2009-11-13
Ocena obciążenia wysiłkiem dynamicznym
Fizjologia pracy
Ocena obciążenia fizycznego podczas pracy:
Intensywność wysiłku fizycznego można określić poprzez
- wysiłek dynamiczny pomiar pracy (w znaczeniu fizycznym, zgodnie ze wzorem
praca=siła * droga), jaka została wykonana albo poprzez
- wysiłek statyczny
określenie rozwijanej mocy (praca w jednostce czasu), lub też
poprzez pomiar energii, jaka została zużyta przez organizm na
- monotypowość ruchów
wykonanie tej pracy (rozwinięcie mocy).
Wydolność fizyczna jako wskaz
nik zdolności do
pracy
dr hab. n. med. Teresa Makowiec-DÄ…browska
1 2
Wydatek energetyczny jest wyrażany
w kilokaloriach (kcal), a obecnie, zgodnie z układem SI
Miarą intensywności wysiłku jest nasilenie przemian metabolicznych
umożliwiających jego wykonywanie. Ponieważ nie możemy bezpośrednio w kilodżulach (kJ) w jednostce czasu.
zmierzyć energii jaka jest wytwarzana w celu wykonania wysiłku określamy
Wydatek energetyczny dla celów obliczania bilansu
jej ilość pośrednio poprzez pomiar zużycia tlenu, ponieważ ilość energii
cieplnego organizmu niezbędnego w ocenie obciążenia
wytwarzanej w procesach biochemicznych jest proporcjonalna do ilości
termicznego i mikroklimatu wyrażany jest w watach (W)
tlenu zużytego podczas tych przemian. Ilość zużytego tlenu można
na jednostkę powierzchni ciała (m2).
przeliczyć na energię (wydatek energetyczny) uwzględniając jego wartość
Wielkości wydatku energetycznego wyrażoną
kaloryczna zależną od ilorazu oddechowego RQ. Iloraz ten zależy od diety
w poszczególnych jednostkach można przeliczyć
i intensywności wysiłku.
na inne posługując się następującymi wzorami:
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
[kcal] " 4,1868 = [kJ]
metabolizowane są tłuszcze RQ wynosi 0,7, a wartość energetyczna tlenu 
[kJ] " 0,2388 = [kcal]
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
[kcal/min] " 69,78 = [W]
1 l tlenu wyzwala przeciętnie ok. 4,82 kcal (20,18 kJ).
[W] " 0,01433 = [kcal/min]
Dla uproszczenia przyjmuje siÄ™, ze 1 l tlenu = 5 kcal (21 kJ).
[W] = J/sek
3 4
Pomiar ciepła wytwarzanego podczas wysiłku (kalorymetria bezpośrednia)
Jeżeli mamy wyrazić wydatek energetyczny w stosunku do
powierzchni ciała, to trzeba ją obliczyć. Można się przy tym
Kalorymetria
posłużyć następującym wzorem:
Wymiennik bezpośrednia - polega
ciepła
na umieszczeniu bada-
nego w szczelnej
SA = H0,725 " mc0,425 " 0,007184
komorze i określeniu
gdzie:
ilości wytworzonego
przez niego ciepła.
SA  powierzchnia ciała w m2
Następnie ilość wydzielo-
H  wysokość ciała w cm
nego ciepła jest przeli-
czana na wartość kalorii
mc  masa ciała w kg
wykorzystanych do
utrzymania procesów
fizjologicznych.
Obliczana wg tego wzoru powierzchnia ciała tzw.
standardowego mężczyzny (o masie ciała 70 kg i wzroście
170 cm) wynosi 1,8 m2 a tzw. standardowej kobiety
(o masie ciała 60 kg i wzroście 160 cm)  1,6 m2.
5 6
1
2009-11-13
Kalorymetria
pośrednia  pomiar
zużycia tlenu (obieg
W celu określenia zużycia tlenu należy dokonać:
zamknięty)
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 parÄ… wodnÄ…).
7 8
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
VSTPD = 3500 x 0,799 = 2796.5ml
9
Powietrze wydychane
może być zbierane w
innym pojemniku, w
tym przypadku jest to
balon meteorologiczny.
Pomiar wentylacji płuc  powietrze wydychane zbierane jest w worku
Douglasa
11 12
2
2009-11-13
Składniki Powietrze wdychane Powietrze wydychane
mmHg % mmHg %
Introduce 10ml of gas to
Tlen 158 20,9 116 15,3
be analyzed into central
Dwutlenek węgla 0,3 0,04 32 4,2
burette
Azot 696 78,4 565 74,3
Woda 5,7 0,76 47 6,2
Flush the sample into the 02
Do analizy powietrza wydychanego na zawartość tlenu i dwutlenku węgla
absorbent 16 times to remove all
stosowane są różne metody pomiarowe. 02 bring it back to the burette
and there s now 8.5ml
10ml  8.5ml = 1.5ml absorbed
Aparat Haldane a do oznaczania
So there was 1.5ml of 02 in the
zawartości O2 i CO2 w powietrzu
10ml sample = 15% 02
B  biureta pomiarowa
Now flush the 8.5ml into the C02
K  korek dwudrożny
absorbent 16 times to remove
a  naczynie ze stężonym KOH
all the C02  bring it back to
(pochłania CO2)
the burette and there s now
b  naczynie z alkalicznym roztworem 8.0ml. 8.5  8.0 = .5ml C02
pirogallolu (pochłania O2)
M  manometr
Analysis = 15% 02 & 5% C02
Z  zbiornik z rtęcią
13
Znając wielkość wentylacji płuc oraz zawartość O2 i CO2 w powietrzu
wydychanym można obliczyć zużycie tlenu w jednostce czasu wg wzoru:
Ponieważ istnieje dobra korelacja pomiędzy wielkością wydatku
VO2 zużytego = VO2 wdychanego - VO2 wydychanego
energetycznego i wielkością wentylacji płuc, dla szacowania wielkości
wydatku energetycznego może być stosowany wyłącznie pomiar
Po odpowiednich przekształceniach wzór na objętość zużytego tlenu
wentylacji.
przyjmuje następującą postać:
Wydatek energetyczny można obliczyć ze wzorów
VO2 zużytego = Vpow. wydych/100 " [(100 - %O2 w pow. wydych
E [kcal/min] = 0,173 " VBTPS - 0,52 (Durnin, Edwards, 1955)
- %CO2 w pow. wydych) " 0,265 - %O2 w pow. wydych.]
E [kcal/min] = 0,210 " VSTPD (Datta, Ramanathan, 1969)
lub
Objętość wydychanego dwutlenku węgla wylicza się ze wzoru:
E [kJ/min] = 0,837 " VBTPS (Raport of UNU, 1974)
E [kJ/min] = 0,549 " VBTPS + 11,383 (Verma i wsp., 1989)
VCO2 wydych. = Vpow. wydych./100 " (%CO2 w pow. wydych  0,03)
we wzorach tych:
VBTPS - wentylacja płuc w warunkach BTPS
W celu uproszczenia procedury dopuszczalne jest określanie tylko zawartości
tlenu w powietrzu wydychanym. Wówczas wydatek energetyczny oblicza się VSTPD - wentylacja płuc w warunkach STPD
ze wzoru:
E = (4,92 VSTPD / 100) " (20,93 - %02 w pow. wydych.)
we wzorze tym:
E  wydatek energetyczny w kcal/min
VSTPD  wielkość wentylacji płuc w l/min w warunkach STPD
15 16
Wydatek energetyczny
Częstość skurczów
Deficyt serca
Nowoczesne aparaty do pomiaru intensywności wysiłku (ciężkości
tlenu
Częstość skurczów
pracy) są wyposażone respirometry i analizatory gazów oraz układy
serca
elektroniczne dokonujące odpowiednich przeliczeń w ten sposób, że
zużycie tlenu odczytuje się od razu.
