Active office environment – what are the cardiorespiratory responses and perception of office modules stimulating physical activity?
Objectives: Due to the health risk factor of prolonged and uninterrupted sitting, efforts are being made to stimulate more incidental physical activity in the workplace by applying new types of office modules. The present study aimed to examine the acute cardiorespiratory responses of office modules (sitting, standing, and movement modules) as well as their subjective assessment of their implications and suitability while working in the office environment.
Method: In a laboratory study, selected cardiovascular parameters of 10 participants (28 ± 7 years, n = 6 female, body mass index 26.2 ± 4.0 kg/m2) were assessed after 30-minute measurement of resting metabolic rate with continuous breath-by-breath analysis while using five different office modules for six minutes (counterchair, active stool, standing stool, standing on a mat, standing on a balance board) and performing three movement modules (stairs, ball play, rings) twice. Before each change of position (to sitting and to standing) heart rate, oxygen uptake, and energy expenditure were measured for 20 minutes while sitting or standing in a standardized position. Each office module was assessed and evaluated by a questionnaire during or after use.
Results: Oxygen uptake (p < .05), heart rate (p < .001), and energy expenditure (p < .05) were higher in normalized standing than normalized sitting and accounted for 6.4 kcal/hour more while standing. Oxygen consumption was lower for normalized sitting than for sitting on the height-adjustable counterchair (p < .05) as well as for sitting on the standing stool (p < .01). Standing on the balance board showed greater oxygen consumption (p<.05) than normalized standing. The movement modules such as rings (285 %), ball play (392 %) as well as stairs (499 %) showed significantly greater oxygen uptake compared to the normalized sitting. The subjective overall ratings by school grades ranged from 1.9 ± 0.6 (stairs) to 3.9 ± 1.3 (standing stool).
Conclusion: There are differences in oxygen uptake between the different sitting and standing options, although the practical relevance in intervention studies warrants further investigation. The movement options stimulate the cardiovascular system and support the recommendation to implement regular change between sitting, standing, and moving in everyday office work.
Keywords: sedentary lifestyle – office work – height-adjustable desks – physical activity – health
ASU Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed 2020; 55 697–704
Aktive Büroumwelt – Welche akuten Effekte haben bewegungsstimulierende Büromodule auf das Herz-Kreislauf-System und wie werden sie subjektiv eingeschätzt?
Zielstellung: Aufgrund des gesundheitlichen Risikofaktors des überdauernden und ununterbrochenen Sitzens gibt es Bestrebungen, mit neuartigen Büromodulen mehr körperliche Aktivität am Arbeitsplatz zu stimulieren. Ziel dieser Studie war es, unterschiedliche Büromodule (Sitz-, Steh- und Bewegungsmodule), die eine beiläufige körperliche Aktivitätssteigerung beabsichtigen, auf akute Effekte des Herz-Kreislauf-Systems sowie die subjektive Einschätzung zu Auswirkungen und Einsetzbarkeit der Büromodule in der Arbeitswelt zu untersuchen.
Methode: In einer Laborstudie wurden ausgewählte Herz-Kreislauf-Parameter von 10 Testpersonen (28 ± 7 Jahre, n = 6 weiblich, Body-Mass-Index 26,2 ± 4,0 kg/m2) nach einer 30-minütigen Ruheenergieumsatzmessung an fünf unterschiedlichen Büromodulen (Counterchair, Aktivhocker, Stehsitz, Stehen mit Stehmatte, Stehen mit Balanceboard) für jeweils sechs Minuten beziehungsweise bei drei Bewegungsmodulen (Treppensteigen, Kugelspiel, Ringe) mit jeweils zwei Durchgängen durch eine kontinuierliche Einzelatemzugsanalyse durchgängig erhoben. Vor den Positionswechseln zum Sitzen und Stehen wurden Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme sowie Energieverbrauch beim normierten Sitzen oder Stehen für 20 Minuten gemessen. Jedes Büromodul wurde per Fragebogen bei beziehungsweise nach Benutzung eingeschätzt und bewertet.
Ergebnisse: Die Sauerstoffaufnahme (p < 0,05), die Herzfrequenz (p < 0,001) und der Energieverbrauch (p < 0,05) sind beim normierten Stehen höher als beim normierten Sitzen und betragen 6,4 kcal/Stunde mehr als beim Sitzen. Die Sauerstoffaufnahme liegt beim normierten Sitzen niedriger als beim höhenverstellbaren Counterchair (p < 0,05) sowie beim Stehsitz (p < 0,01) und das Stehen auf dem Balanceboard bedingt eine höhere Sauerstoffaufnahme (p < 0,05) als das normierte Stehen. Bewegungsoptionen wie Ringe (285 %), Kugelspiel (392 %) und Treppensteigen (499%) weisen gegenüber dem normierten Sitzen ein Vielfaches der Sauerstoffaufnahme auf. Die subjektiven Gesamtbewertungen nach Schulnoten reichen von 1,9 ± 0,6 (Treppe) bis 3,9 ± 1,3 (Stehsitz).
