跨职业群体的体力工作量和工作能力

介绍

1.1 背景

在职业康复方面，需要在工作量和个人工作能力之间取得平衡，才能在受伤或生病后顺利重返工作岗位。 因此，评估广泛的体力工作要求和跨职业群体评估员工的工作能力具有重要价值。 尽管在这方面已经采取了多种方法，但迄今为止几乎没有可用的客观数据，也没有确定的参考值来评估是否、何时以及如何恢复工作是可能的。 一个原因可能是，由于工作量和工作能力的多维性质，客观化工作量和工作能力在方法上具有挑战性 [1, 2]。

身体活动被定义为由骨骼肌产生的导致能量消耗的任何身体运动 [3]。 因此，在经典工作生理学中，能量消耗被视为评估工作量的基础 [4, 5]。 然而，体力活动的能量消耗不一定等同于身体运动 [6]。 因此，现代概念还包括反映体力劳动强度的其他方面。 美国政府制定的“职业名称词典”(DOT) 根据消耗的能量量以及强度和持续时间将职业分为五类（久坐、轻度、中度、重度、极重度）在工作期间举起或搬运 [7]。 不过，DOT 分类并非基于与工作相关的定量分析，而是基于专家共识会议。 此外，其有效性尚未确定。

可以使用功能能力评估 (FCE) 来评估工作能力，它衡量受试者执行特定活动的能力 [8]。 在世界范围内，有各种 FCE 协议可用，它们是特定于工作的 [9]、特定于病理学的 [10、11] 或更通用的类型。 索尔等。应用了一个由 12 个与工作相关的测试组成的评估系统来建立健康员工的功能能力 [12]。 评估包括各种举重和精力充沛的练习以及协调任务。 从测试结果中，获得了每个 DOT 类别的标准 FCE 值，可以将其与患者数据进行比较，以便提出工作建议。

然而，由于 DOT 的有效性尚未得到证实，因此需要对工作量评估进行进一步分析。 此外，此类复杂的 FCE 工具的应用涉及高昂的费用和努力，因此可能不适用于一般的临床或现场环境。 特别是在大量人群中，由于成本高和实用性差，实施高精度仪器很困难 [13]。

出于这些原因，本研究将通过调查各职业群体的广泛体力工作要求并将其与员工的有氧能力相关联来关注工作量。 由于身体活动具有不同维度的特征，例如持续时间和强度 [3]，因此将考虑这些因素进行综合分析。

1.2 具体目标

本研究的主要目的是调查瑞士健康员工的能量消耗、代谢当量 (MET)、不同强度的身体活动持续时间以及正常工作日的步数，重点关注职业群体之间的差异。 此外，还将研究身体活动与有氧能力之间的关系。

1.3 假设

1.3.1 从事重体力劳动的人比从事轻体力劳动的人更活跃，消耗的能量也更多。

1.3.2 有氧能力 (VO2max) 与工作和非工作相关的身体活动呈正相关。

1.4 潜在意义

预计这项研究将提供有关不同职业群体的体力工作要求和绩效标准的详细信息。 这对于受伤或生病后的治疗和专业重新融入可能很有价值，因为到目前为止还没有确定的参考值。 客观的工作量数据可能会改善干预策略和临床医生对成功重返工作岗位的建议。

方法

2.1 研究设计

2.1.1 主要和次要结果

我们的主要目标是分析通过 SenseWear Mini 臂带测量的与工作相关的身体活动参数，以及通过跨职业群体的 20 米穿梭跑测试确定的有氧能力。 此外，感知到的工作强度、娱乐活动行为、生活质量、身体成分以及一些与个人和工作相关的因素将作为次要结果进行调查。

2.1.2 学习程序

在这项横断面研究中，我们计划从瑞士巴塞尔地区的不同职业领域招募健康的全职工作成年人。 计划于 2013 年 1 月开始试点研究，总共将对 15 人进行检查。

招募将于 2013 年 5 月开始，并在 300 人被纳入研究后立即结束。

将通过电话或邮件联系并要求潜在受试者参与研究。 愿意符合纳入标准的个人将在开始测量程序之前填写知情同意书。

在第一次研究访问时，将进行身高、体重和腰围 (WC) 等身体测量，并计算体重指数 (BMI)。 此外，还将记录各种与个人和工作相关的因素。 此外，受试者将进行 20 米穿梭跑以测量有氧能力。

