تهیه کننده : دکتر مسعود مطلبی http://healthf.kaums.ac.ir/ motallebi_m@kaums.ac.ir

فيزيولوژي كار Times was when most men who finished a day’s work needed rest. Now they need exercise! An American Newspaper

تاريخچه فيزيولوژي كار تولد 1913 توسط Max Rubner در آلمان. جنگ يكي از محركهاي اصلي رشد اين موضوع بود. اولين انستيتوي فيزيولوژي كار توسط روبنر ساخته شد و بعدا توسط لمان در 1929 پيگيري شد. در دهه هاي بعد در كشورهاي اسكانديناوي، انگلستان و امريكا گسترش يافت.

فيزيولوژي كار وظيفه عضلات اسكلتي، ايجاد نيرو بين استخوان و نقاط اتصالي آنها است. اين نيرو زماني ايجاد مي‌شود كه عضله در پاسخ به تحريكات سيستم عصبي مركزي از حالت استراحت به حالت فعاليت در مي آيد. نيرويي كه عضله مي‌تواند ايجاد نمايد بستگي به سطح مقطع و طول آن دارد.

فيزيولوژي كار ارتباط طول- نيرو، عضله بلندتر هنگام انقباض نيروي بيشتري توليد مي‌كند.

فيزيولوژي كار عضلات اسكلتي را مي‌توان بعنوان بزرگترين اندام بدن در نظر گرفت كه وجود آن براي تمام فعاليتها از جمله حركات ارادي ضروري است. فعاليتهاي تكراري و طولاني،‌ حركات سريع و كارهايي كه نياز به نيروي بيشتري دارند، مي‌توانند گيرنده‌هاي درد در عضله را تحريك نمايند. اين تحريكات در محيط كار، ورزش و انجام فعاليتهاي روزانه معمول است. از آنجا كه عضلات اسكلتي 40 درصد بافتهاي بدن را تشكيل ميدهد، جاي تعجب نيست كه بسياري از دردهايي كه ما در زندگي روزمره احساس مي‌كنيم داراي منشأ عضلاني است.

فيزيولوژي كار-ساختار عضله انرژي لازم براي انقباض عضله از طريق تركيبات فسفاته موجود در بافت عضلاني تأمين مي‌شود. اين تركيبات از تجزيه مواد غذايي حاصل مي‌شوند. عضله متشكل از تعداد زيادي رشته‌هاي فيبري است كه در كنار هم قرار گرفته ‌اند. هر فيبر عضلاني شامل تعداد زيادي ميوفيبريل‌هاي كوچكتر است

فيزيولوژي كار-ساختار عضله ماهيچه‌ها را مي‌توان به رشته‌هاي نخي تشبيه كرد كه همگي به هم متصل شده‌اند. هر نخ به تنهايي (سلول عضلاني) از فيبرها (ميوفيبريل ها) تشكيل شده است و هر ميوفيبريل از باندهاي متناوب اكتين و ميوزين ساخته شده است. كل ساختار عضله در مايع داخل سلولي و خارج سلولي غوطه‌ور بوده و عروق خوني و عصبي در آن وجود دارد.

انرژي لازم براي انقباض عضلاني انرژي لازم براي انقباض عضله (و خيلي از فرآيندهاي ديگر در بدن انسان) از شكسته شدن ماده‌اي به نام “ATP”(آدنوزين تري فسفات) بدست مي‌آيد. با شكسته شدن يكي از باندهاي فسفاته، مولكول ATP به مولكول “ADP” (آدنوزين دي فسفات) تبديل شده و انرژي در داخل سلول در دسترس قرار مي‌گيرد. هيدرات كربن و اسيدهاي چرب (حاصل از چربي) شكسته شده- كه در نهايت به دي اكسيد كربن و آب تبديل مي‌شوند- و انرژي به شكل ATP آزاد مي‌شود. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energy

كار استاتيك و كار ديناميك سيكل تكراري انقباض و انبساط عضله افزايش جريان خون به عضله افزايش مصرف اكسيژن در عضله توليد انرژي به روش وابسته به اكسيژن گليكوژن عضله دي اكسيد كربن + آب،عضله گلوكز + اسيدهاي چرب را از خون دريافت مي‌كند. انقباض مداوم عضله كاهش جريان خون به عضله عدم افزايش در مصرف اكسيژن در عضله توليد انرژي به روش مستقل از اكسيژن گليكوژن عضله لاكتات

فاكتورهاي محدودكننده در انقباض عضله نياز به انرژي، بيشتر از مقدار توليد شده باشد. اين وضعيت زماني رخ مي‌دهد كه سوخت ذخيره شده در عضله تخليه شده و ميزان جايگزيني و تامين اكسيژن و يا گلوكز ناكافي باشد. فراهم كردن سوخت براي فعاليت عضله بستگي به ظرفيت سيستم گردش خون دارد. تقاضاي مكانيكي بيش از حد باشد. نيروي ايجاد شده در عضله محدود بوده و بستگي به تعداد عناصر منقبض شونده دارد. حداكثر توان عضله متناسب با سطح مقطع آن است. تجمع مواد زايد كاركرد عضله را دچار ضعف و اختلال مي‌كند. اين وضعيت در طول فعاليت استاتيكي عضله رخ مي‌دهد. ميزان توليد گرما ظرفيت تنظيم حرارت بدن را افزايش مي‌دهد. حرارت اضافي نمي‌تواند براي مدت زيادي دفع شود . دماي بدن افزايش مي يابد و ظرفيت قلبي- عروقي دچار اختلال مي‌شود.

