KAPITEL 4. Manuel transport. Kurt Jørgensen

Transkript

1 KAPITEL 4 Kurt Jørgensen

2 96 er ældre end menneskeheden. Mange dyr betjener sig heraf, fx i forbindelse med yngelpleje, ved indsamling af redemateriale og føde samt ved flytning af unger for at værne dem mod fjender. har været og er af betydning for arternes overlevelse. I mange dele af verden er manuel transport stadig uhyre udbredt for mennesker, fx transporteres vand ved bæring mange steder i Afrika over kolossale afstande, og kvinder slæber i samme verdensdel stadig rundt på børnene i tørklæder på ryggen, indtil de er 1-2 år gamle. Selv i vores superindustrialiserede samfund forekommer megen manuel transport stadig, og en del af den er formentlig vanskelig (umulig) at fjerne. Det gælder i de primære erhverv, jordbrug og fiskeri, men også i de sekundære og tertiære erhverv, hvor især plejesektoren byder på et utal af svært mekaniserbare manuelle transportprocesser. Taxonomi Manuelle transportprocesser kan opdeles på følgende måde: løft, skub, træk og bæring. Ved løft udføres arbejde imod tyngdekraften på byrden og kroppen (eller dele heraf). Man kan tale om lave løft mellem underlag og midt-lår, og høje løft, der finder sted fra skulderhøjde og op til fuld strækkehøjde. Ved løft udføres reelt mekanisk arbejde såvel på byrden som på operatørens egne legemsdele, hvorved disse massedele forflyttes vertikalt. Arbejdet kan beregnes som disse forflytninger (m) ganget med tyngdeaccelerationen (9,8 m s -2 ) gange de indgående masser (kg). Arbejdet på operatørens egne kropsdele udgør en ikke ringe del af det samlede løftearbejde.

3 97 Ved skub, træk og bæring på vandret underlag sker der ingen eller ubetydelige vertikale forflytninger af byrdens tyngdepunkt. Det fysiologiske arbejde ved skub og træk består ud over det arbejde, der skal til for at bevæge operatøren, af det arbejde, der skal udføres for at overvinde emnets friktion imod underlaget. Ved træk vil friktionen have retning væk fra operatøren og ved skub imod operatøren. Ved bæring består arbejdet i det arbejde, der skal udføres på operatørens og byrdens samlede tyngdepunkt. Dette er i fysisk forstand nul, da tyngdepunktet løftes og sænkes lige meget under hver gangcyklus. I fysiologisk forstand er bæring imidlertid energikrævende, da også negativt muskelarbejde kræver energifrigørelse, og fordi det negative arbejde kun i et vist omfang kan genanvendes ved det efterfølgende positive muskelarbejde (se kapitel 3). Dertil kommer den energifrigørelse, der er nødvendig, for at muskler i arme og krop kan fastholde byrden. Ved skub, træk og bæring på underlag forskelligt fra vandret skal der tillige udføres positivt (op ad bakke) eller negativt arbejde (ned ad bakke). Ud over disse fire grundformer af manuelle transportprocesser kan der tillige opregnes en række hybridformer, som fx rulning og slæbning. Fælles for manuelle transportformer er, at de udsætter såvel hvirvelsøjlens som skulderbæltets strukturer, dvs knogler, led, ligamenter samt den hertil hørende muskulatur, for store mekaniske påvirkninger. Dette skyldes, at kroppen simplificeret kan opfattes som et biomekanisk system af vægtstangsarme (knogler) og led, hvor tyngdekraften virker på relativt lange og muskelkraften på korte momentarme. Fordelen ved denne konstruktion er, at kroppen i bevægelsesmæssig og energetisk henseende får en hensigtsmæssig udformning (små inertimomenter), og at hurtige bevægelser muliggøres. stiller tillige store krav til organismens energifrigørende systemer - musklerne - samt til de dertil hørende servicesystemer - blodkredsløb og lunger. Det er en følge af det arbejde, musklerne skal præstere på kroppens og byrdens samlede tyngdepunkt. En særlig uhensigtsmæssig påvirkning af kredsløbet vil hyppigt være aktuel i forbindelse med manuel transport, som fordrer statiske eller halv-statiske kontraktioner især i arme, skuldre og ryg. Det kan føre til fortsatte stigninger af såvel hjertefrekvens som arterielt blodtryk og dermed til øget arbejde for hjertet, hvad der specielt for individer med svage hjerter er problematisk.

