典型VDT办公作业职员肌肉骨骼损伤风险的工效学分析与评定

晁垚 申黎明 谈立山 汪洋

摘 要：为了研究典型VDT办公职员身体各部位疲劳情况以及不良坐势肌肉骨骼损伤风险等级的工效学评定，通过问卷调查搜集不同职业、不同工龄、不公性别的办公职员结束一天工作后身体各部位酸痛感受，并采用RULA法实证研究企业6位典型VDT办公人员骨骼肌肉损伤风险工效学分析。问卷调查统计结果表明，VDT办公职员在结束一天的工作后颈部出现酸痛的比例高达94.58%，肩部、背部和腰部出现酸痛症状的比例分别为86.96%、86.96%、82.61%，且办公职员有过肌肉骨骼损伤病史的比例为47.83%;办公坐姿的RULA姿势分析结果表明，企业工作人员有中度肌肉骨骼损伤风险（Ⅲ级），需要进一步调研并尽快改善，且不同工作任务与电脑类型对于肌肉骨骼损伤风险有不同的影响趋势。问卷调查结果可以佐证RULA法结的可靠性，RULA法结果印证了典型VDT办公坐姿工况下职员有中度肌肉骨骼损伤风险，需要尽快改善;作为一种评价方法，RULA法能够快速、有效地对VDT办公职员肌肉骨骼损伤风险快速作出工效学评定并可以作为VDT作业改善的检验方法。

关键词：VDT办公作业;肌肉骨骼损伤;姿势分析;人体工程学;RULA

中图分类号：TB 18 文献标识码：A 文章编号：1672-7312（2020）04-0356-06

Abstract：To investigate the ergonomic assessment of the risk levels of fatigue in various parts of the body and  Musculoskeletal Disorder in typical VDT office workers，questionnaires and RULA posture analysis were used to conduct the research.The results of the questionnaire survey showed that the proportion of the staff of VDT office suffering neck pain after the end of the days work was as high as 94.58%，the proportion of the shoulder，back and waist pain symptoms were 86.96%，86.96%，82.61%，and the proportion of the staff with a history of Musculoskeletal Disorder was 47.83%.The RULA postural analysis of the office sitting position indicated that there was a moderate risk of Musculoskeletal Disorder，which needed to be further investigated and improved as soon as possible，and that different tasks and computer forms had different influence on the risk of Musculoskeletal Disorder.The results of the study showed that the results of the questionnaire survey were consistent with the RULA method，which confirmed that the staff in typical VDT sitting position had a moderate risk of Musculoskeletal Disorder，which needed to be improved as soon as possible.The RULA approach is an effective ergonomic assessment of the risk of Musculoskeletal Disorder in VDT office workers and can be used as a test for improvement in VDT operations.

Key words：VDT office work;musculoskeletal disorders;posture analysis;ergonomics;RULA

