Fyzická zdatnost a kritéria pro posuzování pracovní způsobilosti důlních záchranářů

Criteria for evaluating working physical fitness of mine rescuers

Objective:
The authors investigated physical fitness of professional and voluntary mine rescuers at the Ostrava-Karviná coal mine district and evaluated, whether the so far used criteria for evaluating their ability to perform the work of coal mine rescuers in the underground coal mines.

Methods:
With the framework of follow-up medical examinations the basic hematological and biochemical testes were performed in a cohort of 685 mine rescuers. The cohort encompassed the groups of professional rescuers and technicians of the Ostrava Main Mining Rescue Station and a group of voluntary rescuers. Basic anthropometric examination and examination of physical fitness was made by a continuous load test up to the maximum of bicycle ergometer in all examined individuals. The fitness of the mine rescuers was compared with so far used criteria for evaluating working qualifications of mine rescuers and fitness of a control group of professional mine rescuers performed in 1979.

Results:
With the exception of the youngest age group the professional mine rescuers reached significantly higher VO_2max and especially VO_2max/kg values as compared with technicians and some age groups of voluntary rescuers. Present rescuers of all age categories have higher body mass and % of body fat and reach significantly higher values of VO_2max/kg in comparison with the control group of mine rescuers in 1979.

Conclusions:
Present criteria for evaluating working qualifications of the mine rescuers are not fulfilled by 30% of the examined individuals. In view of the required performance the present limits are suitable under the condition that the mine rescuers at the age of 50 to 59 years will not be engaged in actions requiring extremely high physical load.

Keywords:
physical fitness – mining – mine rescuers

Autoři: Jirák Zdeněk ¹; Lvončík Samuel ^2,3; Tomášková Hana ⁴; Bužga Marek ¹; Trlicová Michaela ¹; Tekielová Denisa ¹
Působiště autorů: Ústav fyziologie, LF OU Ostrava, vedoucí doc. RNDr. Pavol Švorc, CSc. ¹; Karvinská hornická nemocnice a. s., ředitel Ing. Ivan Stejskal ²; SALVE PZS, s. r. o., Liptovský Mikuláš, ředitel MUDr. Samuel Lvončík ³; Ústav epidemiologie a ochrany veřejného zdraví, LF OU Ostrava, vedoucí prof. MUDr. Vladimír Janout, CSc. ⁴
Vyšlo v časopise: Pracov. Lék., 65, 2013, No. 1-2, s. 6-13.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Cíl práce:
Cílem práce bylo zjistit fyzickou zdatnost profesních a dobrovolných důlních záchranářů Ostravsko-karvinského uhelného revíru a posoudit správnost dosud používaných kritérií pro posuzování schopnosti k výkonu práce důlních záchranářů v hlubinných uhelných dolech.

Metodika:
V rámci preventivních lékařských prohlídek bylo provedeno základní interní, hematologické a biochemické vyšetření souboru 685 důlních záchranářů. Soubor tvořily skupiny profesionálních záchranářů a techniků Hlavní báňské záchranné stanice Ostrava a skupina dobrovolných záchranářů. U všech vyšetřených bylo provedeno základní antropometrické vyšetření a vyšetření fyzické zdatnosti kontinuálním zátěžovým testem do maxima na bicyklovém ergometru. Fyzická zdatnost důlních záchranářů byla srovnána s dosud používanými kritérii pro posuzování pracovní způsobilosti důlních záchranářů a fyzickou zdatností kontrolního souboru profesionálních důlních záchranářů z roku 1979.

Výsledky:
S výjimkou nejmladší věkové skupiny dosahovali profesionální záchranáři proti technikům a v některých věkových kategoriích i proti dobrovolným záchranářům významně vyšší hodnoty jak VO_2max, tak zejména VO_2max/kg. Proti kontrolní skupině důlních záchranářů z roku 1979 jsou současní záchranáři ve všech věkových kategoriích větší, mají větší hmotnost a procento tělesného tuku a dosahují významně vyšší hodnoty VO_2max/kg.

