制造业工人肌肉骨骼疾患发生模式及影响因素

Abstract

Objective

To explore the occurrence pattern and its influencing factors of multi-site work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) of the main affected body sites among manufacturing workers.

Methods

Musculoskeletal disorders questionnaire was adopted to investigate the prevalence of WMSDs and the influencing factors among workers from four manufacturing factories in China. The case of WMSDs was defined as the one who had symptoms such as pain, numbness, discomfort, or limitation of activities in one or more of the nine body sites, including neck, shoulder, elbow, wrist/hand, upper back, lower back, hip/thigh, knee and ankle/foot during the last year, which lasted for more than 24 hours and did not completely relieve after rest. Besides, trauma, disability, other acute injuries or sequelae were excluded. The correlation of WMSDs between different body sites was estimated by the prevalence ratio (PR) calculated by log-binominal model. The influencing factors of multi-site WMSDs of the main affected body sites were analyzed by multinomial logistic regression model.

Results

The overall prevalence rate of WMSDs was 79.7% among the manufacturing workers. The main affected body sites were lower back, neck, shoulder and upper back, of which the prevalence rates were 62.3%, 55.7%, 45.6%, and 38.7%, respectively. The PR values of WMSDs among these sites were relatively high. The prevalence of multi-site WMSDs involving these four sites at the same time was 25.2%, and that of three to four sites was 41.4%. Multinomial Logistic regression analysis suggested that influencing factors of multi-site WMSDs in 3-4 sites of neck, shoulder, upper back and lower back involved several aspects. Among these factors, females (OR=2.86, 95%CI 2.38-3.33) and individuals with job tenure of 15-19 years (OR=1.87, 95%CI 1.49-2.34) might have higher risk of disease. Biomechanical factors, such as often bending neck forward or holding neck in a forward position for long periods (OR=2.15, 95%CI 1.86-2.48), often twisting neck or holding neck in a twisted position for long periods (OR=1.64, 95%CI 1.40-1.92) and often twisting trunk heavily (OR=1.40, 95%CI 1.20-1.64) might be risk factors. In the aspect of work organization, doing the same work every day (OR=1.73, 95%CI 1.44-2.08), shortage of workers (OR=1.50, 95%CI 1.31-1.71) and often working overtime (OR=1.38, 95%CI 1.20-1.60) might increase the risk of disease. Factors, such as often standing for long periods at work (OR=0.77, 95%CI 0.65-0.91) and feeling breaks sufficient (OR=0.51, 95%CI 0.44-0.59) were suggested to be protective factors with OR<1.

Conclusion

The pre-valence rates of WMSDs in neck, shoulder, upper back, and lower back were high among manufacturing workers in this study. The correlation of WMSDs of these four sites was close in this study, and the comorbidity rate of 3-4 sites of these sites was relatively high, suggesting that there might be a multi-site occurrence pattern of WMSDs in “neck-shoulder-upper back-lower back” among manufacturing workers. The main influencing factors of this pattern included individual factors, biomechanical factors and work organization factors.

工作相关肌肉骨骼疾患(work-related musculoskeletal disorders,WMSDs)是一类涉及肌肉、肌腱、关节、软骨、神经和椎间盘损伤等的工作相关疾病,患病部位的疼痛、麻木、不适和活动受限是该类疾患的典型症状。研究显示,WMSDs患病率高、涉及行业广、造成经济负担重^[1,2,3]。既往相关研究大多是关注单一部位的患病,在多部位的研究上也只是从患病部位个数上开展研究,很少从部位相关性的角度出发探讨多部位WMSDs的发生模式。

我国是一个制造业大国,有大量制造业从业人员,相关研究表明该行业人群有较高的WMSDs患病率^[4,5],由此引起的一系列健康和经济问题不容忽视。本研究基于制造业工人WMSDs大样本调查数据,旨在探究相关行业从业人员WMSDs主要患病部位疾患的发生模式及影响因素。

1. 资料与方法

1.1. 研究对象

采用整群抽样法,选取4家制造企业的作业工人为研究对象,4家企业厂分别为河南的一家电气设备厂和湖北的一家汽车制造厂、一家船舶制造厂和一家钢铁机械制造厂,工人作业内容主要包括机械加工、装配、焊接、锻造和铸造等。研究对象纳入标准:(1)年龄≥18岁且≤60岁;(2)在当前岗位作业工龄≥1年;(3)无外伤、风湿、肿瘤等其他肌肉骨骼系统疾患。WMSDs定义为过去一年内身体颈部、肩部、肘部、手腕/手、上背部、下背部、臀/大腿、膝部、踝/足9个部位中一个或多个部位出现疼痛、麻木、不适或活动受限等症状,持续时间超过24 h,经休息后症状仍未完全缓解,且排除外伤、残疾、其他急症或后遗症等。本研究已获得北京大学生物医学伦理委员会批准(IRB00001052-18077),所有研究对象均签署了知情同意书。

