хроническим утомлением, когда ночной отдых полностью не восстанавливает снизившуюся за день работоспособность.
Основой для возникновения переутомления служит постоянное несоответствие продолжительности и тяжести работы и времени отдыха. Кроме того, развитию переутомления могут способствовать неудовлетворительная обстановка труда, неблагоприятные бытовые условия, плохое питание.
Симптомы переутомления – различные нарушения со стороны нервно-психической сферы, например ослабление внимания и памяти. Наряду с этим у переутомленных людей часто наблюдаются головные боли, расстройства сна (бессонница), ухудшение аппетита и повышенная раздражительность.
Кроме того, хроническое переутомление обычно вызывает ослабление организма, снижение его сопротивляемости внешним воздействиям, что выражается в повышении заболеваемости и травматизма. Довольно часто это состояние предрасполагает к развитию неврастении и истерии.
Важной мерой профилактики является обоснование и внедрение в производственную деятельность определенных принципов, которые включают: постепенное вхождение в работу, поддержание оптимального ритма труда, соблюдение определенной последовательности выполняемых операций, правильное чередование труда и отдыха, создание рациональных санитарно-технических условий на предприятиях.
Немалое значение в повышении работоспособности имеют положительные эмоции, что обеспечивается правильной организацией производственного процесса, оптимальным микроклиматом, нормальными гигиеническими условиями на рабочих местах (эргономика рабочего места), хорошей организацией бытовых условий, питания и отдыха. Важное место в формировании положительных эмоций принадлежит средствам промышленной (технической) эстетики – созданию цветового климата, производственной музыке, организации доброжелательных отношений в коллективе.
Различают следующие методы исследования физиологических функций:
1. Методы исследования состояния эффекторных органов: динамометрия, определение силы и выносливости мышц, возбудимости, хронаксии и лабильности мышц.
2. Методы исследования состояния анализаторов: определение чувствительности и хронаксии зрительного аппарата, определение критической частоты слияния световых мельканий, определение критической частоты слияния (исчезновения) мелькающего фосфена, аудиометрия, определение точности кинестезического анализа, ольфактометрия и др.
3. Методы исследования динамики нервных процессов и состояния нервных центров: сенсомоторные методики, речедвигательная методика и др.
4. Методы исследования функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем: пульсометрия, спирометрия, измерения артериального давления, определение потребления кислорода, и расхода энергии.
5. Методы исследования точности координации движения: циклография, киноциклография, электромиография, тремография и др.
6. Методы исследования эффективности мыслительных процессов: анализ таблиц, чисел, исследования контрольных функций.
7. Методы исследования динамики работоспособности и производительности труда: хронометраж рабочих действий, корректурные испытания, процент допущенного брака.
8. Методы исследования функционального состояния ряда систем: функциональные пробы.
Для изучения динамики работоспособности и разработке мероприятий по профилактике переутомления, из большого числа физиологических методов выбирают те, которые наиболее полно отражают ведущую функцию организма в конкретных производственных условиях. Например, при тяжелом физическом труде к таким относятся методы, отражающие затраты энергии и изменения состояния функций дыхательной и сердечно-сосудистой системы.
Самостоятельная работа студентов
Таблица №1
1. Функциональные изменения в организме при физической нагрузке
|
Исследуемые тесты |
До нагрузки |
После нагрузки |
Период восстановления |
|
Пульс |
|||
|
Артериальное давление |
|||
|
Частота дыхательных движений |
|||
|
Динамометрия |
2. «Исследование влияния активного отдыха на работоспособность».
У части испытуемых определить ряд перечисленных выше функциональных показателей состояния организма. Затем испытуемые в течение 3-5 мин должны выполнить дозированную физическую нагрузку в виде комплекса упражнений. Повторить определение у испытуемых в той же последовательности всех функциональных показателей. Данные обследования заносятся в тетради в виде таблицы. Оценить отмеченные изменения каждого показателя и на освоении этого сделать заключение о влиянии физической нагрузки на работоспособность.
Контрольно-обучающие тесты
1. Физиология труда – это раздел гигиены труда, который ставит своей целью:
а) изучить физиологические процессы, происходящие в организме здорового человека;
б) изучить воздействие внешней среды на организм человека в процессе его трудовой деятельности;
в) изыскать меры по повышению работоспособности человека и предупреждению утомления.
2. Динамическая отрицательная работа – это работа:
а) по поддержанию тела;
б) по перемещению груза в направлении силы тяжести;
в) по перемещению груза против силы тяжести.
3. Усталость – это признак утомления:
а) субъективный;
б) объективный.
4. При работе, связанной со значительным эмоциональным напряжением, содержание сахара в крови:
а) уменьшается;
б) увеличивается;
в) существенно не изменяется.
5. После окончания мышечной работы средней тяжести раньше всего возвращается к до рабочим показателям:
а) частота дыхания;
б) частота пульса;
в) глубина дыхания;
г) артериальной давление.
6. К мышечным белкам, участвующим в энергетике мышечной деятельности, относятся:
а) денозинтрифосфорная кислота;
б) лактоцитоген;
в) миозин;
г) креатин.
7. Показатель выносливости – это:
а) время, в течении которого может выполнятся работа заданного усилия;
б) вес, который может поднять рабочий за отрезок времени;
в) способность организма противостоять стрессовым ситуациям.
8. При тяжелой мышечной работе содержание молочной кислоты в крови:
а) падает до 2-5 мг%;
б) остается на уровне 15-25 мг% (норма);
в) увеличивается до 50-60 мг%.
9. С помощью метода динамометрии определяются:
а) максимальная произвольная сила;
б) количество движения за смену.
10. Подъем груза относится к такому виду мышечной работы, который называется:
а) динамическая положительная;
б) динамическая отрицательная;
в) статическая.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Понятие о физиологии труда и её основные направления.
2. Энергетические затраты организма и потребление кислорода при разных видах трудовой деятельности.
3. Функциональные изменения в различных органах и системах при работе.
4. Изменение работоспособности на протяжении рабочего дня.
5. Методы исследования функциональных изменений в организме при работе.
6. Меры повышения работоспособности и предупреждения переутомления.
Литература:
Основная литература:
1. Гигиена /Под редакцией Г.И. Румянцева. – М., 2009
2. Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С. «Гигиена и основы экологии человека». – М., 2004. Гл. 5, С. 311-314.
3. Пивоваров Ю.П. «Руководство к лабораторным занятиям по гигиене и экологии человека». – М., 1999. Гл. 4, С. 194-198.
Дополнительная литература:
4. Алексеев С.В., Усенко В.Р. «Гигиена труда» – М.,1988. Гл. 1, С. 5-25.
5. Гигиена труда/Под редакцией В.К. Навроцкого. – М., 1974. Гл. 2, С.17-51.
6. Д.И. Кича., Н.А. Дрожжина, А.В. Фомина «Руководство к лабораторным занятиям по общей гигиене». – М., 2009. Гл. 4, С.192-201.
7. Н.Ф. Измеров, В.Ф. Кириллов «Гигиена труда». – М., 2008. Гл. 3, С. 35-75.