Závěr:
Současná kritéria pro posuzování pracovní způsobilosti důlních záchranářů nesplnilo 30 % vyšetřených. S ohledem na požadovaný výkon jsou současné limity vyhovující s podmínkou, že důlní záchranáři ve věku 50–59 let nebudou nasazování do akcí vyžadujících extrémní fyzickou zátěž.

Klíčová slova:
fyzická zdatnost – hornictví – důlní záchranáři

Úvod

Práce důlních záchranářů klade nárazově mimořádné nároky na fyzickou zdatnost a psychickou odolnost záchranářů. V podmínkách Ostravsko-karvinského uhelného revíru (dále OKR) byly zjištěny nepřímou kalorimetrií za modelových podmínek hodnoty energetického výdeje (EV) v rozsahu 184 až 800 W, krátkodobě byly však naměřeny hodnoty dosahující 1000–1200 W. Srdeční frekvence (SF) přitom krátkodobě dosahovala hodnoty 180 až 200 tepů za minutu. Práce s dýchacím přístrojem zvyšovala EV proti práci bez dýchacího přístroje v průměru o 36 % [8]. Kanadští autoři [3] zjistili u souboru záchranářů při práci za příznivých mikroklimatických podmínek s dýchacím přístrojem Draeger BG4 v závislosti na vykonávané činnosti EV 412 ± 145 až 742,4 ± 224 W. Tomu odpovídala průměrná spotřeba kyslíku 1,12 ± 0,3 až 2,16 ± 0,6 l/min. Teplota tělesného jádra dosahovala v průměru 38,14 °C, individuálně až 38,9 °C. Kromě vysoké energetické náročnosti práce jsou důlní záchranáři často vystaveni i extrémní tepelné zátěži a dehydrataci vzhledem k nemožnosti uhrazovat při práci s dýchacím přístrojem ztracené tekutiny [17]. Jsou popisovány smrtelné nehody důlních záchranářů z přehřátí [17]. V německých dolech dosahovali záchranáři za modelových podmínek při práci s dýchacím přístrojem průměrnou hodnotu EV = 419 W průměrnou hodnotu SF 153 ± 17 tepů/min. 77 % záchranářů přitom přesáhlo SF 200 – věk a teplota tělesného jádra stoupla během cvičení na 38,3 ± 0,4 °C [11]. Za hypoxických podmínek se proti normoxii zvyšuje srdeční frekvence, minutová ventilace plic a spotřeba kyslíku [4]. S ohledem na pracovní podmínky, které musí záchranář zvládat, považuje Piekarski [13] submaximální testy u důlních záchranářů za nedostatečné a doporučuje, aby v rámci preventivních prohlídek byly u nich prováděny zátěžové testy do maxim. Udržení si požadované výkonnosti po celou dobu produktivního věku záchranáře vyžaduje pravidelný trénink. Intenzita zátěže v průběhu tréninku musí být srovnatelná se zátěží během skutečných zásahů [11]. Podle Spencera [16] by záchranář měl být ve věku 20–45 let, vážit 64–96 kg, být zdráv, fyzický zdatný, inteligentní, psychicky stabilní a odolný proti psychickému stresu.

Na základě dosavadních zkušenosti byla vedením Hlavní báňská záchranné stanice v Ostravě (dále HBZSO) stanovena kritéria, která musí splňovat důlní záchranáři v závislosti na věku a vykonávané profesi. Výkonnostní kritéria uvádí tabulka 1.

**Tab. 1. Kritéria pro posuzování fyzické připravenosti důlních záchranářů**

Cílem práce bylo zjistit fyzickou zdatnost profesionálních a dobrovolných důlních záchranářů OKR a posoudit správnost dosud používaných kritérií pro posuzování schopnosti k výkonu profese důlní záchranář v hlubinných uhelných dolech.