4 98 har omkostninger i form af belastningsskader Der findes mange epidemiologiske undersøgelser, der med al tydelighed viser, at tunge løft er blandt de alvorligste risikofaktorer for fremkomsten af arbejdsrelateret lænderygbesvær. Det er vist i store befolkningsundersøgelser blandt fx murere, jord- og betonarbejdere, såvel i Danmark som internationalt. I rapporter fra National Institute of Occupational Safety and Health i USA i 1980 erne konstateredes det, at omkring 1/3 af den amerikanske arbejdsstyrke er tvunget til at anvende betydelig fysisk kraft ved det daglige arbejde. Det konstateredes yderligere, at: overbelastningsskader på bevægeapparatet uanset art årligt forekommer hos ca 5% af arbejdsstyrken svarende til 1/2 mio arbejdere, overanstrengelse bedømmes til at være årsagen til mere end 60% af rygbesværet forårsaget af arbejdet, 2/3 af alle overbelastningsskader regner man med forårsages af løft, mens ca 20% forårsages af belastninger i forbindelse med arbejdsmomenter, der involverer skub og træk. Også fra dansk side er det konstateret, at lænderygbesværet i forbindelse med hårdt manuelt arbejde er langt mere udbredt blandt fx jord- og betonarbejdere, slagteriarbejdere, murere og plejepersonale end hos en gennemsnitsbefolkning. Fx har ca 70% af 50- årige jord- og betonarbejdere haft ondt i ryggen inden for det sidste år imod ca 45% blandt en erhvervsmæssig repræsentativ gruppe af 50-årige mænd (se fx (10)). Som det kan forstås ud fra det foregående, er hvirvelsøjlen et svagt led i den biomekaniske kæde, som dannes af menneskets bevægeapparat i forbindelse med manuel håndtering. Vi vil derfor i det følgende beskrive og forklare nogle grundlæggende forhold omkring hvirvelsøjlens bygning og funktion, biomekanik. Hvirvelsøjlens anatomi Fra 2-3-års alderen er menneskets axialskelet - rygsøjlen - såvel i det sagittale som i det frontale plan udformet som en dobbelt S- formet stav, der forbinder kraniet foroven med bækkenet forne-

5 99 den. Rygsøjlen får derved en væsentlig vægtbærende funktion af selve kroppen og via arme og skulderbælte en tilsvarende funktion over for eksterne byrder, der holdes i hænderne. Hvirvelsøjlen er opbygget af 24 indbyrdes bevægelige byggesten - hvirvlerne, hvoraf der findes 7, 12 og 5 i henholdsvis hals-, bryst- og lændedel. Hvirvlerne består af et hvirvellegeme og en bagudvendende hvirvelbue, der omgiver et hvirvelhul. De forenede hvirvelhuller danner hvirvelkanalen, hvori rygmarven befinder sig godt beskyttet. På hvirvelbuerne findes forskellige fremspring, torntappe, tværtappe og ledtappe. På de sidste findes ledflader, 2 opad- og 2 nedadvendte. De øvrige tappe tjener som fæste for talrige småmuskler og ledbånd. Kontakten mellem 2 naboled foregår i et såkaldt uægte led, som dannes af den støddæmperfungerende mellemhvirvelskive, der er indskudt imellem hvirvellegemerne. Derudover varetages forbindelsen af to ægte ledforbindelser, knyttet til ledtappene. Hvirvlerne holdes desuden sammen af længdegående båndforbindelser, såvel fortil som bagtil på hvirvelsøjlen, samt af mindre bånd, der forbinder hvirvelbuen og dennes tappe. Bevægelsesmulighederne i hvirvelsøjlen er betydelige i alle 3 hovedplaner og kommer i stand ved en summeret bevægelse over det store antal involverede led. Størst sidebøjning og rotation forekommer i lændedelen, hvorimod brystdelen har størst bevægelsesudsving i sagittalplanet. Hvirvelsøjlens smidighed er underkastet store såvel interindividuelle som intraindividuelle forskelle. Sidstnævnte kan eksemplificeres ved den aldersbetingede reduktion i hvirvelsøjlens bevægelighed. Figur 1. Lændehvirvelsøjlen set fra siden. (Bogduk and Twomey (3)). For yderligere læsning, se: Bojsen-Møller & Andreasen (4); Bogduk & Twomey (3). Hvirvelsøjlens bevægelser Bevægelserne og stillingsopretholdelsen af hvirvelsøjlen varetages af kroppens muskler, der kan kategoriseres i bugmusklerne og rygmusklerne. Førstnævnte udgør kroppens forside og flanker og forbinder brystkasse og bækken. Rygmusklerne kan opdeles i de overfladiske rygmuskler, som funktionelt og udviklingsmæssigt tilhører skulderbælte og arme, samt de dybe rygmuskler. Sidstnævnte, som med en fælles betegnelse kaldes de paravertebrale muskler (para = ved siden af, vertebra = hvirvel), strækker sig som to muskelportioner på hver sin side af ryggens midtlinie fra bækkenet op til kraniets basis, og de ses hos de fleste som to tydelige fremhvælvinger. Denne muskulatur er vigtig for opretholdelsen af holdningen, men spiller også en afgørende rolle for

