Ableitung tätigkeitsspezifischer biomechanisch begründeter Handlungsanleitungen für rücken-gerechtes Bewegen von Patienten

ASU Arbeitsmedizin 2015; 50: 738–749

Hintergrund und Ziel

Im Allgemeinen ist davon auszugehen, dass Pflegepersonen beim Bewegen von Patienten¹ – d. h. bei Tätigkeiten wie Heben, Halten oder Tragen sowie Schieben oder Ziehen bei zum Beispiel der Lage-rung oder der Mobilisation – ohne angemessene Anleitung oder Schulung einem relativ hohen Risiko für Beschwerden oder Erkrankungen am unteren Rücken ausgesetzt sind (z. B. Smith 2005; ISO 2012). Mit dem Ziel, eine ergonomische Gestaltung der Arbeits-weise für Pflegetätigkeiten zu fördern, wurden auch in der jünge-ren Vergangenheit Untersuchungen zur „ergonomisch richtigen Ar-beitsweise“ durchgeführt (Weißert-Horn et al. 2014; Landau et al. 2014). Zudem wurden in mehreren Ländern nationale Richtlinien publiziert, um betroffene Personen insbesondere bei der Reduzierung des biomechanischen Überlastungsrisikos zu unterstützen. Obwohl derartige Richtlinien zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen bei Pflegetätigkeiten in Ländern wie den USA (Cohen et al. 2010; PSCI 2005; Cal/OSHA 2007), Kanada (WS BC 2006), Groß-britannien (Smith 2005), Australien (WS Vic 2009) und den Nieder-landen (Knibbe et al. 2008) sowie für Europa im Allgemeinen (EK 2012) verfügbar sind, ist die wissenschaftliche Grundlage der jeweiligen Empfehlungen oder Vorschriften häufig unklar. Vor diesem Hintergrund haben in den vergangenen beiden Jahrzehnten einige Forschungsgruppen das Bewegen von Patienten hinsichtlich resultierender biomechanischer Belastungen und eventueller Überlastungen für den unteren Rücken untersucht. Beispielsweise wendeten die dänische Gruppen um Skotte und Schibye eine Methodik an, die auf mechanischer Modellierung, Körperhaltungsregistrierungen und teilweise auch auf elektromyographischen Messungen basierte, um die Kräfte und Momente an einer unteren Bandscheibe der Wirbelsäule als typische Kenngrößen der Lumbalbelastung beim Bewegen von Patienten zu berechnen (Skotte et al. 2002; Schibye et al. 2003; Skotte u. Fallentin 2008). Zur Quantifizierung dieser Kenngrößen werden beispielsweise auch die Kräfte in der Rücken-muskulatur bestimmt, auf die hier in diesem Zusammenhang jedoch nicht weiter eingegangen wird. Gleichwohl könnten auch die Muskelkräfte als typische Belastungsgrößen im unteren Rücken angesehen werden, die im Vergleich zu Bandscheibenkräften und -momenten zusätzlich sogar eine aktuelle sensorische Rückkopplung liefern („Bandscheiben schmerzen nicht”).

Im Rahmen ähnlicher lumbal-biomechanisch konzipierter Forschungsvorhaben, jedoch für ein insgesamt höher belastendes Tätigkeitsspektrum wurden auch am Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) Laboruntersuchungen zur Belastung der Lendenwirbelsäule beim Bewegen von Patienten durchgeführt, die unter dem Namen „Dortmunder Lumbalbelastungsstudie 3 – DOLLY 3” zusammengefasst wurden (s. z. B. Jäger et al. 2008, 2014; Jordan et al. 2010). In einem ersten Schritt wurde ein optoelektronisches System zur Erfassung von Körperhaltung und -bewegung für die spezifische Anwendung der Analyse von Patiententransfers nutzbar gemacht (z. B. Jordan et al. 2003). Darüber hinaus wurde eine Reihe von Messsystemen zur Ermittlung der beim Agieren ausgeübten „Aktionskräfte” an Bett, Stuhl, Boden und Badewanne entwickelt (z. B. Theilmeier et al. 2003). Auf Basis dieser messtechnisch erhobenen „Eingangsdaten” zu Körperhaltung und Aktionskräften erfolgten biomechanische Modellrechnungen zur quantitativen Beschreibung der Wirbelsäulenbelastung mit dem dreidimensional-dynamischen Simulationswerkzeug „Der Dortmunder” (z. B. Jäger et al. 2000). Mit dieser Methodik wurden typische Tätigkeiten, die das Bewegen eines Patienten oder von einzelnen Körperteilen beinhalten, untersucht; dabei wurden die Belastungen bei Anwendung der „konventionellen” und „optimierten” Arbeitsweise bestimmt. Entsprechende Vergleiche zeigten, dass hohe Wirbelsäulenbelastungen insbesondere dann auftreten, wenn die Pflegeperson eine Tätigkeit in konventioneller Arbeitsweise ausführt, d. h. ohne besondere Berücksichtigung biomechanisch anzustrebender Grundprinzipien – somit wenig rückengerecht und ohne ausgeprägte Nutzung der Bewegungsressourcen des Patienten. Eine wesentliche Reduzierung der Belastung wurde für eine „optimierte Arbeitsweise” nachgewiesen, d. h. wenn biomechanische Grundprinzipien wie körpernahes und symmetrisches Arbeiten berücksichtigt, die Ressourcen der Patienten genutzt und somit die Tätigkeiten eher rückengerecht ausgeführt werden. Wurden zusätzlich sogenannte Kleine Hilfsmittel verwendet – wie beispielsweise Gleitmatte oder Rutschbrett, um die Reibung zwischen Patient und Matratze zu verringern, und Anti-Rutsch-Matte, um die Reibung an den Füßen zum Abstoßen zu erhöhen –, konnte die Wirbelsäulenbelastung nochmals verringert werden (Jäger et al. 2014). Allerdings wiesen die erhobenen Belastungsdaten aufgrund der möglichen Vielfalt in der Bewegungsausführung in der Regel hohe Streubreiten sowohl in den Mess- als auch in den Berechnungsergebnissen auf, sodass ein und dieselbe Tätigkeit je nach Ausführungsmodus und individueller Durchführung zu erheblich unterschiedlichen Belastungen geführt hat.

