Повседневная работа врачей-патологоанатомов включает несколько часов работы с микроскопом и компьютером. Микроскопы часто не оптимизированы по эргономике и не позволяют врачу занимать правильное сидячее положение, чаще всего работа с микроскопом требует наклона вперед [1, 2]. Решением проблемы правильного расположения тела человека при работе с микроскопом специалисты занимаются очень давно. Впервые о ней заговорил в 1841 г. в книге A Treatise on Optics известный британский физик, специалист по оптике сэр Дэвид Брюстэр (David Brewster) — лучшим положением тела признается горизонтальное положение лежа на спине, что, по мнению автора, обеспечивает стабильное положение головы и равномерное увлажнение роговицы; худшим положением для работы считается вертикальное, при котором исследователь смотрит в микроскоп сверху вниз [3]. Однако в настоящее время традиционным и общепринятым является работа с микроскопом в вертикальном положении сидя и взгляд сверху вниз под углом, что вызывает постоянное напряжение мышц головы и шеи и приводит к пересыханию некоторых участков роговицы.
Сейчас публикации по данной тематике очень редки. По результатам, опубликованным индийскими авторами, при продолжительной работе с микроскопом постепенно развиваются различные мышечно-скелетные нарушения, такие как синдром хронической боли в шее, плечах, поясничном отделе позвоночника, а также в суставах рук и ног, что связано с повторяющимися движениями, длительным нахождением в одинаковой позе. Упомянутые нарушения встречались у 36 (67,9%) из 53 опрошенных врачей-патологоанатомов. По мнению авторов, одним из ведущих факторов прогрессирования указанных симптомов является тот факт, что врачи-патологоанатомы не обращаются за медицинской помощью [4].
Проблема болезней костно-мышечной системы актуальна и для лаборантов патолого-анатомических отделений. S.K. Thompson и соавт. [2] показали, что 54,7% из 500 опрошенных лаборантов страдают рецидивирующей головной болью, 56,9% — болью в поясничном отделе позвоночника, 35,1% — в локтевых суставах, 56,8% — в запястных суставах. По мнению авторов, подобные показатели объясняются длительной монотонной работой в сидячем положении и высокой нагрузкой на локтевые и запястные суставы в процессе подготовки препаратов.
При опросе 244 врачей-патологов установлено, что более 80% респондентов страдают от различных проявлений заболевания костно-мышечной системы: головная боль, боль в шее, скованность, боль в спине и неприятные ощущения в верхних конечностях. Менее трети врачей-патологов ответили положительно на вопрос о применении различных мер оптимизации эргономики своего рабочего места [5]. Показано, что базовые меры по эргономической оптимизации (стулья, фиксирующие правильное положение тела и микроскопы, позволяющие работать без наклона к ним) могут существенно снизить вероятность развития заболеваний костно-мышечной системы.
Похожая частота встречаемости болезней костно-мышечной системы характерна и для врачей-стоматологов, чья работа также связана с длительным сидячим или стоячим вертикальным положением тела [6].
До сих пор отсутствуют четкие практические рекомендации по оптимизации эргономики рабочего места врача-патологоанатома. Можно выделить несколько основных средств оптимизации:
— эргономичные тубусы с регулируемым углом наклона, подстройкой межзрачкового расстояния и диоптрийной подстройкой окуляров (аналогом являются специальные насадки с регулируемым тубусом);
— эргономичные стулья с возможностью регулировки угла наклона спинки в широком диапазоне, угла наклона сиденья, высоты ножки;
— механические подставки под микроскопы, позволяющие регулировать угол наклона и расположение микроскопа по высоте.
Все эти средства оптимизации направлены на достижение единственно правильного и безопасного для костно-мышечной системы положения тела врача — прямая спина и шея (на одной линии со спиной). Наше исследование сосредоточено на изучении эргономических свойств этих средств с целью установления их реальной способности поддерживать правильное положение тела врача в ходе работы и разработки конкретных практических рекомендаций по длительной работе с микроскопом.
Материал и методы
В исследование были включены микроскопы, имеющиеся в наличии в патолого-анатомическом отделении МНОЦ МГУ им. М.В. Ломоносова: Leica DM2500 (тубус с регулируемым углом наклона); Leica DM4000B и Leica DM500 (тубусы с фиксированным углом наклона); лабораторные стулья Werksitz Klimastar 9220 E; лабораторный стол (высота 75 см).
В исследуемой системе были выделены три группы параметров — независимые, изменяемые и параметры, вычисляемые при корреляционном анализе (рис. 1).
