Das Vermeiden von Rückenschmerzen sowie von Verletzungen, die dem Heben von Lasten ohne Hilfsmitteln zuzuschreiben sind, ist eine der Hauptaufgaben

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3 Das Vermeiden von Rückenschmerzen sowie von Verletzungen, die dem Heben von Lasten ohne Hilfsmitteln zuzuschreiben sind, ist eine der Hauptaufgaben des vorbeugenden Gesundheitsschutzes. Nach einer Studie der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) waren im Jahr ,3% aller anerkannten Berufskrankheiten auf bandscheibenbedingte Erkrankungen zurückzuführen. Eine Gesundheitsgefährdung bei energetisch-effektorischen Arbeitsformen tritt vor allem bei der Lastenhandhabung auf. Die EU-Richtlinie 90/269/EWG fordert, "präventive Maßnahmen zur Vermeidung einer Gefährdung durch das Handhaben von Lasten zu ergreifen und Arbeitsplätze, die mit der Handhabung von Lasten verbunden sind, bezüglich ihrer Gefährdung für den Mitarbeiter zu bewerten".

4 In der Arbeitswissenschaft werden die idealtypischen Extremformen menschlicher Arbeit als informatorische und energetische Arbeit, als reiner Informations- bzw. Energieumsatz bezeichnet. Die dargestellten fünf Arbeitstypen (kreativ, kombinativ, reaktiv, motorisch und mechanisch) sind Mischformen der beiden Grundformen.

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6 Im Arbeitsprozess hat der Mensch durch Muskelanspannung bzw. Muskelbewegung mechanische Kräfte gegenüber äußeren Krafteinwirkungen zu entfalten, z.b. durch Bewegen von Arbeitsmitteln oder Arbeitsobjekten, Heben oder Tragen von Lasten oder das Positionieren des Körpers gegen die Schwerkraft in einer bestimmten Lage.

7 Der energetische Teil von Arbeitstätigkeiten besteht üblicherweise in der Inanspruchnahme der Skelettmuskulatur. Die Arbeitsmöglichkeiten eines Muskels lassen sich nach zwei Grundformen unterscheiden: statischer und dynamischer Muskelarbeit. Dynamische Arbeit liegt bei der Ausführung von Bewegungen vor und ist gekennzeichnet durch: (1) Wechsel von Muskelkontraktion und Erschlaffung (Erholung), (2) bedarfsgerechte Durchblutung des Muskels, (3) bedarfsgerechte Sauerstoff- und Nährstoffversorgung des Muskels, (4) Möglichkeit der Tätigkeit über längeren Zeitraum. Tätigkeiten mit dynamischen Anteilen sind z.b. Radfahren sowie Tätigkeiten mit Bewegungen, bei denen unterschiedliche Anteile der Muskulatur eingesetzt werden. Statische Arbeit kommt vor, wenn mittels Muskelkraft Gegenstände gehalten, Lasten gehoben, Reibwiderstände überwunden oder der Körper gegen Schwerkraft in einer bestimmten Stellung bzw. Haltung fixiert werden muss. Sie ist gekennzeichnet durch: (1) Dauerkontraktion der ausführenden Muskulatur über längere Zeiträume, (2) ein Missverhältnis zwischen Sauerstoffbedarf und Sauerstoffversorgung des Muskels, da während der Kontraktion die für die Versorgung verantwortlichen Blutgefäße komprimiert sind, (3) rasche Ermüdung und demzufolge ist eine Tätigkeitsfortsetzung über einen längeren Zeitraum unmöglich, (4) ungünstige biomechanische Beanspruchungsbedingungen für Knochen, Gelenke und Bänder mit der Folge eines vorzeitigen Verschleißes besonders der Wirbelsäule. Isometrische Muskelkontraktion hat zweierlei Bedeutung: Erstens erfordert die Körperhaltung des Menschen statische Arbeit der Muskulatur (Haltungsarbeit), zweitens müssen u.a. Werkzeuge über bestimme Zeiträume gehalten werden (Haltearbeit). Statische Arbeit ist die ungünstige Form der Muskelarbeit und sollte vermieden werden!

