3. Физиологические механизмы повреждающего действия вибрации на организм

Сроки развития периферических расстройств зависят не столько от уровня, сколько от дозы (эквивалентного уровня) вибрации в течение рабочей смены. Преимущественное значение имеет время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, бурильщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций заболевание развивается через 8...10 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующим вибрацию среднечастотного диапазона (30...125 Гц), приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 12... 15 лет.

При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительном физическом напряжении рабочие жалуются на ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, часто по ночам. Одним из постоянных симптомов локального и общего воздействия является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдает вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.

Как и механические конструкции, человеческое тело резонирует частоты с максимальной механической отдачей. Человеческую реакцию на вибрацию нельзя объяснить только с точки зрения одиночной резонансной частоты. В организме создается множество резонансов, а резонансные частоты зависят от конкретных людей и положения их тел. Для описания способа, которым вибрация вызывает движение тела часто используются две механические реакции: излучательная способность и сопротивление.

Излучательная способность показывает долю вибрации, передающейся от сиденья к голове. Излучательная способность тела в большой степени зависит от частоты вибрации, оси вибрации и положения тела. Вертикальная вибрация сиденья вызывает вибрацию по нескольким осям относительно головы, при вертикальных движениях головы наивысшая излучательная способность проявляется в диапазоне от 3 до 10 Гц.

Механическое сопротивление тела указывает силу, необходимую для движения тела при каждой частоте. Хотя сопротивление зависит от массы тела, вертикальное сопротивление человеческого тела обычно создает резонанс, соответствующий приблизительно 5 Гц. Механическое сопротивление тела, включая данный резонанс, оказывает большое влияние на способ передачи вибрации через опорную поверхность Комкин, А. И. Вибрация. Воздействие, нормирование, защита (школа БЖД) /Комкин А. И.-М.: Новые технологии, 2004. - С. 9..

Недомогание, вызываемое ускорением вибрации, зависит от частоты вибрации, направления вибрации, точки соприкосновения с телом, а также продолжительности вибрационного воздействия. При вертикальной вибрации у людей, находящихся в сидячем положении, дискомфорт вызывается любой частотой, пропорционально увеличивающей амплитуду вибрации: сокращение вибрации наполовину ведет к сокращению наполовину дискомфорта от вибрации.

Дискомфорт, возникающий в связи с вибрацией, может прогнозироваться путем взвешивания соответствующей частоты (смотри ниже) и отображаться на семантической шкале дискомфорта. Пределы вибрационного дискомфорта не установлены: приемлемая величина дискомфорта зависит от окружающей обстановки.

Приемлемые амплитуды вибрации в зданиях тесно связаны с порогами восприятия вибрации. Допустимая степень вибрационных воздействий внутри зданий зависит, кроме частоты, направления и продолжительности вибрации, от назначения здания. Руководство по оценке вибрации здания приводится в различных стандартах, таких как Британский Стандарт 6472 (1992), который определяет процедуру оценки вибрации и ударной нагрузки зданий.

Вибрация может ослаблять восприятие информации (например, зрительное), передачу информации (например, посредством движений рук или ног) или комплексные центральные процессы, связывающие восприятие и передачу (обучение, память, принятие решений). Наибольшее воздействие вибрации, проходящей через все тело, сказывается на процессах получения входящей информации (в основном зрительной) и процессах передачи информации (непрерывный контроль деятельности рук).

Воздействие вибрации на зрительный или ручной контроль вызывается, прежде всего, движениями находящихся под ее влиянием частей тела (т.е. глаз или рук). Последствия могут уменьшаться за счет снижения передачи вибрации глазам или рукам или при выполнении задач, на которые помехи оказывают меньшее влияние (например, увеличение размера дисплея или сокращение чувствительности контроля). Часто воздействия вибрации на зрительный и ручной контроль могут сокращаться за счет повторного выполнения задачи.

Простые познавательные задачи считаются неподверженными вибрации, в отличие от тех, на которые влияют возбуждение или мотивация либо непосредственное воздействие на процессы восприятия или передачи информации. Это также может быть верным для некоторых сложных познавательных задач. Однако редкость и разнородность экспериментальных исследований не исключает возможности изучения реальных и значительных воздействий вибрации. Вибрация может вызывать усталость, это мало подтверждено научно и не подтверждается сложной формой "предел снижения усталости на основании приобретенного опыта", предлагаемой Международным Стандартом 2631 (ISO 1974, 1985).

В лабораторных условиях, при дополнительной вибрации, проходящей через все тело, наблюдаются изменения физиологических функций. Изменения, типичные для "реакции на испуг" (например, повышенная частота сердечных сокращений), нормализуются быстро при продолжительном воздействии, несмотря на то, что другие реакции продолжаются или постепенно развиваются. Последние могут зависеть от всех характеристик вибрации, включая ось, амплитуду ускорения и способ вибрации (синусоидальный или шумовой), а также от других переменных, таких как циркадный ритм и характеристики объектов (смотри работы: Хасан, 1970; Дупиус и Церлетт, 1986). Изменения физиологических функций в полевых условиях часто могут не относиться непосредственно к вибрации, так как вибрация обычно действует параллельно другими значительными факторами, такими как сильное умственное напряжение, шум и токсичные вещества Комкин, А. И. Вибрация. Воздействие, нормирование, защита (школа БЖД) /Комкин А. И.-М.: Новые технологии, 2004. - С. 10..

