Subiektywne i obiektywne metody badania obciążenia mięśniowo-szkieletowego podczas pracy biurowej

Praca biurowa często związana jest z nadmiernym obciążeniem układu mięśniowo-szkieletowego. Obciążenie to może wynikać na przykład z nieodpowiednio zaprojektowanego stanowiska pracy lub z przyjmowania nieergonomicznej pozycji ciała podczas pracy (van Dieën i in. 2001; Korhonen i in. 2003). Nadmierne obciążenie i zmęczenie pracownika może prowadzić do powstawania dolegliwości układu mięśniowo-szkieletowego, dlatego też istotne są zarówno badanie występowania dolegliwości mięśniowo-szkieletowych, jak również i ocena obciążenia mięśniowo-szkieletowego na stanowisku pracy.

Powstawanie dolegliwości układu mięśniowo-szkieletowego może być związane nie tylko z pozycją ciała pracownika, ale również z siłami przez niego wywieranymi, obciążeniem statycznym lub dużą powtarzalnością czynności. Zapobieganie tym dolegliwościom w dużej mierze zależy od spełnienia wymagań bezpieczeństwa i ergonomii pracy oraz odpowiedniej organizacji pracy. Duże znaczenie ma także świadomość pracownika i sposób wykonywania pracy. Najbardziej dokładnymi narzędziami oceny obciążenia mięśniowo-szkieletowego są badania obiektywne, przeprowadzane z wykorzystaniem specjalistycznej aparatury. Przykładem metody badawczej umożliwiającej obiektywną ocenę obciążenia i zmęczenia układu mięśniowo-szkieletowego jest elektromiografia powierzchniowa (EMG), polegająca na rejestracji sygnału elektrycznego z mięśni podczas ich pracy. Z kolei kwestionariusze ergonomiczne umożliwiają subiektywną (wykonywaną przez pracowników) ocenę m.in. częstości i intensywności dolegliwości mięśniowo-szkieletowych. Ocenę obciążenia z zastosowaniem elektromiografii powierzchniowej przeprowadza się zazwyczaj na kilkunastoosobowej grupie osób, podczas gdy badania występowania dolegliwości mięśniowo-szkieletowych z zastosowaniem kwestionariuszy są wykonywane na większej grupie osób badanych.

Elektromiografia powierzchniowa jest nową, bezinwazyjną metodą badawczą umożliwiającą obiektywną ocenę obciążenia i zmęczenia mięśni (Bartuzi, Roman-Liu 2007; Bartuzi i in. 2007; Cook i in. 1998; Piscione, Gamet 2006). Siła rozwijana przez mięśnie i w związku z tym napięcie elektryczne mięśni wyrażane jest poprzez amplitudę sygnału EMG. Autorzy wielu badań wskazują na występowanie korelacji pomiędzy amplitudą sygnału EMG a siłą rozwijaną przez mięśnie (DeLuca 1997; Kamińska i in. 2007; Roman-Liu 2003; Roman-Liu i in. 2004). Analiza amplitudy sygnału EMG znajduje zastosowanie do różnych celów. Jednym z głównych zastosowań jest ocena obciążenia mięśni podczas wykonywania czynności pracy.

W celu określenia częstości występowania dolegliwości mięśniowo-szkieletowych najczęściej stosowany jest kwestionariusz NMQ (Nordic Musculoskeletal Questionnaire). Kwestionariusz nordycki został opracowany w 1987 roku przez Kuorinka oraz Jonssona (Kuorinka i in. 1987).

W badaniach przeprowadzanych w CIOP-PIB wykorzystywany jest kwestionariusz nordycki uzupełniony o skalę VAS (Visual Analogue Scale). Wizualna skala analogowa (VAS) jest graficzną skalą opisową. Osoba badana określa stopień natężenia bólu na linijce o długości10 cm, gdzie 0 oznacza brak bólu, a10 cm– najsilniejszy ból (jaki może sobie wyobrazić). Wartości w zakresie VAS 0-3 wskazują na niewielką intensywność bólów. Wartości powyżej 7 oznaczają bardzo silne bóle (nie do wytrzymania).

Celem niniejszej pracy było przedstawienie wyników badań wskazujących na występowanie dolegliwości mięśniowo-szkieletowych w populacji pracowników biurowych oraz ocena obciążenia mięśniowo-szkieletowego, występującego na tego typu stanowiskach pracy.

