Einfluss eines passiven Exoskeletts auf die Bewegungsvariabilität und die Haltung der Wirbelsäule bei repetitiven Hebevorgängen sowie auf die Haltung der Wirbelsäule bei einer Tätigkeit mit vorgebeugtem Oberkörper

Abstract

Beschwerden des unteren Rückens sind häufige Gründe für Arbeitsausfälle. Ziel war es, zu ermitteln, ob die Nutzung eines passiven Exoskeletts zur Rückenunterstützung zum einen die Bewegungsvariabilität bei Hebevorgängen und zum anderen die Haltung der Wirbelsäule bei Hebevorgängen und einer Aufgabe mit Oberkörpervorneigung verändert. Es wurden simulierte Arbeitstätigkeiten (eine repetitive Hebeaufgabe und eine Tätigkeit mit vorgebeugtem Oberkörper) durch 36 männliche Probanden durchgeführt.

Für die Haltungsanalyse wurden die Abweichung von Brustkyphose und Lendenlordose während der Aufgabe vom aufrechten Stand mittels Lagesensoren ermittelt. Diese wurden auch für die Berechnung der Bewegungsvariabilität verwendet. Die Bewegungsvariabilität während der Hebevorgänge wurde außerdem auch über die elektrische Aktivität des Musculus erector spinae mittels Oberflächenelektromyographie ermittelt. Dafür wurden die absolute Variabilität und der Variationskoeffizient berechnet.

Bei der Bewegungsvariabilität anhand der Muskeldaten zeigte sich bei Verwendung des Exoskeletts eine geringere absolute Variabilität. Für den Variationskoeffizienten zeigten sich keine eindeutigen Veränderungen. Bei der Variabilität der Brustkyphose zeigte sich lediglich bei der absoluten Variabilität Unterschied mit dem Exoskelett. Für die Lendenlordose war die absolute Variabilität mit dem Exoskelett in einigen Betrachtungen größer. Die Brustkyphose zeigte in der Hebeaufgabe mit dem Exoskelett eine geringere Abweichung von der aufrechten Brustkyphose als ohne Verwendung des Exoskeletts. Die Lendenlordose zeigte in einigen Betrachtungen mit dem Exoskelett eine größere Abweichung von der Lendenlordose in der Neutralposition. Bei der Tätigkeit mit vorgebeugtem Oberkörper ergab sich für die Lendenlordose kein signifikanter Unterschied zwischen den Exoskelett-Bedingungen. Die Brustkyphose wich dagegen mit dem Exoskelett geringer von der aufrechten Brustkyphose ab.

Die Bewegungsvariabilität war mit dem Exoskelett in einigen Phasen der Hebung geringer als bei der der Ausführung ohne Exoskelett. Es wird angenommen, dass bei einer zu geringen Variabilität, also einer zu gleichförmigen Ausführung einer repetitiven Bewegung, immer dieselben Strukturen belastet werden, was zu Schädigungen führen könnte. Da sich noch nicht einschätzen lässt, ab welchem Ausmaß eine zu geringe Bewegungsvariabilität schädlich sein kann, sollte dieser Aspekt bei der Bewertung von Exoskeletten im Auge behalten werden. Auch Exoskelett-Konstruktionen, die der menschlichen Anatomie genauer nachempfunden sind, könnten einer Abnahme der Bewegungsvariabilität entgegenwirken. Für die Haltung der Wirbelsäule zeigte sich in beiden Aufgaben mit dem Exoskelett, wenn überhaupt, nur eine geringere Abweichung von der aufrechten Brustkyphose als ohne Exoskelett, sodass kein negativer Effekt durch die Verwendung des Exoskeletts zu erwarten ist. Bei der Hebeaufgabe wich die Lendenlordose mit Exoskelett dagegen etwas stärker von der Referenzposition ab als ohne das Exoskelett. In Anbetracht großer Schwankungen der Lendenlordosewinkel in der Allgemeinbevölkerung, lässt sich für die in dieser Studie ermittelten Differenzen keine definitive Aussage über mögliche Gefährdungen der Rückengesundheit treffen.