1.2. 调查方法

采用由本课题组参与制定的肌肉骨骼疾患调查问卷开展调查,调查时由经过统一培训的调查员对调查对象进行辅导式填写。此调查问卷是在参考北欧肌肉骨骼问卷和荷兰肌肉骨骼问卷的基础上编制的^[6],经检验有较好的信度和效度^[7]。问卷包括三个部分:第一部分是关于人口学信息的调查,包括年龄、性别、身高、体质量和文化程度等问题;第二部分是关于WMSDs的调查,包括颈、肩、肘、手腕/手、上背、下背、臀/大腿、膝、踝/足9个部位在过去1周、过去1年和参加工作以来的患病情况;第三部分是关于作业方面相关影响因素的调查,包括力量负荷、姿势负荷、重复性动作、不良工效学环境和组织管理等方面的内容。

1.3. 统计分析

资料统计描述上,计量资料符合或者接近正态分布者用x±s表示,不符合正态分布者用中位数(M)和前、后四分位数(P₂₅,P₇₅)表示,计数资料用率和构成比表示。各部位WMSDs患病之间的关联强度用log-binomial模型计算出的现患比(prevalence ratio,PR值)表示,以九个部位中的一个部位的患病情况为因变量,其余部位的患病情况为自变量来计算PR值。在主要患病部位中多个部位共患WMSDs的影响因素分析上,使用多分类Logistic回归模型,以患病部位数为因变量,研究涉及的相关因素为自变量,筛选方法为前进法,变量进入和删除的水准分别为0.05和0.10。本研究中PR值的计算用SAS 9.4完成,其余的统计分析用SPSS 24.0完成。

2. 结果

2.1. 基本情况

本次调查中符合纳入排除标准的研究对象有8 021人,分别来自湖北和河南的4家制造企业,其中有男性6 170人(76.9%),女性1 804人(22.5%),年龄为(36.0±8.6)岁,体重指数(body mass index,BMI)为(22.7±2.9) kg/m²,文化程度大多在高中/中专水平及以上(占83.1%),当前工种工龄为10.0(4.0,18.0)年。人口学特征的分组情况见表1。

1.

调查对象的人口学特征(n=8 021)

Demographic characters of the study participants (n=8 021)

Items	n	Constituent ratio/%
BMI, body mass index. Factory A, an electrical equipment manufacturing plant; Factory B, an automobile factory; Factory C, a shipyard; Factory D, a steel machinery manufacturing plant.
Gender
Male	6 170	76.9
Female	1 804	22.5
Age
18 years old-	1 048	13.1
26 years old-	2 862	35.7
36 years old-	2 906	36.2
46 years old-	1 205	15.0
Education level
≤Middle school	1 356	16.9
High school	4 531	56.5
≥College/University	2 134	26.6
BMI
<18.5 kg/m2	459	5.7
18.5 kg/m2-	5 107	63.7
24 kg/m2-	2 113	26.3
28 kg/m2-	342	4.3
Job tenure
<5 years old	2 042	25.5
5 years old-	1 581	19.7
10 years old-	1 337	16.7
15 years old-	1 058	13.2
20 years old-	1 763	22.0
Factory
A	1 752	21.8
B	3 876	48.3
C	1 723	21.5
D	670	8.4

2.2. WMSDs患病情况

本研究中8 021名研究对象的总患病率,即一个及以上部位患WMSDs的患病率为 79.7%(6 389/8 021),各部位的患病率分别为颈部55.7%、肩部45.6%、肘部17.2%、手腕/手33.5%、上背部38.7%、下背部62.3%、臀/大腿16.8%、膝部29.5%、脚踝/足23.9%。其中,患病率最高的几个部位为下背部、颈部、肩部和上背部,均在35.0%以上。

2.3. WMSDs患病部位间的关联

log-binomial模型分析结果如表2所示,表中以纵标目为自变量,横标目为因变量。从几个患病率相对较高的部位来看,颈部和上背部患病与下背部患病关联较为密切,PR值分别为1.57和1.23;肩部、下背部和上背部患病与颈部患病关联较为密切,PR值分别为1.91、1.51和1.22;颈部和上背部患病与肩部患病关联较为密切,PR值分别为2.05和1.58;肩部、下背部和颈部患病与上背部患病关联较为密切,PR值分别为2.25、1.87和1.78。这四个部位中多个部位患病情况的统计结果见表3,从表中可以看出4个部位共同患病的比例占调查对象的25.2%,3~4个部位共患病人数占调查对象的41.4%,占所有患WMSDs人数的51.89%,共患病率高。

2.

