Arbeitsphysiologie FS12: Heben und Tragen

1 von 70 Thomas Läubli, 7. Mai, 2012

Arbeitsphysiologie FS12: Heben und Tragen

Vorlesungsunterlagen

http://www.premus2004.ethz.ch/Vorlesungen/Arbeitsphysiologie/index.html

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Unterlagen zur Vorlesung mit dem jeweiligen Datum (letztes Jahr und laufend erneuert)

Montag 08:15-10.00

HG D 1.1


Vorlesungsprogramm

20.02.2012 1 Einführung27.02.2012 2 Gefahrstoffe am Arbeitsplatz05.03.2012 3 Physische Leistungsfähigkeit I: Atmung12.03.2012 4 Physische Leistungsfähigkeit II: Kreislauf19.03.2012 5 Physische Leistungsfähigkeit III: Thermoregulation26.03.2012 6 Physische Leistungsfähigkeit IV: Motorik, Feinmotorik02.04.2012 7 Schichtarbeit09.04.2012 8 unterrichtsfrei, Ostern16.04.2012 9 Ältere Arbeitnehmende, Leistungsminderung

23.04.2012 10Gastdozent Georg Bauer: Arbeit + Gesundheit in der Schweiz, Betriebliche Gesundheitsförderung

30.04.2012 11 Gastdozentin Mirjana Canjuga, Stress07.05.2012 12 Beispiel 1 Industriearbeitsplatz I Heben - Tragen14.05.2012 13 Beispiel 2 Industriearbeitsplatz II: Arbeitshaltung 21.05.2012 14 Semesterendprüfung28.05.2012 15 unterrichtsfrei, Pfingsten

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Montag 08:15 - 10:00, Hörsaal HG D1.1


Inhaltsgliederung • Einleitung • Ganzkörperschwingung • Biomechanik

– Jäger – Dortmunder – Leitmerkmalmethode – NIOSH – SECO

• SUVA – MAK Richtwert • Hilfsmittel • Fall mit Gesetzen • No-Lifting-Policy

laufend erwünscht: Diskussion


Wie besprochen: das Problem

Taken from: Scientific American (1998)

Rückenschmerzen • Lebensprävalenz: 60%-

80% • 90% der akuten Rücken-

schmerzen bessern spontan innerhalb von 6 Wochen

• 50% der Bauarbeiter nehmen Schmerzmittel

• auch bei Büroberufen sind Nacken- und Rückenschmerzen sehr häufig


Wie besprochen: Beruf und Spondylosis deformans


Wie besprochen: Rückenschmerzen und Arbeit: Ursachen, Zusammenhänge

Gesund- heits-

konzept

Mentale Leistung

Physische Leistung

Soziale Unter-

stützung

Arbeits- bedin- gungen

Arbeits- organisation

Ängste, Befürch- tungen

Verhalten bei der Arbeit

Schulung

Aufgabe,

Anforderung

Kapazität

Arbeitsplatz- anpassungen

Verhaltens- therapie

arbeitsbezogenes Training

Physisches Training

kognitives Training Case

Management

Anpassung von Organisation und Kommunikation nach Danuser, Klipstein, Läubli 2006


Inhaltsgliederung • Einleitung

• Ganzkörperschwingung • Biomechanik





Auch Vibrationen belasten den Rücken

2011: Vibrationstabellen Suva

Folieninhalt übernommen von Beat Hohmann, SUVA Luzern, Mai 2010


Berufskrankheit durch Vibrationen: Grenzwerte Schweiz

Grenzwerte am Arbeitsplatz 2011, SUVA • Schädigungen durch Vibrationen

– Bisher keine international gesicherte Grenzwerte, jedoch EU-Richtlinie 2002/44/EG mit Expositionsgrenzwerten und Auslösewerten.

