background image

2009-11-13

1

Fizjologia pracy

Ocena obciążenia fizycznego podczas pracy:

- wysiłek dynamiczny

- wysiłek statyczny
- monotypowość ruchów

Wydolność fizyczna jako wskaźnik zdolności do 

pracy

dr hab. n. med. Teresa Makowiec-Dąbrowska

1

Ocena obciążenia wysiłkiem dynamicznym

Intensywność wysiłku fizycznego można określić poprzez 

pomiar pracy (w znaczeniu fizycznym, zgodnie ze wzorem 

praca=siła * droga), jaka została wykonana albo poprzez 

określenie rozwijanej mocy (praca w jednostce czasu), lub też 

poprzez pomiar energii, jaka została zużyta przez organizm na 

wykonanie tej pracy (rozwinięcie mocy).

2

Miarą intensywności wysiłku jest nasilenie przemian metabolicznych 

umożliwiających jego wykonywanie. Ponieważ nie możemy bezpośrednio 

zmierzyć energii jaka jest wytwarzana w celu wykonania wysiłku określamy 

jej ilość pośrednio poprzez pomiar zużycia tlenu, ponieważ ilość energii 

wytwarzanej w procesach biochemicznych jest proporcjonalna do ilości 

tlenu zużytego podczas tych przemian. Ilość zużytego tlenu można 

przeliczyć na energię (wydatek energetyczny) uwzględniając jego wartość 

kaloryczna zależną od ilorazu oddechowego RQ. Iloraz ten zależy od diety 

i intensywności wysiłku. 
Wartość RQ wynosi 1, gdy metabolizowane są węglowodany, a wówczas 

wartość energetyczna 1 l tlenu wynosi 5,05 kcal/l (21,1 kJ/l). Gdy 

metabolizowane są tłuszcze RQ wynosi 0,7, a wartość energetyczna tlenu –

4,69 kcal/l (19,6 kJ/l). U osoby na standardowej diecie, przy 

umiarkowanym wysiłku fizycznym RQ wynosi ok. 0,82 a wówczas 

zużycie 

1 l tlenu wyzwala przeciętnie ok. 4,82 kcal (20,18 kJ).
Dla uproszczenia przyjmuje się, ze 1 l tlenu = 5 kcal (21 kJ).

3

Wydatek energetyczny

jest wyrażany 

w kilokaloriach (kcal), a obecnie, zgodnie z układem SI 

w kilodżulach (kJ) w jednostce czasu. 

Wydatek energetyczny dla celów obliczania bilansu 

cieplnego organizmu niezbędnego w ocenie obciążenia 

termicznego i mikroklimatu wyrażany jest w watach (W) 

na jednostkę powierzchni ciała (m

2

). 

Wielkości wydatku energetycznego wyrażoną 

w poszczególnych jednostkach można przeliczyć 

na inne posługując się następującymi wzorami:

[kcal] • 4,1868 = [kJ]
[kJ] • 0,2388 = [kcal]
[kcal/min] • 69,78 = [W]
[W] • 0,01433 = [kcal/min]
[W] = J/sek

4

Jeżeli mamy wyrazić wydatek energetyczny w stosunku do

powierzchni ciała, to trzeba ją obliczyć. Można się przy tym

posłużyć następującym wzorem:

SA = H

0,725

• mc

0,425

• 0,007184

gdzie:

SA

– powierzchnia ciała w m

2

H

– wysokość ciała w cm

mc

– masa ciała w kg

Obliczana wg tego wzoru powierzchnia ciała tzw. 

standardowego mężczyzny (o masie ciała 70 kg i wzroście 

170 cm) wynosi 1,8 m

2

a tzw. standardowej kobiety 

(o masie ciała 60 kg i wzroście 160 cm) – 1,6 m

2

.

5

6

Pomiar ciepła wytwarzanego podczas wysiłku (kalorymetria bezpośrednia)

Wymiennik 
ciepła

Kalorymetria 
bezpośrednia 
polega 
na umieszczeniu bada-
nego w szczelnej 
komorze i określeniu 
ilości wytworzonego 
przez niego ciepła. 
Następnie ilość wydzielo-
nego ciepła jest przeli-
czana na wartość kalorii 
wykorzystanych do 
utrzymania procesów 
fizjologicznych.

background image

2009-11-13

2

7

Kalorymetria 
pośrednia – pomiar 
zużycia tlenu (obieg 
zamknięty)

W celu określenia zużycia tlenu należy dokonać:

1. Pomiaru wentylacji płuc.

2. Określić zawartość tlenu i dwutlenku węgla 

w powietrzu  wydychanym.

3. Obliczyć zużycie tlenu.

Do pomiaru wentylacji płuc można posługiwać się różnymi gazomierzami 

lub przepływomierzami. Pomiaru objętości powietrza wydychanego należy 

dokonywać w znanych warunkach temperatury i ciśnienia atmosferycznego, 

by można było odczytać z odpowiednich tabel współczynniki korekcyjne do 

przeliczania objętości na warunki STPD (temperatura 0  C, ciśnienie 760 

mmHg, suchy gaz) lub BTPS (temperatura 37  C, ciśnienie 760 mmHg, 

wysycenie parą wodną). 

8

9

Przeliczenie objętości powietrza z 
warunków ATPS  na warunki STPD 
(z zastosowaniem nomogramu)

Zmierzono pojemność życiową płuc 
(przy użyciu spirometru). Uzyskano 
wartość 3500 ml ATPS. Ciśnienie 
atmosferyczne w czasie pomiaru 
wynosiło 710 mmHg, temperatura 
otoczenia 31 C

Wartość współczynnika 
odczytanego ze  skali  
0,799

V

STPD

= 3500 x 0,799 = 2796.5ml

11

Pomiar wentylacji płuc – powietrze wydychane zbierane jest w worku 
Douglasa

12

Powietrze wydychane 

może być zbierane w 

innym pojemniku, w 

tym przypadku jest to 

balon meteorologiczny.

background image

2009-11-13

3

Do analizy powietrza wydychanego na zawartość tlenu i dwutlenku węgla 

stosowane są różne metody pomiarowe. 

13

Składniki

Powietrze wdychane

Powietrze wydychane

mmHg

%

mmHg

%

Tlen

158

20,9

116

15,3

Dwutlenek węgla

0,3

0,04

32

4,2

Azot

696

78,4

565

74,3

Woda

5,7

0,76

47

6,2

Aparat Haldane’a do oznaczania 
zawartości O

2

i CO

2

w powietrzu

– biureta pomiarowa 

– korek dwudrożny

– naczynie ze stężonym KOH 

(pochłania CO

2

)

– naczynie z alkalicznym roztworem

pirogallolu (pochłania O

2

)

– manometr

– zbiornik z rtęcią

Introduce 10ml of gas to
be analyzed into central
burette

Flush the sample into the 02
absorbent 16 times to remove all
02

—bring it back to the burette

and there’s now 8.5ml

10ml 

– 8.5ml = 1.5ml absorbed

So there was 1.5ml of 02 in the
10ml sample = 15% 02

Now flush the 8.5ml into the C02
absorbent 16 times to remove
all the C02 

– bring it back to

the burette and there’s now 
8.0ml. 8.5 

– 8.0 = .5ml C02

Analysis = 15% 02 & 5% C02

15

Znając wielkość wentylacji płuc oraz zawartość O

2

i CO

2

w powietrzu

wydychanym można obliczyć zużycie tlenu w jednostce czasu wg wzoru:

VO

2

zużytego = VO

2

wdychanego - VO

2

wydychanego

Po odpowiednich przekształceniach wzór na objętość zużytego tlenu 

przyjmuje następującą postać:

VO

2

zużytego = Vpow. wydych/100 • [(100 - %O

2

w pow. wydych

- %CO

2

w pow. wydych) • 0,265 - %O

2

w pow. wydych.]

Objętość wydychanego dwutlenku węgla wylicza się ze wzoru:

VCO

2

wydych. = Vpow. wydych./100 • (%CO

2

w pow. wydych – 0,03)

W celu uproszczenia procedury dopuszczalne jest określanie tylko zawartości 

tlenu w powietrzu wydychanym. Wówczas wydatek energetyczny oblicza się 

ze wzoru:

E = (4,92  V

STPD

/ 100) • (20,93 - %0

2

w pow. wydych.)

we wzorze tym:

E

– wydatek energetyczny w kcal/min

V

STPD

– wielkość wentylacji płuc w l/min w warunkach STPD

Ponieważ istnieje dobra korelacja pomiędzy wielkością wydatku 

energetycznego i wielkością wentylacji płuc, dla szacowania wielkości 

wydatku energetycznego może być stosowany wyłącznie pomiar 

wentylacji

Wydatek energetyczny można obliczyć ze wzorów

E [kcal/min] = 0,173 • V

BTPS

- 0,52  

(Durnin, Edwards, 1955)

E [kcal/min] = 0,210 • V

STPD

(Datta, Ramanathan, 1969)

lub

E [kJ/min] = 0,837 • V

BTPS                           

(Raport of UNU, 1974) 

E [kJ/min] = 0,549 • V

BTPS

+ 11,383    

(Verma i wsp., 1989)

we wzorach tych:

V

BTPS

- wentylacja płuc w warunkach BTPS

V

STPD

- wentylacja płuc w warunkach STPD

16

17

Pomiar wentylacji płuc powinien być wykonywany przynajmniej w 

4–5 min po rozpoczęciu czynności, który to czas jest niezbędny do 

ustalenia się stanu równowagi czynnościowej (wzrostu wentylacji 

płuc do poziomu charakterystycznego dla intensywności danego 

wysiłku).

