Projevy a posuzování vibrací v pracovním prostředí na zdraví člověka

Ing. Miroslav Král

Vydáno: 14. 02. 2020 35 minut čtení

Článek se zabývá problematikou vibrací, v jejichž vlivu se nachází člověk. Vibrace jsou považovány za rizikový faktor, který vystavuje lidský organismus zátěži promítající se do narušování pohody a poškozování zdraví člověka. Třeba je však odlišit od aplikace vibrací v medicinské praxi v rámci rehabilitačních procedur (masáže, vodní vířivka apod.). Expozice člověka intenzivním dlouhodobým vibracím může svým negativním působením přispět ke vzniku onemocnění, což posuzováno podle platné legislativy, jako nemoc z povolání nebo ohrožení nemoci z povolání.

Vibrace je možno z fyzikálního hlediska charakterizovat jako mechanické kmitání a chvění pružného tělesa nebo prostředí, jehož jednotlivé body kmitají kolem své rovnovážné polohy. Vibrace, jakožto rizikový faktor pracovního prostředí, se vyskytují v mnoha odvětvích lidské činnosti a jsou úzce spjaty s naším běžným životem. Aniž si to uvědomujeme každý z nás je vibracím nějakým způsobem vystavován. Ať už dobrovolně, za účelem příjemného prožitku (poslech hudby, masážní nebo lékařské procedury využívající vibrace atd.), či nedobrovolně (jízda dopravními prostředky, působení v blízkosti stavenišť či jiných lokací s nadměrným výskytem vibrací, při práci s ručními nástroji, ručními elektrickými zařízeními, stroji atd.). Tehdy, jedná-li se o subjektivně nepříjemný pocit způsobený vibracemi, pak jejich negativní vliv na lidský organismus nelze přehlížet.

V pracovním prostředí, kde se rizikový faktor vibrací vyskytuje, bývá příčinou nepohody nebo závažných onemocnění. Každoročně v České republice v důsledku nadměrné expozice vibracím jsou evidovány případy vzniku nemocí z povolání nebo jejím ohrožení. Vzhledem k tomuto faktu je zapotřebí se problematikou vibrací neustále zabývat a uplatňovat nejnovější vědecké poznatky s posláním, že bude možno nadměrnou expozici vibracemi eliminovat nebo alespoň snižovat na přijatelnou míru a to v souladu s platnými legislativními ustanoveními, kde je stanovena povinnost zabezpečit, aby nebyly překračovány přípustné hygienické limity pro exponované vibrace.

1. Vibrace přenášené na člověka

Přenos vibrací povahy mechanického kmitání nebo chvění na člověka se posuzuje především z hlediska jejich vlivu na pohodu a zdraví. Stejně tak jako v případě hluku je pro mechanické vlnění charakteristický přenos energie. V nejobecnějším přiblížení můžeme na člověka pohlížet jako na mechanickou soustavu složenou z dílčích hmot, tuhostí a mechanických odporů. Při působení vibrací je však pro člověka charakteristická interakce se zdrojem vibrací. Je zjevné, že úroveň vibrací přenášených na člověka je výrazně ovlivněna reakcí organismu, polohou těla a končetin vzhledem ke směru vibrací, místem a velikostí plochy, přes kterou se vibrace přenášejí do lidského organismu a silami, které během expozice vibracím člověk vyvíjí.

Zvláštní pozornost si zasluhují mechanické rázy, vyvolávající otřesy lidského organismu. Na rozdíl od proměnných vibrací se během mechanického rázu vyvíjejí v lidském těle změny vedoucí posléze i k velkému poškození (projevu nemoci).

V případě působení expozice intenzivních vibrací vyvolávají vždy nepříznivou odezvu lidského organismu. Při dlouhodobé expozici může dojít k trvalému poškození zdraví. Rozlišujeme vibrace působící jako celkové (vstoje, vsedě, vleže) a místní (horní končetiny -ruce). Největší zdravotní riziko představují v současnosti vibrace přenášené na horní končetiny při práci s různými vibrujícími nástroji. Expozice vibracím je výrazně ovlivněna faktory fyzikálními (pracovní kmitočet stroje, časový průběh a směr působení vibrací, denní a celková doba expozice aj.), biodynamickými (tělesná konstituce, hmotnost, poloha těla a končetin, obsah styčné plochy, velikost vyvozovaných sil aj.) a individuálními (predispozice k rychlému vzniku onemocnění z vibrací, kouření, léky, údržba nářadí aj.).

Podle způsobu přenosu dělíme vibrace na:

Celkové horizontální nebo vertikální vibrace, posuzované v kmitočtovém rozsahu 0,5 Hz až 80 Hz.
Vibrace přenášené na ruce, posuzované v kmitočtovém rozsahu od 8 Hz do 1000 Hz.
Vibrace přenášené zvláštním způsobem, na hlavu, páteř, rameno atp. posuzované v kmitočtovém rozsahu od 1 Hz do 1000 Hz.
Celkové vertikální vibrace o kmitočtu nižším než 0,5 Hz, které vyvolávají nemoci z pohybu.
Celkové vibrace v budovách, posuzované v kmitočtovém rozsahu od 1 Hz do 80 Hz.

Vibrace a rázy vnímá člověk pomocí centrálně nervové soustavy, která ovlivňuje celkovou psychosomatickou citlivost. Ta je ovlivněna celou řadu faktorů. Jedná se o komplexní fyziologický a psychologický vjem zprostředkovaný velkým počtem různých receptorů.

