KAPITEL 5 Tungt fysisk arbejde Nils Fallentin
118 De fysiske belastnings- eller påvirkningsfaktorer, som i dag anses for at være tættest forbundet med nedslidning og udstødning fra arbejdsmarkedet, er:, Arbejde med tunge løft, Arbejde med statiske belastninger og Arbejde med ensidigt gentagne bevægelser karakteriseres ved arbejdsopgaver, som engagerer store muskelgrupper (helkropsarbejde), belaster energiomsætningen og stiller krav om høj iltoptagelse Fra tidligere tiders dominerende rolle inden for de primære erhverv som landbrug, fiskeri og ikke-mekaniseret industri har det tunge fysiske arbejde skiftet profil og karakter igennem de seneste ti-år I dag findes fysisk krævende arbejdsopgaver i store dele af servicesektoren, repræsenteret i job inden for fx rengørings- og renovationsarbejde, sygehus- og plejeområdet, restaurations- og hotelvirksomhed etc Denne delvise omlægning eller forskydning har resulteret i en fejlagtig opfattelse af det fysisk tunge arbejde som en belastningsfaktor i arbejdsmiljøet under hastig afvikling Arbejde eller job med høje fysiske krav udgør imidlertid en betragtelig del af dagens arbejdsmarked, og en lang række faktorer antyder, at arbejdsmiljømæssige problemer i denne forbindelse tenderer mod at øges snarere end mindskes i de kommende år Kvantitativt angives de fysisk tunge job i Sverige at udgøre ca halvdelen af samtlige 4,2 mio job (1); et billede, som sandsynligvis afspejler situationen i Danmark Medvirkende til de høje cifre er ud over forskydningen af det tunge arbejde til de personalemæssigt store erhverv i servicesektoren en overraskende lang-
119 som udvikling i automatiseringsgraden inden for industrien Forventningerne om en snarlig robotisering af de industrielle erhverv har vist sig urealistiske, og alt tyder på, at menneskelig arbejdskraft med deraf følgende krav om fysiske ressourcer fortsat vil eksistere også inden for de traditionelt tunge erhverv Problemerne omkring det fysisk tunge arbejde forstærkes samtidig af forventede demografiske ændringer i befolkningens alderssammensætning og de deraf følgende radikale forandringer i hele arbejdsmarkedsstrukturen I 1988 udgjorde de 45-65-årige 29,3% af den samlede arbejdsstyrke i Danmark Dette tal forventes i år 2000 at være steget til 37,4%, og frem mod år 2025 forventes en yderligere stigning, således at de 45-65-årige i 2025 vil udgøre 42,6% af den samlede arbejdsstyrke Samtidig ses en tendentiel stigning i antallet af førtidspensioneringer (early retirement) Allerede i dag er kun 34% af aldersgruppen 60-66 år erhvervsaktive trods en normal eller forventet pensionsalder på 67 år Den kombinerede effekt af en stadig ældre arbejdsstyrke og en samtidig tendens til tidlig pensionering vil frem mod årtusindskiftet manifestere sig som voksende problemer med at fastholde en tilstrækkelig arbejdskraft Forudsætningen for at løse problemet, dvs sikre at en høj procentdel af de ældre fortsætter med at arbejde frem til pensionsalderen, er, at fremtidens arbejdsforhold og arbejdspladser tilpasses de ældre Et nøglepunkt er her spørgsmålet om det fysisk tunge arbejde Med alder og ændrede livsvaner følger et betragteligt fald i den enkeltes fysiske kapacitet eller præstationsevne, og uændrede evt stigende jobkrav medfører et arbejdsmiljø præget af en fysisk belastning, som ofte er på kanten af eller over det acceptable Nedslidning og sygdom på grund af tungt fysisk arbejde er allerede i dag en hovedårsag til for tidlig pensionering, og de forventede fremtidige ændringer i arbejdsmarkedsstrukturen berettiger brugen af betegnelsen fremtidens arbejdsmiljøproblem om det fysisk tunge arbejde Fysiologisk profil (kredsløbs- og respirationstilpasning) Overgang fra hvile til muskelarbejde med store muskelgrupper er ledsaget af en stærk stigning i energiomsætning eller energistofskifte Den såkaldte hvileenergiomsætning (standardstofskiftet) vil ved maksimalt arbejde være forøget 10-15 gange for utrænede og 20-30 gange for trænede
