労働科学 79 巻, 4 号 (219) ~ (223), 2003 J. Science of Labour Vol. 79, No 4 除草時の作業姿勢の違いが腰部下肢筋活動へ及ぼす影響江口淳子 * INFLUENCE OF THE DIFFERENCE IN WORKING POSTURE

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まともはまもり
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1 労働科学 79 巻, 4 号 (29) ~ (223), 2003 J. Science of Labour Vol. 79, No 4 除草時の作業姿勢の違いが腰部下肢筋活動へ及ぼす影響江口淳子 * INFLUENCE OF THE DIFFERENCE IN WORKING POSTURES DURING WEEDING ON MUSCLE ACTIVmES OF THE LOWER BACK AND THE LOWER EXTREMm ES By Atsuko EGUCHI* Low back pains are believed to result from fatigue of the back extensor muscles, which is often brought about by keeping the trunk flexed forward while working. In particular, farmers often complain of low back pains during and after weeding. The purpose of this study was to investigate how the differences in four weeding postures influenced the surface electrom yographic (EMG) activities of the lower back and the lower extremi ty muscles. Twelve healthy men (20.9±.8 years old) without disorders of the lower back and the lower extremities volunteered to participate in the study. Four weeding postures (halfsitting, squatting, half-kneeling and chair -sitting postures) were selected after a discussion with farmers. Bipolar surface electrodes were attached to the right side of the lower back extensor (L3), rectus femoris and tibialis anterior muscles and the lateral portion of the gastrocnemius muscle. EMG signals were recorded for 50 seconds during keeping each of the four weeding postures and were normalized in relation to the maximal voluntar y contraction (%M VC). A one-way analysis of variance (ANOVA) was performed on the m uscle activi ties (%M VC) in each task (p< 0.05). I n the lower back muscles, the performance during chair -sitting (4.6±3.6%) resulted in the lowest activity level and was significantly lower than that during the half kneeling posture (.3±3.3%). In the rectus femoris muscle, the level of muscle activities during chair-sitting (4.3 ±3.6%) was the lowest and was significantly lower than that during the half - sitting (2.±9.6%) and squatting (.0±.