Schlussfolgerung: Es gibt einen Unterschied hinsichtlich der systemischen Sauerstoffaufnahme zwischen den Sitz- und Stehoptionen, wobei allerdings die praktische Relevanz in Interventionsstudien weiter untersucht werden muss. Die Bewegungsoptionen regen das Herz-Kreislauf-System um ein Vielfaches an und unterstützen die Empfehlung, einen regelmäßigen Wechsel zwischen Sitzen, Stehen und Bewegen im Büroalltag zu implementieren.
Schlüsselwörter: sedentärer Lebensstil – Büroarbeit – höhenverstellbare Schreibtische – Bewegen – Gesundheit
Einleitung
Erwachsene, die in einem Büro beziehungsweise an einem Schreibtischarbeitsplatz arbeiten, verbringen zwei Drittel ihrer Wachstunden beziehungsweise 70–80 % ihrer Arbeitsstunden sitzend (Hadgraft et al. 2016; Parry u. Straker 2013; Prince et al. 2019; Wallmann-Sperlich et al. 2017). Epidemiologische Studien zeigen, dass hohe tägliche Gesamtsitzzeiten mit vielfältigen negativen gesundheitlichen Effekten insbesondere für die Entwicklung nichtübertragbarer Krankheiten (Biswas et al. 2015; de Rezende et al. 2014; Jochem et al. 2019) und einer frühzeitigen Gesamtsterblichkeit (Chau et al. 2013; Ekelund et al. 2019) in Zusammenhang stehen. Regelmäßige körperliche Aktivität scheint nur dann den negativen Effekt des langen überdauernden Sitzens aufzuheben (> 8 Stunden/Tag), wenn diese bei 60–75 Minuten moderat-intensiver körperlichen Aktivität pro Tag liegt (Ekelund et al. 2016). Die Forschungslage bezüglich des gesundheitlichen Risikos von alleinigem berufsbedingtem Sitzen ist limitiert und lässt noch keine eindeutige Richtung zu (Latza et al. 2020; Prince et al. 2019; van Uffelen et al. 2010).
Die physiologisch ursächlichen Faktoren und biologischen Mechanismen des unabhängigen Risikofaktors sedentären Lebensstils sind noch nicht hinreichend geklärt (Dempsey u. Thyfault 2018), allerdings tragen der geringe Energieverbrauch und die schwache Muskelaktivierung beim Sitzen zu der Entwicklung des gesundheitlichen Risikos für verschiedene zivilisationsbedingte Krankheiten bei (Hamilton et al. 2007). Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass bereits kurzzeitige Sitzunterbrechungen in Form von Stehen oder kurzen Geheinheiten zu positiven metabolischen gesundheitlichen Auswirkungen führen können und das gesundheitliche Risiko des sedentären Lebensstils insbesondere bei sonst körperlich inaktiven Personen reduzieren können (Benatti u. Ried-Larsen 2015; Chastin et al. 2015).
Aus präventiver Sicht sollten demzufolge längere Sitzzeiten am Büroarbeitsplatz durch Verhaltensänderungen (Dunstan et al. 2013; Gardner et al. 2017; Shrestha et al. 2016) sowie durch verhältnispräventive Büroausstattung, wie beispielsweise körperliche aktivitätszulassende Arbeitsplätze (u. a. höhenverstellbare Schreibtische, Laufbandschreibtische etc.) reduziert werden (MacEwen et al. 2015; Neuhaus et al. 2014; Shrestha et al. 2016; Torbeyns et al. 2014).
Die Forschungslage über die physiologischen Effekte zur Steigerung des Energiestoffwechsels beziehungsweise der Herz-Kreislauf-Aktivierung durch Veränderungen der Büroausstattung sind nicht eindeutig geklärt. Das alleinige Stehen im Vergleich zum Sitzen hat bisherigen Studien zufolge eine Erhöhung des Energiestoffwechsels von –0,5 bis 20,4 kcal/Stunde zu Folge (Judice et al. 2016; Roemmich 2016). Sitzmöglichkeiten wie beispielsweise Gymnastikbälle etc., die aufgrund der Instabilität mehr Ausgleichsbewegung zulassen, scheinen den Energiestoffwechsel minimal gegenüber Sitzen mit statischer Sitzfläche zu fördern (Beers et al. 2008; Lowe et al. 2015).