• Hand-Arm-Vibrationen: – gesundheitsgefährdend falls:

mehrjährige regelmässige Vibrationseinwirkung mit einer mittleren bewerteten Beschleunigung (ahv) > 5 m/s2 (gemittelt über einen Arbeitstag)

• Ganzkörper-Vibrationen: – gesundheitsgefährdend falls:

mehrjährige regelmässige Vibrationseinwirkung mit einer mittleren bewerteten Beschleunigung in Körperlängsrichtung (awz) > 0,8 m/s2 (gemittelt über einen Arbeitstag)


Film Dupuis


1 2 3 4 5 6 7 8

Schwingungsfrequenz [ Hz ]

Vibration: Resonanz

1660

2 4 8

1,0

1,5

2,0

2,5

0,5

01 16

Ü b

e r

t r a

g u

n g

s f

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t o r

[ Hz ] Schwingung der Lendenwirbelsäule.

Das lineare Mitschwingen des Körpers mit einer von aussen vorgegebenen Schwingung von Standfläche oder Sitzfläche ändert sich, wenn die Anregungsfrequenz mit der Eigen-frequenz des Körpers zusammenfällt. Die Bandscheiben werden dann wie ein Getreide-korn zwischen zwei Mahlsteinen aufgerieben.

oben: Schwingungsverhalten der Wirbelsäule (Antwortamplitude) bei verschiedenen Frequenzen. Deutlich ist die Überhöhung bei der Resonanzfrequenz zu sehen.

n. Dupuis & Zerlett (1984) aus Vorlesungsunterlagen Prof. emerit H. Krueger, 2004


Ganzkörperschwingung: bewertete Schwingstärke

Bereich der gesundheitlichen Gefährdung durch Ganzkörper Schwingungen (nach ISO 2631/I (1985), VDI 2057 (1987) und Dupuis (1993)

Dupuis

2605-2


Technik gegen Ganzkörpervibrationen

Gefederter Fahrersitz, auf das Fahrergewicht individuell eingestellt



Inhaltsgliederung • Einleitung • Ganzkörperschwingung

• Biomechanik – Jäger – Dortmunder – Leitmerkmalmethode – NIOSH – SECO




Heben und Tragen: Bestimmen von Grenzen

• Bestimmung von Grenzen der Belastbarkeit • Die Belastbarkeit durch Heben und Tragen oder Schwerarbeit

kann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. Sie hängt von biomechanischen Faktoren, von der Muskelkraft und Motorik, vom Herz-/Kreislaufsystem und weiteren Faktoren (Leistungsbereitschaft, Erkrankungen, Trainingszustand, und vielen anderen) ab.


Heben und Tragen: physische Grenze


Belastungsanalyse - Physiologie: Kraft

Verteilung der Kräfte für verschiedene Positionen

aus Vorlesungsunterlagen Prof. emerit H. Krueger, 2004


Kompressionsfestigkeit der Bandscheibe

Kompressionsfestigkeit der Bandscheibe • Untersuchungen an Präparaten haben gezeigt, dass bei vertikalen

Kompressionskräften auf die Bandscheibe von mehr als 2kiloNewton bei empfindlichen Präparaten (ältere Personen, Frauen) bereits Risse auftreten.

• Die mittlere Schädigungsschwelle Betrug je nach Untersuchung 4 – 6 kN (nach Jäger, 1993).

• Biomechanische Berechnungen und in vivo Messungen zeigten, dass die Grenze von 2kN beim Heben einer Last von > 20 kg überschritten wird.