120 Figur 1 Balancen mellem tilførsel af og krav til energi under muskelarbejde Bemærk, at energitilførselshastigheden varierer for de forskellige substrater og er langsommere, des større reserverne er PC = Phosphocreatin (Efter Jones and Round (9)) Oxidation af kulhydrater ATP Glykolyse ATP ATP Oxidation af fede syrer ATP & PC Udnyttelse af energi I fig 1 er angivet de centrale energigivende processer under muskelarbejde Ud over de øjeblikkelige energiressourcer i form af musklernes indhold af høj-energi-fosfater (ATP og PC) kan den nødvendige energifrigørelse ske enten ved 1 Forbrænding/oxidation under forbrug af ilt (aerob energiomsætning) eller 2 Anaerob (dvs uden ilt) nedbrydning af glykogen med laktatdannelse til følge (glykolyse) Forholdet mellem karrenes størrelse og taphanernes diameter i figuren illustrerer et centralt dilemma i musklernes energiomsætning Glykolysen og høj-energi-fosfater kan tilføre energi med meget høj hastighed (= stor diameter i hanerne), men størrelsen af reserverne er stærkt begrænsede Mængderne af kulhydrat - og specielt fedt - til rådighed for oxidativ energifrigørelse er til gengæld store, men den hastighed, hvormed energien kan tilføres, væsentligt mindre Et talmæssigt skøn over de forskellige energilagres størrelse, deres estimerede varighed, hvis de var eneste energikilde ved et nær-maksimalt arbejde, og deres relative energifrigørelseshastighed præsenteres i tab 1 Som det fremgår, er den anaerobe energifrigørelse i stand til at sikre energitilførslen under et nær-maksimalt arbejde i ca 80 sek Det er således åbenbart, at ved fysisk tungt arbejde i en ergonomisk/erhvervsmæssig sammenhæng er den aerobe/oxidative energiomsætning af afgørende betydning, og organismens iltforbrug eller iltoptagelse er den relevante målestørrelse for energikrav eller energetisk belastning (Se afsnit om målemetoder) Eftersom det centrale og perifere kredsløb samt respirationen tilpasses de arbejdende musklers behov for tilførsel af ilt og næringsstoffer (og bortfjernelse af bla affaldsstoffer og varme), bliver kredsløbs/respirationsændringer parallelle indikatorer for energiomsætningens størrelse Et væsentligt arbejdsmiljøproblem er direkte afledt heraf: i luftforurenede omgivelser vil på grund af den øgede lungeventilation og den forøgede (og omfordelte) blodgennemstrømning af vævene påvirke
121 Energikilde Kropslagre Tid ved 80% max FrigørelseskJ (min) hastighed Muskel ATP, PC og glykolyse 80 1 1,0 Oxidation af blodglukose 320 4 0,5 Oxidation af leverglykogen 1500 18 0,5 Oxidation af muskelglykogen 6000 70 0,5 Oxidation af fedt 33700 4018 0,25 Tabel 1 Energikilder ved muskelarbejde Værdier for energilagrenes totale størrelse i kj ( kropslagre ), estimeret varighed som eneste energikilde ved 80% V O 2 max og relativ energifrigørelseshastighed (Efter Jones and Round (9)) organismens optag af luftbårne kemikalier I en aktuel dansk undersøgelse af arbejdsmiljøet ved svineavl er eksempelvis påvist en forøgelse af lungeventilationen fra en hvileventilation på ca 7 l min -1 til en gennemsnitsværdi på 25 l min -1 under arbejde i staldene (17) Pt foregår derfor et stort arbejde omkring udvikling af såkaldte fysiologisk baserede farmakokinetiske modeller til vurdering af den reelle eller biologiske eksponering under sådanne omstændigheder Den absolutte størrelse af energireserverne for aerob energiomsætning, som fremgår af tab 1, skal bemærkes, fordi deres kvantitative omfang illustrerer, at energitilførsel (tilførsel af næringsstoffer) normalt ikke er et arbejdsmiljømæssigt problem ved fysisk tungt arbejde i vores del af verden I ikke-industrialiserede lande er situationen en anden, og her vil et lavt fødevareindtag i forbindelse med et højt energiforbrug på grund af fysisk tungt arbejde være en reel arbejdsbegrænsende faktor I en moderne europæisk sammenhæng er begrænsningerne derimod knyttet til arbejdets aktuelle krav om aerob energifrigørelse, som i visse tilfælde overstiger et kritisk niveau i forhold til den enkeltes maksimale kapacitet Vurdering af arbejdskrav Forholdet mellem iltoptagelse og energifrigørelse beregnes ud fra den såkaldte energetiske koeffient, som angiver energifrigørelsen i kj ved forbrug af 1 l ilt I praksis benyttes en energetisk koefficient på 20 kj På grund af den direkte proportionalitet mellem iltoptagelse og energifrigørelse ved moderat arbejde er der som oftest ingen fordel ved at omregne iltoptagelse til energimål, og
