Fysisk arbeidsbelastning og arbeidskapasitet på tvers av yrkesgrupper

Introduksjon

1.1 Bakgrunn

Når det gjelder yrkesrettet rehabilitering, kreves det en balanse mellom arbeidsbelastning og den enkeltes arbeidskapasitet for å komme tilbake til arbeid med suksess etter en skade eller sykdom. Derfor er det av stor verdi å vurdere et bredt spekter av fysiske arbeidskrav og å vurdere ansattes arbeidskapasitet på tvers av yrkesgrupper. Selv om det er gjort flere tilnærminger i denne forbindelse, er det få objektive data tilgjengelig så langt, og det finnes ingen etablerte referanseverdier for å vurdere om, når og hvordan det er mulig å komme tilbake til arbeid. En årsak kan være at objektivering av arbeidsmengde og arbeidskapasitet er metodisk utfordrende på grunn av deres flerdimensjonale natur [1, 2].

Fysisk aktivitet er definert som enhver kroppslig bevegelse produsert av skjelettmuskulatur som resulterer i energiforbruk [3]. I klassisk arbeidsfysiologi ble energiforbruk derfor vurdert som grunnlag for å vurdere mengden arbeidsbelastning [4, 5]. Imidlertid er energikostnaden ved fysisk aktivitet ikke nødvendigvis ekvivalent med kroppsbevegelse [6]. Av den grunn inkluderer moderne konsepter også andre aspekter som gjenspeiler alvorligheten av manuelt arbeid. 'Dictionary of Occupational Titles' (DOT), utviklet av den amerikanske regjeringen, klassifiserer yrker i fem kategorier (stillesittende, lette, middels, tunge, svært tunge) basert på mengden energi som brukes, samt på intensiteten og varigheten av løfting eller bæring under arbeid [7]. DOT-klassifiseringen har imidlertid ikke vært basert på kvantitative arbeidsrelaterte analyser, men snarere på konsensusmøter med eksperter. Dessuten er gyldigheten ikke fastslått.

Arbeidskapasitet kan vurderes ved hjelp av funksjonelle kapasitetsevalueringer (FCE), som måler forsøkspersonenes evne til å utføre spesifikke aktiviteter [8]. Over hele verden er det forskjellige FCE-protokoller tilgjengelige som er jobbspesifikke [9], patologispesifikke [10, 11] eller av en mer generell type. Soer et al. anvendt et evalueringssystem bestående av 12 arbeidsrelaterte tester for å etablere funksjonskapasitet hos friske ansatte [12]. Vurderingen omfattet ulike løfte- og energiøvelser samt koordinasjonsoppgaver. Fra testresultatene ble det innhentet normative FCE-verdier for hver DOT-kategori, som kan sammenlignes med pasientdata for å gi arbeidsanbefalinger.

Siden gyldigheten av DOT ikke er bevist, er det imidlertid nødvendig med ytterligere analyse angående arbeidsbelastningsvurdering. Dessuten er bruken av slike komplekse FCE-verktøy knyttet til høye utgifter og innsats og kan derfor ikke være hensiktsmessig i en generell klinisk eller feltsammenheng. Spesielt i store populasjoner er det vanskelig å implementere svært nøyaktige instrumenter på grunn av høye kostnader og dårlig gjennomførbarhet [13].

Av disse grunner vil denne studien fokusere på arbeidsbelastning ved å undersøke et bredt spekter av fysiske arbeidskrav på tvers av yrkesgrupper og sette dem i forhold til ansattes aerobe kapasitet. Siden fysisk aktivitet er preget av ulike dimensjoner, som varighet og intensitet [3], vil disse faktorene bli vurdert for en omfattende analyse.