Přehled faktorů ovlivňujících expozici člověka vibracím

Směr přenášených vibrací,
metoda práce, zručnost obsluhy,
věk jednotlivce, tělesné dispozice, zdravotní stav,
délka intervalu, po který je člověk vibracím vystaven, počet přestávek,
síla stisku ruky, opěrná síla v rukách,
polohy rukou, nohou, úhly pokrčení v loktech, v kolenou, předklon těla, apod.,
vnější podmínky – klimatické, hlukové a jiné rušivé elementy,
látky, které ovlivňují krevní oběh – nikotin, kofein, apod.

Vibrace v profesionální praxi vznikají v důsledku vybuzení dynamických sil při provozu jakéhokoliv stacionárního nebo mobilního strojního zařízení používaného v řadě průmyslových oborů (např. strojírenství, hutnictví, hornictví, stavebnictví), zemědělství, dopravě atd. Nejčastějším projevem zdrojů vibrací mohou být ruční mechanizovaná nářadí s pneumatickým, hydraulickým nebo elektrickým pohonem, nebo stroje či dopravní prostředky. Z praktických měření a hodnocení je zřejmé, že provoz převážné většiny ručního nářadí je spojen s nadměrnou expozicí vibracím přenášeným na ruce a rizikem onemocnění cév, a nervů a pohybového aparátu horních končetin. Dlouhodobá expozice celkovým vibracím je nejčastěji spojena s řízením dopravních prostředků a mobilních strojů. Podle epidemiologických údajů je v důsledků kombinace vynucené pracovní polohy a působení celkových vibrací nejvíce ohrožen bederní úsek páteře. S expozicí vibracím přenášeným zvláštním způsobem se setkáváme nejčastěji při práci s motorovými postřikovači, křovinořezy atp. V posledním období se množí stížnosti na nadměrné vibrace v budovách z pozemní dopravy (železnice, silnice) a průmyslové činnosti v lomech.

Při měření vibrací přenášených na člověka se postupuje podle normových metod. Základní veličinou používanou k popisu mechanického pohybu je zrychlení vibrací vyjádřené efektivní hodnotou aef [m/s²] nebo hladinou zrychlení La [dB]. Vibrace lze popsat také rychlostí a výchylkou mechanického pohyb. Jelikož je snímání vibrací pomocí akcelerometru používá se k jejich popisu veličiny zrychlení. Při všech druzích přenosu se zjišťují výlučně translační neboli posuvné vibrace.

Základním popisem pro hodnocení vibrací přenášených na člověka je průměrná (energeticky ekvivalentní) hladina zrychlení vibrací, která se podle způsobu a směru působení vibrací kmitočtově váží příslušným váhovým filtrem, zabudovaným ve vibrometru. Pokud je třeba znát kmitočtové složení vibrací, provádí se kmitočtová analýza v třetinooktávových pásmech v rozsazích středních kmitočtů (podle výše uvedených způsobů přenosu vibrací).

Standardní metody měření hladin zrychlení vibrací přenášených na člověka se řadí do tří tříd přesnosti, přičemž výsledky měření se uvádějí včetně přidružených nejistot. Přesnost měření vibrací vyplývá z třídy přístrojů a přesnosti použitých metod. Nejpřesnější jsou referenční měření vibrací v 1. třídě přesnosti, kdy je celková nejistota do 2 dB včetně. V 2. třídě přesnosti technického měření vibrací se nejistota nachází v pásmu od 2 dB do 3 dB včetně. Nejméně přesná provozní měření vibrací ve 3. třídě přesnosti pak vykazují nejistotu v pásmu od 3 dB do 5 dB včetně. Pro hygienické posouzení expozice jsou nejvhodnější referenční měření vibrací.

Vibrace se měří na styčné ploše v místě jejich přenosu do lidského organismu. K danému účelu se používají speciální úchyty měřičů (např. sedadlový úchyt), které umožňují snímání vibrací ve třech směrech, aniž by se podstatným způsobem narušily podmínky přenosu. U celkových vibrací, vibrací přenášených zvláštním způsobem a vibrací v budovách je základem hodnocení dominantní směr vibrací. V případě vibrací přenášených na ruce je nutné stanovit ze tří složek vibrací vektorový součet, tzv. souhrnnou hladinu zrychlení vibrací. Přípustná limitní hodnota L_aw8h činí u celkových vertikálních a horizontálních vibrací 114 dB a u vibrací přenášených zvláštním způsobem 100 dB. Nejvyšší přípustná souhrnná hladina zrychlení vibrací přenášených na ruce L_hv8h činí pro osmihodinovou pracovní dobu 128 dB (viz část 3).

2. Měření a hodnocení expozice vibracím v pracovním prostředí

Při měření a hodnocení vibrací se postupuje podle legislativního ustanovení nařízení vlády č. 272/2011 Sb. a příslušných technických norem. Ke sjednocení postupu orgánů ochrany veřejného zdraví při měření a hodnocení hluku a vibrací v pracovním prostředí byl dne 26. 7. 2013 vydán Metodický návod MZ ČR. Ve znění tohoto metodického návodu se vibrace přenášené na ruce měří v souladu s ČSN EN ISO 5349 -1 a 2, ve kterých jsou specifikovány „Měření a hodnocení expozice vibrací vibracím přenášeným na ruce, ve třech navzájem kolmých směrech”. V ČSN ISO 2631-1„Vibrace – rázy“ se definují metody měření periodických, náhodných a přechodových celkových vibrací. Pro posuzování možných účinků vibrací je uvažovaný frekvenční rozsah: a) 0,5 Hz až 80 Hz nejvhodnější pro zdraví, pohodu a vnímání; b) 0,1 Hz až 0,5 Hz pro výskyt nemoci z pohybu. Přípustné limity vibrací na pracovišti uvádí dále tabulka 2. Denní expozice vibracím přenášeným na ruce se však vyjadřuje pro osmihodinovou dobu. Pokud doba expozice vibrací T netrvá po celou pracovní dobu T₀= 8 h, je třeba ji normovat korekcí K podle vztahu: K = 10 log T/T₀ dB.