METODIKA

V průběhu roku 2012 byl v rámci preventivních lékařských prohlídek vyšetřen soubor 685 důlních záchranářů. Do souboru byli zařazení jak profesionální záchranáři a technici HBZSO, tak dobrovolní důlní záchranáři, kteří jsou kmenoví zaměstnanci jednotlivých důlních podniků OKR. Vyšetření zahrnovalo anamnestický dotazník, základní interní vyšetření včetně klidového EKG (12 svodů), základní antropometrické vyšetření a složení těla. Procento tuku (T %) bylo stanoveno metodou BIA – bioelektrické impedance (tetrapolární monofrekvenční přístroj Omron BF 511). Biochemické vyšetření zahrnovalo stanovení hladiny celkového cholesterolu (CCH), HDL a LDL cholesterolu, triacylglycerolu (TAG) a glykémie nalačno. U všech vyšetřených byl proveden kontinuální stupňovitý zátěžový test na bicyklovém ergometru do maxima. Zátěž byla zvyšována z počátečních 25 W v minutových intervalech o 25 W až do maxima. V průběhu celého testu byla kontinuálně registrována ventilace plic, spotřeba kyslíku a výdej CO₂ přístrojem OxyconPro (Jaeger – Viasys, Germany). Průběžně bylo monitorováno EKG (všech 12 svodů). Tlak krevní byl měřen ve dvouminutových intervalech. Bylo provedeno srovnání antropometrických ukazatelů a ukazatelů fyzické zdatnosti mezi jednotlivými profesními skupinami souboru důlních záchranářů. Výsledky antropometrických vyšetření a ukazatelů fyzické zdatnosti současných záchranářů byly dále srovnány s výsledky fyzické zdatnosti důlních záchranářů z roku 1979 [8].

Pro statistické vyhodnocení byla použita popisná statistika, t-test a analýza rozptylu (ANOVA). Statistické testy byly hodnoceny na hladině významnosti 5 %.

VÝSLEDKY

Průměrný věk souboru důlních záchranářů činil 41,96 ± 7,18 roku, průměrná expozice v hornictví činila 20 ± 8,1 roku, z toho v profesi záchranář 11,95 ± 7,85 roku. Profesní a věkové složení souboru znázorňuje tabulka 2. Základní antropometrická charakteristika celého souboru je uvedena v tabulce 3.

**Tab. 2. Věková struktura souboru důlních záchranářů**

**Tab. 3. Základní antropometrická charakteristika souboru důlních záchranářů**

Anamnestické údaje

Pro hypertenzi se léčí 12,4 % (85) osob, z toho nejvíce technici (29,2 %). Ve skupině profesionálních a dobrovolných záchranářů se na hypertenzi léčí 8,6 %, respektive 8 % osob. Na diabetes mellitus se léčí 2 dobrovolní záchranáři a 2 technici, na respirační onemocnění se léčí 2 technici. Pravidelně kouří 26,9 % osob, z toho převážná většina (74,6 %) kouří do 10 cigaret za den, 23,8 % osob kouří 11–20 cigaret a pouze 3 osoby kouří více než 20 cigaret denně. Nejvíce kuřáků je ve skupině profesionálních záchranářů, naopak nejméně kuřáků je ve skupině techniků.

Sportovní aktivita celého souboru se ukázala překvapivě nízká. Téměř polovina souboru (48,6 %) nesportuje, nebo sportuje jen sporadicky, pravidelně, více než 2krát týdně sportuje 26,9 % osob, jednou týdně 24,5 % osob. Relativně nejvíce sportuje skupina profesionálních záchranářů, nejméně skupina techniků.