6 100 individets kapacitet til at udføre manuel håndtering. Den paravertebrale muskulatur spiller kvantitativt den største rolle i lænderegionen, hvor den også er bedst udviklet og har et tværsnit, som hos unge, voksne mænd let kan være på 2 40 cm -2 (se fig. 2). dltf esa Figur 2. Skematisk tværsnit af nedre lænderyg. Skraveret areal er knoglevæv. Paravertebrale muskler: LD = iliocostalis, MD = longissimus, MF = multifidus. Bemærk, at muskulaturen er omsluttet af fascier, der forbinder sig med bugens muskler (dltf = dorsal lumbo-thoracal fascie, esa = erector spinae aponeurosen). LD (IL) lia fs MD (LT) ap MF IM I lia fs I det følgende vil principielle sider af den paravertebrale muskulaturs bygning og funktion i lænden blive gennemgået. Muskulaturen er opbygget af et meget stort antal små enkeltmuskler, der med senesnipper er forbundet til hvirvler, og visse også til ribbenene. Musklerne er omgivet af veludviklede bindevævshinder, der nedbinder dem til skelettet (hvirvlerne), og som i øvrigt forbinder dem til bugmusklerne. På den måde kan ryggens muskler arbejde synergistisk med bugens, fx ved rotationer af kroppen. Kontraktionsniveauet af muskelgruppen, som det kan vurderes ved overflade-elektromyografi, varierer fra 2-5% MVC ved stående hvile, over 3-15% MVC ved siddende stilling til % MVC ved manuel håndtering af byrder. Den paravertebrale muskulatur består af: Multifidus-musklerne, som forbinder hver torntap med tværtappe to til fem hvirvler længere nede. De lumbale longissimus-muskler, der forløber fra den inderste del af tværtappen til de mediale dele af hoftebenet. De lumbale iliocostalis-muskler har udspring på spidsen af tværtappene af første til fjerde lændehvirvel og fæster på den bageste del af hoftebenskammen. Multifidus og longissimus synes at have et særligt ansvar for den vedvarende (toniske) bilaterale aktivitet i muskelgruppen, mens

7 101 iliocostalis i højere grad deltager i fasiske og asymmetriske aktiviteter. Den paravertebrale muskelmasse er veltilpasset til at udføre langtidskontraktioner, da disse musklers udholdenhed er stor sammenlignet med andre skeletmuskler. Den biologiske forklaring herpå kendes ikke fuldt ud, men aktuel forskning viser, at musklerne er særligt rige på de vanskeligt trætbare type I-muskelfibre (se kapitel 2). Derudover er de rigt kapillariserede, og gennemblødningen er favorabel, ligesom enzymaktiviteten i såvel de anaerobe som de aerobe stofskifteprocesser er over gennemsnittet for andre skeletmuskler. Det er absolut tænkeligt, at disse forhold bidrager til den forøgede udholdenhed i muskelgruppen (7). Hvordan opretholdes den stående stilling? Den stående stilling vedligeholdes ved et kompliceret samspil mellem på den ene side tyngdekraften og på den anden side kraften i den posturale muskulatur. Den rette afbalancerede tonus i muskulaturen medieres såvel ved påvirkning fra motoriske centre i CNS (feed-forward kontrol) som via forskellige sanser, fx syn, ligevægtssans, mekanoreceptorer i hud, led og muskler (feed-back kontrol). Forsøg har vist, at tyngdelinien i den almindelige stående hvile-stilling forløber foran de fleste af hvirvelsøjlens og benenes led. Derfor er det i denne stilling først og fremmest muskler på legemets bagside, der udøver den posturale kontrol, hvad de, jf det forrige afsnit, er særligt velegnede til. Vurdering af belastningen på ryggen En ydre belastning på hvirvelsøjlen resulterer i deformeringer i ryggens væv, ligesom den kan give anledning til bevægelser. Hvirvelsøjlens enkelte segmenter udsættes derved for kompressionskræfter, der virker parallelt med hvirvelsøjlen (kompression og udspænding), og forskydningskræfter, der virker i transversale, eller tværgående, retninger (shear forces). Begge kræfter kan naturligvis foranledige rotationer i det omfang, de ikke rammer ledakserne. Alt efter størrelsen af de arealer, som udsættes for kræfterne, opstår der større eller mindre deformeringer af strukturerne (strains). I virkelige arbejdssituationer påvirkes hvirvelsøjlen i mange retninger. Under et løft fra gulv til bord i en løfteretning, der er forskellig fra lodret, vil operatørens hvirvelsøjle udsættes for såvel kompression, sidebøjende, roterende og tværgående

8 102 kræfter. Disse kræfter vil være til stede i varierende kombinationer i løftets forskellige faser og er meget vanskelige at analysere. Målemetoder På trods af ovennævnte vanskeligheder er det muligt med forskellige mere eller mindre direkte metoder at kvantificere belastningen på ryggens strukturer. Disse metoder kan groft opdeles i biologiske målinger, biomekaniske modeller, observationsmetoder og psykofysiske metoder. Mekanikkens metoder til at måle kræfter og tryk direkte forudsætter, at der gøres indgreb for at placere krafttransduceren i det væv, der skal studeres, og det kan i praksis vanskeligt lade sig gøre. Hyppigt anvendt er henholdsvis elektromyografiske målinger på lændens muskler og ud fra kendskab til personens og en byrdes størrelse og vægt at beregne sammentrykningskraften i lænderyggen. En tredje umulighed er at observere, hvor hyppigt og hvor lang tid overkroppen befinder sig i forskellige positioner, og hvor ofte forandringer sker fra en position til en anden. Biologiske målinger Ud fra en opfattelse af, at rygbelastningen udgøres af summen af kræfterne i truncus (torso s) forskellige væv, har man under forskellige løftesituationer i laboratorieforsøg samtidigt forsøgt at måle discustrykket (DP = disc pressure), trykket i abdomen (IAP = intraabdominal pressure) og rygstrækkernes elektromyogram (EMG). DP måler trykket i mellemhvirvelskiverne, hvorved belastning på disci og hvirvellegemer kan beregnes. IAP er et resulterende svar på de kræfter og tryk, der er til stede i bughulen, og som bæres af dennes vægge, dvs bugvæggen, mellemgulvet og bækkenbunden. IAP kan anvendes som et groft estimat af kompressionstrykket i ryggen. Derimod er der ikke enighed om, hvorvidt IAP kan aflaste kompressionstrykket. Fra en måling af mellemhvirvelskivernes og bækkenbundens areal kan de kræfter, der generer DP og IAP, beregnes. EMG måler graden af aktivitet i ryggens muskler og er derved et indirekte udtryk for kraften i ryggens muskler. DP kan af indlysende grunde ikke måles på arbejdspladser, men ved at undersøge sammenhængen imellem DP og de øvrige størrelser kan man få et grundlag at beregne DP ud fra. Både EMG og IAP har metodiske svagheder, fx er relationen mellem

