Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară 1 „Educaţie și formare profesională în sprijinul creşterii economice și dezvoltării societăţii bazate pe

cunoaştere”

Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale și post-doctorale în sprijinul cercetării”

Titlul proiectului: Burse doctorale și postdoctorale pentru cercetare de excelenta

Numărul de identificare al contractului: POSDRU/159/1.5/S/134378

Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

SINTEZA TITLU

Dezvoltarea unui sistem de analiză bio-comportamentală a factorului uman în raport cu stimuli

externi.

Managementul interacțiunilor dintre factorul uman și mediul de acțiune în vederea optimizării

conexiunilor active și pasive.

AUTORI: Prof.dr.ing. Mihaela BARITZ - ETS

Prof.dr.ing. Luciana CRISTEA - ETL

Prof.dr.ing. Ileana ROSCA - ETL

1. Introducere Starea de sănătate bună, pe termen lung, a populației depinde de stabilitatea continuă și de

buna funcționare a sistemelor ecologice și fizice ale biosferei, de multe ori referindu-se la acestea ca

la sistemele de susținere a vieții. De multe ori, se ignoră acest adevăr stabilit de-alungul istoriei

evoluției noastre și uneori toate aceste aspecte sunt prea ușor trecute cu vederea, în special într-o

perioadă când specia umană devine din ce în ce mai urbanizată și se distanțează de ecosistemele

naturale. Sistemele climatice, alături de alte sisteme ecologice și bio-sociale sunt părți integrante din

prezentul complex de procese de susținere a vieții și constituie unele din multele sisteme naturale de

mari dimensiuni, care acum se află sub „presiune” datorită influenței, tot mai mari, de creștere a

populației umane și a activități sale economice. [3]

De-a lungul ultimilor 100 de ani, studii ale influențelor mediului asupra creșterii fizice a

populației umane și dezvoltarea sa s-au concentrat pe influențele factorilor sociali și economici;

caracteristici de familie; urbanizare/modernizare; nutriție și respectiv pe caracteristici ale mediului

fizic, cum ar fi: altitudine, temperatură, presiune și clima. Continuând în această tradiție, o serie de

investigații se axează pe analiza efectelor și rolului poluanților și deasemenea asupra altor aspecte ale

mediului uman, în conexiune cu creșterea și dezvoltarea structurii umane, în special momentul

maturizării antropometrice și dezvoltarea diferitelor stări fiziologice.

Studiile contemporane asupra evoluției umane în raport cu mediul înconjurător își au rădăcini

în studiile asupra condițiilor urbane realizate pe la mijlocul secolului al XIX-lea (Tanner 1981).

Aceste studii constată creșterea populației prin creșterea numărului copiilor din mediul urban și din

mediul rural, dar diferențiat (mai puțini copii în mediul urban decât în cel rural). Mesajul moral și

imperativul reformist din aceste studii a fost extrem de clar, deși există o tipologie de mediu implicat

prin contrastul rural-urban, sensibilitatea de creștere umană și modificarea condițiilor sociale și de

mediu a fost dezvoltată la începutul erei moderne, de studiile asupra creșterii populației și a

dezvoltării sale economico-sociale. Interesul bazat pe dovezi ale reformei sociale a încurajat aceste

studii moderne asupra procesului de creștere și dezvoltare. Mai târziu, interesul în reforma

educațională a ajutat studiile asupra modului de creștere normală, dar mult mai multe studii au

demonstrat, în mod definitiv, principiile de organizare a creșterii populatiei (de exemplu, Boas 1897;

Hall 1896; Shuttleworth 1939, Tanner 1981).

In prima jumătate a secolului XX au apărut studii asupra procesului de migrație ca o primă

cale pentru înțelegerea efectelor asupra mediului de creștere a populatiei (Kaplan, 1954). La mijlocul

secolului XX, și mai ales după cel de al doilea război mondial, paradigma rasială pentru cercetarea

variației populației umane a fost eliminată și a fost înlocuita treptat de paradigma de adaptabilitate

(Baker și Weiner 1966, Harrison et al. 1969; Lasker 1969; Hoff 1974). Cercetări privind influența

unor medii extreme asupra variației biologiei umane au inclus studii de creștere ca mijloc de

observație a variației biologice la populația adultă. Lista de cercetări care efectuează studii de creștere

a populației în relație cu factorii de mediu, realizate de la fondarea Societății pentru Studiul de

Biologie Umană (SSHB) și până în prezent cuprinde numeroase și ample exemple. Studiile de

creștere în ceea ce privește temperatura (Newman 1953; Eveleth 1966), altitudine mare (Frisancho și

Baker 1970; Mazess 1970; Micul și Hochner 1973; Stini 1975; Haas 1980; Haas și colab. 1982;

Micul 1995), sezonalitate (Bogin 1978), migrație (Kaplan 1954, Hulse 1957, Bogin 1988), și

activitate (Malina 1983) sunt investigațiile clasice ale acestei perioade menționate anterior. În paralel,

studiile de dezvoltare a populației umane în ceea ce privește caracteristicile de mediu au căutat să fie

raportate la aspecte legate de nutriție și sănătatea subiectului uman. Prin investigații asupra nivelului

de nutriție și creștere, interdependente de creștere (dieta, comportamentul și stratificarea socială) au

fost, de asemenea, investigate în diferite studii și cercetări (Johnston 1980; Bielicki 1986;. Adair et al

1993; Johnston și Markowitz 1993; Johnston 1995; Borja și Adair 2003).

Rolul factorilor sociali în dezvoltarea și adaptabilitatea populației la mediu, fie direct sau ca

mediatori de caracteristici de mediu, a sporit în importanță și interes pentru cercetători. Într-adevăr,

rolul factorilor sociali trebuie să fie una dintre temele cel mai importante și permanente din studiile

de dezvoltare umană, cuprinse în mod constant în cercetările cu tendință temporală extinsă. În

activitatea lui din multe domenii, Tanner, a inspirat mulți cercetători în special prin folosirea

caracteristicilor de creștere ca pe o oglindă a condițiilor de societate economică și socială și respectiv

constituie în acest domeniu, baza pentru cercetare în economie și biologie umană (Fogel și colab.

1985; Komlos și Lauderdale 2007). [1]

S-a dovedit de-alungul timpului că un număr semnificativ de probleme de sănătate pot fi

atribuite acestor factori de mediu, care variază de la produsele chimice și produsele alimentare, până

la locuințe și surse de zgomot/vibrații. De exemplu, un studiu OMS din anul 2004 a raportat că o

treime dintre boli, din categoria de vârsta - copii și adolescenți, în regiunea Europeană, provine de la

doar cinci factori de risc de mediu. Este deci nevoie de cercetare de înaltă calitate și profunzime,

pentru a sprijini politicile menite să influențeze în sens pozitiv factorii de mediu care afectează

sănătatea noastră, ca populație cât și a mediului sau a ecosistemelor. Aceste elemente de rapoarte, cu

privire la unele dintre cele mai recente cercetări, care arată calea unor politici solide de sănătate și de

mediu ajută în a evalua impactul acestora asupra dezvoltării umane. Spre exemplu, impactul

schimbărilor climatice este mult mai profund, și informațiile științifice despre posibilele efecte asupra

sănătății sunt în curs de dezvoltare și intelegere de către factorii decizionali principali. Legătura între

schimbările climatice și sănătatea factorului uman se poate constitui ca un apel activ pentru

dezvoltarea mai multor acțiuni de cercetare care să evidențieze sensibilitatea factorului uman la

mediu, în timp ce gestionarea patologiilor datorate schimbărilor climatice, implică procedurile de

protecție a stării de sănătate a întregii Europe raportată la o planetă în schimbare. Spre exemplu,

cercetarea cu privire la efectele poluării aerului asupra sănătății rămâne încă redusa, uneori chiar

critică și de multe ori efectele poluării aerului din interiorul incintelor de locuit sau de muncă, asupra

sănătății sunt trecute cu vederea sau insuficient studiate.

Un alt exemplu, studiile de poluare a aerului trebuie să analizeze sursele din interior și

exterior dar și problemele asociate cu unele dintre acestea, cum ar fi poluanți organici persistenți

(POP), studiați în forma "poluanților nereglementați ce pot provoca riscuri pentru sănătate".

Deasemenea, studiile medicale arată că rezistența la antimicrobiene, cum ar fi antibioticele și

dezinfectanții reprezintă o preocupare majoră - atât pentru sănătatea noastră cât și a mediului. Pentru

a evalua și gestiona riscurile pentru sănătate și mediu, biomonitorizarea umană poate fi extrem de

valoroasă și țări precum Germania, cu experiența cea mai extinsă în domeniul biomonitorizării

umane în Uniunea Europeană, se implică în dezvoltarea de programe dedicate acestui domeniu, la

diferite niveluri ale eșantioanelor de populație (copii, adulti, vârstinici). De asemenea

biomonitorizarea determină provocări etice și de comunicare; biomonitorizarea umană implică

participanți activi la dezvoltarea unor strategii de comunicare și scoate în evidență noi abordări în

acest domeniu. Comisia Europeană recunoaște complexitatea problemelor intercondiționate de mediu

și sănătate, drept care în anul 2003, aceasta a adoptat o strategie Europeană pentru mediu și sănătate,

urmată de Planul de Mediu și Sănătate European de Acțiune 2004-2010, care a propus și dezvoltat un

sistem integrat de informații privind mediul și sănătatea precum și o abordare coordonată a

biomonitorizării umane în statele membre. [2]

În general, se presupune că ființele umane percep și înțeleg lumea prin intermediul simțurilor,

și că aceste legături epistemice cu lumea au loc prin transmiterea de informații de la lumea

înconjurătoare, prin aceste simțuri înspre unitatea centrală umană – creier. Perspectiva convergentă,

bazată pe aceeași ipoteză este că mediul influențează persoanele fizice, atât micro-genetic și în

dezvoltare, cât și prin informațiile care sunt generate în acel mediu și transmise în mintea acelor

subiecți umani, prin acțiunea simțurilor. Se naște astfel o problemă pur filozofică cu consecințe pur

filozofice, dar și fiziologice și sociale - o problemă de scepticism (Ana & Barnes, 1985; Burnyeat,

1983; Popkin, 1979; Rescher, 1980; Stroud, 1984; Wittgenstein, 1969) care rezultă din întrebarea:

Cum putem ști că reprezentările lumii înconjurătoare, percepute de simțurile umane sunt corecte?

Singurul răspuns pare să implice verificarea acestor implicații, prin diferite metode și proceduri și

corelarea lor cu percepțiile fiziologice și psihologice ale subiecților umani. [4]

2. Analiza parametrilor caracteristici ai mediului Condițiile în care îşi desfăşoară subiectul uman activitatea constituie o categorie aparte de

factori ce pot influenţa performanţele și atitudinile acestuia. Cei mai importanţi factori (alţii decât

factorii psiho-sociali şi/sau motivaționali-salariali) sunt cei fizici, chimici şi biologici (Tab.1.).

Factorii ambianţei de muncă sau viață sunt elemente constitutive, structural-funcționale ale locului de

muncă și viață și care se află într-o interdependenţă cu celelalte componente ale sistemului om-

maşină-mediu, fiind de o mare diversitate.

Tab.1.

Factori fizici

Microclimatul (temperatura, umiditatea, curenţii de aer, radiațiile

calorice); hiper/ hipobarismul - presiunea atmosferică; zgomotul;

iluminatul; culorile funcționale; muzica funcțională; vibraţiile;

infrasunetele; ultrasunetele; radiațiile infraroşii, luminoase, ultraviolete.

Factori fizico-chimici pulberi organice, anorganice, sintetice, particule materiale;

Factori chimici substanţe toxice în stare gazoasă, lichidă sau solidă;

Factori biologici Microorganisme, bacterii, fungii;

Factori psiho-sociali relaţii interpersonale; particularităţi temperamentale; aspiraţii; stil de

conducere, motivații etc.

Pe lângă aceşti factori caracteristici mediului înconjurător, ai ambianţei de muncă care au o

influenţă directă asupra performanţelor fiziologice ale corpului uman și asupra comportamentului

activ și pasiv, mai există, de asemenea, o serie de factori externi, independenti, care exercită influenţe

asupra diferitelor etape ale mişcării, precum: rezistenţa şi elasticitatea solului; respectiv, acceleraţia

gravitaţională.

Microclimatul

Microclimatul constituie o grupă a factorilor fizici din încăperile şi zonele de lucru, din care

fac parte:

temperatura ambientală - radiațiile suprafeţelor înconjurătoare, determinate mai ales de natura

proceselor tehnologice și temperatura aerului;

umiditatea - prin vapori de apă, aburi, aerisirea;

mișcarea aerului - datorată circulaţiei diferitelor volume de aer cauzată de încălzirea inegală.

radiaţii calorice - unde electromagnetice de propagare a unor particule (cuante);

Temperatura ambientală

Temperatura este un factor al ambianţei, cu efecte asupra stării de sănătate, efortului şi

comportamentului subiecților umani în diferite activități. În funcție de temperatura ambientală omul,

prin intermediul analizatorului cutanat, dezvoltă senzaţia de cald (provocată de acţiunea obiectelor cu

o temperatură mai ridicată decât temperatura pielii: 32-330C - valoarea zero fiziologic) sau senzaţia

de rece (cauzată de acțiunea asupra receptorilor din piele a obiectelor cu o temperatură mai scăzută

decât temperatura pielii). Temperatura scăzută scade excitabilitatea neuro-musculară și are efect

vasoconstrictor. Prin aceste influenţe, scade randamentul muscular. Un aspect important în realizarea

unei ambianţe termice corespunzătoare unei bunăstări fiziologice a organismului (temperatura

subiecțivă) se bazează pe un echilibru stabil între temperatura și umiditatea mediului.

Menţinerea temperaturii constante a organismului depinde de păstrarea echilibrului între

termogeneză (producerea de căldură) şi termoliză (pierderea de căldură) și deasemenea temperatura

mediului de lucru influenţează sănătatea şi performanţele subiecților prin:

combinaţia temperaturii cu umiditatea;

durata de expunere la condiții termice din afără zonei de confort, caz în care este necesară

aclimatizarea;

temperatura obiectelor și uneltelor cu care se lucrează. Diferenţe mari (temperatura obiectului de

peste 43 oC sau sub 0

oC) între temperatura corpului și cea a sculelor pot produce senzaţia de durere

sau chiar distruge ţesuturi.

Fig. 1. Zona de confort în funcție de temperatură și

umiditate

Fig. 2. Harta indicelui de căldură, temperatură(0F,

0C) relativ la umiditate (%)

Expunerea îndelungată la stress termic poate genera diverse afecţiuni, datorită reacţiilor care

apar în timpul procesului de transfer termic la nivelul corpului uman, precum crampe, caracterizate

prin spasme dureroase ale muşchilor şi epuizare caracterizată prin amorţeală musculară, ameţeală.

Aceste afecţiuni reprezintă doar cele mai importante datorită efectului acestora asupra sistemului

muscular şi automat asupra sistemului motor.

Umiditatea ambientală

Umiditatea ambientala este determinata de cantitatea de vapori de apă din atmosferă (picături

de apă sau cristale de gheaţă), exprimată procentual prin raportul între cantitatea de vapori în aer la

un moment dat și maximum posibil (când aerul este complet saturat). Confortul organic în intervalul

25 - 75%; sub 25%, apar repercusiuni negative asupra structurilor şi funcțiilor mucoasei respiratorii

care asigură eliminarea impurităţilor (inclusiv a germenilor) din aerul inspirat, iar peste 75%, în

condiţiile prestării unei munci grele, se acţionează negativ asupra procesului de termoliză (până la

şoc caloric).

Presiunea atmosferică

Aceasta devine problematică în lucrările sub apă, construcţia de tuneluri, poduri, lucrări la

înălţime. Pentru evitarea unor situaţii negative s-au stabilit o serie de standarde și regulamente cu

durata și viteza de ecluzare, respectiv emersie, în raport cu posibilităţile eliminării cantităţilor

crescute de gaze din sângele și ţesuturile organismului.

Zgomotul

Sunetul este rezultatul vibraţiei unui corp solid, lichid sau gazos. Aceste vibraţii induc local o

variație a presiunii atmosferice a aerului, care se propagă şi pe care mecanismul urechii îl converteşte

în informații care sunt analizate de către creier și percepute drept sunete. Urechea umană percepe

sunetele într-o anumită gamă de frecvenţe şi de niveluri care constituie câmpul auditiv. Aproximativ

450 de milioane de oameni - 65% din populaţia Europei în anul 1995- sunt expuşi la niveluri ale

presiunii sunetului de peste 55 dB, suficient de mari pentru a genera stări de deranjare fonică,

comportament agresiv și tulburări de somn. (European Environment Agency Report, 1995)

Dar odată cu creşterea nivelului (intensitatea) zgomotului, acesta devine un factor poluant al

ambianţei de viaţă şi muncă, permanent, nedorit, care influenţează negativ nivelul de performanţă

profesională, fiind de foarte multe ori cauza oboselii, a nervozităţii sau a scăderii cantitative şi/sau

calitative a nivelului activității prestate. Studiile de specialitate au evidenţiat limitele, exprimate în

frecvenţe, inferioare (pragul de audibilitate - 20Hz) și superioare (pragul senzaţiei dureroase - 20kHz)

ale sunetelor pentru a fi receptate de om, precum și faptul că aceste praguri variază odată cu frecvenţa

sunetului. Astfel urechea umană este mai puţin sensibilă la frecvenţe joase decât la sunetele cuprinse

între 1000-6000 Hz. Un sunet de 60 dB la 100 Hz nu este perceput la fel de puternic ca un sunet de

60 dB la 2000 Hz.

Zgomotul este definit de International Organization for Standardization (ISO) ca orice sunet

nedorit, jenant. Zgomotul reprezintă și o cauză importantă a creşterii şi frecvenţei accidentelor de

muncă prin: împiedicarea perceperii unor semnale sonore; scăderea și distragerea atenţiei; scăderea

preciziei mişcărilor; tulburări de echilibru și stabilitate.

Efectele zgomotului asupra omului sunt în funcție de intensitatea și de durata acestora. În

ordinea apariţiei, primele efecte sunt la nivel psihic (distragerea atenţiei, reducerea performanţelor în

sarcini care utilizează memoria de scurtă durată), vegetative (creşterea activităţii cardiace), suferinţă

auditivă şi apoi dificultăţi în coordonare mişcărilor. Pentru a evalua în ce mod perturbă zgomotul

activitatea umană, trebuie să se ţină cont de următorii factori: zgomotul neaşteptat şi/sau intermitent

deranjează mai mult decât cel continuu; zgomotele cu un spectru mai bogat în frecvenţe înalte,

deranjează mai mult decât cele cu frecvenţe joase; activităţile în care atenţia este foarte importantă

sunt perturbate în mai mare măsură decât celelalte; sensibilitatea la zgomot este mai mare în

activităţile de instruire decât în lucrările de rutină.

Expunerea pentru un timp îndelungat la zgomot puternic declanşează mecanisme de protecție

ale organismului contra pericolelor, aceste mecanisme manifestându-se prin următoarele reacţii

vegetative: hipertensiune, tahicardie, constricţia vaselor cutanate, mărirea metabolismului, creşterea

tensiunii musculare.

În anul 1890 Haberman a descris perturbările echilibrului depistate la tinichigii cu pierderea

auzului la locul de muncă, iar în anul 1929 Tullio a constatat reacţia sistemului vestibular la traumele

acustice. Efectele non-auditive ale sunetelor asupra sistemului vestibular s-au regăsit în cazul

persoanelor surde, la nivele de presiune de 120- 130 dB (200-500 Hz), la 140dB (1kHz) și 145- 160

dB (2kHz). În cazul persoanelor sănătoase, din punct de vedere auditiv, s-a regăsit senzaţia de

mișcare a câmpului vizual la 125 dB (500-1000Hz) și la 140 dB apare senzaţia de perturbare a

echilibrului. Stimularea acustică a sistemului vestibular, respectiv a echilibrului, apare în cazul în

care peretele osos, care protejează vestibulul, are un defect care ar putea duce la mișcarea limfei sub

presiunea din urechea internă.

