高速船上的人体冲击暴露 (MASHIEN)

引言 该研究的最终目的是保护操作高速船的专业人员免受严重冲击引起的伤害。

这需要确定什么样的影响是危险的，并为可持续的人类影响暴露定义相关限制。

高速船上的人类撞击会导致疼痛和伤害，其中一些会导致严重、永久和虚弱的身体疲劳和认知障碍。

在专业操作中使用的高速船速度的提高和数量的增加似乎在全球范围内增加了这些问题的数量和严重程度。

缺乏对实际暴露的了解和对伤害原因的了解，以及适得其反的法规、测试方法、规范的实施，可能导致了伤害数量的增加。

为了确定什么影响暴露是危险的，有必要对在海上遭受相关实际现实生活暴露的人类进行前瞻性纵向研究，并将这种暴露实时与表明急性损伤风险的生理参数相关联。

根据新知识，可以提出相关的暴露限值，以保护操作员免受伤害，并允许在进行中以及在目标或任务中进行全面操作。

新的事实也可能为新的定量测量单位奠定基础，该单位表示挑战解剖结构的冲击力，并基于冲击的大小和特征。

2. 背景 SWCC2020 调查表明，与 20 年前对现役人员进行的类似调查相比，最近一项针对美国退役 SOF（特种作战部队）HS 船员自我报告伤害的回顾性网络调查显示，伤害显着增加，少尉 2000。

SWCC 显示每人每年服务 1.1 次受伤，50% 的伤害影响脊柱，33% 的受访者因全身撞击在船上失去知觉，40% 的受访者的 VA 残疾等级为 70 至 100%。

这是一个极端的工作环境，每个国家都只有相对较少的人受到影响。 因此，仍然存在重大的知识差距，必须填补以解决这些问题：

什么是实际曝光？ 什么时候危险？ 哪些冲击特性会影响受伤风险？ 应该如何权衡这些特征？ 由于冲击暴露是不可预测和随机的，因此不可能在人工环境中进行模拟。

人体是一种高度复杂的“装置”，旨在通过多种方式保护自身免受有害物质的侵害：预测来自无限多种影响的生理反应也极其困难。 人体有 360 个关节、206 块骨头和 600 块肌肉对突然的外力作出反应。

许多生理因素会影响冲击对人体的影响：体重、身高、重心、姿势、肌肉力量、体型、反射反应的训练状态等。

许多物理因素会影响冲击对人体的影响：冲击的各种特征，例如峰值加速度值、上升时间、频率内容、冲击持续时间、冲击周期、冲击次数、冲击/力矢量的方向等。

相关知识的缺乏导致了基于非相关测量标准的非相关暴露法规。 旨在控制职业暴露于连续振动的欧盟指令 2002/44 是基于 ISO 振动标准 2631。 这些文档使用 VDV（振动剂量值）来量化暴露于连续振动的情况。 VDV 已被证明与暴露于严重的离散影响缺乏相关性。 已建议使用 Sed(8)，但它也是为量化连续振动而设计的，并且具有相同的局限性。

欧盟指令 2002/44 规定的振动暴露限制与暴露于离散影响缺乏相关性。 在正常海况下进行海上救援、执法任务或军事训练时，也无法遵守这些限制。

因此，它们在大多数国家都被忽视，运营商缺乏相关的监管保护。

本研究基于以下事实： F. 和假设：A. F. 船体在海上的影响可能超过 20 g 峰值。 A. 较高的峰值会导致较高的受伤风险。 F. 冲击的上升时间（从 0 到峰值 g 的时间）可以短至 6 毫秒 A. 较短的上升时间会导致更高和更危险的脉冲。 F. 包含横向力的冲击比纯垂直力造成的伤害更多 A. 必须测量冲击暴露，以便可以分析三个力矢量 x、y 和 z。

F. 在座椅上测得的影响与在人体上测得的影响有很大不同。

A. 在人体上测量的冲击暴露比在座椅上测量的暴露更相关。

F. 无法在座椅上测量对人体的水平冲击力。 A. 人体影响暴露必须在人体上测量。 F. 影响数据的低通滤波隐藏了有关峰值和上升时间的信息 A. 暴露数据必须作为未过滤的原始数据收集。 F. 将曝光数据转换为 VDV 或 Sed(8) 会改变峰值和上升时间。

