基于OWAS的人工破拆作业肌肉疲劳骨骼风险分析

左华丽，易灿南，李开伟,2，谭嘉乐，唐娠萍，唐范，郑艳芳

(1.湖南工学院 安全与环境工程学院，湖南 衡阳 421102；2.台湾中华大学 工业管理系，台湾 新竹 30012)

1 引言

重复性动作、持续时间较长或强制体位容易造成肌肉、骨骼、神经及局部血液循环等系统的损伤，如颈肩和腰背酸胀痛等症状，从而引发MSDs[1]。数据统计表明，各行业MSDs患病率非常高，例如我国口腔医生MSDs患病率达到58.9%[2]，纺织行业达到97%[3]。这都是由人体工效学的危险因素，如不良姿势、过度用力、重复作业、振动等引起的[4-5]。

建筑工程、路桥工程以及灾后营救等作业中，由于空间受限、人员营救等问题，存在大量人工破拆作业。该作业中，作业人员需全程手持振动工具(Hand-held Power Tools,HHPT)，强烈振动通过工具传至人体，形成手动振动(Hand-transmitted Vibration,HTV)，HTV可能造成上肢血管、神经以及肌肉骨骼损伤[6]。HHPT的使用存在较高的手臂振动病和噪声聋风险，现有研究主要从手传振动和噪声两个角度分别分析振动幅度、振动量以及噪声大小对人体身体的影响[7-8]，尚未检索到从长期不良姿势和体力负荷等因素分析其肌肉骨骼风险的研究。实际上，人工破拆作业暴露性强，路面交通通常处于正常通行状态，工人没有合适的休息环境和条件，需不停地重复作业。尤其作业过程中不仅需要握住手柄，还需要支撑工具，根据破拆点的需要，同时还可能存在压、推等施力方式，这些都会造成作业人员存在姿势不当、体力负荷大、重复作业等情况，从而引起作业人员的肌肉疲劳累积效应，甚至会导致MSDs。

OWAS作为一种人因风险因子分析方法[9]，通常基于工作时的身体姿势和负重对可能引发伤害的程度划分等级，能够有效识别不良姿势，被广泛运用于建筑工人[10]、公交车司机[11]、选煤厂工人[12]的MSDs分析。本研究采用OWAS方法，从作业姿势和负重的角度出发，研究人工破拆作业人员的身体不良姿势集中部位、全身异常姿势占比以及负重等情况，从而评估作业人员的肌肉疲劳骨骼风险。

2 对象与方法

2.1 对象

本研究以衡阳市某市政公司长期从事路面人工破拆作业人员为研究对象，排除既往有外伤、先天性肌肉骨骼疾患以及因其他疾患累及导致肌肉骨骼损伤者。最终选取5名研究对象，均为男性，平均年龄50.8±2.77岁，平均身高167.4±3.04cm，平均体重67.2±4.87kg，从事人工破拆作业平均工龄4.6±2.07年，实验开始前研究对象均已知情同意。

2.2 工具

摄像机：跟踪拍摄作业人员工作全过程。

称量工具：测量破拆作业所使用破拆器具重量。

potplayer截图工具：截取并保存视频图片。

EXCEL：建立数据库，统计数据结果。

2.3 步骤

2.3.1 视频拍摄

在尽量不影响作业人员正常工作的前提下，调查人员对作业人员进行一对一的跟踪拍摄，拍摄画面时刻保持全身的完整性，同时记录作业人员的工作环境，测量所使用破拆器具重量。最终共收集约 3h视频资料，测得破拆器具重量为25 kg。

2.3.2 视频处理

相关研究已证明，为使得OWAS分析结果的信度等达到95%，至少需要观察100张动作图[13]。因此本研究采用potplayer软件将视频资料按照1张/5 s的频率截取并保存视频图片，最终共获取2111张有效图片。

2.3.3 图片处理

将有效图片中头、背、臂、腿的姿势以及力的使用情况，按照OWAS编码系统如表1换成代码，得出5位数字编码[14]。将编码加以统计，判断作业人员工作姿势的行动等级(AC，Action Categories)，然后选择相应的处理方案[9]。其中行动等级分为四个等级，包括 AC1、AC2、AC3 及 AC4，各个等级的分类依据：AC1=正常姿势，不需要处理；AC2=姿势有轻微危害，需要近期采取改善措施；AC3=姿势有明显危害，需要尽快采取改善措施；AC4=姿势有严重危害，需立即采取改善措施。

