Työ ja ihminen TYÖYMPÄRISTÖTUTKIMUKSEN AIKAKAUSKIRJA 1 / 2003 17. vuosikerta Pääkirjoitus Kylmätutkimus riskien tunnistamisesta yksilöllisiin torjuntamenetelmiin 3 Hannu Rintamäki Katsaus Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet... 5 Hannu Rintamäki ja Jari Latvala Artikkelit Toistotyön ja kylmän yhteisvaikutus lihasten toimintaan... 15 Juha Oksa, Michel Ducharme ja Hannu Rintamäki Sormien ja käden kontaktijäätyminen... 24 Sirkka Rissanen ja Hannu Rintamäki Ovien vetohaittojen voimakkuus ja laajuus teollisuustilassa... 36 Aki Valkeapää ja Hannu Anttonen Tuulen vaikutus vaatetuksen lämmöneristävyyteen kylmässä... 47 Hannu Anttonen ja Esa Hiltunen Kylmän työympäristön aiheuttamat henkilöstökustannukset rakennustyömaalla... 61 Kimmo Juopperi, Juhani Hassi, Tanja Risikko, Tomi Hussi ja Guy Ahonen Tapausselostus kylmän aiheuttamien työterveys- ja -turvallisuusriskien hallinnasta rakennustyössä... 72 Tanja Risikko Sammandrag... 81 Summaries... 86 Kirjoittajat... 90 Tilastotietoja vuodelta 2002 Artikkelit v. 2002... 91 Tutkimusraportit v. 2002... 93 Research Reports in 2002... 93 Kirjoittajat v. 2002... 94 Asiahakemisto v. 2002... 95 1
Toimitus Anna-Liisa Karhula Kansi ja taitto Kati Kaivo ISSN 0783-4098 Kirjapaino Vammalan Kirjapaino Oy 2
pääkirjoitus Kylmätutkimus riskien tunnistamisesta yksilöllisiin torjuntamenetelmiin P erinteisten ulkotöiden vähentyessä, sisätyön osuuden kasvaessa ja kehittyneen tekniikan myötä on saattanut muodostua käsitys, että kylmänhaitoista on työelämässä päästy eroon. Kylmä on kuitenkin edelleen monien työpaikkojen yleinen ongelma, ja joidenkin kylmäongelmien vähentyessä on tilalle saatu uusia. Teknistynyt yhteiskunta on luonut entistä enemmän kohteita, joiden huollon on toimittava kaikilla säillä. Häiriöt tulevatkin usein juuri ankarimmissa sääolosuhteissa. Ilmaston ennustetun lämpenemisen myötä saattaa sää muuttua arvaamattomammaksi. Ankaratkaan talvet eivät ole meiltä ohi, kuten viime vuosina on koettu. Luonnonvarojen hyödyntäminen edellyttää mm. öljyn kuljetuksia ankarissakin sääolosuhteissa myös maamme rajojen ulkopuolella. Elintarvikehygieenisistä syistä laskettiin teollisuustilojen lämpötiloja 1990-luvun alussa ja jäähdytettyjen työtilojen määrä on myös kasvanut. Poikkeavat lämpöolot kylmä ja kuuma työympäristö mainittiin ensimmäistä kertaa vuoden 2001 lopussa annetussa asetuksessa terveystarkastuksista erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavissa töissä. Terveydelle ja hyvinvoinnille haitalliset lämpöolosuhteet on siis pystyttävä määrittämään, työntekijöitä on pystyttävä opastamaan ja ongelmiin täytyy löytää ratkaisuja. Tarvitaan selkeitä ja käyttökelpoisia menetelmiä, ja niiltä osin kuin tietoa puuttuu, sitä on hankittava lisää. Vaikka viime vuosina on systemaattisten ohjeiden kehittämisessä edetty, työn ja työympäristöjen moninaisuuden takia puuttuu monilta toimialoilta vieläkin selkeitä kylmätyön raja-arvoja ja ohjeita. Pääasiassa on tutkittu kylmän välittömiä vaikutuksia, kun taas pitkäkestoisen kylmätyön vaikutuksista puuttuu vielä paljon tietoa. Kylmän ja monien sairauksien yhteyttä ei myöskään vielä tunneta. Toisaalta uudet tekniset ratkaisumallit ja mm. uudet vaatemateriaalit tarjoavat uusia keinoja parantaa hyvinvointiamme, kunhan näitä mahdollisuuksia sovelletaan työelämän tarpeisiin tutkimus- ja kehitystyön avulla. Hyvät menetelmät voivat olla myös mainio vientituote, ja pohjoisen sijaintimme takia meidän voidaan olettaa olevan näiden menetelmien asiantuntijoita. Mahdollista asiakaskuntaa löytyy myös leudommilta ilmastovyöhykkeiltä, esimerkiksi Keski-Euroopasta, jossa on myös omat talviajan ongelmansa, ja koneellisesti jäähdytetyt tilat ovat kylmiä kaikkialla. Ei pidä myöskään unohtaa kylmän myönteisiä puolia: talviluonto on joka vuosi uusiutuva luonnonvara, jota matkailuelinkeino voi hyödyntää mitä ammattitaitoisemmin ja tuoteturvallisemmin, sen parempi. Kylmähoidoilla, saadaan ne sitten avannosta, huippukylmähoidoista tai muusta kylmäterapiasta, on koettu olevan monia myönteisiä vaikutuksia, ja tutkimuksella on sillä alalla vielä paljon selvitettävää. Työ ja ihminen 17 (2003):1, 3 4 3
A. pääkirjoitus Valkeapää ja H. Anttonen Pohdittaessa kylmän ympäristön vaikutuksia ihmiseen ja työhön on tunnistettava ongelman monitahoisuus. Ei ole olemassa mitään yksittäistä lämpötilan rajaarvoa, jossa viihtyisät olosuhteet muuttuvat haitallisen kylmiksi. Ihmisen lämpötasapainoon vaikuttaa kolme perustekijää, jotka kaikki on tunnettava: kylmä ympäristö tuulineen, sateineen tai päivänpaisteineen, lämpöä tuottavan ruumiillisen työn määrä ja laatu sekä vaatetuksen lämpöominaisuudet, joilla luodaan lähelle ihoa mahdollisimman suotuisa mikroilmasto. Ilman vaatteita on ihmisen lämpöviihtyisä lämpötila levossa 27 C. Vaatetuksen lämmöneristävyyden ja työn lämmöntuotannon ansiosta kylmätyönä aletaan yleensä pitää vasta 10 12 C:tta alhaisemmissa lämpötiloissa tehtävää työtä, jolloin kylmänhaittoja alkaa yleisemmin esiintyä. Kylmäriskien hallintamenetelmistä tarvitaan nyt runsaasti työpaikkojen käyttökokemuksia, jotta menetelmiä voidaan edelleen kehittää kaikkien toimialojen tarpeita vastaaviksi. Lähivuosina voidaan olettaa saatavan runsaasti lisätietoa mm. pitkäaikaisen kylmätyön terveysvaikutuksista, kylmän merkityksestä eri sairauksien lääkehoidoissa, kylmäterapiasta, ikääntymisen aiheuttamista kylmänsiedon erityispiirteistä, immuunijärjestelmän toiminnasta kylmässä sekä älyvaatteista, jotka voivat muuttaa ominaisuuksiaan tarpeen mukaan tai jopa mitata ja kuljettaa tietoa. Myös kylmäkuormituksen arviointimenetelmien voidaan odottaa kehittyvän merkittävästi. Tämä Työ ja ihminen -lehden teemanumero antaa yhden läpileikkauksen työelämään liittyvän kylmätutkimuksen tämänhetkisistä kiinnostuksen kohteista. Tässä esitettävät tutkimukset on tehty pääsiassa Oulun aluetyöterveyslaitoksella, joka 30-vuotisesta historiastaan on 25 vuoden ajan aktiivisesti toiminut kylmätutkimuksen eri osa-alueilla. Varustetutkimuksista alkanut toiminta kattaa nykyään sekä terveyden, työkyvyn että kylmänsuojauksen eri ulottuvuudet. Merkittävä edistysaskel toiminnalle oli monipuolisten kylmätutkimuslaboratorioiden valmistuminen Kastellin tutkimuskeskukseen vuonna 1993. Vuosina 1997 2001 kylmähankkeita toteutettiin myös erityisessä kylmätyöohjelmassa, jonka yksi tulos oli runsaan ammattialakohtaisen opasmateriaalin tuottaminen. Tässä numerossa esitetään kylmäaltistuksen arvioinnin ja kylmänhaittojen torjunnan nykytilannetta saatavilla olevan ohjeistuksen kannalta, kylmän merkitystä lisäkuormitustekijänä toistotyössä, kylmien pintojen ongelmatiikkaa ja rajaarvoja, vedon torjunnan uusia ratkaisuja, vaatetuksen toimivuutta erityisesti tuulisissa olosuhteissa, kylmänhaittojen torjunnan taloudellisia vaikutuksia sekä tapausselostus kylmäriskien hallinnastarakennusalan yrityksessä. Kaikki kylmiä totuuksia, jotka toivottavasti kannustavat tutkijoita, asiantuntijoita ja kylmätyöstä vastaavia kommentoimaan ja osallistumaan kylmäkeskusteluun. Oulussa toukokuussa 2003 Hannu Rintamäki 4