Atât ultrasunetele cât și infrasunetele produc efecte benefice dar şi nedorite asupra subiecților

umani. Actualmente nu există echipamente specializate pentru protecția corpului uman împotriva

undelor în domeniul infrasunetelor şi al ultrasunetelor. Studiul influenţelor acestor frecvenţe este în

continuă desfăşurare necunoscându-se efectul real asupra corpului uman.

Fig.3 Pragurile auzului identificate din prisma nivelului presiunii sonore

Standardele europene au stabilit limite ale frecvenţei, ale nivelului presiunii sunetului şi

modalităţi de măsurare (Fig. 4.5). Aceste standarde sunt: pentru infrasunete : EC, 2003; IEC, 2006b ;

IEC 61102 (IEC, 1991); IEC 61220 (IEC, 1993); IEC 61161 (IEC, 1992b); pentru ultrasunete : IEC

60601; IEC 2001b; IEC, 2005; IEC 2006; ISO, 2000, IEC 2001a, b.

Limita superioară exprimată în decibeli, aprobată de standardele europene, pentru un regim de

expunere de 8 ore este L= 87 dB(A) şi respectiv pmax= 200 Pa

Iluminatul

Senzaţiile vizuale determinate în sistemul vizual joacă un rol preponderent în activitatea

umană, fiind implicate în 90% dintre modalităţile de recepţie a informațiilor. Datorită acestui fapt, un

iluminat corespunzător (artificial sau natural) constituie un element hotărâtor în obținerea

performanţelor. Una dintre cele mai importante caracteristici ale ambianţei luminoase o constituie

intensitatea luminoasă.

Tab. 2. Tipuri de iluminat.

Tipuri de

iluminat Mod realizare Avantaje Dezavantaje

Natural ferestre

luminatoare

difuzare mare a luminii

economic, igienic, nu oboseşte

ochii

repartiţie limitată a fluxului

luminos

variaţii în timpul zilei

Artificial

Surse

incandescente

preţ mic

funcționarea sursei nu este

influenţată de temperatura

mediului ambiental

conectarea la reţea se face fără

aparate auxiliare

emit o lumină gălbuie

lumină obositoare pt. ochi

3%-5% lumină, restul căldură

durata de viaţă redusă

nu sunt economice

dau o strălucire mare a obiectelor

Surse cu

descărcări în

gaze

lumină apropiată de cea naturală

repartizare uniformă a fluxului

luminos, elimină contrastele și

umbrele, economice

durata de viaţă redusă

redare insuficientă a luminii

naturale (factor de redare a

culorilor redus)

eficienţă luminoasă redusă

Surse

fluorescente

eficienţă luminoasă mare

durata de funcţionare mare

luminanţă redusă

prezintă un efect stroboscopic

fluxul luminos depinde de

temperatura ambientală

presupune emiterea de radiații UV,

dăunătoare

generare zgomot în domeniul

ultrasunetelor

LED (Light

Emitting

Diodes)

economice

durata de funcționare mare

eficienţă ridicată lumină de

intensitate variabilă

preţ de cost crescut

lumină direcţională

Majoritatea tipurilor de iluminare artificială necesită utilizarea corpurilor de iluminat care au

rolul de protecție a sursei de lumină, dirijare a fluxului luminos, ocrotirea ochilor contra strălucirii.

Sistemele de iluminat artificial se grupează în următoarele categorii:

Iluminat general difuzarea fluxului luminos pe toată suprafaţa încăperii de lucru, fără o

orientare precisă asupra unui anumit loc de muncă.

Iluminatul local este folosit în încăperile în care se efectuează lucrări ce necesită valori

diferite ale intensităţii luminii, în raport cu particularităţile sarcinilor. Dispunerea și orientarea

surselor de lumină trebuie astfel adaptate încât direcţia cea mai frecventă a privirii să nu coincidă cu

direcţia luminii reflectate. Efectul iluminării, într-o anumita situaţie, asupra sistemului vizual depinde

şi de unghiul de incidenţă a radiației în sistemul vizual.

Spaţiul ambiental dimprejurul operatorului poate avea un efect negativ, respectiv pozitiv

asupra echilibrului stabil, astfel:

negativ, un spaţiu insuficient de desfăşurare a activităţilor, o aplecare în plan anterior necesită o

compensare a poziţiei CG prin mișcarea pelvisului în plan posterior; [5]

pozitiv, spaţiu suficient de desfăşurare a unor eventuale strategii de recuperare a stabilităţii, diferite

dispozitive de sprijin a corpului (la nivelul mâinilor, al pelvisului) pentru îmbogăţirea surselor de

sprijin și de relaxare a muşchilor.

Cromatica industrială

Ambianţa cromatică, prin efectele sale fiziologice și psihologice are un rol important în

desfăşurarea activităţii la locul de muncă, prin influenţele ei asupra consumului de energie ale

organismului, asupra stării de oboseală, precum și asupra rezultatelor muncii.

Prin coloritul în mediul de muncă se urmăreşte îndeplinirea următoarelor funcții: funcția de

realizare a senzaţiei de confort-prin realizarea unei ambianţe favorabile, care să apropie ambianţa

industrială de armonia și echilibrul culorilor din natură; funcția de micşorare a oboselii-

neutralizarea senzaţiilor neplăcute prin efecte psihice și fiziologice contrarii; funcția de

semnalizare-precizarea conţinutului şi funcției diferitelor componente ale panourilor de comandă, a

conductelor ce transportă diferite substanţe; funcția de securitate-se deosebeşte de funcția de

semnalizare prin rolul precis şi obligatoriu al semnificaţiei în ceea ce priveşte aplicarea lor.

Fig. 4. Poziţionarea corectă a surselor de lumină

Tab.3 Percepţia umană a factorilor de

luminanţă.

Factorul de luminanţă Percepţia

1 Nulă

3 Moderată

10 Mare

30 Pr a mare

1 0 Mult prea are

300 Extrem de neplăcută

Tab.4. Valori recomandate pentru

reflexia diferitelor suprafeţe ambientale.

Suprafaţă Reflexia

Tavan 0.8- 0.9 (‚luminos’)

Pereţi 0.4- 0.6

Blaturi de masă 0.25- 0.45

Podea 0.2- 0.4 (‚întunecat’)

Tab.5. Valori orientative ale temperaturii aerului pentru

activităţi care solicită diverse nivele de efort fizic.

Tipul activităţii Temperatura

aerului (0C)

Şezând, a ti itate de gândire 18- 24

Şezând, activitate manuală uşoară 16- 22

În picioare, activitate manuală

uşoară

15- 21

În picioare, activitate manuală

solicitantă

14- 20

Activitate solicitantă 3- 9

În vederea creării unei ambianţe optime de lucru, specialiştii în ergonomie iau în considerare

proprietăţile de reflectanţă a diferitelor culori, proprietate care se măsoară cu fotometrul. [5] La un

capăt al scalei se află culoare albă (care reflectă lumina în proporţie de 84%), iar la celălalt capăt se

află culoarea roşu închis (cărămida zidurilor, care reflectă 16% din lumină). Utilizarea culorilor în

scopul uşurării muncii şi pentru creşterea performanţelor se bazează pe efectele fiziologice și

psihologice ale culorilor asupra oamenilor. Coloritul industrial influenţează în mod direct sau indirect

aproape toate funcţiile organismului, efectele psihologice ale culorilor fiind prezente în diferite

momente ale activității.

Alegerea culorilor clădirilor, încăperilor, mobilierului şi echipamentelor urmăreşte atât un

scop utilitar (îmbunătăţirea performanţelor), cât şi unul estetic, fiind necesară adaptarea lor la diferite

tipuri de activitate (Tabelul 6).

Tab. 6. Efecte compensatoare ale cromaticii industriale.

Caracterul muncii şi condițiile de

ambianţă

Caracterul culorilor

recomandate Culoare

Muncă manuală cu eforturi fizice dinamice

Procese de supraveghere

Culori odihnitoare (nuanţe

pastel) Bleu, roz, vernil

Muncă monotonă Culori stimulative (nuanţe vii) Roşu, portocaliu

Muncă la temperaturi ridicate

Muncă în încăperi iluminate natural Culori reci Verde, bleu

Muncă la temperaturi scăzute Culori calde Crem, roz, portocaliu

Muncă în încăperi iluminate artificial și

puţin aerisite

Munca în locuri zgomotoase Culori liniştitoare Verde, albastru, vernil

Suprafaţa de contact

Studiile privind controlul posturii verticale arată că sistemul nervos central (SNC) este capabil

să ajusteze diferite tipuri de perturbaţii şi caracteristici ale suprafeţei de sprijin. Studiile anterioare

asupra perturbării echilibrului de-a lungul locomoţiei bipede au sugerat că strategiile de recuperare

sunt organizate similar cu strategiile folosite pentru a menţine postura verticală. Suprafeţele de

contact prezintă o importanţă deosebită atât în controlul posturii cât şi în coordonarea locomoţiei

deoarece determină, prin intermediul coeficientului de frecare, forțele de reacțiune care au un factor

deosebit în cadrul mişcării pentru evaluarea posturii, a echilibrului şi a stabilităţii.

Pe lângă acest coeficient mai există și alţi parametrii care trebuie luaţi în considerare în cazul

evaluării unui subiect. Suprafeţele cel mai des întâlnite în literatura de specialitate, care evaluează

influenţa asupra subiecţilor umani, sunt suprafeţe înguste, mobile, instabile, înclinate, cu coeficient

de frecare redus şi insuficient de rezistente la întreaga forţă generată de corpul uman.

Strategia de adaptare a unui subiect la o suprafaţă cu un coeficient de frecare scăzut ar

presupune o aderenţă crescută în zona de desprindere a piciorului (degetul mare) și amortizarea

contactului în zona călcâiului.

Recomandările referitoare la coeficientul de frecare, pentru o locomoţie în parametrii normali,

sunt de 0,5 (NIOSH) sau 0,2- 0,4 iar trecerile între două suprafeţe, cu proprietăţi diferite, să se facă

lin. [5]

Vibraţiile

În orice analiză a efectelor vibraţiilor asupra corpului uman, trebuie să se facă o distincţie

între vibraţiile transmise întregului corp şi vibraţiile transmise sistemului mână-braţ. În vibraţiile

transmise întregului corp, întregul corp este adus în vibraţie prin intermediul picioare (muncă în

picioare) sau prin intermediul scaunului (muncă în şezut). De obicei, vibraţia este predominant

verticală, cum ar fi în cazul vehiculelor. Vibraţiile mână-braţ afectează numai mâinile și braţele, și

sunt frecvente în cazul utilizării instrumentelor portabile cu motor.

Evaluarea vibraţiilor depinde de trei variabile importante, astfel: nivel (exprimat în ms-2

),

frecvenţa (exprimată în Hz) și durata de expunere (exprimat în unități de timp). Vibraţiile corpului cu

frecvenţă joasă (<1 Hz), conduc la simptome asemănătoare „răului de mare”.

Vibraţiile corpului cu frecvenţe cuprinse între 1 şi 100 Hz, mai ales între 4 şi 8Hz, pot

conduce la dureri în piept, dificultăţi în respiraţie, dureri de spate şi tulburări vizuale. Consecinţele

posibile ale vibraţiilor din mână-braţ cu frecvenţe între 8 și 1000 Hz reduc sensibilitatea şi

dexteritatea degetelor("deget alb"- sindrom Raynaud), precum și tulburări musculare, articulare şi

osoase. Gama de frecvenţe acceptată pentru instrumentele portabile cu motor este între 25 Hz și 150

Hz. Pragul absolut al percepţiei vibraţiilor verticale, pentru frecvenţe cuprinse între 1 şi 100 Hz, este

aproximativ 0,01 m/s2. [5]

Fig. 5. Pragul de disconfort generat de durata de expunere şi de nivelul vibraţiei (stânga) și pragul producerii

efectului de tip „deget alb” în cazul vibraţiilor transmise sistemului mână-braţ (dreapta)

În practică, cele mai multe forme de vibraţii constau din mai multe secevențe de vibraţii

separate, la frecvenţe diferite şi în direcţii diferite. Pornind de la caracteristicile individuale ale

acestor vibraţii este posibil să se calculeze o medie a nivelului de vibraţie. Acest nivel mediu poate fi

apoi utilizat în practică pentru a evalua impactul vibraţiilor. În figura 5 se poate observa pragul de

disconfort determinat de interacțiunea nivelului mediu de vibraţii cu durata de expunere pentru

vibraţiile asupra întregului corp în cazul activităţilor în picioare şi în şezând. Deasemenea, în figura 5

este ilustrat pragul dăunător şi generator al fenomenului „deget alb” la intersecţia valorilor nivelului

mediu de vibraţii cu durata de expunere în cazul vibraţiilor transmise sistemului mână-braţ. Acest

fenomen este agravat de prezenţa unui mediu cu temperaturi scăzute. Pentru vibraţiile pe verticală,

asupra corpului uman aflat în poziţie şezând sau în picioare, sub 2Hz corpul vibrează ca un întreg.

Pentru frecvenţe mai mari, amplificarea prin rezonanţă apare la frecvenţe specifice părţilor

anatomice, indivizilor, posturii. O rezonanţă principală este la 5Hz. Aceste intervale de rezonanță au

o importanţă deosebită atât în cadrul evaluărilor clinice cât şi în cadrul stabilirii limitelor frecvenţei

vibraţiilor ambientale cu care întră în contact corpul uman în diverse situaţii. În figura 6 este

reprezentat un sistem mecanic echivalent, simplificat al organismului uman cu intervalele

frecvenţelor de rezonanţă ale diferitelor segmente ale corpului uman. [8]

Sunt, de asemenea, importante aceste hărţi ale frecvenţelor de rezonanţă deoarece ajută la

identificarea frecvenţelor de rezonanţă a elementelor corpului uman care condiţionează în mod direct

buna funcționare a menţinerii echilibrului, a posturii şi respectiv a locomoţiei umane, care sunt

obiectivele acestor cercetări. Subiecții care au fost supuşi la vibraţii, cu frecvenţe cuprinse în

intervalul 1- 20 Hz, au manifestat dureri în zona: capului (13- 20 Hz), maxilarului (6- 8 Hz), pieptului

(5- 7 Hz), abdomenului (4.5- 10 Hz), lombară (8- 12 Hz); afectarea: vorbirii (13- 20 Hz), respiraţiei

(1-3 Hz) şi nevoi fiziologice de metabolism (10-18 HZ). [5]

3. Analiza bio-comportamentului uman în activități interacționate cu mediu,

utilaje și tehnologii și afectarea acestuia de către stimulii externi Analiza comportamentului uman ce desfășoară activități de lucru reprezintă în orice moment

un domeniu de mare importanță în obținerea performanțelor și asigurarea confortului ocupațional.

Astfel analizele comportamentale se direcționeaza spre determinări asupra posturii bipodale,

asupra mersului normal, cu sau fără greutăți purtate de subiectul uman și nu în ultimul rând asupra

mișcărilor corpului uman pentru efectuarea diferitelor manevre sau acțiuni desfasurate în activități de

muncă (ridicat/coborât, tras/împins, deplasat pe distanțe scurte orizontale etc.). în aceste analize

Fig.6. Sistemul mecanic echivalent, simplificat, al organismului uman şi intervalele frecvenţelor de rezonanţă

proprii diferitelor segmente ale corpului. [8]

comportamentale s-a adoptat conceptul de sistem om-mașină-mediu pentru a fi utilizat unitar și

pentru a putea lua în considerare toate aspectele legate de sursele de influență, modurile de

interacțiune și obținerea răspunsurilor senzoriale și decizionale. În același timp se evidențiază că

există trei subsisteme între care se stabilesc interacțiuni, rezultanta lor influenţând calitatea şi

cantitatea muncii depuse de om.

Subsistemul om este descris prin funcțiile de recepţie, procesare a informațiilor şi de luare a

deciziilor şi funcția de acțiune prin care se acționează direct asupra maşinii.

Subsistemul maşină este format din următoarele elemente: dispozitive de afişare şi

semnalizare, dispozitivele de comandă; între acestea două, maşina realizează o serie de operaţii.

Subsistemul mediu influenţează funcționarea sistemului prin componentele sale, date de:

zgomot, temperatură, umiditate, noxele toxice, iluminat etc. Pentru a reduce efortul și timpul de

proiectare s-a adoptat ca mediul de lucru să fie proiectat și utilizat în condiții virtuale, totodată

luându-se în considerare și aspectele economice, de a elimina costurile asociate cu realizarea

prototipurile fizice, dar siguranța și calitatea activității lucrătorilor rămânând în continuare pe primul

plan.

Spre exemplu, în anul 2006 Biroul de statistică a muncii din Franța (Bureau of Labor

Statistics - BLS) a raportat că în timpul producției apare cel mai mare număr de înbolnăviri

ocupaționale ne-mortale, în medie cam 6 incidente la 100 de muncitori, anual, iată de ce a apărut

necesitatea utilizării modelărilor virtuale, a simulărilor în funcționare a unor echipamente mai ales

acolo unde este implicat factorul uman (acesta fiind la rândul său modelat virtual). Modelele umane

digitale (MUD) posibil de a fi utilizate în astfel de analize sunt reprezentări virtuale ale corpului

uman și permit produselor și respectiv proceselor ce interacționează cu omul să fie, în mod virtual,

”aduse” lângă om, formând împreună cu acesta și cu geometria ”celulei de muncă” un sistem

proiectat de calculator, analizat și optimizat prin intermediul mecansimelor de software.

Au fost dezvoltate o serie mare de modele iar caracteristica generală a acestor modele este că

subiecții umani implicați în activități de lucru vor putea alege posturile în care articulațiile corpului

uman pot executa și dezvolta cele mai mari momente și forțe, într-o manieră optimă de autoreglare a

mecanismelor de mișcare și stabilitate. Seitz et al. (2005) și Rothaug (2000), au dezvoltat un model

bazat pe optimizarea posturii predictive care la rândul său este bazată pe postura umană și

informațiile legate de tensiuni și forțe dezvoltate în segmentele corpului uman. Tensiunile au fost

utilizate în aceste modele ca niște constrângeri ce se apropie de aspectele ”mai naturale” ale

biomecanicii umane pentru a îmbunătăți realismul vizual al predicției posturii (Liu, 2003, Zhao et al.,

2005). Dar aspectele de “mai natural!”, privite ca niște criterii subiecțive sunt necesare dar nu

Fig.7.Schema structurală a sistemului om-mașină-mediu

suficiente pentru validarea analizelor ergonomice și pentru soluționarea analizelor biomecanice de

optimizare și eficientizare. Deasemenea în lucrările lui Seitz et al. (2005) care calculează cu multă

acuratețe posturile în mod “plauzibil,” nu se prezintă totuși o comparație între postura actuală și cea

predictivă a factorului uman. Într-o formă similară același mod de abordare îl regăsim și în lucrările

Liu (2003) și Zhao et al. (2005) care dezvoltă modele capabile să prezică forma ”naturală” ca situație

opusă posturii predictive, dar constată că aspectul de natural nu este suficient pentru măsurare

cantitativă și pentru procesul de predicție cu care să se compare față de postura actuală a lucrătorilor.