Stan równowagi czynnościowej Dług tlenowy
Zalecany okres pomiaru
Energia z
Energia z
przemian
przemian
beztleno-
tlenowych
wych
Czas min
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
BodyGem Oxycon
wysiłku).
17 18
3
Częstość skurczów
serca/min
Wydatek energetyczny kJ/min
2009-11-13
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.
Istnieją również przepływomierze (produkowany w Polsce pod nazwą
 Miernik wydatku energetycznego  MWE - 1) wyposażone
Zasada działania miernika MWE - 1 jest oparta na pomiarze wentylacji płuc
w układ elektroniczny dokonujący przeliczeń zmierzonej wartości
przez czujnik przepływu powietrza. Miernik oblicza wartość wydatku
wentylacji płuc na wydatek energetyczny.
energetycznego z wentylacji minutowej płuc wykorzystując wzór Datta -
Należy jednak brać pod uwagę to, że podczas bardzo lekkiej pracy
Ramanathana, z uwzględnieniem temperatury otoczenia, współczynnika
sam fakt pomiaru wentylacji staje siÄ™ bodz
cem emocjogennym na
ciśnienia atmosferycznego uśrednionego na obszar Polski oraz
tyle silnym, że może powodować jej zawyżenie w stosunku do
współczynnika korekcyjnego, co weryfikuje pomiar do wzorcowej metody
rzeczywistego zapotrzebowania metabolicznego. Podobnie
kalorymetrii pośredniej.
zawyżone wyniki możemy uzyskać przy bardzo ciężkiej
pracy, ale w tym przypadku hiperwentylacja jest objawem
Opis techniczny
gromadzenia się w organizmie kwaśnych produktów przemiany
Miernik MWE - 1 składa się z czujnika przepływu powietrza osadzonego w
materii i zakłócenia równowagi kwasowo-zasadowej.
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.
19 20
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/m2
BM - podstawowe tempo metabolizmu w W/m2
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:
21 22
M = 4 · HR - 255
Jeżeli wydatek energetyczny podczas pracy obliczony jest na podstawie
pomiary parametrów fizjologicznych takich jak zużycie tlenu,
wentylacja płuc lub częstość skurczów serca otrzymujemy
Wydatek energetyczny można również wyznaczyć na podstawie pomiaru wartości  brutto , tzn. obejmujące wydatek na spoczynkową przemianę
temperatury wewnętrznej ciała.
materii i wydatek na samÄ… pracÄ™. Dla uzyskania odpowiedniej
Zależność tę opisuje wzór:
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
M = 459,85 (Tw-36,8) (H1,45/m0,15)
ją obliczyć wg wzorów Harrisa-Benedicta :
M  wydatek energetyczny (w Watach)
dla mężczyzn
Tw  temperatura wewnętrzna
BMR = 66,473 + 13,752mc + 5,003H - 6,755A
H  wzrost
dla kobiet
m  masa ciała
BMR = 655,096 + 9,563mc + 1,850H - 4,676A
gdzie:
wg. Szubert i wsp. 2008
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
23 24
u mężczyzn wynosi 1 kcal/kg/godz., a u kobiet 0,95 kcal/kg/godz.
4
2009-11-13
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.
Wydatek energetyczny mężczyzn [kcal/min] podczas aktywności
zawodowej i rekreacyjnej. U kobiet wielkości te będą mniejsze o
ok. 10=20%. y
ródło: Durnin i Passmore, 1967.
25 26
27 28
Określanie intensywności wysiłku w MET
1 MET = 3,5 ml O2/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 PÅ‚ywanie (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
29 30
5
2009-11-13
Uproszczona metoda szacowania wydatku energetycznego podczas
pracy (wg G. Lehmanna)
Tablica A
Pozycja ciała Wydatek energetyczny
kcal/min kJ/min W/m2 W
SiedzÄ…ca 0,3 1,26 12 21
Na kolanach 0,5 2,10 19 35
W kucki 0,5 2,10 19 35
StojÄ…ca 0,6 2,51 23 42
StojÄ…ca pochylona 0,8 3,35 31 56
Chodzenie 1,7  3,5 7,12  14,65 66  124 119 - 244
Wchodzenie
bez obciążenia
0,7 3,14 27 49
po pochyłości 10o
(na 1 m wzniesienia)
31 32
Tablica B
Wartości podane w tabelach to wydatek energetyczny mężczyzn.
Rodzaj Wydatek energetyczny
i ciężkość pracy Dlatego w celu uzyskania wartości odpowiadających wydatkowi
kcal/min kJ/min W/m2 W
energetycznemu kobiet wyniki oszacowanego u mężczyzn wydatku
Praca palców, lekka 0,3  0,6 1,3  2,5 12  23 21  42
energetycznego pomnożyć przez współczynnik o wartości od 0,8 do
ręki i
średnia 0,6  0,9 2,5  3,8 23  35 42  63
przedramienia 0,85. Wyższa wartość współczynnika odnosi się do kobiet wysokich, o
ciężka 0,9  1,2 3,8  5,0 35  47 64  84
silnej budowie, niższa  do małych, szczupłych kobiet.
Praca jednego lekka 0,7  1,2 2,9  5,0 27  47 49  84
ramienia
średnia 1,2  1,7 5,0  7,1 47  66 84  119
Jeżeli jednak chcemy oszacować wielkość wydatku energetycznego
ciężka 1,7  2,2 7,1  9,2 66  85 119 153
kobiety zatrudnionej na takim samym stanowisku jak mężczyzna, dla
Praca obu lekka 1,5  2,0 6,3  8,4 58  78 105  140
którego określono już wydatek energetyczny, to trzeba sprawdzić, czy
ramion
średnia 2,0  2,5 8,4  10,5 78  97 140  174
oboje wykonują dokładnie takie same czynności. Jeżeli tak jest, to
ciężka 2,5  3,0 10,5  12,6 97  116 174  209
wystarczy zastosować ten współczynnik.
Praca mięśni lekka 2,5  4,0 10,5  16,7 97  155 174  279
kończyn i
średnia 4,0  6,0 16,7  25,1 155  233 279  419
tułowia Często zdarza się jednak, że na jednakowym z nazwy stanowisku kobiety i
ciężka 6,0  8,5 25,1  35,6 233  329 419  593
bardzo ciężka 8,5  11,5 35,6  48,1 329  445 593  802 mężczyz
ni pracują z różnym obciążeniem i najczęściej stąd, a nie tylko z
innej masy ciała wynikają różnice wielkości wydatku energetycznego
kobiet i mężczyzn.
