基于OWAS的人工破拆作業肌肉疲勞骨骼風險分析

左華麗，易燦南，李開偉,2，譚嘉樂，唐娠萍，唐范，鄭艷芳

(1.湖南工學院 安全與環境工程學院，湖南 衡陽 421102；2.臺灣中華大學 工業管理系，臺灣 新竹 30012)

1 引言

重復性動作、持續時間較長或強制體位容易造成肌肉、骨骼、神經及局部血液循環等系統的損傷，如頸肩和腰背酸脹痛等癥狀，從而引發MSDs[1]。數據統計表明，各行業MSDs患病率非常高，例如我國口腔醫生MSDs患病率達到58.9%[2]，紡織行業達到97%[3]。這都是由人體工效學的危險因素，如不良姿勢、過度用力、重復作業、振動等引起的[4-5]。

建筑工程、路橋工程以及災后營救等作業中，由于空間受限、人員營救等問題，存在大量人工破拆作業。該作業中，作業人員需全程手持振動工具(Hand-held Power Tools,HHPT)，強烈振動通過工具傳至人體，形成手動振動(Hand-transmitted Vibration,HTV)，HTV可能造成上肢血管、神經以及肌肉骨骼損傷[6]。HHPT的使用存在較高的手臂振動病和噪聲聾風險，現有研究主要從手傳振動和噪聲兩個角度分別分析振動幅度、振動量以及噪聲大小對人體身體的影響[7-8]，尚未檢索到從長期不良姿勢和體力負荷等因素分析其肌肉骨骼風險的研究。實際上，人工破拆作業暴露性強，路面交通通常處于正常通行狀態，工人沒有合適的休息環境和條件，需不停地重復作業。尤其作業過程中不僅需要握住手柄，還需要支撐工具，根據破拆點的需要，同時還可能存在壓、推等施力方式，這些都會造成作業人員存在姿勢不當、體力負荷大、重復作業等情況，從而引起作業人員的肌肉疲勞累積效應，甚至會導致MSDs。

OWAS作為一種人因風險因子分析方法[9]，通常基于工作時的身體姿勢和負重對可能引發傷害的程度劃分等級，能夠有效識別不良姿勢，被廣泛運用于建筑工人[10]、公交車司機[11]、選煤廠工人[12]的MSDs分析。本研究采用OWAS方法，從作業姿勢和負重的角度出發，研究人工破拆作業人員的身體不良姿勢集中部位、全身異常姿勢占比以及負重等情況，從而評估作業人員的肌肉疲勞骨骼風險。

2 對象與方法

2.1 對象

本研究以衡陽市某市政公司長期從事路面人工破拆作業人員為研究對象，排除既往有外傷、先天性肌肉骨骼疾患以及因其他疾患累及導致肌肉骨骼損傷者。最終選取5名研究對象，均為男性，平均年齡50.8±2.77歲，平均身高167.4±3.04cm，平均體重67.2±4.87kg，從事人工破拆作業平均工齡4.6±2.07年，實驗開始前研究對象均已知情同意。

2.2 工具

攝像機：跟蹤拍攝作業人員工作全過程。

稱量工具：測量破拆作業所使用破拆器具重量。

potplayer截圖工具：截取并保存視頻圖片。

EXCEL：建立數據庫，統計數據結果。

2.3 步驟

2.3.1 視頻拍攝

在盡量不影響作業人員正常工作的前提下，調查人員對作業人員進行一對一的跟蹤拍攝，拍攝畫面時刻保持全身的完整性，同時記錄作業人員的工作環境，測量所使用破拆器具重量。最終共收集約 3h視頻資料，測得破拆器具重量為25 kg。

2.3.2 視頻處理

相關研究已證明，為使得OWAS分析結果的信度等達到95%，至少需要觀察100張動作圖[13]。因此本研究采用potplayer軟件將視頻資料按照1張/5 s的頻率截取并保存視頻圖片，最終共獲取2111張有效圖片。

2.3.3 圖片處理

將有效圖片中頭、背、臂、腿的姿勢以及力的使用情況，按照OWAS編碼系統如表1換成代碼，得出5位數字編碼[14]。將編碼加以統計，判斷作業人員工作姿勢的行動等級(AC，Action Categories)，然后選擇相應的處理方案[9]。其中行動等級分為四個等級，包括 AC1、AC2、AC3 及 AC4，各個等級的分類依據：AC1=正常姿勢，不需要處理；AC2=姿勢有輕微危害，需要近期采取改善措施；AC3=姿勢有明顯危害，需要盡快采取改善措施；AC4=姿勢有嚴重危害，需立即采取改善措施。