Рис. 1. Схематичное изображение параметров эргономической системы, включенных в исследование.
Независимые параметры: l = высота стола, см; H = рост испытуемого в привычной обуви, см; α = угол наклона спинки стула, градусы; γ = угол наклона тубуса для микроскопов с неизменяемым углом наклона тубуса (DM4000B и DM500), градусы.
Изменяемые параметры: γ = угол наклона тубуса для микроскопов с изменяемым углом наклона тубуса (DM2500), градусы; φ = угол наклона шеи относительно оси спины, градусы; h = высота ножки стула, см.
Параметры, вычисляемые при корреляционном анализе:
k1 = const = 1,74;
k2 = const = 260,11;
k3 = const = 1,09;
k4 = const = 152,77;
a = const = 0,0889;
b = const = 31,016;
c = const = 2728,6.
В исследовании принял участие 21 испытуемый с диапазоном роста от 156 до 190 см (средний рост 174 см). Рост испытуемых измеряли в обуви, так как работа с микроскопом также происходит в обуви. Для исследования был выбран минимальный угол наклона спинки, который могут обеспечить стулья Werksitz Klimastar 9220 E, 77° относительно горизонтальной поверхности, поскольку такой угол позволяет обеспечить как прямое положение спины, так и наиболее близкое положение глаз врача относительно тубуса микроскопа. Таким образом, для достижения оптимального положения тела испытуемому были доступны регулировка угла наклона тубуса (только микроскоп DM2500) и высоты ножки стула.
Установлено, что микроскоп DM2500 (тубус с регулируемым углом наклона) давал возможность всем испытуемым достичь оптимального положения тела при работе с микроскопом (прямая спина и шея), в то время как при работе с микроскопами DM4000B и DM500 у всех испытуемых сохранялся тот или иной наклон шеи вперед (угол наклона шеи). В связи с этим в качестве ключевого показателя, характеризующего микроскопы с тубусами, регулируемым углом наклона был выбран угол наклона тубуса, а для микроскопов с отсутствием такой возможности — минимальный угол наклона шеи, необходимый для субъективно комфортной работы с микроскопом. Для измерения всех обозначенных углов использовали профессиональный транспортир.
Статистическую обработку полученных результатов проводили при помощи методов описательной статистики и однофакторного корреляционного анализа (линейная, полиномиальная, логарифмическая, экспоненциальная, степенная корреляция) программными средствами MS Excel и Statistica 10.
Результаты и обсуждение
Анализ полученных результатов проводили в разрезе по двум изменяемым параметрам (угол наклона тубуса/шеи и высота ножки стула) и по трем микроскопам — Leica DM2500, DM4000B и DM500.
Выбор угла наклона тубуса в зависимости от роста врача для микроскопов с изменяемым углом наклона тубуса
Была установлена сильная положительная линейная корреляционная связь (коэффициент корреляции r=0,80; p<0,05) между ростом испытуемого (в см) и углом наклона тубуса (в градусах), которая описывается уравнением (рис. 2):
γ=k1H–k2, (1)
где k1 = 1,74; k2 = 260,11; g — угол наклона тубуса микроскопа; H — рост врача-патологоанатома в привычной обуви.
Рис. 2. Корреляционное линейное уравнение, описывающее зависимость угла наклона тубуса микроскопа (в градусах) от роста врача-патологоанатома в привычной обуви (в см).
Значение 5 и 95% доверительных интервалов составило ±9,49о. Полученное уравнение может быть использовано врачами-патологоанатомами для расчета оптимального диапазона угла наклона тубуса при работе с микроскопом Leica DM2500 и другими микроскопами с возможностью регулирования угла наклона тубуса.
Например, средний угол наклона тубуса для врача-патологоанатома ростом 175 см в соответствии с уравнением (1) составит:
1,74·175–260,11≈44,39°.
С учетом доверительного интервала оптимальный диапазон составляет от 34,90° до 53,88°. Именно при таких значениях угла наклона тубуса врач ростом 175 см достигнет оптимального положения тела без наклона шеи.
Исходя из полученного корреляционного уравнения, следует вывод: чем больше рост врача-патологоанатома, тем больший угол наклона тубуса необходим для достижения оптимального положения спины и шеи (таблица). Стоит отметить, что при работе с микроскопом с изменяемым углом наклона тубуса все испытуемые смогли достичь оптимального положения тела.