1.2 Spesifikke mål

Hovedmålet med denne studien er å undersøke friske ansatte i Sveits angående energiforbruk, metabolske ekvivalenter (MET), fysisk aktivitetsvarighet ved ulike intensiteter og antall skritt som tas i løpet av en normal arbeidsdag med fokus på forskjeller mellom yrkesgrupper. Videre vil sammenhengen mellom fysisk aktivitet og aerob kapasitet undersøkes.

1.3 Hypoteser

1.3.1 Personer som utøver tungt arbeid er mer fysisk aktive og bruker mer energi enn de med lett arbeid.

1.3.2 Aerob kapasitet (VO2max) korrelerer positivt med arbeid og ikke-arbeidsrelatert fysisk aktivitet.

1.4 Potensiell betydning

Denne studien forventes å gi detaljert informasjon om fysiske arbeidskrav og ytelseskriterier for ulike yrkesgrupper. Dette kan være verdifullt med tanke på behandling og faglig reintegrering etter skade eller sykdom, siden det til nå ikke finnes etablerte referanseverdier. Objektive arbeidsbelastningsdata kan forbedre intervensjonsstrategier og klinikeres anbefalinger for en vellykket tilbakevending til arbeid.

Metoder

2.1 Studiedesign

2.1.1 Primære og sekundære utfall

Vårt primære mål er å analysere arbeidsrelaterte fysiske aktivitetsparametere målt med SenseWear Mini-armbåndet og aerob kapasitet bestemt av 20-meters skyttelkjøringstesten på tvers av yrkesgrupper. Videre vil opplevd arbeidsintensitet, aktivitetsatferd i rekreasjon, livskvalitet, kroppssammensetning og flere person- og jobbrelaterte faktorer undersøkes som sekundære utfall.

2.1.2 Studieprosedyrer

I denne tverrsnittsstudien planlegger vi å rekruttere friske og heltidsansatte voksne fra ulike yrkesfelt i Basel-regionen, Sveits. Det er ment å starte med en pilotstudie i januar 2013, hvor totalt 15 personer skal undersøkes.

Rekruttering vil starte i mai 2013 og avsluttes så snart 300 personer er inkludert i studien.

Potensielle emner vil bli kontaktet og bedt om studiedeltakelse på telefon eller mail. Villige personer som oppfyller inklusjonskriteriene vil fylle ut det informerte samtykkeskjemaet før målingen starter.

Ved første studiebesøk vil det bli utført kroppsmål som høyde, vekt og midjeomkrets (WC) og kroppsmasseindeks (BMI) beregnes. I tillegg vil en rekke personlige og jobbrelaterte faktorer bli registrert. Videre vil forsøkspersonene utføre en 20-meters skyttelkjøring for å måle aerob kapasitet.

I løpet av den påfølgende uken vil deltakerne bli bedt om å dokumentere sine daglige arbeidsaktiviteter og vurdere sin arbeidsrelaterte fysiske anstrengelse to ganger per dag ved hjelp av Borg-skalaen. Dessuten, ved å bære SenseWear Mini-armbåndet syv påfølgende dager, vil fysisk aktivitet og energiforbruk objektiviseres.

En uke senere ved det andre studiebesøket skal alle forsøkspersonene fylle ut flere selvadministrerte spørreskjemaer om arbeid og ikke-arbeidsrelatert fysisk aktivitetsatferd (IPAQ), helserelatert livskvalitet (SF-36) og egenvurdering av profesjonell aktivitet og dens intensitet (VAS). I tillegg vil det bli stilt åpne spørsmål til hver deltaker om siste ukes fysiske anstrengelse i forhold til en vanlig uke.

Tiden som kreves for de to studiebesøkene som foregår på den enkeltes arbeidsstasjon, vil være rundt 90 minutter per person. I tillegg vil hver deltaker bære aktivitetsmonitoren syv påfølgende dager.

Avslutningskriterier for målingene er hudirritasjoner forårsaket av SenseWear Mini-armbåndet og anstrengende dyspné under 20-meters skyttelkjøring.