Mulți cercetători au propus ca posturile de lucru să fie predictive prin optimizarea unor factori cum ar

fi: energia potențială, deviația față de punctual neutru al articulației implicate în mișcare, disconfort și

tensiune. Abordarea generală constă în selecția dintr-o multitudine de posturi care sunt din punct de

vedere cinematic conectate cu constrângerile, pe aceea care minimizează (sau în mod opus -

maximizează) o funcție obiectivă. Spre exemplu, Marler et al. (2005) propune mai multe ”chei” de

soluții (printer care tendința de a muta secvențial diferite segmente ale corpului, de preferat spre

înainte față de poziția neutră de confort, disconfortul mișcării aproape de limitele gamei de mișcare a

articulației) care ipotetic sunt legate de comportamentul uman în postura aleasă. Predicția posturii și a

mișcării corpului uman pot fi completate de către setul de informații relativ la mișcare sau stabilitate

(Park et al. 2004), iar pentru ca acest proces să fie definit de precizie, atunci setul de date

fundamentale trebuie să includă acele caracteristici care sunt similare cu cele ce vor fi modelate,

inclusiv cu respectarea direcției și mărimii forțelor. (ex. Dufour et al., 2001) Cercetările vaste

derulate în diferite centre internaționale au examinat evoluția mersului uman biped (Vaughan, 2003),

au cuantificat cinetic cele două variante generale de mers – cel patologic și cel normal (Oberg et al.,

1993; Macellari et al., 1999; Perry, 1999 etc.), au examinat efectele imbătrinirii (Grieve et al., 1966;

Dahlstedt, 1978; Owings et al., 2004; Richardson et al., 2005; DeMott et al., 2007), sau au investigat

efectele variabilității de pășire, alunecare, suire-coborâre trepte, sărituri pe loc sau pășire laterală

(Stolze et al., 2000; Danion et al., 2003; Beauchet et al., 2005; Hausdorff, 2005). Analizele setului de

posturi și activitate musculară (Breniere and Do, 1981; Breniere and Do, 1986; Winter, 1995),

caracterizarea ciclurilor de mers sau a stabilității (Nissan et al., 1990; Breniere et al., 1991), au fost

analizate, studiate și conceptualizate (Winter 1995), în scopul obținerii unor multiple informații

pentru mânăgerierea problemelor de postură ergonomică, activitate lucrativă și a modului de viață

(Sparrow et al., 2005). Astfel se definește poziția verticală-bipodală a corpului uman ca relație

mutuală între toate segmentele corpului, iar orientarea verticală a acestuia ca fiind determinată de

câmpul gravitațional, de forma și dimensiunile segmentelor. Astfel, în vederea eșantionării și

configurării structurii modulare a elementelor morfo-funcționale și pentru definirea performanțelor

bio–comportamentale sunt accesate bazele de date antropometrice internaționale. Bazele de date

antropometrice sunt realizate de către agențiile naționale și internaționale respectând aceleași

principii de achiziție, analiză, stocare și realizare a unei configurații interactive pentru eșantioanele

reprezentative de populație din diferite regiuni ale globului. Variabilele corpului uman sunt împărțite

în module standard și sunt definite de un parametru dimensional antropometric unic. Dimensiunea

antropometrică medie care este aleasă – percentile 50 - permite estimarea deviației standard față de

celelalte percentile. Deoarece corpul uman este o arhitectură multi-segmentară articulată prin

joncțiuni, cu diferite acțiuni, aceast aspect poate determina apariția unei potențiale instabilități

posturale pe care organismul uman în integralitatea sa o controlează prin reacții de tip feed-back.

Pentru definirea generală a stabilității posturale a corpului uman se utilizează un parametru

unitar numit centrul de masa (COM) ale cărui poziții și deplasări față de baza suport sunt

înregistrate pe durate diferite, în condiții ambientale controlate și/sau stimulate, respectiv corelate

prin utilizarea mai multor tehnologii de investigare biomecanică (video, mecanic, electromagnetic,

optic sau mecatronic). În posturile statice, cum ar fi poziția în picioare, poziția șezând sau întins la

orizontală, corpul uman și segmentele sale sunt aliniate și mentinute într-o anumită poziție spre

deosebire de postura dinamică când acestea se află în mișcare relativă unul față de altul și tot corpul

față de mediu. În acest sens studiul unei anumite posturi include analizele cinetice și cinematice

pentru toate segementele corpului uman. Mai ales în analizele statice este important să se identifice

baza suport (BS) definită, posterior, ca aria cuprinsă între linia călcâielor și anterior, de către linia

vârfurilor tălpii. Această mărime poate determina anumite manifestări ale stabilității atunci când

asupra corpului uman acționeaza o serie de stimuli (audio, lumina, vibrații, șocuri, temperatura etc.).

Chiar dacă baza suport este mică și centrul de greutate se află mai sus pe corpul uman

menținerea stabilității în posturile statice necesită o cantitate mică de consum de energie și aceea doar

pentru păstrarea contracției musculare. Deasemenea oasele, încheieturile și ligamentele sunt sisteme

capabile să asigure necesarul de momente de torsiune, cantitatea de energie fiind utilizată pentru a

contracara gravitația și modificările de poziție ale corpului produse de sistemul circulator și cel

digestiv.

Un aspect important în acțiunea și păstrarea stabilității posturale o constituie controlul

acesteia fie el static sau dinamic, manifestat prin abilitatea subiectului uman de a menține echilibru

între forțele externe și răspunsul organismului la efectul acestora. Caracteristica de păstrare a

echilibrului este „învățată” de sistemul nervos central (SNC) folosind informații captate de la

sistemul senzorial, elementele biomecanice pasive și respectiv de la muschi. Deasemenea SNC

trebuie să fie capabil să detecteze și să previzioneze instabilitatea viitoare a organismului în postura

bipodală și trebuie să reacționeze la toate semnalele de intrare, prin răspunsuri la ieșirea din sistem,

sub forma unor reacții de menținere a echilibrului corpului uman. Pentru aceasta întregul corp cu

segmentele componente trebuie să prezinte o gamă de mișcare (GDM) care să corespundă cu

cerințele cinematice și cinetice și deasemenea să fie capabil să răspundă rapid prin aplicarea forțelor

și vitezelor necesare. Stabilitatea posturală ca și orientarea inițială a poziției corpului uman pot fi

alterate dacă intrările sau ieșirile din sistem sunt distorsionate, absente sau incomplete obligând astfel

SNC să răspundă corespunzător indicând un compromis al acțiunii. În situația funcționării normale a

organismului, SNC selectează combinația de mușchi și articulații necesară pentru a realiza cerințele

de stabilitate sau mișcare ale corpului uman. Forțele externe care pot interveni asupra sistemului corp

uman sunt: forțele de inerție și forțele de reacțiune, iar cele interne sunt dezvoltate de activității

musculare și tensiuni în ligamente, tendoane, articulații sau alte structuri de țesuturi. Efectul fiecărei

categorii de forțe, externe și interne, se află în echilibru, iar suma tuturor forțelor și respectiv a

momentelor ce acționează în corpul uman este egală cu zero pentru acest corp aflat în echilibru.

Pentru păstrarea stării de echilibru în postura bipedă utilizând minimum de energie este important ca

centrul de greutate al corpului să fie menținut deasupra bazei suport iar poziția și orientarea capului

trebuie să permită direcției privirii să se orienteze în mod corespunzător. De aceea doar un control

activ al poziției în spațiu al centrului de masă poate determina ca sistemul să rămână stabil în limitele

psiho-fiziologice și centrul de masă al corpului să fie controlat prin mecansime de control neliniare.

Poziția bipodală a corpului uman determină o structură anizotropică ce se află în stare de echilibru

atâta timp cât asupra sa nu acționează stimuli externi de orice tip (luminoși, audio, mecanici sau

termodinamici). Spre deosebire de starea de stabilitate a corpului uman ce este considerată o stare

echilibrață static și la care condițiile ințiale impuse sunt păstrate în timp modificându-se doar atunci

când asupra sa acționează din exterior diferiti stimuli, mersul uman este o stare de stabilitate

dinamică în care forțele, momentele, vitezele și accelerațiile întregului corp uman și ale segmentelor

componente se echilibrează reciproc, în timp real, prin mecanismul controlat de sistemul neuro-

musculator. În plus mersul uman reprezintă și o mișcare repetitivă cu un consum energetic repartizat

pe toate etapele ciclului în scopul obținerii deplasării unitare a segementelor corpului uman pentru

învingerea forțelor de inerție, frecare și de rezistența din mediul de acțiune. În foarte multe cercetări

din domeniul biomecanic [12,13,14,15,16,17,19] se apreciază că parametrii mecanici ai corpului

uman afectează tipul mersului, durata ciclului de mers sau modul de reacție la interacțiunea cu

mediul înconjurător, rezultând astfel o dinamică pasivă ce afectează calitatea acestuia. Analiza

structurală și a performanțelor modelului de mers al corpului uman folosește în mod deosebit

modelarea prin dinamică inversă și modelul pendulului dublu deoarece distribuția masei segmentelor

simplifică abordarea mecanică și matematică.

În acest sens într-o primă etapă este importantă introducerea punctelor de referință ale

sistemului atât în raport cu mediul cât și în raport cu suprafața de sprijin. Între aceste puncte există

întotdeauna un set de legături unilaterale sau multilaterale în funcție de modulele, segmentele sau

joncțiunile componente care sunt implicate în procesele de stabilitate, mers, sau mișcări ale

segmentelor specifice. Aceste puncte de referință sunt: (conform Vukobrațovic and Juricic

1969;Vukobrațovic & Stepanenko 1973; Takanishi et al. 1985; Yamaguchi, Takanishi & Kato 1993;

Hirai 1997; Hirai et al. 1998) punctul de moment zero (PMZ), indicele de rotație al piciorului

(IRP)-un punct de referință care asigură legatura dintre baza și accelerația unghiulară a piciorului în

faza inițială de mers când doar unul dintre picioare se află pe suprafața de sprijin.

Un alt punct important este centrul momentului de rotație (CMR) ce determină deasemenea

legatura corpului uman cu suprafața de sprijin (Herr, Hofmann & Popovic 2003; Hofmann, 2003;

Goswami & Kallem 2004; Popovic, Hofmann & Herr 2004).

Un alt punct la fel de important ca cel al centrului de masa dar care poate fi utilizat pentru

măsurarea și evaluarea stabilității atât statice cât și dinamice este centrul de presiune (COP). Acesta

reprezintă punctul în care acționează rezultanta forțelor de reacție a solului față de greutatea corpului

uman. În timpul măsurărilor efectuate în poziție bipedă – stabilitate – central de presiune se află, în

general, în centrul suprafeței plantare, micile oscilații ale corpului uman fiind înregistrate ca o

diagramă de oscilație în jurul unei poziții inițiale. Deplasarea (aria de oscilație) pe care o realizează

centrul de presiune în vederea asigurării stabilității bipodale este încadrată în suprafața plantară și

este la rândul său determinată de tipul posturii subiectului uman (încordat, relaxat), poziția mâinilor

(în față, lateral, pe lângă corp, în sus), mărimea bazei suport (mică, mare, normală), poziția coloanei

vertebrale (aplecat în față, drept, aplecat în spate, aplecat lateral), condițiile de funcționare ale

senzorilor (vizuali - ochi deschiși, închiși, auditivi) și nu în ultimul rând de condițiile de mediu

(temperatura, presiune, umiditate, vibrații, zgomote, stimuli luminosi). În sistemul ce asigură postura

bipedă a corpului uman sunt și se manifestă o serie întreagă de proprietăți elastice și de amortizare ale

mușchilor, articulațiilor și segmentelor coordonate și controlate deasemenea prin reacții de feed-back.

De aceea deplasările COM, corelate cu oscilațiile COP din timpul poziției bipodale, evaluează și

măsoară mișcările haotice (Myklebust et al. 1995) ale stabilității utilizând metode de dinamica non-

liniară și teorii ale haosului (Schuster 1988).

Prin aplicarea acestor teorii de reglare a mecanismului dinamic al balansului și al stabilității se

pot dezvolta și introduce strategii specifice de prevenire și tratament al instabilităților posturale

datorate unor disfuncții anterior depistate sau datorită influențelor senzoriale din mediul înconjurător.

3.1. Tehnici de analiză a bio-comportamentului corpului uman Menținerea unui nivel de competitivitate a sistemelor, creșterea performanțelor acestora

precum și evidențierea punctelor slabe, a aspectelor care necesită îmbunătățiri realizate pe baza

analizei de sistem necesită într-o primă fază asigurarea datelor cu ajutorul cărora se poate stabili

“diagnosticul” sistemului. Datorită importanței pe care o prezintă în analiză, colectarea datelor

trebuie să confere informaăiile necesare în timp util, informații care se fondează pe date reale.

Obținerea datelor referitoare la activitățile desfașurate în cadrul sistemului și care se reflectă asupra

problemei studiate se fondeaza pe diverse tehnici de investigare. În funcție de condiționările asupra

activităților persoanelor ce urmează a fi observate, tehnicile de investigare a sistemelor se împart în

tehnici controlate și non-controlate.

Tehnicile controlate se caracterizează prin faptul că informațiile sunt colectate direct de la

persoanele care desfășoară activitățile către care se îndreaptă studiul respectiv. Observarea se

desfășoară în acest caz la fața locului (in-situ) sau într-un mediu care poate fi controlat și prin care se

încearcă simularea unor diverse sarcini (observarea de laborator).

Analiza activității vizează observarea unei activități prin intermediul celor care lucrează la

ea, subiecți umani ce trebuie aleși cu o atenție deosebită. Se urmărește prin aceasta identificarea

nivelului muncii, a erorilor ce apar în timpul execuției activității și astfel a factorilor ce influențează

în mod negativ performanțele biocomportamentale obținute. În acest sens se pot identifica frecvența

de execuție, materialele, informațiile necesare execuției, dificultățile întâmpinate, legăturile cu

celelalte activități, conexiunile și interacțiunile cu sistemele adiacente. Importante în stabilirea unui

rezultat corect sunt instruirea ”achizitorului”, selectarea executantului și întocmirea unei scheme de

observare valide și/sau posibil de validat cu datele experimentale.

Un sistem de achiziție al datelor activității poate fi de asemenea calculatorul, în acest caz fiind

necesară cunoașterea parametrilor de realizare a evenimentelor observate. Se asigură astfel o analiză

rapidă și foarte puțin influențată de erori, de subiecțivismul factorului uman, lucruri ce compensează

într-o măsură mai mare sau mai mică de la caz la caz inflexibilitatea acestora legate de tratarea unor

elemente neprevazute inițial.

Analiza de protocol se bazează pe statutul de observator-participant al executantului unei

anumite activități și urmarește identificarea bio-comportamentului conștient al persoanei ce

desfășoară respectiva activitate în vederea evaluării nivelului de performanță. Momentul efectuării

acestei investigații este reprezentat tocmai de perioada în care acțiunea vizată se desfășoară, astfel pot

fi urmărite deciziile pe care executantul le ia, opțiunile pe care acesta le are, cauzele erorilor apărute

și nu în ultimul rând atitudinea manifestată de observator față de activitatea pe care o desfașoară.

Tehnicile de observare directă sunt influențate de o serie de factori cum ar fi: efecte datorate

observatorului, manifestate atât asupra funcționării sistemului cât și asupra executantului; efecte de

eșantionare, datorate dimensionării inadecvate a numărului de subiecți umani a căror activitate este

investigată și alegerii unei perioade de timp cu relevanță foarte mică pentru obiectivul vizat; efecte de

limitare a observării, apărute în cazul selectării unor subiecți umani care nu pot oferi datele necesare

analizei. Principalul motiv în acest sens îl reprezintă stabilirea incorectă a “schemei” de observare-

evaluare, presiunea crescută a timpului, de aici derivând ignorarea unor aspecte importante ale

activităților investigate.

Tehnicile non-controlate pot fi clasificate în funcție de subiectul observației, astfel putând

distinge între tehnicile individuale, de grup și cele informaționale.

Tehnicile de investigare individuale presupun culegerea de date de la fiecare subiect uman

în parte, date referitoare la dimensiunile antropometrice ale acestuia, la condițiile de mediu și la

activitățile pe care le desfășoară. În cadrul acestora, putem distinge o serie de clase în funcție de

prezența sau absența unui sistem de analiză la momentul culegerii datelor sau după poziția temporală

a momentului culegerii datelor față de desfășurarea activității analizate.

Tehnica interviului individual reprezintă o tehnică de investigare personală de tip anamneza

fiziologică care poate fi desfășurata în timp real dar și retrospectiv. Aceasta presupune parcurgerea

mai multor etape. Un prim pas l-ar constitui investigarea, proces care vizează stabilirea unui set de

întrebări sub forma unui chestionar complet cu cheie de control. Conținutul acestor întrebări trebuie

să aibă relevanță pentru obiectivul urmărit prin analiza sistemului și trebuie totodată să acopere

întreaga problematică studiată. Informațiile obținute astfel vor fi colectate și înregistrate în etapa

următoare, reprezentarea, urmând ca validitatea lor să fie evaluată în cadrul interpretării. Toate

acestea formează agenda de preocupări și reprezintă un punct important în obținerea informațiilor

necesare analizei deoarece evidențiază aspectele de urmărit în activitatea de investigare. Stabilirea

eșantionului trebuie realizată în conformitate cu cerințele legate de reprezentativitate și ține totodată

cont de complexitatea problemei, de conținutul acesteia și de obiectivele cercetării. Pornind de la

aceste lucruri, se va întocmi eșantionul de subiecți umani ce urmează a fi investigați asfel încât toți

cei incluși în cadrul acesteia să fie abilitați să comunice răspunsurile necesare, să cunoască datele pe

care analistul încearcă să le culeagă prin procesul de intervievare.

3.2. Ciclul teoretic de mers și analiza posturală Mersul definit ca bipedalism alternativ are ca unitate de măsura ciclul de mers (pasul dublu)

reprezentat de distanță dintre punctual de contact cu solul (călcâiul) al unui picior și punctul de

contact imediat următor al aceluiași picior. Prin compunerea a doi pași simpli, succesivi se obține

pasul dublu. Din punct de vedere funcțional, ciclul de mers este divizat în două etape principale:

perioada de sprijin și perioada de balans.

Sprijinul sau suportul este perioada care se referă la contactul piciorului cu solul și durează

60% din durata ciclului de mers.

Balansul este perioada în care același picior nu mai este în contact cu solul ci este balansat în

vederea pregătirii următorului contact cu solul. Durata balansului reprezintă aproximativ 40% din

durata ciclului de mers.

La inceputul și la finalul perioadei de sprijin se desfășoară perioada dublului sprijin (24% din

ciclul de mers) în care ambele picioare sunt în contact cu solul, permițând astfel transferul greutății

corpului de pe un picior pe celalalt.

Ciclul de mers este divizat în 8 faze, cinci dintre ele desfășurându-se în timpul perioadei de

suport iar celelalte trei pe durata perioadei de balans. Aceste faze sunt cele care fac legătura dintre

mișcarea piciorului de debutul acestei mișcări din cadrul acestor perioade. Astfel cele 5 faze ce

definesc perioada de suport sunt: contactul inițial, încărcarea, mijlocul sprijinului, sprijinul

terminal și desprinderea de pe sol. In cadrul contactului inițial centrul de greutate al corpului este în cea mai joasă poziție, astfel

membrul inferior fiind întins la maxim va determina ca bazinul să realizeze o mișcare de adducție

orizontală pe partea de atac în raport cu membrul de susținere. Această acțiune reprezintă un procent

cuprins între 0 și 25% din durata ciclului de mers. Încărcarea, reprezentând 25-35% din ciclul de

mers apare în cazul în care suprafața plană a piciorului atinge solul. Contactul este la început realizat

doar de călcâi apoi de talpă în întregime, subiectul găsindu-se în echilibru monopodal, astfel încât

lungimea maximă a membrului inferior este limitată, supunând centrul de greutate unei accelerații

verticale foarte importante. Un procent de 35-40% din ciclul de mers reprezentând faza de mijloc a

sprijinului se manifestă atunci când piciorul de balans depașește piciorul de support, astfel corpul

trece într-un timp foarte scurt prin această poziție, fiind sprijinit pe un singur picior. În acest moment

corpul uman are înălțime maximă, iar centrul de greutate este usor deplasat lateral către piciorul de

sprijin pentru menținerea echilibrului. În continuare, un procent de până la 45% din ciclul de mers îl

reprezintă perioada în care călcâiul pierde contactul cu solul iar împingerea este realizată de mușchii

triceps surae care antrenează îndoirea gleznei. Odată cu ridicarea călcâiului degetele rămân în

contact cu solul, glezna găsindu-se plasată în poziția cea mai de sus. Finalizarea perioadei de suport

constituie un procent de până la 53% și poartă numele de desprindere de pe sol manifestându-se

atunci când piciorul de suport părăsește solul. În cazul perioadei de balans cele trei faze sunt:

accelerarea, mijlocul balansului și decelerarea. Accelerarea începe în momentul în care piciorul

părăsește solul, activându-se astfel mușchii șoldului pentru a accelera piciorul spre înainte. În acest

stadiu membrul inferior ajunge la lungimea lui minimă, articulația șoldului și a genunchiului se

îndoaie, articulația gleznei se mobilizeaza pentru a duce piciorul în acțiunea de flexie, astfel încât

greutatea corpului subiectului uman să fie suportată în totalitate de către membrul inferior opus.