Metodyka badań z zastosowaniem kwestionariusza NMQ

Zasadniczym pytaniem, na które odpowiada kwestionariusz nordycki jest: „Czy pojawiają się dolegliwości mięśniowo-szkieletowe w danej populacji, a jeśli tak, to w jakich partiach ciała są zlokalizowane”. Kwestionariusz zawiera pytania dotyczące oceny częstości występowania, bólów w obrębie układu mięśniowo-szkieletowego w ciągu ostatnich 7 dni oraz 12 miesięcy. Do pytań dołączony jest rysunek przedstawiający postać człowieka, dzięki czemu możliwe jest obrazowe przedstawienie miejsc na ciele, gdzie pojawia się ból. Rysunek przedstawia dziewięć regionów anatomicznych: szyja/kark, ramiona, dolna część pleców, górna część pleców, łokcie, nadgarstki/ręce, biodra/uda, kolana, kostki/stopy. Zadaniem respondenta jest uważne wypełnienie kwestionariusza, dokładne przemyślenie odpowiedzi oraz zaznaczenie na rysunku miejsca, w którym pojawiają się dolegliwości, o ile takie występowały.

W badaniach przeprowadzonych w CIOP-PIB na 53 stanowiskach komputerowych, w celu określenia częstości występowania dolegliwości mięśniowo-szkieletowych, zastosowany został zmodyfikowany kwestionariusz nordycki uzupełniony o skalę VAS (Visual Analogue Scale) oraz kwestionariusz własny (Kamińska i in. 2008).  Średnia wieku osób wypełniających kwestionariusze wynosiła około 42 lata (41,71 ± 10,10).

Wyniki badań z zastosowaniem kwestionariusza NMQ

Z analizy ankiet wynika, że pracownicy najczęściej skarżą się na dolegliwości kręgosłupa lędźwiowego (5,58 w skali VAS) oraz te właśnie dolegliwości są najbardziej intensywne (4,8 w skali VAS) w ostatnim miesiącu i (4,79 w skali VAS) w ciągu ostatnich 6 miesięcy. Dolegliwości kręgosłupa szyjnego wymieniane są w drugiej kolejności, zarówno pod względem intensywności (rys. 1), jak i częstości występowania. Także badania innych autorów wskazują, że dolegliwości kręgosłupa szyjnego i lędźwiowego są najczęściej spotykane wśród pracowników obsługujących komputery (Bugajska, 2003; Berquist, 1995; Pillastrini, 2007). Należy też zwrócić uwagę na fakt, iż intensywność dolegliwości wszystkich części ciała (rys. 2) zmniejszyła się w ostatnim miesiącu w porównaniu do ostatnich 6 miesięcy.

 Rys. 1. Średnia intensywność bólów głowy, szyi i barków w ciągu ostatniego miesiąca i 6 miesięcy

  

Rys. 2. Średnia intensywność bólów ramienia, przedramienia i nadgarstka w ciągu ostatniego miesiąca i 6 miesięcy

 

Metodyka badań obciążenia układu mięśniowo-szkieletowego z zastosowaniem elektromiografii powierzchniowej

Badania zostały przeprowadzone na grupie 16 osób, w skład której weszło 8 kobiet i 8 mężczyzn. Średnia (odchylenie standardowe) wieku, masy ciała oraz wysokości ciała badanych osób odpowiednio wynoszą: 23,8 l. (2,1 l.); 72,3 kg(15,9 kg); 173,3 cm(10 cm). Wszystkie osoby badane wyraziły pisemną zgodę na badania. Podczas badania, za pomocą elektrod przyklejanych na skórę nad badanym mięśniem, rejestrowany był sygnał EMG z mięśnia czworobocznego (łac. trapezius) kończyny górnej prawej.

Sterowanie procesem pomiarowym odbywało się przy użyciu komputera. Do pomiarów i analizy został wykorzystany aparat Bagnoli-16 firmy Delsys. Częstotliwość próbkowania sygnału wynosiła 4 kHz.