表1 OWAS編碼系統

3 結果

3.1 全身不良姿勢分析

經過對有效畫面進行編碼和分類，得出全身不良姿勢統計表，如表2。其中AC1是正常姿勢，占14.74%；AC2、AC3和AC4為不良姿勢，分別占3.17%、81.95%和0.14%，可見不良姿勢達到85.26%。其中出現頻率最高的三種姿勢編碼為22123、52143和52123如表3，主要表現為頭頸部前傾、背部彎曲、雙腿彎曲站立姿勢，如圖 1所示。

表2 全身不良姿勢統計表

表3 頻率最高姿勢的風險等級

圖1 人工破拆作業姿勢

3.2 身體各部位不良姿勢分析

為了解人工破拆過程中，身體不同部位不良姿勢的情況，依據工作姿勢統計分布圖[10]，得出全身各部位不良姿勢統計表如表4。其中代碼1表示正常姿勢，代碼≥2表示異常姿勢。結果顯示：頭頸部、背部、手臂以及腿部的異常姿勢分別占比88.96%、85.27%、0.14%、99.9%，由此可見人工破拆作業過程中頭頸部、背部以及腿部不良姿勢發生率非常高，存在肌肉骨骼損害風險。尤其背部彎曲和雙腿彎曲站立姿勢的處理類別屬于盡快處理級別，必須盡快采取改進措施。

表4 身體各部位不良姿勢統計表

4 討論

由于人工破拆作業環境具有粉塵濃度高、噪聲大、生產暴露性強，常年風吹日曬等特點，且破拆路面處于正常通行狀態，存在發生交通意外的可能性。實驗室難以真實還原現場環境，本文采用現場拍攝直接觀察的方式，分析人工破拆作業人員的肌肉疲勞骨骼風險，不同于文獻[15]中的模擬實驗，能更真實地反應作業人員工作的全過程。

以往國內外研究多局限于從手傳振動和噪聲危害兩個角度出發分析HHPT的風險，并未考慮姿勢不當、重復持續時間長以及體力負荷大對作業人員帶來的MSDs風險。本文采用OWAS方法，通過分析不良姿勢和負重對人工破拆作業人員的影響，從而評估作業人員的MSDs風險。結果顯示人工破拆作業的工人全身不良姿勢占比高達85.26%，明顯高于同樣采用OWAS分析方法的公交車司機[11]、金屬加工行業[16]、汽車廠工人[17]。由此可見，人工破拆作業具有更高的MSDs患病風險。

由于人工破拆作業過程中，工作地點不固定，需不停變換角度和作用點，且破拆過程中需配合下壓和前推等動作，無法實現坐姿作業，作業人員腿部基本上處于站立或彎曲站立姿勢。身體不同部位異常姿勢分析結果顯示，腿部為MSDs主要集中部位。這與維修工人[18]研究結果一致，肌肉骨骼疾患的主要危險部位為腿部，其危險主要來自工位器具與身高不匹配。破拆工具都是統一規格，無法調節高度，難以匹配工人的身高，除引起腿部彎曲站立外，還容易發生頭頸部和背部前傾的不良姿勢。這與選煤工人[12]研究結果一致，頭頸部前傾和背部前彎的姿勢重復性高的原因在于工人身高距離存在差異。。由此可見人工破拆作業人員的肌肉骨骼損傷部位集中在頭頸部、背部和腿部。但與其他人工破拆作業的研究結果不同，如Kai Way Li[15]基于表面肌電信號得出肱二頭肌、肱三頭肌和胸大肌為主要疲勞肌群。其可能原因為人工破拆作業時，作業人員手臂一直處于肩部以下，OWAS判定手部姿勢屬于正常姿勢，不存在MSDs風險。

本文的研究結果可為人工破拆作業的科學有效預防MSDs提供技術支持。但本文也存在不足之處：人工破拆作業過程中，工人全程HHPT作業，容易形成HTV引起肌肉骨骼損傷。可OWAS方法只能從工作姿勢角度判定手部處于肩部以下屬于正常工作姿勢，無法識別手部的手持振動風險。本研究所涉及的破拆工具僅為大型破拆器，破拆對象僅為瀝青路面，然而不同重量的破拆工具和不同材質的破拆對象的MSDs風險程度是否一致有待驗證。因此振動、噪聲、天氣、破拆對象的材質和破拆器的規格等因素對人工破拆作業人員MSDs的影響是今后的研究方向。

5 結論

本文以人工破拆作業人員為研究對象，運用OWAS分析人工破拆作業人員的身體不良姿勢集中部位、全身異常姿勢占比以及負重等情況，評估作業人員肌肉疲勞骨骼損傷的風險程度。經分析得出以下結論：人工破拆作業過程中，作業人員的全身不良姿勢發生率比較高，存在MSDs風險；其中作業人員頭頸部前傾、背部前彎和雙腿彎曲站立三種不良姿勢占比最高，其中腿部為損傷主要集中部位，其次為頭頸部和背部，需盡快采取改善措施。