katsaus Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet Hannu Rintamäki ja Jari Latvala Kylmässä tehtävän työn vaikutuksia ihmiseen on tutkittu pitkään niin lämpötasapainon ylläpidon kuin toimintakyvyn, terveyshaittojen ja kylmältä suojautumisen näkökulmasta. Tarve analysoida työpaikkojen kylmäriskejä ja korjata ongelmia on ollut olemassa sekä työpaikkojen omista tarpeista lähtien että nyt myös lainsäätäjän velvoittamana. Vaikka kylmätietoa on paljon, se on työelämän kannalta usein ollut vaikeasti löydettävissä ja sovellettavissa. Tämän ongelman korjaamiseksi on viime vuosina julkaistu runsaasti kylmätyötä käsitteleviä ammattialakohtaisia oppaita, ja lisäksi julkaistiin vuonna 2002 kirja Opas kylmätyöhön 13, joka käsittelee kylmätyön perusteita ja sovellutuksia ja tarjoaa esimerkkejä lähinnä pohjoismaisista olosuhteista. Myös lämpöolosuhteita käsitteleviä standardeja on useita. Työpaikkatasolla monia niistä on ollut vaikea käyttää, sillä ne käsittelevät yksityiskohtia niin tarkasti, ettei tällaista tarkkuutta tarvita tavanomaisimpien työpaikan kylmäongelmien ratkaisussa. Siksi lämpöolosuhteita käsittelevä ISO-työryhmä on päättänyt käynnistää työkäytännöt kylmässä -standardin kehitystyön. Nyt äänestysvaiheessa oleva standardi noudattaa kolmiportaista riskinarviointimallia, jossa jo ensimmäisessä vaiheessa seulotaan ilmeisimmät työympäristön ja työntekijöiden kylmäongelmat ja hoidetaan helposti hoidettavat ongelmat heti. Kylmätyön systemaattisen tarkastelun ja erityisesti terveystarkastusten osalta tilanne on juuri nyt muutosvaiheessa. Ohjeet kylmän huomioimisesta terveystarkastuksissa tullaan esittämään uudessa Terveystarkastukset työterveyshuollossa -kirjassa (2003) 47. Tässä vaiheessa, kun tilanne on varsin nopeasti kehittymässä, kannattaa tarvittaessa ottaa yhteyttä myös alan tutkijoihin ja tutustua alan koulutusvalikoimaan. Menetelmien ja ohjeiden kehittäminen mahdollisimman informatiiviksi, osuviksi ja käyttäjäystävällisiksi vaatii edelleen jatkuvaa kehitystyötä ja palautetta työpaikoilla saaduista kokemuksista. Avainsanat: lämpöolosuhteet, kylmä, työ, riskinarviointi Työ ja ihminen 17 (2003):1, 5 14 5
H. Rintamäki ja J. Latvala JOHDANTO Kylmällä työympäristöllä tarkoitetaan yleensä alle 10 12 C olevia lämpötiloja, joissa kylmän vaikutukset alkavat näkyä, ensin käsien ja jalkojen jäähtymisenä kevyessä työssä. Kylmän vaikutuksia on tutkittu sekä toimintakyvyn, terveyden että kylmältä suojautumisen näkökulmasta. Tavoitteena on ollut työntekijöiden viihtyvyyden, toimintakyvyn ja terveyden parempi turvaaminen kylmässä. Eräillä aloilla, kuten matkailussa, on yrityksillä työtekijöiden lisäksi vastuu myös asiakkaiden turvallisuudesta. Vaikka perinteisten ulkotyöammattien maa- ja metsätaloustöiden työntekijämäärä on pienentynyt, on toisaalla kylmätyö jopa lisääntynyt: muun muassa voimalinjojen ja puhelinliikenteen mastojen huoltotyöt on pystyttävä tekemään vaativimmissakin olosuhteissa, ja elintarvikehygienian lisääntyessä on jäähdytettyjen työtiloja määrä kasvanut ja lämpötilat alentuneet. Mielenkiinto on tutkimuksissa kohdistunut kylmäaltistuksen eri osa-alueisiin, kuten sisätöihin, ulkotöihin, tuulisiin olosuhteisiin, napa-alueiden tai vuoristojen äärimmäisiin kylmäaltistuksiin, sukellustöihin kylmissä vesissä sekä pelastautumiseen kylmistä vesistä. Työpaikkojen kylmäongelmia ratkaistaessa ei olemassa oleva tieto kuitenkaan aina ole helposti saatavissa, sillä tieto on hajallaan eri tietolähteissä. Siksi vuosituhannen vaihteessa on julkaistu runsaasti niin ammattialakohtaisia kuin yleisiä kylmäoppaita. Aikaisemmista kylmäalan julkaisuista mainittakoon 1980-luvun loppupuolella julkaistut suomenkieliset Työ ja ihminen -aikakauskirjan teemanumerot Ihminen kylmässä 16 ja Arktinen lääketiede 43. Viime aikoina on julkaistu englanninkielisiä teemanumeroita muun muassa paleltumista 10 ja ikääntymiseen liittyvistä kylmäongelmista 32. Uuden tarpeen käytäntöön sopivista kylmätyöohjeista toi joulukuussa 2001 annettu valtioneuvoston asetus n:o 1485 terveystarkastuksista erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavissa töissä 50. Erityinen sairastumisen vaara aiheutuu sellaisista työoloista, joissa jokin fysikaalinen, kemiallinen tai biologinen tekijä voi aiheuttaa todennäköisesti sairauden, liiallisen altistumisen tai vaaran lisääntymisterveydelle. Asetuksen liitteenä olevassa esimerkkiluettelossa erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavista tekijöistä on ensimmäistä kertaa otettu mukaan normaalista poikkeavat lämpöolot ja kylmä- ja kuumatyö. Lämpöolot on siis otettava huomioon erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavana tekijänä työpaikalla. Lämpöolosuhteiden mittaamisen ja arvioinnin parantamiseksi sekä kylmänhaittojen torjunnan perusteiksi on tehty monia kansainvälisiä standardeja. Työpaikkatasolla monia näistä standardeista on kuitenkin ollut usein vaikea käyttää 34, sillä useat standardit käsittelevät lämpöolosuhteiden yksityiskohtia ja lisäksi niin tarkasti, ettei tällaista tarkkuutta tarvita työpaikkojen tavanomaisimpien kylmäongelmien ratkaisussa. Siksi lämpöolosuhteita käsittelevä kansainvälinen standardisointityöryhmä päätti käynnistää Työkäytännöt kylmässä -standardin kehitystyön. Standardista pyritään luomaan käyttökelpoinen väline sekä yksinkertaisten että monimutkaisten tai vaikeiden kylmäongelmien ratkaisemiseksi. Tässä artikkelissa kuvataan, millaisia tietoja ja ohjeita on tällä hetkellä saatavilla kylmän aiheuttamien haittojen ennaltaehkäisemiseksi. TERVEYSTARKASTUKSET KYLMÄTYÖSSÄ Terveystarkastukset työterveyshuollossa -kirjan uudessa painoksessa (2003) poikkeavat lämpöolosuhteet kylmä ja kuuma käsitellään yhtenä erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavana tekijänä. Valtioneuvoston asetuksen terveystarkastuksista erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavissa töissä 50 mukaan erityisen sairastumisen vaaran ja terveystarkastusten tarpeen arviointi suoritetaan olemassa olevan lääketieteellisen ja toimialakohtaisen tiedon sekä 6
Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet työpaikkaselvityksen ja työhygieenisten mittausten tulosten perusteella. Tarkastusten tulee perustua yleisesti hyväksyttyjen menetelmien käyttöön. Asetuksessa määriteltyjä tarkastuksia ovat kliinisen lääkärintarkastuksen lisäksi lääkärin valvonnassa suoritetut tarkastuksen osat, mittaukset tai selvitykset. Tarkastusten tavoitteena on niistä saatavan tiedon perusteella pyrkiä vaaran poistamiseen ja työntekijälle aiheutuvan vaaran ehkäisemiseen tai torjuntaan. Tämän vuoksi tarkastuksissa tulee tunnistaa työoloissa esiintyviä terveysvaaroja tuottaa tietoa torjuntatoimien käynnistämiseksi selvittää työntekijän altistuminen ja siitä todennäköisesti aiheutunut toimintakyvyn tai terveydentilan muutos selvittää terveydentilan tai terveydentilassa tapahtuneiden muutosten vaikutus työhön sopivuuteen antaa työntekijälle tietoa työssä esiintyvistä terveysvaaroista ja ohjeita haittojen torjunnasta ohjata työntekijää tutkimuksiin ja hoitoon ammattitautia epäiltäessä sekä seurata tehtyjen työsuojelutoimenpiteiden ja muiden muutosten vaikutusta. Alkutarkastus erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavassa työssä on pyrittävä tekemään ennen työn alkamista, kuitenkin viimeistään kuukauden kuluessa työn aloittamisesta. Työn jatkuessa on määräaikaistarkastus toistettava yleensä 1 3 vuoden välein, jollei erityisistä syistä ole tarpeen suorittaa tarkastuksia useammin. Yllämainitun asetuksen kanssa samalla kertaa annettiin asetus hyvän työterveyshuoltokäytännön periaatteista, työterveyshuollon sisällöstä sekä ammattihenkilöiden ja asiantuntijoiden koulutuksesta 49. Työterveyshuollon sisältöä määriteltäessä tulee selvittää muun muassa työn fysikaaliset, kemialliset ja biologiset altisteet sekä työn fyysinen ja psyykkinen kuormittavuus. KYLMÄTYÖTÄ KÄSITTELEVÄT STANDARDIT Kansainvälinen standardisointijärjestö ( International Standardization Organization, ISO) on tuottanut monia lämpöolosuhteita käsitteleviä standardeja. Nykyään ISO:ssa lämpöolosuhteita käsitteleviä standardeja tuottaa, evaluoi ja kehittää erityinen työryhmä (ISO TC 159/SC 5/WG 1). Standardit käsittelevät joko yleisiä periaatteita tai lämpöolosuhteiden yksityiskohtia. Myös Suomella on edustus lämpöolosuhteita käsittelevissä työryhmissä. Taulukko 1. Lämpöolosuhteiden riskiarvioinnin eri tasojen tyypitys 30. taso 1 taso 2 taso 3 Havainnointi Analyysi Erikoistuntemus Milloin? kun ongelma on havaittu mutkikkaampia ongelmia hyvin mutkikkaita ongelmia Miten? laadullisia havaintoja tavanomaisia mittauksia asiantuntijatason mittauksia Kustannukset? vähäiset keskimääräiset korkeat Kesto yhteensä? noin 2 tuntia noin 1 päivä muutamia päiviä Kuka tekee? työntekijät kuten taso 1 + asiantuntija kuten taso 2 + erikoistuntija + yrityksen toimihenkilöt Tieto työtilanteesta suuri keskimääräinen vähäinen ergonomiasta? keskimääräinen suuri erikoistuntemus Työ ja ihminen 17 (2003):1, 5 14 7
H. Rintamäki ja J. Latvala Kuva 1. Työympäristön kylmänriskien arvioinnin eri tasot. 27 Työkäytännöt kylmässä Työkäytännöt kylmässä (ISO CD 15743: Ergonomics of the thermal environment Working practices in cold: Strategy for risk assessment and management) 27 on parhaillaan äänestysvaiheessa oleva standardiehdotus. Suomalaiset ovat valmistelleet standardin. Standardi noudattaa kolmiportaista riskinarviointimallia (taulukko 1 s. 7, kuva 1 s. 8), jonka periaate tullaan esittelemään myös erityisessä riskin-arviointistandardissa 30. Standardiehdotuksen mukaan ongelmien selvittämisen ensimmäisessä vaiheessa seulotaan kyselykaavakkeen ( kylmäseula ) avulla työympäristön kylmäongelmat. Yksinkertaisten kysymysten avulla käydään systemaattisesti läpi työpaikan kylmäongelmat ja luokitellaan ne kolmeen luokkaan: 0) ei tarvetta toimenpiteisiin 1) toimenpiteet tarpeen pitkällä ajanjaksolla ja 2) välittömät toimenpiteet tarpeen. Havaitut puutteet ja toimenpidetarpeet kirjataan, ja ne pyritään ratkaisemaan heti. Jos se ei ole mahdollista, kirjataan uusintatarkastuksen ajankohta. Kyselykaavaketta voivat käyttää työntekijät, työnjohto, työterveyshuolto tai työsuojeluhenkilöt. Kuten työympäristön kylmänhaitat myös kylmän vaikutus työntekijän terveydentilaan selvitetään riskinarvioinnin ensimmäisessä vaiheessa (taso 1) yksinkertaisen kyselykaavakkeen ( terveysseula ) avulla (kuva 2 s. 9). Keskeisimmät kylmään liittyvät terveyshaitat käydään läpi, ja yleensä oireen ilmoittaminen johtaa joko tarkempaan lääkärintarkastukseen tai suojautumisohjeisiin. Kaavaketta voi käyttää työterveyshuolto. Jos ensimmäisen vaiheen tarkastuksen jälkeen jää jäljelle ongelmia, joiden laatua tai vakavuutta ei voi varmuudella tunnistaa, siirrytään analysointivaiheeseen (taso 2). Siinä voidaan tehdä yksinkertaisia mittauksia työpaikalla (esim. lämpötila, ilman liikkeet ja kosteus) ja käyttää mahdollisesti hyväksi joitakin yksityiskohtaisia standardeja. Nämä toimenpiteet voi työn ja työympäristön osalta yleensä tehdä työterveys- ja työsuojeluhenkilöstö. Terveyden osalta tarkemman analyysin tekee työterveyslääkäri. Jos ongelmat eivät selviä analysointitason selvityksellä, kylmäongelmiin perehtyneet asiantuntijat tekevät työhön, työympäristöön 8
Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet Kuva 2. Työympäristön ja kylmätyön terveysriskien arvioinnin eri tasot 27. ja terveyteen liittyviä erikoisselvityksiä ja korjausehdotuksia (taso 3). Toimenpiteiden osuvuus voidaan tarvittaessa vielä myöhemmin tarkistaa. Standardia tai sen komponentteja on koekäytetty vasta Pohjoismaissa. Yksinkertainen lähestymistapa on todettu käyttökelpoiseksi, mutta lisää käyttökokemusta eri tyyppisiltä työpaikoilta tarvitaan runsaasti. Vaatetuksen tarve kylmätyössä Eri kylmäaltistustilanteissa tarvittava vaatetuksen lämmöneristävyys voidaan määrittää ns. IREQ-yhtälön ( insulation required) avulla (ISO TR 11079: Ergonomics of the thermal environment cold environments determination of required clothing insulation, IREQ) 31. IREQ perustuu lämpötasapainoyhtälöön. Laskennan perusteiksi tarvitaan tieto ilman lämpötilasta (myös säteilylämpötilasta, jos lämpösäteily on merkittävää) tuulesta (suuri merkitys) kosteudesta (vähäinen merkitys) sekä fyysisen työn tasosta (suuri merkitys), josta päätellään henkilön lämmöntuotanto. IREQ voidaan laskea kahdelle tasolle: neutraalitason lämmöneristävyys takaa lämpöviihtyvyyden ja minimitason lämmöneristävyys (kuva 3 s. 10) hieman viileän lämpötuntemuksen, jolla tasolla kylmä ei vielä kuitenkaan heikennä suorituskykyä. IREQ-yhtälön avulla voidaan laskea pelkästään vaatetuksen kokonaislämmöneristävyyden tarve. Erityisesti ääriolosuhteissa täytyy käsien, jalkojen ja pään kylmänsuojaus tarkastella vielä erikseen käyttäen tilanteen mukaan hyväksi viimaindeksiä, lämpötuntemuksia, iholämpötilamittauksia ja varustetestejä. IREQ-menetelmää voidaan käyttää yksilötason kylmäsuojauksen arvioinnissa, mutta parhaimmillaan se on työpaikkakohtaisissa analyyseissä, joissa halutaan tietää yleinen lämmöneristävyyden tarve tiettyihin olosuhteisiin. IREQ-yhtälön avulla voidaan myös päätellä jäähtymisnopeus, jos vaatetuksen lämmöneristävyys ei ole riittävä kyseisiin ympäristöolosuhteisiin ja työ tasolle: yhtälöllä laskettava ns. DLE-aika ( duration limited exposure ) ilmoittaa, kuinka kauan kestää jäähtyminen termoneutraalitasolle ja hieman viileälle tasolle. Työ ja ihminen 17 (2003):1, 5 14 9
