Eine Feldstudie über die Wirksamkeit trittelastischer Bodenmatten auf die

muskuläre Ermüdung bei Steharbeitsplätzen

Eine Felduntersuchung zur Wirksamkeit trittelastischer Bodenmatten auf die

Befindlichkeit

Durchführende Organisationen

Allgemeine UnfallversicherungsanstaltMag. Brigitte- Cornelia Eder

fiot - Forschungsinstitut für OrthopädietechnikMag. Michaela Höglinger

Gesundheitliche Auswirkungen

• erhöhte statische Muskelarbeit zur Aufrechterhaltung der Körperstabilität notwendig

• mangelnde Muskelkontraktion führt zu einer Zunahme von Gewebsflüssigkeiten in Beinen und Füßen

• Abnahme der Muskelaktivität

Folgen andauernder Steharbeit

Ermüdung der Beinmuskulatur

Beeinträchtigung der Körperstabilität

Beeinträchtigung des gesamten Muskel- und Skelettapparates

Wirkung ergonomischer Bodenmatten – bisherige Untersuchungsmethoden

.. vorwiegend Untersuchungen im Labor unter standardisierten Bedingungen

.. geringe Stehdauer von 2 Stunden

.. geringe Probandenzahl von bis zu 25 Personen

.. biomechanische und physiologische Parameter wie Schwankungsmuster

Druckverteilung

Herzfrequenz, Blutdruck

Wadenumfang/ Veränderungen des Fußvolumens

führen zu kontroversen Ergebnissen

.. durchwegs positive Wirkung auf die subjektiv

wahrgenommene Befindlichkeit

Aktueller Forschungsstand

postulierte gesundheitsfördernde Wirkungtrittelastischer Bodenmatten

• Reduzierung muskulärer Ermüdungserscheinungen durch eine vermehrte Muskelaktivierung durch den weichen Untergrund

• Verminderung der Zunahme des Fußvolumens durch eine Aktivierung der Muskelpumpe

• Reduzierung von Gelenks- und Rückenproblemen durch Stoß dämpfende Wirkung

• Vorbeugung gesundheitlicher Schäden durch Wärmeisolierung

gesundheitsfördernde Wirkung

Eine Felduntersuchung zur Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen in industriellen Betrieben auf die Befindlichkeit (Universität Wien, Auva)

Steharbeitsplätze von 50 MitarbeiterInnen wurden in 3 Betrieben in 3 aufeinander folgenden Wochen (je 4 Tage) mit 3 verschiedenen Bodenbedingungen ausgestattet.

3 Bodenbedingungen: PU- Matten = ergonomische Bodenmatte

Nitrilkautschuk = Placebomatte: wurde als Matte ohne ergonomische Wirkung beschrieben

Grundboden ohne Matte

Ziel der Untersuchung

• Allgemeine Zufriedenheit der MitarbeiterInnen mit den unterschiedlichen Bodenbedingungen

• Unterschied bezüglich wahrgenommener Aktiviertheit und Müdigkeit

• Wahrgenommene Wirksamkeit auf körperliche Beschwerden und Befindlichkeiten

• Tritt Placeboeffekt ein?

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

- höchste Zufriedenheit mit der ergonomischen Matte

- gefolgt von Placebo-Matte

- geringste Zufriedenheit mit Grundboden

- signifikante Unterschiede bzgl. Aktiviertheit

- empfundene Aktiviertheit zu Schichtende auf der ergonomischen Bodenmatte signifikant höher als am Grundboden

- kein Unterschied in empfundener Aktiviertheit zu Schichtende auf der Placebomatte verglichen mit dem Grundboden

Befindlichkeit über Dimension Aktiviertheit

Allgemeine Zufriedenheit mit dem Bodenbelag

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

Fragebogen zu körperlichen Beschwerden

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

Besteht ein Unterschied in den körperlichen Beschwerden bei den 3 Bodenbedingungen?