Stan równowagi czynnościowej

Zalecany okres pomiaru

Energia z 

przemian 

beztleno-
wych

Energia z 

przemian 

tlenowych

Częstość skurczów 

serca

Częstość skurczów 

serca

Dług tlenowy

Wydatek energetyczny

Deficyt 

tlenu

Czę

sto

ść

 sk

ur

czó

se

rc

a/

m

in 

W

yd

ate

en

er

g

ety

cz

n

kJ

/min

Czas min

Nowoczesne aparaty do pomiaru intensywności wysiłku (ciężkości 

pracy) są wyposażone respirometry i analizatory gazów oraz układy 

elektroniczne dokonujące odpowiednich przeliczeń w ten sposób, że 

zużycie tlenu odczytuje się od razu.

18

BodyGem                                                             Oxycon

background image

2009-11-13

4

19

Istnieją również przepływomierze (produkowany w Polsce pod nazwą 

„Miernik wydatku energetycznego” – MWE - 1) wyposażone 

w układ elektroniczny dokonujący przeliczeń zmierzonej wartości 

wentylacji płuc na wydatek energetyczny.
Należy jednak brać pod uwagę to, że podczas bardzo lekkiej pracy 

sam fakt pomiaru wentylacji staje się bodźcem emocjogennym na 

tyle silnym, że może powodować jej zawyżenie w stosunku do 

rzeczywistego zapotrzebowania metabolicznego. Podobnie 

zawyżone wyniki możemy uzyskać przy bardzo ciężkiej 

pracy, ale w tym przypadku hiperwentylacja jest objawem 

gromadzenia się w organizmie kwaśnych produktów przemiany 

materii i zakłócenia równowagi kwasowo-zasadowej. 

Miernik wydatku energetycznego MWE - 1 jest przenośnym przyrządem 

przeznaczonym do ilościowej oceny wydatku energetycznego. Na tej 

podstawie możliwa jest klasyfikacja ciężkości pracy fizycznej na 

stanowiskach pracy.

Zasada działania miernika MWE - 1 jest oparta na pomiarze wentylacji płuc 

przez czujnik przepływu powietrza. Miernik oblicza wartość wydatku 

energetycznego z wentylacji minutowej płuc wykorzystując wzór Datta -

Ramanathana, z uwzględnieniem temperatury otoczenia, współczynnika 

ciśnienia atmosferycznego uśrednionego na obszar Polski oraz 

współczynnika korekcyjnego, co weryfikuje pomiar do wzorcowej metody 

kalorymetrii pośredniej.

Opis techniczny

Miernik MWE - 1 składa się z czujnika przepływu powietrza osadzonego w 

półmasce mikroprocesowego układu przetwarzania umieszczonego w 

osobnej obudowie. Półmaskę zakłada się na twarz badanej osoby a układ 

przetwarzania zawiesza na pasku lub innym odpowiednim elemencie 

ubrania.

20

21

Wydatek energetyczny może być też określony na podstawie

pomiarów

częstości skurczów serca

podczas pracy (wg normy ISO 8996:1990)

Zależność pomiędzy częstością skurczów serca a poziomem metabolizmu

opisuje wzór:

HR = HRo + RM (M - MB)

Przekształcając to równanie otrzymujemy równanie:

M = 1/RM ·(HR - HRo) + BM

które opisuje zależność między zmierzoną częstością skurczów serca

a tempem metabolizmu.
we wzorach tych:

M

- tempo metabolizmu w W/m

2

BM

- podstawowe tempo metabolizmu w W/m

2

RM

- przyrost częstości skurczów serca na jednostkę

metabolizmu

HR 

- częstość skurczów serca określona podczas pracy

HRo

- częstość skurczów serca w pozycji leżącej w

neutralnych warunkach termicznych

Godząc się na pewne uproszczenia przybliżona ocena może być dokonana 

przy pomocy następującego równania:

M = 4 · HR - 255

22

23

Wydatek energetyczny można również wyznaczyć na podstawie pomiaru 

temperatury wewnętrznej ciała. 

Zależność tę opisuje wzór:

M = 459,85 (T

w

-36,8) (H

1,45

/m

0,15

)

M – wydatek energetyczny (w Watach)

T

w

– temperatura wewnętrzna

H – wzrost 

m – masa ciała

wg. Szubert i wsp. 2008

Jeżeli wydatek energetyczny podczas pracy obliczony jest na podstawie 

pomiary parametrów fizjologicznych takich jak zużycie tlenu, 

wentylacja płuc lub częstość skurczów serca otrzymujemy 

wartości 

“brutto”

tzn. obejmujące wydatek na spoczynkową przemianę 

materii i wydatek na samą pracę. Dla uzyskania odpowiedniej 
porównywalności wyników przyjęto jednak podawać wydatek energetyczny 

w wartościach 

“netto”

, czyli na samą pracę. Dlatego też od wartości 

“brutto” trzeba odejmować wartość przemiany spoczynkowej. Można 

ją obliczyć wg wzorów Harrisa-Benedicta :

dla mężczyzn

BMR = 66,473 + 13,752mc + 5,003H - 6,755A

dla kobiet

BMR = 655,096 + 9,563mc + 1,850H - 4,676A

gdzie:

BMR

– przemiana podstawowa w kcal/24 godziny

mc

– masa ciała w kg

H

– wysokość ciała w cm

A

– wiek w latach

W przybliżeniu można przyjąć, że w spoczynku wydatek energetyczny

u mężczyzn wynosi 1 kcal/kg/godz., a u kobiet 0,95 kcal/kg/godz.

24

background image

2009-11-13

5

Szacunkowe metody obliczania 

wydatku energetycznego

Metody te powstały one dzięki 

obserwacji, że wydatek energetyczny 

na wykonywanie takich samych czynności 
roboczych w takim samym tempie 

przez różne osoby, mające odpowiednią 

wprawę w wykonywaniu tych czynności, 

jest podobny

25

26

Wydatek energetyczny mężczyzn [kcal/min] podczas aktywności 

zawodowej i rekreacyjnej. U kobiet wielkości te będą mniejsze o 

ok. 10=20%. Źródło: Durnin i Passmore, 1967.

27

28

29

30

Określanie intensywności wysiłku w MET

1 MET = 3,5 ml O

2

/kg/min

lub

1 MET = 1 kcal/kg/godz.

Aktywność codzienna 

Aktywność rekreacyjna 

Aktywność zawodowa

Rodzaj aktywności MET 

Rodzaj aktywności MET 

Rodzaj aktywności/zawód MET

Siedzenie, niewielka  1,5

Gra na instrumencie  1,8-2,5 Praca biurowa   2,0

Aktywność

Podlewanie ogrodu  2,5

Siatkówka (rekreacyjnie) 2,9 Montaż części (siedząc)   3,0

Chodzenie (3,2 km/h)  2,5

Spacer z psem  3,0

Murowanie, tynkowanie   3,5

Wynoszenie śmieci  3,0

Rower (wolno)  3,5

Stolarstwo, spawanie   4,0

Prace domowe  3,5

Pływanie (wolno)  4,5

Naprawa samochodu   5,0

Grabienie trawnika  4,0 

Rower (umiarkowanie)  5,7

Ciesielstwo   6,0

Koszenie trawnika  4,5 

Narciarstwo  6,8 

Praca w kotłowni  7,0

Wchodzenie po schodach 6,0 Jogging  10,2

Kopanie rowów, wyrąb drewna > 9,0

background image

2009-11-13

6

31

Uproszczona metoda szacowania wydatku energetycznego podczas 

pracy (wg G. Lehmanna) 
 
Tablica A 
 
 

Pozycja ciała 
 

Wydatek energetyczny 

kcal/min 

kJ/min 

W/m

2

 

Siedząca 

0,3 

1,26 

12 

21 

Na kolanach 

0,5 

2,10 

19 

35 

W kucki 

0,5 

2,10 

19 

35 

Stojąca 

0,6 

2,51 

23 

42 

Stojąca pochylona 

0,8 

3,35 

31 

56 

Chodzenie 

1,7 – 3,5  7,12 – 14,65  66 – 124  119 - 244 

Wchodzenie  

bez obciążenia  

po pochyłości 10

o  

(na 1 m wzniesienia)