0 引言

在VDT工作环境中，办公职员长时间处于坐姿工况，而持续坐姿引发的疲劳以及肌肉骨骼损伤（Musculoskeletal Disorder，MSD）已经成为研究的热点。目前关于办公坐姿（不）舒适与疲劳的研究主要集中在（不）舒适、疲劳表现及其影响因素以及评价方法的研究[1-2]。在评价方法研究中，最常用的是客观测量与主观评价相结合的研究方法。目前客观测量方法大致分为3类[3]，一是检测受试者的生理指标，比如心电、脑电、肌电信号等;二是检测受试者与客体之间的交互信息，如体压分布、脊柱弯曲度等[4-5];三是检测任务完成效果，如作业准确度、效率。这3类评价方法均对办公椅设计实践有理论指导作用。第1类客观测量方法以脑电实验研究为主，如研究不同办公椅刺激产生的不舒适差异性[6]，按摩椅按摩位置对于舒适度的影响[7-8]以及基于脑电的脑力疲劳特征研究[9]等。脑电方法的优点在于不依赖于主观评价，能够比较客观地反映被使者的（不）舒适度与疲劳的变化。此外，肌电实验也被用来研究坐姿疲劳，如采用肌电信号研究放松坐姿被试的双侧内斜肌/腹横肌活动度、疼痛强度、腰部活动度[10]以及1 h内的静坐期间躯干肌肉活动的肌电活动强度[11]，肌电信号能够反映座椅与坐姿对于背部肌肉群的活动强度的影响[12-13]。除了脑电与肌电研究以外，心率变异性也被用来研究座椅舒适度评价，如列车座椅舒适度评价研究[14]。第2类客观测量方法最为常用的是体压分布指标，主要使用体压分布值（如峰值压力、平均压力以及接触面积等）作为（不）舒适的评价指标，如功能沙发舒适角度研究[15]、座面材质以及坐姿对于舒适度的影响等[16]均使用体压分布值研究舒适度的影响因素。此外，受试者长时间坐姿工况下体压分布特征以及姿势的变化[19-20]以及坐姿人体脊柱疲劳的生物力学分析等[21]也见于坐姿研究疲劳。以上客观测量方法虽然能反映（不）舒适、疲劳的产生与变化，但是基本都要结合主观评价法，客观测量采集的往往是生理及主客体交互的信息，疲劳感受是心理与生理共同作用的结果，脑电、肌电等客观测量需要与主观评价结合最终做出评价。然而，主观评价带有随意性、不确定性、模糊性等特征，易受被试者个体差异的影响，并且上述客观测量方法需要精密的信息采集设备，对于办公坐姿的工效学评价研究而言成本较高，因此最好是选用不依赖精密仪器设备对办公坐姿职员的骨骼肌肉损伤风险作出评价的方法，如常用的OWAS法与RULA法，并且這2种方法不依赖被使者的主观评价，结果具有客观性。OWAS与RULA法研究对象有所不同，OWAS法主要应用于工业生产中作业人员的肌肉骨骼损伤风险分析[22-25]以及作业过程中工位、工装治具的优化研究[26-28]，也有研究者用OWAS姿势分析法研究特定坐姿职业从业者如公交车司机的上半身肌肉骨骼损伤风险评定[29]。但是OWAS方法适用于全身参与的工作姿势研究，不适合驾驶及典型VDT办公坐姿上半身细致动作分析。目前对于典型VDT办公坐姿的研究很少见姿势分析研究，除了对打字相关肌肉的肌肉骨骼损伤研究外[30]，对于典型DVT办公坐姿工况下人体各部位的肌肉骨骼损伤风险也并未做定量研究，现有结论多是一种定性的、感性的描述。因此，研究典型VDT办公坐姿工况下人体上半身各部位的疲劳状况，使用问卷调研以及RULA法定量研究典型VDT办公坐姿职员肌肉骨骼损伤风险的工效学评定。

1 研究方法和对象

1.1 问卷调查法

为了佐证RULA法评估结果的可信度，先以问卷的形式调查不同行业、工龄、职位职员的身体各部位疲劳感现状。问卷设计中采用李克特五级量表收集办公职员结束一天工作后身体不同部位的感受评分，将疲劳、酸痛感量化，以“0～4分”表示“没有酸痛”到“严重酸痛”。由于不同的行业、工作内容以及工作时间的办公职员对于疲劳与不同的感受，因此本次参照我国台湾地区相关调研方式选择文职类、管理类、技术类、设计类等不同工作岗位的职员作为调查对象，尽量涵盖不同职业群体对象[31]。通过统计问卷中各题选项回答的人数，统计得出各部位、各等级酸痛感在调查样本中所占的比例。调查统计结果将与RULA法的分析结果对照。本次调查共回收问卷有效92份，有效问卷92份，问卷调查对象信息见表1。

1.2 RULA法

RULA法通过检查作业人员身体不同部位的旋转偏离中心角度及扭转角度、肌肉用力情况以及负荷，分别对上臂、下臂、手腕与颈部、躯干、腿部姿势赋分，通过查表分别确定手臂手腕部位得分与颈部、躯干和腿部得分以及最终整体评价得分，并根据最终得分对肌肉骨骼损伤风险做出评定，评定标准见表2。

1.3 研究对象

RULA法选择2位博士研究生以及4位某著名家居企业K公司办公人员作为观察对象，被研究对象姿势均为VDT作业形式，6位被研究對象编号为A～F，基本信息见表3。分别选择上午、下午和晚上时间段中出现频率最高的工作姿势作为研究对象，其中A，B选择在晚上评估，C，D为上午评估，E，F为下午评估。评估方法为采集被评估者坐姿侧面画面，导入CAD软件中按照手臂、颈部与躯干实际位置连线，得到各肢体部位活动平面角度图并测量各肢体活动的角度。研究人员通过聚类分析得出办公职员工作姿势分为4种类型，分别是“技能型”“主动型”“适应型Ⅰ类”以及“适应型Ⅱ类”，各类姿势的场景描述以及注意力情况见表4。其中，“技能型”类为典型VDT办公作业主要姿势，相对于其他3类姿势而言，“技能型”姿势身体前倾、维持时间最长且疲劳强度相对最大。因此，以“技能型”姿势为研究内容，使用RULA法对VDT办公人员肌肉骨骼损伤风险等级作出工效学评估。