在接下来的一周中，将指导参与者记录他们的日常工作活动，并使用 Borg 量表每天两次对他们与工作相关的体力消耗进行评分。 此外，通过连续 7 天佩戴 SenseWear Mini 臂带，身体活动和能量消耗将被客观化。

一周后，在第二次研究访问时，所有受试者将完成几份关于工作和非工作相关身体活动行为 (IPAQ)、健康相关生活质量 (SF-36) 和职业活动自我评估的自填问卷及其强度 (VAS)。 此外，将向每位参与者询问与正常一周相比过去一周的体力消耗的开放式问题。

在个人工作站进行的两次研究访问所需的时间约为每人 90 分钟。 此外，每位参与者都将连续 7 天佩戴活动监测器。

测量的终止标准是 SenseWear Mini 臂带引起的皮肤刺激和 20 米穿梭跑期间的劳力性呼吸困难。

2.2 研究参与者的选择

2.2.1 招聘

在本研究中，拟从低、中、高强度职业活动的不同职业组中招募 300 名受试者，这些职业活动将在后面的章节中定义（见第 2.3.2 章）。 根据此分类，将选择公司。 每个职业组将招收 100 名参与者。 此外，每个组内的年龄和性别的同质性将旨在招募。

首先，我们将联系潜在企业的管理层，介绍我们的项目。 如果他们对合作感兴趣，我们将要求提供潜在可招聘员工的联系方式，然后我们的研究团队成员将与他们联系。 将通过电话或电子邮件通知个人并要求他们参与研究。 此外，计划在公司分发学习传单，以便感兴趣的员工有机会直接与我们联系。 在这两种情况下，招聘和信息处理都将在外部完成。

2.2.2 纳入标准

年龄在 18 至 65 岁之间的健康全职雇员，具备足够的德语知识，能够自行填写自填问卷。

2.2.3 排除标准

未同意参与的受试者以及行动受限、最近三个月内患有影响工作场所生产力的各种疾病和事故的受试者不能参加本研究。 此外，夜班工人将被排除在外。

2.3 仪器

2.3.1 个人和工作相关因素

对于每个主题，性别（男性/女性）和就业（临时/永久）将作为二元变量进行评估。 国籍（瑞士/欧盟/其他）、婚姻状况（单身/已婚/离婚）和吸烟状况（是/否/从不）将分三类记录，而饮酒量（从不/每月一次到几次/一次到每周几次/每天一次），德语技能（很好/好/中等/差/非常差），最高学历（义务教育/学徒/高等职业学校/文凭或成熟/大学）和工作时间模式（弹性时间/ fix time / shift work / weekend work) 将分别以四类、五类和六类进行评估。 年龄、母语、职业、爱好、药物、疾病、事故和工作时间将作为开放性问题提出。 此外，为了了解个人工作活动的概况，参与者将被要求根据有关专业整合和养老金的调查问卷，每天记录主要完成任务的清单，包括时间信息 [14]。

2.3.2 职业分类

报告的职业将根据国际职业标准分类 ISCO-88 [15] (1. 经理，2. 科学家，3. 技术员，4. 办公室工作人员，5. 服务人员，6. 农业工人，7. 工匠，8. 机器操作员，9. 劳动者）。 根据苏瓦人体工程学专家的说法，这 9 个类别将分为低强度、中强度和高强度职业活动的 3 组（第 1 组：类别 1（经理）、2（科学家）和 4（办公室工作人员） )；第 2 组：第 3 类（技术人员）、第 5 类（服务人员）和第 8 类（机器操作员）；第 3 组：第 6 类（农业工人）、第 7 类（工匠）和第 9 类（劳工）。 这种分层的可靠性先前已被证明 [16, 17]。