Výsledky vyšetření fyzické zdatnosti

Základní antropometrické hodnoty a výsledky vyšetření fyzické zdatnosti u sledovaných skupin důlních záchranářů a techniků uvádí tabulky 4–8. Celková hmotnost a procento tělesného tuku vykazovaly ve všech věkových kategoriích vzestupnou tendenci od profesionálních záchranářů k dobrovolným záchranářům a technikům. Vzhledem k velkému rozptylu hodnot dosahovaly zjištěné rozdíly statistické významnosti jen ojediněle. S výjimkou nejmladší věkové kategorie dosahovali profesionální záchranáři proti technikům a v některých věkových kategoriích i proti dobrovolným záchranářům významně vyšší fyzickou zdatnost vyjádřenou jak v absolutních hodnotách maximální minutové spotřeby kyslíku (VO_2max/kg), tak zejména v relativních hodnotách vztažených na kilogram hmotnosti těla (VO_2max/kg).

**Tab. 4. Srovnání antropometrických ukazatelů a fyzické zdatnosti profesionálních důlních záchranářů, dobrovolných záchranářů a techniků ve věku 20–29 let**

**Tab. 8. Počet záchranářů podle profesí a věku, kteří nesplnili výkonnostní kriteria**

Posouzení plnění výkonových kritérií pro posuzování pracovní způsobilosti důlních záchranářů

V rámci celého souboru nesplnilo stanovená výkonnostní kritéria 30 % osob (205 osob). Nejlepší výsledky dosáhli profesionální a dobrovolní záchranáři, kde stanovená kritéria nesplnilo 26 %, respektive 28 % záchranářů, nejhorší výsledky vykázala skupina techniků, kde stanovené limity nesplnilo 39,4 % osob.

Vliv kouření a pohybové aktivity na fyzickou zdatnost

Nekuřáci dosahovali ve všech profesních i věkových skupinách lepší průměrné hodnoty fyzické zdatnosti. Statisticky významně lepší hodnoty VO_2max byly zjištěny pouze u 30–49letých profesionálních záchranářů a 40–49letých dobrovolných záchranářů. Statisticky významně lepší hodnoty VO_2max/kg byly zjištěny u profesionálních záchranářů ve čtvrtém decéniu a u dobrovolných záchranářů v pátém decéniu.

Z hlediska pohybové aktivity byl patrný ve všech věkových kategoriích zřetelný trend k poklesu fyzické zdatnosti od pravidelně vícekrát týdně cvičících osob k osobám necvičícím. Statisticky významné rozdíly jak v absolutních, tak relativních hodnotách VO_2max byly zjištěny u 30–49letých záchranářů.

Srovnání fyzické zdatnosti současných záchranářů s výsledky souboru profesionálních záchranářů z roku 1979

Tabulka 9 uvádí srovnání základních antropometrických ukazatelů a ukazatelů fyzické zdatnosti souboru současných záchranářů s výsledky vyšetření kontrolního souboru záchranářů z roku 1979. Ve srovnání s kontrolní skupinou z roku 1979 [8] jsou současní záchranáři ve všech věkových kategoriích vyšší, mají větší hmotnost a procento tělesného tuku. Vzhledem k malým počtům osob v nejmladších a nejstarších věkových kategoriích, jsou tyto rozdíly významné jen ve skupinách 30–49letých. Hodnoty ATH (aktivní tukuprostá hmota) a BMI (body mass index) jsou u obou souborů ve všech věkových kategoriích prakticky shodné. Pokud se týká fyzické zdatnosti, dosahují současní záchranáři ve všech věkových kategoriích, s výjimkou VO_2max u nejmladší věkové skupiny, významně vyšší hodnoty jak v absolutních, tak relativních ukazatelích fyzické zdatnosti (tab. 9).