122 energikravene eller arbejdstyngden ved et givet arbejde udtrykkes normalt som iltforbrug i l min -1 Den præcise sammenhæng mellem iltoptagelse og arbejdsintensitet - vist i fig 2 - er baggrunden for, at individets maksimale iltoptagelsesevne V O 2 max (se figuren) inden for det tunge fysiske arbejde anvendes synonymt med begrebet fysisk arbejdskapacitet At maksimal iltoptagelsesevne også i praksis er tæt korreleret med fysisk arbejdskapacitet fremgår af fig 3 Figurdata er hentet fra det svenske skovbrug og viser, hvorledes arbejdsevne/præstation (vurderet ud fra produktivitet/akkordbaseret indtjening) i denne type arbejde reduceres i takt med en faldende maksimal iltoptagelsesevne hos ældre skovarbejdere (10) Systematiseres de estimerede krav til iltoptagelse i forskellige erhverv/job, kan en egentlig klassificering/inddeling efter arbejdstyngde foretages som vist i tab 2 Det skal præciseres, at modellens kategorisering ud fra arbejdstyngde - fx moderat arbejde med en iltoptagelse på 0,5- Figur 2 Iltoptagelse i relation til arbejdsintensitet Bemærk, at iltoptagelsen til højre angives relativt (% af maksimal iltoptagelsesevne) og til venstre i absolutte tal (l min -1 ) (Efter Saltin (14)) 3,0 Iltoptagelse ( l min -1 ) Iltoptagelse ( % ) Maksimal iltoptagelse 100 75 2,0 50 1,0 20 Hvile 0 100 200 300 Arbejdsintensitet (watt)
123 Iltoptagelse (l min -1 ) 3,0 100 Relativ indtjening pr dag (produktivitet) Figur 3 Forholdet mellem iltoptagelse (l min -1 ), relativ indtjening (produktivitet) og alder hos svenske skovarbejdere (Efter Kilander (10)) 2,0 90 80 70 60 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 år Alder 1,0 l min -1 - er en enkel angivelse af arbejdets absolutte krav til iltoptagelse og ikke en beskrivelse af belastningen på det enkelte individ For en person med en begrænset maksimal iltoptagelsesevne vil selv et moderat arbejdskrav om en iltoptagelse på 1,0 l min -1 kunne medføre en uacceptabel belastning (se nærmere afsnittet Arbejdskrav/individuel kapacitet ) Et første og afgørende skridt for at kunne vurdere arbejdskrav/arbejdstyngde som en evt risikofaktor er imidlertid, at arbejdets krav til iltoptagelse eller energiomsætning kan beskrives (måles) med en større detaljeringsgrad, end skemaet i tab 2 giver mulighed for Tabel 2 Klassificering af erhverv/job ud fra estimerede krav til iltoptagelse I tabellen er angivet samhørende værdier for puls og arbejdsintensitet ved arbejde på ergometercykel (Efter Åstrand (1), se tekst for nærmere detaljer) Klassificering Iltoptagelse Pulsfrekvens Cykel- Erhverv (l min -1 ) unge ergometer (slag min -1 ) (W) Ekstremt >1,75 >150 >125 Spidsbelastninger inden for fiskeri, havnetungt arbejde arbejde, skovbrug, brandvæsen Tungt arbejde 1,5-1,75 130-150 100-125 Spidsbelastninger inden for manuel transport, jern- og stålindustri, landbrug, byggeri Moderat 1,0-1,5 100-130 50-100 Tungt hospitalsarbejde, servering og rentungt arbejde gøring (hotel og restaurant), traktorkørsel (skovbrug) Let arbejde 0,75-1,0 80-100 40-50 Husligt arbejde, let industri, laboratoriearbejde, let hospitalsarbejde, butiksarbejde Meget let 0,5-0,75 70-80 20-40 Kontorarbejde, bilkørsel arbejde < 0,5 < 70 < 20 Siddende arbejde (læse, skrive)