H. Rintamäki ja J. Latvala 10 1.55 9 8 70 W/m 2 1.24 IREQ, clo 7 6 5 4 3 2 1 90 115 145 175 200 230 260 0.93 0.62 0.31 IREQ, m? C/W IREQ, m 2O C/W 0-50 -40-30 -20-10 0 10 20 Operatiivinen lämpötila, C Kuva 3. Tarvittava vaatetuksen lämmöneristävyys (IREQ) operatiivisen lämpötilan (lasketaan ilman lämpötilasta, tuulen nopeudesta ja säteilylämpötilasta) ja työn tason funktiona 31. Kuvassa työn taso esitetään kevyestä (70 W/m²) erittäin raskaaseen (260 W/m²). Lämmöneristävyys on ilmaistu sekä perinteisenä clo-yksikköinä että SI-yksikköinä (m² C/W). Esimerkin IREQ on ns. mimini-ireq: se ilmoittaa lämmöneristävyyden, jolla ylläpidetään hieman viileä tai sitä lämpimämpi tuntemus. Jäähdytetyissä sisätyötiloissa tehdyn tutkimuksen perusteella 3 työntekijät pukeutuivat IREQ-standardin ennustamalla tavalla tiettyyn rajaan saakka (noin 2,5 clo-yksikköä, mikä vastaa tukevaa talvivaatetusta), minkä jälkeen vaatetusta ei lisätty ilmeisesti joko työtehtävien vaikeutumisen takia tai sopivan vaatetuksen puuttuessa. Väestötasolla ei henkilökohtaisen kylmänsuojautumisen toteutumisesta ole kattavasti tietoa. Yli 50-vuotiailla toteutetun Eurowinter-tutkimuksen tulokset osoittivat kuitenkin, että Pohjoismaissa erityisesti ääreisosien kylmänsuojauksesta huolehditaan paremmin kuin Keski-Euroopassa, mikä heijastuu Pohjoismaiden kuolleisuustilastoissa matalampana talvikuolleisuuspiikkinä 6. Standardeja kylmäkuormituksen arvioinnin apuvälineiksi Lämpöolosuhteiden ja ihmisen lämpötasapainon eri osatekijöiden mittaamista ja määrittämistä opastetaan useissa standardeissa. ISO 7726:ssa 18 kuvataan menetelmät ympäristön lämpöolosuhteiden määrittämiseksi. ISO 10551 22 antaa ohjeet lämpötuntemusten ja muiden lämpöolosuhteisiin liittyvien tuntemusten selvittämiseksi. Lämpötuntemukset kysytään yleensä 7-portaisella asteikolla: kuuma lämmin hieman lämmin neutraali hieman viileä viileä kylmä. Jos on kysymys ääriolosuhteista, voi ääripäihin liittää tuntemukset erittäin kuuma ja erittäin kylmä. Tietoa aineenvaihdunnan lämmöntuotannosta tarvitaan muun muassa lämpötasapainon laskemiseksi IREQ-yhtälössä. ISO 10
Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet 8996 19 antaa ohjeet lämmöntuotannon laskemiseksi erilaisissa kuormitustilanteissa ja tarjoaa myös esimerkkejä. ISO 9886:ssa 20 kuvataan, kuinka kylmä- ja kuumakuormitus määritetään fysiologisten mittausten avulla. Kuormitusta määritetään mittaamalla iho- ja syvälämpötiloja, hikoilua ja sydämen sykintätaajuutta. ISO 12894 24 antaa ohjeita lääketieteellisestä valvonnasta äärimmäisen kylmissä ja kuumissa olosuhteissa. Standardien yleisiä käyttöohjeita annetaan ISO 11399:ssä 23. Lämpöolosuhteisiin liittyvää sanastoa esitetään ISO 13731:ssa 25 ja äskettäin julkaisi lämpöfysiologian kansainvälinen yhdistys ( IUPS Thermal Commission) uusitun lämpöfysiologian sanaston 48, jonka löytää myös osoitteesta www.soc.nii.ac.jp/psj/jjp/ Glossary.pdf. Vaatetuksen lämmöneristävyyden määrittämistä mittaamalla tai yksittäisistä vaatekappaleista määrittämällä on kuvattu useissa standardeissa. Kylmänsuojavaatteiden lämmöneristävyyden määrittäminen lämpönukke- ja tekoihomittauksin kuvataan ENV 342:ssa 8 ja ISO 9920:ssa 21 ja huonon kelin (kostea sää, lämpötila 5 C tai lämpimämpi) vaatetuksen mittaaminen ENV 343:ssa 9. EN 511 7 ohjeistaa kylmänsuojakäsineiden mittaamisen. Tulevia standardeja Työkäytännöt kylmässä -standardin lisäksi on useita muita kylmätyötä koskettavia standardeja eri käsittelyvaiheissa: ISO NP 13732 28 antaa turvalliset raja-arvot eri materiaaleille aina 40 C lämpötilaan saakka. Kosketukset kylmiin pintoihin, kuten työkaluihin, koneisiin ja tuotteisiin, ovat yksi tavallisimmista paikallista jäähtymistä aiheuttavista tekijöistä. Ajoneuvojen lämpöolosuhteiden määrittäminen kuvataan ISO NP 14505:ssa 29. Erityisryhmien tarpeiden huomiointiin liittyviä näkökohtia kuvataan ISO CD 14415:ssa 26. Lämpöolosuhteiden riskinarvioinnin periaatteet kuvataan ISO NP 15265:ssa 30. Kansainvälisten standardien lisäksi on olemassa muun muassa USA:ssa, Englannissa ja Saksassa kylmiä työoloja käsitteleviä kansallisia standardeja. OPPIKIRJOJA KYLMÄTYÖSTÄ JA KYLMÄNSUOJAUKSESTA Vuonna 2002 ilmestyi kirja Opas kylmätyöhön samanaikaisesti ja samansisältöisenä suomeksi 13, ruotsiksi 14 ja norjaksi 15. Kirja käsittelee kylmälle altistumista, kylmän vaikutuksia lämmönsäätelyyn, toimintakykyyn ja terveyteen, kylmäriskien arviointia ja hallintaa työpaikoilla sekä kylmätyöntekijöiden työterveyshuoltoa. Kirjan esimerkit ovat pohjoismaisista olosuhteista. Kirjassa on myös ISOstandardiluonnoksessa ISO CD 15743 27 kuvatut kyselykaavakkeet ja ohjeita niiden käytöstä. Kirjaa voidaan käyttää oppikirjana perehdyttäessä kylmätyön perusteisiin, ja helppolukuisuutensa vuoksi se soveltuu myös itseopiskeluun. Kylmänsuojavaatetuksen periaatteita ja käytäntöjä ja myös lämmönsäätelyn perusteita esitetään Toimiva työ- ja suojavaatetus -kirjassa 33. Kirjassa esitetään myös hyvin laaja lista kylmänsuojavaatteisiin liittyvistä standardeista, joista voi muuten olla vaikea luoda yleiskäsitystä. Henkilönsuojaimet työssä -kirjassa 41 annetaan ohjeita henkilökohtaisten suojainten valinnasta, käytöstä ja huollosta. Suojainvalikoima kattaa suojavaatteiden ohella suojakypärät, kuulonsuojaimet, silmien- ja kasvojensuojaimet, hengityksensuojaimet, jalkojensuojaimet, putoamissuojaimet ja käsiensuojaimet. Myös sotilasvaatetuksen erikoispiirteistä ja kehittämisestä on olemassa kirja Sotilasvaatetus ja sen kehittäminen 2. Äärikylmän vaikutuksia ihmiseen ja hypotermian hoito-ohjeita kuvataan seikkaperäisesti kirjassa Hypotermia. Vaikutukset ja ehkäisy 17. Lämpöfysiologian alan perusteelliseen ja monipuoliseen tutustumiseen sopii Ken Parsonsin seikkaperäinen oppikirja Human Työ ja ihminen 17 (2003):1, 5 14 11