8 Siehe Erklärung zu Folie 9-7

9 Muskelkraft ist eine Körperkraft, die durch Aktivität der Muskeln innerhalb des Körpers wirkt. Es wird unterschieden nach statischer und dynamischer Muskelkraft. Statische Muskelkraft ist die Muskelkraft, die ohne Längenveränderung des Muskels durch seine Aktivität entsteht, wohingegen dynamische Muskelkraft während der Längenveränderung des Muskels erzeugt wird. Massenkraft ist eine Körperkraft, die als Trägheitskraft wirkt, z.b. dynamisch als Beschleunigungs-, Verzögerungs- bzw. Zentrifugalkraft bei mobilen Arbeitsplätzen oder statisch als Eigengewicht. Aktionskraft ist eine Körperkraft, die nach außen vom Körper aus wirkt. Sie ergibt sich aus der Massenkraft und der Muskelkraft. Massen- und Muskelkraft können sich je nach Betrag und Richtung in ihrer Wirkung verstärken oder abschwächen. Nach den kraftabgebenden Körperteilen wird die Aktionskraft z.b. in Arm-, Hand-, Bein- oder Fingerkraft eingeteilt; nach der Kraftrichtung wird die Aktionskraft z.b. nach Vertikal- oder Horizontalkraft eingeteilt. Nach dem Kraftrichtungssinn wird die Aktionskraft unterschieden nach Zug- und Druckkraft.

10 Die Angaben der Abbildung gelten für aufrechte freie Körperhaltung mit unversetzter paralleler Fußstellung bei einem Fußabstand von 30 cm. Die angegebenen Werte der maximalen statischen Aktionskräfte wurden an ortsfest angeordneten Handgriffen bei kurzfristiger maximaler Kraftanspannung der Arbeitspersonen ermittelt. Verwendet wurde ein zylindrischer Griff mit einem Durchmesser von 30 mm, der ohne Hilfsmittel betätigt wurde. Es handelt sich um Mittelwerte der maximal erreichbaren statischen Aktionskräfte. Die Darstellung erfolgt in Form von Isodynen. Es liegen Standards für unterschiedliche Arbeitssituationen vor, z. B. einhändiges vs. beidhändiges Greifen, Frauen vs. Männer, unterschiedliche Kraftangriffspunkte etc.

11 Je höher die Haltekraft, desto geringer ist die Haltedauer. Wird 15% der Maximalkraft für die Haltekraft aufgewandt, tritt keine Ermüdung ein. In Abhängigkeit von der Belastungshöhe, d.h. dem Ausschöpfungsgrad der Maximalkraft, sinkt die nach einer bestimmten Arbeitsdauer noch zur Verfügung stehende Maximalkraft kontinuierlich ab. Beispiel: Werden 25% der Maximalkraft statisch abverlangt, so kann die Kraft wegen der schnell eintretenden Muskelermüdung nur für etwa 4 Minuten aufrecht erhalten werden; bei 50% der Maximalkraft sogar nur für 1 Minute.

12 Die menschliche Leistungsfähigkeit ist aufgrund begrenzter Energiespeicher zeitlich limitiert. Die effiziente Ausführung der Tätigkeit bei Aufrechterhaltung der vollen Leistungsfähigkeit hängt daher wesentlich von einer angemessenen Verteilung der Belastung ab. Bei der Wahl der Erholungspausen sollte berücksichtigt werden, dass bei Eintritt der Erschöpfung unverhältnismäßig lange Erholungsphasen notwendig sind. Mit zunehmender Länge der Arbeitsphasen nimmt der Erholungsbedarf überproportional zu, wobei die Erholung nach statischer Arbeit einen größeren Zeitraum beansprucht als nach dynamischer Arbeit. Ein kurzzyklisches Arbeits- und Pausenregime ist somit aus physiologischen und ökonomischen Gründen günstiger als ein langzyklisches.

13 Der menschliche Energieumsatz lässt sich bspw. durch eine Verringerung der Hubhöhe bei der Beschickung eines Durchlaufofens verringern. Betrachtet man die menschliche Arbeit, so ist eine positiv gerichtete Arbeit beim Heben und eine negativ gerichtete Arbeit beim Absetzen des Werkstücks zu verrichten. Eine Verringerung der Hubhöhe geht mit einer Verringerung des Arbeitsenergieumsatzes und damit mit einer geringeren Beanspruchung des Herz-Kreislauf-System einher. Gleichzeitig führen die kürzeren Bewegungswege zu einer erheblichen Leistungssteigerung. Bei einer Betrachtung der Arbeitsleistung sind zudem nicht nur äußere Lasten, sondern die gesamte bewegte bzw. zu haltende Last einzubeziehen. Dies gilt insbesondere bei, im Vergleich zum mitbewegten Körpergewicht, geringen Lasten.

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15 Der menschliche Körper verfügt über mehr als 600 Muskeln. Die Muskelmasse macht bei Männern ca. 40% und bei Frauen ca. 26% der Körpermasse aus. Alleine das Gesicht verfügt über 43 Muskeln.

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17 Der Zustand der Wirbelsäule kann anhand von Computertomographischen Untersuchungen sehr genau beurteilt werden. Mit diesem Vorgehen lassen sich jedoch nur ex-post-erkenntnisse über die Wirkung einer zurückliegenden Belastung gewinnen. Eine Überlastung der Wirbelsäule wird somit erst nach deren Schädigung offensichtlich. Daher ist eine präventive Abschätzung von Schädigungsrisiken notwendig.