Moderne Bürokonzepte verfügen über vielfältige Module, um unterschiedliche Aspekte des Bewegungsspektrums anzusprechen. Solche Modifikationen umfassen verschiedene dynamisierende Sitzoptionen (wie z. B. Sitzflächen mit instabilen Untergründen, Stehsitze, Counterchairs etc.), unterschiedliche bewegungsfördernde Steharbeitsplätze (elektrisch höhenverstellbare Schreibtische) inklusive Modifikationen des Stehuntergrunds (u. a. Aktiv-Stehböden, Balanceboards etc.) bis hin zu mehrgelenkigen Unter- und/oder Oberkörperbewegung am Arbeitsplatz [z. B. Treppensteigen, Möglichkeiten zum Aushängen (z. B. Ringe), Schrittvariationen (Hüpfe-Kästchen auf dem Büroboden), Schlagpolster an der Wand etc.]. Letztlich werden die aktivierenden Bürooptionen in modernen Bürowelten integriert, allerdings ist deren Effekt auf den Energieverbrauch beziehungsweise das Herz-Kreislauf-System sowie die subjektive Einschätzung zur Integration in den Arbeitsalltag unklar.
Zielstellung
Ziel der vorliegenden Studie war es, a) normiertes Sitzen und Stehen sowie b) unterschiedliche Büromodule (Sitz-, Steh- und Bewegungsoptionen) hinsichtlich ihrer Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System sowie die subjektive Einschätzung zu Auswirkungen und Einsetzbarkeit der Büromodule in den Arbeitsalltag zu untersuchen.
Methodik
Stichprobe
Zehn Erwachsene (6 Frauen; Alter 28 ± 7 Jahre, Body-Mass-Index: 26,2 ± 4,0 kg/m2; Fettmasse: 32,8 ± 8,5 %, fettfreie Masse: 30,4 ± 5,7 %; Energieverbrauch im Ruhezustand: 1598 ± 263 kcal) nahmen an dieser experimentellen Laborstudie teil. Vor den Untersuchungen wurde jede Testperson über den Untersuchungsablauf, die Risiken und den Nutzen informiert und jede/r gab eine schriftliche Einverständniserklärung ab. Alle Verfahren wurden gemäß der Deklaration von Helsinki durchgeführt.
Fig. 2: Overview of the tested sitting, standing and movement modules
Testablauf
Alle Testpersonen kamen einmal zur Testung ins Labor. ➥ Abbildung 1 zeigt den zeitlichen Ablauf der Testungen der unterschiedlichen Büromodule im Überblick.
Nach anthropometrischer Testung wurde den Testpersonen ein portables Atemgasanalysegerät angelegt, das über den gesamten Testzeitlauf die Herzfrequenz, die Sauerstoffaufnahme sowie den Energieverbrauch kontinuierlich aufzeichnete. Zunächst führten alle Teilnehmenden eine 30-minütige Ruheumsatzmessung in liegender Position durch, setzten sich dann für 20 Minuten auf einen herkömmlichen Bürostuhl (normiertes Sitzen) und danach in vorgegebener Reihenfolge jeweils 6 Minuten nacheinander auf verschiedene Sitzmodule (höhenverstellbarer Counterchair, Aktivhocker, Stehsitz; ➥ Abb. 2). Die Probandinnen und Probanden wurden in der ersten Minute motiviert, alle Bewegungsmöglichkeiten des Moduls bewusst auszuprobieren (aktive Minute) und anschließend fünf Minuten mit dem Modul eine für sie übliche Arbeitshaltung (alltäglicher Gebrauch) zu simulieren, bei der sie auch die Fragebögen zur subjektiven Einschätzung ausfüllten. Nach dem Sitzen standen die Teilnehmenden für 20 Minuten auf festem Untergrund (standardisiertes Stehen), danach auf einer Aktiv-Stehmatte (1 Minute aktiv + 5 Minuten alltäglicher Gebrauch) und schließlich auf einem Balanceboard (1 Minute aktiv + 5 Minuten alltäglicher Gebrauch). Danach stiegen alle zweimal drei Treppenetagen mit insgesamt 46 Stufen (Höhe der Stufen 15,5 cm) auf und ab. Darauf folgte das „Kugelspiel“, bei dem die Testpersonen viermal einen Bürokorridor entlanggingen und dabei einen Arm zur Decke streckten, um die an der Decke befestigten Kugeln zu berühren. Abschließend führten alle ein Aushängen an den Ringen von jeweils 2-mal 20 Sekunden durch (s. Abb. 2).