H. Rintamäki ja J. Latvala thermal environments 36. Seikkaperäisyytensä vuoksi kirja ei kuitenkaan sovellu pikaoppaaksi. Kirjasta on tullut uusi painos vuonna 2003. AMMATTIALAKOHTAISIA KYLMÄOPPAITA Työterveyslaitoksen kylmätyöohjelma tuotti vuosina 2000 2001 useita kylmätietopaketteja eri ammattialoille. Oppaita on tehty matkailualalle 45, 46, rakennusalalle 40, merenkulkuun 39, ahtaukseen ja lastinkäsittelyyn satamissa 11 ja autoliikenteeseen 12. Oppaat antavat perustietoja kylmän vaikutuksista ja korostavat ammattialakohtaisia kylmänhaittojen ja kylmältä suojautumisen erityispiirteitä. Oppaita voidaan käyttää sekä omatoimisesti että ohjatusti perehdyttäessä kylmäongelmiin. Hieman laajempia eri ammattialoille suunnattuja oppaita ovat muun muassa Metsuri ja kylmä 1, Kylmätyö elintarviketeollisuudessa 37, Työskentely kylmässä (sähköala) 38 ja Kylmätyö palvelualoilla 44. Useimmat näistä oppaista on kirjoitettu kyseisellä alalla tehdyn tutkimushankkeen pohjalta. Ulkomaisista ammattialakohtaisista oppaista esimerkkeinä on monikansallisesti tuotettu opas öljynetsintään ja -jalostukseen 4. Sotilasalan kylmäoppaita on useita, esimerkiksi USA:n armeijan terveyttä ja toimintakykyä kylmässä käsitteleviä oppaita löytyy osoitteesta www.usariem.army.mil/down-load.htm. Yleisoppaita kylmään ovat esimerkiksi Suomalaisen kylmäopas. Rati riti ralla tuli talvi halla 35, ruotsalainen Kalla fakta om arbete in kyla 42 ja hollantilainen Werken onder koude omstandigheten 5. ARVIO NYKYTILANTEESTA Ammattialakohtaiset oppaat ja tietopaketit ovat saaneet hyvän vastaanoton: tiivistetty tieto kylmäongelmista ja esimerkit tutuista työoloista tekevät aiheesta konkreettisen ja kiinnostavan. Lukeminen kannattaa aloittaa näistä, kun halutaan nopeasti perehtyä kylmäongelmiin. Syvällisempään perehtymiseen sopivat yleisoppaana Opas kylmätyöhön 13, ja kylmänsuojavaatetuksen osalta Toimiva työ- ja suojavaatetus 33 ja Henkilönsuojaimet työssä 41. Tarve analysoida työpaikkojen kylmäriskejä ja korjata ongelmia on nyt olemassa myös lainsäätäjän velvoittamana. Standardit, oppaat, kyselykaavakkeet ja muut systemaattiset menetelmät helpottavat ongelman lähestymistä. Menetelmien ja ohjeiden kehittäminen mahdollisimman informatiiviksi, osuviksi ja käyttäjäystävällisiksi vaatii kuitenkin jatkuvaa kehitystyötä ja palautetta työpaikoilla saaduista kokemuksista. Erityisesti terveystarkastusten osalta kylmätyön systemaattisen tarkastelun tilanne on juuri nyt muutosvaiheessa. Vaikka yleis- ja ammattialakohtaisia oppaita on jo julkaistu, tullaan ohjeet kylmän huomioimisesta terveystarkastuksissa esittämään vasta uudessa Terveystarkastukset työterveyshuollossa -kirjassa. Myöskään kylmäriskien arviointistandardia 27 ei ole vielä yleisesti saatavilla. Edellä mainitut 13, 33, 36, 41 kirjat kattavat näitä kysymyksiä omalta osaltaan. Tässä vaiheessa kannattaa tarvittaessa ottaa yhteyttä myös alan tutkijoihin ja tutustua alan koulutusvalikoimaan. 12
KIRJALLISUUTTA Kylmänhaittojen arviointi ja torjunta standardit, oppaat ja niiden suosittelemat toimenpiteet 1. Anttonen H, Hyytiäinen J, Norola S & ym: Metsuri ja kylmä. Työterveyslaitos, Metsähallitus, Helsinki 1995. 2. Anttonen H & Vuori E: Sotilasvaatetus ja sen kehittäminen. Puolustusvoiminen koulutuksen kehittämiskeskus 1995. 3. Aptel M: Comparison between required clothing insulation and that actually worn by workers exposed to artificial cold. Applied Ergonomics 19 (1988): 301 305. 4. Barbey A, Clyde D, Covil M & ym: Health aspects of work in extreme climates within the E&P industry: The cold. Report No. 6.65/270, 1998. E&P Forum, London 1998. 5. Daanen HAM: Werken ounder koude omstandigheden. Arbo-informatieblad AI-20. SDU Uitgevers, Den Haag 1998. 6. Donaldson GC, Rintamäki H & Näyhä S: Outdoor clothing: its relationship to geography, climate, behaviour and cold-related mortality in Europe. Int J Biometeorol 45 (2001);1:45 51. 7. EN 511: Protective gloves against cold. CEN, European Committee for Standardization 1994. 8. ENV 342: Protective clothing Ensembles for protection against cold. CEN, European Committee for Standardization 1998. 9. ENV 343: Protective clothing against foul weather. CEN, European Committee for Standardization 1998. 10. Hassi J (toim.): Frostbite. Int J Circumpolar Health 59 (2000) 89 148. 11. Hassi J, Huurre M, Hänninen L & ym: Ahtaus ja lastinkäsittely satamassa. Kylmäopas. Työturvallisuuskeskus, ahtausalan työalatoimikunta. Kirjapaino Kaleva, Oulu 2001. 12. Hassi J, Huurre M, Hänninen L & ym: Autoliikenteen kylmäopas. Työturvallisuuskeskus, autoliikenteen työalatoimikunta. Kirjapaino Kaleva, Oulu 2001. 13. Hassi J, Mäkinen T, Holmér I & ym: Opas kylmätyöhön. Työterveyslaitos/National Institute for Working Life, Sweden/Thelma As, Norway 2002. 14. Hassi J, Mäkinen T, Holmér I & ym: Handbook för kallt arbete. Työterveyslaitos/National Institute for Working Life, Sweden/Thelma As, Norway 2002. 15. Hassi J, Mäkinen T, Holmér I & ym: Håndbok for arbeide i kulde. Työterveyslaitos/National Institute for Working Life, Sweden/Thelma As, Norway 2002. 16. Ilmarinen R (toim.): Ihminen kylmässä. Työ ja Ihminen 4 (1987) 271 432. 17. Ilmarinen R & Seppälä T: Hypotermia. Vaikutukset ja ehkäisy. Koulutusjulkaisu 10. Työterveyslaitos 1991. 18. ISO 7726: Thermal environments Instruments and methods for measuring physical quantities. Genève, International Organization for Standardization 1998. 19. ISO 8996: Ergonomics Determination of metabolic heat production. Genève, International Organization for Standardization 1990. 20. ISO 9886: Evaluation of thermal strain by physiological measurements. Genève, International Organization for Standardization 1992. 21. ISO9920: Ergonomics of the thermal environment Estimation of the thermal insulation and evaporative resistance of a clothing ensemble. Genève, International Organization for Standardization 1995. 22. ISO 10551: Ergonomics of the thermal environment Assessment of the influence of the thermal environment using subjective judgement scales. Genève, International Organization for Standardization 1995. 23. ISO 11399: Ergonomics of the thermal environment Principles and applications of relevant International standards. Genève, International Organization for Standardization 1995. 24. ISO 12894: Ergonomics of the thermal environment Medical supervision of individuals exposed to extreme hot or cold environments. Genève, International Organization for Standardization 2001. 