Das Ziel des anschließenden, in enger Kooperation mit der Be-rufsgenossenschaft für Gesundheitsdienst und Wohlfahrtspflege (BGW) durchgeführten Forschungsvorhabens bestand darin, für die jeweiligen Tätigkeiten die entscheidenden biomechanischen Merkmale in Haltung, Bewegung und Krafteinsatz der Pflegeperson oder auch im Verhalten des Patienten zu identifizieren, die mit der Reduzierung der Wirbelsäulenbelastung einhergehen und sie somit für die Prävention nutzbar werden zu lassen. Darüber hinaus sollten biomechanisch begründete und für das Pflegepersonal ver-ständliche Handlungsanleitungen für eine rückengerechte Arbeits-weise beim Bewegen von Patienten abgeleitet werden. Aufgrund der zahlreichen Details bei der Ergebnisfindung in mehreren Schrit-ten erfolgt deren Beschreibung in der hier vorliegenden Arbeit nur auszugsweise und skizzenhaft, ausführlichere Informationen finden sich in dem wissenschaftlichen Schlussbericht (Jäger u. Jordan 2014).

Methode

Als Grundlage für die aktuelle Analyse diente das vormals in der Dortmunder Lumbalbelastungsstudie 3 gewonnene Datenmaterial. Diese Datenbasis setzt sich zusammen aus

1. a)Messaufzeichnungen zu den von der Pflegeperson auf den Pa-tienten übertragenen Aktionskräften,
2. b)Koordinaten- und Winkeldaten sowie Videodokumentationen zu den Körperhaltungen von Pflegeperson und Patient sowie
3. c)den resultierenden Zeitverläufen zur Wirbelsäulenbelastung in Form von Bandscheibenmomenten und -kräften.

 Abbildung 1 gibt eine Übersicht zu den resultierenden Wirbelsäulenbelastungen für 11 Tätigkeiten mit einer Mindesthäufigkeit von 6 vollständig ausgewerteten Versuchen. Als typische und häufig in Arbeitsmedizin und Ergonomie verwendete Kenngröße für die Wirbelsäulenbelastung ist die Druckkraft auf die Bandscheibe L5-S1 dargestellt. Dabei repräsentieren die Säulen den jeweiligen Mittelwert aus mehreren Versuchen. In die Mittelwertbildung ging jeweils der aus dem korrespondierenden Zeitverlauf ausgelesene Maximalwert der berechne-ten Bandscheibendruckkraft während der Durchführung einer Tätigkeit ein. Wie die Werte verdeutlichen, variieren die Kompressionskräfte je nach Tätigkeit erheblich: Der höchste Mittelwert von mehr als 5 Kilonewton (kN) ergab sich für das Bewegen eines im Bett liegenden Patienten in Richtung Kopfende, auch der höchste Einzelwert von etwa 8 kN wurde für diese Tätigkeit gefunden. Im Gegensatz dazu ergab sich der nie-drigste gemittelte Spitzenwert der Bandscheibendruckkraft von etwa 2½ kN für das Anheben eines Beins des Patienten, ebenso wie der niedrigste Einzelwert von ungefähr 1½ kN.

In dieser Darstellung der tätigkeitsspezifischen Wirbelsäulenbelastungen wird nicht nach den zugrunde liegenden Bedingungen unterschieden. Sämtliche Versuche wurden von zwei weiblichen Probanden, die als Trai-nerinnen in der ergonomischen Arbeitsweise über eine langjährige Berufserfahrung verfügen, jeweils wechselseitig als „Patient” bzw. „Pflegeperson” ausgeführt. Sowohl aus ethischen als auch aus technischen Gründen waren keine „echten” Patienten eingebunden. Um einer offensichtlichen Überlastung der Probanden vorzubeugen, wurde schon bei der Studienkonzeption vereinbart, bei mutmaßlich hochbelastenden Tätigkeiten eine gewisse Mithilfe des Patienten bei der jeweiligen Aktion vorzusehen. Diese Mithilfe wurde qualitativ in zwei Mobilitätsstufen – eher aktiv bzw. eher passiv – kategorisiert; dies bedeutet, dass das manuelle Bewegen einer gänzlich nichtkooperierenden Person (die z. B. narkotisiert ist) oder einer völlig selbstständigen Person, die die Bewegung selbst ausführt und keiner Unterstützung durch eine Pflegeperson bedarf, nicht untersucht wurde. Darüber hinaus wurden die meisten Tätigkeiten in zwei Richtungen ausgeführt, die als Hin- bzw. Rückweg bezeichnet wurden: Dies betrifft beispielsweise das Aufrichten eines im Bett liegenden Patienten in eine sitzende Körperhaltung – dies ist der Hinweg –, während das Zurücklegen des Oberkörpers auf Matratze und Kopfkissen den Rückweg repräsentiert. Insgesamt ergeben sich somit bis zu acht verschiedene „Bedingungskombinationen” aufgrund der ausführenden Person (Proband 1 mit einem Körpergewicht von etwa 60 kg, Proband 2 etwa 80 kg), dem Aktivitätsgrad (eher aktiv/eher passiv) sowie der Bewegungsrichtung (hin/rück).

Um entscheidende biomechanische Merkmale in Haltung, Be-wegung und Krafteinsatz von Pflegeperson und Patient zu identifizieren, die mit einer Verringerung der Wirbelsäulenbelastung einhergehen bzw. diese mutmaßlich verursachen, wurden so genannte Paarvergleiche von Versuchen mit eher hoher bzw. eher niedriger Be-lastung durchgeführt. Die Auswahl der Paarvergleiche erfolgte auf der Basis der Spitzenwerte der Bandscheibendruckkraft in den jeweiligen Zeitverläufen der einzelnen Versuche. Dazu wurden für eine bestimmte Tätigkeit beispielsweise alle Messungen zusammengestellt, entsprechend den „Bedingungskombinationen“ kategorisiert und dann – unter Voraussetzung einer identischen Kombination – paarweise verglichen.