2.2 Valg av studiedeltakere

2.2.1 Rekruttering

I denne studien er det ment å rekruttere 300 forsøkspersoner fra ulike yrkesgrupper med lav-, moderat- og høyintensiv yrkesaktivitet, som er definert i et senere avsnitt (se kapittel 2.3.2). Ut fra denne klassifiseringen vil selskaper bli valgt ut. I hver yrkesgruppe vil det være påmeldt 100 deltakere. Videre vil homogenitet av alder og kjønn innen hver gruppe være rettet mot rekruttering.

Først vil vi kontakte ledelsen i potensielle virksomheter for å presentere prosjektet vårt. Hvis de er interessert i et samarbeid, vil vi be om kontaktinformasjon til potensielt rekrutterbare ansatte, som deretter vil bli adressert av et medlem av vårt forskningsteam. Enkeltpersoner vil bli informert og bedt om studiedeltakelse på telefon eller e-post. Videre er det lagt opp til å dele ut studieløpesedler i bedriftene, slik at interesserte ansatte får mulighet til å kontakte oss direkte. I begge situasjoner vil rekrutterings- og informasjonsprosessen gjøres eksternt.

2.2.2 Inklusjonskriterier

Friske og heltidsansatte personer mellom 18 og 65 år, som har tilstrekkelige kunnskaper i det tyske språket til å fylle ut selvadministrerte spørreskjemaer selv.

2.2.3 Eksklusjonskriterier

Personer som ikke gir samtykke til deltakelse samt personer med bevegelsesrestriksjoner, ulike sykdommer og ulykker i løpet av de siste tre månedene som påvirker produktiviteten på arbeidsplassen, kan ikke delta i denne studien. Videre vil nattskiftarbeidere være utelukket fra deltakelse.

2.3 Instrumenter

2.3.1 Personlige- og jobbrelaterte faktorer

For hvert fag vil kjønn (mann / kvinne) og sysselsetting (midlertidig / fast) bli vurdert som binære variabler. Nasjonalitet (sveitsisk/EU/annet), sivilstand (enkelt/gift/skilt) og røykestatus (ja/nei/aldri) vil bli registrert med tre kategorier, mens alkoholforbruk (aldri/en gang til flere ganger per måned/en gang til flere ganger per uke / én gang per dag), tyskkunnskaper (veldig gode / gode / middels / dårlige / svært dårlige), høyeste utdanning (obligatorisk skole / læreplass / høyere fagskole / vitnemål eller modenhet / universitet) og arbeidstidsmodell (flekstid) / fiksetid / skiftarbeid / helgearbeid) vil bli vurdert med henholdsvis fire, fem og seks kategorier. Alder, morsmål, yrke, avokasjon, medisiner, sykdommer, ulykker og arbeidstid vil bli stilt som åpne spørsmål. Videre vil deltakerne, for å få oversikt over den enkelte arbeidsaktivitet, bli bedt om å føre en daglig liste over de viktigste utførte oppgavene inkludert tidsinformasjon i henhold til spørreskjemaet om faglig integrering og pensjon [14].

2.3.2 Klassifisering av yrker

De rapporterte yrkene vil bli klassifisert i 9 kategorier basert på International Standard Classification of Occupations ISCO-88 [15] (1. Ledere, 2. Forskere, 3. Teknikere, 4. Kontorarbeidere, 5. Servicearbeidere, 6. Landbruksarbeidere, 7. Håndverkere, 8. Maskinførere, 9. Arbeidere). Disse 9 kategoriene vil deretter bli kollapset i 3 grupper med lav, moderat og høy intensitet yrkesaktivitet ifølge Suva-eksperter innen ergonomi (1. gruppe: kategori 1 (ledere), 2 (forskere) og 4 (kontorarbeidere) ); 2. gruppe: kategori 3 (teknikere), 5 (servicearbeidere) og 8 (maskinførere); 3. gruppe: kategorier 6 (landbruksarbeidere), 7 (håndverkere) og 9 (arbeidere). Påliteligheten til denne stratifiseringen er tidligere vist [16, 17].

