《职业病》职业生理.ppt

职业生理学 work physiology,在生产劳动过程中，机体通过神经-体液的调节和适应，不仅能完成作业，而且能促进健康但若劳动负荷过大，时间过长或作业条件较差，致使人体不能适应或耐受时，即能引起过度生理紧张与心理紧张从而使作业能力下降，甚至损害健康 职业生理学（Work physiology） 职业心理学（Work psychology） 人类工效学（Ergonomics） 根据劳动性质分为： 体力劳动 脑力劳动 劳动过程对机体的影响包括以下三方面： 1.劳动的种类和组织制度：劳动强度，持续时间，节律，操作技巧，体位等 2.工作环境：气象条件、高低气压、噪声、振动、空气污染等 .劳动者本身因素：性别、年龄、健康状况、劳动态度、思想情绪等 研究劳动过程的调节与适应规律，从而找出提高作业能力和预防疲劳过早出现的措施，达到保护和促进健康，提高劳动生产率的目的一、体力劳动过程的生理变化与适应,（一）体力劳动时的能量消耗 体力劳动时，全身许多器官和系统处于紧张和兴奋状态，代谢加强骨骼肌和心肌约占体重的40%，尤其是当体力劳动时，肌肉做功，所以消耗的能量较大 1、肌肉活动的能量来源： 在体力劳动时，供骨骼肌活动的能量来源有三种途径： （1）ATP-CP系列（三磷酸腺苷-磷酸肌酸系列） ATP+H2O→ADP+Pi+29.KJ/mol/L CP+ADP≒Cr+ATP ATP、CP都具有高能磷酸键，是体内用以贮存和传递能量的物质。

① 肌肉活动时，肌肉细胞中的ATP迅速分解，放出能量直接供肌肉收缩 ② CP迅速分解，并提供高能磷酸键，使ADP还原成ATP 在安静状态下，肌肉中CP的浓度约为ATP的5倍，但ATP和CP在肌肉中的贮存量甚微，肌肉的一般活动能维持一分钟，如剧烈活动只能维持0秒 经常劳动和进行体育锻炼的人，肌肉中CP和ATP的含量较一般人多，与代谢有关的酶活性也较强当肌肉萎缩或肌无力者，肌肉中CP和ATP的含量较低2）乳酸系列（无氧糖酵解）,葡萄糖+Pi+ADP≒乳酸+ATP 当进行大强度作业或剧烈运动时，ATP的分解非常迅速，急需大量能量，此时呼吸循环机能虽然明显加强，但仍不能满足肌肉组织对氧的需要，氧化磷酸化过程受到供氧能力的限制，生成ATP的速度不能满足肌肉活动的需要在缺氧或无氧的条件下，机体只能通过糖酵解的方式提供能量与有氧氧化相比，糖酵解这种方式提供的能量少，一摩尔每升葡萄糖只能形成2分子ATP，同时产生大量乳酸，机体容易疲劳，劳动不能持久但生成ATP的速度较有氧氧化快2倍，故能迅速提供较多的ATP供肌肉活动用需氧系列（有氧氧化）,糖 +ADP+Pi+O2→C O2+ H2O+ATP 脂肪 一摩尔每升葡萄糖生成8分子ATP 一摩尔每升脂肪生成10分子ATP 在正常情况下，从事中等强度作业或脑力劳动，机体能够提供所需要的氧，体内的营养物质（糖、脂肪）通过氧化磷酸化过程合成ATP提供劳动时所需的能量。

在劳动开始阶段利用糖类较多，但随着持续活动时间的延长，利用脂肪的比例增大而成为主要的能量来源 饭后肌肉中糖原含量在00克左右，肝，肌肉中的糖原可维持肌肉活动半天肌肉活动能量的直接来源是ATP，长期来源依靠补充血糖 短期强活动出现疲劳是由肌肉中ATP减少和乳酸含量增加所致长期劳动出现疲劳是肌肉中糖原含量减少所致肌肉活动能量供应系统的一般特性,2、作业时氧的消耗动态：,劳动过程中机体的能量消耗与氧消耗之间有精确的相关关系劳动时人体所需的氧量取决于劳动强度，劳动强度越大，需要氧的量也就越多 氧需（oxygen demand）：劳动1分钟所需要的氧量 最大摄氧量（maximum oxygen uptake）：人体血液在1分钟内所能供应的最大氧量 摄氧量一般人升/分，有锻炼者可达4升/分以上 氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功能，其次为呼吸系统的功能 在开始作业2-分钟内或劳动强度很大时，呼吸和循环系统的功能不能供给足够的氧，此时肌肉活动所需要的能量部分或全部是在机体缺氧条件下提供的这种氧需和实际供氧量之差称为氧债（oxygen debt） 氧债=氧需－实际供氧量 氧债及其补偿见图,氧债及其补偿 A 氧债 B 偿还氧债,,,不论那种情况，劳动停止后的一段时间之内，机体消耗的氧量均较安静时多，这是在偿还劳动开始时或劳动过程中的氧债，恢复时间根据氧债多少而定。