Messapparatur
Körperzusammensetzung
Eine Körperanalysewaage (Model 1609N; Tanita Corporation, Tokyo, Japan) erfasste die Körper- sowie fettfreie Masse und mit einem an der Wand befestigten Maßband wurde die Körpergröße ermittelt.
Atemgasanalyse und Energieumsatz
Zur kontinuierlichen Einzelatemzugsanalyse wurde ein portables Gerät der Firma Cortex (Cortex MetaMax 3B, Cortex Biophysik GmbH, Leipzig, Deutschland) genutzt. Zur manuellen Volumenkalibration wurde eine 3-Liter-Pumpe (Cortex Biophysik GmbH, Leipzig, Deutschland) verwendet. Vor jeder Messung wurden der Sauerstoff- und Kohlendioxidsensor mit Präzisionsgas (15,8 % O2, 5 % O2 in N; Praxair, Düsseldorf, Germany) kalibriert und ein Sensorabgleich durchgeführt. Die sekündliche Aufzeichnung der Herzfrequenz übernahm ein H7-Herzfrequenzsensor von Polar (Polar, Oy, Finnland).
Der Energieverbrauch wurde innerhalb der Software mit Hilfe folgender Formel berechnet::
Energieumsatz =
Gesamtenergieumsatz (GEU) – Ruheenergieumsatz (REU),
mit GEU = 3,9 × VO2 + 1,1 × VCO2 (Weir 1949) und REU
= 309 + 21,6 × fettfreie Masse (Cunningham 1991).
1 MET (metabolisches Äquivalent) wurde als Sauerstoffverbrauch während der Ruheumsatzmessung definiert. Sämtliche Aktivitätsangaben wurden somit als Vielfaches des Ruheumsatzes in MET dargestellt.
Subjektive Einschätzung
Die subjektive Einschätzung der Testpersonen zu den Büromodulen wurde mittels modifizierter Fragebögen nach Ellegast et al. (2018) im Anschluss an jedes Modul erhoben. Es wurden Fragen zu den subjektiven Auswirkungen des Büromoduls auf das körperliche Wohlbefinden, die Arbeitskonzentration/Aufmerksamkeit, die Quantität sowie die Qualität der Bewältigung täglicher Arbeitsaufgaben auf einer Skala von –5 (sehr negativ) bis +5 (sehr positiv) beantwortet. Zusätzlich wurde nach der Einsetzbarkeit des Büromoduls bei unterschiedlichen Arbeitsaufgaben mit der Antwortskala –5 (sehr schlecht) bis +5 (sehr gut) gefragt. Danach wurde auf einer Skala von 0 (nie) bis 11 (immer) nach der Einschätzung gefragt, ob die Versuchsperson es nutzen würde. Zum Abschluss (Schulnote) sollte jedes Büromodul nach Schulnoten gesamt beurteilt werden.
Datenanalyse
Die Daten der Atemgasanalyse wurden mit 30-sekündigem gleitendem Mittelwert geglättet. Zur Auswertung der Referenzwerte beim Liegen, normiertem Sitzen sowie normiertem Stehen wurde der Mittelwert der 2. bis 29. Minute (Liegen) beziehungsweise der Mittelwert der 2. bis 19. Minute (Sitzen und Stehen) der Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme und Energieverbrauch berechnet. Für die Daten des Counterchairs, Stehsitzes, Aktivhockers, der Aktiv-Stehmatte und des Balanceboards wurde zwischen der anfänglichen „Aktivminute“ (Mittelwert der 1. Minute) und dem persönlichen alltäglichen Gebrauch der Büroelemente unterschieden. In die Auswertung des alltäglichen Gebrauchs wurde der Mittelwert der 2. bis 4. Minute berechnet. Bei der Treppe, dem Kugelspiel und den abschließenden Ringen wurden alle gesammelten Daten gemittelt.