2.3.3 国际身体活动问卷

国际身体活动问卷 (IPAQ) 代表了一种方便和简单的工具，用于测量人群水平上促进健康的身体活动。 IPAQ 的自我管理长版可在互联网上免费获得 [18]，将用于本研究。 它包括 26 个问题，评估过去一周在工作、休闲时间、交通、家务和园艺领域的身体活动频率（天数）和持续时间（每天时间）。 此外，每个领域都由步行、适度和剧烈活动组成。

根据 IPAQ 数据分析指南 [19]，将为每个域计算每周 MET 分钟形式的连续分数。 每周 MET 分钟，定义为身体活动的能量成本，将通过将活动的强度（特定 MET 值）乘以频率（天）和持续时间（分钟）来计算。 相应的 MET 值由 IPAQ 指南根据体育活动纲要 [20] 设定。

根据在 12 个不同国家进行的大量有效性和可靠性测试，IPAQ 被认为是具有可接受测量特性的国际有效评估工具 [21]。 IPAQ 的长版作为论文的一部分被翻译成德语，并在奥地利样本中得到验证 [22]。 可以证明它适用于有关身体活动检测的研究目的 [23]。

2.3.4 SF-36

SF-36 是一种一般生活质量问卷，由 36 个项目组成，其格式为二元问题或语义六点差异量表。 它指的是过去四个星期，包括九个内容领域，涉及活力、一般健康感知、身体机能、社会功能、角色限制（情绪/身体问题）、疼痛、心理健康和健康变化 [24]。 SF-36 被认为是衡量功能状态和健康相关生活质量的金标准，因此是这方面最常用的问卷 [25]。

由于身体和精神障碍以及疼痛可能影响活动行为，因此本研究将使用 SF-36 来调整潜在的混杂因素。

2.3.5 视觉模拟量表

视觉模拟量表（VAS）是一种无法直接测量的主观特征的测量仪器。 个人通过在两个端点之间的连续线上标记一个位置来表达他们对 VAS 项目的反应。

然后，指定的位点将通过定义的比例进行量化 [26]。 在流行病学和临床研究中，最常见的 VAS 是一条 100 毫米长的水平直线，其末端代表测量参数的极限（最差 - 最佳）[27]。 VAS 分数是通过测量从线的左端到参与者标记的点的距离（以毫米为单位）来确定的。 VAS 的有效性和可靠性已经过各种参数的科学测试，例如急性和慢性疼痛 [28、29]。

在这项研究中，将通过 100mm VAS 评估个人对过去一周工作和非工作相关体力消耗和努力的看法。 这对于评估所调查的时期（暴露时间）是否具有代表性并反映正常的一周可能很有价值。

2.3.6 博格尺度

Borg 量表代表一种简单的方法来评估感知的用力，并且可以与其他量表（例如 VAS）进行比较。 它用于各种目的，例如在性能测试期间测量患者的运动或评估运动员训练和比赛的强度 [30]。

Borg 开发的原始量表从 6（完全不运动）到 20（最大运动）被更新并转换为组合类别比率量表 CR10，评分为 0（完全没有）到 10（非常非常努力）[ 31, 32]。

后者将用于本研究。 将指示受试者每天两次在上午结束时和下午晚些时候对他们与工作相关的体力消耗进行评分。 指示的 Borg 值应反映他们对身体压力、努力和疲劳的所有感觉的繁重和艰苦工作的感觉。

2.4 测量

2.4.1 人体测量

人体测量数据包括身高、体重和腰围。 身高将在不穿鞋的情况下通过医学测量棒进行评估，精确到毫米。 体重测量将使用精度为 0.1 千克的医疗秤对穿着轻便不穿鞋的受试者进行。