9 103 EMG Figur 3. Belastninger på ryggen kan undersøges ved måling af trykket i discus (DP), i bughulen (IAP), samt ved elektromyografi af de paravertebrale muskler (EMG). DP IAP DP og IAP problematisk, idet det er fundet, at IAP ikke stiger lineært over hele det relevante belastningsområde. Ulempen ved EMG-metoderne er, at de i et vist omfang er afhængige af hvirvelsøjlens stilling. Det er velkendt, at ryggen i en stærkt fremadbøjet stilling kan belastes helt uden EMG-aktivitet i de paravertebrale muskler, sandsynligvis fordi elastiske kræfter i ligamenterne overtager arbejdet. Bortset herfra kan EMG-metoderne i øvrigt anvendes under alle forhold, og EMG erne kan med moderne computerteknik analyseres mhp såvel belastning som belastningsvariation. Tillige bevirker ny teknologi, at de er blevet enklere at anvende, og at modtageligheden for støj er mindsket væsentligt. Biomekaniske modeller Biomekaniske modeller har længe været brugt ved vurdering af rygbelastninger. De findes som simple statiske 2-dimensionale sagittalmodeller, hvor enkle antropometriske mål og byrdevægte er de indgående parametre (se kapitel 3). Modellerne hviler på biomekaniske principper. Ved løft, træk eller skub er hænderne påvirket af ydre kræfter (fx tyngdekraftens træk i en byrde), og

10 104 samtidig er kroppens dele påvirket af tyngdekraften. Alle disse kræfter påvirker de indgående led (fx ryggen, skulderen og albuen) med et ydre drejningsmoment. For at modvirke dette skal musklerne omkring leddene præstere et modsatrettet drejningsmoment af samme størrelse. De indre drejningsmomenter har som tidligere nævnt ofte konstante og ret korte vægtstangsarme (bestemt af de anatomiske kendsgerninger). Det betyder, at jo større ydre drejningsmomenter, der er tale om, desto mere muskelkraft skal præsteres, og dermed også desto større kræfter på andre dele af bevægeapparatet, fx på ledbånd, ledbrusk og knogler. På grund af computerteknologiens udvikling er den biomekaniske modelbygning i løbet af de sidste 10 år udviklet med henblik på dynamiske 3-dimensionale modeller. Nyere forskning viser, at statiske biomekaniske modeller af manuel transport kan undervurdere kompressionskræfterne meget betydeligt. Årsagen hertil er, at de statiske modeller ikke tager hensyn til co-contractioner i muskulaturen og til de faktisk forekommende accelerationer, når beregninger af bone-onbone -kræfterne udføres. (For yderligere læsning, se (14)). Observationsmetoder Der er i årenes løb udviklet mange observationsmetoder til at vurdere lænderygbelastning ved manuel transport, både mhp at bedømme forandringer af arbejdsteknisk art og for at kunne kvantificere belastningsdoser i epidemiologiske sammenhænge. Det karakteriserer mange af metoderne, at de er ad hoc udviklede inden for projekter, og det hører til sjældenhederne, at de er vurderet mhp validitet og reproducerbarhed, såvel inter- som intraobserveret reproducerbarhed (8). I et nyligt publiceret sammenlignende studie er det vist, at der er tydelige forskelle mellem de studerede observationsmetoders vurdering af lokalbelastningen på lænderyggen (9). Kriterierne for, om en arbejdsoperation karakteriseres som acceptabel, uacceptabel eller kritisk, er i mange tilfælde diffuse og svære at sammenligne. På den baggrund er de observationsmetoder, som udskiller et vist antal faktuelle hændelser fra vurderingen af belastningen, at foretrække (fx hvor mange løft, byrdevægt, bevægelsesudslag, retning og størrelse). Psykofysiske metoder For de psykofysiske metoder gælder det, at de i betydeligt omfang, og med held, bruges til at studere belastningsudvikling/ træthedsudvikling over tid, hvorimod de ved vurdering af absolut