Anhand der Videoaufnahmen wurden die Körperhaltungen und -bewegungen der beiden Ausführungen gegenübergestellt und erste Besonderheiten sowie ggf. auch auffällige Unterschiede zwischen den Ausführungen von zwei bis fünf Beobachtern protokolliert; dies erfolgte ohne Wissen der korrespondierenden Belastungen. Anschließend wurden die betreffenden beiden Aktionen zunächst verbal skizziert. Danach wurden – vorrangig für die Ausführungs-phasen mit hoher Belastung – die zeitlichen Verläufe der von der Pflegeperson ausge-übten Handkräfte („Aktionskräfte”) und der bandscheibenbezogenen Belastungs-kenngrößen (Kraft- und Momentenkompo-nenten an L5-S1) mit den Videoaufnahmen „synchronisiert”. Dazu wurden die Spitzen in den Zeitverläufen den korrespondierenden Körperhaltungen und Kraftaufbringungen zu den jeweiligen Zeitpunkten zugeord-net. Auf Basis der derart durchgeführten Paar-vergleiche ließen sich diejenigen Merkmale identifizieren, denen eine Reduzierung der Wirbelsäulenbelastung bei der jeweils analysierten Tätigkeit unter den dabei zugrundeliegen-den Bedingungen zugeschrieben wurde.

Insgesamt wurden 60 Paarvergleiche durchgeführt. Als Kriterien zur Durchführung wurde im Vorhinein festgelegt, dass

1. a)keine Tätigkeit ausgenommen werden darf,
2. b)eine identische Bedingungskombination vorliegen muss und
3. c)sich der Spitzenwert der Druckkraft auf L5-S1 um mindestens 1 kN unterscheiden sollte.

Aufgrund dieser Kriterien und der vormals erhobenen Belastungsdaten waren Paarvergleiche für 9 Tätigkeiten möglich.

Exemplarischer Vergleich zweier Bewegungsvorgänge

Zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei einem Paarvergleich zur Identifizierung wesentlicher Merkmale in Haltung, Bewegung und Krafteinsatz werden im Folgenden zwei „Beispielvorgänge” zur Tätigkeit „Patient in Richtung Kopfende bewegen” beschrieben: Bei diesem Vorgangspaar war der Patient mit einem Körpergewicht von ca. 60 kg „eher aktiv”, die Pflegeperson agierte am Kopfende des Bettes für die „Hinbewegung”, und die Vorgänge unterschieden sich deutlich in den Maximalwerten der lumbosakralen Druckkraft (6,5 kN vs. 2,0 kN).

Anhand der Videoaufzeichnungen, die in den beiden Abbildungen 2 und 3 auszugsweise als Fotofolge dargestellt sind, lassen sich erste Unterschiede in der Ausführung der Tätigkeit identifizieren: Beispiel 1 ( Abb. 2) ist durch eine annähernd symmetrische Bewegung der Pflegeperson gekennzeichnet.

Zu Beginn der Tätigkeit hat sie den Oberkörper bei deutlicher „Rundrückenhaltung” weit vorgeneigt ( 60°/Foto a); sie stützt sich dabei am Kopfende des Bettes – hier repräsentiert durch eine kraft-sensitive Querstange – ab. In einer ersten Phase greift sie die Patientin im Bereich der Achselhöhlen. Die Tätigkeit wird durch ein partielles Aufrichten des Rumpfes und ein Ziehen ausgelöst, begleitet von einer Mithilfe der Patientin durch Abdrücken von der Matratze mit den Füßen und durch Anheben des Beckens (Foto b).

Die zweite Phase des Bewegungsablaufs schließt sich fließend an die erste an, dabei wird die Patientin unter dem noch deutlich vor-geneigten Oberkörper der Pflegeperson zum Kopfende des Bettes „durchgezogen” (Fotos c und d). Die Pflegeperson nahm dabei eine feste Beinstellung mit parallel gestellten Füßen ein, und sowohl Körperhaltung als auch -bewegung waren sehr symmetrisch. Auf-grund gewisser Analogien zu technischen Systemen könnte diese Art der Tätigkeitsausführung mit der Arbeitsweise eines Portalkrans verglichen werden.

Beispiel 2 ( Abb. 3) unterscheidet sich von Beispiel 1 zunächst dadurch, dass das Betthaupt am Kopfende des Bettes entfernt wurde, was eine extrem weite Rumpf-Vorneigung (bis ca. 90°) der Pflegeperson zulässt. Dies ist insofern sinnvoll, da ein Krafteinsatz sehr weit vor der Standfläche der Pflegeperson erfolgen wird und weil die Patientin auf der Bettoberfläche von der Pflegeperson zu sich hin gezogen werden soll; auf diese Weise wird eine vorrangig horizontale Richtung des Krafteinsatzes ermöglicht. Ein derartiger Krafteinsatz ist mit vergleichsweise geringen Hebelarmen der Aktionskraft zum Belastungsbezugspunkt „unterer Rücken” bzw. „Bandscheibe L5-S1” verbunden, sodass eher geringe Belastungsmomente und letztendlich geringe Reaktionskräfte in der Lendenwirbelsäule zu erwarten sind.

Wie Abb. 3 zeigt, waren die Oberarme der Pflegeperson um etwa 20° aus der Senkrechten nach vorn angehoben und die Unter-arme horizontal nach vorn gestreckt.

Zu Beginn, während der ersten Phase der Tätigkeit, rollt sich die Patientin auf die rechte Körperseite, sodass die Pflegeperson ihren linken Unterarm unter den Oberkörper im Bereich des Schulterblatts der Patientin schieben kann (Foto a).

In der zweiten Phase rollt sich die Patientin über die Rückenmittenlage auf die linke Körperseite, sodass die Pflegeperson ihren rechten Unterarm unter das andere Schulterblatt der Patientin schieben kann (Foto b); danach rollt sich die Patientin zurück in die Rücken-lage.

In der dritten Phase bereitet sich die Pflegeperson auf den anstehenden Krafteinsatz vor und nimmt hierfür eine ausgeprägte Schritt-stellung ein.