Belastungsanalyse - Biomechanik: Heben - Verschieben


Belastungsanalyse - Biomechanik : Heben: Biomechanik der WS

u

o

10

10

10

10 140

110

90

50

aus Vorlesungs-unterlagen Prof. emerit H. Krueger, 2004


Belastungsanalyse - Biomechanik: Heben & Tragen

Biomechanische Abschätzung der Belastung der WS beim Tragen einer Last. n. Jäger, 2001

2390-1



Dynamik des Bandscheibendruckes beim Heben

runder Rücken

gestreckter Rücken

0 5 10 15 20

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

Belastungszeit [s]

Ban

dsch

eibe

ndru

ck

[N/c

m2 ]

Druckverlauf im innern einer Bandscheibe (L3/l4) beim Heben einer Last von 20kg mit rundem bzw. gestrecktem Rücken

n. Nachemson & Elfström

1657


Technische Massnahmen: Heben und Tragen: NIOSH

D

0958

H

V

D

H

V 0958



Grenzwerte für Heben und Tragen (neue NIOSH-Formel, 1993/1994)

ISO-CD 10288, „ Ergonomie, Manuelle Handhabung von Lasten, Heben und Tragen“, 1994 (leicht modifiziert)

EGL: Empfohlene Grenzlast EGL <=25kg

LK: Lastkonstante = 25 kg für Männer 25kg HF: Horizontalfaktor (horizontale Handmitte bis Füsse in cm) • 25/HF

VF: Vertikalfaktor (vertikale Handmitte bis Füsse in cm) • (1- (0.003 • |VF-75|))

DF: Differenzfaktor (vertikaler Hebelweg in cm) • (0.82 + 4.5/DF)

AF: Asymmetriefaktor (Wirbelsäulenverdrehung in Grad) • (1- (0.0032 • AF)

FF: Frequenzfaktor (Häufigkeit, Hubhöhe und Dauer, Werte nach Tabelle {0 - 1}

• FF

GF: Faktor für Handlichkeit (sicheres Greifen, Werte nach Tabelle {0.9 - 1}

• GF


Prüfmittel: Gesundheitsrisiken des Bewegungsapparates, SECO

Staatssekretariat für Wirtschaft SECO

falls Frau + 4falls Alter > 50 + 2

Summe (Belastung):

Summe :

5 5


25 kg 15 kg

12 kg 7 kg

Männer Frauen Massnahmen treffen S z. B. Last verringern T z. B. Hilfsmittel O z. B. zu zweit P z. B. Schulung

Gefährdung ermitteln z. B. mit Ergotest Suva

Punktbewertung: + Lastgewicht + Körperhaltung + Ausführungsbedingungen Total x Dauer oder Anzahl

Richtwerte für Lastgewichte, Massnahmen


25 kg 15 kg

12 kg 7 kg

Männer Frauen Massnahmen treffen S z. B. Last verringern T z. B. Hilfsmittel O z. B. zu zweit P z. B. Schulung

Gefährdung ermitteln z. B. mit Ergotest Suva

Grün, aber … … bei Beschwerden Situation überprüfen Checklisten, Prüfmittel

Richtwerte für Lastgewichte, Massnahmen


Feststellung Massnahme

Es werden Lastgewichte von 25 kg (Männer) bzw. 15 kg (Frauen) oder mehr von Hand manipuliert, und die Schutzmassnahmen (STOP) wurden nicht (systematisch) getroffen.

Schutzmassnahmen treffen, z.B. mit Hilfe der Checkliste 67089: S. z.B. Lasten verringern, ersetzen T: z. B. Hilfsmittel O: z. B. Last zu zweit P: v. a. Schulung der Betroffenen

Es werden Lastgewichte von 12 kg (Männer) bzw. 7 kg (Frauen) von Hand manipuliert, und es wurde keine Gefährdungsermittlung vorgenommen.

Gefährdungsermittlung z. B. mit "Ergotest: Heben und Tragen" 88190

Es treten bei Mitarbeitenden Beschwerden am Bewegungsapparat auf, und es wurde keine Gefährdungsermittlung vorgenommen

Gefährdungsermittlung mit Checklisten 67089 und 67090 (Lastentr. von Hand / Körperhaltung) - oder Beizug eines Spezialisten