11 105 rygbelastning har behov for at blive yderligere evalueret i kombination med objektive metoder (13). Sammenfattende må det bedømmes, at det er inden for de biomekaniske modeller, man nu og i fremtiden skal finde de mest lovende værktøjer til bedømmelse af lænderygbelastningen i forbindelse med erhvervsarbejde. Risikofaktorer i arbejdsmiljøet Flere betydelige oversigtsarbejder fra de seneste 10 år har fremhævet hårdt fysisk arbejde, tunge løft, foroverbøjede/fremadfældede arbejdsstillinger, vridninger og andre akavede bevægelser som risikofaktorer for lænderygbesvær. Hertil kommer, at også social/psykologiske forhold som ensformighed og monotoni synes at spille en ikke uvigtig rolle. Hårdt fysisk arbejde og tunge løft er faktorer, som flest epidemiologiske undersøgelser har fundet er risikofaktorer for lænderygbesvær. Det er tillige i prospektive undersøgelser vist, at tilpasning af løftejob til dem, der løfter, er den mest lovende metode til at forebygge lænderygbesvær. En klassisk epidemiologisk undersøgelse på dette område blev udført i USA af Chaffin og Park (6). Den viste, at hyppigheden af lænderygbesvær var relateret til de estimerede (fra biomekanisk model) kompressionskræfter i ryggen, svarende til overgangen mellem lænderyg og korsben (fig. 4). Krav/kapacitet i forbindelse med manuel transport For at mindske det arbejdsbetingede lænderygbesvær har man i forskellige sammenhænge bl.a. forsøgt sig med at opstille grænser og/eller retningslinier for maksimalt acceptabelt løft. Arbejdstilsynet i Danmark startede i begyndelsen af 70 erne med dette inden for udvalgte områder af manuel transport (kødkroppe, sække, gasflasker, skoveffekter). På tilsvarende måde har man arbejdet på det amerikanske arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) i sidste halvdel af 70 erne og op gennem 80 erne. Dette har ført frem til et sæt guidelines for manuel transport, der har tjent som en væsentlig inspirationskilde også i Europa, hvor en international eks- Figur 4. Sammenhæng mellem lænderygbesvær og den beregnede kompressionskraft på discus en under 5. lændehvirvel (NIOSH (11)) Forekomst af lænderygsmerte (hyppighed pr mandearbejdstimer) Beregnet kompressionskraft i Kp på L 5 S 1 discus (Kp = 9,8 N)

12 106 pertgruppe under Kommissionen for De Europæiske Fælleskaber i 80 erne har udarbejdet et dokument vedrørende europæiske retningslinier for fysisk kraftanvendelse ved arbejde. På grundlag af blandt andet dette har man i Danmark udarbejdet retningslinier for tilladeligt løftearbejde, ligesom man inden for den europæiske standardiserings-organisation CEN nu er ved at udarbejde europæiske standarder inden for manuel håndtering. Nogle af disse tiltag vil blive konkretiseret i afslutningen af dette kapitel. Baggrunden for alle disse aktiviteter er, at man har en betydelig viden om de belastninger, som hvirvelsøjlen udsættes for især ved løft, men også ved andre former for manuel transport, samt om, hvilke påvirkninger ryggen kan tåle. Hvad kan vævene i ryggen tåle? Enkeltstående belastninger In vitro undersøgelser af hvirvelsøjlens modstandskraft over for kompressionskræfter viser, at der ved belastninger på mellem 2000 og N begynder at opstå brud. Disse brud kan være lokaliseret hvor som helst i hvirvelsøjlens strukturer, men noget tyder på, at især bruskendepladerne på overgangen mellem discus og hvirvellegeme er særlig udsatte. Der er en meget stor variation i den kritiske brudgrænse, som bl.a. afhænger af køn, alder og stedet i hvirvelsøjlen (lumbaldelen er stærkest) samt knogletæthed, som er yderst variabel fra en person til en anden. Knogletætheden er ens i bryst- og lænderyg, hvorfor de stærkere lumbalhvirvler udelukkende skal forklares ud fra deres større dimension. Ovenfor er det nævnt, hvad ryggens væv kan tåle. For at kunne etablere sikkerheds-marginer skal vi herefter se, hvor store kræfter og tryk der induceres i ryggen som følge af manuel håndtering. Som tidligere nævnt er der her tale om såvel kompressionskræfter som forskydningskræfter. De første lader sig bestemme ved at måle trykket i discus midterparti (nucleus pulposus) ved hjælp af en trykfølsom kanyle. Ud fra sådanne trykbestemmelser kan kompressionskræfterne beregnes, når tværsnittet af discus kendes. Sidstnævnte kan bedømmes ved scanning. Trykket angives i mega-pascal (MPa) (1 MPa = 10 6 N m -2 =10 2 N cm -2, en lændehvirveldiscus er cm 2 ). Kompressionskraften ved løft afhænger af flere faktorer, hvoraf byrdens vægt og størrelse, placering før og efter løftet, løftevejen