Pro hodnocení působení vibrací přenášených na člověka se považuje za rozhodující způsob přenosu, dominantní směr a frekvence vibrací. Pro stanovení směrových účinků vibrací byly stanoveny souřadnice bazicentrické a biodynamické jako osy lidského těla a ruky. Měřené vibrace, v návaznosti na pravoúhlou soustavu lidského těla, mají počátek v uvažovaném bodě, kterým vibrace vstupují do lidského těla (viz obr. 1, 2 a 3). Zásadně se hodnotí translační neboli posuvné vibrace.

Na základě empirických pozorování je známo, že lidský organismus je ve směru podélné osy (od chodidel k hlavě) nejcitlivější na mechanické kmitání od 4 do 8 Hz. V příčných směrech je lidský organismus nejcitlivější na mechanické kmitání 1 až 2 Hz. Kmitočet vibrace se sleduje zejména proto, aby se omezilo nepříznivé působení vibrací na rezonančních frekvencích lidského organismu.

Bazicentrické osy lidského těla, v orientovanýchb osách x, y, z a smyslu otáčení (podle ČSN EN 2631-1)

Obrázek 1 Bazicentrické osy lidského těla, v orientovaných osách x, y, z a smyslu otáčení (podle ČSN EN 2631-1).

Příklad polohy "svírající ruky" při standardním úchopu tyče (podle ČSN EN ISO 5349-1)

Obrázek 2 – Příklad polohy „svírající ruky“ při standartním úchopu tyče (podle ČSN EN ISO 5349-1).

Příklad polohy „otevřené dlaně“ při tlaku ruky na kouli směrem dolů (podle ČSN EN ISO 5349-1).

Obrázek 3 - Příklad polohy „otevřené dlaně“ při tlaku ruky na kouli směrem dolů (podle ČSN EN ISO 5349-1).

Legenda k obrázku 2 a 3:

Plná čára – biodynamická soustava souřadnic (u obr. 2), má počátek ve hlavě třetí záprstní kosti, směry os ruky x_h, y_h, z_h (šipka udává kladný směr).

Přerušovaná čára – Bazicentrická soustava souřadnic ruky, kdy její počátek je v místě dotyku s vibrujícím zařízením.

Nejzávažnější účinek na zdraví pracovníků mají vibrace přenášené na ruce, které se měří v hladinách zrychlení vibrací kmitočtově vážených, podle odezvy lidského organismu. Za důležité se považuje směr působení vibrací, dominantní kmitočet vibrací a celková doba expozice. Z naměřených frekvenčně vážených hladin zrychlení v jednotlivých osách se kalkulují průměrné souhrnné hodnoty vibrací jednotlivých zdrojů a na základě aktuálního časového snímku se vypočítá celková směnová zátěž vibracemi. Expozici vibracím hodnotíme na základě stanovení vážené hladiny zrychlení vibrací pro osmihodinovou směnu.

Vlastním hodnocením vibrací rozumíme porovnání naměřených hodnot veličin vibrací s nejvyššími přípustnými hodnotami. Přípustné hodnoty vibrací přenášených na člověka jsou stanoveny jako základní hodnota, která se podle typu přenosu koriguje na dobu expozice, u vibrací přenášených na celé tělo ještě podle povahy vykonané práce a povahy vibrací. Určující veličinou nejvyšších přípustných hodnot je efektivní hodnota zrychlení vibrací nebo hladina zrychlení vibrací.

Hodnocení výsledků měření a srovnávání s nejvyššími přípustnými hodnotami se provádí s ohledem na přesnost měřící metodiky. Nejvyšší přípustné hodnoty jsou dodrženy, jsou-li naměřené hodnoty nižší nebo rovny nejvyšším přípustným hodnotám upravených zápornou hodnotou přesnosti měření. Přestože je výsledek měření při běžném či přehledovém měření v rozmezí hodnot přesnosti, nelze vždy hodnocení jednoznačně uzavřít. Proto se doporučuje použití přesnější metody referenčního měření.

Příklad:

Pro hodnocení celkové expozice vibrací pro osmihodinovou pracovní dobu zaměstnance byl brán v úvahu časový snímek práce, který vychází z průměrné denní doby pracovních operací vykonávaných na jednotlivých strojích v minutách. Kvalifikovaný odhad zatížení zaměstnance v našem případě činí 420 minut za osmihodinovou pracovní směnu. Naměřené hodnoty a přípustné hygienické limity uvádí tabulka 1.

Tabulka 1: Naměřené hodnoty zatěžovaných prstů jednotlivě pravé a levé ruky v porovnání s platným limitem dle nařízení vlády č. 272/2011 Sb.

L_{ahv, 8h}

Naměřená hodnota (dB)

Hygienický limit (dB)

PRAVÁ RUKA

PALEC

UKAZOVÁK

PROSTŘEDNÍK

129,9

126,5

130,9

128

LEVÁ RUKA

PALEC

UKAZOVÁK

PROSTŘEDNÍK

127,4

125,6

127,7

128

Na základě výsledků referenčního měření vibrací přenášených na horní končetiny zaměstnance, bylo zjištěno prokazatelné překročení limitu na prostředníku a palce pravé ruky. V ostatních případech bylo, při nejistotě měření 2 dB, zjištěno neprokazatelné dodržení hygienického limitu. Opakovaná měření v případě nejasností se doporučují.