%) postures. In the tibialis anterior muscle, the muscle activity level during squatting (4.6±32.5%) was significantly larger than that during the other three postures and was appro_ximately 5 times that during the chair -sitting posture (2.8±2.). In the lateral portion of the gastrocnemius muscle, the muscle activity level during chair -sitting (9.7±7.3%) was significantly lower than that during the half - sitting (23.0±2.2%) and halfkneeling (7.6±7.2%) postures. All the subjects stated that the chair -sitting posture was more comfortable than the other three postures. This was because the latter postures brought about a lar ger load on the lower back and lower extremity muscles. The results indicated that the chair -sitting posture should be recommended during weeding from the viewpoint of m uscle fatigue induced by excessive muscle activities. キーワード : 除草作業 ; 作業姿勢 ; 腰部筋 ; 下肢筋 ; 表面筋電図 K ey w or ds : Weeding ; Working postures ; Low back muscles ; Lower extremity muscles ; Electrom yogram * 宿毛診療所 Shukumo Clinic

2 ( 220 ). はじめに長時間にわたり同一姿勢をとらなければならない職種にとって, 職業性腰痛は大きな問題のひとつであり, 労働衛生の分野でも注目されてきた特に作業時の姿勢やその環境の影響は大きいこれらに関しては, 工場労働者の作業負担度や作業姿勢の評価についての研究 ' ) や, 介護や看護動作時の姿勢が腰部に及ぼす影響についての研究 2-8), また農作業時の姿勢やその環境に関する研究 9) や農作業姿勢と健康状態の関連についての研究 ' o) などがある当診療所は農村地域にあるため農業従事者が多く, そのため農作業時における筋筋膜性の腰部痛の訴えが多い中でも除草作業時あるいは作業後に腰部痛が生じるという訴えがよく聞かれるしかしながら除草時における作業姿勢の研究は見当たらない姿勢が生体に及ぼす影響を評価する方法として, 長町式作業姿勢診断図のように, 作業姿勢により身体エネルギー消費の大小を評価するもの '' ) や, アンケート調査にて主観的に疲労感を評価するもの, 生理学的指標となる酸素摂取量や心拍数を用いるものがある作業効率の指標では, 小瀬らが保健医療従事者の腰痛についての調査として, 作業動作姿勢を記録するタイムスタディ法を用いている 3) また吉川らは, 美容師を対象に 2 つの異なったシャンプー台での作業における腰部負担を, 傾斜角モニターを使用した体幹傾斜角との関係から述べている '2) 腰背筋についての指標としては, 筋電図により筋活動パターンや筋活動量で評価するものも用いられている 2-8) 筋電図を用いた作業姿勢の研究では, 垰田らはフォークリフト運転者の作業環境に対して, 回転座席を使用することによって身体負担を軽減することができると示している 3) また, I wak iri らは立位での皿洗い作業において, 下肢をサポートすることで背筋や下肢筋への負担が軽減することを示している 4) しかしながら農作業時の姿勢に関する筋電図学的研究としては, ハツカダイコン収穫時の作業姿勢の違いが腰背部へ及ぼす影響について, van Dieen らによる報告 5) があるが, 除草作業時についての報告はない本研究の目的は, 農作業の中でも腰痛が生じることが多いとされる除草作業時の, 4 つの姿勢の違いが腰部下肢筋活動へ与える影響について, 表面筋電図を用いて比較検討することであった. 対象と方法 A. 対象対象は腰部および下肢に疾患のない健常男性 2 名 ( 平均 20.9 ±.8 歳 ) であった対象者全員に研究目的, 方法について十分説明を行い, 同意を得た後に実験を行つたなお実験中, 室温は 24 に保った B. 方法測定と解析には表面筋電計 (NORA XON 社製 M yosystem 200 U.S.A ) を用いたサンプリング周波数は,000 H z, バンドパスフィルターは 0~ 500 Hz に設定した十分な皮膚処理をした後, 銀 / 塩化銀表面電極 (Blue Sensor N-00S, Medicotest A /S Denmark) を, 電極間距離を 3.0 cm 間隔として, 第 3 腰椎の高さの腰部脊柱起立筋, 大腿直筋, 前脛骨筋, 外側腹筋の筋腹に, 筋線維の走行に対して平行に貼付したアース電極は肩甲骨下角に貼付した電極は全て右側のみに貼付した除草作業の模擬的作業姿勢は, S 診療所に通院している農業従事者 0 人から聞き取り調査を行った結果, 実際によく用いられている中腰位, 蹲踞位, 右片膝立ち位, 椅子座位の 4 姿勢とした ( 図 A -D) どの農業従事者も除草作業中, 常時同一姿勢を保持しているわけではなく, 長時間にわたる場合は姿勢転換をしているとのことであったが, 本研究では姿勢による違いを検討するため, 途中での姿勢転換は行わなかった中腰位は膝を軽度屈曲位とし, 臀部が膝よりも高い位置にあることとした ( 図 A) 蹲踞位は膝を最大屈曲位にし, 臀部が膝よりも低い位置にあることとした ( 図 B) 右片膝立ち位は右膝を 90 度屈曲位にて前方へ出し, 左膝は床面へ着くこととした ( 図 C) 椅子座位は高さ 5 cm の台へ腰掛けることとした ( 図 D) 上肢の位置や動きによる影響を除くため, 上肢は自然下垂位で動かさない