In der vierten Phase geht sie in die Knie und zieht die Patientin mithilfe einer Gewichtsverlagerung nach hinten in Richtung Kopf-ende des Bettes (Foto c). Die Patientin unterstützt diesen Vorgang durch Abdrücken von der Matratze mit den Füßen, gefolgt vom An-heben des Beckens. Bei diesem Vorgehen dienen die untergescho-benen Unterarme der Pflegeperson als Gleithilfe zur Verringerung der Reibung zwischen der Matratze und den Schulterbereichen der Patientin. Foto d zeigt eine Situation nach erfolgter Positionsverän-derung der Patientin; in dieser Phase richtet sich die Pflegeperson wieder auf und nimmt danach eine Körperhaltung mit aufrechtem Oberkörper ein. Ins-gesamt waren Körperhaltung und -bewe-gung der Pflegeperson mit Ausnahme der Schrittstellung der Beine – die aber für die Gewichtsverlagerung erforderlich ist – sehr symmetrisch. Aufgrund gewisser Analogien zu technischen Systemen könnte diese Art der Tätigkeitsausführung mit der Wirkungs-weise eines Schlittens verglichen werden.

Die Prüfung der Videoaufnahmen ergab erste Hinweise auf Unterschiede bezüglich der Körperhaltungen und -bewegungen zwischen den beiden Ausführungen. Zu-sätzliche Hinweise auf die mutmaßlichen Ursachen, die zu der unterschiedlichen Be-lastung führten, wurden durch eine detaillierte Auswertung der Zeit-verläufe der erhobenen Kräfte und Momente gewonnen.

 Abbildung 4 zeigt in der linken Spalte die Zeitverläufe der gemessenen Aktionskräfte an den Händen sowie der berechneten Momente und Kräfte an der Lendenwirbelsäule von Beispielvorgang 1 im Vergleich zu Beispielvorgang 2 (rechte Spalte); Kräfte und Momente sind jeweils für die drei räumlichen Komponenten angegeben. Die Verläufe sind entsprechend der ausgeführten Teiltätigkeiten in mehrere Abschnitte aufgeteilt: Der erste Abschnitt repräsentiert die Grundhaltung der Pflegeperson, die vor der eigentlichen Messung eingenommen wurde. Für diesen Abschnitt, der lediglich der Kalibrierung und Überprüfung der Messsysteme dient, sind vorberechnete Werte dargestellt. Im zweiten Abschnitt beugt sich die Pflegeperson vor und im dritten bereitet sie die Patientin zur eigentlichen Bewegung vor. Der vierte Abschnitt ist der für die Belastung relevante Tätigkeitsteil und wird im Folgenden detaillierter beschrieben. Die nachfolgenden Abschnitte repräsentieren das Wiederaufrichten der Pflegeperson.

Das erste Diagramm (a) gibt die von der Pflegeperson aufge-brachten Aktionskräfte während der Ausführung der Tätigkeit von Beispielvorgang 1 wieder. Auf der x-Achse ist die Zeit in Sekunden dargestellt, und auf der y-Achse sind die Komponenten der Aktionskraft an den Händen abgetragen. Dabei repräsentieren die in der Abbildung dargestellten Kraftverläufe die Summe der über beide Hände von der Pflegeperson auf die Patientin übertragenen Aktionskräfte. Diese Handkräfte wurden mit Hilfe eines „kraftsensitiven Betts”, bei dem an den vier Ecken des Bettrahmens dreiachsige Kraftaufnehmer eingebaut waren, messtechnisch bestimmt (zu Details der Kraftmessung siehe Theilmeier et al. 2010). Die blaue Linie zeigt die Kraftkomponente nach vorne/hinten, die grüne nach links/rechts und die rote nach oben/unten. Es wird deutlich, dass die wesentlichen Kräfte im Bereich von etwa 6,6–7,6 s aufgebracht werden. Dies entspricht, aus Sicht der Pflegeperson, dem Anheben und Zu-sich-hin-Ziehen der Patientin (Fotos c und d, Abb. 2). Dabei überlagern sich Hebe- und Ziehkräfte, und es entstehen Kräfte nach oben bis zu 310 N (Zeitpunkt ca. 7,2 s) bzw. nach hinten bis zu –270 N (ca. 7,4 s). Im Vergleich dazu gibt es bei den Aktionskräften in den Verläufen zu Beispielvorgang 2 keinen Zeitbereich mit herausragend hohen Kraftwerten (Diagramm c). So treten in der Vorbereitungsphase zum Unterschieben der Unterarme unter den Oberkörper der Patientin vor allem Aktionskräfte nach vorn (bis ca. 70 N; ca. 4,5 s) und nach unten beim Aufstützen auf die Matratze auf (bis ca. –200 N; ca. 7,2 s). Dieser Wertebereich ändert sich auch in der Hauptbewegungsphase nicht, in der Kräfte nach hinten von bis zu etwa –220 N (ca. 8,5 s) und nach oben (ca. 40 N; ca. 8,3 s) auftreten.

Das dritte Diagramm (c) zeigt die Zeitverläufe der resultieren-den Momente an der Wirbelsäule von Beispielvorgang 1 (in New-tonmetern: Nm). Die blaue Linie repräsentiert das Sagittal- oder Beugemoment nach vorn, die grüne das Lateral- oder Seitbeuge-moment und die rote das Torsionsmoment an der lumbosakralen Bandscheibe. Auch bei den Momentenverläufen liegt die wesent-liche Belastung im Zeitbereich zwischen etwa 6,6 s und 7,6 s vor, da zum Zeitpunkt der maximalen Hebekräfte auch das Maximum der Beugemomente nach vorn (etwa 240 Nm; ca. 7,1 s) angenommen wird. Es ergab sich zusätzlich in dieser Phase ein deutliches Torsionsmoment (bis ca. –50 Nm), das begleitende Seitbeuge-moment ist etwas geringer (bis ca. 30 Nm). Diese die Asymmetrie anzeigenden Momentenkomponenten sind auf einen beidseits etwas ungleichen Krafteinsatz zurückzuführen, da die Körperhaltung und -bewegung der Pflegeperson bei der Bewegungsausführung recht symmetrisch waren und die Komponente der Aktionskraft zur Seite relativ geringe Werte angenommen hat (siehe Diagramm a: grüne Kurve).

