劳动卫生与职业病学第五章(3)振动

1、第三节 振动与振动病 Vibration and vibration diseases,一、振动及其物理参数,1.振动的概念,振动（vibration）是指一个质点或物体在外力作用下沿直线或弧线围绕于一平衡位置来回重复的运动。长期接触生产性振动可对机体产生不良影响。,2.振动的物理量,（1）振动频率：单位时间内物体振动的次数 单位：Hz （2）位移（displacement）：物体离开平衡位 置的瞬时距离。单位：mm。 （3）速度（velosity）：单位时间内位移变化 的量。单位：m/s。,2.振动的物理量,（4）加速度（acceleration）：单位时间内速度变化的量。单位：m/s2。

2、加速度可用峰值、峰峰值、平均值、有效值表示 有效值（rms）=（2 2）平均值 =1 2 峰值 各参量中以加速度反映振动对人体作用的关系最密切，以有效值与振动能量的关系最大。,2.振动的物理量,（5）振动级（vibration acceleration level, VAL) VAL=20lg(a有效/a0) dB(A) a0:振动加速度基准值（10-5 m/s2) a有效：所测振动加速度有效值（ m/s2）,二、振动的评价参量,1.振动频谱,振动频谱：将按照频带大小测得的振动强度（加速度有效值）数值排列起来组成的图形。 常用的有： 1/3倍频带，中心频率6.3-1250Hz。 1/1倍频带，

3、中心频率8-1000Hz。,表15 1/3倍频带振动频率计权系数（Ki值),2.共振频率,共振频率（natural frequency）：外界激发的频率与物体的固有频率相一致时，致振动强度加大（共振），物体发生共振，则物体的固有频率称为共振频率。,物体在外力的激发下，可产生一定频率的振动，该频率称为物体的固有频率。,表16 人体不同部位或器官的共振频率,3.4小时等能量频率计权加速度有效值 ahw（4）,（1）日测量时间不是4小时 ahw（4）= （T/4）ahw（T） ahw(4)4小时等能量频率计权加速度有效值 T日接振时间（小时）,3.4小时等能量频率计权加速度有效值 ahw（4）,（2

4、）一个工作日总接振时间不是4h Ahw(4)= 1/4ahw(t)2dt （3）一个工作日作业中总接振量由几段不同的计权加速度组成 n ahw(T)= 1/T ahw(ti)2ti i=1,3.4小时等能量频率计权加速度有效值 ahw（4）,n ahw= (Ki ahi)2 i=1 ahw手传振动频率计权加速度有效值 n频带数 Ki第i频带的计权系数 ahi第i频带加速度有效值,四、振动的分类与接触机会,1.振动的分类,根据振动作用于人体的部位和传导方式，可将生产性振动相对分为局部振动和全身振动(whole body vibration)。这两种振动无论是对机体的危害还是防治措施方面都迥然不同

5、。,（1）局部振动,局部振动（local vibration 或segmental vibration），又称手臂振动（hand-arm vibration）：是指手部接触振动工具、机械或加工部件，振动通过手臂传导至全身。,(2)全身振动,全身振动是指工作地点或座椅的振动，人体足部或臀部接触振动，通过下肢躯干传导至全身。,2.振动的接触机会,（1）局部振动：常见于使用风动工具（风铲、风镐、风钻、气锤、凿岩机、捣固机、铆钉机等）、电动工具（电钻、电锯、电刨等）、高速旋转工具（砂轮机、抛光机等）的作业。,工人使用风钻作业,煤矿工人使用风钻打眼,工人使用砂轮机打磨工件,2.振动的接触机会,(2)全身

6、振动 交通工具（汽车、火车、船舶、飞机、拖拉机、收割机等）上的作业； 作业台（钻井平台、振动筛操作台、采矿船等）上的作业。,交通工具上的作业,左 1 海上钻井平台 右上 振动筛 右下 采矿船正在 运回水晶,五、振动对机体的影响,概述,全身振动可以对全身各系统产生影响，甚至是晕动病，又称晕车病。 局部振动长期作用于人体，可以引起手臂振动病，是我国法定职业病。,1.振动的主观感受,振动 皮肤/深部组织 振动感受器 (机械感受器) 动作电位 传入神经 中枢 传出神经 振动觉 一定范围内，感受器动作电位与振动强度成正比；长期、过量接触振动 感受器敏感性 、振动觉阈值 、振动觉 。,2.振动对机体的效应

7、及作用,（1）效应：机械效应、生理和心理效应 （2）作用：有益作用、不良作用 有益作用 肌肉活动能力增强；解除疲劳；减轻疼痛； 促进代谢；改善组织营养；加速伤口恢复 不良影响、疾病：大强度、长时间,3.全身振动对机体的影响,（1）对感觉及神经系统等的影响 振动不舒适疲劳、头晕、焦虑、嗜睡；大强度难受内脏移位/机械性损伤。,3.全身振动对机体的影响,（2）对心血管系统的影响 振动交感神经紧张 血压升高、脉搏加快、CO 、脉压 心肌局部缺血,3.全身振动对机体的影响,（3）对消化系统的影响 胃酸分泌、胃蠕动抑制胃肠道和腹内压 胃肠道疾患 。,3.全身振动对机体的影响,（4）对肌肉骨骼系统的影响 使