 

0,7 

3,14 

27 

49 

32

Rodzaj

i ciężkość pracy

Wydatek energetyczny

kcal/min

kJ/min

W/m

2

W

Praca palców, 

ręki i 

przedramienia

lekka
średnia
ciężka

0,3 – 0,6
0,6 – 0,9
0,9 – 1,2

1,3 – 2,5
2,5 – 3,8
3,8 – 5,0

12 – 23
23 – 35
35 – 47 

21 – 42
42 – 63
64 – 84

Praca jednego 

ramienia

lekka
średnia
ciężka

0,7 – 1,2
1,2 – 1,7
1,7 – 2,2

2,9 – 5,0
5,0 – 7,1
7,1 – 9,2

27 – 47
47 – 66
66 – 85

49 – 84

84 – 119
119–153

Praca obu 

ramion

lekka
średnia
ciężka

1,5 – 2,0
2,0 – 2,5
2,5 – 3,0

6,3 – 8,4

8,4 – 10,5

10,5 – 12,6

58 – 78
78 – 97

97 – 116

105 – 140
140 – 174
174 – 209

Praca mięśni 

kończyn i 

tułowia

lekka
średnia
ciężka
bardzo ciężka

2,5 – 4,0
4,0 – 6,0
6,0 – 8,5

8,5 – 11,5

10,5 – 16,7
16,7 – 25,1
25,1 – 35,6
35,6 – 48,1

97 – 155

155 – 233
233 – 329
329 – 445

174 – 279
279 – 419
419 – 593
593 – 802

Tablica B

33

Wartości podane w tabelach to wydatek energetyczny mężczyzn.  
Dlatego w celu uzyskania wartości odpowiadających wydatkowi 

energetycznemu kobiet wyniki oszacowanego u mężczyzn wydatku 

energetycznego pomnożyć przez współczynnik o wartości od 0,8 do 

0,85. Wyższa wartość współczynnika odnosi się do kobiet wysokich, o 

silnej budowie, niższa – do małych, szczupłych kobiet. 
Jeżeli jednak chcemy oszacować wielkość wydatku energetycznego 

kobiety zatrudnionej na takim samym stanowisku jak mężczyzna, dla 

którego określono już wydatek energetyczny, to trzeba sprawdzić, czy 

oboje wykonują dokładnie takie same czynności. Jeżeli tak jest, to 

wystarczy zastosować ten współczynnik. 

Często zdarza się jednak, że na jednakowym z nazwy stanowisku kobiety i 

mężczyźni pracują z różnym obciążeniem i najczęściej stąd, a nie tylko z 

innej masy ciała wynikają różnice wielkości wydatku energetycznego 

kobiet i mężczyzn.

34

35

Tempo metabolizmu związane z 
pozycją ciała i z częściami ciała 
zaangażowanymi w wykonanie 
pracy, W/m

2

wg normy PN

–EN ISO 8996:2005

 
 

Lp.  Wykonywana czynność 

Czas 

wykonywania 
czynności w dniu 
pracy [min] 

Wydatek energetyczny 

Na pozycję ciała 
[kcal/min] 

Na rodzaj pracy 
[kcal/min] 

Łącznie, na 

pozycję + 
rodzaj pracy 

Na czynność 

w czasie dnia 
pracy 

4=(2+3) 

5=(1x4) 

Wymiana szpul, 
likwidacja zrywów 

162 

Stojąca – 0,6 

Praca obu 
ramion, lekka – 

1,8 

2,4 

388,8 

Zdejmowanie pełnych 
szpul 

59 

Stojąca 
pochylona – 0,8 

Praca mięśni 
kończyn i 
tułowia, lekka – 
2,8 

3,6 

212,4 

Przygotowywanie 
szpul i cewek 

84 

Stojąca – 0,6 

Praca obu 

ramion, lekka – 
1,5 

2,1 

176,4 

Czynności 
porządkowe, 
omiatanie maszyny 

20 

Stojąca i 
chodzenie – 1,2 

Praca jednego 
ramienia, lekka – 
1,0 

2,2 

44,0 

Obserwacja pracy 
maszyny 

46 

44 
20 

Stojąca – 0,6 

Chodzenie – 1,7 
Siedzenie – 0,3 

 

0,6 

1,7 
0,3 

27,6 

74,8 

6,0 

Przerwy 

45 

 

 

0,5 

22,5 

Łącznie 

           480 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  952,5 

 

Otrzymany wynik należy pomnożyć przez 0,8, ponieważ pracę wykonują kobiety    952,5 kcal x 0,8 = 762 kcal  

Koszt energetyczny pracy skręcaczki oceniony wg metody G. Lehmanna

36

background image

2009-11-13

7

 

Lp. 

Wykonywana 
czynność 

Czas 

wykonywania 
czynności w 
dniu pracy 
[min] 

Wydatek energetyczny 

Na pozycję 

ciała 

[kcal/min] 

Na rodzaj pracy 

[kcal/min] 

Łącznie, na 

pozycję + 

rodzaj 

pracy 

Na 

czynność w 

czasie dnia 

pracy 

4=(2+3) 

5=(1x4) 

Obszywanie 
dywanów 

360 

Siedząca – 0,3 

Praca obu ramion, 

średnia – 2,2 

2,5 

900 

Przenoszenie 
dywanów 

30 

Chodzenie 

powolne – 1,7 

Praca obu ramion, 

ciężka – 3,0 

4,7 

141 

Chodzenie bez 
ciężaru 

30 

Chodzenie w 

umiarkowanym 

tempie – 2,8 

 

2,8 

84 

Wymiana nici 

w maszynie 

15 

Siedząca – 0,3 

Praca palców ręki i 

przedramienia, 

lekka – 0,6 

0,9 

13,5 

Przerwy 

45 

 

 

0,5 

22,5 

Łącznie 

  480 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1161 

 
Otrzymany wynik należy pomnożyć przez 0,8, ponieważ pracę wykonują kobiety  
                                                                                                     1168 kcal x 0,8 = 929 kcal 

Koszt energetyczny pracy podczas obszywania dywanów 

oceniony wg metody G. Lehmanna

37

Znaczenie tempa pracy w kształtowaniu wydatku energetycznego 

(ciężkości pracy)

 

Stanowisko 

Liczba 

operacji 

/min 

Przenoszony 

jednostkowy 

ciężar 

Efektywny 
czas pracy 

Wydatek 

energetyczny 

[kcal/min] 

Wydatek 

energetyczny 

[kcal/zmianę] 

Pakowanie torebek w 

kartony (A) 

60 

30-70 g 

450 

3,3 

1500 

Pakowanie torebek w 

kartony (B) 

25 

125-250 g 

410 

2,3 

980 

Przenoszenie kartonów 

z taśmy na paletę (A) 

16 

1,0-1,8 kg 

450 

4,0 

1800 

Przenoszenie kartonów 

z taśmy na paletę (B) 

1,8-2,7 kg 

410 

2,6 

1090 

 

38

Znaczenie podłoża, po jakim się chodzi i tempa chodzenia dla wydatku 

energetycznego

Zgodnie z metodą Lehmanna

1,7 - 3,5 kcal/min

Wartownik -

chodzenie po drodze równej i gładkiej

oraz po podłożu nierównym, rozmiękłym

i trawiastym 

3,1 - 4,2 kcal/min

Pracownik zakładu oczyszczania miasta -

chodzenie po wysypisku śmieci (teren

nierówny, pagórki, skarpy)

4,8 kcal/min

Dostarczanie korespondencji w IV-piętrowym budynku

kobieta - ciężar torby 7 kg

5,4 kcal/min

kobieta - ciężar torby 10 kg

5,1 kcal/min

mężczyzna - ciężar torby 8 kg 

7,3 kcal/min

mężczyzna - ciężar torby 15 kg

7,0 kcal/min

mężczyzna - ciężar torby 16 kg

7,5 kcal/min 

39

Wzory do obliczania wydatku energetycznego podczas przemieszczania 

ciężarów (

Garg A, Chaffin DB, Herrin GD, AIHA, 1978, 39, 661-674

)

Utrzymywanie pozycji

siedzącej 

E = 0,023 BW

stojącej

E = 0,024 BW

stojącej, pochylonej

E = 0,028 BW

Chodzenie (Kcal)

ΔE = 10

-2

(51 + 2,54 BW · V

2

+ 0,379 BW · G · V) t

Podnoszenie w pozycji pochylonej

ΔE = 10

-2

[0,325 BW (0,81-h

1

) + (1,41 L + 0,76 S · L) (h

2

-h

1

)]

dla h

1

< h

< lub = 0,81

Podnoszenie z przysiadu (z prostymi plecami)