3 一 ' 一養 p, ', f ( 22 ) A. Half-sitting B. Squatting C. Half-kneeling 中腰位躊踞位片膝立ち位.it 位座a 子椅D g n Fig. Four working postures during weeding 図 4 つの除草作業姿勢 Table t Electromyographic activities (% M VC) of four muscles in four working postures 表 4 つの姿勢における 4 つの筋の筋活動量 (% M VC) 中腰位躊踞位片膝立ち位椅子座位脊柱起立筋大腿四頭筋前脛骨筋排腹筋一9.5 ±0.2 ± ± 一± 6.0± 4.8.3±3.3 -l 4.6± 3.6 * 数値は平均値 ± 標準偏差単位 ; % n= 2 * : p< 0.05 ± ± 十一十一 * 一* 十± ± ± ] * l ' 十* こととし, どの姿勢も軽度屈曲した手指が床へ軽く着く程度とした視線は指先を見つめるように指示したはじめにダニエルスら 6) の徒手筋力テスト (MM T : Manual M uscle Test) の正常に準じて最大随意収縮 (M VC : Maximal Voluntar y Contraction) を発揮させ, その間の筋電図を 5 秒間記録した十分な休憩後, ランダムに 4 つの姿勢を順にとらせ, 姿勢が安定したことを筋電図モニターの波形にて確認した後, 筋電図をそれぞれ分間記録した各検査の間には 5 分間の休憩を取り, 疲労の影響を受けないようにした記録した波形は全波整流した後, 姿勢開始直後, 終了直前のそれぞれ 5 秒間を除去した 50 秒間の平均活動電位を, M VC の平均活動電位を基準にして正規化し ( % M VC), これを筋活動量の指標とした統計学的解析は一元配置分散分析 ( A NOV A : Analysis of Variance) を用い, 各筋の筋活動量 (% M VC) を比較し, 4 つの姿勢による違いが及ぼす影響を検討したなお, Post hoc test として Fisher の PLSD を用い, 有意水準を 5 % 未満 (p< 0.05) とした m. 結果 4 つの作業姿勢における各筋の筋活動量 ( % M VC) は表に示す通りであった脊柱起立筋では椅子座位での筋活動量が一番小さく ( 平均 4.6 ±3.6 %), 片膝立ち位 ( 平均.3 ±3.3 %) に比べ有意に小さかった大腿四頭筋でも, 椅子座位での筋活動量が一番小さく ( 平均 4.3 ± 3.6 %), 中腰位 ( 平均 2. ±9.6 %) と牌踞位 ( 平均.0 ±. %) に比べ有意に小さかった前脛骨筋では, 蹲踞位での筋活動量 ( 平均 4.6 ± 32.5 % ) が他の 3 姿勢に比べ有意に大きかった特に椅子座位 ( 平均 2.8 ± 2. %) と比べて約 5 倍

4 ( 222 ) 大きかった J 排腹筋では, 中腰位 ( 平均 23.0 ± 2.2 %) と片膝立ち位 ( 平均 7.6 ±7.2 %) に比べ椅子座位 ( 平均 9.7 ± 7.3 %) は有意に小さい値を示したこの 4 姿勢での自覚症状について聞き取り調査を行ったところ, 一番楽な姿勢は, 被検者全員が椅子座位と回答した他の 3 姿勢は, 腰の痛みより下肢の辛さの訴えが主であった IV. 考察筋活動量の指標である % M VC は, 腰部の脊柱起立筋では, 椅子座位が一番小さい値を示した中腰位と片膝立ち位は筋活動量が多く, 同じ傾向を示した一方, 踞位と椅子座位は筋活動量が少なく, 同じ傾向を示したこの 2 群を比較すると, 図に見られるように, 筋活動量の少ない牌踞位と椅子座位では, 股膝関節を大きく屈曲させており, 体幹を大きく前傾させなくても上肢を床へ届かせることができている一方, 中腰位と片膝立ち位は股膝関節の屈曲が小さく, 上肢を床へ届かせるために体幹を大きく前傾させなければならないそのため後方から姿勢を保持する脊柱起立筋の筋活動量が多くなったと考えられる柴田らは, 脊柱起立筋は姿勢保持に関する伸筋であり, 腰椎を支点として体幹質量を牽引するので, 上体の傾斜が大きくなるほど支点から体幹重心までの距離が延長しモーメントが増加するためその緊張度が高まるとしており4), 本研究の結果を支持するものである大腿四頭筋では中腰位と蹲踞位で筋活動量が多かった中腰位は股膝関節が軽度屈曲位であるため骨関節での支持ができず, 抗重力姿勢を保持するためには筋での支持が必要となり. 大腿四頭筋の活動量が大きくなったと考えられるまた踞位では抗重力姿勢を保持するために大腿四頭筋の活動量が大きくなったと考える椅子座位では, 後方から椅子で臀部を支持するため, 抗重力姿勢を保持するための筋活動量は少なくてすんだと考えられる前脛骨筋では牌踞位で筋活動量が大きかった降踞位は臀部の位置が後方にあるため重心が足部の後方に偏り易くなるそのため上肢を床へ届か _ l _ せるためには足関節の背屈を保持し, 大腿と体幹 _ - _ t _ ' CO _ ; 目 l 力へさ 7 lアしl り, 足関即一月 J 出働きをする前脛骨筋の活動量も, 大腿四頭筋と同様に大きくなったものと考えられる同じような姿勢でも椅子座位では, 後方で椅子によって臀部を支持できるため, 前脛骨筋の活動量が少なくてすんだものと考えられる中腰位や片膝立ち位では重心の位置が前方にあるため, 前脛骨筋の活動量も少なかったと思われる, 腹筋では中腰位と片膝立ち位で筋活動量が多く, 牌踞位と椅子座位では筋活動量が少なかった中腰位と片膝立ち位は重心が前方へあるため, 