. Feststellungen und Massnahmen für Systemkontrollen





• SUVA – MAK Richtwert

• Hilfsmittel • Fall mit Gesetzen • No-Lifting-Policy



Technik: Hebe- und Transporthilfsmittel

Gabelhubwagen

Behälterneiger Scherenhubwagen Magnetgriff

Fasslifter Treppenkarre



Technische Hilfen: Hebehilfen: Baugewerbe

Hubtisch Fahrbar oder stationär

3190-4

Lastroller und Förderbänder Zum horizontalen Transfer von Lasten z.B. Wälzwagen

Greifer Zum horizontalen und vertikalen Bewegen einer Last, sowie für Kippvorgänge, z.B. Scheren-greifer (links); Fassgreifer (rechts)

Sack- und Stapelkarren



Technische Hilfen: Hebehilfen: Baugewerbe

Hubtisch Fahrbar oder stationär

3190-4

Lastroller und Förderbänder Zum horizontalen Transfer von Lasten z.B. Wälzwagen

Greifer Zum horizontalen und vertikalen Bewegen einer Last, sowie für Kippvorgänge, z.B. Scheren-greifer (links); Fassgreifer (rechts)

Sack- und Stapelkarren





• SUVA – MAK Richtwert • Hilfsmittel

• Fall mit Gesetzen • No-Lifting-Policy



Fall xy (1)

Um was für Beschwerden handelt es sich? •Unfall? falls ja, Unfallhergang? •Erkrankung? falls ja welche?

Kann es sich um eine Berufskrankheit handeln? falls ja, welche?

Kann die Arbeitsbelastung die Beschwerden verursacht haben?


Wer muss Therapie zahlen?

•Herr xy? •Arbeitgeber? falls ja, welcher? •Krankenkasse? •SUVA? •IV? •andere? zum Beispiel?

Wer muss Lohnausfall zahlen? • Herr xy? • Arbeitgeber? falls ja, welcher? • Krankenkasse? • privateTaggeldversicherung? • Taggeldversicherung des Arbeitgebers? •SUVA? • IV? • andere? zum Beispiel?

Fall xy 2


Fall xy: Krankheitsverlauf (1)

• Alter bei Krankheitsbeginn 36 Jahre • Zeitpunkt 0

– Symptome: Bei wiederholten, aber erträglichen Rückenschmerzen heute Nachmittag plötzlich stark einschiessende, invalidisierende Schmerzen im Rücken und linken Bein.

– Diagnose: Lumboradikuläres Syndrom L4/5 li mit Diskusprotrusion. Leicht verminderte Intervertebralräume L5/S1.

– Verlauf: Schmerzen rückgängig, Persistenz der Schwäche der Zehenheber. Nach gut zwei Wochen Spitalaufenthalt gebessert nach Hause.

• nach 2 Monaten – Operation einer Diskushernie, ohne wesentliche Besserung


Fall xy: Krankheitsverlauf (2)

• nach 3 Monaten – Beurteilung/Verlauf Recidiv-diskushernie und Diskushernien auf

diversen Stufen des Rückens. Nach Strecktherapie und konservativer Therapie. Berufswechsel besprochen, weiterhin starke Beschwerden.

• nach 10 Monaten – Kommentar des Spezialisten: Eine Versteifungsoperation der

Wirbelsäule sei ausgeschlossen, da nicht weniger als 3 Bewegungssegmente beträchtlich verschleissverändert seien.

• 23 Monate später, arbeitsmedizinische Abklärung durch SUVA-Arzt

• jetziger Zustand – nach Arbeitsversuch als Portier ist Herr xy wegen starker Schmerzen

arbeitsunfähig und nimmt ambulant an Rehabilitationsprogramm teil.


Fall xy: Berufliche Tätigkeit und Belastung (1) • Kindheit

– im Alter von 10-15 Jahren Mithilfe in Sportgeschäft/Skiverleih. – Transport von mehreren (3-4) Paaren Skis zum Montageplatz. – Im Sommer Mithilfe auf Alp.