ΔE = 10

-2

[0,541 BW (0,81-h

1

) + (2,19 L + 0,62 S · L) (h

2

-h

1

)]

dla h

1

< h

< lub = 0,81

BW=ciężar ciała [kg]; V=szybkość chodzenia [m/sek]; S - płeć: 1 - mężczyzna, 0 - kobieta;

L=ciężar [kg]; h

1

= wysokość początkowa; h

2

= wysokość końcowa; t = czas [min] 

40

Niesienie ciężaru w rękach opuszczonych wzdłuż tułowia (w jednej lub w obu 

rękach) (Kcal)

ΔE = 10

-2

[80+2,43 BWxV

2

+4,63 L+V

2

+4,62 L+0,379(L+BW)GxV] t

Niesienie ciężaru przed sobą
ΔE = 10

-2

[68+2,54 BWxV

2

+4,08 L+V

2

+11,4 L+0,379(L+BW)GxV] t 

Trzymanie ciężaru w obu rękach opuszczonych wzdłuż tułowia (kcal)
ΔE = 0,037 L x t
Trzymanie ciężaru w jednej ręce, opuszczonej (kcal)
ΔE = 0,088 L x t
Trzymanie ciężaru przed sobą
ΔE = 0,062 L x t

BW=ciężar ciała [kg]; V=szybkość chodzenia [m/sek]; L= ciężar [kg]; 

G = nachylenie podłoża [%]; t = czas [min] 

41

Popychanie lub pociąganie – uchwyt na wysokości 0,81 m (kcal/czynność)

ΔE = 10

-2

X (0,112 BW + 1,15 F + 0,505 S x F)

Popychanie lub pociąganie – uchwyt na wysokości 1,5 m (kcal/czynność)
ΔE = X (0,086 BW + 0,036 F)
Poziomy ruch obu rąk w zakresie 180 (kcal/ruch)
ΔE = 10

-2

(0,11 BW + 0,726 L)

Poziomy ruch jedną ręką w zakresie 180 (kcal/ruch)
ΔE = 10

-2

(0,097 BW + 0,946 L)

Poziomy ruch jedną lub obydwiema rękami w zakresie 90 , stanie (kcal/ruch)
ΔE = 10

-2

(3,31 + 0,726 L + 0,143 S x L)

Poziomy ruch obydwiema rękami w zakresie 90 , siedzenie (kcal/ruch)
ΔE = 10

-2

(3,5 + 0,682 L + 0,321 S x L)

Poziomy ruch jedną ręką w zakresie 90 , siedzenie (kcal/ruch)
ΔE = 10

-2

(2,54 + 1,1 L + 0,248 S x L)

42

background image

2009-11-13

8

Ruch ręki lub obu rąk do przodu, stanie (kcal/ruch)

ΔE = 10

-2

X (3,75 + 1,23 L)

Ruch ręki lub obu rąk do przodu, siedzenie (kcal/ruch)

ΔE = 10

-2

X (6,3 + 2,71 L)

BW=ciężar ciała [kg]; F=przeciętna siła popychania/pociągania [kg]; S - płeć: 1 -

mężczyzna, 0 - kobieta; L=ciężar [kg]; X zakres ruchu [m]

43

44

wy

d

ate

en

er

ge

ty

cz

ny

 n

m

2

p

rz

ec

te

p

o

wi

er

zc

h

n

i

m

in

u

ty

 n

m

2

p

rz

ec

te

p

o

w

ie

rz

ch

n

i

Wydatek energetyczny na 1 m

2

przeciętej powierzchni (słupki 

zakreskowane) i czas potrzebny na przepiłowanie 1m

2

(słupki puste) 

w zależności od używanej piły. Pionowy znacznik (p<0,01) oznacza 

statystycznie istotną różnicę wydatku energetycznego.

Źródło: Grandjean, Egli, Rhiner i Steinlin, 1952.

45

wydatek energetyczny

wydajność

kąt pomiędzy ramieniem 

a przedramieniem

Wydajność pracy i wydatek energetyczny w zależności od wysokości 

ustawienia stołu (co warunkuje ustawienie rąk) podczas pakowania 

artykułów spożywczych.

Źródło: Tichauer, 1968.

46

cz

ęs

to

ść

 tę

tn

a/m

in

cz

. tę

tn

a/m

in

Obciążenie podczas pracy może być zmniejszone poprzez wyeliminowanie 

pochylania się. Wydatek energetyczny zmniejszył się o 25%, przyrost 

częstości skurczów serca ponad poziom spoczynkowy o 20%. 

Źródło: Scholz i Sieber, 1963.

Modelowe stanowisko pracy – (5) urządzenie utrzymujące odległość 

badanego od krawędzi stołu. Praca polegała na przekładaniu pojemnika 

o masie 5 kg 10 razy na min.

Zużycie tlenu i częstość skurczów serca podczas pracy na modelowym 

stanowisku. 

I słupek – wykonywanie czynności w bliskim zasięgu, 

II słupek – wykonywanie czynności w maksymalnym zasięgu, 

III słupek – maksymalny zasięg + pochylenie ku przodowi

background image

2009-11-13

9

 

Mężczyźni 

Klasy 

ciężkości pracy 

kcal/8 godz. 

kcal/min 

kJ/8 godz. 

kJ/min 

Bardzo lekka 

Do 300 

do 1,2 

1250 

do 5 

Lekka 

300 – 800 

1,2 – 2,2 

1250 – 3350 

5 – 10 

Średnio-ciężka  800 – 1500 

2,2 – 4,5 

3350 – 6300 

10 – 20 

Ciężka 

1500 – 2000  4,5 – 7,0 

6300 – 8400 

20 – 30 

Bardzo ciężka 

> 2000 

> 7,0 

> 8400 

> 30 

 
Kobiety 

Klasy 
ciężkości pracy 

kcal/8 godz. 

kcal/min 

kJ/8 godz. 

kJ/min 

Bardzo lekka 

do 200 

do 0,8 

do 850 

do 3,5 

Lekka 

200 – 700 

0,8 – 1,8 

850 – 2900 

3,5 – 7,5 

Średnio-ciężka  700 – 1000 

1,8 – 3,0 

2900 – 4200 

7,5 – 12,5 

Ciężka 

1000 – 1200  4,0 – 4,8 

4200 – 5000 

12,5 – 20 

Bardzo ciężka 

> 1200 

> 4,8 

> 5000 

> 20 

 

Klasyfikacja ciężkości pracy na podstawie wartości efektywnego 

wydatku energetycznego w ciągu zmiany roboczej

49

50

Ocena ryzyka zawodowego związanego z ciężkością pracy

Pracodawca zapewnia posiłki pracownikom wykonującym prace:

1) związane z wysiłkiem fizycznym, powodującym w ciągu zmiany roboczej 

efektywny wydatek energetyczny organizmu powyżej 2000 kcal (8374 kJ) 

u mężczyzn i powyżej 1100 kcal (4605 kJ) u kobiet, 

2) związane z wysiłkiem fizycznym, powodującym w ciągu zmiany roboczej 

efektywny wydatek energetyczny organizmu powyżej 1500 kcal (6280 kJ) 

u mężczyzn i powyżej 1000 kcal (4187 kJ) u kobiet, wykonywane 

w pomieszczeniach zamkniętych, w których ze względów technologicznych 
utrzymuje się stale temperatura poniżej 10 C lub wskaźnik obciążenia 

termicznego (WBGT) wynosi powyżej 25 C, 

3) związane z wysiłkiem fizycznym, powodującym w ciągu zmiany roboczej 

efektywny wydatek energetyczny organizmu powyżej 1500 kcal (6280 kJ) 

u mężczyzn i powyżej 1000 kcal (4187 kJ) u kobiet, wykonywane na otwartej 

przestrzeni w okresie zimowym; za okres zimowy uważa się okres od 

dnia 1 listopada do dnia 31 marca, 

4) pod ziemią.

ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW z dnia 28 maja 1996 r. w sprawie profilaktycznych posiłków i napojów. 
(Dz. U. Nr 60, poz. 279)

51

Ocena obciążenia statycznego

W ocenie obciążenia statycznego należy uwzględniać:

• zajmowaną pozycję ciała i stopień jej wymuszenia,
• obecność operacji roboczych wymagających 

istotnych napięć statycznych,

• wielkość rozwijanych sił podczas napięć statycznych,

• czas trwania obciążeń.