Acțiunea de poziționare în mijlocul balansului are loc atunci când piciorul se deplasează exact sub

corp și coincide cu momentul în care celalalt picior ajunge în faza de jumătate de suport. Decelerarea

descrie acțiunea mușchilor care încetinesc și stabilizează piciorul pentru anticiparea următorului

contact al călcâiului cu solul. Bazinul este în rotație maximă către partea în care se va produce atacul

călcâiului iar șoldul este în flexie.

Lanțul cinematic format de către componentele sistemului locomotor acționeaza pentru:

menținerea și sprijinirea corpului uman în poziție ortostatică, realizarea mișcărilor de propulsie în

mers sau de frânare a căderii. Sistemul locomotor inferior acționează ca un lanț cinematic în diferite

variante de mișcare (adducție și abducție), rotații interne și externe, lovituri, tras/împins și nu în

ultimul rând pentru ciclul de mers, toate aceste mișcări fiind incluse într-un sistem de coordonate.

Starea de stabilitate ca și balansul integral în jurul poziției de echilibru sunt determinate de

către starea de sănătate a întregului corp uman și pot constitui o sursă de informații clare pentru

evaluarea comportamentului uman în orice situație (normal sau afectată sezorial). Micile abateri ale

posturii corpului uman raportate la direcția verticală determină apariția unui moment de torsiune, care

acționează asupra întregii structuri și poate dezechilibra corpul uman sau poate crea o stare ușoară de

vibrație. Cu toate acestea, acest proces de generare a cuplului de corecție nu este pe deplin înțeles și

rămân unele controverse în ceea ce privește organizarea sistemelor senzoriale și motorii care să

contribuie la stabilitatea posturală a întregului organism uman.

Starea de echilibru a balansului postural este controlată de SNC, deci poziția verticală nu

poate fi susținută fără acest control. Este unanim acceptat faptul că un cuplu corectiv este generat prin

acțiunea sistemului de control al feedback-ului; sursele de intrare includ sistemul vizual, cel

proprioceptiv și vestibular. Figura 8 prezintă o schemă a autoreglării controlului postural și,

deasemenea, un model structural pelvin simplificat din timpul poziției verticale statice. A, B, sunt

masele picioarelor, C este masa pelvisului și D este masa trunchiului superior. Locația centrului de

masa (COM) rămâne fixată, atâta timp cât organismul nu își schimbă forma și structura. În scopul

localizării centrului de masă este necesară stabilirea unor principii de bază după cum urmează: locația

sa exactă în funcție de structura anatomica a individului; postura obișnuită, în picioare (bipodală);

poziția curentă; sprijin extern; amplasarea COM în corpul uman (există variații în raport cu vârstă,

sex, antropometrie (bebeluș> copil> adult în% din înălțimea corpului de la podea și în general este

acceptat faptul că acesta se află în zona a ~ 57% din înălțimea în picioare, la barbati și respectiv în

zona a ~ 55% din înălțimea în picioare, la femei). D

B

C

A

d d

L1

L2

m1

m1

m3

m2

Fig.8. Schema posturii bipodale

Menținerea echilibrului în poziția în picioare este una dintre cele mai importante activități

pentru două motive principale: în primul rând, centrul de masă trebuie să fie situat în zona de sprijin;

în al doilea rând, pentru o perioadă mare de acțiune bipodală, corpul este susținut mai întâi pe

suprafața de sprijin de la cele două picioare și după un scurt timp de către un singur membru cu

centrul de masă în interiorul bazei de susținere, dar cu tendința de a “merge” în afără acestuia. La

persoanele în vârstă în special, până la 70% din căderi apar în timpul posturii bipodale și, desigur, pe

durata acțiunii de locomoție sau pas cu pas. Prin marja de stabilitate statică se înțelege o distanță de

la marginea poligonului de sprijin la COM, măsurată de-a lungul unui vector curent de mișcare a

centrului de greutate, în cazul în care:

n

i

i

n

i

cii

n

i

xi

n

i

xi

GCOM

m

xm

F

M

x

1

1

1

1

n

i

i

n

i

cii

n

i

yi

n

i

yi

GCOM

m

ym

F

M

y

1

1

1

1

(1)

unde: mi este masa al i-lea corp, în timp ce xci , yci arată pozițiile centrului de masă al celui de al i-lea

corp.

În ceea ce privește analizele de stabilitatea statică a corpului uman, mersul uman este

determinat ca o abilitate motorie prin care deplasările sunt de obicei realizate cu ajutorul mișcărilor

alternative și constante ale celor două membre inferioare, considerate ca suport și ca agent de

propulsie. Ca urmare, mișcările corpului uman sunt efectuate de o serie de grupe de mușchi, care

formează un ansamblu armonios de lanțuri musculare-cinematic, create în funcție de particularitățile

de mișcare sub controlul cortexului cerebral. Mișcările efectuate de către organismul uman au

caracteristici direcționale, spațiale ale mișcării și ale lungimii traiectoriei parcurse de către

organismul uman sau segmentele corpului. Ele pot fi continui, întrerupte sau combinate în funcție de

o anumită succesiune de mișcare.

Raportul dintre caracteristicile spațiale și temporale care stabilesc viteza și, deasemenea,

parametrii de accelerare a mișcării ca și toate caracteristicile ca un întreg, reprezintă particularitățile

cinematice ale mișcării ce pot fi analizate computerizat și automat.

Prin analiza computerizată a mișcărilor umane se evidențiază o serie de caracteristici ale

ciclului de mers cu privire la forțele dezvoltate la nivelul suportului de contact, durata, forțele

dezvoltate în articulații, vitezele, deplasările sau poziționarea spațială a diferitelor părți ale corpului

uman. Oamenii poseda o structura fizica unica, care le permite să „se miste” împotriva atracției

gravitaționale. Astfel cea mai mare parte a corpului uman este trunchiul ce cuprinde în medie 43%

din greutatea totală a corpului; capul și gâtul contribuie cu 7% iar membrele superioare cu 13% din

greutatea corpului uman; în final coapsele, membrele inferioare constituie 37% din greutatea totală.

Există 206 oase în corpul uman și aproape toate oasele participă la susținere, mișcare și la

protecția țesuturile moi ale corpului.

M7

M5-M6

M3 M4

M2 M1

Segment 8

Segment 7

Segment 5 Segment 6

Segment 3 Segment 4

Segment 1 Segment 2

Force plate

Fig.9. Modelul sistemului locomotor

Mușchii scheletici acționează asupra oaselor folosindu-le ca pârghii pentru a ridica greutăți

sau de a produce mișcare. În corpul uman fiecare os lung este o pârghie iar articulația asociată este un

punct de sprijin prin care lucrează pârghia pentru a acționa la forța aplicată. Modelul de mers

cuprinde trei părți ale corpului: o articulație ”sus”, o articulație ”jos” și un ansamblu de două

segmente articulate formând membrul inferior. Acest model a fost utilizat pentru a simula mersul

uman în plan sagital în timpul fazei de preluare a greutății de pe un picior pe altul pe durata unui

ciclu complet de mers. Ecuația de mișcare a modelului constă din două părți: mișcarea de rotație a

celor două articulații și mișcarea piciorului. Ecuația de mișcare a articulațiilor este exprimată după

cum urmează:

THFGNM 2

(3)

în cazul în care [M] este matricea de masă și inerție; [N] este matricea Coriolis și forța centrifugă;

[G] este forța gravitațională; este matricea de unghiuri; FTH este forța de împingere.

Pornind de la un modul schelet predefinit și luând în considerare baza de date antropometrice

NASA-STD-3000 se poate construi schema bloc a modelării biomecanice a sistemului uman

locomotor cu contact direct la suportul de sprijin supus influențelor mediului înconjurator (fig.10)

Configuratia markerilor

Configuratia modelului

Experimente pentru a determina configuratia

modelata

Date antropometrice

Date experimentale

Calculul si analiza cinematică

Date de la placa de forte (mers, stabilitate)

Rezultate ale modelului

Newtonian cinetic

Calculul cinetic si validarea modelului

Optimizarea modelului corpului uman

Simularea mersului si a stabilitatii in conditii

optimizate

Rezultatele simularii si posibilitati de control

Fig.10. Schema bloc a modelării biomecanice a bio-comportamentului uman în ciclul de mers Pentru modelarea mersului uman au fost considerate o serie de date legate de mișcare,

traiectorie, viteză sau accelerație, dar în același timp s-au introdus și valorile limită de tip mers

(normal, funcționarea defectuoasă a piciorul stâng sau drept, sărituri sau pași pe trepte, alunecări pe

suprafețe plane etc). Etapele de modelare vizează introducerea de date, atât pentru modul normal de

mers sau stabilitate și pentru cel folosit pentru a modela un anumit tip de mers (marș, pas adăugat,

mers cu spatele etc), în scopul de a vizualiza simultan aceste diferențe. În fig.10 diagrama bloc

prezintă etapele în care această metodologie de mers uman permite realizarea unor analize și calcule

cinematice, cinetice, dar și dezvoltarea strategiilor de control și studiu în simularea mersul uman sau

a stabilității bipodale. Astfel, pentru o analiza completă a modului în care acționează și reacționează

corpul uman în poziția de stabilitate sau în ciclul de mers s-a abordat modelul pendulului invers

(MPI) pentru sistemul locomotor inferior pentru care se stabilesc ecuațiile de mișcare sau stabilitate.

Aplicând mecanica Newtoniană se pot scrie următoarele ecuații:

yz

z

y

FuFN

NmgLI

Fzm

Fym

sin

(4)

unde I reprezintă momentul de inerție al corpului ținând cont de articulațiile segmentelor la glezna; m

reprezintă masa corpului; g reprezintă accelerația gravitațională; L este distanța de la articulația

gleznei până la centrul de greutate (COG); Fy și Fz sunt componentele forței de reacțiune din

suprafața de sprijin relativ la N-momentul de torsiune produs la nivel plantar de către sistemul

musculator ce contrabalansează momentul gravitațional mgy.

Placa de forte tip Kistler

COM

mg

u F,

COP

F3+F4

y

z

F1+F2

Muschi si

tendoane

a) b)

Fig.11 Schema tipică a unui pas (a) și forțele dezvoltate de picior pe placa de forță (b) Din ecuațiile de mai sus se pot determina, în anumite condiții de aproximare, coordonata u

anterior/posterior (A/P) a centrului de presiune (COP) ce variază în raport cu activitatea mușchilor. În

cazul acțiunii dinamice a corpului uman se pot defini legile mișcării membrelor inferioare după cum

urmează. Cele două ecuații diferențiale, de ordinul doi, de mișcare, cuplate sunt prezentate mai jos

pentru faza de balans a mișcării, unde = m / M și ; sunt funcții de timp t. Aceste ecuații

reprezintă echilibrul impulsului unghiular la nivelul piciorului (pentru întregul sistem) și respectiv la

șold (pentru picior balans).

0

0

sin

sinsinsin

sin

2sin

cos1

cos1cos1212

2

l

g

l

g

l

g

(5)

Acestea sunt ecuațiile de mișcare pentru un simplu pendul dublu. În această situație se

presupune că masa piciorului este mai mică decât masa întregului corp uman și se adoptă valoarea

=0 la următoarele ecuații:

0sin tt (6)

0sincossin2 tttttt (7)

Ecuația (6) reprezintă un simplu pendul inversat care nu este afectat de mișcarea celuilalt

picior, iar ecuația (7) reprezintă piciorul de pendulare ca un pendul simplu ce se ”deplaseaza” pe un

arc de cerc. Parametrul de variație în aceste ecuații este mărimea unghiul de înclinare a bazei de

sprijin (fig.11a). Pentru modelare și determinare a parametrilor ciclului de mers se integrează

ecuațiile de mai sus prin aplicarea unei legi de tranziție dintre piciorul de sprijin înspre piciorul de

pendulare și activarea condițiilor de contact cu suprafața de sprijin.

Un alt model de studiu al mersului uman îl constituie modelul care presupune că sistemul

nervos central, devenit un super sistem (SNCS) este cuplat cu sistemul de control al mobilității și

împreună cu acesta coordonează locomoția și ciclul de mers. Astfel aplicând teoria fractalilor și a

multifractalilor asupra datelor înregistrate în timpul investigațiilor există posibilitatea estimării

coeficienților de corelație Holder [15] definiți pentru transformările de tip wavelet. Prin estimarea

exponenților Holder și a spectrele lor, folosind și o transformare de tip wavelet este posibil să se arate

că seria de intervale timp-pas este slab multifractal cu o fractalitate principală apropiată de cea a 1/f

din cea de zgomot. Seria de timp este uneori nestaționară și fractalii săi duc la schimbări de

variabilitate în diferite regimuri (normal, cu handicap, fără sistem locomotor complet etc).

3.3. Stabilirea configurației modulare de investigație In vederea realizării analizelor asupra factorului uman ce desfășoară diverse activități de

muncă se structurează o configuraăie de analiză ce cuprinde o serie de module de aparatură dedicate

acestor măsurători biomecanice și deasemenea se stabilesc modulele de analiza (antropometrică,

ciclul de mers, stabilitate în diferite condiții). Această configurație este prezentată în fig.12.

Computer

Amplificare si

sincronizare

Parametrii fiziologici

Videocamera

Placa de forte Kistler si/sau platforma Footscan

Subiect

uman

Oz

Ox

Oy

Date antropometrice pentru analize

ergonomice

Camera de

termoviziune

Raspuns

senzorial

Stimuli diferiti:

vizuali,

acustici, vibratii

etc.

Fig.12. Configurația de înregistrare a comportamentului uman pe durata activităților de lucru și afectat de

stimulii externi Cu această structură modulară de echipamente s-au realizat o serie de analize și înregistrări în

scopul corelării informațiilor referitoare la bio-comportamentul uman în diferite activități de lucru.

Structura de echipamente este formată din: o placă de forțe tip Kistler pentru măsurarea forțelor și

momentelor dezvoltate de corpul uman în timpul evaluării stabilitatii sau a ciclului de mers, pe cele

trei direcții (Ox, Oy și Oz); un set de aparate de antropometrie pentru măsurarea mărimilor sistemului

locomotor; un set de aparate de înregistrat parametrii fiziologici ai subiecților implicate în

experimentare; un echipament de evaluare și măsurare goniometrică a pozițiilor relative ale

segmentelor corpului uman; o videocamera de mare viteza pentru înregistrarea pozițiilor successive

ale corpului uman pe durata ciclului de mers; un sistem tip ”mănușă și cotieră senzoriala” pentru

evaluarea performanțelor de manevrabilitate pe durata activităților de lucru; videocamera de

termoviziune; computer și software de modelare compatibil cu echipamentele menționate.

Analizele ce au fost realizate pe subiecți s-au încadrat într-un protocol de investigare care

permite înregistrarea unei game largi de măsurători ale stabilității bipodale-postura (baza de suport

mare cu diferite forme de polygon de susținere, baza de suport mic, trapezoidal, ochi deschiși, brațele

pe lângă corp, în trei momente ale zilei-dimineata, prânz și seară etc.) sau ale mersului.

În general, în primele părți ale tuturor experimentelor au fost stabiliți și păstrați parametrii de

mediu, în incinta centrului de cercetare (au fost modificați controlat doar acolo unde această

meodificare reprezenta chiar scopul cercetării). Temperatura ambiantă a fost 210C, umiditatea aerului

40% și presiunea atmosferică de 755 mmHg.[4] Este foarte important să se păstreze aceste condiții

inițiale în toate procedurile de investigare pentru a putea avea aceași bază inițiala în analizele de bio-

comportament uman.

In următoarele etape au fost măsurați parametrii fiziologici ai subiecților umani participanți la

experimente (înălțime, greutate, presiune sanguină, temperatura corporală, puls, acuitate vizuală și

auditivă, glicemie și acid lactic) în stare relaxată, fără nici un fel de probleme generale de sănătate și

în condiții bune metabolice (exemplu: presiune sanguină medie 145/82 mmHg, puls între 70-82,

temperatura facială medie 36,70C, înălțime între 170-185 cm, greutate între 50-95 kg).

Fig.13 Achiziția și realizarea bazei de date fiziologice pentru subiecții analizați

Toti acesti parametrii sunt necesari pentru a stabili o baza comuna de modelare și pentru a

evalua bio-comportamentul uman în diferite activități de munca ale diferitelor esantioane de subiecți.

Postura reprezintă poziţia adoptată de subiectul uman în realizarea sarcinilor de muncă, în

dorinţa acestuia de a obține eficienţa maximă, simultan cu un consum de energie minim. Cele mai

frecvente posturi statice utilizate în activitățile de munca sunt: poziţia şezând (sedentară), poziţia

ortostatică (în picioare), poziţia clinostatică (culcat) şi poziţia mixtă. Principala condiție pe care

trebuie să o îndeplinească poziţia de lucru de durată este că aceasta să fie o poziţie normală, ceea ce

corespunde unei aplecări în faţă cu cel mult 10-150, fără aplecare înapoi sau lateral. Ca principiu

general trebuie menționat că lucrul în poziţie ortostatică nu se justifică decât pentru un interval scurt

de timp, atunci când nu este posibil să se lucreze altfel. [21]

4. Structuri experimentale și strategii de analiză asupra comportamentului

subiecților în activități de lucru O serie de avantaje și dezavantaje se pot evidenția atunci când se analizează o anumită postură

a corpului uman pe durata unei acțiuni de muncă. Astfel putem menționa pentru postura șezând ca

avantaje: oboseală redusă, operatorul uman putând lucra atât cu membrele superioare cât şi cu cele

inferioare un timp îndelungat; stabilitatea şi echilibrul corpului sunt foarte bune, evitându-se poziţiile

nefireşti; oferă posibilitatea de a acționa simultan şi/sau succesiv cu membrele inferioare în execuţia

unor comenzi; prezintă un consum de energie redus; conferă membrelor superioare precizie în

coordonarea mişcărilor. Ca dezavantaje ale poziției șezând s-au putut evidenția diferite forme de

disconfort sau forme de disfuncționalități: curbarea spatelui, slăbirea muşchilor abdomenului şi

apariţia unui disconfort cervical; defavorizarea organelor interne ale aparatului digestiv și respirator,

în ceea ce priveşte funcționalitatea acestora; probleme circulatorii ale membrelor inferioare (umflarea

picioarelor, furnicături, varice etc).