抗重力肢位を保持するために大腿四頭筋と同様に排腹筋の活動量も多くなったと考えられる一方, 重心の位置が後方にある牌踞位と椅子座位では筋活動量が少なくても姿勢を保持できたものと考える o 以上, まとめると除草作業時において, 筋電図学的側面から検討した結果, 椅子座位が脊柱起立筋および下肢の筋活動が少なく, 筋疲労をもたらさない好ましい姿勢であると考えられる自覚的症状でも椅子座位は楽な姿勢とされ, 除草作業で最も好まれる姿勢といえる van Dieen らもハツカダイコン収穫作業時における 2 つの作業姿勢 ( 膝立ち位と椅子座位 ) での背筋筋疲労を周波数解析にて比較した結果, 椅子座位での作業のほうが, 筋疲労が少ないと報告している '5) しかしながら, 彼らもハツカダイコンの収穫作業時に, 椅子を使用すると移動が不便であると述べている同様に, 移動が必要な除草作業でも, 実際には椅子座位方式は移動が不便で, また除草位置や畑の形状により姿勢を使い分けなければならないとのことだったこれに対しては, 身体負担の軽減と作業効率の向上の両面を考慮したキャスター付きの椅子が考案されている実際の作業場面では, 実用性や作業効率の面も考慮すると姿勢転換も必要である今回は筋電図学的に脊柱起立筋の筋活動から腰部下肢筋の負担を検討したが, Nachemson7) が述べているように, 腰痛では姿勢の変化による椎間板内圧の変化も重要な要素の一つであることを忘れてはいけない今回は腰部痛のない健常成人での比較を行ったが, 実際の農作業従事者は中高年者が多く, また腰痛と共に膝の痛みの訴えも多く, 今後は対象者の年齢や性別, I 未い / こく 0 思ーノ ; し, 史 7 ' ロ f イ丁つ

5 ( 223 ) ていきたい作業内容としては, 上肢の影響を排除するために静止動作としたが, 今後は実際の場面により近い設定として, 草を引き抜く動作など他の要因との関係も検討していきたいまた研究法として, 今回は筋電図記録が回のみであり, 再現性についての確認が必要と思われるまた, 一般に筋電位の高低と筋張力との比例関係が負荷指標となるといわれているが, 本研究では姿勢の変化にともない筋長も変化しているため, 一概には負荷指標となりにくい面があるこれらの点は今後の課題としていきたい文 ) 西条富美代. 姿勢と動作一作業姿勢と負担一. 理学療法科学 995 ; 0 (3) : ) 平林弦大, 杉原敏道, 郷貴大, 小川恵一, 笠原秀則. 動作介助における介助量と対象者の筋活動量の関係. 理学療法学 999 ; 26 (5) : ) 小瀬奈緒美, 吉村理, 高柳清美. 保健医療従事者の腰痛について. 日本災害医学会会誌 999 ; 47 (2) : ) 柴田しおり, 柴田真志, 片山恵, 吉岡隆之, 平田雅子. 起き上がり援助技術方法の違いが看護者の生体負担に及ぼす影響. 日本看護研究学会雑誌 2000 ; 23 (5) : ) 香城綾, 佐藤紀久江, 紙屋克子. 高齢者の起き上がり動作支援技術の検討一起き上がり動作の観察と 2 つの支援方法の比較一. 労働科学 200 ; 77 (9) : ) 加藤麻樹. 介助作業の標準化に関する研究その 2. 九州看護福祉大学紀要 200 ; 3 ( ) : 献 7) 伊丹君和, 藤田きみゑ, 古株ひろみ, 他. 看護作業時のひねりが看護者の腰部に及ぼす影響についての検討. 滋賀県立大学看護短期大学部学術雑誌 200 ; (6) : ) 伊丹君和, 藤田きみゑ, 矢口潤哉, 他. 看護作業時のひねりが看護者の腰部に及ぼす影響についての検討 ( 第 2 報 ). 滋賀県立大学看護短期大学部学術雑誌 2002 ; (6) : ) 榊原久隆, 宮尾克, 近藤高明, 山田信也. 梨, りんご栽培従事者の筋骨格系症状と作業姿勢. 産業医学 993 ; 35 : ) 春日彩子, 源田直司, 矢奥泰章, 豊田毅, 松田亮三, 車谷典男. グリーンアスパラ栽培の作業実態とその問題点. 労働科学 200 ; 77 (8) : ) 長町三生. 高齢者のための作業環境改善. 労働衛生 992 ; 33 (8) : ) 吉川徹, 原邦夫, 伊藤昭好, 酒井一博. 2 つの異なるシャンプー台使用時の美容師の作業姿勢からみた作業負担の軽減効果. 労働科学 2002 ; 78 (2) : ) 垰田和史, 辻村裕次, 北原照代, 西山勝夫. 回転座席使用によるフォークリフト運転者の身体負担軽減効果の検討. 産業衛生学雑誌 2002 ; : ) Iwakiri K, Yamauchi S and Yasukouchi A. Effects of a standing aid on loads on low back and legs during dishwashing. Ind Health 2002 ; 40 : ) van Dieen JH, Jansen SM A and Housheer AF. Differences in low back load between kneeling at ground level. App Er gonomics 997 ; 28 : ) Hisop HJ and Montgomer y J. 新徒手筋力検査法. 津山直一訳. 束京 : 協同医書出版社, ) Nachemson A. The load on lumbar disks in different positions of the body. Clin Or thop 966 ; 45 : ( 受付 : 2003 年 3 月 27 日 )

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