W pierwszym etapie badania przeprowadzano rejestrację sygnału elektromiograficznego (EMG) przy maksymalnym wysiłku mięśnia (maksymalnym napięciu mięśniowym, MVC), który był rozwijany poprzez ciągnięcie do góry rękojeści w pozycji przedstawionej na rysunku 3.a. Następnie zapisywano sygnał EMG z mięśnia trapezius podczas wykonywania pracy biurowej. Przez pierwsze 10 sekund osoby badane siedziały nieruchomo utrzymując określoną pozycję ciała, następnie przez 20 sekund wpisywały tekst przy użyciu klawiatury komputera. Przed przystąpieniem do pomiaru osoby badane dopasowywały sobie stanowisko pracy według własnych przyzwyczajeń. Ułożenie ciała jednej z osób badanych podczas pracy przy komputerze przestawiono na rysunku 3.b.

a).

b).

Rys. 3. Pozycja ciała przyjmowana podczas pomiarów sygnału EMG z mięśnia trapezius:
a) przy maksymalnym skurczu mięśnia;
b) podczas pracy przy komputerze

 

Wyniki badań obciążenia układu mięśniowo-szkieletowego z zastosowaniem elektromiografii powierzchniowej

Wartości parametru RMS (root mean square – wartość średnia kwadratowa), uzyskane w wyniku podzielenia amplitudy wyznaczonej z sygnału EMG zapisanego podczas wykonywania pracy biurowej przez amplitudę sygnału EMG wyznaczoną przy maksymalnym napięciu mięśniowym poddano analizie. Analizowano wartości parametru RMS dla początkowych chwil pomiaru, w których osoby badane siedziały nieruchomo (S-spoczynek) oraz dla późniejszych chwil pomiaru, w których osoby badane wpisywały tekst przy użyciu klawiatury komputera (P-pisanie).

Na rysunku 4.a przedstawiono wartości średnie parametru RMS, wyrażone w procentach maksymalnego obciążenia mięśnia (%MVC), wyznaczone dla spoczynku (S) i pisania (P). Rysunek 4.b zawiera wartości parametru RMS, wyrażone w procentach maksymalnego obciążenia mięśnia (%MVC), wyznaczone dla spoczynku (S) i pisania (P) dla każdej z badanych osób.

Rys. 4. Wartości parametru RMS, wyrażone w procentach maksymalnego obciążenia (%MVC) mięśnia trapezius, wyznaczone dla spoczynku (S) i pisania (P):
a) wartości średnie;
b) wartości dla każdej z badanych osób

 

Jak wynika z przedstawionych na rysunku 4.a wartości średnich parametru RMS obciążenie mięśnia trapezius podczas pisania było o około 70 proc. większe niż obciążenie podczas spoczynku. Wartości przedstawione na rysunku 4.b również wskazują na fakt, iż dla większości badanych osób widoczne są różnice między obciążeniem badanego mięśnia podczas pisania, a obciążeniem podczas spoczynku. Dla osób oznaczonych numerem 3, 5 i 7 obciążenie mięśnia trapezius podczas pisania osiągało wartość 35-45 proc. MVC, natomiast obciążenie podczas spoczynku pozostawało na poziomie około 10 proc. MVC. W przypadku 4 badanych osób mięsień trapezius był obciążony w podobnym stopniu podczas pisania i spoczynku.

Podsumowanie i wnioski

Badania wykazały, że pracownicy biurowi najczęściej skarżą się na dolegliwości kręgosłupa lędźwiowego i szyjnego oraz że te dolegliwości są najbardziej intensywne. Także badania innych autorów (Bugajska, 2003; Berquist, 1995; Pillastrini, 2007) wskazują, że dolegliwości kręgosłupa lędźwiowego i szyjnego są najczęściej spotykane wśród pracowników pracujących przy komputerach.

Badania dotyczące oceny obciążenia mięśnia trapezius podczas wykonywania pracy biurowej wykazały, iż średnie obciążenie mięśnia podczas pisania (P) było większe, niż średnie obciążenie podczas spoczynku (S) o około 70 proc. Dla czterech badanych osób mięsień trapezius był obciążony w podobnym stopniu podczas pisania i spoczynku, ale w przypadku trzech osób obciążenie mięśnia trapezius podczas pisania osiągało wartość 35-45 proc. MVC, natomiast obciążenie podczas spoczynku pozostawało na poziomie około 10 proc. MVC.