124 Målemetoder til vurdering af arbejdskrav Arbejdets energikrav (dvs iltoptagelsen ved et givet arbejde) kan måles direkte ved at analysere iltindholdet i udåndingsluften, hvorefter iltforbruget bestemmes som differencen mellem iltindhold i indåndings- og udåndingsluften Udåndingsluften opsamles traditionelt i såkaldte douglassække - monteret på personen under arbejde - for senere analyse Nyere teknik har dog muliggjort en kontinuerlig analyse af udåndingsluften og bestemmelse af iltoptagelsen pr åndedrag (breath by breath) Apparaturet er let bærbart, og måleresultater kan overføres telemetrisk Metoden, som oprindeligt er udviklet til idrætsmedicinsk forskning, forventes at vinde gradvis indpas inden for ergonomiske arbejdspladsundersøgelser Indirekte kan arbejdets energikrav estimeres ud fra måling af arbejdsbetingede ændringer i hjertefrekvens (puls) og lungeventilation Som nævnt tilpasses kredsløb og respiration de arbejdende musklers behov for øget ilt, og stigningen i henholdsvis puls og ventilation bliver således et udtryk for de voksende energikrav Pulsen (hjertefrekvensen) øges lineært med iltoptagelsen under dynamisk arbejde Registreres pulsen under erhvervsarbejde, kan pulsniveauet efterfølgende oversættes til iltoptagelse ud fra en Figur 4 Eksempel på kontinuerlig registrering af hjertefrekvens (puls) under erhvervsarbejde (udbringning af gasflasker) I underste panel er den gennemsnitlige arbejdspuls oversat til iltoptagelse ud fra den individafhængige relation mellem puls og iltoptagelse, såkaldt biologisk kalibrering (Efter Kilbom (11)) 150 125 107 100 Pulsfrekvens (slag min -1 ) Pulsfrekvens (slag min -1 ) 60 120 Gennemsnitlig pulsfrekvens 180 Tid (min) 150 125 107 100 1,0 1,35 2,0 3,0 Iltoptagelse (l min -1 )
125 såkaldt biologisk kalibrering, hvor den individ-afhængige relation mellem puls og iltoptagelse fastlægges og benyttes (se fig 4) En afgørende begrænsning er dog, at arbejdspulsen influeres af en lang række andre variabler end iltoptagelse Psykisk stress, varmebelastning og statisk muskelarbejde vil således øge pulsfrekvensen og forskyde den normale lineære sammenhæng mellem puls og iltoptagelse (fig 5) Arbejdspulsen er derfor et integreret eller uspecifikt belastningsmål, som afspejler en lang række fysiske og psykiske faktorer i arbejdsmiljøet, hvilket vanskeliggør tolkningen af måleresultater Til gengæld kan en samtidig registrering af arbejdspuls og iltoptagelse være interessant, idet en forhøjet puls/v O 2 -ratio i visse arbejdsmomenter (se fig 6) kan afsløre arbejdsprocesser præget af fx statisk muskelarbejde eller stress Pulsfrekvens Arbejde i varme omgivelser Statisk muskelarbejde Dynamisk arbejde med små muskelgrupper Dynamisk arbejde med store muskelgrupper Figur 5 Skematisk fremstilling af en forhøjet puls/ O 2 -ratio under forhold med stresspåvirkning (varme, statisk muskelarbejde etc) (Efter Grandjean (5)) Energiforbrug (iltoptagelse) HR/ VO 2 110 90 80 Udtrækning af jern Manuel forskalling Jernbinding Jordarbejde Figur 6 Puls/iltoptagelsesratio under fire almindeligt forekommende arbejdsopgaver i byggeindustrien Alle arbejdsopgaver er udført i enten normalt (lyse søjler) eller forceret (mørke søjler) arbejdstempo Bemærk den forhøjede HR/ O 2 -ratio under to arbejdsopgaver - jernbinding og forskalling - præget af statisk muskelarbejde (Efter Kilbom et al (12))
126 Lungeventilationen under arbejde kan relativt enkelt måles med et bærbart måleinstrument (Wright respirometer) og vil ved relativt lave arbejdsintensiteter (iltoptagelse < 2,0 l min -1 ) give et acceptabelt estimat af energiomsætningen under dynamisk helkropsarbejde Ved højere arbejdsintensiteter forøges lungeventilationen ud af proportion med iltoptagelsen (hyperventilation), og metoden bliver uanvendelig En alternativ, enkel metode til indirekte bestemmelse af energikrav/energiomsætning er den såkaldte Edholm-skala (4) Metoden er baseret på observation eller selvrapportering af arbejdsopgaver Der opereres med syv aktivitetsniveauer fra ligge sovende til muskelarbejde med høj intensitet, og hvert niveau er tillagt en estimeret energiomsætning udtrykt som et mutiplum af hvile-energiomsætningen Muskelarbejde med lav intensitet (niveau 5) repræsenterer en energiomsætning på 5 gange hvileværdien og omfatter eksempelvis arbejdsopgaver som renholdelse og klargøring af maskine på et stålværk Registreres aktivitetsniveauerne over en arbejdsdag - og vægtes tidsmæssigt - bliver resultatet en forventet gennemsnitlig energiomsætning (se tab 3) Trods sin enkelhed - og ud fra en cost-benefit betragtning - er metoden et godt supplement Tabel 3 Eksempel på anvendelse af Edholm-skalaen