**Tab. 9. Srovnání antropometrických hodnot a fyzické zdatnosti současných důlních záchranářů a kontrolních souborů záchranářů z roku 1979 [8]**

Posouzení stávajících kritérií pro hodnocení fyzické zdatnosti důlních záchranářů

Podle výsledků měření energetické náročnosti práce důlních záchranářů vyžaduje výkon této profese minimálně VO_2max = 3,0 l/min. Práce techniků není tak energeticky náročná, a proto mohou být požadavky na fyzickou zdatnost techniků méně náročné. Kritéria založená na relativních hodnotách (VO_2max/kg) v sobě zahrnují i procento tělesného tuku, které ovlivňuje výslednou tělesnou hmotnost. S ohledem na tepelnou zátěž není vhodné, aby práci důlního záchranáře vykonávaly osoby obézní. Při výpočtu doporučených hodnot jsme vycházeli z průměrných hodnot fyzické zdatnosti běžné, netrénované české a slovenské populace [14] a výsledků této práce. Návrh doporučených hodnot uvádí tabulka 11.

**Tab. 10. Návrh kritérií pro posuzování fyzické připravenosti důlních záchranářů**

DISKUSE A ZÁVĚR

V české ani ve světové odborné literatuře se nám nepodařilo najít současné údaje o fyzické zdatnosti důlních záchranářů. Z toho důvodu jsme použili jako kontrolní soubor výsledky fyzické zdatnosti důlních záchranářů HBZSO, které jsme publikovali v roce 1979 [8]. Výsledky antropometrických vyšetření souboru současných důlních záchranářů jsou v souladu s výsledky našich dřívějších prací [9, 10] i antropometrických výzkumů [12], podle kterých je současná mladá česká populace významně vyšší a těžší než před čtyřiceti až padesáti lety. Při srovnávání fyzické zdatnosti různých populačních celků nutno zohlednit rozdíly podmíněné charakterem a uspořádáním použitých zátěžových testů. Podle našich zkušeností dosahují pokusné osoby u kontinuálních stupňovitých testů na bicyklovém ergometru, při nichž je zátěž zvyšována v tříminutových intervalech, hodnoty VO_2max o 6,65 % nižší než u testů, u nichž je zátěž zvyšována v minutových intervalech [7]. Pro vyšetření fyzické zdatnosti báňských záchranářů z roku 1977 byl použit kontinuální 3minutový stupňovitý test do maxima podle Hollmanna [5], výsledky proto bylo nutné korigovat faktorem 1,0665. Současní důlní záchranáři dosahují ve všech věkových kategoriích srovnatelné hodnoty fyzické zdatnosti s hodnotami udávanými u běžné, netrénované populace jinými autory [1, 2, 14, 15] (tab. 10). Naproti tomu vytrvalostně trénovaní vrcholoví sportovci dosahují jak absolutní, tak relativní hodnoty maximální minutové spotřeby kyslíku téměř dvojnásobně vyšší [6].

**Tab. 11. Fyzická zdatnost souboru důlních záchranářů ve srovnání s výsledky fyzické zdatnosti publikovanými jinými autory u běžné mužské populace**

Podle výsledků měření energetické náročnosti práce důlních záchranářů vyžaduje výkon této profese minimálně VO_2max = 3,0 l/min. Práce techniků není tak energeticky náročná, a proto mohou být požadavky na fyzickou zdatnost techniků méně náročné. Kritéria založená na relativních hodnotách (VO_2max/kg) v sobě zahrnují i procento tělesného tuku, které ovlivňuje výslednou tělesnou hmotnost. S ohledem na tepelnou zátěž, není vhodné, aby práci důlního záchranáře vykonávaly osoby obézní. Návrh nových limitních hodnot vychází z požadavků na celkovou fyzickou zdatnost a přípustného stupně nadváhy vyjádřeného procentem tělesného tuku. Lze konstatovat, že dosud používaná kritéria fyzické připravenosti se zásadně neliší od nového návrhu a jsou i nadále použitelná.

Práce byla vykonána s podporou SGS2/LF/OU2012.

Do redakce došlo dne 21. 1. 2013.

Do tisku přijato dne 14. 2. 2013.

Adresa pro korespondenci:

Prof. MUDr. Zdeněk Jirák, CSc.