13 107 i relation til relevante omdrejningsakser i hvirvelsøjlen samt løftehastigheden er de vigtigste. Discustryk-målinger har vist, at der ved hensigtsmæssigt henholdsvis uhensigtsmæssigt løft af 20 kg fra stol til bord opstår kompressionskræfter på 2500 N respektive N. Der er påvist en retliniet sammenhæng imellem byrdens størrelse og kompressionskraften under i øvrigt standardiserede løftebetingelser. Tillige er det vist, at der i ubelastet stående stilling er en kompressionskraft i lænden på ca 1000 N. Ved løft under optimale betingelser af 10 kg, 20 kg, 30 kg, 40 kg, 50 kg og 60 kg kan kompressionkraften i lænden herefter beregnes til 1750 N, 2500 N, 3250 N, 4000 N, 4750 N og 5500 N. Ved uhensigtsmæssige løft, asymmetriske belastninger, lang afstand til byrde fra krop, løft under sidebøjning og rotation af tilsvarende byrder vil kompressionkraften i lænden forøges med helt op til 200%. Konkluderende må man sige, at løft selv under de gunstigste forhold inducerer kompressionkræfter i lænderyggen af størrelsesordenen 1000 N, og at disse i øvrigt er relateret til såvel byrdevægten som vægten af truncus, hals, hoved og arme. Endvidere er det vist, at skader i hvirvelsøjlen hos nogle yngre og midaldrende kan opstå ved påvirkninger større end N, og at mange vil få mindre skader ved kompressionskræfter mellem 4000 N og 5000 N. Dette giver en rimelig baggrund for at forstå de epidemiologiske kendsgerninger, der foreligger vedrørende tunge løft og lænderygbesvær. Gentagne belastninger Ved gentagne belastninger af lænderyggen fx ved gentagne løft er vor viden knap så udbygget. Dog foreligger der nyere undersøgelser fra Tyskland, som kaster et vist lys over dette felt. Brinkmann og medarbejdere (5) har vist på knoglepræparater (2 hvirvler og en mellemliggende discus), at sandsynligheden for træthedsbrud stiger både med antallet af belastninger og belastningernes relative størrelse i forhold til den maksimale kompressionsbelastning (fig. 5). Det er sket ved at belaste knoglesegmenterne cyklisk med en hyppighed af 15 belastninger pr sek. oven på en basisbelastning svarende til 700 N. Sidstnævnte belastning, som formentlig er lidt lavt sat, repræsenterer nemlig middelbelastningen på lændehvirvelsøjlen i en stående stilling. Der blev anvendt belastningsamplituder, således at disse plus basisbelastningen svarede til forskellige procenter af den ultimative kompressionskraft (max).

14 L = 60-70%, N = L = 50-60%, N = L = 40-50%, N = L = 30-40%, N = Figur 5. Sandsynlighed for brud ved forskellige belastninger og belastningsfrekvenser (Brinkmann et al. (5)). L = 20-30%, N = Antal belastninger Træthedsbrud i knoglesegmentet blev fastlagt til den belastningscyklus, hvor distinkte forandringer i knoglesegmentdeformationen indtraf. Ved belastninger under 30% af max var der praktisk taget ingen træthedsbrud selv efter 5000 belastningsgentagelser. Ved en relativ belastning på 50-60% derimod vil sandsynligheden for træthedsbrud være 40% henholdsvis 92% efter 100 og 5000 belastningsgentagelser. Sætter man en ultimativ kompressionskraft til 7000 N, og vi antager, at et løft på 40 kg introducerer en kompressionskraft i hvirvelsøjlen på 4000 N (se foran), vil den relative belastning på et knoglesegment i lænderyggen være 50-60%, hvilket betyder, at 40% af en gruppe vil få træthedsbrud i lænderyggen efter at have løftet kg = 4000 kg under optimale betingelser. Ud fra et praktisk synspunkt er det perspektivrigt, at 100 løft udført med en frekvens på 15 løft i minuttet svarer til sammenlagt 6-7 minutters løftearbejde, hvorimod 5000 løft med samme løftefrekvens svarer til ca 5,5 timers løftearbejde. Hvis byrdevægten reduceres til 10 kg f 1750 N f 25% relativ belastning, vil der risikofrit kunne løftes op til 1000 gange (f ca 1 time), og den samlede tonnage bliver således = kg. Når den slags eksempler præsenteres, er det vigtigt at

15 109 betone, at mange individer faktisk har en ultimativ kompressionskraft, der er væsentlig lavere end 7000 N. Det bør også betænkes, at så hyppige løft kan være uacceptable ud fra andre kriterier, fx energetiske (se senere). Grænser for løft Da man ved, at en række forhold vedrørende manuel transport indebærer skaderisici for lænderyggen, er det ud fra et forebyggende synspunkt betydningsfuldt, om sådanne potentielle skadevoldende faktorer kan reguleres. Til dette formål kunne det være hensigtsmæssigt at etablere et sæt af grænseværdier for manuel håndtering af byrder. Før den slags iværksættes, må man gøre sig klart, om den nødvendige basis af viden inden for feltet eksisterer, og at grænseværdiudformningen skal være så enkel, at grænserne let kan administreres i dagligdagen. Enkelhed på dette område kan være vanskelig at opnå, fordi påvirkningen ved en manuel transportproces (et løft fx) ud over byrdens vægt også er afhængig af en lang række forhold, hvoraf forflytningsvej, -niveau og -hastighed er nogle. Man kan således ved opstilling af for enkle grænseværdier, fx en simpel vægtgrænse, derfor let opnå det modsatte af, hvad man ønsker. En lille byrde kan godt frembyde en stor rygbelastning, hvis den løftes langt fra kroppen. Ikke desto mindre har det tidligere været almindeligt at angive simple vægtgrænser. Fx anbefaler International Labour Office (ILO) en absolut øvre værdi på 55 kg for enkeltløft. I 60 erne offentliggjorde ILO tillige et dokument, der omfattede delvis arbitrært fastsatte grænseværdier for enkeltløft specificeret for alder og køn. Det mest veldokumenterede arbejde på området har imidlertid USA s arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) taget initiativ til i 70 erne. Her har man på baggrund af epidemiologisk, biomekanisk, fysiologisk og psykofysisk viden, således som den kan udtrækkes af mere end 600 videnskabelige referencer, fastsat kriterier og på baggrund heraf opstillet guidelines for symmetriske 2-hånds-løft. Her har man defineret de byrder, som anses sikkert (risikofrit) at kunne løftes over længere tid i forskellige afstande fra kroppen, med varierende løftehøjde og med forskellige løftefrekvenser. Her defineres dels en action limit (AL), op til hvilken løft anses at være acceptabelt for samtlige mænd og kvinder i den arbejdsføre befolkning, og dels en maximum permissible limit (MPL), som ikke må overskrides (11). I zonen mellem disse grænser er der behov for en nøjere granskning af de omstændigheder, hvorunder løftet foregår. Godt arbejde inden for dette område er i