33 34
Koszt energetyczny pracy skręcaczki oceniony wg metody G. Lehmanna
Czas Wydatek energetyczny
Tempo metabolizmu zwiÄ…zane z
wykonywania A
ącznie, na Na czynność
Na pozycję ciała Na rodzaj pracy
Lp. Wykonywana czynność czynności w dniu pozycję + w czasie dnia
pozycją ciała i z częściami ciała
[kcal/min] [kcal/min]
pracy [min] rodzaj pracy pracy
zaangażowanymi w wykonanie
1 2 3 4=(2+3) 5=(1x4)
pracy, W/m2, Praca obu
Wymiana szpul,
1 162 StojÄ…ca  0,6 ramion, lekka  2,4 388,8
wg normy PN EN ISO 8996:2005 likwidacja zrywów
1,8
Praca mięśni
Zdejmowanie pełnych Stojąca kończyn i
2 59 3,6 212,4
szpul pochylona  0,8 tułowia, lekka 
2,8
Praca obu
Przygotowywanie
3 84 StojÄ…ca  0,6 ramion, lekka  2,1 176,4
szpul i cewek
1,5
Czynności Praca jednego
StojÄ…ca i
4 porzÄ…dkowe, 20 ramienia, lekka  2,2 44,0
chodzenie  1,2
omiatanie maszyny 1,0
46 StojÄ…ca  0,6 0,6 27,6
Obserwacja pracy
5 44 Chodzenie  1,7 1,7 74,8
maszyny
20 Siedzenie  0,3 0,3 6,0
6 Przerwy 45 0,5 22,5
A
Ä…cznie 480 952,5
Otrzymany wynik należy pomnożyć przez 0,8, ponieważ pracę wykonują kobiety 952,5 kcal x 0,8 = 762 kcal
35 36
6
2009-11-13
Koszt energetyczny pracy podczas obszywania dywanów
oceniony wg metody G. Lehmanna
Znaczenie tempa pracy w kształtowaniu wydatku energetycznego
Czas Wydatek energetyczny
(ciężkości pracy)
wykonywania A
Ä…cznie, na Na
Na pozycjÄ™
Wykonywana czynności w Na rodzaj pracy pozycję + czynność w
Lp. ciała
czynność dniu pracy [kcal/min] rodzaj czasie dnia
[kcal/min]
[min] pracy pracy
1 2 3 4=(2+3) 5=(1x4)
Obszywanie Praca obu ramion,
1 360 SiedzÄ…ca  0,3 2,5 900 Liczba Przenoszony Wydatek Wydatek
dywanów średnia  2,2 Efektywny
Stanowisko operacji jednostkowy energetyczny energetyczny
Przenoszenie Chodzenie Praca obu ramion, czas pracy
2 30 4,7 141 /min ciężar [kcal/min] [kcal/zmianę]
dywanów powolne  1,7 ciężka  3,0
Pakowanie torebek w
Chodzenie w 60 30-70 g 450 3,3 1500
Chodzenie bez kartony (A)
3 30 umiarkowanym 2,8 84
ciężaru Pakowanie torebek w
tempie  2,8 25 125-250 g 410 2,3 980
kartony (B)
Praca palców ręki i
Wymiana nici Przenoszenie kartonów
4 15 SiedzÄ…ca  0,3 przedramienia, 0,9 13,5 16 1,0-1,8 kg 450 4,0 1800
w maszynie z taśmy na paletę (A)
lekka  0,6
Przenoszenie kartonów
6 Przerwy 45 0,5 22,5 4 1,8-2,7 kg 410 2,6 1090
z taśmy na paletę (B)
A
Ä…cznie 480 1161
Otrzymany wynik należy pomnożyć przez 0,8, ponieważ pracę wykonują kobiety
1168 kcal x 0,8 = 929 kcal
37 38
Wzory do obliczania wydatku energetycznego podczas przemieszczania
Znaczenie podłoża, po jakim się chodzi i tempa chodzenia dla wydatku
ciężarów (Garg A, Chaffin DB, Herrin GD, AIHA, 1978, 39, 661-674)
energetycznego
Utrzymywanie pozycji
siedzÄ…cej E = 0,023 BW
Zgodnie z metodÄ… Lehmanna 1,7 - 3,5 kcal/min
stojÄ…cej E = 0,024 BW
stojÄ…cej, pochylonej E = 0,028 BW
Wartownik -
chodzenie po drodze równej i gładkiej
Chodzenie (Kcal)
oraz po podłożu nierównym, rozmiękłym
"E = 10-2(51 + 2,54 BW · V2 + 0,379 BW · G · V) t
i trawiastym 3,1 - 4,2 kcal/min
Podnoszenie w pozycji pochylonej
Pracownik zakładu oczyszczania miasta -
"E = 10-2[0,325 BW (0,81-h1) + (1,41 L + 0,76 S · L) (h2-h1)]
chodzenie po wysypisku śmieci (teren
dla h1 < h2 < lub = 0,81
nierówny, pagórki, skarpy) 4,8 kcal/min
Podnoszenie z przysiadu (z prostymi plecami)
Dostarczanie korespondencji w IV-piętrowym budynku
"E = 10-2[0,541 BW (0,81-h1) + (2,19 L + 0,62 S · L) (h2-h1)]
kobieta - ciężar torby 7 kg 5,4 kcal/min
dla h1 < h2 < lub = 0,81
kobieta - ciężar torby 10 kg 5,1 kcal/min
mężczyzna - ciężar torby 8 kg 7,3 kcal/min
BW=ciężar ciała [kg]; V=szybkość chodzenia [m/sek]; S - płeć: 1 - mężczyzna, 0 - kobieta;
mężczyzna - ciężar torby 15 kg 7,0 kcal/min
L=ciężar [kg]; h1= wysokość początkowa; h2= wysokość końcowa; t = czas [min]
mężczyzna - ciężar torby 16 kg 7,5 kcal/min
39 40
Popychanie lub pociąganie  uchwyt na wysokości 0,81 m (kcal/czynność)
Niesienie ciężaru w rękach opuszczonych wzdłuż tułowia (w jednej lub w obu
rękach) (Kcal)
"E = 10-2 X (0,112 BW + 1,15 F + 0,505 S x F)
"E = 10-2 [80+2,43 BWxV2+4,63 L+V2+4,62 L+0,379(L+BW)GxV] t
Popychanie lub pociąganie  uchwyt na wysokości 1,5 m (kcal/czynność)
Niesienie ciężaru przed sobą
"E = X (0,086 BW + 0,036 F)
"E = 10-2 [68+2,54 BWxV2+4,08 L+V2+11,4 L+0,379(L+BW)GxV] t
Poziomy ruch obu rÄ…k w zakresie 180 (kcal/ruch)
Trzymanie ciężaru w obu rękach opuszczonych wzdłuż tułowia (kcal)
"E = 10-2 (0,11 BW + 0,726 L)
"E = 0,037 L x t
Poziomy ruch jedną ręką w zakresie 180 (kcal/ruch)
Trzymanie ciężaru w jednej ręce, opuszczonej (kcal)
"E = 10-2 (0,097 BW + 0,946 L)
"E = 0,088 L x t
Poziomy ruch jedną lub obydwiema rękami w zakresie 90 , stanie (kcal/ruch)
Trzymanie ciężaru przed sobą
"E = 10-2 (3,31 + 0,726 L + 0,143 S x L)
"E = 0,062 L x t
Poziomy ruch obydwiema rękami w zakresie 90 , siedzenie (kcal/ruch)
"E = 10-2 (3,5 + 0,682 L + 0,321 S x L)
BW=ciężar ciała [kg]; V=szybkość chodzenia [m/sek]; L= ciężar [kg];
G = nachylenie podłoża [%]; t = czas [min]
Poziomy ruch jedną ręką w zakresie 90 , siedzenie (kcal/ruch)
"E = 10-2 (2,54 + 1,1 L + 0,248 S x L)
41 42
7
2009-11-13
Ruch ręki lub obu rąk do przodu, stanie (kcal/ruch)
"E = 10-2 X (3,75 + 1,23 L)
Ruch ręki lub obu rąk do przodu, siedzenie (kcal/ruch)
"E = 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]
Wydatek energetyczny na 1 m2 przeciętej powierzchni (słupki
zakreskowane) i czas potrzebny na przepiłowanie 1m2 (słupki puste)
w zależności od używanej piły. Pionowy znacznik (p<0,01) oznacza
statystycznie istotną różnicę wydatku energetycznego.
y
ródło: Grandjean, Egli, Rhiner i Steinlin, 1952.