恢复ATP，CP，HbO2等需要的O2可在2-分钟内得到补偿而乳酸氧债则需较长时间才能得到完全补偿作业的能消耗量与劳动强度分级,劳动强度是指人在劳动中所负担的工作量以及由此对人体所施加的生理负荷大小 作业时的能量消耗是全身各器官系统活动能消耗量的总和 紧张的脑力劳动能消耗量不超过基础代谢的10%，而肌肉活动的能消耗量可达基础代谢的10-25倍，故用能消耗量来划分劳动强度的大小，只适用于以体力劳动为主的作业一般分为三级：,（1）中等强度作业,作业时氧需不超过最大摄氧量，即在稳定状态下进行 的作业我国工农业劳动多属此类 根据能量消耗的多少，中等强度作业通常又分为-6个等级中等强度作业氧和能量的消耗,1Kal=4.184KJ,（2）大强度作业： 指氧需超过了最大摄氧量，即在氧债大量蓄积的条件下进行的作业，一般只能持续进行数分钟至十余分钟，如重件手工锻打，爬坡搬运重物等 （）极大强度作业： 完全在无氧条件下进行的作业，此时氧债几乎等于氧需如在短跑和游泳比赛时，这种剧烈活动只能持续很短时间，一般不超过2分钟 测定劳动时的能消耗量的意义： ① 根据能消耗量划分体力劳动强度的等级 ② 制定合理 的劳动制度和膳食供给。

4）为全面反映不同工种在劳动过程中对机体所造成的负荷，根据“体力劳动强度分级标准”（GBZ2－2002），还可采用劳动强度指数来划分体力劳动强度 劳动强度指数（I）=T+7M T为净劳动时间率= M 为8小时工作日能量代谢率（kal/minm2）,体力劳动强度分级,（二）体力劳动时的调节与适应,在劳动过程中，机体通过神经-体液的调节来实现能量供应和各器官之间的协调，以适应生产劳动的需要，维持身体健康和作业能力1、神经系统：,（1）非条件反射： 内外感受器→中枢→效应器官 劳动时： 血乳酸↑→血管→中枢（呼吸、循环中枢），吸入O2↑，合成ATP↑，分解乳酸，排除致疲劳物质 体温↑→中枢→循环加强、皮肤血管扩张→散热 （2）条件反射： 长期反复某一作业，可形成“动力定型”（dynamic stereotype），可使动作协调，减少不必要的动作，使能量消耗减少，提高工作能力和效率 如现代化的流水作业，可使工人在较短的时间内建立“动力定型”2、心血管系统：,劳动时，ATP↓，需O2↑，体内C O2、乳酸↑→心血管系统活动加强 （1）心率： 在作业开始0-40秒内迅速增加，然后缓慢上升，一般在4-5分钟达到与劳动强度相适应的水平。

劳动时心率的增加程度与劳动强度成正比，与耗氧量也成正比心率与耗氧量的关系,对一般人来说，当心率未超过安静时的40次时，则能胜任该项工作 安静时70-75次/分，轻作业时心率增加不明显，重作业以上能达到150-200次/分 作业停止后，心率可在15秒后迅速减慢，然后在缓慢降至原水平恢复期的长短随劳动强度、工间休息、环境条件而异劳动强度大时，心率恢复的较慢2）心脏每分钟输出量增加,每分输出量=每搏输出量×心率 安静时：-5升/分=75×40-70ml 重作业：15-25升/分=150×150ml 最多每分输出量可达5升 心脏每分输出量的增加，没有锻炼身体较弱的人主要靠心跳频率的增加，有锻炼，身体强壮的人主要靠每搏输出量的增加不同强度作业时的心率及恢复时间,（）血压升高,收缩压升高明显作业开始时收缩压即上升，劳动强度大的作业能上升60-80mmHg 舒张压在轻作业时几乎不变，重作业时上升，但不如收缩压明显脉压差增大不同强度作业时血压及增加率,作业后血压迅速下降，恢复期的长短与劳动强度和环境条件有关一般在5分钟内恢复正常但大强度作业后，收缩压可降至低于作业前水平，0-60分钟才能恢复正常呼吸系统,在劳动过程中，随着体内代谢的加强，氧的需要量增加，呼吸功能也发生相应变化。