16 110 gang, men langtfra færdigt. Der må til stadighed ske justeringer og modifikation af givne grænser og retningslinier i takt med, at vores viden på de biomekaniske og fysiologiske områder forøges. I det efterfølgende angives kriterier for de to grænser. MPL er defineret på baggrund af følgende fire kriterier: Epidemiologisk er hyppigheden og alvorligheden af muskuloskeletale skader øget signifikant, når erhvervsarbejdet udføres over MPL. Den biomekaniske kompressionskraft på nedre lænderyg kan af de fleste ikke tåles, når den overstiger 6500 N. Det forekommer, når arbejdsvilkårene overstiger MPL. Arbejdsstofskiftet overstiger 20 kj min -1 eller 1 lo2 min -1 hos de fleste, der arbejder over MPL. Kun 25% af mænd og mindre end 1% af kvinder har en muskelstyrke, der gør dem skikket til at arbejde over MPL. AL: Den store individuelle variation i de fysiologiske og biomekaniske kapaciteter nødvendiggør administrative tiltag, når arbejdsvilkårene overskrider AL, fordi: Hyppigheden og alvorligheden af muskulo-skeletale skader forøges moderat i grupper, der udsættes for løft ud over AL. En kompressionskraft på op til 3400 N kan tåles af de fleste unge, raske individer. Arbejdsstofskiftet overskrider 15 kj min -1 eller 0,75 lo 2 min -1 for de fleste, der arbejder over AL. Mere end 75% af kvinder og næsten alle mænd er i stand til at løfte de belastninger, der er fastsat ved AL. På fig. 6 ses de tre områder <AL, AL - MPL og >MPL givet for enkeltløft (dvs max 12 løft i timen) udført med to hænder fra gulv til bord (vertikal distance 15 cm til 75 cm) ved forskellige placeringer af hænderne på byrden. Eksempel: Fattes byrden 30 cm foran fødderne, er AL ca 12 kg og MPL ca 45 kg. Det skal nævnes, at NIOSH guidelines er blevet modificeret til også at tage hensyn til gribbarhed af byrderne og til asymmetriske løftebetingelser (12). For sådanne løft opereres der kun med én grænse: recommended weight limit (RWL). For uddybende læsning henvises til Ayoub og Mital (2). De ovenfor nævnte kriterier kan let kritiseres. Fx vil et arbejdsstofskifte på 15 kj min -1 overskride, hvad der er forsvarligt for flertallet af kvinder og mange midaldrende og ældre mænd, nemlig dem, hvis aerobe

17 111 Byrdevægt (N) 1 kg ~ 9,8 N 800 "Kropsgrænse" Horisontal (+) Lateral (+) Figur 6. Action limit og maximum permissible limit for manuelle løft af byrder i forskellige horisontale afstande fra kroppen. I det aktuelle tilfælde forudsættes det, at byrden løftes fra gulvet (gribehøjde 15 cm fra gulvet) til knæhøjde (60 cm fra gulvet) med en frekvens af højst et løft pr minut (NIOSH (11)). 600 H Administrative foranstaltninger nødvendige Nulpunkt for H Funktionel max. rækkeafstand Maximum permissible limit (MPL) Acceptable løftevilkår Horisontal placering af byrden ved løftets begyndelse (cm) Action limit (AL) kapacitet er lavere end 2,1 lo 2 min -1 svarende til 42 kj min -1. Det baseres på omfattende studier, der viser, at man ved langvarigt arbejde ikke bør belaste sit energifrigørende system med mere end ca 35% af den maksimale kapacitet, hvis overbelastning skal undgås. Inden for De europæiske Fællesskaber, herunder i Danmark, har man yderligere bearbejdet grænseværdiproblematikken. Her har man til dels med udgangspunkt i NIOSH guidelines defineret øvre grænser for yngre individer, der udfører symmetriske - 2-hånds - enkeltløft (højst 1 løft hvert andet minut) under optimale omstændigheder på kg. Den grænse kan så reduceres, såfremt løftet ikke foregår under optimale omstændigheder. Blandt disse er rækkeafstanden til byrden den vigtigste. Disse grænseværdier blev lanceret i Danmark af Arbejdstilsynet i 1987, idet man her fastsatte 50 kg som øverste grænse. I øvrigt visualiseredes grænseværdierne på udmærket måde som vist i fig. 7 (1). På denne baggrund er det værd at være opmærksom på, at

