振动对人体的影响及防护

      振动是一个质点或物体在外力作用下沿着直线或弧线围绕平衡位置来回重复的运动.振动普遍存在自然界中，与人们工作生活关系密切。由生产或工作设备产生的振动称为生产性振动。

  （一）振动的物理量

  描述振动的物理性质的基本参数包括振动的频率、位移、速度和加速度

  1．振动频率：指单位时间物体振动的次数。单位为赫兹（HZ）。

  2．位移：指振动物体离开平衡位置的瞬间距离。单位mm。振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。

  3．速度：指振动物体单位时间内位移的变化量。单位为m/s。

  4．加速度：指振动物体单位时间速度的变化量。单位为m/s。

  位移、速度、加速度均是代表振动强度的物理量，取值时分别取峰值、峰峰值、平均值和有效值。峰值为最大值，由于振动是往复交替的运动过程，故又有正负之分，即有正峰值和负峰值。正峰值和负峰值的绝对值的和为峰峰值。平均值是振动物理量随时间变化的各点绝对值的平均数。有效值又称为均值的方根值。各值之间的关系如下：

  有效值=π/2 •平均值=1/ •峰值

  所测振动加速度还可以采用振动加速度级表示（VAL），其公式如下：

  VAL=20Lga有效/a0(dB)

  式中：a0：加速度的基准值（10-5m/s2）

  a有效：所测振动加速度的有效值（m/s2）

  （二）振动评价参量

  1．振动频谱：生产中的振动，很少由单一频率构成，绝大多数含有及其复杂的频率成分，而且不同频率的振动强度也不同。为了了解振动源的特性，进而评价其对人体的危害，需要对振动频谱进行分析。振动频谱是将按频带大小测得的振动强度（加速度有效）数值排列起来组成的图形。常用的频带有1/3倍频带和1/1倍频带两种；按中心频率，前者的频率范围6.3～1250赫兹，后者为8～1000赫兹。

  2．共振频率：物体在外力的激发下，可产生一定频率的振动。该频率称为该物体的固有频率。当外界激发的频率与物体固有频率相一致时，振动强度加大，该现象称为共振。

  3． 4小时等能量频率计权加速度有效值：研究表明，振动对肌体的不良影响与振动频率、强度和接触时间有关。振动的有害作用在振动频率在6.3～16赫兹之间与频率无直接相关，但在16～1500赫兹谱段随频率的增加，作用强度下降。为了便于比较和进行卫生学评价，我国目前以4小时等能量频率计权加速度有效值作为人体振动强度的定量指标。该指标是在频率计权和固定接振时间的原则下，计算加速度的有效值。所谓频率计权，是根据频率（或频带）对测定值进行修正，即依据不同频率振动对肌体的效应，设定各频带相应的计权系数。若每日接触振动的时间不等于4小时，则通过公式计算。

  （三）振动的分类与接触机会

  根据振动作用人体的部位和传导方式，可将生产性振动划分为局部振动和全身振动。这种分类具有重要的卫生学意义，因为无论从对机体的危害还是所采取的防治措施方面，二者间都存在很大差别。

  局部振动常称作手传振动或手臂振动，是手部接触振动工具，机械或加工部件，振动通过手臂传导至全身。使用风动工具的作业，使用电动工具的作业，使用高速旋转工具的作业，都存在局部振动的影响。

  全身振动是工作地点或座椅的振动，人体足部或臀部接触的振动，通过下肢或躯干传导到全身。在交通工具上作业，如驾驶 拖拉机、收割机、汽车、火车、船舶和飞机等，或在作业平台，如钻井平台、振动筛操作台、采矿船上作业时，作业工人主要受全身振动的影响。

  有些作业如摩托车驾驶，可同时接触全身和局部振动。

     （四）振动对人体的影响

  1、全身振动

  全身振动普遍存在于人类生活和工作环境，适宜的振动作用于人体则有益身心健康。在现代文明社会，振动在保健和康复医学方面，已成为防治疾病、增进健康的工具。它具有增强肌肉活动，解除疲劳，减轻疼痛、促进代谢，增加组织营养供应，加速伤口恢复等功效。但在生产条件下，作业者接触振动的强度大、时间长，对机体可产生不良影响。

  （1）人体对全身振动的主观感觉   人体对全身振动的感觉阈大约在0.0006～0.002g之间，但对不同频率、不同强度的振动，可产生不同的主观感觉。全身振动首先影响人的舒适感，0.05g可使人感觉不快，重者出现疲劳、嗜睡、头晕、焦虑、肌肉酸痛、虚弱等。不同参数的全身振动引起的不适感不同：垂直全身振动引起的不适感主要发生在1～40Hz范围，而水平全身振动引起的不适感与频率的关系不大。6～20Hz、0.33g以上，20～80Hz、0.5～1.0g 的全身振动可使人感到严重不适以致不能耐受。