Unterer Rücken: - signifikant geringere Beschwerden auf der ergonomischen Matte &Placebomatte verglichen mit Grundboden

Schmerzen in den Füßen: - signifikant geringer auf der ergonomischen Matte- auf der Placebomatte geringer als am Grundboden – höher als auf derergonomischen Matte

Schmerzen in den Fußgelenken: - signifikant geringere Schmerzen auf der ergonomischen Matte undder Placebomatte

- auf der Placebomatte geringfügig weniger Schmerzen

Beinschwellung: - signifikant geringer auf beiden Matten- auf der ergonomischen Matte am Geringsten

Beinmüdigkeit: - signifikant geringer auf beiden Matten- keine nennenswerten Unterschiede zwischen beiden Matten

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

Erwartungen in Zusammenhang mit einer möglichen Wirkungsweise von Bodenmatten

94% (N= 47) der Testpersonen glauben an das gesundheitsfördernde Potential von ergonomischen Bodenmatten.

4% glauben nicht an das gesundheitsfördernde Potential.

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

„Ich glaube, dass sich ergonomische Bodenmatten positiv auf meine Gesundheit auswirken“

• Allgemeine Zufriedenheit: - beim Arbeiten auf den Bodenmatten größer

- ergonomische Matte wird Placebomatte bevorzugt

• Aktiviertheit: - zu Schichtende signifikant größer auf ergonomischen Matte

• Körperliche Beschwerden: - körperliche Beschwerden auf beiden Matten geringer

- deutlichster Unterschied auf ergonomischen Matte

Fazit:

Beide Matten zeigen gesundheitsfördernde Effekte und können daher als ergonomisch wirksam bezeichnet werden!

Das Wissen um ergonomische Wirksamkeit erhöht die positiven ergonomischen Effekte der Matte!

Studie Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen

Zielsetzung

Einfluss trittelastischer Bodenmatten auf den

Aktivitätszustand der Beinmuskulatur – lokale Auswirkung

Körperstabilität

subjektive Befindlichkeit

Vorgehensweise

Vergleich mit/ ohne Matte an 2 Untersuchungstagen

89 (Durchschnittsalter 41± 8 Jahre) Probanden aus sieben Betrieben Österreich weit

Arbeitsbeginn und Arbeitsende

Minimum 6 Stunden Stehzeit

Feldstudie: Faktoren vor Ort konstant halten!

Intrapersonelle Veränderungen

Eine Feldstudie über die Wirksamkeit trittelastischer Bodenmatten auf die muskuläre Ermüdung bei Steharbeitsplätzen

Feldstudie fiot

General Motors Powertrain - Austria GmbH 1220 Wien

BMW Motoren Gmbh4400 Steyr

Gummiwerk KRAIBURG Austria Ges.m.b.H. & CoWebersdorf, 5132 Geretsberg

Stiwa Automation Gmbh4851 Gampern

Post- Verteilzentrum Österreichische Post AGVorsortierung 1000, 1230 Wien

Schütze- Schuhe GmbH & Co.KG4284 Tragwein

SPAR Österreichische Warenhandels-AG6300 Wörgl

beteiligte Betriebe

Dankeschön für die Teilnahme an der Studie!

Aus der Ausgangsposition strecken Sie den Körper zur Decke..

Versuchen Sie, auf dem rechten Bein zu stehen – Einbeinstand!

Übungsprogramm

Messung des Wadenumfanges

Messung der Muskelaktivität

Messung der Körperstabilität

Messung der subjektiven Befindlichkeit

Angewendete Methoden

Zusatzdokumentationen Schrittzahl/ Mattentyp/ Schuhtyp

Messtechnische Analyse

Wadenumfang

Wie wirkt sich die Bodenmatte auf die Gewebsflüssigkeiten und den Schwellungszustand der Beine aus?

Ergebnisse

Der Wadenumfang vergrößert sich nach sechs Stunden Stehzeit an beiden Messtagen. Die Zunahme nach dem Arbeitstag mit Matte ist signifikant geringer als am Tag ohne Matte (p= 0,001).

Muskelpumpe

prozentuelle Änderung des Wadenumfanges während des Arbeitstages

0

4

2

6

-2mit Matte ohne Matte

0,431,02

Proze

nt

Messtechnische Analyse

Körperstabilität – IBS Tetrax

Bewirkt die Bodenmatte eine Veränderung der Körperstabilität?