不同部位WMSDs的相关度(PR值)

Correlations of the WMSDs of different body sites (PR value)

Affected sites of WMSDsa	Affected sites of WMSDsb
	Neck	Shoulder	Upper back	Elbow	Wrist/Hand	Lower back		Hip/Thigh	Knee	Ankle/Foot
WMSDs, work-related musculoskeletal disorders; a, dependent variables; b, independent variables; *P<0.05.
Neck		1.91*	1.22*	1.00	1.04*	1.51*		1.05*	1.03*	1.00
Shoulder	2.05*		1.58*	1.14*	1.13*	1.14*		1.05*	1.09*	0.98
Upper back	1.78*	2.25*		1.17*	1.09*	1.87*		1.15*	1.07*	1.04*
Elbow	1.13	1.82*	1.70*		2.67*	1.29*		1.81*	1.70*	1.35*
Wrist/Hand	1.26*	1.36*	1.13*	1.53*		1.76*		1.12*	1.14*	1.39*
Lower back	1.57*	1.06*	1.23*	1.00	1.09*			1.02*	1.13*	1.03*
Hip/Thigh	1.47*	1.30*	1.67*	1.90*	1.47*	1.87*			1.81*	1.97*
Knee	1.25*	1.26*	1.20*	1.29*	1.20*	2.09*		1.29*		1.69*
Ankle/Foot	1.16*	0.98	1.15*	1.27*	1.76*	1.57*		1.65*	2.02*

3.

“颈-肩-上背-下背”WMSDs多部位患病情况

Prevalence of multi-site WMSDs in “neck-shoulder-upper back-lower back”

Numbers of affected site	Workers, n	Constituent ratio/%
0	1 918	23.9
1	1 309	16.3
2	1 479	18.4
3	1 297	16.2
4	2 018	25.2
Total	8 021	100.0

2.4. “颈-肩-上背-下背”多部位WMSDs的影响因素

采用多分类Logistic回归模型进行分析,以颈、肩、上背和下背部WMSDs的患病部位数为因变量,相关研究因素为自变量。因变量赋值上,将患病部位数为0、1~2、3~4几种情况分别赋值为0、1、2。因变量以患病部位数为0的情况作为参考,建立了两个回归模型,回归分析的结果见表4。从表中可以看出,1~2个和3~4个部位患病的影响因素基本一致。从3~4个部位患病的影响因素上来看,个体因素纳入回归模型的有性别、文化程度、工龄和作业工厂,其中OR值较大的为女性(OR=2.86,95%CI 2.38~3.33)和工龄15~19年(OR=1.87,95%CI 1.49~2.34);生物力学因素方面,纳入模型的变量有经常以不良的姿势搬举重物、手臂或手过度用力、颈部经常长时间或者频繁前倾、颈部经常长时间或者频繁扭转、经常轻微转身、经常大幅转身和经常长时间站着工作,其中OR值较大的有颈部经常长时间或频繁前倾(OR=2.15,95%CI 1.86~2.48)、颈部经常长时间或频繁扭转(OR=1.64,95%CI 1.40~1.92)和经常大幅转身(OR=1.40,95%CI 1.20~1.64);工作组织方面,纳入模型的变量有经常加班、每天做相同的工作、感觉工间休息时间充足、可以选择休息时间和员工短缺,其中OR值较大的有每天做相同的工作(OR=1.73,95%CI 1.44~2.08)、员工短缺(OR=1.50,95%CI 1.31~1.71)和经常加班(OR=1.38,95%CI 1.20~1.60);工效学环境因素方面只有工作中有时脚底打滑或跌倒进入模型(OR=1.40, 1.21~1.63)。在进入模型的变量中,感觉工间休息时间充足、可以选择休息时间和经常长时间站着工作等变量的OR均小于1,且有统计学意义(P<0.01),提示这些因素为保护性因素。

4.