  （2）全身振动对机体各系统的影响   强烈的全身振动可引起机体不适，甚至不能忍受。振动可影响手眼配合，使注意力不集中，引起空间定向障碍，影响作业能力，降低工作效率。大强度的剧烈振动可引起内脏位移甚至造成机械性损伤。在全身振动的作用下，交感神经处于紧张状态，血压升高，脉搏增快，心搏出血量减少，脉压增大，可致心肌局部缺血，心电图发生改变，以窦性心动过速、ST段下降、心室高电压、右束支传导阻滞为主。1～15Hz、0.3g的垂直振动可致呼吸理增加，呼吸频率加快。由于呼吸运动增强，体内氧消耗量增加，能量代谢率增大。有时由于过度勇气，发生低碳酸血症。全身振动对胃酸分泌和胃肠蠕动呈现抵制作用，可使胃肠道和腹内压力增高。各种车辆驾驶员胃肠症状和疾病的发生率增高。对重型车或拖拉机驾驶员进行X线检查，可发现胸椎和腰椎早期退行性改变，椎间盘脱出症的发病率高于一般人群。长途汽车司机发生精索静脉曲张者增多。在强烈振动作用下，肾上腺内氧化型辅酶II和还原型辅酶II呈反应性增加。全身振动，尤其是随机大振幅振动对女性影响较大，出现月经期延长、经血过多和痛经等，这是由于小骨盆内器官血管紧张度降低，静脉瘀血所致。近年来对接触全身振动作业者的心理影响报道增多。

  （3）全身振动对工效的影响   全身振动对工效的影响是多方面的，它可通过直接的机械干扰或对中枢神经系统的作用，引起姿势平衡和空间定向障碍。如人体和物体同时受振时，由于外界物体不能在视网膜形成稳定的图像，可发生视物模糊，视觉的精细分辨力下降；全身振动伴有长时间的强制体位（如长途驾车）是导致骨骼肌疲劳的主要原因；全身振动可使中枢神经系统抑制，导致注意力分散、反应性降低、易疲劳、头痛、头晕等，1～2Hz的全身振动具有催眠作用，最终导致作业能力下降。

  （4）运动病   运动病又名晕动病，是作业人员在车、船或飞机等交通工具上工作，由于颠簸、摇摆或旋转等任何形式的加速度运动，刺激人体的前庭器官，而出现一系列急性反应性症状的总称，又可分别称为晕车病、晕船病或晕机病。本病主要由于不同方向的振动加速度反复过度刺激前庭器官反致。患者先有疲劳感、精神不振、面色苍白、出冷汗等，继之可出现眩晕、恶心、呕吐。部分患者伴有视物模糊、血压下降、眼球震颤。呕吐严重者可发生水与电解质紊乱，甚至休克。前庭器官敏感者易于发生本病，此外，情绪紧张、过度疲劳、身体虚弱、过饥或过饱以及交通工具内空气不佳等也是本病的诱发因素。

  运动病预后良好，停止接触并经适当休息症状可迅速缓解，多数患者可逐渐产生适应，致使症状减轻或不发病。治疗可根据病情服用抗组织胺类（如敏克静，乘晕宁）或抗胆碱类（如氢溴酸东莨菪碱）药物，但这些药物可暂时影响中枢神经活动，减弱机体灵活性，故不能作为驾驶员的预防性用药。

  2、局部振动

  局部振动对机体的影响是全身性的，可引起神经系统、心血管系统、骨骼-肌肉系统、听觉器官、免疫系统和内分泌系统等多方面改变。

  （1）神经系统   以上肢手臂末梢神经障碍为主，常以多发性末梢神经炎的形式出现。表现为皮肤感觉迟钝，痛觉和振动觉减退，神经传导速度减慢，反应潜伏期延长。高频振动的不良影响更为明显。植物神经功能紊乱，出现血压、心率不稳，指甲松脆，手颤，手多汗等，可能由于振动首先侵犯植物神经中无髓鞘的神经纤维所致。大脑皮层功能下降，脑电图有改变，条件反射潜伏期延长。

  （2）心血管系统   40～300Hz的振动可引起周围毛细血管形态和张力的改变。血管痉挛变形，局部血流量减少。指端甲皱毛细血管检查，管袢数量减少，口径变细，异型管袢增多。手部血管造影，可见动脉狭小或栓塞。指血流图发生改变，表现波幅低，上升时间延长，上长升角减小，重搏波消失。早期手部特别是手指皮肤温度降低，遇冷皮肤温度降低更为明显，且恢复时间延长，重者手指遇冷变白（白指）。心电图检查出现心动过缓、窦性心律不齐、房室传导阻滞和T波低平。高血压的发生率增高。