To aktivitesniveauer: Niveau 3 (energikrav 7 kj min -1 ) og 4 (energikrav 14 kj min -1 ) er registreret Niveau 3 i 123 min og niveau 4 i 47 min, hvilket resulterer i en samlet energiomsætning på 1519 kj i løbet af registreringstidens 170 min og en gennemsnitlig energiomsætning på 9 kj min -1 (kj/min) 1 Ligge sovende 5 x = 2 Ligge vågen 6 x = 3 Sidde uden specielle bevægelser 7 x 123 = 861 4 Stå med lille muskelaktivitet 14 x 47 = 658 5 Muskelarbejde med lav intensitet 24 x = 6 Muskelarbejde med begrænset intensitet 38 x = 7 Muskelarbejde med høj intensitet 47 x = 1519 (B) = 170 (A) SUM 170 (A) 1519 (B) 9 kj/min Arbejdskrav/individuel kapacitet Som tidligere anført giver arbejdskravene eller den absolutte arbejdstyngde kun i begrænset omfang en indikation af belastningen på det enkelte individ En præcis fastlæggelse af individuelle
127 belastningsmål - med deraf følgende mulighed for at vurdere en evt sundhedsskadelig effekt - forudsætter en hensyntagen til individets kapacitet Den relative belastning, forstået som forholdet mellem arbejdskrav og individuel kapacitet, udtrykkes i ligningen: Formel 1 Arbejdskrav Relativ belastning (%) = x 100 Individuel kapacitet og er et nøglebegreb inden for ergonomisk belastningsvurdering Metoder til fastlæggelse af arbejdskrav til iltoptagelse/energiomsætning blev gennemgået i afsnittet Vurdering af arbejdskrav Den individuelle kapacitet (dvs den maksimale iltoptagelsesevne) kan fastlægges direkte ved en såkaldt maksimal test eller indirekte gennem tillempning af submaksimale tests 1) Ved maksimale tests til vurdering af iltoptagelsesevnen øges arbejdsintensiteten på et cykelergometer eller et løbebånd gradvist Iltoptagelsen vil nu stige nær lineært med stigningen i intensitet, til et niveau nås, hvor iltoptagelsen ikke længere kan forøges trods en forøgelse af arbejdsintensiteten Denne, den højeste iltoptagelse, som individet kan opnå, er definitionsmæssigt lig med den maksimale aerobe kapacitet Maksimale tests forudsætter laboratorieforhold og er på grund af belastningen på individet ikke anvendelige ved arbejdspladsundersøgelser Her vurderes den maksimale iltoptagelsesevne indirekte ud fra de såkaldte submaksimale tests Forudsætningen for de fleste indirekte testmetoder er, 1 at der eksisterer en lineær (og kendt) sammenhæng mellem arbejdsintensitet og iltoptagelse og mellem iltoptagelse og puls samt 2 at individets maksimale puls kun er aldersbestemt Registreres pulsen nu fx ved 2 submaksimale belastninger på en ergometercykel, kan den linie, som beskriver sammenhængen mellem puls og arbejdsintensitet/iltoptagelse, ekstrapoleres (forlænges) til værdien for maksimal pulsfrekvens, og den tilhørende værdi for maksimal arbejdsintensitet eller maksimal iltoptagelse aflæses En anden ofte benyttet indirekte metode ved cykeltest er baseret på Åstrands nomogram Her registreres pulsen ved en given submaksimal belastning, og den aflæste værdi kan ud fra nomogrammet oversættes til maksimal iltoptagelsesevne Nomogrammet er baseret på empiriske undersøgelser af et meget stort antal personer, hvorudfra sammenhængen mellem reaktionen på en submaksimal belastning og den maksimale arbejdsevne/iltoptagelse har kunnet fastlægges med ganske stor nøjagtighed 1) I visse undersøgelser anvendes begrebet relativ belastning direkte på pulsdata Formlen for relativ pulsbelastning angiver i disse tilfælde normalt forholdet mellem registreret arbejdspuls minus hvilepulsen (arbejdskravene) og pulsreserven, dvs individets estimerede maksimalpuls minus hvilepulsen (kapaciteten)