• Gleichgewichtsmessung mit der Messplattform IBS Tetrax

• Aufzeichnung des Verlaufs des Körperschwerpunktes (CoM) mittels Kraftsensoren

[Quelle 2 ]

Ausschalten des visuellen Inputs der Gleichgewichtsregulierung

Gewichtung Vestibularapparat und Somatosensorik

Messtechnische Analyse

Ergebnisse Körperstabilität

Die Körperschwankung ist am Ende des Arbeitstages mit Matte signifikant geringer als am Tag ohne Matte (p= 0,005).

17,20

17,60

18,00

18,40

18,80

19,20

19,60

20,00

Verlauf des COM

mit Matte ohne Matte

vorher nachher vorher nachher

MW 18,53SD 6,89

MW 18,68SD 6,86

ohne Matte

MW 18,07SD 6,73

MW 19,71SD 7,76

mit Matte

nachhervorher

Durch eine mehrfache Durchführung der Untersuchung ist die Tendenz eines Lerneffektes nicht auszuschließen.

Verlauf des Körperschwerpunktes

Ergebnisse

Muskelphysiologie

- Muskelansteuerung über Nervenzelle – Muskelkontraktion

- entsteht so genanntes Aktionspotential – Erregung

- Ableitung Spannungsdifferenz über Oberflächenelektroden

- Registrierung Aktivitäts- bzw. Ermüdungszustand

Motorische Einheit

Quelle [4]

Muskelaktivität – Elektromyographie

Ist die Beinmuskulatur durch das Stehen auf der Matte aktiver als beim Stehen ohne Matte?

Aus den Potentialänderungen des Frequenzmusters innerhalb eines bestimmten Zeitraumes kann der

Aktivitätszustand einzelner Muskeln registriert werden.

Messtechnische Analyse

Ermüdungsparameter

Amplitude Frequenz

Zeitabhängige Änderung-Root Mean Square

Frequenzabhängige Änderung-Medianshift

RegressionslinieRegressionslinie

[Quelle 3,4]

1. Parameter zur Erkennung lokaler Muskelermüdungseffekte= Zunahme der Amplitude des EMG’s – der Koeffizient des Root Mean Square (RMS)

2. Parameter: Regressionskoeffizient der Medianfrequenz= zeitabhängigen Abnahme der Frequenzen

Messtechnische Analyse

Ergebnisse Elektromyographie

Der amplitudenbasierte Analyseparameter des EMG’s weist keine statistisch signifikanten Unterschiedean beiden Messtagen auf.

Steigungsk

oeffizient

Regressionskoeffizient der Medianfrequenz im m. gastrogn. lateralis

Regressionsgeradenk

k= Regressionskoeffizient der Medianfrequenz

-0,20

-0,16

-0,12

-0,08

vorher nachher-0,24

ohne MatteMW -0,18SD 0,16

MW -0,13SD 0,15

ohne Matte

MW -0,16SD 0,14

MW -0,13SD 0,16

mit Matte

nachhervorhermit Matte

Die Frequenzanalyse des EMG‘s am Ende des Arbeitstages ohne Matte zeigt einen signifikanten Abfall der Medianfrequenz (p= 0,041).

Ergebnisse

7. Tragen Sie in der angeführten Skala ein, auf welchen Bodenbelag Sie sich am

Wohlsten fühlen.

6. Meiner Meinung nach wirkt sich das Stehen auf der Bodenmatte positiv auf meine Gesundheit und mein Wohlbefinden aus.

1. Ich empfinde Unbehagen im unteren Rücken.

O stimme überhaupt nicht zu

O stimme nicht zu

O stimme eher nicht zu

O stimme eher zu

O stimmezu

O Stimme sehr zu

subjektiv empfundenes Wohlbefinden - Fragebogen

2. Ich empfinde Unbehagen in der Hüfte.

3. Ich empfinde Unbehagen in den Knien.

4. Ich empfinde Unbehagen an den Füßen/ Fußsohlen.

5. Ich empfinde ein allgemeines Schweregefühl in den Beinen.

Fragebogen

Fragebogen

Ein Großteil der Befragten empfindet ein signifikant größeres Unbehagen in allen Bereichen nach dem Arbeitstag ohne Bodenmatte (p= 0,001).