“颈-肩-上背-下背”多部位WMSDs影响因素多分类Logistic回归分析

Multinomial Logistic regression analysis of influencing factors of multi-site WMSDs in “neck-should-upper back-lower back”

Variables	OR (95%CI)
	1-2 site(s) with WMSDs		3-4 sites with WMSDs
WMSDs, work-related musculoskeletal disorders; Factory A, an electrical equipment manufacturing plant; Factory B, an automobile factory; Factory C, a shipyard; Factory D, a steel machinery manufacturing plant. * P<0.05; # P<0.01.
Gender
Male	1.00		1.00
Female	1.41 (1.19, 1.69)#		2.86 (2.38, 3.33) #
Education level
≤Middle school	1.00		1.00
High school	1.27 (1.07, 1.50)#		1.26 (1.06, 1.50) *
≥College/University	1.39 (1.14, 1.70) #		1.47 (1.19, 1.80) #
Job tenure
<5 years	1.00		1.00
5 years-	1.18 (0.98, 1.41)		1.45 (1.20, 1.74) #
10 years-	1.36 (1.12, 1.66) #		1.71 (1.39, 2.09) #
15 years-	1.55 (1.24, 1.93) #		1.87 (1.49, 2.34)#
20 years-	1.38 (1.14, 1.67) #		1.80 (1.48, 2.19)#
Factory
A	1.00		1.00
B	0.65 (0.55, 0.78)#		0.70 (0.58, 0.84) #
C	0.64 (0.53, 0.78)#		0.71 (0.58, 0.87) #
D	0.77 (0.58, 1.02)		0.91 (0.68, 1.21)
Often lifting in uncomfortable position	0.89 (0.76, 1.04)		1.34 (1.14, 1.57) #
Exerting great force with arms or hands	1.33 (1.14, 1.55)#		1.31 (1.12, 1.54) #
Often bending neck forward or holding neck forward for long periods	1.23 (1.08, 1.41)#		2.15 (1.86, 2.48) #
Often twisting neck or holding neck in twisted position for long periods	1.25 (1.07, 1.47) #		1.64 (1.40, 1.92)#
Often twisting slightly with trunk	0.78 (0.69, 0.90) #		0.83 (0.72, 0.96) #
Often twisting heavily with trunk	1.14 (0.98, 1.33)		1.40 (1.20, 1.64) #
Often standing for long periods at work	0.99 (0.84, 1.15)		0.77 (0.65, 0.91) #
Often working overtime	1.26 (1.10, 1.45) #		1.38 (1.20, 1.60) #
Doing the same work almost everyday	1.30 (1.10, 1.53) #		1.73 (1.44, 2.08)#
Having sufficient breaks	0.77 (0.67, 0.88)#		0.51 (0.44, 0.59) #
Can choose the moment of a break	1.00 (0.87, 1.16)		0.81 (0.69, 0.94) #
Short of workers	1.27 (1.14, 1.45) #		1.50 (1.31, 1.71) #
Sometimes slipping or falling during work	1.15 (0.99, 1.33)		1.40 (1.21, 1.63) #

3. 讨论

由于肌肉骨骼疾患患病率高、涉及范围广、造成的经济负担重,美国、德国、日本和瑞典等国家已将其列为法定职业病或赔偿性疾病^[8],我国2019年发布的《健康中国行动》也提出了对职业人群肌肉骨骼疾患的预防和控制^[9]。作为一个制造业大国,我国制造业人群的WMSDs问题应该引起足够的重视。

本研究中制造业工人WMSDs总患病率高达79.7%,高于杨秋月等^[10](32.27%)和郭智屏等^[11](34.9%)的调查研究,一方面可能与本研究所涉及的工人主要从事机械设备制造等体力劳动强度较大的作业有关,另一方面这些研究中WMSDs患病的判定方法均为自评法,本研究中作业人员文化程度相对较高(高中/中专及以上者占83.1%),作业人员可能由于认知等因素而更倾向于判定自身患有WMSDs。本研究显示患病率较高的几个部位为下背部(62.3%)、颈部(55.7%)、肩部(45.6%)和上背部(38.7%),这与许多相关研究结果基本一致^{[11,12,13,14]},表明下背部、颈部、肩部和上背部是制造业工人WMSDs的高发部位。