W pracy przedstawiono subiektywne i obiektywne metody badania obciążenia i występowania dolegliwości mięśniowo-szkieletowych związanych z pracą biurową. Przedstawione wyniki wskazują na fakt, że praca biurowa wykonywana w dłuższym czasie może prowadzić do występowania dolegliwości kręgosłupa lędźwiowego. Uzyskane wyniki pokazują również, że obciążenie mięśnia trapezius podczas pisania przyjmuje różne wartości u różnych osób badanych (od 5 proc. do 45 proc. wartości maksymalnej), co wskazuje na fakt, iż pracownicy poprzez odpowiednie dostosowanie stanowiska pracy mają duży wpływ na obciążenie układu mięśniowo-szkieletowego podczas wykonywania pracy biurowej.

Paweł Bartuzi, Joanna Kamińska, Tomasz Tokarski
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

 

Bartuzi P., Roman-Liu D., Tokarski T., A Study of the Influence of Muscle Type and Muscle Force Level on Individual Frequency Bands of the EMG Power Spectrum. Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 2007;13(3):241-254.

Bartuzi P, Roman-Liu D. Ocena obciążenia i zmęczenia układu mięśniowo-szkieletowego z zastosowaniem elektromiografii. Bezpieczeństwo Pracy, 2007;4:7-10.

Bergqvist U, Wolgast E, Nilsson B, Voss M. The influence of VDT work on musculoskeletal disorders.Ergonomics. 1995;38:754–62.

Bugajska J. (red.). Komputerowe stanowisko pracy. Aspekty zdrowotne i ergonomiczne, Warszawa, CIOP-PIB. 2003.

Cook T, Rosencrance J, Zimmermann C, Gerleman D, Ludewig P. Electromyographic Analysis of a Repetitive Hand Gripping Task, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 1998;4( 2):185-200.

DeLuca CJ. The use of electromyography in biomechanics. Journal of Applied Biomechanics. 1997;13:135-63.

Kamińska J, Ciosek D, Tokarski T,  Bartuzi P, Roman-Liu D. Analiza wpływu siły zewnętrznej na aktywność mięśni grzbietu i brzucha. Biomechanika Ruchu Wybrane Zagadnienia pod redakcją Czesława Urbanika. AWF Warszawa. 2007:95-103.

Kamińska J., Roman-Liu D., Tokarski T., Kozińska-Korczak J.:  Opracowanie rozwiązań promujących kształtowanie komputerowych stanowisk pracy zgodnie z zasadami ergonomii. Sprawozdania z realizacji zadania nr. 4.S.31 z zakresu służb państwowych. Program wieloletni pn. „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, praca niepublikowana, Warszawa CIOP-PIB, 2008.

Korhonen T, Ketola R, Toivonen R, Luukkonen R. Work related and individual predictors for incident neck pain among office employees working with video display units. Occupational and Environmental Medicine. 2003;60(7):475.

Kuorinka I, Jonsson B, Kilbom A, et al. Standardized Nordic questionnaires for the analysis of musculoskeletal symptoms. Appl. Ergon. 1987;18:233-237.

Pillastrini P., Mugnai R., Farneti C., Bertozzi L., , Evaluation of Two Preventive Interventions for Reducing Musculoskeletal Complaints in Operators of Video Display Terminals Physical Therapy. 2007;87(5):536-544.

Piscione J, Gamet D. Effect of mechanical compression due to load carrying on shoulder muscle fatigue during sustained isometric arm abduction: an electromyographic study. Eur J Appl Physiol. 2006;97:573-81.

Roman-Liu D, Tokarski T, Wójcik K. Quantitative assessment of upper limb muscle fatigue depending on the conditions of repetitive task load. Journal of Electromyography and Kinesiology. 2004;14(6):671-82.

Roman-Liu D. Analiza biomechaniczna pracy powtarzalnej. CIOP-PIB. Warszawa. 2003.

van Dieën J.H, De Looze MP, Hermans V. Effects of dynamic office chairs on trunk kinematics, trunk extensor EMG and spinal shrinkage. Ergonomics. 2001;44(7):739-50.

Artykuł ukazał się w numerze 1/2010 miesięcznika „Praca i zdrowie”

 

W tym wydaniu m.in.:

• Rola i zadania pracowników wyznaczonych do zwalczania pożarów i ewakuacji
• Eksploatacja obiektów budowlanych zimą
• System zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy
• Enzymy – ekspozycja zawodowa i zagrożenia
• Zagrożenia psychospołeczne na stanowisku dekarza –   ocena ryzyka zawodowego

 

więcej na stronie www.pracaizdrowie.com.pl