¹Berlin Institute of Health at Charité, Julius Wolff Institut, Berlin, Deutschland
²Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA), Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V., Sankt Augustin, Deutschland
³Institute of Industrial Engineering and Ergonomics, RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland
⁴Fraunhofer Institute for Communication, Information Processing and Ergonomics (FKIE), Aachen, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Das Hüftgelenk spielt eine wesentliche Rolle bei manueller Lastenhandhabung. Hebetätigkeiten können jedoch das Hüftgelenk überlasten und langfristig zu Muskel-Skelett-Erkrankungen führen, die die Lebensqualität erheblich beeinträchtigen. Exoskelette bieten eine vielversprechende Möglichkeit mechanische Unterstützung zu leisten. Ziel dieser Studie war es, Auswirkungen externer Unterstützung beim Heben auf die Belastung des Hüftgelenks zu bestimmen.

Material und Methoden: Sechs Probanden (5m/1w) mit instrumentierten Hüftimplantat (1) wurden gebeten, eine 10 kg schwere Kiste auf ein 80cm hohes Regal zu heben – ohne als auch mit Unterstützung durch ein passives (Paexo Back, Ottobock) oder ein aktives Exoskelett (CrayX, German Bionic). Gleichzeitig wurden die triplanaren Bewegungen der Hüfte, Knie und des Oberkörpers sowie die EMG-Aktivierung der Gesäßmuskulatur (GLmax und GLmed) und Rückenmuskulatur (lumbaler Erector Spinae – LES) gemessen. Bestimmt wurden die Gelenkkontaktkräfte (Fres), Torsionsmomente (Mtors) und die Muskelmomente in der Sagittalebene (Mmuscle) sowie der Muskelaktivierung der Gluteal und Rückenmuskulatur und die Gelenkkinematik.

Ergebnisse: Zwei Phasen des Bewegungsablaufs wurden anhand der Maxima von Fres definiert: Der erste (Peak1) tritt nach dem Anheben, der zweite (Peak2) beim Abstellen des Gewichts auf. Mit dem passiven System hat sich Fres bei Peak1 um -30%, Mtors um -54% und Mmuscle um -26% verringert, im Vergleich zu ohne Unterstützung. Gleichzeitig verringerten sich die Kniebeugewinkel um -16% und Hüftbeugewinkel um -14%. Mit dem aktiven System wurde Mtors um -28% im Peak1 und Mmuscle um -28% im Peak2 verringert. Die Kniewinkel verringerten sich bei Peak1 um -48% bei gleichzeitiger Erhöhung der Hüftwinkel um +15% und einer Abnahme des Rumpfwinkels um -43%. Das passive System erhöhte die Muskelaktivierung zwischen Peak1 und Peak2 um +8% des GLmed bis +22% bei LES. Bei Verwendung des aktiven Systems wurde GLmax um -16% und LES um -28% reduziert (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Diskussion und Schlussfolgerung: Diese Studie zeigte, dass die untersuchten Exoskelette einen Einfluss auf die Gelenkkinematik und Muskelaktivierung haben. Darüber hinaus ist der gewünschte Entlastungseffekt des Exoskeletts für die Gelenkkontaktkraft in der Hüfte gering, für das Torsionsmoment in der Femurachse jedoch deutlich ausgeprägter. Derzeit werden detailliertere Datenanalysen durchgeführt, um ein tieferes Verständnis der in vivo Belastungssituation und ihrer Wechselwirkung mit einer veränderten Gelenkkinematik und Muskelaktivierung zu erlangen. Beispiele für die in vivo Messungen sind unter https://workhealth.orthoload.com verfügbar.

Referenzen:

Damm et al, 2010.

Heinlein et al, 2007

Bergmann et al, 2008

Acknowledgements: Dieses Projekt wurde von der DFG (DA1786/5-1/2, FOR5177), BMBF WorkHealth-TP3/TP5, OrthoLoadClub unterstützt.