18 112 Figur 7. Figur til vurdering af kritiske byrdevægte i relation til rækkeafstanden (for enkeltløft af små kompakte byrder). Rødt område: Løft over de angivne grænser anses for sundhedsskadeligt. Gult område: Løftet skal vurderes ud fra samtlige belastende faktorer. Grønt område: Byrdevægt og rækkeafstand er acceptabel, såfremt de øvrige belastningsfaktorer også er det. Tæt ved krop ca cm Underarms afstand ca 30 cm 3/4 arms afstand ca 45 cm 50 kg Rødt 30 kg Gult 15 kg kg kg Grønt 3 kg den mindste europæiske fællesnævner på området er udtrykt i De europæiske Fællesskabers (1991) vedtagne minimums-direktiv. Dette dokument er fuldt af gode hensigter, som dog også passende er ukonkrete. Uacceptable byrder karakteriseres heri som følger: Manuel håndtering af byrder repræsenterer en risiko specielt for rygskader, hvis byrden er: for tung eller for stor vanskelig at gribe fat i og uhåndterlig ustabil

19 113 anbragt så det forudsætter bøjet og roteret stilling af kroppen at få den løftet hvis dens indhold eller konsistensen heraf kan beskadige individet. Man må håbe, at de enkelte medlemslande, ligesom fx Danmark, følger minimumsdirektivet op med mere håndfaste retningslinier. Arbejdsteknik På de foregående sider har vi brugt udtryk som hensigtsmæssig eller optimal arbejdsteknik - hvad går det ud på? Det vil blive eksemplificeret ved nogle krav til en god løfteteknik, som er begrundet i biomekaniske overvejelser og modeller, arbejdsfysiologiske forsøg samt almindelig sund fornuft: 1. Vurdér byrdens vægt. 2. Løft først, når du har godt greb i byrden og et sikkert fodfæste. 3. Løft tæt ved kroppen med vægten ligeligt fordelt i begge hænder. 4. Hold ryggen så rank og opret som muligt. 5. Løft ikke under knæhøjde eller over skulderhøjde. 6. Løft i roligt tempo. 7. Brug tekniske hjælpemidler. 8. Vær flere om at løfte, når byrden er tung. Punkt 1. og 2. er vigtige for at indsætte og anvende netop den muskelkraft, der er nødvendig, også for at undgå skadevoldende fejlbelastninger. Punkt 3., 4., og 5. har alle til formål at mindske tyngdekraftens momentarm(e) og dermed kompressionskraften på hvirvelsøjlen. Punkt 6. er begrundet med, at store hastighedsforandringer betyder store accelerationer og dermed store kraftpåvirkninger (jf Newtons 2. lov F = m a (se kapitel 3)). Disse krav og principper kan udmøntes i forskellige arbejdsteknikker, som hver især har flere indlæringsmetoder, som der imidlertid ikke er mulighed for at komme ind på i denne sammenhæng. Det er mærkværdigt, at skønt arbejdstekniske programmer har været gennemført i mange år og på mange niveauer, er der forbløffende få gode studier, der viser disse programmers virkning. Afslutningsvis bør man gøre sig klart, at hverken de mest opda-

20 114 terede grænseværdier eller anvendelsen af de mest hensigtsmæssige og optimale arbejdsteknikker vil kunne fjerne arbejdsrelateret lænderygbesvær fuldstændigt, men er formentlig nogle vigtige forudsætninger herfor. Andre handler om at være i god fysisk form og atter andre om arbejdsgivernes ansvar for at organisere arbejdet, så det er præget af variation og indhold. Litteratur 1. Arbejdstilsynet. Vurdering af løft. At-meddelelser 1994; Ayoub MM, Mital A. Manual materials handling. London, New York Philadelphia: Taylor & Francis, Bogduk M, Twomey LT. Clinical anatomy of the lumbar spine. Churchill & Livingstone, Bojsen-Møller F, Andreasen E. Bevægeapparatet, Anatomi 1. København: Gyldendal (9. udgave), Brinkmann P, Biggemann M, Hilweg D. Fatigue fracture for human lumbar vertebrae. Clinical Biomechanics 1988; (suppl). 6. Chaffin DB, Park KS. A longitudinal study of low-back pain as associated with occupational weight lifting factors. Am Ind Hyg Assoc J 1973;32: Jørgensen K, Nicolaisen T, Kato M. Muscle fiber distribution, capillary density, and enzymatic activities in the lumbar paravertebral muscles of young men. Significance for isometric endurance. Spine 1993;11: Kilbom Å, Horst D, Kemmlert K, Richter A. Observationsmetoden för registrering av belastningar på rörelsesapparaten - en litteraturstudie. Arbete och Hälsa 1986;21: Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N. Belastningsregistrering i yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder, fysiologiska mätningar och subjektiv skattning. Arbete och Hälsa 1989;38: Kuorinka I, Jonsson B, Jørgensen K, et al. Arbetsrelaterade sjukdomar i rörelseorganen - förekomst, orsaker och förebyggende. En kundskaps- och problemöversikt. Copenhagen: Nordisk Ministerraad, NIOSH. Work practices guide for manual lifting. NIOSH Technical report. Cincinnati: NIOSH, NIOSH. Scientific support documentation for the revised 1991 NIOSH lifting equation: Technical contract reports. Springfield: U.S. Department of commerce. National Technical Information Service, 1991.

21 Nordin M. Methods for studying work load with special reference to the lumbar spine. Disputats. Göteborg: Sahlgren Hospital, University of Göteborg, Sverige, Pedersen MB, Christensen H, Søgaard K. Træk og skub af 2- og 4-hjulede vogne. AMI-rapport 1992;38:1-28.