Corso di Medicina del Lavoro. Malattie muscoloscheletriche e da agenti fisici La fisiologia del lavoro

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Alberta Nicoletti
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1 Corso di Medicina del Lavoro Malattie muscoloscheletriche e da agenti fisici La fisiologia del lavoro

2 L organismo animale è sede di trasformazioni energetiche costanti

3 I processi vitali trasformano l energia chimica in energia calorica o in energia meccanica (contrazione muscolare per compiere un lavoro)

4 L organismo trae la sua energia dalla ossidazione degli alimenti Glicidi Lipidi Protidi + O 2 Anidride carbonica Acqua Scorie azotate energia

5 Equivalente energetico dell ossigeno Energia liberata attraverso l ossidazione di un certo volume di ossigeno Media 20,15 kj/l (4,825 kcal/l) L ossidazione completa di ciascun alimento richiede una certa quota di ossigeno che è rapportabile al calore di combustione dell alimento

6 Spesa energetica globale Costo energetico minimo legato al funzionamento di base dei principali organi e mantenimento della vita cellulare + Spesa energetica delle attività: lavoro muscolare, digestivo, termoregolazione

7 Spesa energetica globale I. Spesa di fondo o minima (condizioni basali) II. Spesa di riposo (condizioni non basali, senza lavoro muscolare) III. Spesa di lavoro (nel corso di attività muscolare)

8 I. Spesa energetica minima METABOLISMO BASALE: soggetto a riposo, sdraiato, a digiuno da almeno 12 ore, in ambiente neutro dal punto di vista termico 25%: organi vitali (cuore, reni,muscoli respiratori..) 75%: metabolismo cellulare

9 Spesa energetica minima Adulto giovane 37kcal/m 2 /h Varia con l età 42 kcal/m 2 /h a 15 anni 34 kcal/m 2 /h a 75 anni Donna valori inferiori del 5% Febbre: +14% per ogni C

10 II. Spesa di riposo Metabolismo di riposo Condizioni non basali Digestione Termoregolazione Tono muscolare di riposo (posturale e non)

11 Metabolismo da riposo Digestione Attività muscoli lisci e ghiandole digestive Trasformazione degli alimenti per poterli utilizzare: comporta una spesa del 25% del valore energetico dell alimento per le proteine, 7% per i lipidi, 4-5% per i glucidi

12 Metabolismo da riposo Termoregolazione Per esposizione a basse temperature le combustioni cellulari possono aumentare fino a 3-4 volte

13 Metabolismo da riposo Tono muscolare di riposo (posturale e non) Rispetto alla posizione sdraiata: posizione seduta % postura eretta %

14 III. Spesa di Lavoro Qualsiasi attività muscolare si accompagna ad un aumento del consumo di ossigeno

15 Spesa di Lavoro Rappresenta la somma della spesa a riposo e della spesa di lavoro propriamente detta

16 Metabolismo durante il lavoro Il lavoro muscolare comporta un adattamento cardiorespiratorio che richiede un certo tempo per instaurarsi La valutazione del costo del lavoro va fatta quando si è raggiunto uno stato costante

17 Metabolismo durante il lavoro La valutazione del costo del lavoro deve tenere conto delle spese energetiche che continuano anche dopo la cessazione del lavoro (pagamento del debito di ossigeno)

18 Metabolismo durante il lavoro La spesa energetica dipende da: Natura del lavoro muscolare Durata del lavoro muscolare Capacità dell individuo

19 Metabolismo durante il lavoro Il muscolo sfrutta diverse fonti energetiche Metabolismo aerobico (principale) Metabolismo anaerobico: importante nei primi secondi di lavoro, non richiede ossigeno, ma è una fonte limitata nel tempo

20 Metabolismo durante il lavoro Fonte energetica Processo ATP ATP ADP 2 sec Durata della disponibilità energetica FOSFO- CP + ADP ATP 15 sec CREATINA GLICOGENO Glicolisi anaerobia 2 min GLICOGENO Ciclo Krebs aerobio 50 min o più se sufficiente apporto O2 (Chaffin D, Occupational Biomechanics 1999)

21 Metabolismo durante il lavoro L energia che proviene dal metabolismo aerobico è limitata dall apporto di ossigeno Si definisce potenza aerobica massima il massimo lavoro a stato costante (dipende dal flusso massimo di ossigeno alveoli polmonari/sangue)

22 Metabolismo durante il lavoro Potenza aerobica massima Dipende dall allenamento e dalle condizioni cardiorespiratorie Può essere stimata misurando il consumo di ossigeno o la frequenza cardiaca

23 Metabolismo durante il lavoro Consumo di ossigeno (l/min) 3,0 2,0 1,0 0 Vo2 max = 3,11 l/min Potenza (W)

24 Metabolismo durante il lavoro Potenza aerobica massima Adulto giovane, sano e allenato: 4 l/min -circa 15 volte la spesa basale- Adulto sedentario: 3 l/min