128 Måling af den individuelle iltoptagelsesevne (kapaciteten) som forudsætning for en belastningsvurdering ved det fysisk tunge arbejde illustrerer klart den potentielle betydning af aldersforandringer i arbejdsstyrken Parallelt med de fleste andre fysiologiske funktionsmål udviser den maksimale iltoptagelsesevne tydelig aldersregres Selv forudsat et fysisk aktivt liv vil også veltrænede ældre opleve et fald i maksimal iltoptagelsesevne på ca 10% pr 10-år (se fx fig 7) For utrænede, inaktive ældre vil faldet være markant større Figur 7 Aldersbetingede forandringer i maksimal iltoptagelsesevne Data fra 350 normale forsøgspersoner i alderen fra 4 til 65 år På figuren er inkluderet værdier fra en longitudinel opfølgningsundersøgelse (over 21 år) af 31 mandlige og 35 kvindelige forsøgspersoner (Efter Åstrand og Rodahl (2)) Tværsnitsundersøgelse Longitudinel opfølgningsundersøgelse = 2 x o-- 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Maksimal iltoptagelse, (liter min -1 ) 0 10 20 30 40 50 60 (år) Figur 8 Skematisk fremstilling af forholdet mellem arbejdskrav og kapacitet hos en aldrende arbejdsstyrke Modellen illustrerer, hvorledes uændrede arbejdskrav gradvist vil reducere de ældres reservekapacitet, øge den relative belastning og til sidst umuliggøre fortsat erhvervsarbejde (Efter Ilmarinen (7)) 100 50 % Reserver Fysiske arbejdskrav Fysisk arbejdskapacitet 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Alder (år)
129 Konsekvensen er det nævnte misforhold mellem uændrede arbejdskrav og en reduceret individuel kapacitet resulterende i en stigende belastning for den aldrende arbejdsstyrke som illustreret i fig 8 Kvantitativt kan problemets omfang ses i relation til eksisterende grænseværdiforslag, som angiver en belastning på mellem 33% og 50% af individets maksimale iltoptagelsesevne (V O 2 max) som det højeste acceptable niveau for en 8-timers arbejdsdag (Grænseværdifastsættelsen er detaljeret beskrevet i det følgende afsnit) Eksemplet i tab 4 viser, hvorledes den reducerede fysiske kapacitet hos en gruppe ældre arbejdere (gennemsnitsalder 55 år) indebærer, at selv erhverv karakteriseret som let til moderat tunge (iltoptagelse på 1,0 l min -1 ) vil resultere i en uacceptabel belastning for mellem 63 og 100% af de kvindelige arbejdere For mændenes vedkommende er tallene lavere, men også her vil det såkaldte moderate arbejde ud fra grænseværdien på 33% af V O 2 max være uacceptabelt i 75% af tilfældene Grænseværdi (% V O 2 max) V O 2 max Kvinder Mænd (N = 27) (N = 24) 33 40 50 33 40 50 Tilstrækkelig 0 0 37 25 62 100 Ikke tilstrækkelig 100 100 63 75 38 0 Tabel 4 Procentvis andel af 55-årige mænd og kvinder, hvis maksimale iltoptagelsesevne (V O 2 max) er tilstrækkelig/utilstrækkelig, hvis de foreslåede grænseværdier (henholdsvis 33, 40 og 50% af V O 2 max) skal overholdes ved et erhvervsarbejde med et iltkrav på 1 l/min (Efter Ilmarinen (8)) Grænseværdier Fysisk tungt arbejde repræsenterer et af de forholdsvis få områder inden for ergonomien, hvor en egentlig grænseværdifastsættelse er søgt etableret Eksisterende forslag er baseret på materiale og dokumentation fra primært WHO (World Health Organization) og ILO (International Labour Organization) og har i dansk sammenhæng karakter af anbefalinger/rekommandationer snarere end egentlig lovbestemte eller cirkulærefastsatte regler I absolutte tal har forslagene til grænseværdi varieret omkring belastningsniveauer på fra 33% til 50% af V O 2 max Det pt mest detaljerede/operationelle forslag er udarbejdet af ILO og angiver 33% af V O 2 max som den højeste acceptable belastning for en 8- timers arbejdsdag (3) Ud fra 8-timers-grænseværdien er forslaget suppleret med praktiske rekommandationer ang reduktion i arbejdstid/arbejdslængde, såfremt 33%-værdien overskrides
130 Kriteriearbejdet/dokumentationen for grænseværdiforslagene baseres på tre hovedelementer, som alle indicerer, at en acceptabel belastning som minimum bør være under 50% af V O 2 max: Figur 9 Metabolske parametre under langvarigt arbejde med en belastning tæt ved 50% af O 2 max Data fra én person med en maksimal iltoptagelsesevne på 4,6 l O 2 /min 7 arbejdsperioder a 50 min, skraverede felter angiver pauser (Efter Åstrand og Rodahl (2)) 1 En selvvalgt arbejdstakt i det fysisk tunge arbejde resulterer i en arbejdsbelastning på 35-40% af V O 2 max Dvs den arbejdsintensitet, individet spontant vælger, sikrer et belastningsniveau væsentligt under de 50% af V O 2 max 2 Ved laboratorieforsøg med standardiseret fysisk tungt arbejde på omkring 50% af V O 2 max opretholdt i 8 timer ses en kontinuerlig stigning i bla puls og iltoptagelse (fig 9) En mangel på såkaldt steady state i kredsløbsparametrene indicerer den forstyrrede homeostase eller mangel på balance i organismen, som definitionsmæssigt er foreslået som kriteriet for fysiologisk træthed (2) Pulsfrekvens (slag min -1 ) V O 2 (liter min -1 ) 160 150 140 130 120 2,5 2,4 2,3 Cykling Gang Cykling Gang Cykling Gang Cykling RQ 0,90 0,80 0,70 Lactat konc (mg 100 ml -1 ) 20 10 Hematokrit 0,50 0,45 Rektal temp ( C) 38,0 37,0 Vægt (kg) 73 72 71 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Timer