Fig.14. Analize posturale supuse la contrângeri antropometrice, biomecanice și de activitate

Spre deosebire de poziția șezând, în cazul posturii ortostatice dezavantajele manifestate pe

corpul uman sunt mai ample și implică toate structurile corpului uman: îngreunarea circulaţiei

sanguine în întreg organismul și în special la nivelul membrelor inferioare; menţinerea echilibrului

este dificilă; greutatea corpului este repartizată pe o suprafaţă mică; efortul cerebral este amplificat

datorită necesităţii menţinerii echilibrului organism în poziţie verticală; precizia membrelor

superioare este mai scăzută; dacă postura este de durată poate conduce la deformaţii ale sistemului

osos, tulburări ale sistemului vascular şi la nivelul organelor interne. [21, 22] În literatura de

specialitate se mentioneaza că poziţia ortostatică este de evitat de cele mai multe ori la organizarea

oricărui loc de muncă chiar dacă utilajele sau planul de lucru se adaptează pentru fiecare grad de

dificultate al activității (fig.15). [21]

Fig.15. Pozițiile de lucru în postura în picioare pentru diferite grade de dificultate [23]

Folosirea poziţiei este recomandată doar în anumite situaţii cum ar fi: când amplitudinile

mișcărilor de muncă și dimensiunile dispozitivelor de comandă sunt mari; când forţa de acţionare

necesară în procesul de muncă este mare; când spaţiul de amplasare al dispozitivelor de comandă este

vast; când nu există un spaţiu prevăzut pentru degajarea picioarelor şi adoptarea unei poziţii şezând

comodă; când există posibilitatea de modificare a poziţiei în timpul muncii. [21]

O altă postură a corpului uman în activități de muncă este poziţia mixtă sau alternativă,

această poziţie conferind posibilitatea alternării solicitării statice și dinamice a muşchilor la nivelul

membrelor inferioare prin modificarea posturii pe durata activității de muncă. Prin urmare operatorul-

subiectul uman realizează anumite operaţii în postura în picioare, iar pentru altele ocupă poziţia

şezând. Datorită alternării posturilor se minimizează efectele dezavantajelor ambelor poziţii, iar

avantajele asupra corpului uman se amplifică.[21, 22]

În scopul obținerii unei stări de confort și eficiență a activității de muncă se pot aplica

principiile ergonomice în adaptarea unei poziţii eficiente pentru evitarea poziţiilor nenaturale ale

corpului sau prea înclinate (poziţia uşor înclinată frontal este cea care solicită cel mai mare efort de

susţinere şi este cea mai incomodă); evitarea înclinării laterale a trunchiului şi a capului; evitarea

menţinerii în stare suspendată frontală sau laterală a membrelor superioare în poziţie prea întins,

deoarece această poziţie, oboseşte, reducere precizia şi dexteritatea braţului. Deasemenea se

urmărește adoptarea cât mai des posibil a poziţiei de lucru şezând care să poată alterna cu cea

ortostatică (dacă acest lucru nu este posibil pe parcursul programului de muncă atunci alternarea se

va face între perioadele de muncă şi cele de odihnă) și nu în ultimul rând dimensionarea înălţimii

planului de lucru în funcție de distanța optimă de vedere pentru a asigura menţinerea corpului în

poziţie naturală și în funcție de mărimea efortului solicitat braţelor (dimensiunile optime de lucru se

bazează pe măsurările antropometrice ale corpului uman). [21, 22]

Pentru analizele dezvoltate, postura inițială de analiză a fost determinată de poziția verticală,

cu mâinile pe lângă corp, baza mare/mică de susținere, cu ochii deschisi și cu privirea îndreptată

înspre înainte. Față de această poziție care a fost considerată inițiala au fost apoi stabilite o serie de

posturi diferite, avându-se în vedere modificarea atât a ortostatismului (fig.16) cât și a poziției

mâinilor față de corp, sau a capului și respectiv a ochilor (fig.17) și deasemenea utilizarea unor

stimuli perturbatori (audio, vizual, vibrații, efort indus și controlat) ce pot afecta stabilitatea

posturală.

Human

subject

Kistler force plate

Oz

Ox

COM

BW

COG

COP

dCOP

dCOG

Fig.16. Alegerea poziției ortostatice pentru echilibru bipodal

Astfel s-au ales următoarele variante de înregistrare a comportamentului subiecților umani în

analiza stabilității posturale, avându-se în vedere cât mai multe posturi bipodale posibile a fi întâlnite

în activitățile de lucru ale subiecților:

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile pe lângă corp, ochi deschiși, privirea

înainte;

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile pe lângă corp, ochi închiși;

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile-orizontal în lateral față de corp, ochi

deschiși, privirea înainte;

a. b. c. d. e.

Baza mare de

suport bipodal

Baza mica de

suport bipodal

Mainile in pozitie

orizontala

Mainile in fata corpului uman Mainile in sprijin fata

Fig.17 Poziția relativă a mâinilor și a capului respectiv a ochilor în timpul înregistrărilor

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile-orizontal în lateral față de corp, ochi

închiși (fig.17.a.);

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile-orizontal în fața corpului, ochi deschiși,

privirea înainte (fig.17.b. și c.);

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile-orizontal în fața corpului, ochi închiși;

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile pe lângă corp, ochi închiși și utilizarea

diferiților stimului externi (audio, vizual)

- Poziție verticală, baza mică/mare de sprijin, mâinile sprijinite pe un suport, ochi deschiși

(fig.17.d. și e.)

Pentru analiza comportamentului pe durata unui ciclu de mers (fig.18.) s-au luat în

considerare următoarele situații:

- mers normal, pornind cu piciorul drept/stâng;

- mers cu pași adăugați, pornind cu piciorul drept/stâng;

- mers târâit, pornind cu piciorul drept/stâng;

- mers normal cu greutate ținută în ambele mâini;

- mers normal cu greutate ținută în mâna dreaptă/stângă;

- pășire pe treaptă, urcare/coborâre cu piciorul drept/stâng (fig.19.)

Oz

Oy

Ox

Fig.18. Modificarea stabilității pe ciclul de mers Fig.19.Urcare/coborâre de pe treaptă

În vederea analizei corelate asupra comportamentului sistemului locomotor al subiecților s-a

apelat la utilizarea unui sistem de măsurare a accelerațiilor liniare ale piciorului și gambei pe

direcțiile de deplasare, respectiv pe direcția perpendiculară în timpul fazelor de suport ale piciorului

pe sol.

Fig.20. Sistemul de achiziție și măsurare, tip Biopac, a accelerațiilor piciorului și gambei

Experimentul s-a desfășurat în două etape după cum urmează: setarea inițială a sistemului

folosit, tip Biopac și respectiv achiziționarea valorilor accelerațiilor liniare specifice piciorului și

gambei (fig.20.) în același timp a fost necesara și utilizarea unei video-camere de mare viteza (500

frames/sec) pentru înregistrarea și trasarea, prin software, a traiectoriilor articulațiilor în timpul

deplasării într-un ciclu de mers. În final, toate aceste înregistrări sunt corelate prin intermediul

software LifeMod pentru dezvoltarea unui model virtual de analiză a subiectului uman supus la

diferite acțiuni, în diferite condiții de mediu și în diferite condiții de activitate.

Ax

Ay

-0.020 -0.018 -0.016 -0.014 -0.012 -0.010 -0.008 -0.006 -0.004-0.014

-0.012

-0.010

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

Ax vs Ay [m]

Ax

Ay

0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0.022 0.024 0.026 0.028 0.030-0.016

-0.014

-0.012

-0.010

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

Ax vs Ay [m]

a) dimineata b) dupa prinz

Ax

Ay

0.022 0.024 0.026 0.028 0.030 0.032 0.034 0.036 0.038-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

Ax vs Ay [m]

c) seara

Fig.21 Exemple ale ariei de stabilitate înregistrate pentru subiectul feminin

Astfel, una dintre cele mai importante înregistrări realizate prin această structură

experimentală a fost cea prin care s-au pus în evidență modificările ariilor de stabilitate în raport cu

postura subiecților, poziția mâinilor, a ochilor și respectiv nivelul de efort dezvoltat de organism,

activități derulate în aceleași condiții de mediu. În exemplul din figura 21 este analizată evoluția

acestei arii (măsurată pe direcția Ox și Oy) pentru un subiect feminin, înălțime 1,68m, vârsta 53 ani,

fără probleme generale de sănătate dar cu articulația genunchiului drept cu disfuncție, greutate

corporală 80kg. Pentru acest subiect s-a analizat aria de stabilitate și evoluția forței de-alungul axei

Oz, în trei momente ale zilei (dimineața, după prânz, seara) fără nici o altă sursă de efort adițional

indus în corpul uman, cu mâinile pe lângă corp și cu ochii deschiși.

Așa cum se poate observa din analiza din figura 21 evoluția ariei de stabilitate prezintă în

acest caz, dimineața o suprafață compactă și simetrică, o arie mai mica și mai concetrată pentru

Ax

Ay

-0.032 -0.028 -0.024 -0.020 -0.016 -0.012 -0.008 -0.004 00.048

0.052

0.056

0.060

0.064

0.068

0.072

0.076

0.080

Ax vs Ay [m]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16974

975

976

977

978

979

980

981

982

983

984

985

Fz [N]

Aria de stabilitate si variatia fortei Fz dimineata

Ax

Ay

0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018-0.030

-0.028

-0.026

-0.024

-0.022

-0.020

-0.018

-0.016

-0.014

Ax vs Ay [m]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16972

974

976

978

980

982

984

986

988

Fz [N]

Aria de stabilitate si variatia fortei Fz la prânz

Ax

Ay

0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020-0.012

-0.010

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

Ax vs Ay [m]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16960

964

968

972

976

980

984

988

Fz [N]

Aria de stabilitate si variatia fortei Fz seara

Fig.23. Aria de stabilitate și variatia forței Fz, pe directia axei Oz, pentru subiectul de 34 ani

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16798

800

802

804

806

808

810

812

814

816

Fz [N]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16796

798

800

802

804

806

808

810

812

Fz [N]

a) morning b) afternoon

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16803

804

805

806

807

808

809

810

811

812

Fz [N]

c) evening

Fig.22 Manifestarea variației forței Fz, ce acționeaza pe direcția Oz, pentru același subiect

înregistrarea de după amiază și o modificare subtanțială a balansului – de-alungul axei Ox pentru cea

realizată seara.

În cazul subiectul masculin, în vârstă de 34 de ani, fără probleme de sănătate, care nu poartă

ochelari, greutatea de 97 kg și înălțimea de 1,75 m, evoluția ariei de stabilitate în cele trei momente

ale zilei indică o formă mult mai compactă și simetrică în jurul unei poziții teoretice de echilibru așa

cum se observă în fig.23 și diagrama variației forțelor se modifică prin diminuarea numărului de

oscilații raportată la forma de variație din momentul-dimineața. Acest fapt stabilește un

comportament mult mai echilibrat pentru acei subiecți la care oboseala datorată activității zilnice nu

influențează capacitatea motorie și deasemenea nu reduce rezistența la efort. In momentul în care

subiectul este supus la acțiunea unor stimuli din mediul exterior, ”răspunsul” comportamentului

subiecților este evidențiat prin modificările variației forței Fz mai ales dacă în aceleasi condiții se

modifică și baza suport a subiectului. După cum se observă în varianta de postură normală variația

forței Fz pe durata înregistrării este uniformă, fără a avea valori extreme prea mari sau variații pe

durate mai extinse. în acest sens se observă ca atunci când asupra subiectului se acționează cu un

stimul vizual (controlat) acesta reacționează, mai întâi printr-o scădere de scurtă durată a variației

forței după care această variație revine și evidențiază un vârf de variație prin care corpul subiectului

încearcă să revină în poziția de stabilitate anterior determinată.

Time (s econds )

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10600

604

608

612

616

620

624

628

Fz [N ]

Time (seconds)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10816

820

824

828

832

836

840

844

Fz [N]

Fig.24. Înregistrarea forței pe axa Oz fără nici un stimul și pe o bază de suport mare

Time (seconds)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10592

596

600

604

608

612

616

620

624

628

632

Fz [N]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16608

612

616

620

624

628

632

636

640

Fz [N]

Fig.25. Înregistrarea forței pe axa Oz cu stimul visual și pe o bază de suport mare

Time (seconds)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10600

604

608

612

616

620

624

628

632

Fz [N]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16605

610

615

620

625

630

635

640

Fz [N]

Fig.26. Înregistrarea forței pe axa Oz fără nici un stimul și pe o bază de suport mică

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-100

0

100

200

300

400

500

600

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Ax

Ay

-0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Ax vs Ay [m]

Fig.27. Graficul forței pe toate direcțiile (x, y, z) și aria de stabilitate pentru test nr.1.(bază mare)

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-16

-12

-8

-4

0

4

8

12

16

20

24

28

Fx12 [N]

Fx34 [N]

Mx [N m]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Fy14 [N]

Fy23 [N]

My [N m]

Fig.28.Forțele și momentele pentru direcția Ox și Oy în test nr.1(bază mare)

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Fx [N]

Fy [N]

Fz [N]

Ax

Ay

-0.10 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Ax vs Ay [m]

Fig.29.Graficul forțelor și aria de stabilitate pentru toate direcțiile (x, y, z) (test nr.2-bază mică.)

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Fx12 [N]

Fx34 [N]

Mx [N m]

Time (seconds)

0 2 4 6 8 10 12 14 16-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Fy14 [N]

Fy23 [N]

My [N m]

Fig.30.Forțele și momentele pe direcția Ox și Oy în test nr.2 (bază mica)

Pornind de la aceste înregistrări și în accord cu condițiile inițiale se poate observa că:

modificările în poziția picioarelor pe suprafața de sprijin afectează măsurătorile balansului în poziția

în picioare și postura bipodală; starea sistemului vizual modifică acest balans datorită efectului unor

stimuli vizuali aleatori proveniți din mediul înconjurător atunci când se realizează înregistrările cu

cohi deschiși față de cele în care se țin ochii închiși.

In acealași context, influența factorilor de mediu asupra gradului de confort a lucrătorilor ce

manevrează obiecte prin mișcările de tragere/împingere reprezintă un domeniu de analiză extrem

de important în mod special din punct de vedere al asigurării și păstrării stării de sănătate și obținerea

unor performanțe ridicate în activitatea de manevrare sau în cea de precizie. Dintre acești factori ai

mediului, influența vibrațiilor asupra ansamblului degete-mână-braț, constituie un aspect extrem de

important mai ales atunci când subiecții umani desfășoară diferite activități care implică

forță/precizie.

Astfel, modelele umane computerizate pot fi dezvoltate pentru a analiza frecvențele

subsistemelor umane pentru un mediu înconjurător particular, pentru o postură sau pentru o

configurație de interfațare dintre corpul uman și mediu.

Aceleași modele pot determina obținerea de informații detaliate despre articulații și forțele

mușchilor în timpul acțiunilor agenților vibrațorii. O metodologie de studiu pentru diferite situații și

grupuri țintă de subiecți s-a dezvoltat pentru analiza efectului vibrațiilor induse controlat în

ansamblul degete-mână-braț în scopul determinării și evaluării gradului de confort.

Astfel s-a ales un grup țintă de 10 subiecți care prezintă caracteristici antropometrice diferite,

fără patologii și care vor efectua mișcări de tragere/împingere sub efectul unor niveluri controlate de

vibrații pentru a urmări efectul asupra gradului de manevrabilitate al ansamblului degete-mână-braț și

asupra gradului de confort manifestat în timp. Sistemul experimental cuprinde un set de senzori de tip

goniometre ce se montează pe degete (sub forma unei mănuși) și pe braț, o placă de inducere

controlată a unui anumit nivel de vibrații și o placă de măsurat forțe tip Kistler.

Prin intermediul celor două componente ale sistemului MediTouch – HandTutor, ArmTutor –

și a programului software, au fost preluate și înregistrate deplasările degetelor și articulațiilor

mâinilor respectiv ale antebrațelor.

Astfel, au fost stocate informații despre intervalele de deplasare (activă și pasivă) – Range of

Motion [mm] sau [deg] și frecvențe – Spectrum [cyc/sec], iar vibrațiile au fost generate prin

intermediul unui aparat de vibromasaj tip INSPORTLINE, model Rose132, iar prin intermediul plăcii

de forțe a fost analizat comportamentul subiecților în acțiunile de tragere/împingere (fig.31).

a) b) c) d) e) Fig.31. Părți componente ale structurii de înregistrare și inducere controlată a nivelului de vibrații în

organismul uman, (a) HandTutor, (b) ArmTutor, (c) software Meditouch, (d) placa de vibrații, (e) placa de

forțe Kistler

Au fost realizate seturi de măsurători de referință, înainte de expunerea la vibrații pentru

obținerea valorilor de referință și aceleași seturi de măsurători, după expunerea la vibrații. Toate

încercările de referință au fost făcute cu subiecții odihniți, în prima parte a zilei, în aceleași condiții

de mediu (temperatură, umiditate, presiune atmosferică etc.).

După aceste măsurători atât de referință cât și după expunerea la vibrații, subiecții au fost

înregistrați din punct de vedere postural efectuând mișcări de tragere/împingere, aflați în postura

bipodală pe placa de forțe tip Kistler.

Subiecții au efectuat aceleași miscări de flexie și extensie cu degetele, mână și brațul drept

pentru evaluarea amplitudinii anatomice și apoi pentru situații de mișcare fiziologice pe durata a 10

secunde, înainte și după expunerea controlată la vibrații (fig.32)

a) b) Fig.32 Înregistrările mișcărilor de referință (a) și ale mișcărilor după expunerea la vibrații (b) la nivelul degetelor

(sus) și ale încheieturii mâinii (jos) pentru subiectul 1

Subiecții înregistrați pe placa de forțe Kistler au efectuat mișcări de împingere (fig.33a) și de

tragere (fig.33c), pozitionându-se de fiecare dată conform structurii metodologiei de înregistrare

(baza mare de sprijin, piciorul drept flexat, spatele înclinat).

Motion [mm] Spectrum [cyc/sec] Motion [mm] Spectrum [cyc/sec]

a)

Ax

Ay

-0.050 -0.048 -0.046 -0.044 -0.042 -0.040 -0.038 -0.036 -0.034 -0.032 -0.030-0.014

-0.012

-0.010

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

Ax

Ay

-0.075 -0.070 -0.065 -0.060 -0.055 -0.050 -0.045 -0.040 -0.035-0.030

-0.025

-0.020

-0.015

-0.010

-0.005

0

0.005

0.010

Ax

Ay

-0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

b) c)

Fig.33. Exemplu de poziție a subiectului în mișcarea de împingere (a), respectiv de tragere (c) alături de

măsurarea ariei de stabilitate inițial (repaus) și în cele două poziții-împingere/tragere înainte de expunerea

controlată la vibrații (b)

Parametrii de tip arie de stabilitate, forțe și momente dezvoltate ale acestor mișcări înregistrați

înainte și după expunerea controlată la vibrații pe întregul organism și pe ansamblul degete-mână-

braț au scos în evidență o serie de aspecte legate de nivelul de stabilitate și de nivelul de

manevrabilitate. Astfel din punct de vedere al ariei de stabilitate a centrului de masa (SACoM)

determinată după expunerea la vibrații s-a constatat, la întregul grup țintă, că în mișcarea singulară de

împingere sau tragere, forma și mărimea acesteia se modifică în sensul creșterii suprafeței dar și a

modului de variație (aria nemai fiind compactă). (ex. fig.34 a și b)

Ax

Ay

0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13-0.08

-0.07

-0.06

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

Ax

Ay

0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.055-0.035

-0.030

-0.025

-0.020

-0.015

-0.010

-0.005

0

0.005

0.010

0.015

a) b)

Fig.34. Exemplu de arie de stabilitate a subiectului 1 după expunerea la vibrații în mișcarea de împingere (a)

respectiv tragere (b)

a) b) c)

Fig.35. Analiza gamei de mișcare (ROM) și a energiei dezvoltate la nivelul degetelor, înainte (a) și după (b)

expunerea la vibrații, respectiv corelarea acestor valori (c)

În urma prelucrării tuturor datelor obținute de la subiecții care compun grupul țintă, atât de la

ariile de stabilitate cât și de la comportamentul ansamblului degete-mână-braț se poate concluziona

că: se determină un coeficient de corelare cumulat egal cu 0,87 între mărimea ariilor de stabilitate în

mișcarea tragere/împingere și gama de mișcare (ROM) a ansamblului degete-mână-braț (ADMB) pe

care o pot realiza subiecții după expunerea la vibrații ceea ce indică o influență importantă a nivelului

de vibrații asupra stabilității corpului uman și a manevrabilității acestora în acțiune.