Die berechneten Reaktionskräfte an der Bezugsbandscheibe L5-S1 (in Kilonewton: kN) von Beispielvorgang 1 sind in Diagramm e aufgetragen. Die blaue Linie steht für die Druckkraft, die rote für die sagittale Scherkraft (nach vorn/hinten) und die grüne für die laterale oder seitliche Scherkraft (nach links/rechts). Aufgrund der starken Symmetrie treten bei der hier betrachteten Tätigkeit im Wesentlichen Druckkräfte und eher geringe laterale Scherkräfte auf. Auch die sagittalen Scherkräfte sind deutlich geringer als die Druckkräfte, da die zugrundeliegende Tätigkeit von starken Hebeanteilen geprägt ist und die damit einhergehenden hohen Rücken-muskelkräfte vorrangig Druck- und nachrangig Scherkräfte verursachen. Wie die Zeitverläufe zeigen, variieren die Druckkräfte zu Beginn der Tätigkeit zwischen etwa 2 kN und 3 kN. Entsprechend den hohen Aktionskräften und Momenten treten jedoch im Zeitraum der Hauptbelastung (ca. 6,6–7,6 s) sehr hohe Druckkräfte auf: Das Maximum beträgt etwa 6,5 kN (ca. 7,1 s). Vergleicht man die Mess- und Berechnungsergebnisse von Beispielvorgang 2 (rechts) mit denen des Vorgangs 1 (links), fällt auf, dass die Zeitverläufe der Kräfte an der Bandscheibe von Vorgang 2 wie auch die zugehörigen Aktionskräfte und Momente keine Phasen mit auffällig hohen Werten aufweisen. Die Druckkraft zu Vorgang 2 ist durchgängig niedrig und erreicht Werte bis zu ca. 2,0 kN (ca. 7,9 s).

Exemplarische Ableitung biomechanisch orientierter Regelansätze

Zur Verdeutlichung der Ableitung biomechanisch orientierter Regel-ansätze aus der vergleichenden Analyse von Videodokumentatio-nen und korrespondierenden Kraft- und Momentenzeitverläufen für jeweils zwei unter gleichen Bedingungen ausgeführte Tätigkeiten wird die Vorgehensweise im Folgenden für die obengenannten „Beispielvorgänge” zur Tätigkeit „Patient in Richtung Kopfende bewegen” erläutert: Schon bei einer ersten Ansicht der Videoausschnitte fällt auf, dass die Tätigkeit in den beiden Beispielen unterschiedlich ausgeführt wurde. Während in Beispiel 1 die Patientin im Bereich der Achseln gezogen und gehoben wird, wird sie bei Beispiel 2 mit dem Oberkörper auf beiden Unterarmen der Pflegeperson liegend „schlittenartig geführt” gezogen. Die Pflegeperson arbeitet einerseits mit parallel gestellten Füßen (Beispiel 1) und andererseits in Schrittstellung (Beispiel 2). Die Ausführung der Tätigkeit in Beispiel 1 führt zu einer wesentlich höheren Wirbelsäulenbelastung als in Beispiel 2 (6,5 kN vs. 2,0 kN); daraus lassen sich für die Belastungsreduzierung einige Hinweise ableiten: Zunächst sollten hohe Hebekräfte, insbesondere vor dem Körper und/oder bei weit vorgeneigtem Oberkörper (vor der Schulterachse) vermieden werden. Es ist das Betthaupt zu entfernen, um überlagerte Hebekräfte beim Ziehen vermeiden oder gering halten zu können. Zur Bewegungsauslösung sollte möglichst das eigene Körpergewicht genutzt werden; dazu ist eine stabile Körperhaltung auch bei der Bewegung erforderlich, sodass man eine Schrittstellung einnimmt und dann das eigene Gewicht nach hinten verlagert. Von besonderem Vorteil sind eine Verringerung der Reibung zwischen Patient und Matratze sowie das Nutzen der Bewegungsressourcen des Patienten, indem dieser zur Mithilfe animiert wird.

Aus diesen Informationen wurden in einem ersten Schritt folgende biomechanisch orientierte Regelansätze abgeleitet:

• Vermeiden Sie hohe Hebekräfte, insbesondere vor dem Körper (= vor der Schulterachse) und/oder bei weit vorgeneigtem Ober-körper.
• Entfernen Sie das Betthaupt, um Hebeanteile beim Ziehen mini-mieren zu können.
• Nutzen Sie eine Gewichtsverlagerung nach hinten, hier mit Schritt-stellung, zur Bewegungsauslösung.
• Verringern Sie die Reibung zwischen Patient und Matratze.
• Animieren Sie den Patienten zur Mithilfe.

Analog zum vorgestellten Beispiel wurden sämtliche Paarvergleiche dieses Forschungsvorhabens durchgeführt.

Ergebnisse

Zusammenfassung der Regelansätze zu biomechanisch begründeten Regeln

Die in diesem Forschungsvorhaben durchgeführten 60 Paarvergleiche führten zur Ableitung von insgesamt 77 biomechanisch orientier-ten Regelansätzen. Diese Regelansätze wurden zunächst „frei und intuitiv“ formuliert und danach aufgrund ihrer inhaltlichen Struktur und Aussagen fünf verschiedenen Kategorien zugeordnet.

Die erste Kategorie bezieht sich auf die Mithilfe des Patienten, auf dessen Aktivitätsgrad und die Art der Mithilfe bei der Ausführung einer Tätigkeit; diese Kategorie „Patientenmithilfe“ enthielt zu-nächst 9 Regelansätze.

Die zweite Kategorie, „Arbeitsweise”, bezieht sich im Wesent-lichen auf Bewegungs- und Ausführungscharakteristika der Pflege-person und enthielt zunächst 22 Regelansätze. Zwei weitere Ka-tegorien beziehen sich auf die Körperhaltung der Pflegeperson, zum einen auf die Oberkörperhaltung – d. h. auf Rumpf- und Arm-haltung – mit zunächst 10 Regelansätzen und zum anderen auf die Beinstellung mit zunächst 23 Regelansätzen. Die letzte Kategorie, „Krafteinsatz”, zielt auf die aufgewendete Kraft der Pflegeperson, d. h. auf Art (Hebe-, Schiebe-, Ziehkräfte), Betrag, Dauer, Richtung und die Position der Wirkungslinie relativ zum Körper, d. h. den „Kraftübertragungspunkt”; diese Kategorie enthielt zunächst 13 Regelansätze.