52

Pozycja ciała

– większe obciążenie statyczne jest w pozycji 

stojącej niż siedzącej, bo przestrzenna stabilizacja środka 
ciężkości wymaga dodatkowych napięć mięśniowych. 
Dlatego też, wszędzie gdzie jest to możliwe praca powinna 
być wykonywana w pozycji siedzącej. Pozycja stojąca jest 
wskazana tylko wówczas, gdy:
• wydatek energetyczny przekracza 2-3 kcal/min (praca 
średnio ciężka)
• wymagana jest większa przestrzeń dla wykonywania 
ruchów,
• konieczne jest używanie dużej siły.
Dodatkową uciążliwością pozycji stojącej jest konieczność 
pochylania się. Wraz ze wzrostem kąta pochylenia rośnie 
obciążenie statyczne mięśni grzbietu – trzeba utrzymać górną 
połowę ciała. 

53

Niezmienna pozycja siedząca również nie jest fizjologicznie 
poprawną. Wskazana jest zawsze możliwość zmiany pozycji 
podczas wykonywania czynności (konieczność rozluźnienia 
mięśni, polepszenie warunków hemodynamicznych –
zapobieganie zastojom żylnym).

Pozycja wymuszona

– to taka, której nie można zmienić 

przez czas niezbędny do wykonania czynności (np. przy 
obsłudze niektórych obrabiarek, przy wczytywaniu danych do 
komputera, podczas montażu drobnych elementów, podczas 
długotrwałych operacji chirurgicznych). Przy takich 
czynnościach występuje również konieczność skupienia uwagi i 
wzmożona kontrola wzrokowa wykonywanych ruchów. Na 
wymuszenie pozycji wpływa również duża powtarzalność 
ruchów (monotypowość czynności). 

54

background image

2009-11-13

10

Ocena stopnia obciążenia statycznego wg Kirschnera (modyfikacja Fibigera)

55

Stopień 

obciążenia 

statycznego

Praca związana z trzymaniem

Pozycja ciała przy pracy

*

Mały

Sporadyczne trzymanie ciężaru < lub 

utrzymywanie rąk w "niewygodnych" 

pozycjach.

Siedząca, niewymuszona; stojąca niewymuszona z 

możliwością okresowej zmiany na siedzą; stojąca 

lub siedząca na przemian z chodzeniem.

Średni

Konieczność okresowego trzymania 

ciężarów do lub utrzymywanie rąk 

powyżej barków lub w innych 

"niewygodnych" pozycjach. 

Siedząca, wymuszona, niepochylona, bądź 

nieznacznie pochylona; stojąca, niewymuszona bez 

możliwości zmiany pozycji na siedzącą.

Duży

Konieczność dłuższego trzymania 

ciężarów > lub utrzymywanie rąk 

powyżej barków lub w innych 

"niewygodnych" pozycjach. 

Stojąca, wymuszona, niepochylona z możliwością 

okresowej zmiany pozycji na siedzącą; siedząca, 

wymuszona, bardzo pochylona; stojąca, 

wymuszona, niepochylona bez możliwości zmiany 

pozycji na siedzącą; stojąca, wymuszona, 

pochylona niezależnie od możliwości zmieniania 

pozycji.

Bardzo 

duży

Jak wyżej, gdy czas utrzymywania jest 

długi.

Klęcząca, w przysiadzie i inne nienaturalne pozycje. 

*

Obciążenie statyczne występuje wówczas, jeżeli przyjęta pozycja trwa przynajmniej parę minut; gdy 

trwa bardzo krótko, obciążenie ma charakter dynamiczny 

Plecy

1 - wyprostowane

2 - zgięte do przodu

3 - skręcone

4 - zgięte i skręcone

Ramiona

1- obydwa poniżej stawu 

ramieniowego

2 - jedno powyżej stawu 

ramieniowego

3 - obydwa powyżej stawu 

ramieniowego

Nogi

1- pozycja siedząca

2- stanie na obu nogach

3 - stanie na jednej nodze

4 - stanie na obu  ugiętych nogach

5 - stanie na jednej ugiętej nodze
6 - pocycja klęcząca na jednym lub 

obu kolanach

7 - chodzenie

Metoda OWAS (Ovako Working Posture Analysis System)

Karhu, Kansi & Kuorinka (1986)

56

Kod 
obciążenia 

Mężczyźni 

[kg] 

Kobiety  

i młodociani 

chłopcy 

[kg] 

Dziewczęta 

[kg] 

< 10 

<5 

< 2 

10 – 20 

5 – 10 

2 – 6 

>20 

> 10 

>6 

 

 

Kody sił zewnętrznych w zależności od populacji

Klasyfikacji podlega również siła zewnętrzna. Zgodnie z 

metodą OWAS siła ta może być klasyfikowana jako 1, 

2 lub 3. Dla potrzeb oceny ryzyka poprzez czynnik 

obciążenia statycznego zróżnicowano wartości siły dla 

mężczyzn, kobiet i młodocianych, opierając się na 

aktach prawnych 

57

58

Plecy Ramiona

1

2

3

4

5

6

7

Nogi

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Obciążenie

1

1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1

2

1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1

3

1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2

2

1

2 2 3 2 2 3 2 2 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 3 3

2

2 2 3 2 2 3 2 3 3 3 4 4 3 4 4 3 3 4 2 3 4

3

3 3 4 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4

3

1

1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 3 4 4 4 3 3 3 1 1 1

2

2 2 3 1 1 1 1 1 2 4 4 4 4 4 4 3 3 3 1 1 1

3

2 2 3 1 1 1 2 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1

4

1

2 3 3 2 2 3 2 2 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4

2

3 3 4 2 3 4 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4

3

4 4 4 2 3 4 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4

Kombinacje położeń pleców, ramion i nóg oraz odpowiadające im 

kategorie oceny stanowiska pracy

1 - pozycje naturalne, obciążenie jest małe lub akceptowalne.
2 - pozycje mogą mieć negatywny wpływ na uklad mięśniowo-szkieletowy, obciążenie

umiarkowane, prawie akceptowalne, należy brać pod uwagę konieczność zmian na 

stanowisku w najbliższej przyszłości.

3 - pozycje mają negatywny wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, obciążenie jest duże, 

zmiany na stanowisku muszą być przeprowadzone tak szybko, jak to jest możliwe.

4 - pozycje mają bardzo negatywny wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, obciążenie jest

bardzo duże, zmiany na stanowisku muszą być przeprowadzone natychmiast.

59

Obciążenie

Pozycje ciała przy pracy

(kategorie OWAS)

Czas utrzymywania jednej 

pozycji

(% zmiany roboczej)

Małe

Pozycja niewymuszona kategorii 1

do 70

Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja 

niewymuszona kategorii 2

do 50

Pozycja wymuszona kategorii 2

do 30

Średnie

Pozycja niewymuszona kategorii 1

powyżej 70

Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja 

niewymuszona kategorii 2

50 - 70

Pozycja wymuszona kategorii 2

30 - 50

Pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4

do 30

Duże

Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja 

niewymuszona kategorii 2

powyżej 70

Pozycja wymuszona kategorii 2

powyżej 50

Pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4

powyżej 30

Zastosowanie metody OWAS do oceny 

obciążenia statycznego

Ocena

obciążenia wynikającego z powtarzalności 

ruchów (monotypowości)

Monotypowość występuje przy pracach ręcznych, 

cechujących się wysoką powtarzalnością elementarnych czynności.
Jej konsekwencją jest obciążenie (a czasem przeciążenie) aparatu 

mięśniowo-ruchowego. 
Skutkiem monotypowości ruchów są dolegliwości układu ruchu.

60

background image

2009-11-13

11

Częstotliwość ruchów określana jako “duża” 

dla różnych części kończyny górnej

Część ciała

Liczba ruchów/minutę

Barki

Więcej niż 2

Ramię/łokieć

Więcej niż 10

Przedramię/nadgarstek

Więcej niż 10

Palce

Więcej niż 200

Wg: 

Kilbom Ĺ [1994]. Repetitive work of the upper extremity; 

Part II: The scientific basis for the guide. Int J Ind Erg 14:59–86.

62

63

Lp.

Częstotliwość

Liczba powtórzeń  cyklu pracy 

w ciągu zmiany roboczej

Liczba 

punktów

1.

Bardzo mała

mniej niż 100

1

2.

Mała

100 200

2

3.

Średnia

200 1000

3

4.

Duża

1000 1800

4

5.

Bardzo duża

więcej niż 1800

5

Lp.

Sumaryczna liczba 

punktów

Określenie stopnia 

monotonii  pracy

1.

3 5

mały

2.

6 7

średni

3.

8 9

duży

4.

10 11

bardzo duży

Lp.

Stopień 

zmienności 

sposobu 

wykonania 
operacji w 

kolejnych 

cyklach

Kryteria do ustalenia stopnia 

zmienności

Liczba 

punktów

1.

Duży

sposób wykonania  operacji przy
kolejnych  powtórzeniach  często 
(co 2-4 cykle) ulega  istotnej 
zmianie

1

2.

Średni

sposób wykonania  operacji przy 
kolejnych  cyklach sporadycznie 

(co ok. 5-10 cykli) ulega istotnej 

zmianie

2

3.