متابوليسم مواد غذايي و اكسيژن براي انجام فرآيندهاي متابوليسم جهت بقاء حيات، حفظ و نگهداري و ترميم سلول‌ها، رساندن خون به بافت‌ها و غيره لازم هستند. مقدار متابوليسم پايه (BMR) مقدار انرژي لازم براي حفظ حيات است. مقدار BMR در افراد مختلف متفاوت است. مقدار BMR در كودكان تقريبا دو برابر بزرگسالان است. كاهش مقدار BMR با افزايش سن يكي از علل شروع دوره ميانسالي است.

ظرفيت كار فيزيكي ظرفيت كار فيزيكي به توانايي و ظرفيت كارگر براي توليد انرژي اطلاق مي‌شود. اين ظرفيت بستگي زيادي به انرژي در دسترس كارگر به شكل مواد غذايي و اكسيژن و مجموع انرژي فراهم شده به كمك فرآيندهاي وابسته به اكسيژن و مستقل از اكسيژن دارد. ميزان مصرف انرژي در طول كار مجموعي از مصرف انرژي پايه و مصرف انرژي كار است. براي كار مداوم با شدت متوسط، معمولا فرآيندهاي وابسته به اكسيژن نقش اصلي را در توليد انرژي دارند. به ازاء مصرف هر ليتر اكسيژن، حدودا 8/4 كيلوكالري (Kcal) انرژي آزاد مي‌شود. ظرفيت انجام كار بستگي به توانايي دريافت اكسيژن و تحويل آن به سلول‌ها جهت استفاده در اكسيداسيون مواد غذايي دارد. توانايي انجام كار زياد (سرعت بالا) منوط به دريافت اكسيژن زياد است.

Vo2 max فيزيولوژيست‌ها و محققين علوم ورزشي اصطلاح “Vo2 max”را براي تشريح ظرفيت فردي در استفاده از اكسيژن (ظرفيت هوازي) به كار برده‌اند. بطور سنتي V o2 max به اين شكل تخمين زده مي‌شود كه افراد روي نوار متحرك دويده و يا روي دوچرخه ارگومتر ركاب مي زنند و در همان حال ميزان اكسيژن دريافتي آنها اندازه‌گيري مي‌شود. سرعت دويدن و يا ركاب زدن در روندي صعودي افزايش داده مي شود و ميزان دريافت اكسيژن تقريبا هر 3 تا 5 دقيقه پس از آنكه فرد با فعاليت جديد سازگاري يافت، اندازه‌گيري مي‌شود.

شدت كار براساس ميزان مصرف اكسيژن،ضربان قلب ومصرف انرژي Vo2 (ليتر بر دقيقه) ضربان قلب (ضربه دردقيقه) مصرف انرژي (كيلوكالري دردقيقه) كار سبك 5/0< 90< 5/2< كار متوسط 1-5/0 110-90 5-5/2 كار سنگين 5/1-1 130-110 5/7-5 كار خيلي سنگين 2-5/1 150-130 10-5/7 كار فوق العاده سنگين 2> 170-150 10>

فاكتورهاي مؤثر بر ظرفيت كار فيزيكي شخصي محيطي سن آلودگي محيط وزن بدن كيفيت هواي درون جنسيت تهويه مصرف الكل ارتفاع استعمال دخانيات سر و صدا سبك زندگي فعال/ غيرفعال گرما يا سرماي بيش از حد نرمش/ ورزش وضعيت تغذيه انگيزش

پاسخ فيزيولوژيكي به كار بعد از دوره گرم شدن بدن، وقتي كه نيازهاي كار با ميزان توليد انرژي برابر گرديد، حالت پايدار ايجاد مي‌شود. بهنگام توقف كار، متغيرهاي فيزيولوژيكي در طول دوره بازسازي به سطوح اوليه در موقع استراحت برمي‌گردند

انواع روشهاي اندازه‌گيري مصرف انرژي روش سنتي تعيين مصرف انرژي در حين انجام كار شامل اندازه‌گيري اكسيژن دريافتي با استفاده از كيسه‌هاي داگلاس است. فرد مورد نظر از هواي محيط تنفس كرده و هواي بازدمي را از طريق ماسك متصل به لوله به درون كيسه‌اي بزرگ (تحت عنوان كيسه داگلاس) تخليه مي‌كند. وقتي فرد وظيفه مشخصي را انجام مي‌دهد، كيسه داگلاس كه در ابتدا خالي است با هواي بازدمي فرد پر مي‌شود. پس از آنكه حدود 50 ليتر هوا جمع‌آوري گرديد، فعاليت فرد خاتمه يافته و يا اينكه هواي بازدمي به كيسه خالي ديگري هدايت مي‌شود. حجم هوا در كيسه پر شده محاسبه شده و تركيب گازي آن آناليز مي‌شود (امروزه اغلب از دستگاههاي الكترونيكي آناليز گاز استفاده مي‌شود).