25. ISO 13731: Ergonomics of the thermal environment Vocabulary and symbols. Genève, International Organization for Standardization 2001. 26. ISO CD14415: Application of international standards for people with special requirements. Genève: International Organization for Standardization. (Ei vielä julkaistu.) 27. ISO CD15743: Ergonomics of the thermal environment Working practices in cold: Strategy for risk assessment and management. Genève, International Organization for Standardization. (Ei vielä julkaistu.) 28. ISONP13732: Ergonomics of the thermal environment Methods for assessment of human responses to contact with surfaces. Part 3. Cold surfaces. Genève, International Organization for Standardization. (Ei vielä julkaistu.) 29. ISO NP 14505: Evaluation of thermal environments in vehicles. Genève, International Organization for Standardization. (Ei vielä julkaistu.) 30. ISO NP 15265: Ergonomics of the thermal environment Risk assessment of stress or discomfort in thermal working conditions. Genève, International Organization for Standardization. (Ei vielä julkaistu.) 31. ISOTR 11079: Ergonomics of the thermal environment Cold environments Determination of required clothing insulation (IREQ). Genève, International Organization for Standardization 1993. Työ ja ihminen 17 (2003):1, 5 14 13
H. Rintamäki ja J. Latvala 32.Mercer J, Sparr S & Leppäluoto J (toim.): Old and cold. Int J Circumpolar Health 59 (2000) 149 284. 33. Mäkinen H, Antikainen T, Ilmarinen R & ym: Toimiva työ- ja suojavaatetus. Työterveyslaitos, Helsinki 1996. 34. Mäkinen T & Hassi J: Usability of ISO thermal standards for cold risk assessment in the workplace. Int J Circumpolar Health 61 (2002) 2: 85 184. 35. Mäkinen T, Hassi J, Tervaskanto-Mäentausta T & Maunu M-L: Suomalaisen kylmäopas. Rati riti ralla tuli talvi halla. Työterveyslaitos 1999. 36. Parsons KC: Human thermal environments. The effects of hot, moderate and cold environments on human health, comfort and performance. Taylor & Francis, London 2003. 37. Rintamäki H, Anttonen H, Näyhä S & ym: Kylmätyö elintarviketeollisuudessa. Työturvallisuuskeskus, Työterveyslaitos, Helsinki 2000. 38. Rintamäki H: Työskentely kylmässä. Työturvallisuuskeskus, Sähköalojen turvallisuustyön työalatoimikunta 1992. 39 Risikko T, Hicks A, Toivonen L & ym: Merenkulkulaitoksen kylmäopas. Merenkulkulaitos & TTL/ Kylmätyöohjelma, Oulu 2001. 40. Risikko T, Mäkinen T, Tervaskanto-Mäentausta T & ym: Rakentajan kylmäopas. TTL/Kylmätyöohjelma ja YIT-Rakennus, Oulu 2000. 41. Starck J ym: Henkilönsuojaimet työssä. Työterveyslaitos 2001. 42. Statliga sektorns arbetsmiljönämnd: Kalla fakta om abbete in kyla. Stockholm 1994. 43. Stenbäck F (toim.): Arktinen lääketiede. Duodecim 5 (1989): 399 492. 44. Tammela E, Harjanne K & Hämäläinen J: Kylmätyö palvelualoilla. Työturvallisuuskeskus 2001. 45. Tervaskanto-Mäentausta T, Risikko T & ym: Matkailijan kylmäopas. TTL/Kylmätyöohjelma 2000. 46. Tervaskanto-Mäentausta T, Risikko T, Mäkinen T & ym: A traveller s guide to the cold. TTL/Kylmätyöohjelma 2000. 47. Terveystarkastukset työterveyshuollossa. Työterveyslaitos, Helsinki 2003. (Tulossa.) 48. The Commission for Thermal Physiology of the International Union of Physiological Sciences (IUPS Thermal Commission): Glossary of terms for thermal physiology. Third edition. Jap J Physiol 51 (2), 2001: 245 280. 49. Valtioneuvoston asetus N:o 1484 hyvän työterveyshuoltokäytännön periaatteista, työterveyshuollon sisällöstä sekä ammatti-henkilöiden ja asiantuntijoiden koulutuksesta. Helsinki 27.12.2001. 50. Valtioneuvoston asetus N:o 1485 terveystarkastuksista erityistä sairastumisen vaaraa aiheuttavissa töissä. Helsinki 27.12.2001. vanhempi tutkija, dos., FT Hannu Rintamäki, hannu.rintamaki@ttl.fi Oulun aluetyöterveyslaitos, Oulu erikoislääkäri, LL Jari Latvala, jari.latvala@ttl.fi Oulun aluetyöterveyslaitos, Oulu 14
artikkelit Toistotyön ja kylmän yhteisvaikutus lihasten toimintaan Juha Oksa, Michel Ducharme ja Hannu Rintamäki Tässä työssä tutkittiin kylmän ja toistotyön vaikutusta kyynärvarren lihasten kuormittumiseen ja väsymiseen. Laboratoriossa verrattiin kahta erilaista kylmäaltistusta lämpimässä työskentelyyn. Kahdeksan miestä teki toistotyötä 120 minuutin ajan 25 C:n lämpötilassa (vertailulämpötila) sekä kylmässä (5 C) kahdella eri tapaa vaatetettuna: kevyissä kesävaatteissa (koko kehon altistus) sekä talvivaatteissa (paikallinen altistus) siten, että työtä tekevä käsi altistui kylmälle. Lämpötilan muutoksia kuvattiin iholta ja peräsuolesta mitatun lämpötilan lisäksi työtä tekevän lihaksen sisäisillä mittauksilla. Lihasten kuormittumista kuvattiin maksimaalisen lihasvoiman heikkenemisenä sekä lihasten sähköisen aktiviteetin (elektromyografia, EMG) muutoksilla. Työtä tekevän ranteen koukistajalihasten maksimaalinen voima heikkeni koko kehon altistuksessa selvästi enemmän kuin muissa tilanteissa. EMG-mittausten perusteella sekä koko kehon että paikallinen kylmäaltistus kuormittivat lihaksia jopa lähes kolmanneksen enemmän kuin vertailulämpötilassa työskentely. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että paikallinen lihasten kylmälle altistuminen kuormittaa toistotyössä lihaksia selvästi enemmän kuin vertailulämpötilassa työskentely. Vielä haitallisempaa näyttää olevan, jos koko keho altistetaan kylmälle. Avainsanat: jäähtyminen, kuormittuminen, väsymys, työ Työ ja ihminen 17 (2003):1, 15 23 15
J. Oksa, ym. JOHDANTO Alentuneen lihaksen lämpötilan ja väsymyksen tiedetään vaikuttavan samankaltaisesti lihaksen toimintaan: maksimaalinen voimataso alenee ja lihaksen supistus- ja rentoutumisnopeus hidastuvat 3 normaaliin lihakseen verrattuna. Lihaslämpötilan ollessa alentunut ja/ tai lihaksen ollessa väsynyt lihasmassasta tarvitaan suurempi osa tietystä vakiotyöstä suoriutumiseen. 5 Kun tehdään raskasta dynaamista työtä jäähtynein lihaksin, lihakset väsyvät nopeammin kuin normaalilämpöiset lihakset.2 Kuitenkaan ei tiedetä, kuinka kevyt toistotyö ja kylmä yhdessä vaikuttavat lihasten väsymiseen ja kuormittumiseen. Koska ylikuormitusoireet ja tuki- ja liikuntaelimistön vaivat ovat yleinen ongelma erityisesti teollisuudessa, jossa kevyt toistotyö ja kylmä yhdistyvät (esim. elintarviketeollisuus 7 ), on toistotyön ja kylmän yhteisvaikutuksen selvittäminen tärkeää. Jos kevyt toistotyö kylmässä aiheuttaa suuremman kuormituksen ja aiemmin alkavan väsymyksen kuin lämpimässä tehtävä vastaava työ, voi se olla aiempaa oletettua merkittävämpi riskitekijä ylikuormitusoireille ja pitkällä aikavälillä tuki- ja liikuntaelinvaivoille 4. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, kuinka suuri on kyynärvarren lihasten kuormittuminen ja väsyminen (EMG:n avulla arvioituna) koko kehon tai paikallisen kylmäaltistuksen aikana tehtävässä toistotyössä verrattuna lämpimässä tehtävään vastaavaan työhön. MENETELMÄT Kahdeksan vapaaehtoista, tupakoimatonta miestä (ikä 31±6 v, pituus 176±6 cm, paino 72±9 kg ja rasvaprosentti 14±3 %) toimivat koehenkilöinä. He tekivät toistotyötä 120 minuuttia vertailulämpötilassa (25 C, W 25) sekä kylmässä (5 C) kahdella eri tavalla vaatetettuna: kevyissä kesävaatteissa altistettiin koko keho, C 5 talvivaatteissa altistus oli paikallinen, työtä tekevän käden altistus, LC 5. Altistusten aikana koehenkilöiltä mitattiin syvälämpötilaa peräsuolesta (Tre, 15 cm syvyydeltä) lihaslämpötilaa (Tm) ranteen koukistajalihaksesta katetrilla kolmelta eri syvyydeltä (1,5, 1,0 ja 0,5 cm) ja iholämpötilaa 14 pisteestä (otsa, rinta, yläselkä, vatsa, alaselkä, olkavarsi, kyynärvarsi ojentaja- ja koukistajapuoli, kämmenselkä, reiden etu- ja takaosa, pohje, sääri ja jalka). Iholämpötiloista laskettiin 12 pisteen keskiarvo (Tsk, kyynävarren ojentajaja koukistaja poislukien). Jokaisen altistuksen aikana koehenkilöt tekivät ranteen koukistus-ojennustyötä ranteen koukistuksen maksimaalisesta voimatasosta 10 %:a vastaavalla kuormalla (10 % MVC). Koehenkilö teki koukistus-ojennustyötä istuessaan siten, että lantio ja kyynärkulma olivat 90 asteen kulmassa, kyynärvarsi oli tuettu kyynärnojaan ja ranne pehmeään pystytukeen. Oikean työkuorman aikaansaamiseksi koehenkilöillä oli kädessään kahva, johon kiinnitetyn vaijerin päässä olevaan kelkkaan laitettiin 10 % MVC vastaava kilomäärä (yleensä 2 4 kg). Ranteen ollessa täysin ojennettuna koehenkilöt koukistivat rannettaan koko liikelaajuudeltaan kolmen sekunnin välein (suoritus kesti sekunnin) salaman tahdistamana. Lämpötila-altistusten alussa ja 20 minuutin välein mitattiin ranteen koukistajien maksimaalinen isometrinen (MVC) voima samassa asennossa kuin työ tehtiin. Tuloksista analysoitiin, kuinka suuri voima tuotettiin kuinka nopeasti voima tuotettiin (TPT) ja kuinka nopeasti lihakset rentoutuivat suorituksen jälkeen (RT). Maksimaalisen voimatason pienenemistä pidettiin osoituksena lihasten väsymisestä. 16
Toistotyön ja kylmän yhteisvaikutus lihasten toimintaan Lihasten kuormittumisen arvioimiseksi ranteen koukistajista ja ojentajista mitattiin lihassähköistä aktiivisuutta (EMG) ihoelektrodeilla altistusten alussa ja 20 minuutin välein työn aikana. Mittaus tehtiin lihaksen paksuimman kohdan päältä, ja ihoelektrodien paikat merkittiin vedenpitävällä tussilla, jotta eri altistuksissa elektrodit voitiin asettaa samaan paikkaan. EMG-signaalista analysoitiin taajuus- ja korkeusmuuttujat. Signaalin taajuuden pienentyminen ja korkeuden kasvaminen osoittavat lihaksen kuormittumisen kasvua ja väsymisen lisääntymistä. Kyseiset muuttujat analysoitiin erikseen konsentriselle (ranteen koukistus) ja eksentriselle (ranteen ojennus) lihassupistuksen vaiheelle. Tulososiossa esitetään EMG-tulokset korkeusmuuttujan osalta ojentajien ja koukistajien osalta molempien lihasryhmien keskiarvona (aemg). EMG- ja MVC-tuloksista laskettiin nk. väsymysindeksi (FI) seuraavalla kaavalla (Oksa ym. 2002): FI= (MVC 0min / EMG 0min ) (MVC 120min / EMG 120min ) MVC 0min = ranteen maksimaalinen koukistusvoima työn alussa (N) EMG 0min = ranteen koukistajien EMG-aktiivisuus työn alussa (µv) MVC 120min = ranteen maksimaalinen koukistusvoima työn lopussa EMG 120min = ranteen koukistajien EMG-aktiivisuus työn lopussa (µv) Kun FI = 1,0, väsymistä ei ole tapahtunut, ja mitä enemmän luku on yli 1,0, sitä suurempi on väsymyksen taso. Tässä tutkimuksessa väsymys vertailulämpötila-altistuksessa ilmaistaan prosentuaalisena muutoksena ko. altistuksen alkutilanteeseen nähden ja kylmäaltistusten väsymisen tasoa verrataan vertailulämpötilan lopun FI-arvoon. Työn aikana 5, 65 ja 115 minuutin kohdalla mitattiin kyynärvarren verenvirtaus Whitneyn menetelmällä 12 ehkäisemällä laskimopaluuvirtaus mansetin avulla. Tilastomenetelmät 9 Tulosten tilastollisen merkitsevyyden testaaminen suoritettiin varianssianalyysillä, ja merkitsevät F-arvot testattiin Duncanin post hoc -testillä. Merkitseväksi tasoksi hyväksyttiin p<0,05. Tuloksia molemmista kylmäaltistuksista verrattiin lämpöneutraaliin vertailuarvoon (arvo hetkellä 0 minuuttia ensimmäisen työjakson alusta) ja ajallisesti samanhetken vertailulämpötilan arvoon. Tulokset ilmaistaan keskiarvoina ja keskiarvon keskihajontoina (keskiarvo±se). TULOKSET Eri altistukset vaikuttivat peräsuolilämpötilaan vain vähän. Korkein arvo 37,2±0,1 mitattiin vertailulämpötila-altistuksen alussa ja matalin 36,8±0,2 (p<0,05) koko kehon kylmäaltistuksen lopussa. Vaikka ero on tilastollisesti merkitsevä, molempia arvoja voidaan kuitenkin pitää lämpöneutraaleina arvoina. Keskimääräinen iholämpötila oli 33,2±0,2 C vertailulämpötila-altistuksen aikana. Koko kehon kylmäaltistus alensi keskimääräistä iholämpötilaa 30,3±0,3 C:een ensimmäisen 20 minuutin jälkeen (p<0,05), jonka jälkeen iholämpötila aleni tasaisesti saavuttaen 27,8±0,3 C arvon altistuksen lopussa. Paikallisen kylmäaltistuksen lopussa keskimääräinen iholämpötila oli 32,2±0,3. Lihaksen lämpötila nousi työn vaikutuksesta, mutta oli koko kehon ja paikallisessa kyl- Työ ja ihminen 17 (2003):1, 15 23 17
J. Oksa, ym. T m ( C) 38 36 34 32 30 28 26 A # * # * # # * # 0 20 40 60 80 100 120 # W 25 C 5 LC 5 * # * # * # # # # mäaltistuksessa n. 2,0 4,5 C alhaisempi (p<0,05) eri syvyyksillä vertailulämpötilaan nähden (kuva 1 s. 18). Maksimaalinen ranteen koukistusvoima heikkeni merkitsevästi jo 20 minuutin työn jälkeen molemmissa kylmäaltistuksissa vertailulämpötilaan nähden (taulukko 1 s. 19). Voimantuottonopeus vaihteli välillä 150 240 ms ja rentoutumisnopeus välillä 130 230 ms, mutta eri altistusten välillä ei ollut merkitsevää eroa. 38 36 B * * * * * * Väsymysindeksi oli 1,15 vertailulämpötilassa 1,82 koko kehon kylmäaltistuksessa ja 1,44 paikallisessa kylmäaltistuksessa. ( C) T m 34 32 30 28 # # # # # # # # # # Prosentuaalisesti ilmaistuna toistotyö lämpimässä aiheutti 15 % väsymyksen koko kehon kylmäaltistuksessa aiheutti 37 %suuremman väsymyksen ja 26 0 20 40 60 80 100 120 paikallinen kylmäaltistus aiheutti 20 % suuremman väsymyksen tason (p<0,05) työtä tekeville lihaksille kuin työ vertailulämpötilassa. ( C) T m 38 36 34 32 30 28 26 C # # * # # * # # 0 20 40 60 80 100 120 Aika (min) Kuva 1. Lihaksen lämpötila 1,5 (A), 1,0 (B) ja 0,5 cm:n (C) syvyydeltä. Arvot ovat keskiarvoja±keskihajonta (N), n=8. * merkitsevästi poikkeava vertailulämpötilan lähtöarvosta. # merkitsevästi poikkeava saman ajanhetken vertailulämpötilan arvosta. * # # * * * # # # # # # Ranteen koukistuksen aikana ranteen koukistajien ja ojentajien keskimääräinen EMG-aktiivisuus oli merkitsevästi korkeampi (lisääntynyt koaktivaatio) molempien kylmäaltistusten aikana vertailulämpötilaan nähden (kuva 2 s. 19). Ranteen ojennuksen aikana ranteen koukistajat olivat merkitsevästi aktiivisempia koko kehon kylmäaltistuksessa vertailulämpötilaan nähden, mutta muutoin havaittiin vain suuntauksenomaisia muutoksia (kuva 3 s. 20). EMG:n taajuusmuuttujissa ei havaittu merkitseviä eroja eri altistusten välillä. Kyynärvarren verenvirtaus oli merkitsevästi vähäisempää koko kehon altistuksen aikana ja paikallisen kylmäaltistuksen aikana 65 minuutista alkaen vertailulämpötilaan nähden (taulukko 2 s. 20). 18