Podle zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví v aktuálním znění, může měření vibrací v pracovním prostředí realizovat pouze osoba odborně způsobilá, která má osvědčení o autorizaci. Dále pro účely kategorizace prací při zátěži vibracemi jsou tyto práce zařazeny do druhé, třetí nebo čtvrté kategorie, která tak umožňují hodnocení rizik. Zaměstnavatel má ze zákona povinnost provést hodnocení rizik vibrací jen prostřednictvím držitele osvědčení o akreditaci.

3. Stanovené přípustné limity vibrací na pracovištích

(Podle nařízení vlády č. 272/2011 Sb., část čtvrtá)

Tabulka 2: Přípustné limity vibrací

PŘÍPUSTNÝ EXPOZIČNÍ LIMIT VIBRACÍ	Limitní hladina zrychlení vibrací (L_aw)	Limitní zrychlení vibrací (a_ew)
Přípustný expoziční limit vibrací přenášených na ruce vyjádřený průměrnou souhrnnou váženou hodnotou.	128 dB	2,5 m/s²
Přípustný expoziční limit vibrací přenášených zvláštním způsobem na zaměstnance způsobujících intenzivní kmitání v horní části páteře a hlavy vyjádřený průměrnou váženou hodnotou.	100 dB	0,1 m/s²
Přípustný expoziční limit celkových vibrací přenášených na zaměstnance vyjádřený průměrnou váženou hodnotou.	114 dB	0,5 m/s²
HYGIENICKÝ LIMIT VIBRACÍ PRO JINOU NEŽ OSMIHODINOVOU PRACOVNÍ SMĚNU	K přípustnému expozičnímu limitu se přičte korekce K_T=10log(480/T) dB, T - doba směny v minutách	Přípustný expoziční limit se vynásobí činitelem k_T T - doba směny v minutách
Expozice celkovým vibracím po dobu 10 minut a kratší	131 dB	3,55 m/s²
Expozice vibracím přenášeným na ruce po dobu 20 minut a kratší	142 dB	12,5 m/s²
PRŮMĚRNÁ EXPOZICE Pracovní doba je ve sledovaném období proměnná, nebo když se vibrace v průběhu sledovaného období mění, avšak jednotlivé denní expozice se neliší o více než 10 dB (hladina zrychlení) nebo o násobek větší než 3 (zrychlení) - hladina zrychlení a zrychlení se určují dle vztahů:
HYGIENICKÉ LIMITY CELKOVÝCH VERTIKÁLNÍCH VIBRACÍ O KMITOČTU NIŽŠÍM NEŽ 0,5 Hz
Po dobu expozice nepřekračující 120 min	120 dB	1 m/s²
Po dobu expozice delší než 120 min	114 dB	0,5 m/s²

4. Kategorizace prací při zátěži vibracemi

[Podle vyhlášky č. 432/2003 Sb. (ve znění vyhlášky č. 107/2013 Sb.)]

Pro zařazení práce do kategorií se vychází z průměrné expozice vibrací přenášených na ruce nebo celkových vertikálních a horizontálních vibrací stanovených podle právního předpisu (NV č. 272/2011 Sb.) upravujícího ochranu zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací.

Tabulka 3: Kategorizace prací

Kategorie	Charakteristika zařazených prací při expozici osob vibracím
2	*(1)* Zařazují se práce, při níž jsou osoby exponovány a) vibracím přenášeným na ruce, jejichž průměrná souhrnná vážená hladina zrychlení L_ahv,8h je v rozmezí od 118,0 do 127,9 dB, avšak přípustný expoziční limit 128 dB nepřekračuje, b) celkovým horizontálním nebo vertikálním vibracím, jejichž průměrná vážená hladina zrychlení L_aw,8h je v rozmezí od 104,0 do 113,9 dB, avšak přípustný expoziční limit 114⁾nepřekračuje, nebo c) vibracím přenášeným na ruce po dobu trvání T (min) některé dílčí pracovní operace, jejichž průměrná souhrnná vážená hladina zrychlení L_ahv,T překračuje 128 dB, nebo celkovým vertikálním a horizontálním vibracím po dobu trvání některé dílčí pracovní operace, jejichž průměrná vážená hladina zrychlení L_aw,T překračuje 114 dB, avšak ani u jedné z měřených dílčích pracovních operací nebyl překročen přípustný expoziční limit pro osmihodinovou směnu *(2)* Do druhé kategorie se zařazuje také práce, při které dochází k expozici osob vibracím přenášeným na ruce nepravidelně jen v některých pracovních dnech, ale vždy po dobu kratší než 20 minut v osmihodinové směně, jejichž průměrná souhrnná vážená hladina zrychlení L_ahv,T 142 dB, stanovená za dobu expozice T, není překročena o více než 3 dB.
3	Zařazují se práce, při níž jsou osoby exponovány a) vibracím přenášeným na ruce, jejichž průměrná souhrnná vážená hladina zrychlení vibrací L_ahv,8h dosahuje nebo je vyšší než přípustný expoziční limit 128 dB, avšak nepřekračuje 134 dB, nebo b) celkovým horizontálním či vertikálním vibracím, jejichž průměrná souhrnná vážená hladiny zrychlení vibrací L_aw,8h dosahuje nebo je vyšší než přípustný expoziční limit 114 dB, avšak nepřekračuje 120 dB.
4	Zařazují se práce, při níž jsou osoby exponovány vibracím přenášeným na ruce, jejichž průměrná souhrnná vážená hladina zrychlení vibrací L_ahv,8h je vyšší, než je stanoveno u kategorie třetí, nebo celkovým horizontálním či vertikálním vibracím, jejichž průměrná vážená hladina zrychlení vibrací L_aw,8h je vyšší, než je stanoveno u třetí kategorie.