25 Metabolismo durante il lavoro Potenza aerobica massima Varia tra uomo e donna e si riduce con l età Adulto giovane, sano e allenato: 4 l/min (3 l/min donna) Dopo i 20 anni: donna 70% uomo Adulto sedentario: 3 l/min (2.2 l/min donna)

26 Come si può valutare il costo energetico delle attività fisiche svolte dall uomo?

27 Metabolismo durante il lavoro La spesa energetica può essere espressa kcal/m 2 /ora o W/m 2 (kcal/m 2 /ora*1.16)

28 Spesa energetica di base Adulto giovane circa 70 kg 37kcal/m 2 /h 1.1 kcal/min 75 W

29 Altre attività Guidare un auto W Pedalare su bicicletta (15 km/h) W Corsa campestre 740 W Stirare W Pulire pavimento W (Inclusa la spesa basale circa 75 W)

30 Altre attività Lavoro d ufficio 100 W Lavoro al tornio W Posare pietre W Spaccare legna W Abbattere alberi con l ascia W (Inclusa la spesa basale circa 75 W)

31 Posture lavorative (Lehmann) Posizione seduta In ginocchio o rannicchiati In piedi In piedi incurvati 20 W 35 W 42 W 56 W

32 Classificazione dei lavoro fisici In rapporto al metabolismo basale: di quanto aumenta la spesa energetica

33 Classificazione dei lavoro fisici In rapporto alla potenza aerobica: la pesantezza del lavoro cresce al crescere della frazione di potenza aerobica richiesta

34 Classificazione dei lavoro fisici In rapporto alla massa muscolare In rapporto al tipo di contrazione muscolare (statica, dinamica) In rapporto alla durata del lavoro

35 Carico di lavoro ammissibile Dipende da: Intensità del lavoro Tipologia del lavoro Durata del lavoro

36 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Durante il lavoro muscolare le funzioni respiratoria e cardiaca si innalzano a un livello superiore a quello di riposo

37 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Aumento della Ventilazione Polmonare passa da 6-8 l/min anche a l/min ciò avviene per aumento della Frequenza Respiratoria e incremento del Volume Corrente

38 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare aumento del Flusso Cardiaco può raggiungere i l/min dovuto all aumento della Gittata Sistolica e Frequenza Cardiaca

39 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Aumento del Flusso Periferico dovuto all aumento della Forza delle contrazioni cardiache e della Pressione Arteriosa e alla diminuzione delle Resistenze Periferiche (vasodilatazione) Aumenta la desaturazione dell emoglobina

40 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Incremento della produzione di calore (termogenesi), il quale comporta un aumento della termolisi attraverso il riscaldamento della pelle e l evaporazione del sudore

41 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Variazioni del contenuto sanguigno in ossigeno e anidride carbonica Aumento del tasso di potassio, di creatina, di acido piruvico e di acido lattico (nel sangue venoso dei muscoli attivi e, se il lavoro muscolare è sufficientemente intenso, anche nel sangue venoso centrale)

42 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare All inizio di un lavoro muscolare, il muscolo trae la sua energia dalle reazioni anaerobiche

43 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare In seguito fa appello alle reazioni aerobiche utilizzando l ossigeno di riserva della mioglobina e anche una parte dell ossigeno del sangue, che va incontro ad una maggiore desaturazione Fase di Adattamento

44 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Debito di ossigeno: volume di O 2 che avrebbe permesso al muscolo di ottenere, mediante reazioni aerobiche, l energia che ricava da reazioni anaerobiche

45 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Solo in un secondo tempo sono utilizzate reazioni di ossidazione grazie all aumento del flusso di ossigeno Il prelievo di ossigeno dall esterno si accresce

46 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare L aumento di flusso di ossigeno non è immediato Si arriva ad uno Stato costante (valori stabili di consumo di ossigeno, ventilazione polmonare e frequenza cardiaca)

47 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Lo stato costante è raggiunto in un tempo variabile, che dipende da parametri fisiologici e dall intensità del lavoro svolto

48 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare È mantenuto per tempi tanto più brevi quanto più intenso è il lavoro Non viene mai raggiunto se la potenza è troppo elevata: l esaurimento sopravviene prima che sia raggiunto l equilibrio

49 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Il ritorno delle funzioni respiratoria e cardiaca al livello di riposo è raggiunto dopo un periodo di recupero, che è tanto più lungo quanto più l esercizio è stato intenso e duraturo Recupero del debito di ossigeno

50 Modificazioni fisiologiche Durante il lavoro muscolare Spesa energetica Riposo Fase Stato iniziale Costante A Lavoro Fase di Recupero B Riposo Tempo

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