43 44
wydatek energetyczny
wydajność
Obciążenie podczas pracy może być zmniejszone poprzez wyeliminowanie
kąt pomiędzy ramieniem
pochylania się. Wydatek energetyczny zmniejszył się o 25%, przyrost
a przedramieniem
częstości skurczów serca ponad poziom spoczynkowy o 20%.
Wydajność pracy i wydatek energetyczny w zależności od wysokości
y
ródło: Scholz i Sieber, 1963.
ustawienia stołu (co warunkuje ustawienie rąk) podczas pakowania
artykułów spożywczych.
y
ródło: Tichauer, 1968.
45 46
Zużycie tlenu i częstość skurczów serca podczas pracy na modelowym
stanowisku.
I słupek  wykonywanie czynności w bliskim zasięgu,
Modelowe stanowisko pracy  (5) urządzenie utrzymujące odległość II słupek  wykonywanie czynności w maksymalnym zasięgu,
badanego od krawędzi stołu. Praca polegała na przekładaniu pojemnika III słupek  maksymalny zasięg + pochylenie ku przodowi
o masie 5 kg 10 razy na min.
8
2
minuty na m
przeciętej
powierzchni
2
przeciętej powierzchni
wydatek energetyczny na m
częstość tętna/min
cz. tętna/min
2009-11-13
Klasyfikacja ciężkości pracy na podstawie wartości efektywnego
wydatku energetycznego w ciÄ…gu zmiany roboczej
Mężczyz
ni
Klasy
kcal/8 godz. kcal/min kJ/8 godz. kJ/min
ciężkości pracy
Ocena ryzyka zawodowego związanego z ciężkością pracy
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
kcal/8 godz. kcal/min kJ/8 godz. kJ/min
ciężkości pracy
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
49 50
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,
Ocena obciążenia statycznego
2) związane z wysiłkiem fizycznym, powodującym w ciągu zmiany roboczej
W ocenie obciążenia statycznego należy uwzględniać:
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
" zajmowaną pozycję ciała i stopień jej wymuszenia,
utrzymuje się stale temperatura poniżej 10 C lub wskaz
nik obciążenia
termicznego (WBGT) wynosi powyżej 25 C,
" obecność operacji roboczych wymagających
istotnych napięć statycznych,
3) związane z wysiłkiem fizycznym, powodującym w ciągu zmiany roboczej
" wielkość rozwijanych sił podczas napięć statycznych,
efektywny wydatek energetyczny organizmu powyżej 1500 kcal (6280 kJ)
" czas trwania obciążeń.
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 ziemiÄ….
ROZPORZ
DZENIE RADY MINISTRÓW z dnia 28 maja 1996 r. w sprawie profilaktycznych posiłków i napojów.
(Dz. U. Nr 60, poz. 279)
51 52
Pozycja ciała  większe obciążenie statyczne jest w pozycji
Niezmienna pozycja siedząca również nie jest fizjologicznie
stojącej niż siedzącej, bo przestrzenna stabilizacja środka
poprawną. Wskazana jest zawsze możliwość zmiany pozycji
ciężkości wymaga dodatkowych napięć mięśniowych.
podczas wykonywania czynności (konieczność rozluz
nienia
Dlatego też, wszędzie gdzie jest to możliwe praca powinna
mięśni, polepszenie warunków hemodynamicznych 
być wykonywana w pozycji siedzącej. Pozycja stojąca jest
zapobieganie zastojom żylnym).
wskazana tylko wówczas, gdy:
Pozycja wymuszona  to taka, której nie można zmienić
" wydatek energetyczny przekracza 2-3 kcal/min (praca
przez czas niezbędny do wykonania czynności (np. przy
średnio ciężka)
obsłudze niektórych obrabiarek, przy wczytywaniu danych do
" wymagana jest większa przestrzeń dla wykonywania
komputera, podczas montażu drobnych elementów, podczas
ruchów,
długotrwałych operacji chirurgicznych). Przy takich
" konieczne jest używanie dużej siły.
czynnościach występuje również konieczność skupienia uwagi i
Dodatkową uciążliwością pozycji stojącej jest konieczność
wzmożona kontrola wzrokowa wykonywanych ruchów. Na
pochylania się. Wraz ze wzrostem kąta pochylenia rośnie
wymuszenie pozycji wpływa również duża powtarzalność
obciążenie statyczne mięśni grzbietu  trzeba utrzymać górną
ruchów (monotypowość czynności).
połowę ciała.
53 54
9
2009-11-13
Metoda OWAS (Ovako Working Posture Analysis System)
Ocena stopnia obciążenia statycznego wg Kirschnera (modyfikacja Fibigera)
Karhu, Kansi & Kuorinka (1986)
Stopień Praca związana z trzymaniem Pozycja ciała przy pracy*
Plecy
obciążenia
1 - wyprostowane
statycznego
2 - zgięte do przodu
3 - skręcone
Mały Sporadyczne trzymanie ciężaru < lub Siedząca, niewymuszona; stojąca niewymuszona z
4 - zgięte i skręcone
utrzymywanie rąk w "niewygodnych" możliwością okresowej zmiany na siedzą; stojąca
pozycjach. lub siedzÄ…ca na przemian z chodzeniem.
Średni Konieczność okresowego trzymania Siedząca, wymuszona, niepochylona, bądz

Ramiona
ciężarów do lub utrzymywanie rąk nieznacznie pochylona; stojąca, niewymuszona bez
1- obydwa poniżej stawu
powyżej barków lub w innych możliwości zmiany pozycji na siedzącą. ramieniowego
"niewygodnych" pozycjach. 2 - jedno powyżej stawu
ramieniowego
Duży Konieczność dłuższego trzymania Stojąca, wymuszona, niepochylona z możliwością
3 - obydwa powyżej stawu
ciężarów > lub utrzymywanie rąk okresowej zmiany pozycji na siedzącą; siedząca,
ramieniowego
powyżej barków lub w innych wymuszona, bardzo pochylona; stojąca,
"niewygodnych" pozycjach. wymuszona, niepochylona bez możliwości zmiany
pozycji na siedzÄ…cÄ…; stojÄ…ca, wymuszona,
Nogi
pochylona niezależnie od możliwości zmieniania
1- pozycja siedzÄ…ca
pozycji. 2- stanie na obu nogach
3 - stanie na jednej nodze
Bardzo Jak wyżej, gdy czas utrzymywania jest Klęcząca, w przysiadzie i inne nienaturalne pozycje.