• Metzgerlehre – Pro Woche wurden etwa 6 Kälber (Gewicht ca. 120kg), 2 Rinder und 10

Schweine (Gewicht ca. 80-90kg) geschlachtet. – Hängte oftmals Kälber/Schweine alleine, ohne Hebehilfe über Kopfhöhe auf. – weitere Lasten: - Umsetzen der Schweine in Bottich (zu zweit), - Transport der

Rinderviertel (50kg) mit Aufzug in den Kühlraum. • 1 Jahr Akkordmetzger in Raum Zürich

– Ausbeinen am Fliessband: Wegreissen von Schweinerippen. Wegreissen erfolgte mit Ruck und grosser Kraft. Arbeitsmenge: 120-135 Seiten à 10 Rippen pro Stunde (von 600-1130 und von 1230-1630). Nachmittags Präparation von Kasselerbraten.

– Da Herr XY als gross und kräftig imponiert wird er oft zu besonders schweren Arbeiten beigezogen (z.B. Herausreissen des Kiefers).

– Abends meist geschwollen Handgelenke. Wenig Rückenbeschwerden.


Fall xy: Berufliche Tätigkeit und Belastung (2)

• Rekrutenschule – Die grösste Belastung sei das Manipulieren der Rackrohre gewesen.

• während vielen Jahren jeweils im Sommer Senn auf Alp – Arbeit als Käser auf Alp. Im ersten Jahr 20kg Käselaibe, dann Tilsiter à

6-7kg. Es wurden etwa 6 Tonnen Käse produziert. Am schwersten seien die Milchkannen gewesen.

• während 3 Jahren jeweils im Winter: Ausbeinen am Fliessband – Herr XY gab ähnliche Arbeitsbedingungen wie bei Betrieb Grossraum

Zürich an.

• während 3 Jahren jeweils im Winter: Stallablösung, Holz spalten, – Herr XY schilderte diese Arbeit als körperlich weniger belastend als die

Arbeiten als Metzger oder Spleisser.



• nachfolgend drei Jahre als Spleissergehilfe • gleiche Arbeit wie unten, bei Kleinfirma. • für fast 6 Jahre bis zu Rückenbeschwerden: gleiche Arbeit als

Angestellter bei Grossfirma • Einsatz als Fernmeldeassistent im Kabelzug der Abteilung

Leitungsnetze. – In einem Team wurden neue Glasfaserkabel in Schächten verlegt. – Dazu müssen jeweils die Einstiegsschächte, die mit Bettonplatten

überdeckt sind, geöffnet werden. – Die meisten Platten haben ein Gewicht von 80-90 kg, „Gattic-Deckel“

haben ein Gewicht von 150kg.



• Herr XY galt als kräftig und öffnete pro Tag 20-30 Betondeckel. – Da die Deckel beim Heben abgestützt bleiben, wird nicht das volle

Gewicht gehoben, doch können sie auch klemmen. – Herr XY erwähnte, dass in ihrem Team, der Laster keine ausreichende

Hebebühne hatte, so dass auch viele Werkzeuge und Materialien vom Lastwagen gehoben wurden.

– Oftmals seien Hebehilfen, die für gewisse Vorgänge vorhanden waren, nicht eingesetzt worden, dies auf Befehl des Gruppenleiters.

– In zwei anderen Teams, die in der Schweiz dieselbe Aufgabe ausführten, sei der Lastwagen wesentlich besser ausgerüstet gewesen und viel geschickter eingesetzt worden, um die Belastungen zu reduzieren.

• seither Arbeitsversuch als Portier mit 50-100% Pensum, arbeitsunfähig


Arbeiten ohne Rückenbeschwerden ─ was ist zu tun?



Prävention: Gewichtslimiten

Gewichtslimiten • Biomechanische Erkenntnisse weisen darauf hin, dass bei

Lastgewichten von über 20 kg das Risiko einer Rückenschädigung steigt.

• Lastgewichte über 50 kg dürfen ausser bei Hochleistungssportlern (mit optimalen Ruhe- und Trainingszeiten) niemandem zugemutet werden.