Физиологические изменения часто являются менее чувствительными, чем физиологические реакции (например, дискомфорт). Если суммировать все имеющиеся данные по постоянным физиологическим изменениям при их первом проявлении, в зависимости от амплитуды и частоты вибрации, проходящей через все тело, можно выделить нижнюю границу, равную приблизительно 0,7Размещено на http://www.allbest.ru/

для среднеквадратических значений частот между 1 и 10 Гц, и повышающуюся до 30Размещено на http://www.allbest.ru/

при среднеквадратическом значении 100 Гц. Проводилось множество исследований на животных, но их результаты применительно к человеку остаются под сомнением.

Во время обычного активного движения двигательные механизмы управления действуют как упреждающий контроль, что постоянно регулируется дополнительной обратной связью от чувствительных элементов мышц, сухожилий и суставов. Вибрация, проходящая через все тело, вызывает пассивное искусственное действие человеческого тела, условие, которое в полной мере отличается от самоиндуктивной вибрации, вызываемой передвижением. Отсутствие контроля подачи вперед во время вибрации, проходящей через все тело, является наиболее определенным изменением нормальной физиологической функции нервно-мышечной системы.

Более широкий диапазон, связанный с вибрацией через все тело (между 0,5 и 100 Гц), по сравнению с обычным движением (между 2 и 8 Гц для произвольных движений и ниже 4 Гц для передвижения), является дополнительным отличием, помогающим объяснить реакции механизма нервно-мышечного контроля при очень высоких и очень низких частотах.

Вибрация, проходящая через все тело и ускорение передачи, вызывают на электромиограмме (ЭМГ) переменную активность, связанную с ускорением мышц спины сидящего человека, что требует сохранения тонизирующего сокращения. Предполагается, что такая активность, является свойством, похожим на рефлекс. Она обычно полностью исчезает, когда объекты, подвергаемые вибрации, сидят, расслаблено в согнутом положении. Временная продолжительность мышечной активности зависит от частоты и амплитуды ускорения.

Рефлексы сухожилий могут уменьшаться или вообще исчезать при синусоидальной вибрации, проходящей через все тело при частотах приблизительно равных 10 Гц. Незначительное количество изменений контроля положения тела после воздействия вибрации через все тело, являются достаточно непостоянными, а их механизмы и практическая значимость не являются определенными.

Изменения, наблюдаемые при вибрации, сравнимы с теми, которые происходят при умеренной физической работе (например, увеличение частоты сердечных сокращений, кровяного давления, расхода кислорода), даже при амплитуде вибрации, близкой к предельно допустимому значению. Увеличенная вентиляция частично вызывается колебаниями воздуха в дыхательной системе. Респираторные и метаболические изменения могут различаться, указывая на возможное расстройство механизмов респираторного контроля. Имеются различные и частично противоречивые сведения относительно изменений адренокортикотропных гормонов (АКТГ) и катехоламинов.

Сенсорные изменения и изменения в центральной нервной системе Изменения вестибулярной функции из-за вибрации, проходящей через все тело, вызывались неестественным регулированием положения тела, хотя оно и контролируется очень сложной системой, в которой нарушение вестибулярной функции может в значительной степени компенсироваться другими механизмами.

Изменение вестибулярной функции происходит при очень низких частотах или при резонансе всего тела. Сенсорное несоответствие между вестибулярной, визуальной и проприоцепторной (раздражение, получаемое через ткань) информацией, считается важным механизмом, лежащим в основе физиологических реакций на некоторые движения искусственно созданной окружающей обстановки. Считается, что эксперименты, проводимые с кратковременным и длительным воздействием шума и вибрации, проходящей через все тело, предполагают незначительность синергетических воздействий на слух. Высокая интенсивность вибрации, проходящей через все тело при частоте 4 или 5 Гц, связана с более высокими дополнительными временными смещениями порога (ВСП). Не существует четкой связи между дополнительными ВСП и временем воздействия. По всей видимости, дополнительное ВСП, возрастает при увеличенной дозе вибрации, проходящей через все тело.

Импульсные вертикальные и горизонтальные вибрации вызывают биопотенциалы головного мозга. Изменения функции центральной нервной системы человека так же были обнаружены при использовании биопотенциалов головного мозга, вызванных слуховым воздействием. Воздействия были вызваны влиянием других факторов окружающей среды (например, шумом), трудностью выполнения задачи, а также внутренним состоянием объекта (например, возбуждение, степень внимания к стимулу) Комкин, А. И. Вибрация. Воздействие, нормирование, защита (школа БЖД) /Комкин А. И.-М.: Новые технологии, 2004. - С. 11..