Zur statistischen Analyse wurde eine Varianzanalyse mit Messwiederholung mit 1) den vier Innersubjektfaktoren normiertem Sitzen, Counterchair, Stehsitz und Aktivhocker sowie 2) mit den drei Innersubjektfaktoren normiertes Stehen, Aktiv-Stehmatte und Balanceboard auf die abhängigen Variablen Sauerstoffaufnahme, Energieverbrauch und Herzfrequenz durchgeführt. Bei signifikantem Haupteffekt wurden die Mehrfachvergleiche Bonferroni adjustiert. Des Weiteren wurde ein t-Test für verbundene Stichproben zwischen normiertem Sitzen und normiertem Stehen ausgeführt. Das Signifikanzniveau wurde mit p < 0,05 festgesetzt. Zur weiteren Einschätzung der erzielten Werte aller Module wurden diese in Relation zum normierten Sitzen (100 %) gesetzt. Die subjektiven Einschätzungen werden deskriptiv betrachtet.
Ergebnisse
Absolute Herz-Kreislauf-Werte
In ➥ Tabelle 1 sind Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme und Energieverbrauch während der unterschiedlichen Aktivitäten dargestellt. Die Herzfrequenz (p < 0,001), Sauerstoffaufnahme (p < 0,05) und der Energieverbrauch (p < 0,05) sind beim normierten Sitzen niedriger als beim normierten Stehen. Der Energieverbrauch ist im Stehen um 6,4 ± 8,0 kcal/Stunde höher als beim Sitzen. Hinsichtlich der Sitzmodule ist die Sauerstoffaufnahme beim normierten Sitzen niedriger als beim alltäglichen Gebrauch des höhenverstellbaren Counterchairs (p < 0,05) sowie des Stehsitzes (p < 0,01). Das Stehen auf dem Balanceboard (alltäglicher Gebrauch) hat eine um 70 ± 63 ml/min höhere Sauerstoffaufnahme (p < 0,05) als das normierte Stehen.
Hinsichtlich der „aktiven“ Nutzung der Sitzmodule liegt der Energieverbrauch mindestens doppelt so hoch wie beim „alltäglichen“ Gebrauch des Sitzmoduls (Energieverbrauch Counterchair: alltäglich 79,8 ± 23,0 kcal/h versus aktiv 161,6 ± 35,3 kcal/h; Stehsitz: alltäglich 89,6 ± 25,0 kcal/h versus 212,7 ± 41,8 kcal/h; Aktiv-Hocker: alltäglich 80,2 ± 25,4 kcal/h versus 180,2 ± 30,8 kcal/h). Auch die „aktive“ Nutzung der Stehmodule ist deutlich erhöht gegenüber dem „alltäglichen“ Gebrauch (Energieverbrauch Stehmatte: alltäglich 86,7 ± 11,1 kcal/h versus aktiv 126,7 ± 23,0 kcal/h; Energieverbrauch Balanceboard: alltäglich 95,8 ± 34,4 kcal/h versus aktiv 129,7 ± 23,0 kcal/h).
Table 1: Representation of mean values, standard deviation and static analysis of selected cardiovascular parameters during use of different office modules and reference activities
Fig. 3: a Relativised oxygen uptake of the office modules compared to the reference value „normalised sitting“; b Relativised energy consumption of the office modules compared to the reference value „normalised sitting“; c Metabolic equivalent of the standard positions and of the different office modules
Relative Herz-Kreislauf-Werte
➥ Abbildung 3 a und b stellen die relativierten Werte der Sauerstoffaufnahme beziehungsweise des Energieverbrauchs prozentual zur Referenz „normiertes Sitzen“ dar. Bei der Verwendung der Sitzmodule ist die Sauerstoffaufnahme (Energieverbrauch) beim Aktivhocker um 13 % (4 %), beim Counterchair um 14 % (4 %) und beim Stehsitz um 20 % (16 %) höher als beim normierten Sitzen. Das normierte Stehen zeigt eine Erhöhung um 9 % (8 %) im Vergleich zu normiertem Sitzen und die modifizierten Stehmodule einen Mehrverbrauch von 14 % (13 %) (Aktiv-Stehmatte) beziehungsweise 35 % (24 %) (Balanceboard). Die Bewegungsmodule „Ringe“ haben einen 285 % (288 %), das Kugelspiel einen 392% (390 %) und das Treppensteigen einen 499% (504%) höheren Verbrauch in der Sauerstoffaufnahme (Energieverbrauch) gegenüber dem standardisierten Sitzen.
Abbildung 3c fasst die metabolischen Äquivalente der jeweiligen Büromodule zusammen. Alle Sitz- und Stehmodule im gewöhnlichen Gebrauch liegen unter 1,5 MET. Die Bewegungsmodule liegen bei ≥ 3 MET.