4 - stanie na obu ugiętych nogach
duży długi.
5 - stanie na jednej ugiętej nodze
*
Obciążenie statyczne występuje wówczas, jeżeli przyjęta pozycja trwa przynajmniej parę minut; gdy 6 - pocycja klęcząca na jednym lub
trwa bardzo krótko, obciążenie ma charakter dynamiczny obu kolanach
7 - chodzenie
55 56
Kombinacje położeń pleców, ramion i nóg oraz odpowiadające im
kategorie oceny stanowiska pracy
1 2 3 4 5 6 7 Nogi
Klasyfikacji podlega również siła zewnętrzna. Zgodnie z
Plecy Ramiona
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Obciążenie
metodą OWAS siła ta może być klasyfikowana jako 1,
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1
2 lub 3. Dla potrzeb oceny ryzyka poprzez czynnik
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
obciążenia statycznego zróżnicowano wartości siły dla
1 2 2 3 2 2 3 2 2 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 3 3
mężczyzn, kobiet i młodocianych, opierając się na
2 2 2 2 3 2 2 3 2 3 3 3 4 4 3 4 4 3 3 4 2 3 4
aktach prawnych
3 3 3 4 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 3 4 4 4 3 3 3 1 1 1
3 2 2 2 3 1 1 1 1 1 2 4 4 4 4 4 4 3 3 3 1 1 1
Kody sił zewnętrznych w zależności od populacji
3 2 2 3 1 1 1 2 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1
1 2 3 3 2 2 3 2 2 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 3 4
Kobiety 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
Kod Mężczyz
ni i młodociani Dziewczęta
obciążenia [kg] chłopcy [kg] 1 - pozycje naturalne, obciążenie jest małe lub akceptowalne.
2 - pozycje mogą mieć negatywny wpływ na uklad mięśniowo-szkieletowy, obciążenie
[kg]
umiarkowane, prawie akceptowalne, należy brać pod uwagę konieczność zmian na
1 < 10 <5 < 2
stanowisku w najbliższej przyszłości.
3 - pozycje mają negatywny wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, obciążenie jest duże,
2 10  20 5  10 2  6
zmiany na stanowisku muszą być przeprowadzone tak szybko, jak to jest możliwe.
3 >20 > 10 >6 4 - pozycje mają bardzo negatywny wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, obciążenie jest
57 bardzo duże, zmiany na stanowisku muszą być przeprowadzone natychmiast. 58
Zastosowanie metody OWAS do oceny
obciążenia statycznego
Ocena obciążenia wynikającego z powtarzalności
Obciążenie Pozycje ciała przy pracy Czas utrzymywania jednej
(kategorie OWAS) pozycji
ruchów (monotypowości)
(% zmiany roboczej)
Małe Pozycja niewymuszona kategorii 1 do 70
Monotypowość występuje przy pracach ręcznych,
Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja do 50
niewymuszona kategorii 2
cechujących się wysoką powtarzalnością elementarnych czynności.
Pozycja wymuszona kategorii 2 do 30
Jej konsekwencją jest obciążenie (a czasem przeciążenie) aparatu
Średnie Pozycja niewymuszona kategorii 1 powyżej 70
mięśniowo-ruchowego.
Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja 50 - 70
niewymuszona kategorii 2
Skutkiem monotypowości ruchów są dolegliwości układu ruchu.
Pozycja wymuszona kategorii 2 30 - 50
Pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4 do 30
Duże Pozycja wymuszona kategorii 1 lub pozycja powyżej 70
niewymuszona kategorii 2
Pozycja wymuszona kategorii 2 powyżej 50
Pozycja wymuszona kategorii 3 lub 4 powyżej 30
59 60
10
2009-11-13
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 9
[1994]. Repetitive work of the upper extremity;
Part II: The scientific basis for the guide. Int J Ind Erg 14:59 86.
62
Ocena stopnia zmienności i złożoności
Stopień Stopień
Kryteria do oceny Liczba
zmienności Lp. złożoności
stopnia złożoności operacji punktów
sposobu operacji
Kryteria do ustalenia stopnia Liczba
Lp. wykonania operacja trudna, wykonanie
zmienności punktów
operacji w jej wymaga od pracownika
1. Duży 1
kolejnych doświadczenia oraz wysokich
cyklach kwalifikacji
Ocena ryzyka zawodowego związanego z czynnościami
sposób wykonania operacji przy operacja przeciętnie trudna,
jednostajnie powtarzanymi, wykonywanymi bez użycia
kolejnych powtórzeniach często wykonanie jej wymaga od
1. Duży 1
siły, podczas pracy w pozycji siedzącej
(co 2-4 cykle) ulega istotnej 2. Średni pracowników niewysokich 2
zmianie kwalifikacji, przygotowanie
sposób wykonania operacji przy trwa ponad 1 miesiąc
Ryzyko zwiÄ…zane z
kolejnych cyklach sporadycznie operacja prosta, Å‚atwa
2. Åšredni 2
(co ok. 5-10 cykli) ulega istotnej do poznania i wykonania, czynnościami Czas wykonywania czynności
zmianie możliwa do wykonania przez
3. Mały 3 jednostajnie jednostajnie powtarzanej
sposób wykonania operacji pracowników bez żadnych
powtarzanymi
3. Mały po kolejnych powtórzeniach 3 kwalifikacji, po minimalnym
praktycznie nie ulega zmianie okresie przyuczenia
Czas wykonywania cyklu czynności
Małe
jest dłuższy niż 2 minuty
Ocena liczby powtórzeń Sumaryczna ocena
Czas wykonywania cyklu czynności
Åšrednie
monotypowości wynosi od 30 sekund do 2 minut
Liczba powtórzeń cyklu pracy Liczba
Czas wykonywania cyklu czynności
Lp. Częstotliwość
w ciągu zmiany roboczej punktów Duże
Sumaryczna liczba Określenie stopnia
Lp. jest krótszy niż 30 sekund
1. Bardzo mała mniej niż 100 1 punktów monotonii pracy
2. Mała 100 200 2 1. 3 5 mały
3. Średnia 200 1000 3 2. 6 7 średni
4. Duża 1000 1800 4 3. 8 9 duży
5. Bardzo duża więcej niż 1800 5 4. 10 11 bardzo duży
63 64
Ocena monotypowości ruchów
Ocena ryzyka zawodowego związanego z czynnościami
jednostajnie powtarzanymi, precyzyjnymi wykonywanymi
z użyciem siły
Liczba powtórzeń operacji roboczej w ciągu
zmiany roboczej
Przy Przy
wywieranej wywieranej
Ryzyko sile sile
Ruchy
zewnętrznej zewnętrznej
precyzyjne
(równej masie (równej masie
materiałów) materiałów)
< 10 kG > 10 kG
Małe < 1500 < 800 < 300
Åšrednie 1500 3000 800 1600 300 800
Duże > 3000 > 1600 > 800 kg
Zależność między liczbą cykli w ciągu zmiany roboczej (oś y)
a siłą zewnętrzną wyrażaną w kG (oś x) oraz odpowiednie strefy oceny
obciążenia
65 66
11
Liczba cykli/zmianÄ™
2009-11-13
W celu wykonania wysiłku fizycznego
konieczne jest wytworzenie w organizmie
odpowiedniej ilości energii (wyrażonej w kcal,
Wydolność fizyczna jako wskaz
nik
kJ lub ilości pobranego tlenu) w celu pokrycia
zdolności do pracy zwiększonego zapotrzebowania
energetycznego związanego z tym wysiłkiem.