131 3 Arbejdsintensiteter, som kræver >50% af V O 2 max, medfører en markant stigning i blodlaktatkoncentrationen, hvilket er tolket som udtryk for en utilstrækkelig ilttilførsel og mangelfuld aerob energifrigørelse i de arbejdende muskler (fig 10) Et indbygget problem i grænseværdifastsættelsen er imidlertid mangelen på veldefinerede eller forventede helbredsrisici (adverse effects) ved grænseværdioverskridelser Den arbejdsmedicinske begrundelse for grænseværdiforslagene er i stedet søgt defineret positivt, dvs det understreges, at en overholdelse af de foreslåede niveauer er en forudsætning for at undgå træthed og sikre, at individet ved arbejdets slutning har tilstrækkelig energi og overskud til at nyde fritiden (2) Trods denne lidt vage definition er det en kendsgerning, at erhverv/job karakteriseret ved hyppige overskridelser af de foreslåede grænseværdier generelt er præget af nedslidning, stort sygefravær og uacceptabel høj frekvens af arbejdsbetingede lidelser En sammenhæng mellem fysisk krævende arbejde og forekomst af helbredsgener er eksempelvis påvist i en større kortlægningsundersøgelse af danske lønmodtageres arbejdsmiljø (13) (Se endvidere bind II, kapitel 5) Forebyggelsesstrategisk er det væsentligt at pointere, at de hyppige grænseværdioverskridelser specielt blandt ældre arbejdstagere i princippet kan forhindres såvel gennem initiativer, der ændrer arbejdsforholdene og nedsætter arbejdsbelastningen, som gennem tiltag, der forbedrer det enkelte individs kapacitet og reducerer det aldersbetingede fald i maksimal iltoptagelsesevne Valg/vægtning af strategi er i høj grad en samfundsmæssig/politisk afvejning Blot skal noteres, at specielt for ældre arbejdstagere med en stærkt reduceret kredsløbsmæssig kapacitet vil det fra en pragmatisk synsvinkel være nødvendigt eller optimalt at gå på to ben dvs kombinere en ændring af arbejdsforholdene med individuel træning/vejledning etc Interessant i denne sammenhæng er, at i Nordamerika (USA og Canada) tilbydes de ansatte i dag såkaldte work place fitness programmes på ca 20% af samtlige store og mellemstore virksomheder (16) 30 20 10 Blod lactat mmol l -1 0 50 100 150 % max VO 2 Figur 10 Skematisk fremstilling af blodlaktatkoncentrationen som funktion af relativ arbejdsbelastning (% af V O 2 max) Øvre og nedre kurveforløb repræsenterer estimerede værdier for henholdsvis utrænede og udholdenhedstrænede individer (Efter Saltin og Gollnick (15)) Nyttevirkning/arbejdsøkonomi Et afsluttende, vigtigt element i vurderingen af det fysisk tunge arbejde er nyttevirkningsbegrebet Mennesket er som arbejdende maskine ikke specielt effektivt, dvs kun en begrænset del af
132 den i organismen frigjorte energi kan anvendes til ydre arbejde, mens resten bliver til varme Forholdet mellem energifrigørelse og præsteret ydre arbejde kaldes nyttevirkning (egentlig nettonyttevirkning, jf kapitel 3) og er fastlagt i formlen: Formel 2 Ydre arbejde Nyttevirkning (%) = Energiomsætning under arbejde - Hvileenergiomsætning x 100 Nyttevirkningen, som ved arbejde på fx ergometercykel kan være 20-25%, er inden for de fleste erhvervsmæssigt forekommende arbejdsopgaver omkring 5-6% En vigtig pointe er imidlertid, at nyttevirkningen - også kaldet effektivitet/arbejdsøkonomi - kan indgå i evalueringen af ergonomiske/arbejdsmiljømæssige interventionsforsøg og tekniske nykonstruktioner af redskaber ol Registreres energiomsætningen (iltoptagelsen) før og efter introduktion af nye redskaber/metoder, vil et fald i iltoptagelse ved samme