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transcript
Möglichkeiten der Prävention von Erkrankungen am Stütz- und
Bewegungsapparat durch das Sicherheitsschuhwerk bei Mitarbeitern der Automobilindustrie
Von der Medizinischen Fakultät der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen
zur Erlangung des akademischen Grades einer Doktorin der Theoretischen Medizin
genehmigte Dissertation
vorgelegt von
Diplom-Wirtschaftsingenieurin
Ulrike Noll
aus Halle (Saale)
Berichter: Herr Universitätsprofessor Dr. med. Thomas Kraus Frau Universitätsprofessorin Dr. rer. nat. Catherine Dißelhorst-Klug Tag der mündlichen Prüfung: 6. Juni 2011
Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar.
II
Für Dr. med. Stefan Sturm
"Der Fuß ist ein Kunstwerk aus 26 Knochen, 19 Muskeln und 107 Bändern.
Ein Kunstwerk braucht einen Rahmen, keinen Käfig"
(Leonardo da Vinci)
III
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ..................................................................................................... 1
1.1 Muskel-Skelett-Erkrankungen ........................................................... 1
1.2 Fußschutz ......................................................................................... 2 1.2.1 Gesetzliche Bestimmungen ........................................................ 2 1.2.2 Tragekomfort und Langzeit-Gesundheitsschutz .......................... 4
1.3 Aktueller Forschungsstand ................................................................ 9 1.3.1 Sicherheitsschuhe ....................................................................... 9 1.3.2 Schuhe und ihre Wirkung auf den Stütz- und ............................... Bewegungsapparat ................................................................... 15
1.4 Fragestellung und Zielsetzung ........................................................ 19
2 Material und Methoden ............................................................................. 22
2.1 Untersuchungsbeschreibung .......................................................... 22
2.2 Untersuchungsstichprobe ............................................................... 23
2.3 Untersuchungsgegenstand ............................................................. 25
2.4 Messtechnische Analyse ................................................................. 28 2.4.1 Versuchsablauf Gangmessung ................................................. 28 2.4.2 Versuchsablauf Arbeitsplatzmessung ....................................... 29 2.4.3 Messtechnik .............................................................................. 30 2.4.4 Messparameter ......................................................................... 31
2.5 Befragung ....................................................................................... 35
2.6 Auswertung und statistische Verfahren ........................................... 36 2.6.1 Messtechnische Analyse ........................................................... 36 2.6.2 Befragung ................................................................................. 39
3 Ergebnisse ................................................................................................. 40
3.1 Gangmessung ................................................................................. 40
3.2 Arbeitsplatzmessung ....................................................................... 44
3.3 Vergleich Gang- und Arbeitsplatzmessung ..................................... 53
3.4 Befragung ....................................................................................... 69 3.4.1 Arbeitsplatzbedingungen ........................................................... 69 3.4.2 Sicherheitsschuhe ..................................................................... 70
4 Diskussion ................................................................................................. 75
4.1 Diskussion der Versuchsergebnisse ............................................... 75
4.2 Fehlerbetrachtung ........................................................................... 83
5 Zusammenfassung und Ausblick ............................................................ 84
6 Literaturverzeichnis .................................................................................. 86
7 Anhang....................................................................................................... 92
IV
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Beispiele für Bestandteile eines Schuhs ........................................ 3
Abbildung 2: Schädigung des Vorfußes durch falsches Schuhwerk .................. 6
Abbildung 3: Unzureichender Schutz der Zehenknochen durch ungenügenden
Sitz der Zehenschutzkappe bei falscher Passform ................................. 7
Abbildung 4: Konzeption der Untersuchung ...................................................... 22
Abbildung 5: Arbeitsplatzbeschreibung der Anlagenführer ............................... 24
Abbildung 6: Arbeitsplatzbeschreibung der KTL-Spengler ................................ 25
Abbildung 7: Sicherheitsschuh 1 ....................................................................... 26
Abbildung 8: Sicherheitsschuh 2 ....................................................................... 27
Abbildung 9: Sicherheitsschuh 3 ....................................................................... 27
Abbildung 10: Gehstrecke zur Gangaufzeichnung ............................................ 28
Abbildung 11: Versuchsablauf Arbeitsplatzmessung ........................................ 29
Abbildung 12: Prinzipieller Aufbau und Anbringung des CUELA-
Messsystems ....................................................................................... 30
Abbildung 13: Drucksensitive Einlegesohle zur Messung der plantaren
Druckverteilung ..................................................................................... 31
Abbildung 14: CUELA-Winkel: Brustwirbelsäulen-Neigung, Lendenwirbelsäulen-
Neigung und Rückenkrümmung ............................................................ 32
Abbildung 15: CUELA-Winkel: Beckenneigung, Hüft- und Kniegelenkflexion ... 32
Abbildung 16: Einteilung der Messsohle in acht Zonen (links) und Druckbild mit
Ganglinie (rechts) .................................................................................. 34
Abbildung 17: Darstellung der Messdaten mit der CUELA-Software WIDAAN 37
Abbildung 18: Darstellung der deskriptiven Statistik: Boxplot-Diagramm (links)
und Säulen-Diagramm (rechts) ............................................................. 38
Abbildung 19: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Gangmessung) ................................................. 40
Abbildung 20: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Gangmessung) .......................................................................... 41
