执业卫生与执业医学-电子教材:第十三章 振动

1．振动频谱：振动频率是影响振动对人体作用的重要因素之一。20Hz以下低频率大振幅的全身振动主要影响前庭及内脏器官；40～300Hz高频振动对末梢循环和神经功能的损害较明显。生产性振动很少由单一频率构成，绝大多数都含有极其复杂的频率成分，因此，通过对振动的频谱特性分析可了解振动频谱中振动强度分布特征及其对机体的危害性，为制定防振措施提供依据。

2．共振频率：任何物体均有其固有频率（natural frequency)，给该物体再加上一个振动（称为策动)时，如果策动力的频率与物体的固有频率基本一致时，物体的振幅达到最大，该现象称为共振，因此，该物体的固有频率又可称为共振频率（resonant frequency)。物体产生共振时，因其从外界的策动源处获得最多的能量，可使其振动强度加大。人体各部位或器官也有其固有频率（表-1)，人们接触振动物体时，如果策动力的频率与人体固有频率范围相同或相近，则可引起共振，从而加重振动对人体的影响。

表-1  人体不同部位或器官的固有频率范围

3．4小时等能量频率计权加速度有效值：振动对机体的不良影响与振动频率、强度和接触时间有关。为便于比较和进行卫生学评价，我国目前以4小时等能量频率计权加速度有效值〔four hour energyequivalent frequency weighted acceleration rms，ahw（4)〕作为人体接振强度的定量指标，即在固定接振时间为4小时的原则下，以1/3倍频带分频法将振动频谱中各振动加速度有效值乘以相应的振动频率计权系数（表2-3-9)后所得的加速度有效值表示人体接振强度。若每日接振时间为4小时，其频率计权加速度有效值（ahw)即为ahw（4)；若每日接振时间不足或超过4小时，则需换算为ahw（4)。

表-2 振动频率计权系数（Ki值)

二、振动的分类与接触机会

根据振动作用于人体的部位和传导方式，可将生产性振动划分为局部振动（segmental vibration)和全身振动（whole body vibration)。

局部振动：常称作手传振动（hand-transmitted vibration)或手臂振动（hand-arm vibration)系指手部接触振动工具、机械或加工部件，振动通过手臂传导至全身。有机会接触局部振动的作业，常见的是使用风动工具（如风铲、风镐、风钻、气锤、凿岩机、捣固机或铆钉机)、电动工具（如电钻、电锯、电刨等)和高速旋转工具（如砂轮机、抛光机等)。

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

有些作业如摩托车驾驶等，可同时接触全身振动和局部振动。

三、振动对机体的影响

适宜的振动有益于身心健康，具有增强肌肉活动能力，解除疲劳，减轻疼痛，促进代谢，改善组织营养，加速伤口恢复等功效。在生产条件下，作业人员接触的振动强度大、时间长，对机体可以产生不良影响，甚至引起疾病。

1．全身振动（whole-body vibration)：人体接触振动最敏感的频率范围，对垂直方向的振动（与人体长轴平行)为4～8Hz，对水平方向的振动（垂直于人体长轴)为1～2Hz。超过一定强度的振动可以引起不适感，甚至不能忍受。大强度剧烈的振动可引起内脏移位或某些机械性损伤，如挤压、出血，甚至撕裂，但这类情况并不多见。长期慢性作用可能出现前庭器官刺激症状及自主神经功能紊乱，如眩晕、恶心、血压升高、心率加快、疲倦、睡眠障碍；胃肠分泌功能减弱，食欲减退，胃下垂患病率增高；内分泌系统调节功能紊乱，月经周期紊乱，流产率增高；工龄较长的司机、驾驶员中腰背痛、椎间盘突出、脊柱骨关节病变的检出率增加。

低频率、大振幅的全身振动，如车、船、飞机等交通工具的振动，可引起运动病（motion sickness)，也称晕动病，是振动刺激前庭器官出现的急性反应症状。常见表现为眩晕、面色苍白、出冷汗、恶心、呕吐等。脱离振动环境后经适当休息可以缓解，必要时给予抗组胺或抗胆碱类药物，如乘晕宁、氢溴酸动莨菪碱，但不宜作为交通工具司乘人员的预防用药。