Deasemenea mișcările de flexie și extensie ale ADMB au fost mult mai ample ceea ce indică

un consum de energie mai ridicat după ce subiecții au fost expuși la vibrații, gama de mișcare

păstrându-se aproximativ acceași (fig.35c). Analiza cumulată și corelată a influenței nivelului de

vibrații asupra posturii și a ROM a ADMB permite astfel punerea în evidență a gradului de confort pe

care poate să-l obțină și să-l păstreze în activitate subiectul uman fără a i se induce nici un fel de

afecțiuni locomotorii și pentru a-i crește eficiența în activitate.

Fig.36. Metodologia de analiză și evaluare a stabilității posturale asociată mișcărilor de ridicare/coborâre

În scopul evaluării stabilității posturale asociate cu mișcările de ridicare/coborâre ale unor

obiecte cu greutăți cuprinse între 1 și 10 kg s-a dezvoltat o metodologie de analiză bazată pe

înregistrările realizate cu ajutorul aceluiași sistem calibraț format din placa de forțe tip Kistler și

respectiv software Bioware.

Metodologia de înregistrare urmează o serie de pași cum ar fi efectul mediului înconjurător

asupra poziționării centrului de forță pe placa Kistler [24], analiza parametrilor morfofuncționali ai

grupului țintă pentru analiza sau tipurile de mișcări de ridicare/coborâre pentru a putea realiza o

generalizare a tipologiilor de teste posibil de utilizat pentru analize diverse, complexe și flexibile.

[26] Astfel această metodologie este sintetizată în schema din figura 36 în cadrul căreia se

evidențiază punctele de flexibilitate (linia albastră), cât și cele prin care această metodologie se poate

diversifica și aplica în analize structurale complexe (linia roșie).

Acestei metodologii îi este atașat calculul ecuației NIOSH pentru mișcările de

ridicare/coborâre [25] astfel încât să se poată determina limita de greutate admisă de a fi ridicată (în

cazul acestei cercetări) și deasemenea să poată fi utilizată în acțiuni de evaluare a gradului de

oboseală sau stress dezvoltat pe durata activității de muncă.

Pentru analiză au fost înregistrate măsurători pe un set de 21 de subiecți cu media de vârstă

23,6 ani, din care s-au selectat două exemple. Primul subiect este de gen masculin are o înălţime de

180 cm şi o greutate de 74 kg (raport înălțime/greutate=2,43), iar al doilea subiect are o înălţime de

190 cm și 65 kg (raport înălțime/greutate=2,92) fiind considerați subiecți cu dimensiuni

proporționate.

Prin metodologia prezentată în figura 36 se propune și se analizează 3 tipuri de mișcări de

ridicări/coborâri: ridicare prin aplecarea trunchiului spre înainte care presupune ridicarea unei

greutăți de 10 kg de pe podea cu o îndoire a genunchilor cât mai mică (fig.37.a), ridicare prin

Date de mediu

Subiect uman greutate, inaltime, virsta,

sanatate, activitate

Structura de aplicatii Durata,

Tipul de activitate de munca Baza de suport a corpului uman (BOS);

Greutatea obiectului si calitatea suprafetei; Forma obiectului si sistemului de prindere;

Calculul ecuatiei de ridicate tip NIOSH de a evalua stressul si gradul de oboseala in activitati de munca

Actiuni de munca de tipul

ridicare/coborâre

Determinarea ariei de stabilitate posturala correlata cu fortele si momentele dezvoltate de subiectii umani pe durata

activitatii de munca

îndoirea genunchilor care presupune ridicarea unei greutăți de 10 kg de pe podea menținând spatele

cât mai drept (fig.37.b), ridicare printr-o poziţie intermediară care presupune ridicarea aceleiasi

greutăți de pe podea printr-o combinație a mișcărilor anterioare (aplecarea ușoară a trunchiului și

apoi îndoirea genunchilor) pentru o ridicare cât mai ușoară și cât mai confortabilă (fig.37.c).

Un ciclu al unei ridicări constă în: aplecarea prin oricare tip de ridicare, prinderea greutății,

revenire în poziția inițială cu greutatea în mână, menținerea echilibrului în poziție inițiala, aplecare cu

greutatea în mână, lăsarea greutății pe podea, revenire în poziția inițială. Mișcarea este astfel o

mișcare secvențială pentru a putea urmări postura corectă a subiecților pe întreg ciclu și respectiv

pentru a corecta tipul de mișcare în timp real.

Un ciclu al acestui tip de mișcare a durat 10 secunde pentru fiecare secvență de

ridicare/coborâre completă în parte. Condițiile de mediu în care s-au desfășurat înregistrările au fost

de fiecare dată aceleași, temperatura ambientală de 180C, presiune atmosferică normala, umiditate de

50%, fără vibrații exterioare, zgomote sau secvențe luminoase diferențiate față de iluminarea normală

pe durata înregistrărilor, iar obiectul manevrat a fost deasemenea același în toate variantele de

nregistrare.

Au fost luate în considerare deasemenea și pozițiile picioarelor așezate pe baza în timpul

mișcării de ridicare/coborâre și s-au realizat înregistrările inițiale ale ariilor de stabilitate în așezare

pe bază normală în fig.38.a și respectiv pe bază mare în fig.38.b pentru fiecare tip de ridicare în parte.

a) BOS normal si suprafața de stabilitate în BOS

normal

b) BOS mare si suprafața de stabilitate în

BOS mare

aplecare trunchi indoire genunchi pozitie intermediara

Fig.38. Baza de așezare (BOS) și posturile subiectului utilizate pe durata înregistrărilor

În figura 38.a subiectul stă în poziția bipedă, cu mâinile pe lângă corp, sprijinit în baza

normală, cu ochii deschiși și cu privirea înainte, stare relaxată.

Se observă că deplasarea pe axa Ox prezintă o orientare spre valori negative datorită faptului

că poziția bipedă a subiectului este ușor înclinată spre spate și spre stânga (deplasarea pe axa Oy)

a

a) b) c)

Fig.37. Posturile corpului uman pe durata efectuării mișcării de ridicare/coborâre a greutății

Ax

Ay

-0.036 -0.032 -0.028 -0.024 -0.020 -0.016 -0.012 -0.008 -0.004-0.020

-0.016

-0.012

-0.008

-0.004

0

0.004

0.008

0.012

Ax vs Ay [m]

Ax

Ay

-0.060 -0.056 -0.052 -0.048 -0.044 -0.040 -0.036-0.016

-0.012

-0.008

-0.004

0

0.004

0.008

0.012

Ax vs Ay [m]

40cm

25 cm

25 cm

15 cm

Kistler force plate

Kistler force

plate Kistler force plate

chiar și atunci când se află în stare relaxată. În figura 38.b subiectul stă în poziție bipedă sprijinit în

baza mare, cu mâinile pe lângă corp, ochii deschiși și cu privirea înainte. La fel ca la poziția

anterioară postura subiectului tinde să se încline ușor spre spate și spre stânga chiar dacă se sprijină în

baza mare de suport. De la această poziție se pleacă în ciclul de mișcare pentru fiecare categorie de

înregistrare.

În urma aplicării metodologiei prezentate s-au realizat o serie de înregistrări ale ariilor de

stabilitate și s-au analizat comparativ după cum urmează: comparație între ariile de stabilitate în stare

normală cu baza normală/baza mare și cele trei variante de mișcare de ridicare/coborâre și apoi

comparații între inregistrări pe diferite variante de sprijin pe baza dar modificând în același timp și

tipul de mișcare de ridicare/coborâre. Aceste înregistrări sunt prezentate în figurile 39-47 și respectiv

în figurile 48-53 și aparțin subiectului cu raport înălțime/greutate=2,43.

Fig.39 Stabilitate bază normală

inițială (INBOS) versus stabilitate

bază normală (NBOS), aplecare

trunchi

Fig.40 Stabilitate bază normală

inițială (INBOS) versus stabilitate

bază normală (NBOS), îndoire

genunchi

Fig.41 Stabilitate bază normală

inițială (INBOS) versus

stabilitate bază normală

(NBOS), poziție intermediară

In situația în care se modifică baza de sprijin din bază normală în bază mare se poate evidenția

o modificare substanțiala a ariei de stabilitate atunci când se execută mișcări de ridicare/coborâre, o

distribuție disipată a proiecției centrului de masă pe suprafața de sprijin.

Fig.42 Stabilitate bază mare inițială

(IBBOS) versus stabilitate bază

mare (BBOS), aplecare trunchi

Fig.43 Stabilitate bază mare

inițială (IBBOS) versus stabilitate

bază mare (BBOS), îndoire

genunchi

Fig.44 Stabilitate baza mare

inițială (IBBOS) versus stabilitate

bază mare (BBOS), poziție

intermediara

Fig.45 Comparație dintre ariile de

stabilitate bază normală (NBOS) și

stabilitate bază mare (BBOS),

aplecare trunchi

Fig.46 Comparatie dintre ariile de

stabilitate bază normală (NBOS) și

stabilitate bază mare (BBOS),

îndoire genunchi

Fig.47 Comparație dintre ariile de

stabilitate bază normală (NBOS) și

stabilitate bază mare (BBOS),

poziție intermediară

NBOS

NBOS

NBOS

BBOS BBOS BBOS

BBOS BBOS

BBOS

IBBOS IBBOS

IBBOS

INBOS INBOS INBOS

NBOS NBOS NBOS

BAZĂ MARE BAZĂ NORMALĂ

Fig.48 Comparație ridicare prin aplecare trunchi,

respectiv prin îndoire genunchi (BBOS)

Fig.49 Comparație ridicare prin aplecare trunchi

și ridicare prin îndoire genunchi (NBOS)

Fig.50 Comparație ridicare prin aplecare trunchi și

ridicare prin poziție intermediară (BBOS)

Fig.51 Comparație ridicare prin aplecare trunchi și

ridicare prin poziție intermediară (NBOS)

Fig.52 Comparație ridicare prin îndoire genunchi și

ridicare prin poziție intermediară (BBOS)

Fig.53 Comparație ridicare prin îndoire genunchi și

ridicare prin poziție intermediară (NBOS)

Nota: în fig.42-56 axa verticală = deplasare pe axa Oy, axa orizontală = deplasare pe axa Ox a proiecției

centrului de masă (COM).

Din punct de vedere al aplicării ecuației NIOSH s-a constatat că valorile coeficientului de

ridicare greutate limita (RWL) se incadreaza, în cazul eșantionului de 21 de subiecți, între valorile

(30; 50), valoarea maxima admisa fiind RWL=51 (fig.55).

Deasemenea, din calculul ecuației NIOSH s-au putut evidenția valorile coeficiențiilor ecuației

care vor indica în același timp și modalitătile de îmbunătățire a mișcărilor de ridicare/coborâre.

Fig.54 Variația coeficientului RWL din ecuația NIOSH Fig.55 Exemplu de calcul al RWL

Aplecare trunchi Indoire genunchi Indoire genunchi

Aplecare trunchi

Pozitie intermediara

Aplecare trunchi

Pozitie intermediara

Aplecare trunchi

Pozitie intermediara Pozitie intermediara

Indoire genunchi Indoire genunchi

Un exemplu de calcul, al acestei ecuații NIOSH aplicat subiectului analizat este prezentat în

fig.55, iar valorile coeficientului RWL pentru toti subiecții sunt reprezentate grafic în figura 54.

RWL=LC(51) x HM x VM x DM x AM x FM x CM (8)

unde: constanta de încărcare (LC) a 51 pounds reprezintă greutatea încărcării recomandată la valoare

maximă pentru a fi ridicată în condiții ideale, HM = multiplicator orizontal, VM = multiplicator

vertical, DM = multiplicator de distanță, AM = multiplicator de asimetrie, FM = multiplicator de

frecvență, CM = multiplicator de cuplare.

Din valorile coeficienților de multiplicare din ecuația NIOSH și din calculele realizate pe

fiecare subiect în parte se poate concluziona că valorile subunitare cele mai des întâlnite sunt ale

coeficienților HM, VM și DM. Valorile acestor coeficienți pot fi ridicate la valori unitare prin:

aducerea greutăților mai aproape de lucrător, prin eliminarea oricăror bariere orizontale, reducerea

mărimii obiectului care se ridică, prin evitarea ridicării de la podea sau aproape de podea.

Deasemenea alte acțiuni utile pot fi folosite pentru a aduce acești coeficienți la valori unitare:

reducerea distanțelor verticale între punctul de origine și punctul de destinație al mișcării de ridicare.

Din punct de vedere al corelării acestor coeficienți cu starea de stabilitate posturală se poate

menționa faptul cel mai important, ca alegerea unei BOS mare implică obținerea unor valori RWL

mai ridicate, ceea ce indică un confort sporit. În sprijinul acestei afirmații sunt calculate valorile

lifting index (LI) ai subiecților participanți la acest test pentru toate variantele de mișcări de

ridicare/coborâre la care au fost testați. [28] Acești indici sunt cu atât mai mici (indicând stare de

confort benefică) cu cât greutatea manevrată este mai mică și cu cât RWL este mai mare (relația

dintre LI și RWL este: LI=W/RWL unde W este greutatea obiectului manevrat).

Un alt sistem al corpului uman supus analizelor din cadrul acestor experimente a fost

ansamblu degete-mână-braț (ADMB). Din punct de vedere anatomic și morfuncțional, ansamblul

degete-mână-braț constituie pentru subiectul uman structura cea mai complexa utilizata atât pentru

acțiuni de forta cât și de înaltă precizie.

Din aceste motive, acțiuni precum coordonarea mișcărilor ansamblului degete-mână-braț,

concentrarea forței pe anumite componente cât și obținerea unei stari de confort prelungit atunci când

se deruleaza o activitate motorie constituie scopul principal în analizele ergometrice iar rezultatele

sunt utilizate pentru realizarea unor pași în îmbunătățirea sistemelor tehnice acționate de acest

ansamblu. În situația în care se derulează acțiuni motorii ale acestui ansamblu, în medii în care

parametrii fizici sunt păstrați cu valori constante se evidențiază o modificare a parametrilor

fiziologici ai subiectului uman doar datorită caracteristicilor acțiunilor derulate sau al tipurilor de

intervenții medicale-chirurgicale sau sportive în această structură [30, 31, 32]

Fig.56. Zonele de variație a temperaturi de pe suprafața exterioară a mâinii

In ceea ce privește forma anatomică și dimensiunile antropometrice

ale ansamblului degete-mână-braț raportată la gradientul termic dezvoltat în

structura sa, cercetările actuale menționează o gamă foarte largă de aspecte

care interacționează și generează corelații între sistemele menționate. [33]

Deasemenea, pentru a putea evalua și testa efectul de cold stress se definește

un indice care exprimă diferența gradientului de temperatură (ITFM) dintre degete și suprafața

metacarpială a mâinii (fig.56). Acest indice poate fi calculat computerizat pornind de la două imagini

captate în infrarosu, prelucrate prin proceduri specifice de image processing. Așa cum se arată în

literatura de specialitate gradientul termic în ambele mâini poate fi calculate prin relația următoare:

ITFM=(F1-M1)+(F2-M2) (9)

unde: F1 este temperatura medie a ariei degetelor mâinii drepte, M1 este temperatura medie a ariei

metacarpienelor pe mână dreaptă, F2 este temperatura medie a ariei degetelor mâinii stângi și M2

este temperatura medie a ariei metacarpienelor pe mână stângă.

Pe de altă parte analize efectuate asupra diferitelor forme de stress [35] ce pot să acționeze la

nivelul mâinii și al degetelor relevă faptul ca stresul mecanic (strângeri, apucări sau apăsări) induce

în țesuturi și structură musculară a ansamblului degete-mână (F-HA) modificări de temperatură prin

mecanismele reglate de sistemul circulator sanguin. Prelungirea și expunerea îndelungată a F-HA la

efectele stresului mecanic pot duce la apariția unui sindrom static în mână și braț (HAS), cu

manifestare mai pregnantă la nivel de disconfort în degete și apoi apariția durerilor sau tensiunilor în

braț (repetitive arm pain injuries - RAPI). Acestă manifestare de tip RAPI este generată printr-o

“gamă de condiții datorate unei activități ocupaționale repetitive și/sau a unei posturi greșite în

mușchi, tendoane și nervii din zona superioară a membrelor provocând dureri cronice și disconfort

care afectează subiecții”.[35] Ansamblul mână-braț în repaus presupune o postură caracteristică, uşor

de vizualizat atunci când mâna atârnă liber pe-o parte a corpului uman. Încheietura, în repaos, ia o

poziţie de mijloc în care, în conformitate cu axa extinsă a antebraţului, este indoită spre trunchi, în

medie, cu 350.

Fig.57 Schema bloc a structurii de analiză

Este de reţinut că aceasta este poziţia cu cea mai mare forţa de apucare. Poziţia de mijloc

pentru flexia radială sau ulnară este de aşa natură încât permite ca centrul articulaţiei

metacarpofalangiene a degeteului III să se afle în planul sagital extins al încheieturii. Din punct de

vedere biomecanic, degetele, mână și brațul execută o gamă foarte extinsă de mișcări combinate,

dintre acestea, de mare interes în activitățile de muncă fiind mișcările de prindere (repetitive și/sau cu

forță). Aceste mișcări de prindere sunt clasificate după mai multe criterii iar din analiza acestora se

constată că cea mai importantă este mișcarea de apucare necesară multor activități de muncă în care

se pot declanșa probleme legate de disconfort, dureri, tensiuni sau chiar răniri.[37] În vederea analizei

emisiei de radiație termică dezvoltată în mână în urma unui efort controlat, de tip apucare s-a

dezvoltat o metodologie flexibilă de evaluare prin care se urmărește punerea în evidență a distribuției

de temperatură la nivelul ansamblului degete-mână și deasemenea evolutia acesteia pe durate și

intensitati diferite de efort indus. Astfel sistemul de analiză este compus din camera de termoviziune

tip FLIR Thermovision, dispozitive și instrumente (goniometre, dinamometru, pinchmeter etc.) de

măsurare antropometrică a ansamblului degete-mână-braț (FHA), sistem computerizat de procesare a

datelor sub formă de imagini de termosensibilitate (fig.57). Grupul țintă pe care s-a derulat procedura

cuprinde un număr de 10 subiecți cu vârste cuprinse între 21-23 ani, fără disfuncții motorii la

ansamblul degete-mână-braț, fără a practica un sport ce ar duce la dezvoltarea diferită a ansamblului

degete-mână-braț și fiind examinați în aceleași condiții de mediu (temperatura ambiantă, umiditate,

luminozitate, presiune atmosferică), respectiv în aceleași condiții fiziologice (grad de oboseală sau

relaxare). Metodologia utilizată permite obținerea, în urma procesării imaginilor, a unor date

referitoare la gradientul termic dezvoltat în ansamblul drept (toti subiecții au fost dreptaci) după o

Thermovision

FLIR

Anthropometric

devices

Thermo-image processing

Computerized system for evaluation

Stress calculus and ergometric coefficient

FHA assembly

Environment

conditions

expunere la efort controlat pe durata a 7 minute respectiv pe durata a 14 minute. Pe durata efortului

controlat, indus cu ajutorul unui dinamometru cu afisare analogică, ansamblul FHA a fost sprijinit pe

un suport care să permită acționarea dinamometrului fără nici un fel de obstacol (fig.58). Astfel acest

efort indus a fost directionat preponderent pe structura degete-mână și mai putin pe braț, pentru a

putea apoi capta imaginea termica în procesul de apucare, adică pe degete și mână.