انواع روشهاي اندازه‌گيري مصرف انرژي اندازه‌گيري غيرمستقيم مصرف انرژي تعداد ضربان قلب در نتيجه بار كار و دريافت اكسيژن افزايش مي‌يابد. به دليل اينكه ضربان قلب نسبت به ميزان اكسيژن دريافتي راحت‌تر اندازه‌گيري مي‌شود، اغلب از آن به عنوان روش غيرمستقيم براي اندازه‌گيري مصرف انرژي ياد مي‌شود. ضربان قلب را مي‌توان به سيگنالي تشبيه كرد كه كل استرس‌هاي وارده بر بدن را تلفيق كرده و مي‌تواند به عنوان شاخص هزينه فيزيولوژيكي كار استفاده شود. براي ارزيابي بار كار فيزيولوژيكي با استفاده از ضربان قلب بايستي براي هر كارگر، نمودار رابطه بين ضربان قلب و دريافت اكسيژن تعيين گردد.

انواع روشهاي اندازه‌گيري مصرف انرژي اندازه‌گيري غيرمستقيم مصرف انرژي Recovery Heart Rate: Brouha Method بلافاصله بعد از قطع كار ضربان قلب در سه دقيقه متوالي اندازه گيري مي شود: از 30 تا 60 ثانيه p1= از 90 تا 120 ثانيه p2= از 150 تا 180 ثانيه p3= If p1-p3> 10 or p1, p2 and p3< 90 normal If average of p1, p2 and p3 <110 and p1-p3>10 work load is not excessive If p1-p3<10 and p3>90 high workload

معيارهاي ذهني تلاش فيزيكي-مقياسRPE بورگ شرح درجه درجه هيچ نوع فشاري اعمال نمي‌شود. 6 ″ 7 فوق‌العاده سبك 8 بسيار سبك 9 10 سبك 11 12 كمي سخت 13 14 سخت 15 16 بسيار سخت 17 18 فوق‌العاده سخت 19 فشار حداكثر 20

حد مصرف انرژي حداكثر ضربان قلب هر فرد با استفاده از فرمول زير برآورد مي گردد: (سال) سن × 65/0 - 200= (ضربه در دقيقه) حداكثر ضربان قلب بنابراين، فرد 45 ساله مي‌تواند حداكثر ضربان قلب برابر با 170 ضربه در دقيقه داشته باشد. افراد مي‌توانند با 40% از Vo2max به مدت 8 ساعت بدون احساس خستگي و درد فعاليت كنند. يافته‌ها نشان داده اند كه: -وظايف نبايد بدون استراحت و به طور مداوم انجام شود. -بايد سيكل كار- استراحت به طور مناسب طراحي شده و حفظ شود بطوريكه بار كار (هم كار و هم استراحت) از 40% Vo2max تجاوز نكند.

محاسبه دوره‌هاي استراحت در كار W (b - s) = ميزان استراحت 3/0- b W= طول دوره كار b= ميزان دريافت اكسيژن كار s= دريافت اكسيژن استاندارد براي كار مداوم

محاسبه دوره‌هاي استراحت در كار - مثال اگر كارگري 5/0 ساعت را با دريافت اكسيژن 64/2 ليتر در دقيقه صرف انجام كاري كند و مقدار اكسيژن دريافتي استاندارد براي اين كار 1 ليتر دردقيقه باشد؛ ميزان استراحت او برابر خواهد بود با: ساعت 35/0

تست پله در معادن طلا از تست پله براي آزمايش آمادگي افراد استفاده مي‌شود كه در آن افراد درطول 1 دقيقه، 24 بار از پله بالا رفته و پايين مي‌آيند. سپس ضربان قلب فرد اندازه‌گيري شده و در يكي از دو طبقه قرار مي‌گيرد: افراد طبقه الف (ضربان قلب كمتر از 120 بار در دقيقه) را مي‌توان بويژه در شرايط گرم به كارهاي خيلي سنگين و طاقت‌فرسا گماشت. افراد طبقه ب (ضربان قلب مابين 121 تا 140 ضربه در دقيقه) كمتر به كارهاي سخت گماشته مي‌شوند. ارتفاع پله بوسيله فرمول زير محاسبه مي‌شود: 54/2* 542 = ارتفاع پله (سانتي متر) وزن بدن (كيلوگرم)

خسته نباشيد