Nach Sichtung der intuitiv und spontan formulierten Regel „ansätze” wurden innerhalb der Kategorien inhaltliche Überschneidungen und somit auch teilweise auffällige Ähnlichkeiten einiger Regelansätze deutlich. Diese Überschneidungen wurden systematisch überprüft, und die Ergebnisse erlaubten eine Zusammenfassung ähnlicher Ansätze ohne übermäßigen Informationsverlust, indem beispielsweise mehrere Merkmale in Form einer Aufzählung in die Regeln eingebunden wurden. Aufgrund dieser Vorgehensweise konnte die Anzahl innerhalb der einzelnen Kategorien deutlich verringert und somit die Übersichtlichkeit erhöht werden. Insgesamt ergaben sich je nach Kategorie folgende Transformationen von Regelansätzen zu Regeln:

• Patientenmithilfe: 9 Regelansätze 5 Regeln
• Arbeitsweise: 22 Regelansätze 12 Regeln
• Oberkörperhaltung: 10 Regelansätze 4 Regeln
• Beinstellung: 23 Regelansätze 5 Regeln
• Krafteinsatz 13 Regelansätze 5 Regeln

Letztendlich wurden die 77 Regelansätze zu 31 biomechanisch begründeten Regeln zur Reduzierung der Wirbelsäulenbelastung verdichtet.

Wechselseitige Zuordnung von Regeln und Tätigkeiten

Im weiteren Verlauf der Ergebnisbeschreibung wird stichpunktartig erläutert, welche Inhalte die strukturierten und zusammengefassten Regeln aufweisen und von welchen Tätigkeiten sie abgeleitet wurden. In  Tabelle 1 sind die biomechanisch begründeten Regeln – den jeweiligen Kategorien zugeordnet – in Bezug zu den Tätigkeiten aufgeführt. In den Zeilen sind die zusammengefassten Regeln aufgetragen und in den Spalten die mit Hilfe von Paarvergleichen aus-gewerteten Tätigkeiten. Fehlende Tätigkeitsnummern in den Spalten zeigen an, dass für diese Tätigkeiten keine Regeln abgeleitet werden konnten: Beispielsweise wurden aus den Tätigkeiten Nr. 6 „Beide Beine des Patienten anheben” und Nr. 11 „Aufrichten des auf dem Boden liegenden Patienten in den Stand” mangels Vergleichspartner für den beabsichtigten Paarvergleich – d. h. Ausführungen unter gleichen Bedingungen mit deutlich verschiedener Belastung – keine Regelansätze formuliert und somit auch keine Regeln abgeleitet.

Die in Tabelle 1 eingezeichneten Kreuze an den Schnittstellen von Regelzeile und Tätigkeitsspalte geben an, welche Regel aus welcher Tätigkeit abgeleitet wurde. Am Beispiel der Kategorie „Patientenmithilfe“ wird als ein erstes Zuordnungsmerkmal dargestellt, welche Regeln welchen Tätigkeitsanalysen entstammen („horizontale Zuordnung“). Beispielsweise wurde die Regel PR1 „Animieren Sie den Patienten zur Mithilfe” aus den Paarvergleichen zu den Tätigkeiten 1, 2, 3, 4, 8 und 10 abgeleitet, d. h. sie gilt für alle untersuchten Tätigkeiten mit Ausnahme des Anhebens eines Beines (Tätigkeit Nr. 5) und Hochstellen des Bett-Kopfteils (Nr. 7). Diese Zuordnung zu Tätigkeiten zeigt, dass eine wirksame Patientenmithilfe nachweislich bei mehreren Tätigkeiten möglich war.

Als zweites Beispiel der horizontalen Zuordnung innerhalb der Kategorie der Patientenmithilfe wurde Regel PR4 „Nutzen Sie für die Patientenmithilfe eher das Abdrücken von der Matratze als das Hochziehen am Patientenaufrichter” lediglich bei der Tätigkeit „Bett-pfanne unterschieben” gefunden. Diese Regel verdeutlicht, dass der Patient durch Anheben des Beckens effektiver helfen kann als durch Anheben des Oberkörpers mit den Händen am Patientenaufrichter. Durch dieses Vorgehen kann genügend Zwischenraum zwischen Becken und Matratze geschaffen und ein „Durchhängen” des Körpers im Beckenbereich mit damit verbundenem geringem Abstand von Gesäß und Matratze vermieden werden. Analog zur Kategorie der Patientenmithilfe lassen sich anhand von Tabelle 1 auch die zusammengefassten Regeln der anderen vier Kategorien den jeweiligen Tätigkeiten zuordnen.

Mit Hilfe des folgenden, zweiten Erläuterungsteils der wechsel-seitigen Zuordnung von kategorisierten Regeln und Tätigkeiten wird aufgezeigt, wie viele und welche Regeln bei den einzelnen Tätigkeiten abgeleitet wurden („vertikale Zuordnung“). Diese Zuordnung führt zu Hinweisen, wie sich die Pflegeperson beim Ausführen einer bestimmten Tätigkeit speziell bezüglich der jeweiligen Kategorie verhalten sollte. Für die Tätigkeit 1 (Aufrichten vom Liegen zum Sitzen) wurden beispielsweise drei Regeln (PR1, PR3 und PR5) zur Patientenmithilfe abgeleitet. Das entsprechende Fazit für die Tätig-keitsausführung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Als Vorbereitung sollte die Pflegeperson eine weite, stabile Beinstellung einnehmen („Grätschstellung”), um eine seitliche Gewichtsverlagerung von einem auf das andere Bein zu ermöglichen; dann sollte sie sich mit ihrem Oberkörper zum späteren Kraftübertragungspunkt im Bereich der Schultern des Patienten hinwenden (Regeln BR3 und BR5). Für die eigentliche Tätigkeitsausführung wird eine bogenförmige Bewegung des Oberkörpers des Patienten angestrebt, zunächst zur Pflegeperson hin. Diese Teilbewegung ist leichter durchführbar bei angewinkelten und aufgestellten Beinen des Patienten. Nach dem Heranziehen erfolgt das Aufrichten des Oberkörpers des Patienten durch die erwähnte seitliche Gewichtsverlagerung der Pflegeperson. Ein eventuelles Zurücklegen sollte behutsam erfolgen, so dass ein ruckhaftes „Aufkommen” von Schulter oder Kopf des Patienten auf die Matratze bzw. „in” das Kissen vermieden wird. Dies kann bei entsprechenden Ressourcen durch den Patienten selbst erfolgen: durch eine gewisse muskuläre Anspannung im Bauch-, Schulter- und Nackenbereich („Körperspannung”).