5. Opatření k omezení účinků vibrací

Cílem snižování vibrací je omezení vibrací na pracovních místech na zdravotně bezpečnou hodnotu. Vždy se jedná o systémové řešení, které zahrnuje: zdroj vibrací, cestu přenosu vibrací a samotného pracovníka.

Technická opatření

Technická opatření spočívají v opatřeních prováděných přímo na zdroji vibrací a v zábraně přenosu vibrací konstrukcemi. Zásadním opatřením je vyřazení zdroje vibrací z provozu, nebo vyloučení styku pracovníka se zdrojem vibrací. Příkladem může být strojní kácení stromů místo kácení pomocí ruční motorové pily, používání prostředků k přidržování a přítlaku při broušení.

Omezení přenosu vibrací lze dosáhnout vhodnou konstrukcí rukojeti nástroje, použitím tlumících prvků mezi rukojetí nástroje a jeho funkční části. Přenos vibrací na celé tělo, například na dopravních zařízení (traktorech) lze snížit vhodnou konstrukcí sedadel, z nichž se přenášejí vibrace na pracovníka. Důležitým opatřením je i řádná údržba zařízení.

Organizační opatření

Organizační opatření slouží k ochraně zdraví pracovníků před účinky vibrací, jež mají individuální charakter, obvykle mají povahu zásahů do organizace práce na pracovišti. Pokud nelze zabránit přenosu vibrací na člověka, je třeba zajistit, aby vibrace nepřekročily nejvyšší přípustné hodnoty při přenosu na pracovníky. Toho lze dosáhnout zkrácením doby expozice, zařazováním přestávek při práci nebo střídáním pracovníků při práci se zdroji vibrací.

Na pracovištích na nichž jsou pracovníci vystaveni nadměrným vibracím, je třeba zajistit jejich ochranu před chladem a vlhkem. Nelze-li při práci zajistit tepelnou pohodu, například venku při těžbě dřeva, musí být pracovníci vybaveni teplými pracovními oděvy, rukavicemi a obuví a v blízkosti pracoviště musí být zařízeny ohřívárny a sušárny oděvů. K omezování přenosu vibrací na ruce jsou vyráběny různé druhy rukavic s antivibračními vložkami. Pokud je však jejich použití spojeno se zhoršením možností úchopu zdroje vibrací, je jejich účinnost problematická.

Při snižování vibrací má největší význam snížení akustické emise vibrací, avšak k tomuto snížení jsou nejméně účinná opatření. Základní požadavky na nízké emisní hodnoty vibrací se musí uplatnit přímo při konstrukci a vývoji strojních zařízení nebo při technologické přípravě výroby, kdy je nutné uvážit možnost použití moderně-technickou automatizaci výroby na dálkové ovládání strojů a zařízení.

6. Zdravotní postihy účinky vibrací přenášených na lidské tělo

Přehled vibrací podle jejich vlivu při přenosu na lidské tělo

Celkové vibrace přenášené na sedící či stojící osobu - přenášeny z vibrujícího sedadla nebo plošiny způsobují rezonance částí těla nebo tkání, zvýšené napětí svalů, které udržují tělo ve stabilní poloze. Mají nepříznivý vliv na páteř.
Celkové vibrace v budovách – působí především rušivě, a to i v tom případě, že se nepřenášejí přímo.
Celkové vertikální vibrace o kmitočtu nižším než 1 Hz – zejména pak o kmitočtu 0,3 – 0,6 Hz vyvolávají tzv. kinetózy (nemoc z pohybu), které se projevují nevolností, bledostí a zvracením.
Místní vibrace přenášené na ruce – nadměrná expozice vibracím může vyvolávat poruchy krevního oběhu v prstech, periferních nervů a pohybového aparátu ruky a paže.
Místní vibrace přenášené zvláštním způsobem – působí na část těla, k němuž zdroj přiléhá a kam se vibrace přenášejí. Např. práce s křovinořezem: stehno, pánev.

Zdravotní projevy celkových vibrací na lidské tělo

Normou ČSN ISO 2631-1 jsou popisovány pouze účinky vibrací a rázů na zdraví sedících osob, protože účinky na osoby stojící, nakloněné nebo ležící nejsou známy. Pro přenos vibrací přes sedadlo na člověka se bere v úvahu frekvenční pásmo 0,5 Hz až 80 Hz.

Dlouhodobé působení celkových vibrací může způsobit zvýšené zdravotní riziko v bederní oblasti a nervové soustavy v postiženém úseku zad. To může být v důsledku dynamického chování zad: horizontální dislokace (odchylka ze správného postavení) a torze (otáčení) úseku bederní páteře. Nadměrné mechanické namáhání může přispět k degenerativním procesům v lumbální oblasti. Expozice celkovým vibracím může také zhoršit určitá patologická postižení zad vnitřního původu. Ačkoliv se očekává, že dávka vibrací bude mít vztah ke zdravotnímu účinku, v současnosti tomu tak není. Obecně se zdravotní účinky dostavují po několika letech od působení vibrací. Proto je důležitá reprezentativnost vzorku po celou dobu expozice.

Postih účinků celkových vibrací na lidský organismus:

a) Rezonanční frekvence lidského těla

Na člověka lze nahlížet jako na mechanickou soustavu vykazující řadu rezonančních oblastí. Každá část těla rezonuje s jinou frekvencí vibrací a při určitém kmitočtu vibrací dochází k zesílení účinku. Účinek závisí na druhu vibrací. Působení na rezonančních frekvencích je subjektivně nepříjemné a při vyšších intenzitách může být i nebezpečné, což může vést k vyvolání velkých dynamických sil uvnitř organismu. Rezonanční frekvence lidského těla jsou uvedeny v tabulce 3.