  （3）骨骼-肌肉系统   手部肌肉萎缩，多见于鱼际肌和指间肌。手握力和手指捏合力下降。肌电图异常，呈现正锐波和纤颤波。可发生肌纤维颤动和疼痛。

  40Hz以下的大振幅冲击性振动可引起骨和关节改变，主要发生在指骨、掌骨、腕骨和肘关节。可见骨质疏松、脱钙、囊样变（空泡样变）、骨皮质增生、骨岛形成、骨关节变形及无菌性骨坏死等变化。

  （4）听觉器官   振动过程往往同时有噪声产生，振动与噪声同时作用于人体，可加重对听力的损害。振动对听力损伤的特点是以125～500Hz的低频部分听力下降为主，其损伤发生在耳蜗顶部。

  （5）免疫系统   对链锯工人和局部振动病患者的调查发现，血清中白蛋白含量下降，а2球蛋白、г球蛋白和免疫球蛋白IgM含量增高。认为振动可能是引起超免疫反应的一种因素。

  （6）内分泌系统   目前有人观察到，振动病患者血清中缓激肽含量减少而苯甲酰精氨酸乙酯酶活性增高，这一变化对毛细血管的结构、功能和血流速度可发生不良影响。振动还可引起肾上腺髓质分泌儿茶酚胺增多，甲状腺功能低下，尿中羟脯氨酸含量增高等。

      （五）影响振动对机体作用的因素

  1、振动本身的特性

  （1）振动频率   振动频率对人体的影响起重要作用。1～1000Hz的振动给人以振动觉感受。低频率（20Hz以下）大振幅的振动，当全身受振时主要作用于前庭、内脏器官，由于共振作用个别器官系统可能受更严重的损害；当局部受振时骨关节和局部肌肉组织受损较明显。高频率（40～300Hz）振动对末梢循环和神经功能损害明显。

  （2）振幅   在一定频率下，振幅越大，对机体的影响越大。大振幅、低频率的振动作用于前庭器官，并使内脏位移。高频率、低振幅的振动主要对组织内的神经末梢起作用。

  （3）加速度   振动的加速度越大，振动性白指的发生率越高，从接触振动至出现白指的时间越短。

  2、接振时间

  接振时间可用接振工龄和每个工作日纯接振时间（一般以小时计）表示，工作日内接振时间和工龄越长，振动性白指的检出率越高，病情也越严重。

  3、体位和操作方式

  人体对振动的敏感程度与体位有关。对全身振动而言，立位时对垂直振动敏感，卧位时对水平振动敏感。有的振动作业存在强制体位，如操作时胸、腹部和下肢紧紧贴靠振动物体，紧张的肢体可降低身体自然缓冲振动传导的作用，故受振动的影响大。操作时，手掌把持工具过紧，由于静力紧张使血管受压，血液循环不畅，促使局部振动病的发生。

  4、环境温度和噪声

  世界上的大多数局部振动病患者均来自较为寒冷的国家或地区，认为寒冷是促使局部振动病发病的致病条件。全身和局部受冷可诱发白指发作。振动工具发出的振动往往同时伴有噪声，噪声除了对听觉系统影响外，还可通过神经系统特别是自主神经系统，促使局部振动病的发生。

  5、工具重量和被加工件的硬度

  工具的重量和被加工件的硬度可影响人体作业负荷以及静力紧张程度。

  （六）防护措施

  1．控制振动源：改革工艺过程，采取技术革新，通过减振、隔振措施，减少或消除振动源的振动，是预防振动职业危害的根本措施。如，采取液压、焊接、粘接的新工艺代替风动工具铆接工艺；采用水力清砂、水爆清砂、化学清砂等工艺代替风铲清砂；设计自动、半自动的操作装置，减少手部和肢体直接接触振动的机会；工具的金属部件改用塑料或橡胶，减少因撞击而产生的振动；采取减阵材料降低交通工具、作业平台等大型设备的振动。

  2．限制作业时间和振动强度：通过研制和实施振动作业的卫生标准，限制接触振动强度和时间，可以有效地保护作业者的身体健康，是预防振动危害的重要措施。

  3．改善作业环境，加强个人防护：加强作业过程中或作业环境的防寒、保温措施，特别是在北方寒冷季节的室外作业，需必要的防寒和保暖设施。振动工具手柄温度如能保持在40℃，对预防振动性白指的发生和发作具有较好的效果。控制作业环境中的噪声、毒物和气湿等，对预防振动职业危害也有一定的作用。

  合理配备和使用个人防护用品，如防振手套、减振座椅等，能够减轻振动的危害。

  4．加强健康监护：按规定进行上岗前和在岗期间健康检查，及时发现禁忌症，对患病个体及时处理，是控制职业危害的必要补充。

  5．加强职业卫生安全教育，提高劳动者职业卫生安全意识：加强职业卫生安全教育，提高劳动者职业卫生安全意识是增强其自我防护意识的重要措施

  6．加强职业卫生安全管理，确保以上措施得到落实。