Als weiteres Beispiel der vertikalen Zuordnung wird angeführt, dass aus Vergleichen zu Tätigkeit 2 (Setzen an die Bettkante) zwei Regeln abgeleitet wurden (PR1 und PR5). Deren Inhalte besagen, dass eine Patientenmithilfe immer erwünscht ist, da sie in der Regel die Belastung für die Pflegeperson verringert. Analog zur Kategorie der Patientenmithilfe lassen sich anhand von Tabelle 1 auch die anderen vier Kategorien bezüglich der Regel-Tätigkeit-Zuordnungen erfassen.

Beispiel einer tätigkeitsspezifischen Handlungsanleitung

Am Beispiel der in den Abb. 2 und 3 dargestellten Tätigkeit „Bewegen des Patienten zum Kopfende, mit der Pflegeperson am Kopfende agierend“ (Tätigkeit: 3K) wird veranschaulicht, welche Regeln aus welchen Kategorien für diese Tätigkeit in entsprechende Handlungsanleitungen umformuliert wurden: Eine sehr wesentliche Einflussgröße zur Reduzierung der Belastung für die Pflegeperson ist die Einbeziehung der Ressourcen des Patienten. Es wird ausdrücklich empfohlen, den Patienten zur Mithilfe zu animieren und ihm die Art und Intensität der erbetenen Unterstützung zu erläutern; dies be-deutet in diesem speziellen Fall, dass die Beine angewinkelt und aufgestellt werden sollten. Bezüglich der Intensität der Mithilfe sollte erläutert werden, dass ein Wegrutschen der Beine bei einem zu starken Abstoßen von der Matratze zu vermeiden ist. Insgesamt sollte dem Patienten überlassen werden, die Bewegung auszulösen, sodass die Bewegungsunterstützung durch die Pflegeperson erst danach einsetzt. Dieses Vorgehen soll verhindern, dass sich die Aktivitäten von Pflegeperson und Patient gegenseitig behindern und somit die Patientenressourcen suboptimal genutzt werden (ursprünglicher Regelbezug: PR1, PR2, PR3).

Mit Bezug auf die Arbeitsweise ist es für die Pflegeperson ratsam, nicht ruckartig zu arbeiten, da dies zu akuten Schädigungen wie Verheben führen kann. Darüber hinaus ist ein Hochziehen der Schultern bei Krafteinsatz zu vermeiden, um Beschwerden im Schul-ter-Nacken-Bereich vorzubeugen. Im Hinblick auf die Gesundheit des Patienten ist unbedingt erforderlich, von einem Greifen in dessen Achselhöhle(n) abzusehen. Belastungsreduzierend wirkt besonders die Verringerung der Reibung zwischen Patient und Matratze – beispielsweise durch Unterlegen eines Unterarms – oder auch das Entfernen des Betthaupts; dann kann der Patient eher gezogen als gehoben werden, darüber hinaus können die Hebelarme beim Ziehen minimiert werden (ursprünglicher Regelbezug: AR1, AR2, AR3, AR5, AR9).

Für das Bewegen eines Patienten in Richtung Kopfende wurden auch Handlungsanleitungen bezüglich der Körperhaltung der Pflege-person formuliert. Bei dieser Bewegung ist ein hoher Krafteinsatz erforderlich. Bei der Ausführung ist es von Vorteil, den Oberkörper – d. h. Rumpf und Arme – zu verfestigen bzw. in Schulter-, Arm- und Handgelenken durch Anspannen der Muskeln „zu versteifen”. Dies dient dazu, Problemen bei der Koordinierung der vielfältigen Bewegungen der beteiligten Körperteile vorzubeugen. Zur Vermeidung hoher Beugemomente nach vorn sollte zudem bei hohem Kraftein-satz der Rumpf nicht allzu weit vorgeneigt werden (ursprünglicher Regelbezug: OR1, OR3). In Bezug auf die Beinstellung ist im vorliegenden Fall eine Schrittstellung besonders sinnvoll, um eine Gewichtsverlagerung in stabiler Körperhaltung auch während der Bewegung zu gewährleisten (ursprünglicher Regelbezug: BR4).

Abschließend wird die Handlungsanleitung zum „Krafteinsatz” für die hier angeführte Tätigkeit erläutert: Hohe Hebekräfte sollten, da der Oberkörper deutlich vorgeneigt ist, nach Möglichkeit gänzlich vermieden werden, insbesondere wenn der Kraftangriffspunkt weit vorn liegt. Als ein auch in anderen Zusammenhängen empfohlener ergonomisch-biomechanischer Rat sollten zur Vermeidung von hoher Kantenpressung an den Elementen der Wirbelsäule keine aus-geprägten Rundrücken- oder Hohlkreuzhaltungen sowie keine Körperhaltungen mit deutlicher Krümmung zur Seite eingenommen werden (ursprünglicher Regelbezug: KR1, KR3).

Analog ließen sich auch für die anderen in Tabelle 1 aufgeführten Tätigkeiten entsprechende Handlungsanleitungen mit Bezug zu den definierten fünf Kategorien der Patientenmithilfe bis hin zum Krafteinsatz formulieren. Diese tätigkeitsspezifischen Handlungsanleitungen für die Pflegeperson, mit dem Ziel eines rückengerech-ten Verhaltens beim Bewegen von Patienten, sind aufgrund des Um-fangs hier nicht dargestellt; diesbezüglich wird auf den wissenschaftlichen Schlussbericht verwiesen (Jäger und Jordan 2014).