Mały

sposób wykonania  operacji 
po kolejnych  powtórzeniach 
praktycznie  nie ulega  zmianie

3

Lp.

Stopień 

złożoności 

operacji

Kryteria do oceny 

stopnia złożoności  operacji

Liczba 

punktów

1.

Duży

operacja trudna,  wykonanie
jej wymaga od pracownika 
doświadczenia  oraz wysokich 
kwalifikacji

1

2.

Średni

operacja przeciętnie  trudna, 
wykonanie  jej wymaga od 
pracowników niewysokich 
kwalifikacji,  przygotowanie
trwa ponad 1 miesiąc

2

3.

Mały

operacja prosta, łatwa 
do poznania  i wykonania, 
możliwa do wykonania  przez 
pracowników bez żadnych
kwalifikacji,  po minimalnym
okresie przyuczenia

3

Ocena stopnia zmienności i złożoności

Ocena liczby powtórzeń      

Sumaryczna ocena

monotypowości 

64

Ryzyko związane z 

czynnościami 

jednostajnie 

powtarzanymi

Czas wykonywania czynności 

jednostajnie powtarzanej

Małe

Czas wykonywania cyklu czynności 
jest dłuższy niż 2 minuty

Średnie

Czas wykonywania cyklu czynności 
wynosi od 30 sekund do 2 minut

Duże

Czas wykonywania cyklu czynności 
jest krótszy niż 30 sekund

Ocena ryzyka zawodowego związanego z czynnościami 

jednostajnie powtarzanymi, wykonywanymi bez użycia 

siły, podczas pracy w pozycji siedzącej

65

Ryzyko

Liczba powtórzeń operacji roboczej w ciągu 

zmiany roboczej

Ruchy 

precyzyjne

Przy 

wywieranej 

sile 

zewnętrznej 

(równej masie 

materiałów)

< 10 kG

Przy 

wywieranej 

sile 

zewnętrznej 

(równej masie 

materiałów)

> 10 kG

Małe

< 1500

< 800

< 300

Średnie

1500 3000

800 1600

300 800

Duże

> 3000

> 1600

> 800

Ocena ryzyka zawodowego związanego z czynnościami 

jednostajnie powtarzanymi, precyzyjnymi wykonywanymi 

z użyciem siły

Zależność między liczbą cykli w ciągu zmiany roboczej (oś y) 

a siłą zewnętrzną wyrażaną w kG (oś x) oraz odpowiednie strefy oceny 

obciążenia

Ocena monotypowości ruchów

66

kg

Li

czb

cyk

li

/zm

ia

n

ę

background image

2009-11-13

12

Wydolność fizyczna jako wskaźnik 

zdolności do pracy

67

W celu wykonania wysiłku fizycznego 

konieczne jest wytworzenie w organizmie 

odpowiedniej ilości energii (wyrażonej w kcal, 

kJ lub ilości pobranego tlenu) w celu pokrycia 
zwiększonego zapotrzebowania 

energetycznego związanego z tym wysiłkiem. 

68

Wydolność fizyczna

jest to maksymalna zdolność 

organizmu do pokrywania zwiększonego zapotrzebowania 
energetycznego podczas wysiłku, czyli zdolność do wykonywania 
ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych 
wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych, 
w warunkach ciągłości metabolizmu tlenowego i bez szybko 
narastającego zmęczenia, a także bez warunkujących jego 
rozwój głębszych zmian środowiska wewnętrznego organizmu. 
Pojęcie to obejmuje również tolerancję zmian zmęczeniowych 
i zdolność do szybkiej ich eliminacji po zakończeniu wysiłku.

69

70

Przez pojęcie wydolności fizycznej najczęściej rozumie się 

tzw. wydolność tlenową, która oznacza zdolność 

do długotrwałego wysiłku o umiarkowanym nasileniu 

z zachowaniem ciągłości metabolizmu tlenowego.

W sporcie wyczynowym pojęcie to jest niewystarczające, 

ponieważ często mamy do czynienia z wysiłkami 

krótkotrwałymi, ale bardzo intensywnymi, podczas 

których przeważa metabolizm beztlenowy. 

Dlatego też w sporcie ocenia się również tzw. wydolność 

beztlenową (anaerobową). 

Rzeczywistą miarą 

wydolności fizycznej

jest czas 

wykonywania wysiłków o określonej stałej lub zwiększającej 

się intensywności, takich jak bieg, jazda na rowerze 

(cykloergometrze) lub chód, do całkowitego wyczerpania. 

Najlepszym ze znanych wskaźników 

wydolności fizycznej 

aerobowej

jest maksymalna zdolność pobierania tlenu 

przez organizm (

VO

2

max

). Jest to sumaryczny wskaźnik 

charakteryzujący sprawność układu krążenia i 

oddechowego.
Wskaźnik ten u ludzi zdrowych umożliwia 

przewidywanie reakcji na obciążenie wysiłkowe.

71

Zmiany poziomu zużycia tlenu w czasie wysiłku 

o wzrastającej intensywności

72

background image

2009-11-13

13

73

Wydolność fizyczna określają

:

1. Sprawność funkcji współdziałających w pokrywaniu 

zapotrzebowania tlenowego mięśni i aktywność 

procesów biochemicznych w mięśniach, decydujących 

o wykorzystaniu tlenowych źródeł energii.

2. Zasoby substratów energetycznych w mięśniach 

i innych tkankach oraz sprawność mobilizacji 

substratów ze źródeł pozamięśniowych.

3. Sprawność procesów wyrównujących zmiany 

w środowisku wewnętrznym organizmu 

spowodowane przez wysiłek.

4. Tolerancja zmian zmęczeniowych.

74

Wskaźnikiem sprawności funkcji zaopatrzenia 
tlenowego tkanek jest wielkość 

maksymalnego 

pochłaniania tlenu

Wielkość 

VO

2

max

zależy od:

- maksymalnej wentylacji płuc,

- pojemności dyfuzyjnej płuc,

- objętości i pojemności tlenowej krwi,

- maksymalnej pojemności minutowej serca 

(maksymalnej objętości wyrzutowej oraz 

maksymalnej częstości skurczów serca),

- tętniczo-żylnej różnicy wysycenia krwi tlenem:

- regulacji naczynioruchowej 

(rozmieszczenia krwi tłoczonej przez serce),

- mięśniowego przepływu krwi 

(stosunku krwi płynącej przez zespolenia 

tętniczo-żylne i przez naczynia odżywcze). 

75

Maksymalna wentylacja płuc.

Możliwości zwiększania wentylacji płuc u zdrowego człowieka są 
tak duże, że nawet podczas wysiłków maksymalnych istnieje 

niewykorzystana rezerwa wentylacji płuc (dowolna wentylacja 
maksymalna wynosi około 120-175 l/min, zaś podczas 

maksymalnego wysiłku – 800-100 l/min). 

Różnica miedzy maksymalną wentylacją wysiłkową a maksymalną wentylacją 

dowolną ma jednak duże znaczenie, bo uczucie braku powietrza pojawia się 

wówczas, gdy wentylacja wysiłkowa osiąga ok. 50% maksymalnej wentylacji 

dowolnej.

Pojemność dyfuzyjna płuc.
Zazwyczaj nie ogranicza wydolności fizycznej, bo ilość tlenu jaka 

przenika przez błonę pęcherzyka płucnego w jednostce czasu 
przekracza możliwości absorpcyjne tlenu w kapilarach płucnych.

Obniżenie wydolności z powodu układu oddechowego może mieć miejsce 

jedynie w przypadku chorób płuc (rozedma, przewlekła obturacyjna choroba 

płuc) lub klatki piersiowej (duże zniekształcenie). Wzmożona wentylacja płuc 

może nie zapewnić odpowiedniego dostarczania tlenu w warunkach dużego 

spadku prężności tlenu w powietrzu wdychanym – pobyt na dużych 

wysokościach. 

76

Objętość i pojemność tlenowa krwi.

Poziom maksymalnego pobierania tlenu zależy od objętości 

krwi każącej. Dramatycznie obniża się po utracie krwi 

(krwotok), obniża się również w warunkach odwodnienia 

(utrata płynów =5% masy ciała skutkuje obniżeniem 

wydolności o 30%).

Pojemność tlenowa krwi zależy od ilości erytrocytów i ilości 

hemoglobiny. Niedokrwistości zmniejszają pojemność tlenową 

krwi. Ekspozycja na substancje blokujące przenoszenie tlenu 

przez hemoglobinę (tlenek węgla – palenie tytoniu, tlenki 

azotu - spaliny) również zmniejszają pojemność tlenową krwi, 

a przez to wydolność. 

77

Maksymalna objętość wyrzutowa serca.