Tabulka 4: Rezonanční frekvence lidského těla

Části těla

Frekvence (Hz)

Části těla

Frekvence (Hz)

Hlava

Oko

Paže

Ruka

Nohy

20 až 30

20 až 90

5 až 10

30 až 50

2 až 20

Oblast lokte

Pletenec ramenní

Hrudní stěna

Břišní orgány

Páteř

16 až 30

4 až 5

50 až 100

4 až 8

10 až 12

b) Kinetóza

Kinetóza je odborné označení pro nemoc z pohybu. Jedná se spíše o nepříjemný stav nauzey (nevolnosti) než přímo o onemocnění jako takové. Kinetóza je nejčastější postižení z vibrací, ovšem neřadí se do seznamu nemocí z povolání dle platných předpisů. Dochází k ní při jakémkoliv pohybu, kromě pohybů přirozených jako je chůze či běh. Často se uplatňuje při jízdě v dopravních prostředcích, tedy při cestování autem, autobusem, lodí či letadlem. Kinetóza se může objevit i při mnoha pomalejších pohybech, například na kole. Existuje spousta slangových výrazů pro konkrétní druhy kinetóz, které se odvíjejí od nějakého typického znaku nebo od dopravních prostředků, ve kterých tento pocit nepohody vzniká, například mořská či letadlová nemoc.

Kinetózu obecně vyvolávají celkové vibrace o nízkých frekvencích. Mechanismus, který zapříčiňuje vznik kinetózy, je rozpor mezi vjemy, které přijímá zrakové ústrojí (například stále stejný pohled na zadní část sedačky řidiče) a vjemy, které přicházejí do rovnovážného ústrojí ve vnitřním uchu a podávají informaci o tom, že je tělo v pohybu. Centrální nervový systém následně do organismu posílá nepříjemnou reakci v podobě nauzey a zvracení. Kinetóza byla zaregistrována i v případě opačném, tedy ve chvíli, kdy oči zaznamenávají pohyb, ale tělo je stále na stejném místě. Tento typ kinetózy se může objevit třeba při pohledu na rychle tekoucí řeku či v kině s 3D projekcí. Mimo nauzey a zvracení, patří mezi časté příznaky kinetózy také vyčerpání, studený pot, plynatost, bledost, nízký krevní tlak a bolesti hlavy. Nabízí se pár způsobů prevence, jak se nemoci z pohybu bránit, kupříkladu se před cestováním najíst jen zlehka, samozřejmě před cestou vyloučit tučná, těžká jídla a alkohol. Lidem trpícím kinetózou se nedoporučuje během cestování číst, důvodem je skutečnost, že zrak se stále zaměřuje jen na jedno místo. Na trhu jsou k dispozici různá účinná homeopatika, které příznaky kinetózy zmírňují, například známý Kinedryl. Přirozeným pomocníkem je čerstvý vzduch a časté přestávky.

c) Vibrace v budovách

Zdroje, které vyvolávají vibrace v budovách, se můžou nacházet uvnitř nebo vně budov. Vibrace se přenášejí zemí a konstrukcí budovy. Na člověka se vibrace ze zdroje mohou přenášet v poloze vstoje, vsedě nebo vleže. Pro působení vibrací na člověka je charakteristická interakce se zdrojem vibrací. V komunálním prostředí se vibrace přenášejí z podlahy nebo prostřednictvím zařízení (židle, křeslo, postel). Úroveň vibrací přenášených na člověka je mj. ovlivněna výrazně polohou těla a končetin vzhledem ke směru jejich působení, místem a velikostí plochy, přes kterou se přenášejí do lidského organismu. V poloze vleže se vibrace přenášejí současně na hlavu, trup, končetiny (viz část 2, obr. 1.)

Ve vnitřním prostoru budov se vibrace vyskytují vždy (přenosem z venkovního prostoru nebo vnitřního vybavení domácností elektrickými spotřebiči a domu – výtah, pračky), aniž si mnozí jedinci vůbec uvědomují. Základním požadavkem z hlediska komunální hygieny je, aby vibrace byly nižší než hygienický limit. V ideálním případě z hlediska pohodlí je žádoucí, aby vibrace byly pod prahem vnímání.

Mechanické vibrace vnímá člověk pomocí centrální nervové soustavy (CNS), která ovlivňuje celkovou psychosomatickou citlivost. Jedná se o komplexní fyziologický a psychologický vjem zprostředkovaný velkým počtem různých receptorů. Vzruchy se přenášejí CNS do mozku, kde se integrují a kde vzniká daný vjem způsobený vibracemi. Vjem vibrací na kmitočtech pod 15 Hz je dán funkcí vestibulárního aparátu, který určuje odezvu člověk na lineární a úhlové zrychlení hlavy, celkové vibrace těla a jeho polohu v prostoru. Vjem vibrací na nízkých kmitočtech je zprostředkován také receptory v kloubech, šlachách a svalech. Vjem vibrací o kmitočtech nad 15 Hz je dán receptory citlivých na tlak, které se nacházejí v kůži.

Práh vnímání vibrací poskytuje dolní mez přijatelných vibrací v budovách. Horní mez přijatelných vibrací může kolísat od prahu vnímání k vyšším hodnotám podle typu budovy, místu v budově, zdravotního stavu a činností lidí v budově, povědomí o vibracích, denní době, době trvání, charakteristikách mechanického pohybu, doprovodných jevech vnímaných sluchem a zrakem aj.