ydre arbejde (produktivitet) dokumentere en forbedret effektivitet/arbejdsøkonomi I fig 11 er med et eksempel vist, hvorledes en ny-konstrueret trillebør markant reducerer iltoptagelsen - og dermed belastningen - ved et givet produktivitetsniveau Eksemplet illustrerer dobbeltheden og værdien af iltoptagelsesmålinger i forbindelse med praktiske, ergonomiske arbejdspladsundersøgelser i erhverv med fysisk tungt arbejde Metodemæssigt kan måling af iltoptagelse/energiomsætning via en belastningsvurdering afsløre grænseværdioverskridelser og uacceptable arbejdsprocesser og -operationer Samtidig kan metoden efterfølgende anvendes til en kontrol/vurdering af effekten af indførte ergonomiske eller arbejdsorganisatoriske forbedringer
133 Energiforbrug Energiforbrug Energiforbrug (lo 2 min-1) 100% (maksimum) 83% 8" 16" 78% 21" 100% (maksimum) 85% Opadrettet belastning 3,0 2,5 2,0 Nedadrettet belastning (a) Hjuldiameter 6 psi 11 psi (b) Dæktryk -25 0 25 50 75 (Pund) (c) Belastning på hænder Energiforbrug (lo 2 min-1) 2 Sammenlignelig gammel trillebør Ny trillebør 1 7 8 9 10 Produktivitet (ton meter min-1) Energiforbrug (lo 2 min-1) Energiforbrug 3 Gode håndtag Stor lastekapacitet 2 100% (maksimum) 83% 65% Grus Iset træ Træ Korrekt arbejdshøjde Store hjul 1 God stabilitet Korrekt dæktryk 0 (d) Hældning 1 2 3 4 5% (e) Underlag (f) God stabilitet Figur 11 Arbejdsøkonomi/effektivitet efter ergonomisk forbedring Ved kørsel med ny-konstrueret trillebør (f) reduceres kravene til iltoptagelse (l min -1 ) med 40-50% for et givet produktivitetsniveau (ton meter min -1 ) (Efter Hansson (6))
134 Litteratur 1 Åstrand I Physical demands in worklife Scand J Work Environ Health 1988;14(suppl 1):10-13 2 Åstrand PO, Rodahl K Textbook of work physiology Physiological bases of exercise 3rd ed New York: McGraw- Hill, 1986 3 Bonjer FH Energy expenditure In: Parmeggiani L ed Encyclopedia of Occupational Health and Safety Geneva: International Labour Organisation, 1971:458-460 4 Edholm OG The assessment of habitual activity In: Evang K, Andersen KL eds Physical acticity in health and disease Oslo: Universitetsforlaget, 1966:187-197 5 Grandjean E Fitting the task to the man An ergonomic approach London: Taylor & Francis Ltd, 1986 6 Hansson JE Ergonomics in the building industry Research report no 8 Byggforskningen, State Council of the Building Industry, 1970 7 Ilmarinen J Job design for the aged with regard to decline in their maximal aerobic capacity: Part I - Guidelines for the practitioner Int J Ind Erg 1992;10:53-63 8 Ilmarinen J Job design for the aged with regard to decline in their maximal aerobic capacity: Part II - The scientific basis for the guide Int J Ind Erg 1992;10:65-77 9 Jones DA, Round JM Skeletal muscle in health and disease A textbook of muscle physiology Manchester: Manchester University Press, 1990 10 Kilander K An example of earning in various age classes of manual labour Ergonomics 1962;5:291 11 Kilbom Å Arbetsfysiologi In: Lundgren N, Luthman G, Elgstrand K eds Människan i arbete Stockholm: Norstedts Förlag AB, 1987 12 Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N Belastningsregistrering i yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder, fysiologiska mätningar och subjektiv skattning Arbete och Hälsa 1989;38:1-56 13 Nord-Larsen M, Ørhede E, Nielsen J, Burr H Lønmodtagernes arbejdsmiljø 1990 - Bind 1 Sammenhænge mellem arbejdsmiljø og helbred København: Arbejdsmiljøfondet, 1992 14 Saltin B Aerob arbetsförmåga In: Forsberg A, Saltin B eds Konditionsträning Sveriges Riksidrotts förbund, 1988:22-37 15 Saltin B, Gollnick PD Fuel for muscular exercise: Role of carbohydrate In: Horton ES, Terjung RL eds Exercise, nutrition, and energy metabolism New York: Macmillan Publishing Company, 1988
135 16 Shephard RJ A critical analysis of work-site fitness programs and their postulated economic benefits Med Sci Sports Exerc 1992;24(3):354-370 17 Vinzents P, Christensen H Arbejdsmiljø ved svineavl Tværsnitsundersøgelse i Ringkøbing Amt af arbejdsmiljøet ved arbejde med svineavl AMI-rapport 1990;32:1-61