18 Die Wirbelsäule besteht aus 24 knöchernen Wirbelkörpern, zwischen denen sich knorpelige Bandscheiben befinden. Die Bandscheiben verleihen der Wirbelsäule ihre Beweglichkeit und Elastizität. Die Ernährung der halbelastischen Bandscheiben hängt, da blutgefäßlos, vor allem von Diffusionswegen ab. Durch anhaltende Kompressionsbelastung reduziert sich die druckabhängige Flüssigkeitsverschiebung und es kommt zu einer Stoffwechselbeeinträchtigung im Bandscheibengewebe. Beim Handhaben von Lasten wird die Wirbelsäule aufgrund der Hebelwirkung der äußeren Last und den daraus resultierenden großen inneren Kräften stark belastet. In Abhängigkeit von der Position der gehaltenen Last und der Beugung des Rückens werden die elastischen Bandscheiben enorm großen Drücken ausgesetzt und durch innere Querkräfte beansprucht. Gesundheitsgefährdungen wie Bandscheibenschäden, Verformung von Wirbelkörpern oder das Reißen von Muskelfasern können die Folge sein. Eingetretene Schäden am Bandscheibengewebe sind irreversibel.

19 Die Schätzung der auf die Wirbelsäule angreifenden Kräfte erfolgt anhand empirisch geprüfter biomechanischer Modelle. Bei der Betrachtung der Belastung steht meist der Wirbelsäulenbereich L5-S1 im Mittelpunkt, da dieser einen Verletzungsschwerpunkt darstellt (95% aller Bandscheibenschäden entfallen auf die drei untersten Bandscheiben der Lendenwirbelsäule). Die Körperteile (i), die sich oberhalb des Lenden-Kreuzbein- Übergangs L5-S1 befinden, üben durch ihr Eigengewicht (G i ) jeweils ein Moment um den "Berechnungs-Bezugspunkt" aus. Die dabei wirkenden Hebelarme (a i ) sind körperstellungsabhängig und somit bei der Ausführung von Bewegungen zeitabhängige Größen. Wird nicht nur der Körper bewegt, sondern zusätzlich eine Last "manipuliert", entsteht zusätzlich an den Händen eine Reaktionskraft (F A ), die über einen körperstellungsabhängigen Hebelarm a A ein Moment auf L5-S1 ausübt und damit die Belastung erhöht. Im Gegensatz dazu stellt die Bauchpressung eine gewisse Hilfe dar: Durch das Anhalten der Luft kann ein "Bauchrauminnendruck" (Abdominaldruck) aufgebaut werden, so dass der verfestigte Bauchraum eine stützende Wirkung für den Oberkörper und die Wirbelsäule bildet (p Abd ). Neben den Momenten stellen die an der Bandscheide wirkenden Kräfte ein Maß für die Belastung der Wirbelsäule dar. Zum einen führt das Gewicht der Körperteile oberhalb des Lenden-Kreuzbein-Übergangs zu einer Kompression der Bandscheiben, wegen der Neigung entstehen selbst bei aufrechter Körperhaltung Scherkräfte. Zum anderen werden zusätzliche Kräfte durch Muskeln aufgebaut, z.b. durch die Rückenmuskulatur (F M ). Diese Kraft bewirkt ein Gegenmoment zu den oben erwähnten Momenten.

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21 Die mechanischen Auswirkungen im Bauchraum müssen betrachtet werden, da beim Anheben schwerer Lasten durch Pressatmung die Luft in den Lungen angehalten wird und im Körperinneren stark komprimiert wird. Ein derartiger Pressdruck ist zur Stabilisierung des Rumpfes erforderlich, jedoch nicht ungefährlich. Daher ist es zwingend notwendig, beim Heben schwerer Lasten den Rumpf immer aufrecht zu halten. Nur bei aufrechter Haltung des Rumpfes wird eine gleichmäßige Pressung der Bandscheibe erreicht. Die Wirbelsäule soll nur axial belastet werden, auf keinen Fall exzentrisch. Für diesen Belastungsfall entstehen an den Rändern der Bandscheibe hohe Flächenpressungen. Bei gebeugter Wirbelsäule und einer gehobenen Masse von ca. 50 kg wirkt die Flächenpressung ungleichmäßig auf die Bandscheiben; die Druckbeanspruchung am rechten Rand erreicht Werte um 300 N/cm 2, während bei gerader Haltung nur eine halb so große Flächenpressung vorliegt (Rohmert 1983).