Zdroje vibrací situované v budovách lze rozdělit do tří skupin:

První skupinu tvoří zdroje spojené s provozem budovy, jako jsou výtahy, kotelny, prádelny, sušárny, oběhové čerpadla, případně i drobné provozní místnosti (kadeřnictví, obuvnictví, hodinářství apod.).
Do druhé skupiny patří větší provozovny, dílny a zařízení vybavené různými stroji jako je např. zámečnictví, truhlářství, servis jízdních kol apod.
Do třetí skupiny se zařazují vibrace, které vytvářejí samotné osoby pobývající v budově. Vibrace jsou zde vyvolávány provozem různých domácích elektrických spotřebičů (pračky, ždímačky, ale také práce kutilů (vrtání, klepání, řezání apod.).

V komunálním prostředí se s vibracemi setkáváme zpravidla v kombinaci s hlukovou expozicí. Expozice vibracím se v budovách projevuje především svými rušivými účinky.

Mezi hlavní zdroje vibrací vyskytujících se vně budov se řadí doprava a průmysl. Vibrace ze silničního a železniční dopravy jsou také nejčastějším předmětem stížností. Na velikosti vibrací v okolních budovách má kromě typu, stavu, hmotnosti a rychlosti dopravního prostředku nemalý podíl technický stav komunikací a železniční trati. Samostatnou kapitolu tvoří vibrace vyvolané důlní a stavební činnosti nebo povrchovou těžbou v lomech.

Zdravotní poškození vibracemi rukou a paží

Původcem profesionální expozice vibracím přenášených na ruce a paže mohou být rotační a/nebo úderná ruční mechanizovaná nářadí, ale také případy pocházejících z vibrujících opracovávaných předmětů držených obsluhou v ruce a z vibrujících prvků držených v ruce, jako jsou volanty vozidel nebo řídítka motocyklu.

Při dlouhodobém působení často dochází u pracovníků k onemocnění cév (vazoneuróza), periferních nervů (úžinové neuropatie – syndrom karpálního a kubitálního tunelu), pohybového aparátu s postihem onemocnění kloubů (artróza, aseptická nekróza), šlach, kostí a svalů, k jejichž popisu se používá termín „vibrační syndrom ruky a paže“ (hand-arm vibration syndrome, zkráceně /HAVS/). Tato postižení jsou v mnoha zemích odškodňována jako nemoc z povolání a jsou zařazena do evropského seznamu nemocí z povolání. Obdobně je to i v České republice. Vibrace ale působí i akutně a to na celý organismus. Třeba si uvědomit, že vibrace zpomalují vnímání a reakce, způsobují ospalost a celkově snižují produktivitu práce.

Projevy zdravotních účinků:

Postižení cév – projevuje se jako zblednutí nebo zbělení prstů. Toto postižení, způsobené dočasným přerušením oběhu krve v prstech, se nazývá Ryanaudův fenomén. Záchvaty bělení postihují nejprve konečky jednoho nebo více prstů, avšak s pokračující expozicí vibracím se bělení může rozšířit ke kořenům prstů. Po záchvatech někdy dochází k cyanóze – zmodrání postižených prstů. To je způsobeno odčerpáváním kyslíku při zpomaleném oběhu krve v prstech. Tento jev je častější v zimě než v létě a trvají od několika minut až po více než jednu hodinu. Při pokračujících expozicích se záchvaty stávají častějšími a mohou se vyskytovat po celý rok. Během záchvatů mohou pracovníci pociťovat úplnou ztrátu citlivosti a zručnosti pohybu.
Neurologické poruchy – pracovníci mohou pociťovat mravenčení a tupost v prstech a rukou. Důsledkem pokračujících expozicí vibracím mohou být poruchy citlivosti prstů a zhoršení jemné motoriky. Epidemiologická šetření ukazují, že ztráta citlivosti postihuje kolísavě od několika procent až po 80% exponovaných pracovníků. Výzkumy dále prokázaly, že ergonomické stresory působící na ruku a zápěstí mohou v kombinaci s vibracemi u pracovníků používajících vibrující nářadí způsobit CTS – syndrom karpálního tunelu.
Postižení pohybového aparátu - týká se postižení kloubů (artróza, aseptická nekróza), šlach, kostí a svalů.

Studie odhalily vysoký výskyt kostních cyst (dutina v kosti) v kostech rukou a zápěstí pracovníků exponovaných vibracím. Jedná se zejména o expozici rázům a nízkofrekvenčnímu kmitání < 50 Hz (např. pneumatické úderné stroje). Co se týká středních a vysokých frekvencí, existuje jen málo důkazů o vlivu na zdraví. V některých zemích se poruchy kostí a kloubů považují za profesionální onemocnění a odškodňují se.

Nemoci uznávané jako nemoci z povolání způsobené vibracemi

Seznam nemocí z povolání, který je přílohou k nařízení vlády č. 290/1995 Sb. ve znění pozdějších změn, obsahuje mimo jiné následující nemoci z povolání, která vznikají při práci s pneumatickým nářadím ručně ovládaným nebo při práci s vibrujícími nástroji s takovými hodnotami zrychlení vibrací, které jsou podle současných lékařských poznatků příčinou nemoci. Ke každému onemocnění jsou uvedeny projevy a diagnóza, při kterých je nemoc prokázána.