Ústav fyziologie a patofyziologie

Lékařská fakulta

Ostravská univerzita v Ostravě

Syllabova 19

703 00 Ostrava-Zábřeh

e-mail: zdenek.jirak@osu.cz

Zdroje

1. Andersen, K. L., Shephard, R., Denolin, H., Varnauskas, E., Masironi, R. et al. Fundamentals of exercise testing. WHO: Geneva 1971.

2. Borský, I. Reaktibilita ľudského organizmu pri rôznych formách svalového zaťaženia. Záverečná správa, Bratislava 1975.

3. Hardcastle, S. G., Reardon, F. D., Kenny, G. P., Allen, C. Assessing the work intentensity of mine rescue activities and its relevance in applying heat stress management protocols. Mine Ventilation, D. C. Panigrahi (Ed.). Proc. 9th International Mine Ventilation Congress, India 2009, Oxford & IBH Publishing, s. 1–13. ISBN: 9788120417519.

4. Harzbecker, K., Krause, M., Mährlein, W., Schettler, R. Langzeitbelastungsuter-unterssuchungen unter Sauerstoffmangel bei Grubenwehrangehörigen. Z. ges. inn. Med., 1980, 35, 15, s. 615–619.

5. Hollmann, W. Höchst- und Dauerleistungsfähigkeit des Sportlers. München, J. A. Barth, 1963.

6. Hollmann, W. Körperliches Training als Prävention von Herz-Kreislaufkrankheiten. Hippokrates-Verlag Stuttgart 1965.

7. Jirák, Z., Rozvadovská, Š., Coufalová, H. Srovnání různých vyšetřovacích metod a jednotlivých ukazatelů získaných při pracovním zátěžovém vyšetřování. Pracov. Lék., 1974, 26, 6, s. 202–206.

8. Jirák, Z., Lojová, E. Výsledky vyšetření fyzické zdatnosti důlních záchranářů a pracovní zátěž záchranářů v akci za modelových podmínek. Pracov. Lék., 1979, 31, 2, s. 43–48.

9. Jirák, Z., Šimíček, J., Bužga, M., Tomášková, H., Křenková, M. Trend of fitness and selected anthropological characteristics of the young population in the north moravian region (Czech republic) in the past 25 years. Anthropologie, 2003, XLI/3, s. 263–276.

10. Jirák, Z., Šimíček, J., Tomášková, H., Bužga, M., Zavadilová, V., Čermáková, Z., Tersař, Z. Vývoj fyzické zdatnosti a zdravotní stav mužské a ženské populace severomoravského regionu ve věku 45 až 60 let za posledních 25 let. České pracovní lékařství, 2004, 3, s. 107–116.

11. Kampmann, B., Bresser, G., Piekarski, C. Stress and Strain of Mine Rescue Teams During a Standard Training Procedure. Appl. Occup. Ednviron. Hyg., 1977, 12, 12, s. 952–956.

12. Lhotská, L., Bláha, P. O., Vignerová, J., Roth, Z., Prokopec, M. V. Celostátní antropologický výzkum dětí a mládeže 1991 (České země). SZÚ: Praha, 1993.

13. Piekarski Ergospirometrie: Eine geeignete Methode zur Leistungsbeurteilung in der Arbeitsmedizin? Zeitschrift für Kardiologie, 1994, 83, Suppl. 3, s. 173–177.

14. Seliger, V., Bartůněk, Z. Mean values of various indices of physical fitness in the investigation of Czechoslovak population agend 12–55 years. Praha: ČSTV, 1976.

15. Shephard, R. J. Endurance Fitness. University of Toronto Press, 1969.

16. Spencer, T. D. Medical aspects of mine rescue. In Rogan, J. M. Medicine in the mining industries. London, Heinemann, 1972.

17. Varley, F. Study of heat-stress exposures and interventions for mine rescue workers. Society for mining, metallurgy, and exploration. Transactions, 2004, 316, s. 133–142.