67 68
Wydolność fizyczna jest to maksymalna zdolność
Przez pojęcie wydolności fizycznej najczęściej rozumie się
organizmu do pokrywania zwiększonego zapotrzebowania
tzw. wydolność tlenową, która oznacza zdolność
energetycznego podczas wysiłku, czyli zdolność do wykonywania
do długotrwałego wysiłku o umiarkowanym nasileniu
z zachowaniem ciągłości metabolizmu tlenowego.
ciężkich lub długotrwałych wysiłków fizycznych
wykonywanych z udziałem dużych grup mięśniowych,
W sporcie wyczynowym pojęcie to jest niewystarczające,
w warunkach ciągłości metabolizmu tlenowego i bez szybko
ponieważ często mamy do czynienia z wysiłkami
narastającego zmęczenia, a także bez warunkujących jego
krótkotrwałymi, ale bardzo intensywnymi, podczas
rozwój głębszych zmian środowiska wewnętrznego organizmu.
których przeważa metabolizm beztlenowy.
Dlatego też w sporcie ocenia się również tzw. wydolność
Pojęcie to obejmuje również tolerancję zmian zmęczeniowych
beztlenowÄ… (anaerobowÄ…).
i zdolność do szybkiej ich eliminacji po zakończeniu wysiłku.
69 70
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 wskaz
ników wydolności fizycznej
aerobowej jest maksymalna zdolność pobierania tlenu
przez organizm (VO2max). Jest to sumaryczny wskaz
nik
charakteryzujący sprawność układu krążenia i
oddechowego.
Wskaz
nik ten u ludzi zdrowych umożliwia
przewidywanie reakcji na obciążenie wysiłkowe.
Zmiany poziomu zużycia tlenu w czasie wysiłku
o wzrastającej intensywności
71 72
12
2009-11-13
Wskaz
nikiem sprawności funkcji zaopatrzenia
tlenowego tkanek jest wielkość maksymalnego
Wydolność fizyczna określają:
1. Sprawność funkcji współdziałających w pokrywaniu pochłaniania tlenu.
zapotrzebowania tlenowego mięśni i aktywność Wielkość VO2max zależy od:
procesów biochemicznych w mięśniach, decydujących - maksymalnej wentylacji płuc,
o wykorzystaniu tlenowych z
ródeł energii. - pojemności dyfuzyjnej płuc,
2. Zasoby substratów energetycznych w mięśniach - objętości i pojemności tlenowej krwi,
i innych tkankach oraz sprawność mobilizacji - maksymalnej pojemności minutowej serca
substratów ze z
ródeł pozamięśniowych. (maksymalnej objętości wyrzutowej oraz
3. Sprawność procesów wyrównujących zmiany maksymalnej częstości skurczów serca),
w środowisku wewnętrznym organizmu - tętniczo-żylnej różnicy wysycenia krwi tlenem:
spowodowane przez wysiłek. - regulacji naczynioruchowej
4. Tolerancja zmian zmęczeniowych. (rozmieszczenia krwi tłoczonej przez serce),
- mięśniowego przepływu krwi
(stosunku krwi płynącej przez zespolenia
tętniczo-żylne i przez naczynia odżywcze).
73 74
Maksymalna wentylacja płuc.
Możliwości zwiększania wentylacji płuc u zdrowego człowieka są
tak duże, że nawet podczas wysiłków maksymalnych istnieje
Objętość i pojemność tlenowa krwi.
niewykorzystana rezerwa wentylacji płuc (dowolna wentylacja
Poziom maksymalnego pobierania tlenu zależy od objętości
maksymalna wynosi około 120-175 l/min, zaś podczas
krwi każącej. Dramatycznie obniża się po utracie krwi
maksymalnego wysiłku  800-100 l/min).
Różnica miedzy maksymalną wentylacją wysiłkową a maksymalną wentylacją (krwotok), obniża się również w warunkach odwodnienia
dowolną ma jednak duże znaczenie, bo uczucie braku powietrza pojawia się
(utrata płynów =5% masy ciała skutkuje obniżeniem
wówczas, gdy wentylacja wysiłkowa osiąga ok. 50% maksymalnej wentylacji
wydolności o 30%).
dowolnej.
Pojemność tlenowa krwi zależy od ilości erytrocytów i ilości
Pojemność dyfuzyjna płuc.
hemoglobiny. Niedokrwistości zmniejszają pojemność tlenową
Zazwyczaj nie ogranicza wydolności fizycznej, bo ilość tlenu jaka
krwi. Ekspozycja na substancje blokujÄ…ce przenoszenie tlenu
przenika przez błonę pęcherzyka płucnego w jednostce czasu
przez hemoglobinę (tlenek węgla  palenie tytoniu, tlenki
przekracza możliwości absorpcyjne tlenu w kapilarach płucnych.
azotu - spaliny) również zmniejszają pojemność tlenową krwi,
Obniżenie wydolności z powodu układu oddechowego może mieć miejsce
a przez to wydolność.
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
75 76
wysokościach.
Tętniczo-żylna różnica wysycenia krwi tlenem.
Przepływ krwi przez mięśnie w czasie wysiłku rośnie
Maksymalna objętość wyrzutowa serca.
w wyniku rozszerzenia naczyń w pracujących mięśniach,
Zależy od objętości krwi wypełniającej komory, od oporu
a także otwarcia naczyń, przez które dotychczas krew
stawianego odpływowi krwi z serca (od ciśnienia
nie płynęła. Ilość kapilar w mięśniu rośnie wraz z postępem
rozkurczowego w aorcie, obwodowego oporu naczyniowego
treningu, co ułatwia dostarczenie tlenu. Rośnie także ilość
oraz od lepkości krwi) oraz od kurczliwości mięśnia
i aktywność enzymów zaangażowanych w procesy
sercowego. O sprawności funkcjonowania serca jako mięśnia
-oksydacji, cyklu Krebsa i glikolizÄ™ beztlenowÄ…. Poprawia
informuje frakcja wyrzutowa. Jest to stosunek objętości
to procesy wykorzystania tlenu w pracujących mięśniach.
wyrzutowej do objętości końcowo-rozkurczowej komory.
U zdrowego człowieka sprawność wyrzutowa w spoczynku
O wielkości maksymalnego pobierania tlenu decyduje
wynosi ponad 60%, podczas wysiłku zwiększa się o ok. 10%.
również zawartość mioglobiny w mięśniach (białko pełniące
Maksymalna częstość skurczów serca.
rolę magazynu tlenu wewnątrz komórki mięśniowej)
Zależy od wieku. Można ją oszacować wg wzoru:
i glikogenu mięśniowego (jego poziom zależy od diety
HRmax = 220-wiek
i stopnia wytrenowania).