2.3.3 Internasjonalt spørreskjema for fysisk aktivitet

International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) representerer et praktisk og enkelt instrument for å måle helsefremmende fysisk aktivitet på befolkningsnivå. Den selvadministrerte lange versjonen av IPAQ, som er fritt tilgjengelig på internett [18], vil bli brukt i denne studien. Den inkluderer 26 spørsmål og vurderer siste ukes frekvens (dager) og varighet (tid per dag) av fysisk aktivitet innenfor domenene arbeid, fritid, transport, hjem og hage. Dessuten består hvert domene av turgåing, moderate og kraftige aktiviteter.

I henhold til IPAQ-retningslinjene for dataanalyse [19], vil kontinuerlige skårer i form av MET-minutter per uke beregnes for hvert domene. MET-minutter per uke, definert som energikostnader ved fysisk aktivitet, vil bli beregnet ved å multiplisere intensiteten (spesifikk MET-verdi) til en aktivitet med dens frekvens (dager) og varighet (minutter). De tilsvarende MET-verdiene er satt av IPAQ-retningslinjene basert på kompendiet for fysisk aktivitet [20].

I følge en rekke validitets- og reliabilitetstester utført i tolv forskjellige land, anses IPAQ som et internasjonalt gyldig vurderingsverktøy med akseptable måleegenskaper [21]. Den lange versjonen av IPAQ ble oversatt til tysk som en del av en avhandling og ble validert i en østerriksk prøve [22]. Det kunne vises at det er egnet for forskningsformål med hensyn til fysisk aktivitetsdeteksjon [23].

2.3.4 SF-36

SF-36 er et generelt livskvalitetsspørreskjema som består av 36 elementer, som er formatert som binære spørsmål eller som semantiske sekspunkts differensialskalaer. Den refererer til de siste fire ukene og inkluderer ni innholdsområder som gjelder vitalitet, generell helseoppfatning, fysisk fungering, sosial fungering, rollebegrensninger (emosjonelle/fysiske problemer), smerte, mental helse og helseendring [24]. SF-36 anses å være gullstandarden for måling av funksjonsstatus og helserelatert livskvalitet og er derfor det mest brukte spørreskjemaet i denne sammenhengen [25].

Siden fysiske og psykiske lidelser så vel som smerte kan påvirke aktivitetsatferd, vil SF-36 bli brukt i denne studien for å justere for potensielle konfoundere.

2.3.5 Visuell analog skala

Visual Analogue Scale (VAS) er et måleinstrument for subjektive egenskaper som ikke kan måles direkte. Enkeltpersoner uttrykker sitt svar på et VAS-element ved å merke en posisjon langs en kontinuerlig linje mellom to endepunkter.

Det angitte lokuset vil da bli kvantifisert med en definert skala [26]. I epidemiologisk og klinisk forskning er den vanligste VAS en rett horisontal linje på 100 mm lengde med endene som representerer ekstreme grenser for den målte parameteren (dårligst – best) [27]. VAS-skåren bestemmes ved å måle avstanden i mm fra venstre ende av linjen til punktet markert av deltakeren. Validiteten og reliabiliteten til VAS er vitenskapelig testet for en rekke parametere, som akutte og kroniske smerter [28, 29].

I denne studien vil individets oppfatning av siste ukes arbeid og ikke-arbeidsrelatert fysisk anstrengelse og anstrengelse bli vurdert ved hjelp av 100 mm VAS. Dette kan være verdifullt for å vurdere om den undersøkte perioden (eksponeringstiden) er representativ og reflekterer en normal uke.