A. 暴露数据必须作为未经过滤的原始数据收集。 F. 疼痛可以在没有受伤的情况下存在，但急性损伤通常会引起疼痛。 F. 可以使用北欧部长理事会疼痛绘图表对疼痛进行科学监测。

A. 事件和持续的疼痛可用于指示早期损伤。

3. 方法 本研究的目的是将对船体和人体的冲击暴露与可能用作损伤发展指标的生理参数相关联。 在数百人的队列中，唯一可能每天监测的参数是疼痛。

由于这项非干预研究旨在确定实际的正常暴露，因此仅在正常的常规活动期间收集暴露数据，并且不会为收集数据而进行过境。

该研究方法旨在记录在真实海况下运行的船体和船上人员的冲击暴露。 加速度将被记录为未经过滤的原始数据。 这将允许分析影响的所有特征，可能与生理影响和受伤风险相关。 这不仅可以评估峰值加速度值的重要性，还可以评估上升时间（从 0 g 到峰值 g 的时间）、冲击持续时间、能量含量、猛击周期（猛击之间的时间）和力矢量（方向）的影响）等。 这也将使结果透明并且可以进行审查。

3.1 多机构研究设计 协作努力旨在收集足够数量的数据以达到统计功效。 这要求所有机构使用相同的研究协议、硬件和软件，并最终在共享数据库中共享相关结果。

16 个国家的机构已经表示有兴趣参与。 所有主题数据都将是匿名的，并且在提交到共享数据库之前，船数据将去除潜在的敏感操作信息。

共享成本、数据和结果也可以实现重要的协同作用。 为了获得统计上显着的结果，可以收集足够数量的船只、主题和波浪冲击事件。

3.2 测量对人类和船体的影响 将始终监测每艘船上两人的全身影响。 在整个研究期间，每艘船都将安装一个数据记录器。 这将连接到连接到船体的 3 轴加速度计，靠近其 COG。 两名船员，最好是舵手和领航员，将佩戴安装在腰带上并连接到数据记录器的 3 轴加速度计。 记录的数据将表明实际的、真实的冲击暴露以及作用在船体和人体上的力。 该数据将显示每种船型的真实暴露以及船体影响和人类影响之间的关系。

3.3 数据记录器和传感器 为这项研究开发了一个定制的数据记录器设备。 MAREC（海洋加速度记录仪）经过优化，易于使用和安装。 安装在船上并连接到 12 或 24 V DC，一旦船速超过 3 节，它就会自动开始记录。 MAREC 有 10 个模拟通道，其中 9 个用于三个 ± 25 g 范围的 3 轴加速度计。 采样率为 600Hz。 它还具有一个内置的 GPS 接收器，用于记录卫星时间、位置、航向和速度。 16 Gb 内部 USB 存储器可以存储整个研究期间的数据。 之后甚至在研究期间，数据可以上传到 PC 进行分析。

3.4 疼痛指示受伤风险 疼痛用于指示暴露是否会导致受伤风险。 在船上服务的所有人员将在整个试验期间记录事件和疼痛的发展。

定制的智能手机应用程序 PainDrawing 将每天提示受试者记录任何相关的疼痛。 这是建立在两种经过科学验证的方法之上的，即 VAS、视觉模拟量表和北欧部长理事会的疼痛绘图表。 Android 和 iPhone 均可免费下载该应用程序。

疼痛是唯一可用作受伤风险指标并随时间监测和量化的生理参数，其频率足以监测大型队列。 它的作用是防止受伤。 疼痛可以在没有受伤的情况下出现，但很少有没有疼痛的急性损伤表现。

疼痛也是一种相关症状，有时甚至是一种病症，它会损害身体机能、耐力甚至心智能力。 很明显，必须尽可能避免或限制在要求苛刻的手术过程中引起疼痛的暴露。

3.5 数据分析与管理 参与机构和组织将收集到的暴露数据上传至本地计算机。 二进制文件将被转换并以即使是外行也能看懂的图形格式呈现。

数据分析软件会选择相关的非敏感部分进行共享，并根据指令上传到一个通用的大数据数据库。

为此目的而构建的数据分析引擎 DAE 将分析影响的各种特征与生理反应的相关性，报告为疼痛的经验和持续性。

4. 结果与应用 根据研究的预期结果，可以使用安装在仪表板上的指示器校准仪器，当船体撞击超过安全水平时，通过绿色、黄色或红色信号告知操作员，其中红色应指示超出范围界限。

结果还应表明各种分析影响特征的重要性。

最终，结果可以为全身冲击的允许暴露水平和危险暴露水平的相关建议奠定基础。

参与机构将收集有关其各种船只如何在实际使用中产生砰击影响的信息。 他们还将能够看到不同水平的操作员技能如何影响曝光。

5. 结论 目前的标准和法规无法量化或帮助控制人类在海上的影响暴露。

在医学科学的许多领域，只有通过研究人本身才能得到相关的答案。 在这种情况下，解决问题所需的新知识只能通过研究现实生活中发生的事情来建立。

科学家和医疗专业人员有责任运用最先进的知识来找到解决这些严重的职业健康问题所需的事实。 因此，研究人员选择了一种实证方法，调查人类在海上现实生活中会发生什么。