腰围将根据瑞士心脏基金会使用精度为 0.1 厘米的医用卷尺测量最低肋骨和髂嵴之间的中间位置。 适度呼气后，将对站立的受试者进行测量。

2.4.2 20米穿梭跑

多阶段 20 米穿梭跑是一种常见的耐力体能测试，用于评估健康成年人的最大有氧能力 [33]。 使用简单、经济，可一次性进行大批量测试。

该测试将在平坦、防滑的表面上进行，参与者将被指示在相距 20 米的两条线之间来回奔跑（图 1）。 跑步速度由预先录制的磁带发出的两个音频信号之间的间隔决定。 受试者必须在听到这些信号的同时触摸 20 米线。 初始运行速度为 8.5 公里/小时。 每分钟（阶段），间隔缩短，速度增加 0.5 公里/小时。 当受试者放弃或无法继续保持步伐且连续两次未及时到达线（距离 20 米线 > 3 米）时，测试结束。

测试结果对应于达到的阶段数。 根据经过验证的表格 [34]，该分数用于预测最大摄氧量 (VO2max)，可将其与男性和女性的年龄依赖性规范数据进行比较。

Léger 等人建立了 20 米穿梭跑 1 分钟阶段版本预测成人 VO2max 的有效性。 [35]，他将最大穿梭运行速度与多级跑步机测试期间获得的 VO2max 进行了比较。

此外，将在测试前评估血压和血氧饱和度，以检测潜在的禁忌症。 将测量静息脉搏和恢复脉搏（测试后 2 分钟），并在测试期间连续记录心率。 此外，将指导参与者使用博格量表评估他们在测试前后的体力消耗。

2.4.3 SenseWear Mini 臂带

SenseWear Mini 臂带是由 Bodymedia（美国宾夕法尼亚州匹兹堡）开发的一款小巧轻便的无线多感官活动监测器，它集成了来自三轴加速度计的运动数据以及热通量、皮肤温度和电偶等其他几个生理传感器皮肤反应。 有效性由 Johannsen 等人建立。 [36] 将 SenseWear Mini 臂带的能量消耗估计值与健康成人的“双重标记水”标准方法进行比较。

受试者将被指示连续 7 天在左上臂（三头肌区域）佩戴 SenseWear Mini 臂带，包括睡觉时，除了每天花费一小时用于个人卫生（每天 23 小时）。 此评估期的可靠性先前已显示 [37]。

为了记录非佩戴时间，例如水上活动和淋浴，参与者将被要求记日记。 臂环传感器采集的生理数据将经过特定算法（专业软件V.7.0，算法V.2.2.4）处理，计算出参与者每天的能量消耗、METs、不同强度的身体活动时长和步数。 这些计算中还将考虑性别、年龄、身高、体重、吸烟状况和用手习惯。

2.5 统计分析

将使用软件 R（版本 2.15.1）和 IBM SPSS Statistics（版本 19.0）进行统计分析。 如果达到小于 0.05 的 p 值，将获得统计显着性。

数据将通过职业组内的描述性统计数据呈现。 交叉表报告为计数和百分比。 序数变量报告为中位数和四分位距 (IQR)。 度量变量报告为平均值和标准偏差 (SD)。

为了评估主要终点，将进行线性回归。 自变量为“职业人群”，因变量为“日均活动能量消耗”、“日均体力活动时长”和“日均步数”。 可选地，个人和工作相关因素可以作为协变量包含在回归分析中。 如果合适，数据将被对数转换。 回归结果将显示为“职业类别”之间的均值差异以及相应的 95% 置信区间 (C.I.) 和 p 值。 在对数分布数据的情况下，将呈现几何平均比率。

为了评估次要终点，将进行线性回归。 对于顺序变量，将应用非参数方法。

此外，将为所有主要和次要变量绘制身体活动期间的平均和个人时间进程。

2.6 样本量计算

由于 SenseWear Mini 臂带测量的“平均每日活动能量消耗”是一个有效且可靠的参数，因此它被认为是本次调查最重要的主要终点。 因此，只有这个变量需要进行幂计算。 在之前的一项研究中，发现正常工作班次期间“平均每日主动能量消耗”的 SD 为 730 kcal [38]。 三个职业组之间的预期平均差异将在 500 大卡左右。 假设每个职业组的样本量为 100 名受试者，则有 >90% 的功效可以检测到任何这些组之间 500 kcal 的平均差异。 该计算基于 730 kcal 的组内 SD 假设和 5% 的双侧显着性水平。