表1 OWAS编码系统

3 结果

3.1 全身不良姿势分析

经过对有效画面进行编码和分类，得出全身不良姿势统计表，如表2。其中AC1是正常姿势，占14.74%；AC2、AC3和AC4为不良姿势，分别占3.17%、81.95%和0.14%，可见不良姿势达到85.26%。其中出现频率最高的三种姿势编码为22123、52143和52123如表3，主要表现为头颈部前倾、背部弯曲、双腿弯曲站立姿势，如图 1所示。

表2 全身不良姿势统计表

表3 频率最高姿势的风险等级

图1 人工破拆作业姿势

3.2 身体各部位不良姿势分析

为了解人工破拆过程中，身体不同部位不良姿势的情况，依据工作姿势统计分布图[10]，得出全身各部位不良姿势统计表如表4。其中代码1表示正常姿势，代码≥2表示异常姿势。结果显示：头颈部、背部、手臂以及腿部的异常姿势分别占比88.96%、85.27%、0.14%、99.9%，由此可见人工破拆作业过程中头颈部、背部以及腿部不良姿势发生率非常高，存在肌肉骨骼损害风险。尤其背部弯曲和双腿弯曲站立姿势的处理类别属于尽快处理级别，必须尽快采取改进措施。

表4 身体各部位不良姿势统计表

4 讨论

由于人工破拆作业环境具有粉尘浓度高、噪声大、生产暴露性强，常年风吹日晒等特点，且破拆路面处于正常通行状态，存在发生交通意外的可能性。实验室难以真实还原现场环境，本文采用现场拍摄直接观察的方式，分析人工破拆作业人员的肌肉疲劳骨骼风险，不同于文献[15]中的模拟实验，能更真实地反应作业人员工作的全过程。

以往国内外研究多局限于从手传振动和噪声危害两个角度出发分析HHPT的风险，并未考虑姿势不当、重复持续时间长以及体力负荷大对作业人员带来的MSDs风险。本文采用OWAS方法，通过分析不良姿势和负重对人工破拆作业人员的影响，从而评估作业人员的MSDs风险。结果显示人工破拆作业的工人全身不良姿势占比高达85.26%，明显高于同样采用OWAS分析方法的公交车司机[11]、金属加工行业[16]、汽车厂工人[17]。由此可见，人工破拆作业具有更高的MSDs患病风险。

由于人工破拆作业过程中，工作地点不固定，需不停变换角度和作用点，且破拆过程中需配合下压和前推等动作，无法实现坐姿作业，作业人员腿部基本上处于站立或弯曲站立姿势。身体不同部位异常姿势分析结果显示，腿部为MSDs主要集中部位。这与维修工人[18]研究结果一致，肌肉骨骼疾患的主要危险部位为腿部，其危险主要来自工位器具与身高不匹配。破拆工具都是统一规格，无法调节高度，难以匹配工人的身高，除引起腿部弯曲站立外，还容易发生头颈部和背部前倾的不良姿势。这与选煤工人[12]研究结果一致，头颈部前倾和背部前弯的姿势重复性高的原因在于工人身高距离存在差异。。由此可见人工破拆作业人员的肌肉骨骼损伤部位集中在头颈部、背部和腿部。但与其他人工破拆作业的研究结果不同，如Kai Way Li[15]基于表面肌电信号得出肱二头肌、肱三头肌和胸大肌为主要疲劳肌群。其可能原因为人工破拆作业时，作业人员手臂一直处于肩部以下，OWAS判定手部姿势属于正常姿势，不存在MSDs风险。

本文的研究结果可为人工破拆作业的科学有效预防MSDs提供技术支持。但本文也存在不足之处：人工破拆作业过程中，工人全程HHPT作业，容易形成HTV引起肌肉骨骼损伤。可OWAS方法只能从工作姿势角度判定手部处于肩部以下属于正常工作姿势，无法识别手部的手持振动风险。本研究所涉及的破拆工具仅为大型破拆器，破拆对象仅为沥青路面，然而不同重量的破拆工具和不同材质的破拆对象的MSDs风险程度是否一致有待验证。因此振动、噪声、天气、破拆对象的材质和破拆器的规格等因素对人工破拆作业人员MSDs的影响是今后的研究方向。

5 结论

本文以人工破拆作业人员为研究对象，运用OWAS分析人工破拆作业人员的身体不良姿势集中部位、全身异常姿势占比以及负重等情况，评估作业人员肌肉疲劳骨骼损伤的风险程度。经分析得出以下结论：人工破拆作业过程中，作业人员的全身不良姿势发生率比较高，存在MSDs风险；其中作业人员头颈部前倾、背部前弯和双腿弯曲站立三种不良姿势占比最高，其中腿部为损伤主要集中部位，其次为头颈部和背部，需尽快采取改善措施。