Fig.58. Schema de poziționare și utilizare a dinamometrului pentru inducerea efortului în FHA la eșantionul de

4 subiecți din grupul țintă

Pentru exemplificare s-a ales din grupul țintă un număr de 4 subiecți (fig.58) cu caracteristici

antropometrice cât mai diferite ale întregului corp uman și ale ansamblului FHA și cărora li s-a

înregistrat evoluția forței anatomice, fiziologice și frecvența acțiunilor de apucare-strângere pe durata

a 7 minute, respectiv 14 minute, înainte (1) și după (2) efectuarea efortului controlat. Măsurările

dinamometrice efectuate pe eșantionul ales (4 subiecți), înainte și după perioada stabilită sunt

prezentate în tabel nr.7 și tabel nr.8.

Tabel nr.7 – înainte și după 7 minute

Fa 1 (Kgf) Ff 1 (Kgf) No. Fa 2 (Kgf) Ff 2 (Kgf) /min

S 1 M 52 20 457 46 18 65

S 2 M 38 18 400 32 10 57

S 3 F 27 10 258 25 8 37

S 4 F 38 14 350 38 12 50

Tabel nr.8 – înainte și după 14 minute

Fa 1 (Kgf) Ff 1 (Kgf) No. Fa 2 (Kgf) Ff 2 (Kgf) /min

S 1 M 50 22 823 40 18 59

S 2 M 38 20 840 32 18 60

S 3 F 28 12 712 25 10 51

S 4 F 37 15 825 36 15 59

Nota: Fa=forța anatomică; Ff=forța fiziologică; No=numărul de strângeri pe durata experimentului;

No/min=frecvența acțiunilor de apucare-strângere;

Ambele variante de încercări au fost derulate în zile diferite, dar respectând condițiile de

mediu impuse inițial (temperatură ambiantă de 210C, presiune atmosferică normală, umiditate 50%,

iluminare ambientală 500-750 lx) pentru a nu induce o stare de oboseală și lipsă de concentrare

asupra subiecților.[36] Deasemenea s-a urmărit ca pe durata înregistrărilor să se păstreze același nivel

al radiaților electromagnetice provenite de la aparatura computerizată din laborator. Inițial subiecților

le-au fost măsurăți parametrii fiziologici (temperatura corporală pe durata a 10 minute, tensiunea

arterială și pulsul) și au fost înregistrate imaginile termografice al ansamblului degete-mână, sprijinit

pe un suport fără radiație termică și de culoare gri (fig.58). Cu datele obținute la evaluările inițiale ale

acestui eșantion se stabilește următoarea structură de achiziție de date, valabilă pentru toti subiecții.

Astfel structura de investigație cuprinde: înregistrarea imaginii termografice a ansamblului degete-

mână (FH) înainte de inducerea efortului; derularea acțiunii de inducere a efortului în acest ansamblu

(7 sau 14 minute); captarea imediat la finalul perioadei a unei noi imagini termografice a aceleiași

zone; relaxarea ansamblului FHA a subiectului timp de 45 minute; reluarea procedurii de inducere a

efortului și captarea imaginii termografice de încă 2 ori. Aplicând în acest fel structura de investigație

pe eșantionul de subiecți s-a constatat că stresul mecanic la care este supus ansamblul FH se

stabilizează în timp, pe măsură ce subiecții dezvoltă un nivel bun de înțelegere și participare la

derularea procedurilor. În urma înregistrărilor efectuate pe eșantionul de subiecți se obțin o serie de

informații ce sunt exemplificate în figurile următoare: imaginile termografice și cele prelucrate 3D

pentru evidențierea gradientului de temperatură, înainte și după inducerea efortului controlat de 7

minute (fig.59) respectiv înainte și după 14 minute (fig.60) în cazul subiectului S1M și a subiectului

S3F (având caracteristicile antropometrice și biomecanice cele mai dezvoltate).[40, 41] Gama de

variație a treptelor de temperatură măsurăte pe suprafața ansamblului FH a fost stabilită a fi aceași

pentru toate categoriile de înregistrări astfel încât transferul acestora în culori false evidențiază

suprafețele ce se încadrează în aceste intervale.

a) b)

Fig.59. Imaginea 3D și imaginea termografică a S1M înainte de efort (a); după inducerea efortului pe durata de

7 minute (b)

a) b)

Fig.60. Imaginea 3D și imaginea termografica a S1M înainte de efort (a); după inducerea efortului pe durata de

14 minute (b)

a) b)

Fig.61. Imaginea 3D și imaginea termografica a S3F înainte de efort (a); după inducerea efortului pe durata de

7 minute (b)

a) b)

Fig.62. Imaginea 3D și imaginea termografica a S3F înainte de efort (a); după inducerea efortului pe durata de

14 minute (b)

Aplicând analiza de tip ANOVA asupra valorilor forțelor anatomice și fiziologice dezvoltate

de subiecți pe durata testării s-au obținut următoarele valori, conform relațiilor următoare:

1

10

40

1

2

11

2

1

2

4

1

10

1

210

1

40

1

240

1

j

j

i

ii

i

ii

i

x

x

x

x

DF

DF

SSW

SST

DF

DF

SSW

SSB

DF

DFF

(10)

unde DF1 și DF2 = gradele de libertate ale grupelor de valori, respectiv SST= suma totală a

pătratelor; SSW=suma pătratelor din “interior”; SSB= suma pătratelor “dintre”; xi=valori din grupele

de analiză (forțe anatomice, fiziologice, înainte și după inducerea efortului) corelate cu valori

maxime de temperatură.

Valoarea coeficientului F, determinat prin procedura ANOVA pentru situația inducerii

efortului pe durata a 7 minute este 13,23 iar pentru situația de expunere a subiecților pe durata de 14

minute este 13,35 ceea ce indică o corelare bună între înregistrările realizate pe cele două proceduri

raportate la timp. Analizând gradientul termic pentru fiecare tip de înregistrare și corelând aceste

valori cu forțele anatomice și fiziologice se pot evidenția aspecte importante legate de evoluția

gradului de confort în ansamblu FH. Astfel pe durata derulării metodologiei s-a observat dezvoltarea

unei dependențe directe între scăderea forței fiziologice după efectuarea efortului indus și

modificarea temperaturii la nivelul ansamblului FH ceea ce indică o anumită variație a gradului de

oboseală sau disconfort local (fig.64).

a)

b)

Fig.63 Variația temperaturii maxime dezvoltate la nivelul ansamblului FH

a)

b)

Fig.64 Corelarea variației temperaturii maxime dezvoltate la nivelul ansamblului FH cu numărul de acțiuni

de apucare/min pe durata de 7 minute (a) respectiv 14 minute (b)

Analiza corelativă dezvoltată prin această procedură definește degree of comfort în

effort=gradul de confort în efort (DCE) printr-o relație directă între ciclurile de acțiuni de

strângeri/apucări și temperatura maximă dezvoltată în ansamblul FH. Astfel, calculând acest DCE

pentru grupul țintă s-au obținut următoarele valori prezentate în tabelul nr.9.

Tabel nr.9 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10

M M F F M M F F M M

N7 65 57 37 50 68 62 45 35 69 70

N14 59 60 51 59 60 58 54 49 62 64

Tm7 40 35 35 40 35 35 30 30 40 40

Tm14 40 35 35 35 40 35 35 35 45 40

DCE 1,101 0,950 0,725 0,968 1,001 1,062 0,705 0,614 0,990 1,097

Nota: M = masculin; F = feminin; S1-S10 = grup țintă; N7 și N14 = frecvența ciclurilor de

strângere/apucare la 7 minute, respectiv 14 minute; Tm7 și Tm14=temperatura maximă dezvoltată în

ansamblul FH la 7 minute, respectiv la 14 minute.

Procedura aplicată indică astfel, prin DCE, gradul de expunere la oboseală în funcție de

valorile afișate. Spre exemplu, subiecții la care coeficientul DCE este subunitar sunt cei mai expuși la

instalarea unui nivel de oboseală mult mai rapid și mai intens decât subiecții al căror coeficient este

supraunitar. În situația obținerii unui DCE unitar atunci acești subiecți pot derula o activitate la limita

minimă a stării de confort pe care o pot controla ușor și deasemenea pot doza eficient efortul pe

întreaga perioadă de expunere.

Deasemenea s-a putut observa, din analizele efectuate, că subiecții, într-o primă fază, dezvoltă

un efort mai mare ce implică o creștere locală a temperaturii ansamblului FH pe care apoi o reglează

prin mecanismele fiziologice zonale tegumentare până la nivelul de confort. Dacă în schimb,

dimensiunile antropometrice, ca și lipsa de antrenament în astfel de acțiuni sunt substantial

diminuate, atunci aceste caracteristici pot duce la obținerea unor temperaturi mai scăzute la finalul

acțiunii, decât inițial, în ansamblul FH. Această situație s-a evidențiat în mod deosebit la subiecții de

gen feminine, dar și la cei de gen masculin, la care lipsa de antrenament și dimensiunile

antropometrice au influențat această manifestare. Prin urmare DCE este o măsură a nivelului de

instalare a gradului de oboseală care contribuie la modificarea gradului de confort necesar derulării

unei acțiuni cu un anumit tip de efort, mișcare simplă sau acțiune complexă. Temperatura finală

maximă măsurătă prin termoviziune, corelată fiind cu nivelul de efort și forma de mișcare, reprezintă

o mărime principală în stabilirea DCE, ceea ce face din metoda termoviziunii o metoda usor de

utilizat, flexibilă și rapidă și în foarte multe domenii de activitate. [42, 43] Procedura poate fi extinsă

pe investigații realizate pe întreaga suprafață a corpului uman, aflat în condiții de mediu care să

inducă o variație de temperatură atât la nivelul membrelor superioare/inferioare cât și la nivelul

capului sau ochilor. Prin aceste investigații se poate stabili un grad de confort general (GDC) cu cele

două componente – static/relaxare (GDC-S) și respectiv dinamic/efort (GDC-E) în scopul evaluării

simultane a unui grup țintă ce deruleaza acțiuni diferite.

Fig.65 Variația gradului de confort în efort (DCE)

Sistemul vizual uman reprezintă, pentru corpul uman, “poarta de intrare” a celui mai mare

set de informații pe care “sistemul central”, creierul, le procesează în timp real, le stochează, le

interpretează și la care reacționează prin mecanismele sale specifice. Așa cum se arată într-un raport

al American Association of Physicists în Medicine of the American Institute of Physics, publicat în

1995 [46], autorii definesc o serie de parametri și unități de măsură utilizate în detecția prezenței și

măsurarea cantității de radiații în cabinetele medicale de specialitate. Astfel este menționat că radiația

este măsurată în unități de radiație: roentgen, rad și rem. Dar pentru ca în aceste locații cantitățile de

radiație sunt de ordinul milliroentgen (mR), milirad (mrad) sau milirem (mrem) este mai important să

se măsoare un alt aspect care apare și se desfășoară pe durata unei activități și anume expunerea

subiecților umani la asa numita doză absorbită sau/și doza echivalentă, mărimi ce au în Sistemul

Internațional ca unități de măsură: coulomb per kilogram (C/kg), gray (Gy), și Sievert (Sv). Aceste

aspecte, precum incidența unor deficiențe ce se amplifică sau se inițiază în organismul subiecților

care activează în aceste spații, constituie situații care trebuie analizate din toate punctele de vedere,

mai ales pentru asigurarea protecției subiecților umani și în mod deosebit de protecție a funcției

vizuale a acestora. O serie foarte amplă de cercetări sunt realizate, la diferite niveluri și sunt stabilite

și apoi verificate limitele de expunere ale corpului uman mai ales efectele cumulate pe durata unui an

(table nr.10). [47]

Tabel nr.10. Limite de dozare a radiaților [47]

Tipul de dozimetrie Limite normale

[mrem/yr]

Nivel 1 (luna) [mrem] Nivel 2 (acumulat) [mrem]

Întregul organism uman 5000 100 1000

Cristalinul 15000 300 3000

Piele și/sau extremitățile 50000 1000 10000

Un alt aspect care este foarte important în procesul de protecție a subiecților umani care

activează în cabinete medicale de specialitate îl constituie protecția sistemului vizual la efectul

radiaților laser, în primul rând, prin utilizarea unor ochelari speciali.

Fig.66. Schema de lucru în metodologia de evaluare

Așa cum este prezentat în ghidul realizat de Health and Safety Executive din Anglia [48] se

pot realiza și alte serii de măsuri practice de diminuare a efectului radiației laser asupra subiecților

umani care manevrează, utilizează sau depanează aceste sisteme. In orice situație funcția vizuală, prin

principalele sale caracteristici (acuitate vizuală, vedere cromatică și câmp vizual) trebuie să fie

controlată periodic, protejată și corectată, acolo unde se impune acest lucru, la persoanele care

lucrează în cabinete medicale de profil. În vederea stabiliri unei metodologii de evaluare și control de

Target group –

30 human

subjects

Environment Work

activities

Visual acuity

(VA)

Visual field

(VF)

Chromatic

vision (CV)

Visual system evaluation, correction and

protection

tip screening al persoanelor care lucrează în medii agresive pentru sistemul vizual, din punct de

vedere al radiaților, se stabilește prin această cercetare o structură flexibilă și adaptativă de acțiune.

Această metodologie cuprinde, în prima parte, o evaluare primară a funcției vizuale a subiecților, a

nevoilor lor vizuale de confort și protecție, prin construcția specifică a unei proceduri de anamneză.

În partea a două sunt stabilite o succesiune de teste și măsurări, ce compun kit-ul de screening al

sistemului vizual (SKVS) în scopul evaluîrii corelate a caracteristicilor principale ale sistemului

vizual al subiecților. Astfel a fost construit setul de chestionare de anamneza pe trei categorii de

problematici: în prima parte sunt analizate aspectele generale ale funcției vizuale și ale mediului în

care activeaza grupul țintă, în partea a două sunt realizate evaluîri primare de tip acuitate vizuala

(VA), vedere cromaticî (CV) și câmp vizual (VF), iar în partea a treia sunt corelate aceste măsurători

cu condițiile de lucru și nivelul de radiații optice în care poate activa grupul țintă (fig.66).

Structura experimentală utilizată este compusă dintr-un sistem de evaluare a acuității

vizuale, a vederii cromatice și a câmpului vizual, înainte și după expunerea controlată la radiație

optică provenită de la display-uri aparatelor din cabinetele medicale de profil, iar prelucrarea datelor

se poate realiza pe un sistem computerizat. Așa cum este menționat în fig.69 cei trei parametri ai

sistemului vizual sunt analizați înainte de expunerea controlată la radiație optică a grupului țintă

format din 30 subiecți umani, cu vârsta medie de 28+/-0,3 ani, cu un număr egal de subiecți de gen

masculin, respectiv feminin, aflați într-o stare buna de confort și parametri fiziologici normali (fig.67

și fig.68).

Fig.67 Acuitatea vizuală inițială și distanța pupilară Fig.68 Măsurărea acuității vizuale și a refracției

obiective

Aceste măsurători inițiale se continuă cu

evaluarea vederii cromatice prin utilizarea

testelor Ishihara în condițiile de mediu în care se

face întreaga procedură de investigație. Un alt

parametru important al evaluării este stabilită de

testarea inițială a câmpului vizual pentru

evidențierea zonelor normale sau cu scotoame ce

limitează percepția corectă (fig.69).

Fig.70. Schema normală a testului Farnsworth-Munsell

În urma evaluării inițiale a grupului țintă s-au stabilit condițiile de simulare a efectului unor

radiații optice provenite de la ecranele de disply-uri aflate în cabinetul medical. Astfel s-a măsurăt

iluminarea generală, locală și combinată pe întrega durată a experimentului, iar valorile medii sunt

Fig.69. Măsurărea câmpului vizual inițial

545 lx pentru iluminare generală, 750 lx pentru iluminare locală și respectiv, 600 lx pentru iluminarea

combinată, pentru a evita variații care să influențeze măsurările. Subiecții au fost expusi de 3 ori

succesiv, pe durata a 25 minute fiecare (cu pauză de 10 minute), reprezentând 23,33 % din perioada

normală de activitate, la o intensitate de radiație optică provenită de la un display cu iluminare de

1000 lx și cu imagine continuă (într-un mediu în care iluminarea ambientală a fost de 545 lx). După

această expunere cumulată (de 105 min.), subiecților le-au fost testate caracteristicile de tip VA, CV

și VF în aceleași condiții de mediu, ca și cele inițiale. La finalul testărilor efectuate rezultatele sunt

analizate din punct de vedere al impactului radiației display-ului asupra capacității de re-adaptare la

mediu și de păstrare a percepției cromatice. În acest sens se prezintă un exemplu al unui eșantion de 3

subiecți care, verificați inițial asupra sistemului vizual se încadrează în categoria VA=normala,

CV=normal și VF=normal. După expunerea controlată a sistemului vizual conform metodologiei

(fig.69) subiecților le-au fost evaluate cele trei caracteristici observindu-se diferențe semnificative

mai ales la capacitatea păstrării vederii cromatice în limite normale, acesta fiind un parametru foarte

important pentru desfășurarea diferitelor profesiuni.

Astfel, testul Farnsworth-Munsell, în varianta normală se prezintă ca în fig.73, în care

cercurile concentrice ale graficului indică punctele de eroare 2, 5, 10, 15 şi 20. Cu cât se îndepărtează

de centru, cu atât mai mult va fi eroarea în plasament pentru fiecare dintre culori. Graficul perfect va

Fig.71 Reprezentările grafice ale parametrilor analizați

VA (sus), CV (mijloc), VF (jos) evaluați pentru grupul

țintă în faza inițială, respectiv finală

Fig.72. Evaluarea vederii cromatice și a câmpului

vizual după expunerea la radiație optică de la

display-uri

Nota: VF=1 (normal), VF=0 (anormal)

Fig.73. Variația comparativă a parametrilor sistemului vizual

fi un cerc pe nivelul 2 (punctaj total: 0). Erorile minore (în interiorul cercului 5) sunt în general

acceptabile, distincţia culorilor putând fi afectată de hardware (monitor, grafica software-ului etc.).

Marile dezechilibre spre un sector sau altul sunt indicatori de scădere a performanțelor de vedere

cromatică ale culorilor respective la nivelul subiecților evaluați. Dacă inițial eșantionul de trei

subiecți a prezentat valori comparabile ale parametrilor sistemului vizual (VS) analizați (tabel nr.11.),

după expunere aceste valori s-au modificat substanțial și au indicat o sensibilitate scăzută, atât la

perceperea stimulilor în câmpul vizual cât și corectitudinea testului vederii cromatice. Aceste

modificari ale parametrilor VS au fost înregistrate după perioada de testare și sunt prezentați în tabel

nr.12 indicând în toate cele trei cazuri un sistem vizual deficitar, ceea ce relevă faptul că expunerea

prelungită la radiație optică intensă afectează parametrii principali ai sistemului vizual. Deasemenea

se poate observa că subiectul de gen feminin din eșantionul exemplificat, deși are o scădere

substanțială a VA modificările în vederea cromatică sunt importante dar pot fi compensate de

experiență și cunoștințe.

Tabel nr.11 Valorile inițiale ale parametrilor VS Tabel nr.12 Valorile parametrilor după expunere

Afectarea sistemului vizual, imediat după experiment, prin diminuarea parametrilor vizuali

principali (VA, CV și VF) reprezintă o manifestare fiziologica a procesului de adaptare și care revine

la valorile inițiale printr-un mecanism de re-echilibrare a reacților fotochimice la nivelul retinian.

Variația acuității vizuale, între faza inițială și cea finală este în proporție de 93% corelată pentru tot

grupul țintă evaluat. Variația vederii cromatice evaluate între faza inițială și cea finală este definită de

un coeficient de corelație de 85,33% și deasemenea față de acuitatea vizuală în proporție de 76,4%.

În acest fel prin kitul de evaluare (format din sistemul de măsurare a acuității vizuale, testele

cromatice computerizate și sistemul de evaluare a câmpului vizual) și prin modalitatea de analiză

folosind procedura de tip ANOVA se pot determina rapid efectele radiaților optice de la disply-urile

aparatelor dintr-un cabinet medical de profil și se pot lua măsurile necesare eliminării efectelor

negative și stabilizarea unor condiții de confort operational.