Zależy od objętości krwi wypełniającej komory, od oporu 

stawianego odpływowi krwi z serca (od ciśnienia 

rozkurczowego w aorcie, obwodowego oporu naczyniowego 

oraz od lepkości krwi) oraz od kurczliwości mięśnia 

sercowego. O sprawności funkcjonowania serca jako mięśnia 

informuje frakcja wyrzutowa. Jest to stosunek objętości 

wyrzutowej do objętości końcowo-rozkurczowej komory. 

U zdrowego człowieka sprawność wyrzutowa w spoczynku 

wynosi ponad 60%, podczas wysiłku zwiększa się o ok. 10%.

Maksymalna częstość skurczów serca

Zależy od wieku. Można ją oszacować wg wzoru:

HR

max

= 220-wiek 

78

Tętniczo-żylna różnica wysycenia krwi tlenem.

Przepływ krwi przez mięśnie w czasie wysiłku rośnie 

w wyniku rozszerzenia naczyń w pracujących mięśniach, 

a także otwarcia naczyń, przez które dotychczas krew 

nie płynęła. Ilość kapilar w mięśniu rośnie wraz z postępem 

treningu, co ułatwia dostarczenie tlenu. Rośnie także ilość 

i aktywność enzymów zaangażowanych w procesy 

-oksydacji, cyklu Krebsa i glikolizę beztlenową. Poprawia 

to procesy wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach.

O wielkości maksymalnego pobierania tlenu decyduje 

również zawartość mioglobiny w mięśniach (białko pełniące 

rolę magazynu tlenu wewnątrz komórki mięśniowej) 

glikogenu mięśniowego (jego poziom zależy od diety 

i stopnia wytrenowania). 

background image

2009-11-13

14

79

Poziom maksymalnego pobierania tlenu zależy również 

od sprawności mechanizmów buforujących, które 

prowadzą do wyrównania pH oraz od szybkości 

metabolizowania mleczanów

Wielkość maksymalnego pobierania tlenu jest 

skorelowana ze sprawnością mechanizmów 

odpowiedzialnych za termoregulację i usuwanie nadmiaru 

ciepła powstajacego podczas wysiłku fizycznego.

Aktualna wielkość maksymalnego pochłaniania tlenu 

(

VO

2

max

) zależy również od:

1. Rozmiarów ciała 

(w tym od masy mięśni zaangażowanych w wysiłek).

2. Wieku.

3. Płci.

4. Pory doby, w jakiej wykonywany jest wysiłek.

5. Ciśnienia tlenu w powietrzu 

(wysokości na jakiej się przebywa).

6. Stanu odżywienia.

80

Zależność VO

2

max od masy zaangażowanych 

mięśni

81

bieg

wspi-
naczka

Zależność VO

2

max od wieku

Z analizy poziomu wydolności fizycznej u osób w różnym 

wieku wynika, że wzrasta ona do ok. 20 roku życia, następnie 

stabilizuje się na kilka lat, a później następuje stopniowe 

obniżanie się wraz z upływem lat życia.
Mężczyzna w wieku 50 lat dysponuje wydolnością równą 

ok. 80% szczytowej wielkości osiągniętej na początku trzeciej 

dekady życia, zaś w wieku 60 lat wielkość ta odpowiada już 

tylko około 70% poziomu, jaki miał w wieku ok. 25 lat.
Tempo obniżania się poziomu maksymalnego pochłaniania 
tlenu wraz z wiekiem jest nieco większe u mężczyzn 

niż u kobiet.

82

Maksymalne pochłanianie tlenu (VO

2

max) u elitarnych sportowców i 

niewytrenowanych kobiet i mężczyzn

Wiek [lata]

Wytrenowani mężczyźni
Wytrenowane kobiety

Niewytrenowani

mężczyźni

Niewytrenowane

kobiety

83

Szybkość obniżania się VO

2

max w badaniach 

przekrojowych oceniono na:

dla mężczyzn 

od 0,25 do 0,80ml / kg / min / rok

dla kobiet

od 0,25 do 0,40ml / kg / min / rok

Natomiast na podstawie badań prospektywnych 

stwierdzono, że tempo obniżania się VO

2

max jest nawet 

szybsze i wynosi:

dla mężczyzn 

od 0,56 do 1,62ml / kg / min / rok

dla kobiet 

od 0,32 do 0,58ml / kg / min / rok

84

background image

2009-11-13

15

Zależność VO

2

max od płci

Nie można przeprowadzić ostrej granicy pomiędzy 

poziomem VO

2

max u kobiet i mężczyzn. 

Wprawdzie przeciętne wartości są wyższe o ok. 30% 

u mężczyzn w każdej grupie wiekowej, ale różnice te 
zmniejszają się do ok. 17% gdy VO

2

max zostanie 

przeliczone na kilogram masy ciała, a znikają wówczas, 

gdy VO

2

max zostanie przeliczone na objętość mięśni 

biorących udział w wysiłku, podczas którego VO

2

max 

zostało określone. 

85

Częstość tętna w zależności od zużycia tlenu u kobiet i mężczyzn. 

Na wykresie przedstawiono wartości submaksymalne 

i maksymalne.

86

RANGE OF VO2MAX VALUES

Zakres wartości

VO

2

max

Niewytre-

nowane 

kobiety
Niewytre-

nowani 

mężczyźni
Wytreno-

wane 

kobiety

Wytreno-

wani 

mężczyźni

87

Zależność VO

2

max od pory doby, w jakiej 

wykonywany jest wysiłek

Na podstawie pomiarów maksymalnego pochłaniania tlenu 

(VO

2

max) wykonanych dwukrotnie u tych samych osób 

(młodych mężczyzn) stwierdzono, że jest ono istotnie 

niższe w godzinach nocnych (po północy) 

w porównaniu do poziomu określonego w godzinach 

przedpołudniowych. Różnica wynosiła ok. 5%.

88

Obniżanie się 

maksymalnego 

pochłaniania tlenu wraz 

z obniżaniem się prężności 

tlenu w powietrzu podczas 
wspinania się na duże 

wysokości (dane pochodzą 

z dwóch wypraw na 

Mt. Everest). 

Źródło West i wsp. (1983).

89

90

Maksymalna częstość tętna (f

H

MX

) oraz 

maksymalne pochłanianie tlenu 
w ml

-1

·kg

-1

·min

-1

oraz w l·min

-1 

warunkach kontrolnych, w sytuacji 
niedożywienia niewielkiego, 
umiarkowanego i poważnego oraz w 
warunkach ponownego dostarczania 
pożywienia. Na dolnym rysunku 
zaznaczono jaki %VO

2

max stanowiło 

zużycie tlenu 0,75 l·min

-1

background image

2009-11-13

16

91

Maksymalne 

pochłanianie tlenu 

w l·min

-1 

oraz w 

ml

-1

·kg

-1

·min

-1 

w trzech grupach 

pracowników 

(zbieraczy trzciny 

cukrowej) oraz 

korelacje tych wartości 

z wydajnością pracy.

Spurr i wsp., 1977

Klasyfikacja 

wydolności fizycznej 

na podstawie 

maksymalnego pochłanianie tlenu u ludzi w różnym wieku

92

Wiek 

[lata]

Wydolność - maksymalne pochłanianie tlenu [l/min]

b. niska

niska

przeciętna

wysoka

b. wysoka

Kobiety

20 - 29

30 - 39

40 - 49

50 - 56

< 1,69

< 1,59

< 1,49

< 1,29

1,70 - 1,99

1,60 - 1,89

1,50 - 1,79

1,40 - 1,50

2,00 - 2,49

1,90 - 2,39

1,80 - 2,29

1,60 - 2,09

2,50 - 2,79

2,40 - 2,69

2,30 - 2,59

2,10 - 2,39

> 2,80

> 2,70

> 2,60

> 2,40

Mężczyźni

20 - 29

30 - 39

40 - 49

50 - 59

60 - 69

< 2,79

< 2,49

< 2,19

< 1,89

< 1,59

2,80 - 3,09

2,50 - 2,79

2,20 - 2,49

1,90 - 2,19

1,60 - 1,89

3,10 - 3,69

2,80 - 3,39

2,50 - 3,09

2,20 - 2,79

1,90 - 2,49

3,70 - 3,99

3,40 - 3,69

3,10 - 3,39

2,80 - 3,09

2,50 - 2,79

> 4,00

> 3,70

> 3,40

> 3,10

> 2,80

Znaczenie 

wydolności fizycznej

(poziomu 

VO

2

max

) jest dlatego tak duże, że występuje ścisła 

zależność pomiędzy zdolnością do wykonywania 

wysiłków submaksymalnych (mierzoną czasem ich 
wykonywania do całkowitego wyczerpania) 

a wielkością tak zwanego 

obciążenia względnego

.

93

Obciążenie względne

oznacza proporcję między 

zapotrzebowaniem na tlen w czasie wysiłku 

a indywidualną wielkością 

VO

2

max

, wyrażoną 

% VO

2

max

.