77 78
13
2009-11-13
Aktualna wielkość maksymalnego pochłaniania tlenu
Poziom maksymalnego pobierania tlenu zależy również
(VO2max) zależy również od:
od sprawności mechanizmów buforujących, które
prowadzą do wyrównania pH oraz od szybkości
1. Rozmiarów ciała
metabolizowania mleczanów.
(w tym od masy mięśni zaangażowanych w wysiłek).
Wielkość maksymalnego pobierania tlenu jest 2. Wieku.
skorelowana ze sprawnością mechanizmów
3. PÅ‚ci.
odpowiedzialnych za termoregulacjÄ™ i usuwanie nadmiaru
4. Pory doby, w jakiej wykonywany jest wysiłek.
ciepła powstajacego podczas wysiłku fizycznego.
5. Ciśnienia tlenu w powietrzu
(wysokości na jakiej się przebywa).
6. Stanu odżywienia.
79 80
Zależność VO2max od wieku
Zależność VO2max od masy zaangażowanych
Z analizy poziomu wydolności fizycznej u osób w różnym
mięśni
wieku wynika, że wzrasta ona do ok. 20 roku życia, następnie
stabilizuje się na kilka lat, a póz
niej następuje stopniowe
bieg
obniżanie się wraz z upływem lat życia.
wspi-
Mężczyzna w wieku 50 lat dysponuje wydolnością równą
naczka
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.
81 82
Maksymalne pochłanianie tlenu (VO2max) u elitarnych sportowców i
niewytrenowanych kobiet i mężczyzn
Szybkość obniżania się VO2max w badaniach
Wytrenowani mężczyz
ni przekrojowych oceniono na:
Wytrenowane kobiety
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 VO2max jest nawet
szybsze i wynosi:
Niewytrenowani
dla mężczyzn
mężczyz
ni
od 0,56 do 1,62ml / kg / min / rok
Niewytrenowane
dla kobiet
kobiety
od 0,32 do 0,58ml / kg / min / rok
Wiek [lata]
83 84
14
2009-11-13
Częstość tętna w zależności od zużycia tlenu u kobiet i mężczyzn.
Na wykresie przedstawiono wartości submaksymalne
i maksymalne.
Zależność VO2max od płci
Nie można przeprowadzić ostrej granicy pomiędzy
poziomem VO2max u kobiet i mężczyzn.
Wprawdzie przeciętne wartości są wyższe o ok. 30%
u mężczyzn w każdej grupie wiekowej, ale różnice te
zmniejszajÄ… siÄ™ do ok. 17% gdy VO2max zostanie
przeliczone na kilogram masy ciała, a znikają wówczas,
gdy VO2max zostanie przeliczone na objętość mięśni
biorących udział w wysiłku, podczas którego VO2max
zostało określone.
85 86
RANGE OF VO2MAX VALUES
Zakres wartości
VO2max
Zależność VO2max od pory doby, w jakiej
wykonywany jest wysiłek
Niewytre-
nowane Na podstawie pomiarów maksymalnego pochłaniania tlenu
kobiety
(VO2max) wykonanych dwukrotnie u tych samych osób
Niewytre-
(młodych mężczyzn) stwierdzono, że jest ono istotnie
nowani
mężczyz
ni
niższe w godzinach nocnych (po północy)
Wytreno-
w porównaniu do poziomu określonego w godzinach
wane
kobiety
przedpołudniowych. Różnica wynosiła ok. 5%.
Wytreno-
wani
mężczyz
ni
87 88
Maksymalna częstość tętna (fHMX) oraz
maksymalne pochłanianie tlenu
w ml-1·kg-1·min-1 oraz w l·min-1 w
warunkach kontrolnych, w sytuacji
Obniżanie się
niedożywienia niewielkiego,
maksymalnego
umiarkowanego i poważnego oraz w
pochłaniania tlenu wraz
warunkach ponownego dostarczania
z obniżaniem się prężności
pożywienia. Na dolnym rysunku
tlenu w powietrzu podczas
zaznaczono jaki %VO2max stanowiło
wspinania się na duże
zużycie tlenu 0,75 l·min-1.
wysokości (dane pochodzą
z dwóch wypraw na
Mt. Everest).
y
ródło West i wsp. (1983).
89 90
15
2009-11-13
Klasyfikacja wydolności fizycznej na podstawie
maksymalnego pochłanianie tlenu u ludzi w różnym wieku
Maksymalne
Wiek Wydolność - maksymalne pochłanianie tlenu [l/min]
pochłanianie tlenu
[lata]
w l·min-1 oraz w
b. niska niska przeciętna wysoka b. wysoka
ml-1·kg-1·min-1
Kobiety
w trzech grupach
20 - 29 < 1,69 1,70 - 1,99 2,00 - 2,49 2,50 - 2,79 > 2,80
30 - 39 < 1,59 1,60 - 1,89 1,90 - 2,39 2,40 - 2,69 > 2,70
pracowników
40 - 49 < 1,49 1,50 - 1,79 1,80 - 2,29 2,30 - 2,59 > 2,60
(zbieraczy trzciny
50 - 56 < 1,29 1,40 - 1,50 1,60 - 2,09 2,10 - 2,39 > 2,40
cukrowej) oraz
Mężczyz
ni
korelacje tych wartości
20 - 29 < 2,79 2,80 - 3,09 3,10 - 3,69 3,70 - 3,99 > 4,00
z wydajnością pracy.
30 - 39 < 2,49 2,50 - 2,79 2,80 - 3,39 3,40 - 3,69 > 3,70
Spurr i wsp., 1977
40 - 49 < 2,19 2,20 - 2,49 2,50 - 3,09 3,10 - 3,39 > 3,40
50 - 59 < 1,89 1,90 - 2,19 2,20 - 2,79 2,80 - 3,09 > 3,10
60 - 69 < 1,59 1,60 - 1,89 1,90 - 2,49 2,50 - 2,79 > 2,80
91 92
Obciążenie względne oznacza proporcję między
Znaczenie wydolności fizycznej (poziomu
zapotrzebowaniem na tlen w czasie wysiłku
VO2max) jest dlatego tak duże, że występuje ścisła
a indywidualną wielkością VO2max, wyrażoną
zależność pomiędzy zdolnością do wykonywania
w % VO2max.
wysiłków submaksymalnych (mierzoną czasem ich
wykonywania do całkowitego wyczerpania)
a wielkością tak zwanego obciążenia względnego.
93 94
Czas (w godzinach), przez jaki może być wykonywana praca
angażująca określony odsetek maksymalnego pochłaniania tlenu
28 12
33 8
40 2
Czas trwania
wysiłku
50 1
70 0,5
85 0,2
100 0,1
0 5 10 15
Czas [godziny]
95 96
16
% maksymalnego pochłaniania tlenu
2009-11-13
Z przedstawionych na poprzednim przezroczu
Maksymalne pochłanianie tlenu podczas pracy
zależności wynika, że jeżeli praca trwa 8 godzin
angażującej górną połowę ciała stanowi 63-78%
jej intensywność powinna odpowiadać 1/3
ogólnego VO2max. Dlatego też możliwości wykonywania
indywidualnych maksymalnych możliwości.
ręcznej pracy są mniejsze niż pracy angażującej duże
grupy mięśni.