Nemoci cév rukou:
Projevy: Sekundární Raynaudův fenomén z vibrací, dříve popisován termínem traumatická vazoneuróza, je onemocnění, které vzniká po dlouhodobé expozici vibracemi o frekvenci v rozmezí asi 50 – 200 Hz působících na horní končetiny.
Diagnóza: Objektivně prokázaný Raynaudův syndrom zbělení nejméně čtyř článků prstů v chladu ověřené pletysmografickým vyšetřením (měření saturace tepenné krve kyslíkem) nebo vazoparalytické stadium nemoci (špatné pokrvení cév z chladu).
Nemoci periferních nervů horních končetin charakteru ischemických a úžinových neuropatií:
Projevy: Onemocnění periferních nervů, jež může vzniknout následkem nepříznivého působení nadlimitních vibrací na horní končetiny o frekvenci vyšší než 100 Hz. Vyznačuje se poruchou čití při lézi (poškození z vnější příčiny) senzitivních nervových vláken a/nebo i poruchou hybnosti při poškození vláken motorických.
Diagnóza: Ischemické poškození periferních nervů, tj. nervu medianus (nerv středový, jež zajišťuje funkci svalů předloktí a ruky – prochází karpálním tunelem) a nervu ulnaris (nerv „brňavky“ citlivý na úder, dále k aktivaci funkci svalů pro pohyb ruky v zápěstí a prstů). Neuropatie, charakteru úžinového syndromu s klinickými iritačními (podrážděním) i zánikovými příznaky a patologickým nálezem v EMG vyšetření, odpovídá nejméně středně těžké poruše.
Nemoci kostí a kloubů rukou nebo zápěstí nebo loktů:
Projevy: Nemoci způsobují vibrace o frekvenci 1 – 30 Hz a také otřesy působící na horní končetiny. Mohou způsobit artrózu, přestavbu kostní trámčiny až rozvoj kostních pseudocyst, entezopatie - onemocnění úponových šlach apod.
Při dlouhodobé expozici vibracím se může objevovat svalová slabost, bolest v rukou a v pažích, oslabení stisku ruky. Uvádějí se i další onemocnění, jako je zánět šlach a jejich pochev na horních končetinách nebo Dupuytrenova kontraktura, což je postižení vazivových tkání ve dlani ruky.
Diagnóza: Aseptické nekrózy zápěstních nebo záprstních kůstek nebo izolovaná artróza kloubů zápěstních nebo loketních, spojené se závažnou poruchou funkce svalů vedoucí k výraznému omezení pracovní schopnosti.

K problematice uznávání nemoci z povolání

Nemoc z povolání nevymezuje zákoník práce, jako to je u pracovního úrazu, ale její definici nalezneme v § 1 odst. 1 nařízení vlády č. 290/1995 Sb., a v uvedené příloze je připojen seznam nemocí z povolání. Podle tohoto ustanovení se definuje nemoc z povolání jako nemoc, která vzniká nepříznivým působením chemických, fyzikálních (zde také zařazených vibrací), biologických nebo jiných škodlivých vlivů, pokud vznikly za podmínek uvedených v seznamu nemocí z povolání.

K tomu, aby nemoc byla označena za nemoc z povolání, musí být splněno několik podmínek. První podmínkou je, aby nemoc byla zařazena do seznamu nemocí z povolání, který je uveden v nařízení vlády č. 290/1995 Sb., ve znění platných změn. Další důležitou podmínkou je, aby nemoc splňovala určitý stupeň klinické závažnosti, dále pak také to, jestli osoba, u které je podezření na nemoc z povolání nebo ohrožení, vykonávala práci za podmínek a v prostředí, kde může dané onemocnění vzniknout.

Závěr

Na základě zjištěných analytických dat lze konstatovat, že celkový trend nemocí způsobených vibracemi je v uváděných diagnózách dle seznamu nemocí z povolání, varující. Proto nelze opomenout význam těchto nemocí, jež mají neblahý vliv v první řadě na jednotlivce, kterým ztěžují a mnohdy znemožňují kvalitní způsob života a uplatnění v zaměstnání. Nemalé nároky jsou v této souvislosti kladeny na společnost, která je v podobných případech nucena nést odpovědnost za odškodnění takovýchto onemocnění. Řešením této situace je důsledná prevence, ať už je to dodržováním technických, organizačních a hygienických opatření, bezpečnosti práce, používáním ochranných pomůcek a pravidelnou účastí na preventivních lékařských prohlídkách. Celý tento soubor opatření je základním a důležitým předpokladem pro snižování nemocí z povolání. Podstatou prevence je, aby se předcházelo riziku vzniku nemocí z vibrací v co největší míře. Legislativa (v obecném pojetí) je završením povinností na ochranu zdraví pracujícího člověka před účinky vibrací.

Použitá literatura

1. Cikrt, M., Komárek L., Provazník K. Manuál prevence v lékařské praxi, V. Prevence nepříznivého působení faktorů pracovního prostředí a pracovních procesů. 1. vyd. Praha, 1997, Fortuna, ISBN 80-707-066-7.

2. Malý, S., Král, M., Hanáková, E. ABC Ergonomie. 1. vyd.. PROFESSIONAL PUBLISHING, Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v.v.i., Praha, 2010, 386 s. ISBN 978-80-7431-027-0

Technické normy

1. ČSN EN ISO 5349-1 (01 1406) Vibrace - Měření a hodnocení expozice vibracím přenášeným na ruce.

Část 1: Všeobecné požadavky.

2. ČSN EN ISO 5349-2 (01 1406) Vibrace - Měření a hodnocení expozice vibracím přenášeným na ruce.

Část 2: Praktický návod pro měření na pracovním místě.

3. ČSN ISO 2631-1 (01 1405) Vibrace a rázy - Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím.

Část 1: Všeobecné požadavky.

4. ČSN ISO 2631-2 (01 1405) Vibrace a rázy - Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím.

Část 2: Vibrace v budovách (1 Hz až 80 Hz).

5. ČSN EN 14253+A1 (01 1436) Vibrace - Měření a výpočet expozice celkovým vibracím na pracovním místě s ohledem na zdraví - Praktický návod.

6. ČSN ISO 8041 (364806) Vibrace působící na člověka. Měřicí přístroje.

Související dokumenty