8.2. Действие вибрации на человека
Вибрация является одним из энергетических факторов, обладающих высокой биологической активностью. Глубина, направленность и характер физиологических изменений различных систем организма под влиянием этого фактора определяется главным образом силой энергетического воздействия и биологическими особенностями человеческого тела.
Тело человека можно рассматривать как сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрацию предопределяет все последующие физиологические эффекты.
Действие вибрации на организм обусловлено следующими явлениями:
- физическим воздействием на поверхность контакта;
- распространением колебаний по тканям;
- непосредственной реакцией на воздействия в органах и тканях и раздражением рецепторов.
На первом этапе воздействия вибрации определяющим является механический импеданс (сопротивление). Это важнейшая биодинамическая характеристика тела человека, зависящая от направления вибрации, точки ее приложения, положения тела, его мышечного тонуса.
Второй этап воздействия вибрации определяется механическими свойствами тканей и структур тела, третий этап – типом и количеством раздражаемых рецепторов.
Вибрация, передающаяся на организм человека, вне зависимости от места контакта распространяется по всему телу. Этому способствует относительно хорошая проводимость механических колебаний тканями тела, особенно костной системой. По мере удаления от места контакта интенсивность вибрации обычно ослабевает. Но на некоторых частотах интенсивность воздействия может возрастать на определенных частях тела
вследствие резонансных явлений, обусловленных наличием собственной частоты колебаний разных частей тела.
На рис. 8.3 представлена модель человека, состоящая из сосредоточенных масс, упругих связей (пружин), диссипативных потерь (представленных на схеме как демпферы).
Как следует из схемы, резонанс различных частей тела происходит на различных частотах.
При вертикальной вибрации резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4–8 Гц, резонанс головы может происходить при частоте около 25 Гц. При более высоких частотах порядка 30–80 Гц наблюдается резонансная вибрация глаз, при которой кажется, что глаз покрывается пленкой. Входящие в резонанс внутренние органы нередко вызывают болезненные ощущения, связанные с растяжением соединительных тканей, поддерживающих вибрирующий орган.
Большую роль в проявлении резонанса имеет рабочая поза, которая трансформирует колебания, передающиеся на тело человека. Эффективность гашения телом механических колебаний в положении сидя меньше, чем в положении стоя.
Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевой) среди профессиональных заболеваний.
При воздействии общей вибрации происходят изменения в центральной и вегетативной нервной системе, сердечно-сосудистой системе, вестибулярном аппарате, нарушаются обменные процессы и зрительная функция.
У рабочих вибрационных профессий отмечены головокружения, расстройство координации движений, симптомы укачивания, вестибулярно-вегетативная неустойчивость.
Нарушение зрительной проявляется сужением и выпадением отдельных участков полей зрения, снижением остроты зрения, иногда до 40 % , субъективно потемнением в глазах.
Рис. 8.3. Модель тела человека и резонансы отдельных частей тела
. Особенно опасна толчкообразная вибрация, вызывающая микротравмы различных тканей с последующими реактивными изменениями. Общая низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы, вызывая изменения углеводного, белкового, ферментного, витаминного и холестеринового обменов, биохимических показателей крови.
Вибрационная патология от воздействия общей вибрации регистрируется у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов, на заводах железобетонных изделий. При этом рабочие часто жалуются на боли в пояснице, конечностях, в области желудка, на отсутствие аппетита, бессонницу, раздражительность, быструю утомляемость.
Локальная вибрация может оказывать как непосредственное травмирующее действие в зоне контакта, так и опосредованное, воспринимаясь через механорецепторы нервной системы и влияя в первую очередь на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Локальной вибрации подвергаются главным образом люди, работающие с ручным механизированным инструментом. Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечья, нарушая снабжение конечности кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, вызывают снижение кожной чувствительности, отложение солей в суставах пальцев, деформируя и уменьшая подвижность суставов.
Колебания низких частот вызывают резкое снижение тонуса капилляров, а высоких частот – спазм сосудов.
Преимущественное значение имеют время непрерывного контакта с вибрацией и суммарное время воздействия вибрации за смену. У формовщиков, заточников, рихтовщиков при среднечастотном спектре вибраций (30125 Гц) заболевание развивается через 810 лет работы. Обслуживание инструмента ударного действия (клепка, обрубка), генерирующего вибрацию среднечастотного диапазона, приводит к развитию сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений через 1213 лет.
При локальном воздействии низкочастотной вибрации, особенно при значительной физической нагрузке, рабочие жалуются на ноющие, тянущие боли в верхних конечностях, часто по ночам.
Одним из постоянных симптомов при совместном воздействии локальной и общей вибраций является расстройство чувствительности, особенно вибрационной, болевой и температурной.
Вся совокупность изменений в организме работающих, которые длительно контактируют с вибрацией, рассматривается как вибрационная болезнь.
Особенностью данного профессионального заболевания является то, что эффективное лечение ее возможно только на ранних стадиях. Запущенная виброболезнь является показанием для перевода людей на инвалидность.
К факторам производственной среды, усугубляющим развитие вибрационной болезни, относятся значительные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональной стресс.