2.3.6 Borg-skala

Borg-skalaen representerer en enkel metode for å vurdere opplevd anstrengelse og kan sammenlignes med andre skalaer, for eksempel VAS. Den brukes til ulike formål, for eksempel å måle pasientens anstrengelse under en prestasjonstest eller å vurdere intensiteten av trening og konkurranse hos idrettsutøvere [30].

Den originale skalaen utviklet av Borg fra 6 (ingen anstrengelse i det hele tatt) til 20 (maksimal anstrengelse) ble oppdatert og transformert til en kombinert kategori-forholdsskala CR10 med karakterene 0 (ingen anstrengelse i det hele tatt) til 10 (veldig veldig vanskelig) [ 31, 32].

Sistnevnte vil bli brukt i denne studien. Forsøkspersonene vil bli bedt om å vurdere sin arbeidsrelaterte fysiske anstrengelse to ganger om dagen, på slutten av morgenen og sent på ettermiddagen. Den angitte Borg-verdien skal gjenspeile hvor tungt og anstrengende arbeid føles for dem med tanke på alle følelsene av fysisk stress, anstrengelse og tretthet.

2.4 Målinger

2.4.1 Antropometriske målinger

Antropometriske mål inkluderer kroppshøyde, kroppsvekt og midjeomkrets. Kroppshøyde vil bli vurdert uten sko med medisinsk målestokk til nærmeste mm. Målingen av kroppsvekt vil bli utført på forsøkspersoner i lette klær uten sko etter en medisinsk vekt med en nøyaktighet på 0,1 kg.

Midjeomkretsen vil bli bestemt midt mellom den nederste ribben og hoftekammen i henhold til Swiss Heart Foundation ved hjelp av et medisinsk målebånd med en presisjon på 0,1 cm. Målingen vil bli utført på stående personer etter moderat utløp.

2.4.2 20-meters skysskjøring

Flertrinns 20-meters skyttelkjøring er en vanlig utholdenhetskondisjonstest for å evaluere den maksimale aerobe kraften til friske voksne [33]. Den er enkel i bruk og økonomisk og store grupper kan testes på en gang.

Denne testen vil bli utført på et flatt, sklisikkert underlag og deltakerne vil bli bedt om å løpe frem og tilbake mellom to linjer, som er 20 meter fra hverandre (Figur 1). Løpehastigheten bestemmes av intervaller mellom to lydsignaler som sendes ut av et forhåndsinnspilt bånd. Personer må berøre 20 meter linjene samtidig med lyden av disse signalene. Starthastigheten er 8,5 km/t. Hvert minutt (etappe) forkortes intervallene og hastigheten økes med 0,5 km/t. Testen avsluttes når forsøkspersonen gir opp eller når han ikke lenger klarer å holde tempoet og ikke når linjen i tide (> 3 meter unna 20 meter linjen) to ganger på rad.

Testresultatet tilsvarer antall nådde stadier. I følge en validert tabell [34] brukes denne skåren til å forutsi maksimalt oksygenopptak (VO2max), som kan sammenlignes med aldersavhengige normative data for menn og kvinner.

Gyldigheten av 1-minutters etappeversjonen av 20-meters skyttelkjøring for å forutsi VO2max hos voksne ble etablert av Léger et al. [35], som sammenlignet den maksimale skyttelkjøringshastigheten med VO2max oppnådd under en flertrinns tredemølletest.

I tillegg vil blodtrykk og oksygenmetning bli vurdert før testing for å oppdage potensielle kontraindikasjoner. Hvilepuls og restitusjonspuls (2 minutter etter test) vil bli målt og hjertefrekvensen vil bli registrert kontinuerlig under testen. Videre vil deltakerne bli instruert til å vurdere deres opplevde fysiske anstrengelse før og etter test ved hjelp av Borg-skalaen.