全身振动，因其直接的机械作用或对中枢神经系统的影响，可使姿势平衡和空间定向发生障碍，外界物体不能在视网膜形成稳定的图像，而出现视物模糊，视觉分辨力下降，动作准确性降低；或因全身振动对中枢神经系统的抑制作用，注意力分散、反应速度降低、疲劳，从而影响作业效率或导致工伤事故的发生。

2．局部振动（segmental vibration)：局部振动对人体的影响也是全身性的。长期接触较强的局部振动，可以引起外周和中枢神经系统的功能改变，表现为条件反射抑制，潜伏时间延长，神经传导速度降低和肢端感觉障碍，如感觉迟钝、痛觉减退等。检查可见神经传导速度减慢、反应潜伏期延长。自主神经功能紊乱表现为组织营养障碍，手掌多汗等。局部振动还可以引起外周循环功能改变，外周血管发生痉挛，表现为皮肤温度降低，冷水负荷试验时皮温恢复时间延长，出现典型的雷诺现象（Raynaud’s phenomenon)。振幅大，冲击力强的振动，往往引起骨、关节的损害，主要改变在上肢，出现手、腕、肘、肩关节局限性骨质增生，骨关节病，骨刺形成，囊样变和无菌性骨坏死；也可见手部肌肉萎缩、掌挛缩病等。局部振动对听觉也可以产生影响，引起听力下降，振动与噪声联合作用可以加重听力损伤，加速耳聋的发生和发展。局部振动还可影响消化系统、内分泌系统、免疫系统功能。

局部振动对健康的危害主要为手臂振动病（hand-arm vibration disease)。

四、手臂振动病

手臂振动病是长期从事手传振动作业而引起的以手部末梢循环和（或)手臂神经功能障碍为主的疾病，并可引起手、臂骨关节-肌肉的损伤。其典型表现为振动性白指（vibration-induced whitefinger，VWF)。手臂振动病在我国发病的地区和工种分布相当广泛，多发工种有凿岩工、油锯工、砂轮磨光工、铸件清理工、混凝土捣固工、铆工、水泥制管工等。

1、发病机制

手臂振动病的发病机制目前尚不明确。已有的研究认为可能与以下因素有关：①手部长期接触振动和握持工具，使局部组织压力增加，内皮细胞受损，致使内皮细胞产生的收缩因子（endothelium-derivedconstricting factor，EDCF)释放增加，引起局部血管收缩。内皮细胞损伤引起血管内膜增厚、管腔狭窄甚至阻塞，同时，因内皮细胞产生的松弛因子（endothelium-derivedrelaxing factor，EDRF)释放减少，血管舒张反应性降低，抗血小板凝聚功能减低而致局部血管阻塞过程加剧；②振动刺激可通过躯体感觉-交感神经反射使手指血管运动神经元兴奋性增强，使血管平滑肌细胞对去甲肾上腺素（NA)的反应增强。振动损伤了存在于血管平滑肌中的肾上腺素能受体，导致血管舒张功能减退；③动静脉吻合中的β-肾上腺素能血管舒张机制也可受损，进而使血管对寒冷的扩张反应降低。振动性白指患者血清中具有血管收缩作用的内皮素明显增高。

寒冷刺激可引起手指血管平滑肌收缩，导致局部血管痉挛，组织缺血缺氧，诱发白指发生。此外，尚有免疫学说，中枢和自主神经功能紊乱学说等，但都难以解释白指发作的一过性特点。

2、临床表现

局部振动病早期表现多为手部症状和类神经征。其中以手麻、手痛、手胀、手僵等较为普遍。类神经征常表现为头痛、头昏、失眠、乏力、记忆力减退等，也可出现自主神经功能紊乱表现。检查可见皮温降低、振动觉、痛觉阈值升高，前臂感觉和运动神传导速度减慢和远端潜伏时延长，肌电图检查可见神经源性损害。