2 问卷调查结果与分析

被调查对象结束一天工作后就身体颈部、肩部、背部等各部位感受到的酸痛情况评分，92份问卷各单选题以回答人数频数所占的比例表示（保留4位有效数字），统计结果见表5。

从表1可看出工作期间得过MSD症状的办公人员比例高达47.83%，几乎是占据办公人员的半数，表明办公职员患肌肉骨骼损伤病症有高风险性。表5统计结果表明办公人员最易感受到酸痛的部位为颈部，其比例高达94.58%（“轻微酸痛”“中度酸痛”“比较酸痛”“严重酸痛”各比例之和，下同），这与长时间注视电脑显示器有关。此外由于使用台式机和笔记本电脑导致显示器与使用者视线夹角不同，则颈椎弯曲角度不同。其次易感到酸痛的部位是肩部、背部和腰部，出现酸痛症状的比例分别为86.96%、86.96%、82.61%，表明绝大多数的办公人员在结束一天的工作后都会感到身体上半部不同程度的酸痛感。此外手臂和手腕出现酸痛的比例分别为71.65%和73.91%，这与VDT办公形式长期使用间盘和鼠标相关。问卷调查结果表明典型DVT办公形式下办公人员长时间保持前倾坐姿使用电脑对颈椎、腰椎骨骼肌肉造成较大负担，且由于频繁使用鼠标、键盘导致肩部、手臂以及手腕骨骼肌肉负担亦较为严重。以上调研数据反映出VDT办公人员在工作中上半身感到酸痛的比例很高，但是问卷调查只能宏观反反映出上半身不舒适发生的概率，不能反映出上半身的MSD工效学风险，需要RULA法评估，对VDT坐姿的肌肉骨骼损伤风险做出定量描述。

3 RULA法工效学评估结果

以企业管理人员A、B为例，典型VDT作业技能型姿势场景如图1（a）所示，A使用台式机，B使用笔记本电脑，二者共同点为颈部与躯干前倾、上臂前屈、下臂支撑在桌面上且因使用鼠标与键盘导致手腕有一定抬高角度与扭转角度。以B人员为例，使用CAD按照实际姿势画出的技能型姿势角度示意图，如图1（b）所示，∠1为躯干与铅垂线的夹角（32°），∠2为上臂与铅垂线的夹角（51°），∠3为颈部与铅垂线的夹角（32°），∠4位手腕使用鼠标与键盘时与水平线的夹角（21°）。根据RULA赋值方法规定的角度范围分别可以得出B人员的上臂、下臂、手腕以及颈部、躯干评估分。规定腿部动作要素是双腿受力平衡性与支撑性，受力平衡记1分，否则记2分。肌肉用力情况规定静态动作持续1分钟或者每分钟重复超过4次，记1分;办公作业中手足负荷强度记作0分。通过查表确定手臂、手腕总分与颈部、躯干、腿部总分和最终全身得分，得出B人员“技能型”姿势RULA法评估结果见表6。按照同样的方法得出6位被评估对象的最终得分以及评估结果，见表7。

分析表7知，RULA法评估结果表明除了E和F这2位博士研究生肌肉骨骼损伤风险等级为Ⅱ级低风险之外，A～D这4位企业管理人员评估结果均为中度风险，需要进一步调查并尽快改进，表明典型VDT作业“技能型”姿势即主要办公姿势已经威胁到了办公人员的健康，具有罹患肌肉骨骼损伤的中度风险，需要进一步调查并尽快改善，该评估结果与报道的办公坐姿人员患有MSD实际情况相符。

4 讨论

RULA法结果表明A～D这4位企业管理人员办公坐姿风险等级均为Ⅲ级，但是最终得分略有差异，这可能与办公使用的计算机形式不同有关。A人员办公使用台式机，B人员使用笔记本电脑且无外接键盘，这2种形式的计算机使得A不需要过度弯曲颈部便能得到良好的视觉效果，实际分析时也发现因此A的颈部前倾角度比B小，颈部评估分值比B低;此外，A使用的外接接盘可以在靠近躯干的位置使用，不需要过度前倾躯干与上臂，而B为了保持眼睛与笔记本电脑屏幕的适当距离，需要将笔记本放置在稍微远离躯干的位置使用，导致躯干前倾角度与上臂前屈角度略大于A。