8、用重型车辆或拖拉机的驾驶员，X线检查胸椎和腰椎出现早期退行性改变、椎间盘脱出症的发病率高于一般人群。 全身振动伴长时间的强制体位是导致骨骼肌疲劳的主要原因。,3.全身振动对机体的影响,（5）对女性生殖机能的影响 女性经期延长、经血过多、痛经,3.全身振动对机体的影响,（6）对作业效率的影响 振动通过直接的机械作用或对CNS产生影响，使姿势平衡和空间定向发生障碍，外界物体不能在视网膜形成稳定的图像，发生视物模糊，视觉分辨力下降，动作的准确性降低。最终导致注意力分散、反应速度下降、疲劳、作业能力下降。,3.全身振动对机体的影响,（7）运动病 低频率、大振幅的全身振动可引起运动病（motion si

9、ckness)，临床表现为：眩晕、面色苍白、出冷汗、恶心、呕吐等。由振动刺激前庭器官所致。 预后一般良好，脱离振动环境后经适当休息可以缓解，必要时给予抗组胺或抗胆碱类药物如乘晕宁、氢溴酸东莨菪碱。,4.局部振动对机体的影响,（1）对神经系统的影响 接触较强振动可导致条件反射抑制、潜伏期延长、神经传导速度减慢、肢端感觉障碍包括感觉迟钝、痛觉减退等。PE：神经传导速度减慢、反应时间延长。 对植物神经功能的影响表现为组织营养障碍，手掌多汗等。,表17 不同接振剂量(米.年/秒2)末梢神经机能比较,与2组比，*P0.01; 与2-组比， P0.05, P0.01;与4-组比，P0.01,4.局部振动对

10、机体的影响,（2）对外周血管的影响 振动可导致外周循环功能改变，外周血管发生痉挛，表现为皮肤温度降低，冷水负荷试验时皮温恢复时间延长，出现典型的雷诺氏现象。,4.局部振动对机体的影响,(3)骨关节及肌肉损害 振幅大、冲击力强的振动可引起骨、关节损害，主要改变为手、腕、肘、肩关节脱钙，局限性骨质增生，骨关节病，骨岛形成，囊样变等。 可出现手部肌肉萎缩，掌挛缩病。,4.局部振动对机体的影响,（4）其他损害 引起听力下降 消化系统：胃疾患患病率增加 内分泌系统：甲状腺功能低下、儿茶酚胺增多缓激肽含量减少、 免疫系统的功能：2球蛋白、球蛋白IgM含量增高。,六、手臂振动病,1.概述,手臂振动病（han

11、d-arm vibration disease）：是长期从事手传振动作业而引起的以手部末梢循环和/或手臂障碍为主的疾病，并能引起手臂骨关节-肌肉的损伤。其典型表现为振动性白指（vibration-induced white finger，VWF）。,1.概述,vibration white finger（英国） vibration disease（前苏联） 白蜡病（日本） 气锤病、职业性雷诺氏现象、血管神经症、手臂振动综合征 、 局部振动病、手臂振动病。,2.临床表现,（1）早期主诉：多手部症状和类神经症。 手部的症状是麻、痛、胀、凉、汗、僵、颤。多汗一般在手掌，麻、痛多在夜间发作，影响睡眠。

12、 类神经症多表现为头痛、头晕、失眠、乏力、心悸、记忆力减退及记忆力不集中等。 植物神经功能紊乱表现。,表18 接振组与对照组手部症状比较,与对照组比，*P0.01,表19 接振组与对照组全身症状与体征比较,与对照组比，*P0.05, *P0.01,2.临床表现,（2）体征 振动觉、痛觉阈值升高 皮肤温度降低、冷水试验复温时间延长 指端甲皱血管襻数目减少、变形、消失 前臂感觉和运动神传导速度减慢 肌电图检查可见神经源性损害,表20 不同冷试时间工人左手无名指复温(%)实验结果,与对照组比，*P0.01,正常甲皱微循环图像,微循环仪,表21 接振组与对照组甲皱微循环结果比较,与对照组比，*P0.0

13、1,2.临床表现,（3）X线检查： 指关节变形，指骨、掌骨、腕骨、肘、肩关节可见骨质增生、形成骨岛、骨皮质增厚、骨刺形成、骨皮质变薄、骨腔变大、囊样变。反冲力大的振动可引起无菌性坏死。,正常指关节图像,2.临床表现,（4）振动性白指 是诊断本病的主要临床依据，其发作有一过性和时相性特点，是在受冷后，患指出现麻、胀、痛，并由灰白变苍白，由远端向近端发展，界限分明，可持续数分钟至数十分钟，再逐渐由苍白变潮红，恢复至常色。 白指常见部位是食指、中指和无名指的远端指节，严重者可累及近端指节，以至全手变白，故有“死指”、“死手”之称。,正常手部颜色,雷诺氏综合征手部振动性白指,3.诊断和分级,（1）诊断