既往关于WMSDs在多个部位发生模式的研究中,研究者将发生部位≥2个或3个定义为多部位患病^[15,16],并没有充分考虑部位之间的关联性。本研究在参考相关文献的基础上,采用log-binomial模型对各部位患病的相关性展开分析,用现患比(PR值)表示各部位患病情况间的关联度^[17,18,19]。研究发现,几个主要的患病部位——颈、肩、上背和下背部不仅在解剖上相关联,而且在WMSDs的患病上关联也较为密切,几个部位的患病情况间有较高的PR值,3~4个部位共患病率达41.4%,共患病率较高。既往研究中,有研究者从脊柱(颈部-上背-下背)的角度出发研究WMSDs患病,也有把颈肩视为整体开展研究分析的^[20,21]。结合既往研究和本研究结果,我们提出了WMSDs 在“颈-肩-上背-下背”多个部位的发生模式。

从多分类Logistic回归结果来看,3~4个部位患WMSDs的影响因素不仅包括了个体因素和生物力学因素,也包括了组织管理因素和工效学环境因素。个体因素中女性3~4个部位患病的风险是男性的2.86倍,提示女性工人更容易发生多部位肌肉骨骼疾患,可能与女性身体承受负荷能力弱于男性等因素有关;教育水平高的工人发生疾患的风险相对较高,可能与其对肌肉骨骼疾患了解较多和对自身健康更为关注有关;随着工龄的增加,作业人员患病的风险逐渐增大,提示肌肉骨骼系统的损伤可能具有累计性,20年以上工龄组反而出现了风险降低的现象,这可能和健康工人效应有关,也可能与工龄高的员工更多从事管理工作有关。生物力学方面,进入模型的危险因素包括了力量负荷和姿势负荷,更多的是姿势负荷,OR值较大的有颈部经常长时间或频繁前倾和扭转,以及经常大幅转身,这些姿势往往会给相应部位的肌肉、骨关节带来更大的负荷,长期进行这些活动可能会带来相关肌肉骨骼的损伤;力量负荷同样会对相关肌肉骨骼带来损伤,模型中经常以不良姿势搬举重物和手臂或手过度用力的OR值均大于1;值得注意的是经常长时间站着工作(OR=0.75)和经常稍微转身(OR=0.81)的OR值小于1,提示这两个因素可能是保护性因素。

有不少组织管理方面的变量进入回归模型,包括加班、休息和工作自主程度等因素,回归结果提示每天做相同的工作增加0.73倍患病风险,经常加班增加0.38倍的患病风险,员工短缺增加0.50倍的患病风险,休息时间充足可降低0.49倍的患病风险,这与近年来关于组织管理因素方面的研究相一致^[22],每天做相同的工作意味着工作涉及到的一些部位常年累月都在承受相同的负荷,员工短缺意味着作业人员可能要完成更多的工作,因而要承受更多的负荷,经常加班意味着暴露于负荷的时间增长,相反,充足的休息意味着肌肉骨骼系统的疲劳和损伤可以在一定程度上得到缓解和恢复。此外,在作业工厂方面,相较电气设备厂,汽车厂和造船厂的OR值均小于1(P<0.05),说明电气设备厂工人可能相对更易发生多个部位WMSDs疾患,经统计分析发现电气设备厂的女性占比高于汽车厂和造船厂,比例分别为30.2%、24.9%和9.7%;其他因素上,电气设备厂工人颈部经常或频繁长时间前倾的暴露比例相对高于汽车厂和造船厂,分别为 71.9%、63.6%和70.6%,电气设备厂工人加班情况亦相对高于汽车厂和造船厂,分别为 73.6%、58.8%和69.1%,提示本研究中电气设备厂工人多部位WMSDs患病率较高,受多方面因素影响,也提示对多部位WMSDs的防控需要从多个方面考虑。

本研究基于大样本制造业工人调查分析提出的“颈-肩-上背-下背”多个部位患病的WMSDs发生模式,为工作相关肌肉骨骼疾患的研究和防控提供了一种新的思路。值得注意的是,目前在WMSDs发生模式方面,有研究者尝试采用潜在判别分类的数理统计方法展开相关研究 ${{{}^{[23}}^{-}}^{24]}$,然而目前分类的结果还不够理想,有待进一步研究。本研究为横断面研究,存在研究回忆偏倚等问题;由于WMSDs的判别主要通过回答问卷完成,主观性较强,可能会高估疾患的患病率,今后在病例的判定上应注意结合临床体格检查等方法。

Funding Statement

十三五国家重点研发计划项目（2016YFC0801700）

National Key Technologies Research & Development Program of the People’s Republic of China(2016YFC0801700)