C与D均使用台式机，风险等级均为Ⅲ级，但是最终得分略有差异（6分和5分），这可能与二者的工作繁重程度有关。C为技术部门初级工程师，每天需要面对各生产单位报送的材料与工作项目，工作内容较琐碎，精神较为集中，躯干弯前倾角度较大，且长时间使用键盘和鼠标;D为公司新人，还在熟悉业务阶段，因此工作内容较少，使用电脑主要是浏览公司文件，以使用鼠标为主，精神集中度不如C高，手腕的活动幅度以及强度也不如C高。

E，F为高校研究生，使用的是笔记本电脑且无外接键盘，最终得分均低于企业工作人员，观察过程中发现E，F的上臂前屈均小于A～D，这可能与身高有关，E，F为女性，调节座椅坐高比男性稍低，笔记本电脑放在靠近躯干的位置使用，头部与笔记本电脑显示器高度差较小，因此颈部不需要做较大前倾即能够获得较好视角。

通过对不同行业办公人员的问卷调查以及对6位办公人员“技能”型姿势的RULA法分析，可以看出RULA法评估结果与问卷调查反映的情形相符合。问卷调查结果显示绝大多数（≥50%）办公人员结束一天工作后颈部、躯干与手腕有不同程度的酸痛感，这表明办公室职员在DVT“技能型”坐姿形式下颈部和躯干的肌肉骨骼损伤风险较大，RULA法结果也表明VDT“技能型”姿势评估主要为有中度风险的Ⅲ级。“技能型”姿势中躯干以前倾为主，因此长时间保持这种姿势容易导致脊柱腰椎间盘内压增高，导致腰椎键盘养分与水供给不足而引发形變，久之容易引起椎间盘突出;长时间躯干前倾会导致脊柱韧带被拉长，从而机体会通过腰部稳定性肌肉失衡的方式补偿，久之也会造成腰肌劳损。此外，由于计算机办公需要高频使用键盘、鼠标，而在使用键盘鼠标时手腕会抬升且向左右旋转，致使手腕肌肉长时间处于疲劳状态，久之会引发腱鞘炎等不良反应。

RULA法实证研究选择了6位代表工作人员，且研究的是日常办公出现频率最高的“技能型”姿势，因此研究姿势具有代表性。此外，文中RULA法研究的目的是对VDT办公姿势作出工效学损伤风险评定并评价这种方法的可行性，并非研究岗位、性别、办公形式等因素对于肌肉骨骼损伤风险影响的差异性，因此数据分析不涉及统计学检验，不需要大量的样本，6名典型工作人员及被分析姿势具有代表性，能够满足要求。

文中利用RULA法尝试对不同岗位VDT办公人员办公姿势作了肌肉骨骼损伤风险等级的工效学分析，从数量上明确了损伤风险等级及相应的应对方法。对于典型VDT办公坐姿而言，需要从办公系统设计上改善人员健康，RULA法评价结果对于办公系统的设计改善指出了方向，应该从减少上部位活动角度与肌肉负荷2个方向对VDT办公系统以及坐姿做出优化，并且可以继续使用RULA法对VDT办工系统设计改善作出工效学评估。

5 结论

1）问卷调查统计结果表明，在被调研群体中有接近半数的VDT办公人员（47.83%）在工作中患过肌肉骨骼损伤病症。

2）VDT办公人员颈部是最容易受到损伤的部位，被调研群体中颈部酸痛酸痛的比例高达94.58%，躯干（肩部、背部、腰部）部位以及上肢部位（手臂和手腕）出现不同程度酸痛症状的比例分别在80%以上以及70%以上，表明VDT办公人员罹患肌肉骨骼损伤病症的风险很高。

3）RULA法析工效学评定结果表明VDT办公职员存在中度肌肉骨骼损伤风险，需要进一步调查并尽快改善。不同工作状态与不同工作形式等级略有差异，表现出了工作内容的繁重程度以及形式电脑、个体差异对MSD风险有不同影响的趋势。

4）文中初次使用RULA法，选择频率最高的“技能型”姿势作为分析对象对典型VDT办公坐姿的MSD风险等级做了工效学评定，结果表明，RULA法作为一种客观、易行的评价方法可以用于办公坐姿以的MSD风险的工效学评价以及作业改善研究。该方法相对于其他客观测量方法而言具有简便易行不需要昂贵的设备能节约资金与时间成本的优势。

5）研究结果也显示出了不同工作内容、电脑形式以及个体差异性（如身高、坐高）对于结果有不同影响的趋势，在以后具备条件的情况下，可以增加样本多样性进行实证研究。在今后的研究中，设计多因素实验进一步探讨办公职员肌肉骨骼损伤风险影响因素以及坐姿工况作业优化将是研究的方向。

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（责任编辑：张 江）