呼吸频率增加，每分通气量增加 安静时：6-8升/分=16-20×400-500ml 劳动时：40-60升/分=0-40×1500ml 最大可达到120升/分 每分通气量=呼吸频率×肺活量（潮气量） 每分通气量的增加，有锻炼者主要靠增加肺活量来适应，无锻炼或弱者主要靠增加呼吸频率呼吸频率快 ，有效通气量减少 吸入空气（ml） 呼吸死腔（ml） 有效呼吸量（ml） 1500 150 150 500 150 50 500 150 50 1050 500 150 50,,每分通气量与耗氧量的关系,4、血液系统：,（1）血液再分配： 安静时血液流入胃、肝、胃肠、脾的量最多，其次为肌肉，再次为心、皮肤、脂肪、骨等 体力劳动时，通过神经反射，使内脏、皮肤等处的小动脉收缩，代谢产物（乳酸、C O2）可使肌肉的小动脉扩张，结果使流入肌肉的血液量大增，流入心肌的血液量可增加4-5倍，脑血液量基本不变，而内脏、肾、皮肤、骨等都有所减少安静休息和重体力劳动时血液的再分配,（2）血糖：,正常安静时血糖为0.1%（80-120mg%）（5.6mmol/L） 饭后人体内糖原的贮量为00-400g，其中约一半在肝脏。

如作业时氧需为1.5L/min，能维持4小时在劳动时糖原的消耗 在劳动时，肝糖原不断补充肌肉活动的需要，血糖可维持在稳定水平 如劳动强度较大，或持续时间过长，或肝糖原贮备不足，则可出现血糖降低当血糖降至正常含量的一半2.8nmol/L时，即表示糖原贮备耗竭而不能继续劳动血乳酸,安静时血中乳酸为10-15mg/100ml血中乳酸的含量取决肌肉在无氧情况下的活动状态大强度作业时，乳酸含量可增至100-200mg/100ml或更高4）血氧,体力劳动时血氧的利用率增高 劳动时血中[H]+，C O2↑，Hb O2解离出O2，血液中O2分压↑，组织O2分压↓，O2由血液向组织弥散 动静脉血氧差： 安静时：5-6ml/100ml血 劳动时：16-17ml/100ml血,,,5、排泄系统：,（1）肾脏： 安静时，一般人的尿量为1.2-1.5升/日（24h）劳动时尿量可减少50-60%，重劳动时减少80-90% 原因：肾血流量减少，出汗，血液浓缩等 代谢产物排除量增多，使肾脏负担加重乳酸排除量，安静时20mg/h，劳动时可达100-100mg/h乳酸的排除对维持体内的酸碱平衡起着重要作用2）汗腺：,汗腺具有调节体温与排泄的双重作用。

安静状态出汗量700-1000ml/24h劳动时（高温作业）10000ml/8h 体力劳动时，汗中乳酸的含量增多6、体温：,体力劳动时及其后一段时间内体温有所上升，但上升在一定范围内以利于全身个器官系统活动的进行 正常劳动时体温不应超过安静时1℃，若超过这一限度，人体不能适应，劳动不能持久进行，若勉强进行可导致不良后果 体温升高的多少与劳动强度，持续时间及外界气气湿有关不同组织在安静和活动情况的产热（%）,二、脑力劳动过程的生理变化与适应,随着科学技术的发展和社会的进步，工农业生产中大量繁重的体力劳动和职业危害较严重的工种将逐步地被机器和机器人所取代，体力劳动的比重和强度都会不断减小，而需要脑力和神经系统紧张的作业却愈来愈多一）脑力劳动内容与生理特点,脑力劳动的概念比较模糊，难以下一确切定义一般认为凡以脑力活动为主的作业即为脑力劳动（mental work）。