Jeżeli praca ma być wykonywana przez 12 godzin
jej intensywność powinna być mniejsza, nie jest
Jeżeli, dla przykładu, VO2max pracownika wynosi
wskazane by przekraczała 28% maksymalnych
40 ml/kg/min, a wykonuje on pracę wymagającą zużycia
możliwości.
tlenu 14 ml/kg/min, to może tak pracować bez przerwy
przez ponad 4 godz., gdy jest to praca angażująca całe
Jeżeli intensywność pracy sięga 50%
ciało (35% VO2max dla całego ciała), lub tylko przez
maksymalnych możliwości czas jej wykonywania
1 godz., gdy jest to ręczna praca (50% VO2max górnej
powinien być ograniczony do 1 godziny.
połowy ciała).
97 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% VO2max.
Zależność miedzy zdolnością do wykonywania wysiłków
submaksymalnych (czas wykonywania wysiłku do zmęczenia)
a wielkością obciążenia względnego w zależności od poziomu
wydolności fizycznej
99 100
Fizjologiczna klasyfikacja intensywności wysiłku
Gdy zużycie tlenu podczas pracy sięga
10% VO2max - praca jest lekka, lub obciążenie
jest małe
10-30% VO2max - praca jest średnio ciężka, lub
obciążenie jest średnie
30-50% VO2max - praca jest ciężka,
a obciążenie można określić jako duże
wysoka przeciętna niska
wydolność fizyczna
Powyżej 50% VO2max - pracę oceniamy jako
Wydolność fizyczna człowieka i jego
bardzo ciężką, a obciążenie jako bardzo duże.
tolerancja obciążeń fizycznych
zwiÄ…zanych z pracÄ… zawodowÄ…
101 102
17
2009-11-13
Minimalna wartość VO2max dla kobiet i mężczyzn wykonujących
ciężką lub bardzo ciężką pracę
Wydatek
Z danych przedstawionych w poprzedniej tabeli
Minimalna wartość
Poziom ciężkości energetyczny Zużycie tlenu
VO2max oraz faktu obniżania się poziomu maksymalnego pochłaniania
pracy [kcal na min [l/min]
[l/min]
tlenu wraz z wiekiem wynika, że dla mężczyzn:
i na zmianÄ™]
Mężczyz
ni spełnienie warunku akceptowalnego obciążenia podczas
pracy bardzo ciężkiej będzie możliwe tylko wówczas, gdy
3,0-4,2 kcal/min
Ciężka 0,84 - 1,09 2,8 - 3,6
1500-2000 kcal/zmianę będą mieli oni dobrą wydolność fizyczną w wieku do 45
lat, zaÅ› bardzo dobrÄ… w wieku do 55 lat;
4,2-4,6 kcal/min
Bardzo ciężka 1,09 - 1,17 3,6 - 3,9
2000-2200 kcal/zmianÄ™
po 55 roku życia, by nie występowało nadmierne obciążenie
Kobiety
podczas wykonywania bardzo ciężkiej pracy fizycznej, mężczyz
ni
2,0-2,5 kcal/min
powinni charakteryzować się znakomitą wydolnością
Ciężka 0,60 - 0,70 2,0 - 2,3
1000-1200 kcal/zmianÄ™
fizycznÄ….
2,5-2,9 kcal/min
Bardzo ciężka 0,70 - 0,80 2,3 - 2,7
1200-1400 kcal/zmianÄ™
103 104
Jeżeli mężczyzna po 55 roku życia będzie miał tylko przeciętną
wydolność, podczas wykonywania pracy bardzo ciężkiej,
Dla kobiet z zestawienia wielkości wydatku energetycznego
obciążenie będzie wynosiło 50% VO2max, co nie jest możliwe przy wykonywaniu pracy ciężkiej (1000-1200 kcal/zmianę)
do zaakceptowania bez odpowiednich przerw w pracy. i wymaganego przy takiej pracy poziomu maksymalnego
pochłaniania tlenu wynika, że w wieku 40 lat powinny mieć
Ciężką pracę fizyczną bez nadmiernego obciążenia mogą
one co najmniej przeciętną wydolność fizyczną, w wieku
wykonywać tylko ci mężczyz
ni, których maksymalne
50 lat  dobrÄ…, a w wieku 55 lat bardzo dobrÄ…  dla
pochłanianie tlenu mieści się w zakresie 2,5 3,3 l/min,
danej grupy wiekowej.
co odpowiada niskiej i przeciętnej wydolności mężczyzn
w wieku do 39 lat, przeciętnej i wysokiej wydolności
mężczyzn w wieku 40 49 lat, a wysokiej i bardzo
wysokiej wydolności mężczyzn w wieku ponad 50 lat.
105 106
Normy VO2max dla mężczyzn w różnym wieku Normy VO2max dla kobiet w różnym wieku
1400 kcal
2200 kcal
1200 kcal
2000 kcal
1000 kcal
1500 kcal
107 108
18
2009-11-13
Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u mężczyzn
wykonujących pracę o różnej ciężkości
7
Wyniki wielu badań wskazują, że istnieje związek pomiędzy
poziomem wydolności fizycznej a rodzajem wykonywanej
6
pracy zawodowej, czyli ilością i intensywnością wysiłków
fizycznych zwiÄ…zanych z tÄ… pracÄ….
5
praca lekka (pracownicy fizyczni)
Analiza tych wyników wykazała, że ludzie, którzy
praca lekka (pracownicy umyslowi)
4
systematycznie wykonują podczas pracy zawodowej ciężkie praca średnio ciężka
praca ciężka
wysiłki fizyczne mają wyższy poziom wydolności niż ludzie
3
wykonujący pracę siedzącą lub inną, nie wymagającą wysiłku
fizycznego.
2
1
20 30 40 50 60 70
wiek [lata]
109 110
Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u kobiet
wykonujących pracę o różnej ciężkości
5,5
Interpretacja tego zjawiska nie jest jednoznaczna i,
4,5
przynajmniej obecnie, przeważają poglądy, że jest to
praca lekka (pracownice głównie wynikiem selekcji.
3,5
fizyczne)
Ciężką pracę fizyczną mogą wykonywać przez lata tylko
praca lekka (pracownice
umysłowe)
2,5 ci, u których poziom wydolności fizycznej nie obniżył się
praca średnio ciężka
nadmiernie.
(pracownice fizyczne)
praca średnio ciężka
1,5
(pracownice umysłowe)
praca ciężka
0,5
20 30 40 50 60
wiek [lata]
111 112
113 114
19
max [l/min
]
2
VO
2
VO max [l/min]
2009-11-13
Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u kobiet różniących się
Maksymalne pochłanianie tlenu a wiek u mężczyzn różniących się poziomem
poziomem fizycznej aktywności pozazawodowej
fizycznej aktywności pozazawodowej
7 4,5
4
6
3,5
3
5 fizyczna aktywność pozazwodowa
pozazawodowa aktywność fizyczna
r = 0,150
o wyłącznie małej intensywności
o wyłącznie małej intensywnosci
2,5
4
o intensywności umiarkowanej
o intensywności umiarkowanej 2
i dużej >1 godz/tydzień
r = 0,223 i dużej >1 godz./tydzień
1,5
3
r = 0,304
1
r= 0,232
2
0,5
0
1
20 25 30 35 40 45 50 55 60 70
20 30 40 50 60 70
wiek [lata]
wiek [lata]
115 116
Koniec wykładu
Dziękuję za uwagę
117
20
2
2
VO max [l/min]
VO max [l/min]