Расчетные величины углов наклона тубуса микроскопа в зависимости от роста врача-патологоанатома
| Рост врача в привычной обуви, см | Угол (в градусах) наклона тубуса расчетный | ||
| минимальный | оптимальный | максимальный | |
| 160 | 8,80 | 18,29 | 27,78 |
| 165 | 17,50 | 26,99 | 36,48 |
| 170 | 26,20 | 35,69 | 45,18 |
| 175 | 34,90 | 44,39 | 53,88 |
| 180 | 43,60 | 53,09 | 62,58 |
| 185 | 52,30 | 61,79 | 71,28 |
| 190 | 61,00 | 70,49 | 79,98 |
| 195 | 69,70 | 79,19 | 88,68 |
| 200 | 78,40 | 87,89 | 97,38 |
Таким образом, для длительной работы следует выбирать микроскоп с изменяемым углом наклона тубуса, такой как Leica DM2500 и аналоги. Данное средство эргономической оптимизации позволяет врачу в течение длительного времени сохранять правильное положение спины и шеи, что снижает вероятность развития профессиональных заболеваний костно-мышечной системы.
Зависимость угла наклона шеи от роста врача в системе с неизменяемыми параметрами (высота ножки стула и высота стола) для микроскопов с неизменяемым углом наклона тубуса 31°
Была установлена сильная положительная линейная корреляционная связь (коэффициент корреляции r=0,91; p<0,05) между ростом испытуемого (в см) и углом наклона шеи (в градусах), которая описывается уравнением (рис. 3):
j=k3H–k4, (2)
где k3=1,09; k4=152,77; j — угол наклона шеи относительно спины; H — рост врача-патологоанатома в привычной обуви.
Рис. 3. Корреляционное линейное уравнение, описывающее зависимость угла наклона шеи врача-патологоанатома (в градусах) от роста в привычной обуви (в см) при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса.
Значения 5 и 95% доверительных интервалов составили ±5,26°. Полученное уравнение может быть использовано врачами-патологоанатомами для расчета минимального угла наклона шеи при работе с микроскопом Leica DM4000B и другими микроскопами с неизменяемым углом наклона тубуса (для DM4000B составляет 31°).
Например, минимальный угол наклона шеи для врача ростом 175 см в соответствии с уравнением (2) составит:
1,09·175–152,77≈37,97о.
Учитывая доверительный интервал, оптимальный диапазон составляет от 32,72 до 43,24°. Именно в таком диапазоне находится минимальный угол наклона шеи, при котором врач ростом 175 см будет работать с микроскопом с фиксированным углом наклона тубуса 31°.
Полученное уравнение позволяет определить, при каком росте врача-патологоанатома будет отсутствовать наклон шеи и, следовательно, будет достигнуто оптимальное положение тела при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса, для этого необходимо решить линейное уравнение:
1,09·H–152,77=0.
Результатом решения данного уравнения является H=140,16 (см), следовательно, избежать неправильного положения тела при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса может только врач-патологоанатом с ростом 140,16 см.
Исходя из полученного корреляционного уравнения следует вывод: чем больше рост врача-патологоанатома, тем больший угол наклона шеи необходим для работы с микроскопом с фиксированным углом наклона тубуса 31° и тем в большем напряжении находятся мышцы шеи и глубокие мышцы спины. В определенных пределах изменения угла наклона шеи можно добиться при помощи изменения высоты стула.
Микроскопы с неизменяемым углом наклона тубуса не должны использоваться для долговременной рутинной работы, они пригодны для выполнения исследовательских работ, при которых время непрерывной работы с микроскопом существенно меньше.
Зависимость угла наклона шеи от роста врача для микроскопов с неизменяемым углом наклона тубуса 45°
Была установлена сильная полиномиальная корреляционная связь (коэффициент корреляции r=0,85; p<0,05) между ростом испытуемого (в см) и углом наклона шеи (в градусах), которая описывается полиномиальным уравнением второй степени (рис. 4):
j=a·H2–b·H+c, (3)
где a=0,0889; b=31,016; c=2728,6; j — угол наклона шеи относительно спины; H — рост врача-патологоанатома в привычной обуви.
Рис. 4. Корреляционное полиномиальное уравнение, описывающее зависимость угла наклона шеи врача-патологоанатома (в градусах) от роста в привычной обуви (в см) при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса (угол наклона тубуса 45°).
Значения 5 и 95% доверительных интервалов составили ±4,44°. Полученное уравнение может быть использовано врачами-патологоанатомами для расчета минимального угла наклона шеи при работе за микроскопом Leica DM500 и другими микроскопами с неизменяемым углом наклона тубуса (для DM500 составляет 45°).