Prävention durch ergonomische Arbeitsgestaltung

Ergonomische Arbeitsgestaltung • Eine ergonomische Arbeitsgestaltung

reduziert unnötige, einseitige Belastungen. Sie ist meist mit Produktivitätsgewinnen verbunden. Die rein gesundheitliche Bedeutung ist schwieriger zu beurteilen.


Inhaltsgliederung • Einleitung • Rehabilitation bei Rückenschmerzen • Ganzkörperschwingung • Biomechanik


• SUVA – MAK Richtwert • Hilfsmittel • Fall mit Gesetzen

• No-Lifting-Policy



Beispiel Pflegetätigkeit: „No Lifting Policy“

Viele Länder haben für Spitäler und Hauspflege eine „No Lifting Policy“ eingeführt: • teils als Richtlinie, • teils obligatorisch! Bildnachweis: CDC NIOSH, 2009; BAUA, 2009


No lifting policy (NLP): das Beispiel Australien

NLP-Spitäler (N=201)

Kontrollspitäler (N=256)

Andauernd - Körperliche Schmerzen - davon Rückenschmerzen

59% 50%

69% 61%

Verletzungen - an einer / mehreren Körperstellen - davon Rückenverletzungen

24% 18%

44% 36%

Bildnachweis: CDC NIOSH, 2009; BAUA, 2009

Engkvist I-L: Evaluation of an intervention comprising a No Lifting Policy in Australian hospitals. Applied Ergonomics 37 (2006) 141–148


Biomechanische Modellierungen auf Grund präziser 3D-Messungen (M. Jäger et al. 2008)

Legende: 1: vom Liegen zum Sitzen 2: vom Liegen zum Bettrand 3: ……

Maxima für gelegentliches

Heben für Frauen im Alter von 60 Jahren

Kompression der

Bandscheibe in kNewton

Maxima für gelegentliches

Heben für Männer, 20 Jahre

≈ etwa 25 kg Last


Schwierigkeiten der Prävention

Schwierigkeiten der Prävention • Im Gegensatz zur Therapie sind bei gesunden

Personen deren physischen und psychischen Schwachpunkte nicht bekannt.

• Haltungsanpassungen und Bewegungsläufe haben viele Freiheitsgrade und ohne Zielvorgabe ist eine Optimierung schwierig. – Zum Beispiel belastet „Heben aus den Beinen“ die

Kniegelenke.


Kommentar

Klassische ergonomische Verbesserungen reduzieren einseitige Belastungen und führen zu folgenden Konsequenzen:

Die Arbeitserleichterung erlaubt schnelleres Arbeiten.

Die Beanspruchung wird stärker mental und ist nicht auf einzelne Körperregionen beschränkt.

Als Folge ist eine allfällige Überbelastung nicht lokalisiert (z.B. 50 kg Zementsack) und damit nicht direkt wahrnehmbar.

Die Beanspruchung besteht eher aus andauernder Anspannung, Termindruck und internalisierten Anforderungen an die Arbeitsqualität.

Muskuloskelettale Beschwerden müssen daher zunehmend als Ausdruck einer generellen Anspannung und Ermüdung verstanden werden, die in Kombination mit lokalen Beanspruchungen (z.B. Bedienen der Maus) manifest werden.


R.H. Westgaard (2000): SOME ERGONOMICS CHALLENGES

strategies for prevention • „The quantitative approach to guidelines for manual

handling is generally considered a success.“ • „The development of a valid system for risk evaluation of

low amplitude biomechanical exposures remains one of the major challenges for health ergonomists.“

• „Health ergonomists need a clearer concept of the role of psychosocial factors in the development of musculoskeletal disorders and a best approach to reduce such risks.“

• „The need to put ergonomics intervention initiatives in an organisational context is emphasized.“

R.H. Westgaard, Applied Ergonomics 31 (2000) 569-580


Good-bye

• Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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Arbeitsphysiologie FS12: Heben und Tragen