手臂振动病的典型表现是振动性白指（VWF)，又称职业性雷诺现象，是诊断本病的重要依据。其发作具有一过性特点，一般是在受冷后，患指出现麻、胀、痛，并由灰白变苍白，由远端向近端发展，界限分明，可持续数分钟至数十分钟，再逐渐由苍白变潮红，恢复至常色。其判定依据应以专业医务人员检查所见为主。主诉白指，同时又有同工作场所有关人员相符的旁证，也应作为重要参考。如有必要，可以进行白指诱发试验。但是，常规冷水诱发试验等局部受冷方法，诱发率较低。白指常见的部位是示指、中指和无名指的远端指节，严重者可累及近端指节，以至全手指变白。足趾阵发性变白的病例也有报道。严重病例可见指关节变形和手部肌肉萎缩等。

3、诊断

根据长期从事手传振动作业的职业史，手臂振动病的主要症状和体征，结合末梢循环和手臂周围神经功能检查，参考作业环境职业卫生学调查资料综合分析，排除其他病因所致类似疾病，方可按我国“职业性手臂振动病诊断标准”（GBZ7-2002)进行诊断分级。

4、处理原则

目前尚无特效疗法，基本原则是根据病情进行综合性治疗。应用扩张血管及营养神经的药物，改善末梢循环。也可采用活血化淤、舒筋活络类的中药治疗并结合物理疗法、运动疗法等，促使病情缓解。必要时进行外科治疗。患者应加强个人防护，注意手部和全身保暖，减少白指的发作。

观察对象一般不需调离振动作业，但应每年复查一次，密切观察病情变化。轻度手臂振动病调离接触手传振动的作业，进行适当治疗，并根据情况安排其他工作。中度手臂振动病和重度手臂振动病必须调离振动作业，积极进行治疗。如需做劳动能力鉴定，参照《职工工伤与职业病致残程度鉴定》（GB/T16180)的有关条文处理。

五、影响振动对机体作用的因素

1．振动的频率：一般认为，低频率（20Hz以下)、大振幅的全身振动主要作用于前庭、内脏器官。振动频率与人体器官固有频率一致时，可产生共振，使振动强度加大，作用加强，加重器官损伤。

低频率、大强度的局部振动，主要引起手臂骨-关节系统的障碍，并可伴有神经、肌肉系统的变化。如30Hz～300Hz的振动对外周血管、神经功能的损害明显；300Hz以上的高频振动血管的挛缩作用减弱，神经系统的影响较大，而1000Hz以上的振动，则难以被人体主观感受。据调查，许多振动工具产生的振动，其主频段的中心频率多为63Hz、125Hz、250Hz，容易引起外周血管的损伤。

频率一定时，振动的强度（振幅、加速度)越大，对人体的危害越大。

2．接触振动的强度和时间：手臂振动病的患病率和严重程度取决于接触振动的强度和时间。流行病学调查结果（表2-3-10)表明：VWF检出率随接触振动强度和接触时间延长而增高，严重程度亦随着接触振动时间延长而加重。

3．环境气温、气湿：环境温度和湿度是影响振动危害的重要因素，低气温、高气湿可以加速手臂振动病的发生和发展，尤其全身受冷是诱发VWF的重要条件。所以手臂振动病多发生在寒冷地区和寒冷季节。但值得注意的是我国秦岭淮河流域以南的广大地区一月份平均气温在0℃以上，属亚热带，过去很少见到手臂振动病的报告。1978年重庆地区报告机床钻工患振动病后，对亚热带地区手臂振动病进行了大量调查研究。发现不仅云贵高原、川西高寒山区、长江中下游数省均有手臂振动病发生。一月份平均气温较高的广东、广西地区长期接振的工人亦可见典型VWF。对湖南六个矿1000多名风钻工进行的流行病学调查研究发现VWF检出率为2.92%～23.38%，平均12.63%。所用振动工具，其振动强度均超过ISO建议的方案。作业环境气温13～25℃，相对湿度在90%以上。说明引起振动病的根本原因是长期接触剧烈的振动，寒冷仅是诱发振动病的重要条件之一，空气潮湿也可能是诱发VWF的因素之一。因此，即使在气候温和的亚热带地区，长期接触剧烈振动同样可造成健康损害引起手臂振动病，应加强亚热带地区手臂振动病的预防工作。