Diskussion

Die Handlungsanleitungen für ein rückengerechtes Bewegen von Patienten wurden auf Basis von Tätigkeiten, die im Rahmen von Laboruntersuchungen ausgeführt wurden, definiert bzw. formuliert. Demzufolge beziehen sie sich zunächst ausschließlich auf die in der zugrundeliegenden Dortmunder Lumbalbelastungsstudie 3 (DOLLY 3) analysierten Tätigkeiten und können die Vielfalt des beruflichen Alltags in der Kranken- und Altenpflege nicht vollstän-dig abdecken. Diese Regeln sind aufgrund des Studienansatzes und -zieles tätigkeitsspezifisch und vermutlich am effektivsten in der Reduzierung der Wirbelsäulenbelastung, wenn sie bei der entsprechenden Tätigkeit beachtet werden. Die Auswirkung bei Anwendung auf Tätigkeiten außerhalb des Tätigkeitsspektrums von DOLLY 3 wurde hier nicht untersucht. Zudem konnten wegen des begrenzten Datenpools nur für neun von 11 Tätigkeiten spezifische Regeln bzw. Handlungsanleitungen definiert werden.

Bei der Ableitung der tätigkeitsspezifischen Handlungsanleitungen wurde deutlich, dass auch allgemeinere, „übergeordnete” Merkmale für die Tätigkeitsausführung geeignet sind, die Wirbelsäulenbelastung zu verringern: Eine solche Empfehlung zielt zum Beispiel auf die „geeignete Arbeitshöhe” und fordert das korrekte Einstellen der Höhe der Bettfläche vor Beginn eines Bewegungsvorgangs; bei unseren Messungen wurde die Arbeitshöhe in der Regel vor Durchführung der Versuche angepasst. Ein anderer Sachverhalt war nicht Gegenstand der hier vorliegenden Paarvergleiche, gleichwohl ist die entsprechende Empfehlung, wie frühere biomechanische Erhebungen zeigen (z. B. Jäger et al. 2014), eine wirksame Möglichkeit, die Wirbelsäulenbelastung gering zu halten: die Nutzung sogenannter Kleiner Hilfsmittel wie zum Beispiel Rutschbrett, Gleitmatte, Antirutschmatte oder Haltegürtel. Derartige Hilfsmittel sollten stets dann, wenn es möglich ist, eingesetzt werden. Beispiels-weise werden

1. a)durch eine Gleitmatte die Reibung zwischen Patient und Matratze bei Positionsveränderungen im Bett verringert,
2. b)durch eine Antirutschmatte das Abstoßen mit den Füßen bei ei-nem Repositionieren im Bett verbessert und
3. c)durch Einsatz eines Rutschbrettes beim Bewegen von der Bettkante in einen Stuhl Hebekräfte gering gehalten.

Eine weitere biomechanisch begründete übergeordnete Möglichkeit zur Belastungsbegrenzung stellt ein symmetrisches Arbeiten dar, d. h. dass sowohl die Körperhaltung so symmetrisch wie möglich als auch der Krafteinsatz rechts und links ausbalanciert sein soll-ten. Darüber hinaus sollte – sofern die Tätigkeit und die räumlichen Verhältnisse dies zulassen – Kräfte zur Seite nach Möglichkeit vermieden werden. Dieses Ziel wurde mit der Begrifflichkeit zusammengefasst: Symmetrisieren Sie die Ausführung der Tätigkeit, d. h. Körperhaltung, -bewegung und Krafteinsatz! Aus biomechanischer Sicht ist es dazu sinnvoll, dass die Pflegeperson beispielsweise beim Repositionieren des Patienten in Richtung Kopfende nicht von der Längsseite des Bettes aus agiert. Wie bei den obig erläuterten Beispielvorgängen gezeigt, kann ein Agieren vom Bettkopfende aus zu deutlich niedrigeren Wirbelsäulenbelastungen führen. Eine derartige Ausführung wird allerdings nur dann ermöglicht, wenn entsprechende räumliche Bedingungen mit einem freien Zugang zum Bett und auch das Entfernen des Betthaupts gewährleistet sind.

Die genannten übergeordneten Handlungsanleitungen auf eine mögliche Begrenzung oder Verringerung der Wirbelsäulenbelastung werden wie folgt zusammengefasst:

• Stellen Sie die Höhe der Bettfläche entsprechend der durchzu-führenden Tätigkeit, dem Körperumfang des Patienten und Ihrer eigenen Körpermaße vor Beginn der Tätigkeit ein.
• Verwenden Sie, wenn immer möglich, „Kleine Hilfsmittel”; wäh-len Sie dazu das oder die für die jeweilige Tätigkeit besonders geeignete(n) aus.
• Symmetrisieren Sie soweit wie möglich die Ausführung einer Tätigkeit bezüglich Körperhaltung, -bewegung und Krafteinsatz.

Schlussfolgerung

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der durchgeführten Paarvergleiche für verschiedene Ausführungen gleicher Tätigkeiten bei gleichen Bedingungen, dass sich wesentliche biomechanische Merkmale in Haltung, Bewegung und Krafteinsatz der Pflegeperson oder auch im Verhalten des Patienten identifizieren ließen, die mit geringeren Wirbelsäulenbelastungen im Vergleich zu Ausführungen mit anderer Arbeitsweise einhergehen. Es kann und muss davon ausgegangen werden, dass die herausgearbeiteten Merkmalausprägungen diese Verringerung verursachen und somit für die Prävention genutzt wer-den können. Daraus wurden tätigkeitsspezifische biomechanisch begründete Handlungsanleitungen für eine rückengerechte Arbeits-weise beim Bewegen von Patienten abgeleitet. Die anzustrebende Umsetzung dieser Empfehlungen und der übergeordneten Handlungsanleitungen können wirkungsvoll zur Begrenzung der Wirbelsäulenbelastung von Pflegepersonen beim Bewegen von Patienten beitragen.

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Für die Verfasser

Priv.-Doz. Dr.-Ing. Matthias Jäger

Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

Ardeystraße 67

44139 Dortmund

mjaeger@ifado.de