14、原则 具有长期从事手臂振动作业的职业史 出现手臂振动病的主要症状和体征 结合末梢循环和周围神经功能检查 参考作业环境的劳动卫生学调查资料 进行综合分析，并排除其他病因所致类似疾病，方可诊断。,3.诊断和分级,（2）诊断分级 观察对象：具有长期从事手传振动作业的职业史，出现手麻、胀、痛、手掌多汗、手臂无力和手指关节疼症状，并具有下列表现之一者： 手部冷水复温试验复温时间延长或复温率降低。 指端振动觉和手指痛觉减退。,3.诊断和分级, 轻度手臂振动病 具有下列表现之一者： 白指发作累及手指的指尖部位，未超出远端指节的范围，遇冷时偶尔发作。 手部痛觉、振动觉明显减退或手指关节肿胀、变形，经神经肌电图

15、检查出现神经传导速度或远端潜伏时延长。,3.诊断和分级,中度手臂振动病 具有下列表现之一者： 白指发作累及手指的远端指节和中间指节（偶见近端指节），常在冬季发作 手部肌肉轻度萎缩，神经肌电图检查出现神经源损害,3.诊断和分级,重度手臂振动病 白指发作累及多手指的所有指节，甚至累及全手，经常发作，严重者可出现指端坏疽。 手部肌肉明显萎缩或出现“鹰爪样”手部畸形，严重影响手部功能。,4.发病机理,（1）血管反应机制 手部 振动和握持工具 局部组织压力 内皮细胞 释放收缩因子 局部血管收缩 内皮损伤 血管内膜增厚、官腔狭窄甚至阻塞。 内皮细胞 释放松弛因子 血管舒张的反应性 抗血小板凝聚功能 局部血

16、管阻塞 。,4.发病机理,（2）神经调节机制 振动刺激可通过躯体感觉交感神经反射使手指血管运动神经原兴奋性增强，使血管平滑肌细胞对去甲肾上素反应增强。,振动,板层小体,交感神经系统,平滑肌收缩,4.发病机理,（3）激素调节机制 振动损伤了存在于血管平滑肌中的肾上腺素能受体，导致血管舒张功能减退。此外，动静脉吻合中的肾上腺素能血管舒张机制也可受损，进而使血管对寒冷的扩张反应降低。,5.治疗和处理原则,（1）治疗 基本原则是根据病情进行综合治疗。扩张血管、营养神经、改善微循环。 （2）处理 观察对象一般不需调离振动作业，应每年复查一次，密切观察病情变化。,5.治疗和处理原则,轻度手臂振动病调离接触

17、手传振动的作业，进行适当治疗，并根据情况安排其他工作。 中度和重度手臂振动病必须调离振动作业，积极进行治疗。如需做劳动能力鉴定，参照职工工伤与职业病致残程度鉴定（GB/T16180）。,七、影响振动对机体作用的因素,1.振动的频率和强度,（1）振动的频率 人体能感受到的振动频率范围1-1500Hz，对低频率 (20Hz以下)振动，人体以振摇和撞击而感受，对高频振动则以疼痛甚至烧灼感而感受。 300Hz：引起血管神经症,2.振动加速度、接振时间,表22 振动加速度、接触时间与 振动性白指检出率的关系,3.体位和操作方式,振动的方向不同，人体的感受也不同，如垂直振动比水平振动对人体的影响大，在评价

18、振动时应对振源做三轴向的测量取其最大值。,3.体位和操作方式,4.环境温度和噪声,5.工具重量和被加工件的硬度,表23 气温对白指诱发率的影响,6.个体因素,据研究，男女性别之间末梢循环机能有所不同，常温下女性皮肤温度较低，对寒冷、振动等因素比较敏感。年龄比较大的工人更容易发生振动危害并且治疗恢复亦较困难。,八、振动病的预防控制,1.控制振动源,通过减振、隔振等，减轻或消除振动源的振动根本措施。 采用液压、焊接、粘接等代替风动工具铆接； 采用水力清沙、水瀑清沙、化学清沙代替风铲清沙； 设计自动化/半自动化的操作装置； 金属部件改用塑料或橡胶； 采用减振材料。,弹性胶泥,2.限制作业时间和振动强度,我国局部振动卫生标准规定，使用振动工具或工件的作业，工具手柄或工件的振动强度以4小时等能量频率计权加速度有效值（ahw（4）计算，不得超过5m/s2。这一标准可保护90%作业工人工作20年不致发生振动性白指。当暂时达不到时，可按振动强度大小相应缩短日接振时间。,2.限制作业时间和振动强度,表24 振动容许值和日接振时间,3.改善作业环境，加强个人防护,（1）防寒、保