Toistotyön ja kylmän yhteisvaikutus lihasten toimintaan Taulukko 1. Ranteen maksimaalinen koukistusvoima. Altistusaika (min) W 25 C 5 LC 5 0 314±26 309±26 310±28 20 281±32 293±29* 293±26* 40 286±25 290±27* 281±25* 60 284±21 276±28* 273±24* 80 267±24 264±23* 272±23* 100 266±24 244±24*# 265±22* 120 268±25 228±22*# 257±23* Arvot ovat keskiarvoja±keskihajonta (N), n=8. * merkitsevästi poikkeava vertailulämpötilan lähtöarvosta. # merkitsevästi poikkeava saman ajanhetken vertailulämpötilan arvosta. aemg (µv) 450 400 350 300 250 200 150 100 A * # * # * # * # W 25 C 5 LC 5 * # 0 20 40 60 80 100 120 * # * # * # * # * # * # * # 70 60 B * # aemg (µv) 50 40 * # * # * # * # * # * # * # * # * # 30 20 0 20 40 60 80 100 120 Aika (min) Kuva 2. Kyynärvarren koukistajien (A) ja ojentajien (B) aemg aktiivisuus ranteen koukistuksen (konsentrinen supistus) aikana. Arvot ovat keskiarvoja±keskihajonta (N), n=8. * merkitsevästi poikkeava vertailulämpötilan lähtöarvosta. # merkitsevästi poikkeava saman ajanhetken vertailulämpötilan arvosta. Työ ja ihminen 17 (2003):1, 15 23 19
J. Oksa, ym. Taulukko 2. Kyynärvarren verenvirtaus (%/min) altistuksen alussa (5 min), neljännen työjakson aikana (65 min) ja viimeisen työjakson lopussa (115 min). 5 min 65 min 115 min W 25 9,9±0,8 10,1±1,6 10,0±1,1 C 5 6,5±1,0* 5,2±0,7*# 4,6±0,6*# LC 5 7,5±0,8 8,2±0,9* 7,4±0,5* Arvot ovat keskiarvoja±keskihajonta (N), n=8. * merkitsevästi poikkeava vertailulämpötilan lähtöarvosta. # merkitsevästi poikkeava saman ajanhetken vertailulämpötilan arvosta. 250 A aemg (µv) 200 150 * * * * # * * # * # 100 50 W 25 C 5 LC 5 0 20 40 60 80 100 120 60 50 B aemg (µv) 40 30 20 * 10 0 0 20 40 60 80 100 120 Aika (min) Kuva 3. Kyynärvarren koukistajien (A) ja ojentajien (B) aemg-aktiivisuus ranteen ojennuksen (eksentrinen supistus) aikana. Arvot ovat keskiarvoja±keskihajonta (N), n=8. * merkitsevästi poikkeava vertailulämpötilan lähtöarvosta. # merkitsevästi poikkeava saman ajanhetken vertailulämpötilan arvosta. 20
Toistotyön ja kylmän yhteisvaikutus lihasten toimintaan POHDINTA Kaikissa altistuksissa työ kohotti työskentelevien lihasten lämpötilaa vakiotasolle, joka saavutettiin noin 20 40 minuuttia työn alkamisesta. Kaikilla mitatuilla syvyyksillä vakiotaso oli korkeampi vertailulämpötilassa verrattuna koko kehon tai paikalliseen kylmäaltistukseen. Pendergastin mukaan lihaksen lämpötilan alentuessa sen verenvirtaus heikkenee 10. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat tätä ehdotusta, sillä kyynärvarren lihasten verenvirtaus heikkeni merkitsevästi koko kehon ja paikallisen kylmäaltistuksen aikana vertailulämpötilaan nähden. Maksimaalisen voimatason heikkenemistä on perinteisesti pidetty merkkinä lihasten väsymisestä. Tässä tutkimuksessa vertailulämpötila-altistuksen lopussa ranteen maksimaalinen koukistusvoima oli heikentynyt 15 % koko kehon kylmäaltistuksen lopussa 26 %ja paikallisen kylmäaltistuksen lopussa 17 %. Toinen väsymistä osoittava indikaattori, väsymysindeksi 9, osoitti samankaltaisia muutoksia: väsyminen koko kehon kylmäaltistuksen lopussa oli 37 % ja paikallisen kylmäaltistuksen lopussa 20 % suurempaa vertailulämpötilaan nähden. Suurempi muutos väsymysindeksissä johtuu todennäköisesti siitä, että sen laskennassa käytetään sekä maksimaalisen voimatason että lihassähköisen aktiivisuuden (myös väsymisen indikaattori) muuttujia, jotka molemmat osoittivat kylmäaltistusten aiheuttavan suuremman väsymisen ja näin ollen niiden yhteisvaikutus aiheuttaa suuremman muutoksen. Kuitenkin riippumatta siitä mitä muuttujaa käytetään osoittamaan väsymistä, tulokset osoittavat, että kylmän ja toistotyön yhteisvaikutuksesta lihaksiston väsyminen ja kuormittuminen on selkeästi suurempaa. Jos kuormittumisen kasvu ja sen aiheuttama väsyminen ovat riskitekijöitä ylirasitusoireille ja pitkällä aikavälillä tuki- ja liikuntaelinvaivoille, voidaan todeta, että kylmä ja toistotyö yhdessä aiheuttavat selkeästi suuremman riskin kuin kumpikaan näistä erikseen. On myös tärkeätä huomata, että vaikka myös paikallinen kylmäaltistus lisäsi selkeästi kuormittumista ja väsymystä, se oli kuitenkin vähäisempää kuin koko kehon kylmäaltistuksen aiheuttama. Tämä korostaa koko kehon lämpötasapainon ylläpidon merkitystä kylmässä tehtävän työn aikana. Voimantuotto- ja rentoutumisnopeuden hidastumisen on osoitettu johtuvan muun muassa hidastuneesta ATP hydrolyysistä 5 hidastuneesta Ca2+ liikkumisesta sisään ja ulos sarkoplasmisesta retikulumista ja aktomyosiinin heikentyneestä Ca2+ sensitiivisyydestä 6. Koska voimantuotto- ja rentoutumisnopeus eivät oleellisesti muuttuneet eri altistusten välillä, voidaan olettaa, että merkittäviä biokemiallisia muutoksia lihaksen toiminnassa ei tapahtunut. Molemmat kylmäaltistukset lisäsivät merkitsevästi ranteen koukistajien EMG-aktiivisuutta vertailulämpötilaan nähden heijastaen siten lihasten suurempaa kokonaiskuormittumista. Paikallisessa kylmäaltistuksessa koukistajien aktiivisuus oli kuitenkin hieman vähäisempää kuin koko kehon altistuksessa. On raportoitu, että alentunut lihaksen lämpötila voi nostaa sen EMG aktiivisuutta 8. Kuitenkin, lihaksen lämpötila molemmissa kylmäaltistuksissa oli käytännöllisesti katsoen sama, jolloin koko kehon kylmäaltistuksen aikaisen korkeamman EMG-aktiivisuuden (suhteessa paikalliseen kylmäaltistukseen) aiheutti jokin muu kuin lihaksen lämpötila. On osoitettu, että pelkkä ihon jäähdyttäminen voi lisätä motoristen yksiköiden käyttöönottoa 13 ja lisätä motoneuronialtaan ärsyyntyvyyttä 1. Tässä tutkimuksessa paikallinen kyynärvarren iholämpötila ja keskimääräinen iholämpötila olivat alhaisimpia koko kehon kylmäaltistuksessa. On mahdollista, Työ ja ihminen 17 (2003):1, 15 23 21