22 In dieser Abbildung ist dargestellt, wie sich bei Variation der zu handhabenden Massen die Belastungen der Wirbelsäule bei sonst gleichen Bedingungen verändern. Dazu sind die Druckkräfte für das dynamische, beidhändig ausgeführte Heben von Lasten mit einer Masse zwischen 0 kg und 50 kg aufgetragen. Die Gesamtdauer für den Hebevorgang wurde zu 1,5 Sekunden angenommen. Bei der 0-kg-Kurve fällt auf, dass auch bei aufrechter Körperhaltung die Druckkräfte nicht zu Null werden; dies ist auf das Gewicht der oberhalb von L5-S1 gelegenen Körperteilen zurückzuführen. Die Kurven werden mit zunehmender Last spitzer und das Maximum bildet sich stärker aus. Dieses resultiert aus dem zunehmenden Einfluss der bewegungsabhängigen Anteile durch die Massenträgheit der Last. Die rechte Darstellung verdeutlich, wie sich die Belastung der Wirbelsäule verändert, wenn eine Last in unterschiedlicher Art und Weise gehoben wird.

23 Ein körpernah gehaltenes Gewicht von 10 kg entspricht nach den Hebelgesetzen einer mehr als 10 mal so hohen Last, die bei aufrechter Körperhaltung an den Bandscheiben im Lendenwirbelbereich ansetzt. Selbst eine 6-7 mal so schwere äußere, auf dem Kopf getragene Last hätte keine höhere innere Belastung zur Folge. Eine am ausgestreckten Arm gehaltene Last von nur 10 kg führt schon zu einer schweren Bandscheibenbelastung, die einer auf dem Kopf getragenen Last mit einer Masse von 230 kg entspricht.

24 Der vom NIOSH angegebene Belastbarkeitsgrenzwert von 3400 N wird der unterschiedlichen physiologischen Bandbreite (Alter, Geschlecht etc.) nur unzureichend gerecht. Der Grenzwert gilt daher nur für gesunde Personen unter 50 Jahren. Die von Jäger empfohlenen Grenzwerte differenzieren zwischen unterschiedlichen Alters- und Geschlechtsgruppen. Bei älteren Personen sind die NIOSH-Grenzwerte bereits als zu hoch einzuschätzen. Bei einer Seitenneigung, Torsionen, ruckartigen Bewegungen oder asymmetrischen Lasten vergrößert sich die Belastung von Wirbelkörpern und Bandscheiben. Entsprechend sind die aufgeführten Prozentangaben mit den angegebenen Lastgrenzwerten zu verrechnen. Die aufgeführten Werte sind die Konsequenz einer biomechanischen Betrachtung, keine Voraussetzung.

25 Zur Beurteilung der Belastung bzw. Beanspruchung des Muskel-Skelett-Systems bei der manuellen Lastenhandhabung wurden im Laufe der Jahre eine Vielzahl von Methoden entwickelt, denen verschiedene Belastungs-Beanspruchungsmodelle zugrunde gelegt wurden. Das NIOSH-Verfahren ist ein vom National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) in den USA entwickeltes Verfahren zur Abschätzung der Maximallast. Es handelt sich hierbei um eine Methode zur sicherheitstechnisch-betriebsärztlichen Betreuung auf Basis der Lastenhandhabungsverordnung (Screening Verfahren).

26 Das NIOSH-Verfahren basiert auf der Berechnung des Recommended Weight Limit (RWL). Das RWL ist für ein bestimmtes Set an Arbeitsbedingungen definiert als das Gewicht einer Last, das nahezu alle gesunden Arbeitspersonen über eine bestimmte Zeit (z.b. 8 Stunden) ohne erhöhte Gefahr von Rückenverletzungen bewältigen können. Die Bestimmung der Maximallast erfolgt anhand der multiplikativen Verknüpfung der sechs genannten Faktoren und einer Lastkonstanten (LC).

27 Die Leitmerkmalmethode zur Beurteilung der Gesundheitsgefährdung nach der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin dient der Beurteilung der Arbeitsbedingungen bei der manuellen Handhabung von Lasten anhand der Merkmale Lastgewicht, Zeitdauer, Körperhaltung und Ausführungsbedingungen. Als Hilfsmittel zur Anwendung der Leitmerkmalmethode stehen Arbeitsblätter zur Verfügung. Diese bieten die Merkmalsausprägungen über Piktogramme, Beschreibungen und Rangzahlen zur Auswahl an. Die einzelnen Merkmale bzw. Merkmalsausprägungen werden mit einer Punktzahl belegt, anhand der nach einem einfachen mathematischen Algorithmus die Risikobewertung ermittelt wird. Durch eine grobe Gruppierung kann weitgehend auf Messungen verzichtet werden und eine Zuordnung allein anhand der genauen Kenntnis der Tätigkeit erfolgen, die bei betrieblichen Anwendern vorausgesetzt werden kann (Caffier et al. 1999).

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