Subjektive Einschätzung der Büromodule
Die subjektive Einschätzung der Büromodule ist in ➥ Tabelle 2 auf der folgenden Seite dargestellt. Die Schulnoten der subjektiven Gesamteinschätzung der einzelnen Büromodule reichen von 1,9 ± 0,6 (Treppe) bis 3,9 ± 1,3 (Stehsitz). Bis auf den Stehsitz werden die Büromodule im Hinblick auf das körperliche Wohlbefinden, Arbeitskonzentration sowie Bewältigung der Arbeitsaufgaben positiv eingeschätzt. Das Kugelspiel erhält in Bezug auf Auswirkungen auf das körperliche Wohlbefinden (3,6 ± 1,8) und die Arbeitskonzentration (2,9 ± 1,9) deskriptiv die höchsten Werte. Auch die Einsetzbarkeit der Module wird als eher gut beschrieben. Der Counterchair, der Aktivhocker, die Aktiv-Stehmatte, das Balanceboard, die Treppe sowie das Kugelspiel erhalten die subjektive Einschätzung, es „häufig zu nutzen“ [Werte zwischen 7,0 bis 7,9 auf einer Skala von 0 (nie) bis 11 (immer)]. Der Gebrauch der Ringe wird in ihrer Nutzungshäufigkeit etwas geringer eingeschätzt (5,7 ± 4,1). Der Stehsitz erhielt geringe subjektive Einschätzung im Hinblick auf die Nutzung (2,1 ± 4,1).
Diskussion
Ziel der vorliegenden Studie war es, unterschiedliche Sitz-, Steh- und Bewegungsmodule hinsichtlich ihrer Wirkung auf ausgewählte Herz-Kreislauf-Parameter und der subjektiven Einschätzung zum Arbeiten an einem Büroarbeitsplatz zu beurteilen. Die wesentlichen Befunde sind:
Das Arbeiten im Stehen an höhenverstellbaren Schreibtischen bietet eine Möglichkeit, lange Sitzperioden während des Arbeitstages mit Stehen zu unterbrechen und kann dadurch zu einer Erhöhung der Herzkreislaufaktivität und des Energieverbrauchs beitragen. Die vorliegenden Studienergebnisse erweitern die Datenlage zur Erhöhung des Energieverbrauchs im Stehen im Vergleich zum Sitzen (Beers et al. 2008; Reiff et al. 2012; Roemmich 2016; Speck u. Schmitz 2011). Dabei zeigen frühere Ergebnisse eine hohe Spannweite der Zunahme des Energieverbrauchs von keiner (Speck u. Schmitz, 2011) bis zu einer Energieverbrauchszunahme von 20,4 kcal/h (Reiff et al. 2012). Die erzielten Ergebnisse von einem Mehrverbrauch von 6,4 kcal/h vom Stehen gegenüber dem Sitzen der vorliegenden Studie liegen dazwischen und sind vergleichbar mit denen von Roemmich (2016). Würde man Expertenempfehlungen folgen und 25–50 % des Arbeitstages stehend beziehungsweise in leichter Bewegung verbringen (Buckley et al. 2015), so würde sich bei einem 8-Stunden-Arbeitstag ein Mehrverbrauch von 13–19 kcal bei unserem Probandenkollektiv für 2–3 Stunden Stehen ergeben, was etwa 0,8–1,2 % des Ruheumsatzes ausmacht.
Eine Steigerung des Energieumsatzes beispielsweise zur Übergewichtsprävention ist (neben vielen weiteren) eine wesentliche Komponente zur Erhaltung oder Minimierung des Körpergewichts. Aktuellen Empfehlungen zufolge sollte dieser bei 1200–2000 kcal/Woche liegen (Donnelly et al. 2009). Unseren Daten zufolge macht das alleinige (zusätzliche) Stehen gegenüber dem Sitzen einen zu vernachlässigenden Anteil zur Steigerung des Energieverbrauchs aus (vgl. Betts et al. 2019). Nach einer aktuellen Studie der Arbeitsgruppe von Altenburg et al. (2019) genügt das alleinige Stehen auch nicht, um möglichen negativen kardiometabolischen Effekten des Sitzens entgegenzuwirken. Zudem ist zu beachten, dass das Stehen nur für eine kürzere Dauer und vor allem der Wechsel zwischen Sitzen und Stehen empfohlen ist (BAuA 2013). Im Gegensatz zum Stehen liegt der Energieverbrauch bei 5-minütigem Treppen auf- und absteigen unseren Messungen zufolge bei unserer Untersuchungsgruppe bei 32 kcal und ist etwa 2- bis 3-mal höher als der Mehrverbrauch von 2–3 Stunden Stehen gegenüber dem Sitzen. Demzufolge könnte das Treppensteigen eine sinnvolle Alternative darstellen, wenn es beispielsweise alle Stunde in den Arbeitsalltag eingebaut würde (Bucksch u. Wallmann-Sperlich 2016).