2.4.3 SenseWear Mini-armbånd

SenseWear Mini-armbåndet er en liten, lett og trådløs multisensorisk aktivitetsmonitor utviklet av Bodymedia (Pittsburgh, Pennsylvania, USA), som integrerer bevegelsesdata fra et treakset akselerometer sammen med flere andre fysiologiske sensorer som varmefluks, hudtemperatur og galvanisk hudrespons. Validitet ble etablert av Johannsen et al. [36] sammenligne energiforbruksestimater for SenseWear Mini-armbåndet med kriteriemetoden 'Double-Labeled-Water' hos friske voksne.

Forsøkspersonene vil bli instruert til å bære SenseWear Mini-armbåndet på øvre venstre arm (tricepsområdet) i 7 påfølgende dager, inkludert mens de sover, med unntak av en time daglig brukt på personlig hygiene (23 timer per dag). Påliteligheten til denne vurderingsperioden er tidligere vist [37].

For registrering av ikke-påførte perioder, som vannaktiviteter og dusjer, vil deltakerne bli bedt om å føre dagbok. De fysiologiske dataene som samles inn av armbåndets sensorer vil bli behandlet av spesifikke algoritmer (profesjonell programvare V.7.0, algoritme V.2.2.4) for å beregne deltakernes daglige energiforbruk, MET-er, fysisk aktivitetsvarighet ved forskjellige intensiteter og antall trinn. Kjønn, alder, høyde, vekt, røykestatus og behendighet vil også bli vurdert i disse beregningene.

2.5 Statistisk analyse

Statistiske analyser vil bli gjort ved hjelp av programvaren R (versjon 2.15.1) og IBM SPSS Statistics (versjon 19.0). Statistisk signifikans vil oppnås hvis en p-verdi på mindre enn 0,05 oppnås.

Data vil bli presentert ved beskrivende statistikk innenfor yrkesgrupper. Krysstabeller rapporteres som antall og prosenter. Ordinalvariabler rapporteres som median og interkvartilt område (IQR). Metriske variabler rapporteres som gjennomsnitt og standardavvik (SD).

For å evaluere primære endepunkter vil lineære regresjoner bli utført. Uavhengig variabel er "yrkesgruppe", avhengige variabler er "gjennomsnittlig daglig aktiv energiforbruk", "gjennomsnittlig daglig fysisk aktivitetsvarighet" og "gjennomsnittlig daglig antall skritt". Eventuelt kan personlige og jobbrelaterte faktorer inkluderes i regresjonsanalysene som kovariater. Hvis det er aktuelt, vil data bli loggtransformert. Regresjonsresultater vil bli presentert som middelforskjeller mellom "yrkeskategorier" med tilsvarende 95 % konfidensintervall (C.I.) og p-verdier. Ved logaritmisk distribuerte data vil geometriske gjennomsnittsforhold bli presentert.

For å evaluere sekundære endepunkter vil lineære regresjoner bli utført. Ved ordinalvariabler vil ikke-parametriske metoder bli brukt.

Videre vil gjennomsnitt og individuelle tidsforløp for fysisk aktivitetsperioder plottes for alle primære og sekundære variabler.

2.6 Beregning av prøvestørrelse

Siden "gjennomsnittlig daglig aktiv energiforbruk" målt med SenseWear Mini-armbåndet representerer en gyldig og pålitelig parameter, anses det å være det viktigste primære endepunktet i denne undersøkelsen. Av denne grunn er det kun denne variabelen som er gjenstand for en effektberegning. I en tidligere studie ble SD for "gjennomsnittlig daglig aktiv energiforbruk" under et normalt arbeidsskift funnet å være 730 kcal [38]. Forventet middelforskjell mellom de tre yrkesgruppene vil være rundt 500 kcal. Forutsatt en prøvestørrelse på 100 forsøkspersoner i hver yrkesgruppe, er det en kraft på >90 % til å oppdage en gjennomsnittlig forskjell på 500 kcal mellom noen av disse gruppene. Denne beregningen er basert på forutsetningen om en innen gruppe SD på 730 kcal og på et tosidig signifikansnivå på 5 %.