Например, минимальный угол наклона шеи для врача ростом 175 см в соответствии с уравнением (3) составит:
0,0889·1752–31,016·175+2728,6≈23,40°.
С учетом доверительного интервала оптимальный диапазон составляет от 18,96° до 27,84°. Именно в таком диапазоне находится минимальный угол наклона шеи, при котором врач ростом 175 см будет работать с микроскопом с фиксированным углом наклона тубуса 45°°.
Полученное уравнение (3) позволяет определить, при каком росте врача-патологоанатома будет отсутствовать наклон шеи и, следовательно, достигаться оптимальное положение тела при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса, для этого необходимо решить линейное уравнение:
0,0889·H2–31,016·H+2728,6=0.
Полученное квадратное уравнение не имеет решения в действительных числах, так как здесь отрицательный дискриминант D = –8,3. Следовательно, избежать неправильного положения тела при работе с микроскопом с неизменяемым углом наклона тубуса (45°) невозможно при любом росте врача-патологоанатома. В определенных пределах изменения угла наклона шеи можно добиться при помощи изменения высоты стула.
Микроскопы с неизменяемым углом наклона тубуса не должны использоваться для долговременной рутинной работы, они пригодны для выполнения отдельных исследовательских работ либо в учебных целях, при которых время непрерывной работы с микроскопом существенно меньше.
Выбор высоты стула в зависимости от роста врача при неизменяемой высоте стола
Была установлена умеренная отрицательная линейная корреляционная связь между ростом испытуемого (в см) и углом наклона шеи (в градусах) для микроскопа как с изменяемым углом наклона тубуса, так и с неизменяемым; коэффициенты корреляции:
— микроскоп с изменяемым углом наклона тубуса: r= –0,79; p<0,05 (рис. 5, а);
— микроскоп с неизменяемым углом наклона тубуса (31°): r= –0,69; p<0,05 (рис. 5, б);
— микроскоп с неизменяемым углом наклона тубуса (45°): r= –0,59; p>0,05 (рис. 5, в).
Рис. 5. Корреляционные линейные уравнения, описывающие зависимость угла высоты ножки стула (в см) от роста врача-патологоанатома в привычной обуви (в см).
а — микроскоп с изменяемым углом наклона тубуса; б — микроскоп с неизменяемым углом наклона тубуса (31°); в — микроскоп с неизменяемым углом наклона тубуса (45°).
Установлено, что вне зависимости от возможности изменения угла наклона тубуса у микроскопа реализуется следующая закономерность: чем больше рост врача-патологоанатома, тем на меньшую высоту он поднимает стул. Однако во всех трех случаях корреляционная связь характеризуется как умеренная, что указывает на меньшую силу связи между двумя этими параметрами. Важно, что наибольший коэффициент корреляции (практически близкий к 0,80) наблюдался при использовании микроскопа с изменяемым углом наклона тубуса, что свидетельствует о больших возможностях адаптации рабочего места под индивидуальные особенности врача-патологоанатома при использовании микроскопов с регулируемым углом наклона тубуса.
Заключение
Болезни костно-мышечной системы врачей-патологоанатомов соответствуют главному критерию профессиональных заболеваний: наличию прямой причинно-следственной связи между условиями труда и возникновением заболевания. Основным этиологическим фактором в этом случае является длительная работа в сидячем положении с микроскопами без какой-либо эргономической оптимизации и использование лабораторных стульев, которые не обеспечивают правильного положения спины врача-патологоанатома, что приводит к длительному тоническому напряжению мышц этой области. Производители микроскопов и лабораторных стульев уже предлагают ряд решений и механизмов, которые позволяют улучшить эргономику рабочего места врача-патологоанатома.
В данном исследовании показано, что только микроскопы с регулируемым углом наклона тубуса позволяют врачу-патологоанатому достигать оптимального положения тела при длительной работе за микроскопом, что является непосредственной профилактикой болезней костно-мышечной системы. Впервые установлена точная корреляционная зависимость (уравнение), позволяющая рассчитывать необходимые эргономические параметры при организации рабочего места врача-патологоанатома.
Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБОУ ВО МГУ имени М.В. Ломоносова с использованием оборудования, приобретенного по Программе развития ФГБОУ ВО МГУ имени М.В. Ломоносова до 2020 года.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — И.А. Михайлов, П.Г. Мальков
Сбор и обработка материала — И.А. Михайлов
Статистическая обработка данных — И.А. Михайлов
Написание текста — И.А. Михайлов, П.Г. Мальков
Редактирование — П.Г. Мальков