表-3 振动加速度、接触时间与振动性白指检出率的关系

4．操作方式和个体因素：劳动负荷、工作体位、技术熟练程度、加工部件的硬度等均能影响作业时的姿势、用力大小和静态紧张程度。人体对振动的敏感程度与作业时的体位及姿势有很大关系，如立位时对垂直振动比较敏感，卧位则对水平振动比较敏感。有些振动作业需要采取强迫体位，甚至胸腹部直接接触振动工具或物体，更加容易受到振动的危害。静态紧张影响局部血液循环并增加振动的传导，加重振动的不良作用。

据研究，常温下女性皮肤温度较低，对寒冷、振动等因素比较敏感。年龄较大的工人更易产生振动危害，并且治疗效果较差，较难康复。

六、振动危害的预防措施

1．控制振动源：改革工医学检验网艺过程，采取技术革新，通过减振、隔振等措施，减轻或消除振动源的振动，是预防振动职业危害的根本措施。例如，采用液压、焊接、粘接等新工艺代替风动工具铆接工艺；采用水力清砂、水爆清砂、化学清砂等工艺代替风铲清砂；设计自动或半自动的操纵装置，减少手部和肢体直接接触振动的机会；工具的金属部件改用塑料或橡胶，减少因撞击而产生的振动；采用减振材料降低交通工具、作业平台等大型设备的振动。

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

我国实施的局部振动卫生标准（GB10434-1989)规定，使用振动工具或工件的作业，工具手柄或工件的振动强度，以4小时等能量频率计权加速度有效值（ahw（4)不得超过5m/s2。这一标准限值可保护90%作业工人工作20年（年接振250天，日接振2.5小时)不致发生VWF。当振动工具的振动暂时达不到标准限值时，可按振动强度大小相应缩短日接振时间（表-4)。

表-4  振动容许值和日接振时间限制

我国尚未制定全身振动的卫生标准。实际工作需要时，可参考国际标准化组织（ISO)发布的全身振动评价标准（ISO2631)。这一标准主要是根据人体对1～80Hz全身振动响应的实验数据制订的，以保护工人的健康安全、作业能力以及作业条件的舒适为准则，制定了垂直和水平全身振动加速度的三个界限，即承受极限（exposure limit)，疲劳-减效界限（fatigue-decreasedproficiency boundary)和引起不适的界限（reduced comfort boundary)。图-1和图-2的曲线是不同频率、不同接振时间的疲劳-减效界限。承受极限是引起健康受试者疼痛的加速度水平的1/2，是疲劳-减效界限的2倍（即高6dB)。引起不适的界限值是疲劳-减效界限的1/3.5（即低10dB)。

图-1  垂直轴向（ax)全身振动加速度疲劳-减效界限

图-2 水平轴向（aX ，aY)全身振动加速度疲劳-减效界限

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

合理配备和使用个人防护用品，如防振手套、减振座椅等，能够减轻振动危害。

4．加强健康监护和日常卫生保健：依法对振动作业工人进行就业前和定期健康体检，早期发现，及时处理患病个体。加强健康管理和宣传教育，提高劳动者健康意识。定期监测振动工具的振动强度，结合卫生标准，科学地安排作业时间。长期从事振动作业的工人，尤其是手臂振动病患者应加强日常卫生保健：日常生活应有规律，坚持适度的体育锻炼。坚持温水（40℃)浴，既可使精神紧张得以松弛，又能促进全身血液循环；应尽可能避免着凉，雨季或寒潮期间多饮姜汤热茶；烟气中含尼古丁，可使血管收缩，吸烟者血液中一氧化碳浓度增高，可影响组织中氧的供应和利用诱发VWF。因此，要力求戒烟。

一般认为，手臂振动病的预后取决于病情。经脱离振动作业，注意保暖，适当治疗，多数轻症可逐渐好转和痊愈。曾报道，林业链锯工首次出现VWF即脱离振动作业者，10年后VWF检出率为57.7±2.9%，而继续接振者高达94.1%，VWF检出率随继续接振时间延长而明显增高。忽视振动作业工人健康管理，延误治疗等是影响振动病预后的主要因素。因此，加强振动作业工人健康管理应予重视。