5. Concluzii In contextul celor exprimate în capitolele anterioare se poate concluziona că influența

factorilor de mediu determină un proces de acomodare al organismului uman, manifestat prin “lupta”

continuă de adaptare, de realizare a stării normale de confort și uneori chiar de supraviețuire.

Procesul de adaptare la factorii de mediu se concretizează prin mecanismele complexe de apărare ale

organismului la solicitarile determinate de stimuli din exterior, la schimbările de mediu înconjurător

sau chiar și social, deci la condiții variate de existență. Tot acest proces este de fapt rezultatul

evoluției și ontogenezei de lungă durată la care a fost supus organismul uman.

Prin procesul de adaptare are loc armonizarea însuşirilor organismului cu caracteristicile

factorilor externi, în consecinţă, organismul devine mai independent faţă de influenţele negative ale

mediului. În același context trebuie menționat că adaptarea la mediu este un rezultat pozitiv, care se

manifestă prin consolidarea funcţiilor fiziologice și dezvoltarea adecvată a organelor, pe când

neadaptarea este urmată de boală, stress, disconfort sau chiar deces. Această adaptare are loc și prin

manifestări psiho-sociale, manifestările adaptării constând în creşterea capacităţii de muncă, a

performanţei, a manifestarii controlului asupra mediului, tehnologiilor, mașinilor de lucru etc.

VA CV

[pct]

VF Observatii

S1M 0.9 10 normal VS normal

S2M 1.0 6 normal VS normal

S3F 1.0 4 normal VS normal

VA CV

[pct]

VF Observatii

S1M 0.7 216 anormal VS deficitar

S2M 0.9 64 anormal VS deficitar

S3F 0.8 72 anormal VS deficitar

În procesul de armonizare a relaţiilor organismului cu mediul înconjurător pot fi evidenţiate

cele două forme de adaptare: adaptarea autoplastică (modificarea organismului în raport cu

capacităţile mediului) și adaptarea aloplastică (modificarea mediului în raport cu necesităţile

organismului). Pentru estimarea vitalităţii organismului faţă de condițiile de mediu, care sunt

adecvate sau neadecvate, pot fi divizate în următoarele stări calitative: fiziologică, stare încordată,

adaptată şi patologică. Formele de manifestare ale adaptării sunt foarte variate, manifestându-se prin

modificări ale însuşirilor fizice externe, cum ar fi dezvoltarea masei musculare la nivelul membrelor

superioare și/sau inferioare, dar și a însuşirilor senzoriale (acuitate vizuală, audibilitate crescută etc.),

metabolice, endocrine, neurologice și imunologice, care pot fi organice şi funcționale.

Concomitent, menţionăm și importanţa adaptării culturale, care diferenţiază omul faţă de alte

vieţuitoare. Prin adaptarea culturală omul îşi asigură mijloacele complexe de protecție faţă de factorii

de mediu și de adaptare la condițiile nefavorabile extreme, se informează și previne procesele

negative din evoluție. Prin urmare, prin această prismă omul se adaptează, utilizând îmbrăcămintea

corespunzătoare, un adăpost modificat, precum și modificând factorii de mediu în funcție de nevoile

sale de viață sau activitate. Este deasemenea important să se menţioneze adaptarea comportamentală

și bio-comportamentală ca elemente al adaptării culturale. Aceasta se realizează prin intermediul

creierului şi în corelare cu factorii sociali. Corespunzător cu analizele efectuate, factorii de mediu cu

care organismul uman se află într-o corelaţie permanentă, asigurând echilibrul dintre ele, se pot

menţiona componenţii de bază: aerul, apa, alimentele, locuinţa, solul etc. Proprietăţile fizice ale

acestor elemente de mediu sunt temperatura, umiditatea, radiațiile etc. iar la ele se adaugă

proprietăţile chimice, biologice, precum și cele sociale (de consum).

Mecanismele de adaptare implică practic toată sfera organismului uman, însă mai frecvent

este implicat sistemul nervos central. Trebuie de luată în considerare, deasemenea complexitatea

fenomenelor de adaptare, care include acele forme de adaptare încrucişată. Aceasta înseamnă că,

după o perioadă mai lungă de timp, pe lângă modificări adaptive la un singur agent de mediu, se

dezvoltă unele procese colaterale de adaptare la alţi agenţi, ceea ce se manifestă prin creşterea

adaptării (adaptarea încrucişată pozitivă) sau diminuarea ei (adaptarea încrucişată negativă). Se

consideră că, în fazele inițiale, la un stimul slab se dezvoltă o rezistenţă încrucişată puternică, pe când

la un stimul puternic şi în fazele finale ale adaptării se dezvoltă o rezistenţă încrucişată negativă.

Adaptarea încrucişată poate fi extinsă la activităţi profesionale, exerciţii fizice, excese sau carenţe

alimentare, ceea ce poate influenţa adaptarea la mediu, activitate motorie sau nervoasă, hipoxie și

infecţii. Este deosebit de util să se conceapă stimulii mediului ca informaţii, iar toate celelalte

mecanisme (nervos, motor, metabolic etc.), ca acțiuni cibernetice, în care procesele se autoreglează

prin conexiuni directe, ocolite, inverse, statice sau dinamice. Organismul uman dispune de

mecanisme cibernetice, care după importanţa lor în păstrarea integrităţii organismului se înscriu într-

o anumită ierarhie (ex. echilibrul termic, echilibru vestibulocular, echilibrul hidric etc).[7]

Deasemenea, procesul de adaptare a fost pus în legătură cu conceptul de stres. Noţiunea de

adaptare (așa cum este ea definită în literatura de specialitate) nu se limitează doar la reacţia

fiziologică a organismului faţă de schimbările factorilor de mediu, dar se referă şi la modificările

patologice. Aceasta este o capacitate de autoreglare a organismului ca totalitate, la care participă

îndeosebi mecanismele principale endocrine, iar reacţia organismului are loc în cele 3 faze succesive:

alarmă, rezistenţă, epuizare.

În prima fază după “atacul” ţesutului de către agentul stresor, au loc modificări locale

exprimate prin apariția unor substanţe rezultate în urma acțiunii stresante. Acestea din urmă sunt

stimuli pentru sistemul nervos, de unde se declanșează un lanţ întreg de reacţii, prin care sistemul

nervos central suferă fenomenul de şoc, se stimulează apoi sistemul hipofizar, are loc secreţia

adrenalinei şi noradrenalinei.

Faza a doua, numită de rezistenţă, prezintă un răspuns din partea organismului, la care

participă sistemul nervos, circulator, endocrin, imunologic etc. pentru protecția mai eficace contra

agenţilor stresori.

Faza de epuizare (a treia) se manifestă prin scăderea capacităţii organismului de luptă din

cauza saprasolicitărilor sau deficienţei de adaptare.

De menționat, însă, că la clasificarea proceselor de adaptare este necesar de a lua în

considerare:

- factorii mediului înconjurător (fizici, chimici, psihici, sociali, culturali, medicali) –

- proprietăţile organismului (perioadele vieţii, sexul, particularităţile naţionale etc.);

- caracterul reformelor adapţionale în diferite sisteme de reglare biologică

Graţie particularităţilor organismului de a-şi modifica starea morfologică și fiziologică, omul

devine capabil de a se adapta la toate condițiile de mediu (în diferite grade adaptabilitate) folosindu-și

în acest sens caracterul reformelor adapționale de reglare biologică.

Apare noţiunea astfel de tip adaptiv – norma reacţiei biologice faţă de complexul de condiții

ale mediului ambiant, care asigură starea de echilibru, stabilitate bipodală sau în diferite poziții în

diferite activități, confort ocupațional sau de viață etc. Reacţiile procesului adaptiv la subiecții umani

au loc în 2 forme: generale şi specifice. Dintre formele generale se poate menționa sporirea

rezistenţei organismului la condiţiile nefavorabile ale mediului înconjurător, care se manifestă prin

creşterea masei osteomusculare a corpului sau a zonelor din corp care sunt activate mai mult. Pe de

altă parte, reacţiile specifice sunt foarte variate: sporirea producţiei termice la nivelul membrelor

superioare sau inferioare, mărirea suprafeţei relative de evaporare etc. Tipurile adaptive se

caracterizează prin mai multe particularităţi specifice.[7]

În calitate de exemple de adaptare la mediu pot fi menţionate următoarele:

- adaptarea senzorială – cele mai simple manifestări reflexe, care constau în atenuarea

sensibilităţii faţă de un stimul şi prin lipsa totală a răspunsului la nivel de excitaţie, care anterior

producea o reacţie promptă din partea unui organ sau complex de organe (dispariţia după numai

câteva minute a mirosului unei substanţe, obişnuinţa cu tic-tacul ceasornicului, acomodarea văzului

la întuneric/lumină etc.);

- adaptarea temporală (bioritmicitatea) – în funcție de timp, spaţiu şi materie, subiecții umani

îşi desfăşoară procesele vitale cu o succesiune şi periodicitate bioritmică integrată, dependentă de

perioada zilei, săptămânii, lunii, anotimpului;

- adaptarea la oscilaţiile ambianţei termice – păstrarea constantă a temperaturii central

(homiotermică) în condiții de frig şi de cald;

- adaptarea la hipoxie și hipopresiune (la altitudini sau spaţii închise cu diminuarea proporţiei

de oxigen etc.);

- adaptarea la factori chimici – ridicarea pragului de sensibilitate la substanţa nocivă,

impunerea mecanismelor biologice ale organismului pentru a-şi menţine echilibrul morfofuncțional

chiar la concentraţii, care pot fi mortale (îngroşarea mucoasei nazale, reacţiile complexe funcționale

şi biochimice, fenomene compensatoare etc.);

- adaptarea la agenţii biologici – dezvoltarea mecanismelor imunitare pentru asigurarea

homeostaziei, păstrarea integrităţii anatomice și funcționale;

- adaptarea culturală şi comportamentală – prevede nu doar adaptarea omului la mediu, ci şi a

mediului la om, în funcție de nevoile sale (reproducerea, nutriţia, comunicarea, explorarea realităţii,

relaţiile cu alte grupuri etc.).

Toate aceste aspecte menționate mai sus vin sa concluzioneze setul de analize, teste, verificări

sau studii bio-comportamentale prezentate pe scurt în această lucrare și care necesită abordări

sistemice si complexe. Existența în paralel a influenței mai multor factori asupra organismului uman,

în interacțiune cu toate componentele spațiului fizic și social în care subiecții umani își desfățoară

activitatea implică abordarea studiului prin mecanismele de management ale interacțiunilor acestor

factori atât prin conexiunile lor statice și cât și a celor dinamice. Dinamica evoluției tehnologiei și a

evoluția speciei umane, procesele de adaptabilitate, creștere și echilibru ale acestora sunt intrinsec

conectate și duc la fenomenul de progres atâta timp cât nu sunt depășite (prin agresiune) limitele de

funcționare ale mediului înconjurător sau/și ale mediului social-uman.

6. Bibliografie

1. Lawrence M. Schell, Mia V. Gallo & Julia Ravenscroft: Environmental influences on human

growth and development: Historical review and case study of contemporary influences,

Annals of Human Biology, September_October 2009; 36(5): 459-477;

2. Ludwine Casteleyn, Environment and Health, European Commission DG ENV, issue 18,

February 2010;

3. A. J. McMichael et al., Climate change and human health, World Health Organization

Geneva 2003; ISBN 92 4 156248 X;

4. Mark H. Bickhard, How Does the Environment Affect the Person?, invited chapter în

Children's Development within Social Contexts: Metatheoretical, Theoretical and

Methodological Issues, Erlbaum, edited by L. T. Winegar, J. Valsiner, în press;

5. Serban Ionel, Studii şi cercetări privind influenţa mediului înconjurător asupra stabilităţii şi

locomoţiei umane, Teza de doctorat, Universitatea Transilvania Brasov, Romania, 2012;

6. Baritz Mihaela și Cotoros Diana, Advanced Technologies în Biomechanics Investigațions for

the Analysis of Human Behaviour în Working Activities, în "Advanced Technologies", ISBN

978-953-7619-X-X published by Sciyo, 2010;

7. http://library.usmf.md/old/downloads/ebooks/Ecologia.umana/ accesată sept.2014

8. McGuan, S.P. (2006) - Active human response to a vibrațion environment, MSC.Software

VPD Conference, Huntington Beach, California

9. Baritz M., Cristea L., Cotoros D., Balcu I., (2008) Interconnections between optometry and

biomechanics for ergonomics studies, Buletinul Institutului Politehnic din Iasi, Tomul LIV

(LVIII), Fasc. X, 2008

10. Baritz M., Cristea L., Cotoros D., Repanovici A., Analyze of postural stability în stepping

acțion for person wearing composite progresive lens, 2nd

International Conference Advanced

Composite Materials Engineering COMAT, Brasov, Romania, 2008

11. Baritz M., Cotoros D., Cristea L., Rogozea L. Analyze of human body bipedal stability for

neuromotors disabilities, BICS'2008, Tg.Mures, Nov.6-7, 2008, ISSN 2065-0418

12. Borg F., An inverted pendulum with a springy control as a model of human standing, arXiv:

physics/0512122v1 [physics.bio-ph] 14 Dec 2005

13. Blaszczyk J., Klonowsk W., (2001), Postural stability and fractal Dynamics, Acta Neurobiol

Exp. 2001, 61: 105-112

14. Garcia M., Chatterjee A., Ruina A., Coleman M. (1998). The Simplest Walking Model:

Stability, Complexity, and Scaling, ASME Journal of Biomechanical Engineering 1998;

15. Jiang Y., Nagasaki S., You M., Zhou J., Dynamic studies on human body sway by using a

simple model with special concerns on pelvic and muscles roles, Asian Journal of Control,

Vol. 8, No. 3, pp. 297-306, September 2006;

16. Katiyar R., (2010). Clinical gait data analysis based on Spatio-Temporal features (IJCSIS)

International Journal of Computer Science and Informațion Security, Vol. VII, No. II,

February, 2010, ISSN 1947-5500

17. Mrozowski J., Awrejcewicz J., ZMP and GCOM criteria as a base of assessment of the human

gait stability, Department of Automatics and Biomechanics, Technical University of Łódź,

18. Radu C., Determinarea forțelor de reacțiune în articulatia gleznei în condiții dinamice,

ANNALS of the ORADEA UNIVERSITY. Fascicle of Mânăgement and Technological

Engineering, 2007;

19. Tozeren A., Human Body Dynamics: Classical mechanics and Human Movement, 2000

Springer-Verlag New York, Inc.ISBN 0-387-98801-7

20. A.Drăghici, Ergonomie, Editura Universităţii „Transilvania” Braşov, 2003

21. http://www.cdc.gov/niosh/ accessed 15.01.2014

22. http://www.worksafenb.ca/docs/manualedist.pdf accessed 18.01.2014

23. Şerban I., Rosca I., Braun B., Druga C.–Environmental effects on the center’s offset of the

Kistler force plate, International Conference on Medicine and Health Care through

Technology, MediTECH-2011, Cluj–Napoca, 29.08–2.09.2011, ISBN:978-3-642-22585-7,

p.100–105;

24. http://www.ccohs.ca/oshanswers/ergonomics/niosh/calculating_rwl.html accessed 22.01.2014

25. Şerban I., Rosca I., Braun B., Druga C.–Analysis parameters base of support and center of

mass of the human body, The 4th

International Conference “Computational Mechanics and

Virtual Engineering” COMEC, 20-22 October 2011, Brasov, p.429-434, ISBN 978-973-131-

122-7;

26. https://www.emcins.com accessed 10.02.2014;

27. Middlesworth M.-NIOSH Lifting Equation: Single Task Analysis, www.ergo-plus.com.

28. Waters T. et al.-Applications manual for the revised NIOSH lifting equation, Raport from

U.S. Department of Health and human services, 1994.

29. Balcu Ion, Sinteza proiect A1058/2007, “Protecția organismului uman la socuri și vibrații”;

30. Pheasant S., Haslegrave C.M., Bodyspace: Anthropometry, ergonomics and the design of

work, 2nd

ed., Routledge, Taylor & Francis, ISBN: 978-0-7484-0067-6, 2006;

31. R. Barauskas, R. Krusinskiene, On parameters identification of computational models of

vibrațions during quiet standing of humans, Journal of Sound and Vibrațion 308, 2007, 612–624

32. Ł. Jaworski, P. Siondalski, K. Jarmoszewicz, J. Rogowski, "Arm temperature distribution în

thermographic pictures after radial artery harvesting for coronary bypass operation",

Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery 6 (2007) 598–602;

33. M. Čoh, B. Širok, “Use of the thermovision method în sport training”, FACTA

UNIVERSITATIS Series: Physical Education and Sport Vol. 5, No 1, 2007, pp. 85 – 94

34. N. Borojevi, "Thermography hand temperature distribution în rheumatoid arthritis and

osteoarthritis", în PERIODICUM BIOLOGORUM UDC 57:61 VOL. 113, No 4, 445–448,

2011;

35. P. Ghosh, M. Mitchell, J. Gold “Segmentation of thermographic images of hands using a

genetic algorithm”, Image Processing: Machine Vision Applications III, Proc. of SPIE-IS&T

Electronic Imaging, SPIE Vol. 7538, 2010;

36. N. Zaproudina, O. Airaksinen, M. Närhi, “Are the infrared thermography findings skin

temperature-dependent? a study on neck pain patients”. Skin Res Technol. 2013

Feb;19(1):e537-44;

37. R.A.R.Vardasca, The effect of work related mechanical stress on the peripheral temperature

of the hand, PhD thesis, University of Glamorgan/Prifysgol Morgannwg Wales, United

Kingdom, 2010;

38. http://bio-medical.com/news/2002/05/temperature-biofeedback-hand-warming-explanation/

39. N. Memarian "A novel access technology based on infrared thermography for people with

severe motor impairments”, thesis from Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering

University of Toronto, 2010;

40. I.C. Bertmaring “Using Thermography to Evaluate the Effects of Arm Flexion and Loading on

the Anterior Deltoid during a Simulated Overhead Task”, thesis from Faculty of the Virginia

Polytechnic Institute and State University, 2006;

41. N.Bouzida, A. Bendada, J-M. Piau, M. Akhloufi, X. Maldague, M. Raymond, “Using lock-in

infrared thermography for the vizualization of the hand vascular tree”, Thermosense XXX, ,

Proc. of SPIE Vol. 6939, 69390O, (2008)

42. C. Hildebrandt, K. Zeilberger, E. Ring and C. Raschner, “The Application of Medical Infrared

Thermography în Sports Medicine”, An International Perspective on Topics în Sports

Medicine and Sports Injury, ISBN 978-953-51-0005-8

43. Z. Magyar, “Applicability of the Thermal Manikin for Thermal Comfort Investigațions”, PhD

thesis, Szent István University, Hungary, 2011;

44. Raport Occupational safety and health series No.70, "Vizual display units: radiațion

protecțion guidance", International Labour Office, CH-1211 Geneva 22, Switzerland 1994;

45. Charles A. Kelsey, AAPM Report No. 53 Radiațion information for hospital personnel,

American Association of Physicists în Medicine, 1995;

46. L. Phillips et al., "Radiațion Safety Manual", Health Physics staff of Stanford University,

2010;

47. Health and Safety Executive, "The radiațion safety of lasers used for display purposes", ISBN

978 0 7176 0691 7, 1996;

48. Wim van Eck, "Electromagnetic Radiațion from Video Display Units: An Eavesdropping

Risk?", Computers & Security 4 (1985) 269-286;

49. European Commission, RADIAȚION PROTECȚION N° 162, Criteria for Acceptability of

Medical Radiological Equipment used în Diagnostic Radiology, Nuclear Medicine and

Radiotherapy, 2012;

50. Graeme Elliott et al., “Electromagnetic radiațion emissions from video display terminals

(VDTs)” Australian Radiațion Laboratory, Commonwealth Department of Health, Victoria,

Australia, 1985;