Wie schätzen Sie ihr Wohlbefinden am Boden mit Matte ein?

Wie wirkt sich die Matte Ihrer Meinung nach auf Ihre Gesundheit aus?

63% stehen lieber auf der Matte

27% stehen lieber nicht auf der Matte

9% weder noch

1% keine Meinung

75% positiv

24% negativ

1% keine Meinung

Ergebnisse

Zusammenfassung

Positive Auswirkung trittelastischer Bodenmatten auf

• die Blutzirkulation, Gewebsflüssigkeiten und Aktivität der Beinmuskulatur

• die Körperstabilität – Koordinationsverbesserung, Ökonomisierung der Bewegungssteuerung

• das subjektiv empfundene, körperliche Wohlbefinden

Matteneinsatz auf den Arbeitsplatz und die Tätigkeit abstimmen!

Zusammenfassung

Ergonomische Einsatzbedingungen trittelastischer Bodenmatten

• Matteneinsatz an Arbeitsplätzen mit wenig Drehbewegungen- Drehimpuls wird vom Kniegelenk abgefangen!

• kein Transport schwerer Werkstücke über die Bodenmatten notwendig

• beständig gegen verwendete Arbeitsstoffe

• leicht zu reinigen

• keine Stehhilfen im Einsatz! Kippgefahr

• fachgerechte Beratung der Hersteller unter Berücksichtigung ergonomischer Aspekte

Einsatzbedingungen Bodenmatten

Ausblick – weitere Forschungsansätze

• Kombination Schuhwerk – Bodenmatte: Vergleich Sicherheitsschuhe mit mattenähnlicher Sohle/ BodenmattenDruckverteilungsmessungen unter der Fußsohle

• Dämpfungseigenschaften der Matte/ Auftrittsdämpfung – Gehen!

• Elastizität der Matte: Einsinkverhalten unterschiedlicher MattenGummi/ PU/ Nitrilkautschuk

• Schwingungsmessung: frequenzabhängiges Dämpfungsverhalten der Matte

• Langzeitstudien

etc. etc..

Investition in Forschung zahlt sich aus!

Ausblick

Projektleiterin Michaela Höglinger m.hoeglinger@fiot.atwww.fiot.at

Brigitte-Cornelia EderBrigitte-Cornelia.Eder@auva.atwww.auva.at

Wichtl MichaelMichael.Wichtl@auva.atwww.auva.at

Kontakt

Literatur/ Bildquellen

[1] Znojemsky,N. 2007. Eine quasiexperimentelle Untersuchung zur Wirksamkeit verschiedener Bodenbedingungen unter spezieller Berücksichtigung von Betriebsklima und Erwartungen.

[2] http://www.neuro24.de/blider13/gleichgewicht[3] Hain, S.(2009). Untersuchung des Verhaltens der Ermüdungsparameter des Musculus Tricaeps Surae bei differentieller,

submaximaler, isometrischer Kontraktion sowie unter Einfluss differentieller Belastungen. Fachhochschule Technikum Wien.[4] Konrad, P. (2005). EMG- Fibel. Eine praxisorientierte Einführung in die kinesiologische Elektromyographie. Noraxon. INC. USA.[5] Madeleine, P., M. Voigt, and L. Arendt- Neilsen. (2000) Subjective, physiological and biomedical responses to prolonged manual

work performed standing on hard and soft surfaces. Eur. J. Appl. Physiol.,77, 1-9[6] Hansen, L., Winkel, J. & Jorgensen, K. (1997). Significance of mat and shoe softness during prolonged work in upright position:

based on measurements of low back muscle EMG, foot volume changes, discomfort and ground force reaction. AppliedErgonomics, 29 (3), 217- 224.

[7] Kendrick, J. M. (1997). The pains of standing. Occupational Health and Safety, 66 (4), 54- 56.[8[ King, P.M. (2002). A comparison of the effects of floor mats and shoe in- soles on standing fatige. Applied Ergonomics, 33 (4),

477- 484. [9] FIOT (1993). Untersuchung der Schwankungsbreite beim Stehen auf einer “Ergomat” Matte. Forschungsbericht.Wien:

Forschungsinstitut für Orthopädietechnik.