Der Energieverbrauch der Sitz- beziehungsweise Stehmodule im „alltäglichen“, selbst gewählten Gebrauch unterscheidet sich nicht vom normierten Sitzen oder normierten Stehen. Allerdings ist festzustellen, dass, wenn die Sitz- beziehungsweise Stehmodule „aktiv“ in ihrer vollständigen Bewegungsamplitude genutzt werden, sich der Energieverbrauch beziehungsweise die Sauerstoffaufnahme im Vergleich zum normierten Sitzen (210–276 %) verdoppeln lässt beziehungsweise sich im Vergleich zum normierten Stehen (108 % vs. 164–168 %) um die Hälfte erhöht. Ein bewusst aktiverer Gebrauch der Sitz- und Stehmodule über einen längeren Zeitraum während der Arbeit erscheint jedoch kaum praktikabel aufgrund der bewussten und gezielten Bewegungsausführung. Zukünftige Studien zu möglichen Einbußen in der Arbeitsqualität und -quantität bei der aktiven Nutzung von Bewegungsmodulen über einen längeren Zeitraum könnten von weiterem Interesse sein. Dennoch zeigt die Laboruntersuchung, dass eine aktivierende Wirkung durch die aktivitätszulassenden Sitzmodule wie Aktivhocker, Counterchair und Stehsitz beziehungsweise der Stehmodule (Aktiv-Stehmatte und Balanceboard) durchaus möglich ist und in ihrer Herz-Kreislauf-Wirkung das normierte Stehen übertreffen. Zu beachten ist hier allerdings, dass in der vorliegenden Studie der spezielle Ablauf des „Aufstehens und Hinsetzens“ nicht betrachtet wurde. Der Arbeitsgruppe Judice et al. (2016) zufolge hat die Bewegung des „Aufstehens” und „Hinsetzens“ aufgrund der erhöhten Rekrutierung von Muskelfasern einen höheren Energiebedarf als das alleinige beidbeinige Stehen.
Die erhöhte Herz-Kreislauf-Wirkung der aktiven Nutzung der Sitz- und Stehmodule deutet daraufhin, dass das aktive Sitzen oder Stehen mit kleinen gleichgewichtsbedingten Ausgleichsbewegungen sowie üblichen Gewichtsverlagerungen und dem Ausnutzen der gegebenen Bewegungsmöglichkeiten einen kleinen Beitrag in der regelmäßigen Herz-Kreislauf-Aktivierung spielen kann. Für den Transfer in die Praxis der Büroarbeit ist allerdings nicht nur die Verhältnisprävention (Bereitstellen von aktivierenden Büromöbeln), sondern vor allem auch die begleitende Verhaltensprävention (Nutzen von aktivierenden Büromöbeln) entscheidend und bedarf begleitender integrativer Konzepte. So konnte beispielsweise in einer repräsentativen Befragung in Deutschland dokumentiert werden (Wallmann-Sperlich et al. 2017), dass nur die Hälfte der Personen, die einen elektrisch höhenverstellbaren Schreibtisch zur Verfügung haben, diesen auch regelmäßig nutzen.
Die errechneten individuellen metabolischen Äquivalente des gemessenen Energieverbrauchs aller untersuchten Sitz- und Stehmodule bleiben unterhalb von 1,5 MET, was nach aktueller Klassifikation den Verhaltensweisen des sitzenden Lebensstils zuzuordnen ist (Tremblay et al. 2017). Im Kompendium der körperlichen Aktivitäten (Ainsworth et al. 2011) ist „Stehen – Zappeln“ mit einem MET-Wert von 1,8 MET angegeben. Alle untersuchten Sitz- und Stehaktivitäten liegen demzufolge darunter und erreichen nicht die per Definition leichten körperlichen Aktivitäten (> 1,5–3 MET; Tremblay et al. 2017). Im Gegensatz dazu erreichen alle Bewegungsmodule mit erhöhtem Bewegungsradius und Einsatz größerer Muskelgruppen (Kugelspiel, Ringe, Treppensteigen) einen moderat-intensiven Energieverbrauch von 3 bis 6 MET und weisen somit das 3- bis 6fache des Energieumsatzes vom Ruheumsatz auf. Neben dem erhöhten Energiebedarf stellen die Bewegungsmodule „Kugelspiel“ und „Ringe“ mit der spielerischen Aktivierung der oberen Extremität eine zusätzliche Bewegungsqualität dar, der häufig bei den bisherigen Büromodulen wenig Beachtung geschenkt wurde und die insbesondere zur Mobilisation der Schulter-Nacken-Muskulatur eine noch zu untersuchende sinnvolle Ergänzung darstellen kann. Zusätzlich erhalten die Bewegungsmodule, insbesondere das Treppensteigen und das Kugelspiel, eine gute subjektive Bewertung und hohe Werte in der angegebenen Nutzungswahrscheinlichkeit. Insgesamt ist die Forschungslage bezüglich solcher innovativer und kreativen Bewegungsmodule gering bis gar nicht vorhanden. Allerdings deuten die Ergebnisse der vorliegenden Studie darauf hin, dass kreative Bewegungslösungen zu mehr Bewegung im Büro beitragen können.