94

95

0,1

0,2

0,5

1

2

8

12

0

5

10

15

100

85

70

50

40

33

28

%

 mak

sy

maln

ego

 po

ch

łan

ian

ia 

tle

n

u

Czas trwania
wysiłku

Czas [godziny]

Czas (w godzinach), przez jaki może być wykonywana praca 

angażująca określony odsetek maksymalnego pochłaniania tlenu

96

background image

2009-11-13

17

Z przedstawionych na poprzednim przezroczu 

zależności wynika, że jeżeli praca trwa 8 godzin 

jej intensywność powinna odpowiadać 1/3 

indywidualnych maksymalnych możliwości. 

Jeżeli praca ma być wykonywana przez 12 godzin 

jej intensywność powinna być mniejsza, nie jest 

wskazane by przekraczała 28% maksymalnych 

możliwości.
Jeżeli intensywność pracy sięga 50% 
maksymalnych możliwości czas jej wykonywania 
powinien być ograniczony do 1 godziny.

97

Maksymalne pochłanianie tlenu podczas pracy 

angażującej 

górną połowę 

ciała stanowi 63-78% 

ogólnego VO

2

max. Dlatego też możliwości wykonywania 

ręcznej pracy są mniejsze niż pracy angażującej duże 

grupy mięśni.
Jeżeli, dla przykładu, VO

2

max pracownika wynosi 

40 ml/kg/min, a wykonuje on pracę wymagającą zużycia 

tlenu 14 ml/kg/min, to może tak pracować bez przerwy 

przez ponad 4 godz., gdy jest to praca angażująca całe 

ciało (35% VO

2

max dla całego ciała), lub tylko przez 

1 godz., gdy jest to ręczna praca (50% VO

2

max górnej 

połowy ciała). 

98

Jeżeli wykonywana praca wymaga ciągłego 

przenoszenia ciężarów przez 8 godz., co jest 

związane z dużą komponentą wysiłku statycznego, 

jej intensywność nie powinna przekraczać 
27% VO

2

max.

99

100

Zależność miedzy zdolnością do wykonywania wysiłków 

submaksymalnych (czas wykonywania wysiłku do zmęczenia) 
a wielkością obciążenia względnego w zależności od poziomu 

wydolności fizycznej

101

wysoka   przeciętna   niska      

wydolność fizyczna

Wydolność fizyczna człowieka i jego 

tolerancja obciążeń fizycznych 

związanych z pracą zawodową

Fizjologiczna klasyfikacja intensywności wysiłku

Gdy zużycie tlenu podczas pracy sięga 

10% VO

2

max

- praca jest lekka, lub obciążenie 

jest małe

10-30% VO

2

max

- praca jest średnio ciężka, lub 

obciążenie jest średnie

30-50% VO

2

max

- praca jest ciężka, 

a obciążenie można określić jako duże
Powyżej 

50% VO

2

max

- pracę oceniamy jako 

bardzo ciężką, a obciążenie jako bardzo duże.

102

background image

2009-11-13

18

Poziom ciężkości 

pracy 

Wydatek 

energetyczny 

[kcal na min  

i na zmianę] 

Zużycie tlenu 

[l/min] 

Minimalna wartość 

VO

2

max 

[l/min] 

Mężczyźni 

Ciężka 

3,0-4,2 kcal/min 

1500-2000 kcal/zmianę  0,84 - 1,09 

2,8 - 3,6 

Bardzo ciężka 

4,2-4,6 kcal/min  

2000-2200 kcal/zmianę  1,09 - 1,17 

3,6 - 3,9 

Kobiety 

Ciężka 

2,0-2,5 kcal/min 

1000-1200 kcal/zmianę  0,60 - 0,70 

2,0 - 2,3 

Bardzo ciężka 

2,5-2,9 kcal/min 

1200-1400 kcal/zmianę  0,70 - 0,80 

2,3 - 2,7 

 

Minimalna wartość VO

2

max dla kobiet i mężczyzn wykonujących 

ciężką lub bardzo ciężką pracę

103

Z danych przedstawionych w poprzedniej tabeli 

oraz faktu obniżania się poziomu maksymalnego pochłaniania 

tlenu wraz z wiekiem wynika, że dla mężczyzn

spełnienie warunku akceptowalnego obciążenia podczas 

pracy bardzo ciężkiej będzie możliwe tylko wówczas, gdy 

będą mieli oni dobrą wydolność fizyczną w wieku do 45 

lat, zaś bardzo dobrą w wieku do 55 lat
po 55 roku życia, by nie występowało nadmierne obciążenie 

podczas wykonywania bardzo ciężkiej pracy fizycznej, mężczyźni 

powinni charakteryzować się znakomitą wydolnością 

fizyczną. 

104

Jeżeli mężczyzna po 55 roku życia będzie miał tylko przeciętną 
wydolność, podczas wykonywania pracy bardzo ciężkiej, 
obciążenie będzie wynosiło 50% VO

2

max, co nie jest możliwe 

do zaakceptowania bez odpowiednich przerw w pracy. 

Ciężką pracę fizyczną bez nadmiernego obciążenia mogą 
wykonywać tylko ci mężczyźni, których maksymalne 
pochłanianie tlenu mieści się w zakresie 2,5–3,3 l/min, 
co odpowiada niskiej i przeciętnej wydolności mężczyzn 
w wieku do 39 latprzeciętnej i wysokiej wydolności 
mężczyzn w wieku 40–49 lat, a wysokiej i bardzo 
wysokiej 
wydolności mężczyzn w wieku ponad 50 lat.

105

Dla kobiet z zestawienia wielkości wydatku energetycznego 

przy wykonywaniu pracy ciężkiej (1000-1200 kcal/zmianę) 

i wymaganego przy takiej pracy poziomu maksymalnego 

pochłaniania tlenu wynika, że w wieku 40 lat powinny mieć 

one co najmniej przeciętną wydolność fizyczną, w wieku 

50 lat – dobrą, a w wieku 55 lat bardzo dobrą – dla 

danej grupy wiekowej.

106

107

Normy VO

2

max dla mężczyzn w różnym wieku

2200 kcal

2000 kcal

1500 kcal

108

Normy VO

2

max dla kobiet w różnym wieku

1400 kcal

1200 kcal

1000 kcal

background image

2009-11-13

19

Wyniki wielu badań wskazują, że istnieje związek pomiędzy 

poziomem wydolności fizycznej a rodzajem wykonywanej 

pracy zawodowej, czyli ilością i intensywnością wysiłków 

fizycznych związanych z tą pracą. 

Analiza tych wyników wykazała, że ludzie, którzy 

systematycznie wykonują podczas pracy zawodowej ciężkie 

wysiłki fizyczne mają wyższy poziom wydolności niż ludzie 

wykonujący pracę siedzącą lub inną, nie wymagającą wysiłku 

fizycznego. 

109

Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u mężczyzn

wykonujących pracę o różnej ciężkości

1

2

3

4

5

6

7

20

30

40

50

60

70

wiek [lata]

VO

2

m

ax

 [

l/

m

in

]

praca lekka (pracownicy  fizyczni)

praca lekka (pracownicy  umyslowi)

praca średnio ciężka

praca ciężka

110

Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u kobiet

wykonujących pracę o różnej ciężkości

0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

20

30

40

50

60

wiek [lata]

VO

2

m

ax

 [

l/

m

in

]

praca lekka (pracownice

fizyczne)

praca lekka (pracownice
umysłowe)

praca średnio ciężka
(pracownice fizyczne)

praca średnio ciężka
(pracownice umysłowe) 

praca ciężka

111

Interpretacja tego zjawiska nie jest jednoznaczna i, 

przynajmniej obecnie, przeważają poglądy, że jest to 

głównie wynikiem selekcji. 
Ciężką pracę fizyczną mogą wykonywać przez lata tylko 

ci, u których poziom wydolności fizycznej nie obniżył się 

nadmiernie.

112

113

114

background image

2009-11-13

20

Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u mężczyzn różniących się poziomem

fizycznej aktywności pozazawodowej

r= 0,232

r = 0,223

1

2

3

4

5

6

7

20

30

40

50

60

70

wiek [lata]

VO

2

m

ax

 [

l/

m

in

]

o wyłącznie małej intensywnosci

o intensywności umiarkowanej    
i dużej >1 godz./tydzień

pozazawodowa aktywność fizyczna

115

Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u kobiet różniących się

poziomem fizycznej aktywności pozazawodowej

r = 0,150

r = 0,304

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

20

25

30

35

40

45

50

55

60

70

wiek [lata]

VO

2

m

ax

 [

l/

m

in

]

o wyłącznie małej intensywności

o intensywności umiarkowanej      
i dużej >1 godz/tydzień

fizyczna aktywność pozazwodowa

116

Koniec wykładu

Dziękuję za uwagę

117