Insgesamt erhalten die Büromodule positive subjektive Rückmeldungen zu den Auswirkungen auf das körperliche Wohlbefinden, die Arbeitskonzentration und die Bewältigung von Arbeitsaufgaben. Allein die Bewertungen des Stehsitzes fallen gegenüber den anderen Bewertungen etwas ab, was eventuell an einer zu geringen Einweisungszeit im Vergleich zu der anderen Form des „Stehsitzens“ liegen mag. Dies sollte weitergehend untersucht werden. Die positive subjektive Einschätzung bei fast allen Modulen gegenüber der Aussage „Dieses Modul würde ich benutzen“ lässt eine positive Akzeptanz zu und zeigt, dass diese Büromodule, die einen kleinen Beitrag zur Erhöhung der körperlichen Aktivität bei der Büroarbeit leisten, auch in der Praxis genutzt werden. Feldstudien zum Transfer in die Büroarbeitskultur sollten eine regelmäßige Nutzung allerdings weiter bestätigen.
Table 2: Subjective assessment of the office modules by the test subjects
Stärken und Limitationen
Die Stärke der laborbasierten Studie liegt sowohl im Vergleich von diversen Sitz- und Stehmodulen und kreativen Bewegungsmodulen als auch in der Differenzierung zwischen einer aktiven Nutzung der Module (inkl. Ausnutzen aller Bewegungsmöglichkeiten) und dem selbst gewählten „alltäglichen“ Gebrauch. Zum anderen unterliegt die Studie ein paar Einschränkungen. Die Studienergebnisse sind nur auf gesunde Erwachsene übertragbar und lassen keine Rückschlüsse zu, welchen Einfluss die verschiedenen Büromodule eventuell auf Risikopersonen mit beispielsweise Zivilisationserkrankungen haben. Zusätzlich wurden nur akute Effekte auf das Herz-Kreislauf-System untersucht. Studien zur Untersuchung von chronischen Veränderungen bei der aktiven Nutzung von aktivitätsstimulierenden Büromodulen sowie Studien zum Einsatz in die Büropraxis sollten in der Zukunft angestrebt werden.
Schlussfolgerungen
Die Studienergebnisse bestätigen eine höhere akute Herz-Kreislauf-Aktivierung des Stehens gegenüber dem Sitzen, auch wenn diese sich als gering darstellen und hinsichtlich der praktischen Relevanz einer längerfristigen Nutzung weiter untersucht werden sollten. Die aktive und bewusste Nutzung der Sitz- und Stehmodule sowie der Bewegungsmodule führen zu einer deutlicheren Herz-Kreislauf-Aktivierung und erscheinen sinnvoll, um in den Berufsalltag integriert zu werden. Hier bedarf es neben einer Verhältnis- auch einer Verhaltensprävention, um die tatsächliche Nutzung im Berufsalltag weiter zu unterstützen. Insgesamt werden die Büromodule als positiv hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Wohlbefinden, Konzentration und Arbeitsbewältigung sowie ihrer Einsetzbarkeit eingeschätzt. Die Studienergebnisse erlauben die Aussage, dass ein regelmäßiger Wechsel zwischen Sitzen, Stehen und Bewegen ein vielversprechender Ansatz sein kann, um dem gesundheitlichen Risiko des dauerhaften und ununterbrochenen Sitzens im Büro entgegenzuwirken.
Interessenkonflikt: Die Studie wurde durch die Eurocres Consulting GmbH, Gesundbüro cofinanziert. Weitere Interessenkonflikte liegen nicht vor.
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Kontakt
Dr. Birgit Wallmann-Sperlich
Institut für Sportwissenschaft
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Judenbühlweg 11 – 97082 Würzburg
birgit.sperlich@uni-wuerzburg.de