Abbildung 21: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Gangmessung) .......................................................................... 42
Abbildung 22: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Gangmessung) .................................................................................... 43
V
Abbildung 23: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Gangmessung) ....................................................... 43
Abbildung 24: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Gangmessung) ....................................................... 44
Abbildung 25: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) ............... 45
Abbildung 26: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) ............... 46
Abbildung 27: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) ....................................... 46
Abbildung 28: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) ........................................ 47
Abbildung 29: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) ....................................... 47
Abbildung 30: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) ........................................ 48
Abbildung 31: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) .................................................. 49
Abbildung 32: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) .................................................. 50
Abbildung 33: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) ..................... 51
Abbildung 34: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) ..................... 51
Abbildung 35: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer) ..................... 52
Abbildung 36: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler) ..................... 52
Abbildung 37: Steh- und Gehanteile der untersuchten Arbeitsplätze ................ 53
Abbildung 38: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) .. 54
Abbildung 39: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler) ... 55
Abbildung 40: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) ........................... 56
VI
Abbildung 41: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)............................ 56
Abbildung 42: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) ........................... 57
Abbildung 43: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)............................ 58
Abbildung 44: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) ...................................... 58
Abbildung 45: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler) ...................................... 59
Abbildung 46: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) ......... 60
Abbildung 47: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler) ......... 60
Abbildung 48: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer) ......... 61
Abbildung 49: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung stehen: KTL-Spengler) .......... 62
Abbildung 50: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 1 (Anlagenführer) ...................................................... 63
Abbildung 51: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 1 (KTL-Spengler) ...................................................... 64
Abbildung 52: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 2 (Anlagenführer) ...................................................... 65
Abbildung 53: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 2 (KTL-Spengler) ...................................................... 66
Abbildung 54: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 3 (Anlagenführer) ...................................................... 67
Abbildung 55: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 3 (KTL-Spengler) ...................................................... 68
Abbildung 56: Darstellung der oft und gelegentlich ausgeführten Tätigkeiten .. 69
Abbildung 57: Darstellung der oft und gelegentlich genutzten Arbeitsböden .... 70
Abbildung 58: Bewertung Sicherheitsschuh 1 ................................................... 71
Abbildung 59: Bewertung Sicherheitsschuh 2 ................................................... 71
Abbildung 60: Bewertung Sicherheitsschuh 3 ................................................... 72
VII
Abbildung 61: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (Anlagenführer) ......................... 73
Abbildung 62: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (KTL-Spengler) ......................... 73
Abbildung 63: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (Qualitätskontrolleure) ............... 74
Abbildung 64: Krafteinwirkung beim Gehen ...................................................... 77
Abbildung 65: Abrollweg des Fußes beim Aufsetzen mit der Ferse .................. 79
VIII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Arbeitsbedingte Risikofaktoren ........................................................... 1
Tabelle 2: Kurzzeichen für die Kennzeichnung der meistbenutzten
Kombinationen von sicherheitsrelevanten Grund- und
Zusatzanforderungen .............................................................................. 4
Tabelle 3: Studien mit dem Forschungsschwerpunkt Sicherheitsschuhe ........... 9
Tabelle 4: Studien zum Einfluss von Schuhen auf den Stütz- und
Bewegungsapparat ............................................................................... 16
Tabelle 5: Anthropometrische Daten aller Probanden ± Standardabweichung 23
Tabelle 6: Anthropometrische Daten der Anlagenführer ±
Standardabweichung ............................................................................ 24
Tabelle 7: Arbeitsplatzbeschreibung und anthropometrische Daten der KTL-
Spengler ± Standardabweichung .......................................................... 24
Tabelle 8: Übersicht der untersuchten Sicherheitsschuhe ................................ 26
Tabelle 9: Messparameter Körperwinkel/-haltung ............................................. 32
Tabelle 10: Messparameter plantare Druckverteilung ....................................... 34
IX
Abkürzungsverzeichnis
A Fläche [cm²]
ALM Allgemeines Lineares Modell
ANOVA Analysis of Variance
BAuA Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
BMAS Bundesministerium für Arbeit und Soziales
BGR Berufsgenossenschaftliche Regel
BMI Body Mass Index [kg/m²]
BMW Bayerische Motorenwerke
BWS Brustwirbelsäule
CoP Center of Pressure
CUELA Computer-Unterstützte Erfassung und Langzeit-Analyse von Belastungen des Muskel-Skelett-Systems
DGUV Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung
DIN Deutsches Institut für Normung e. V.
EMG Elektromyographie
EN Europäische Norm
ESD Electric Static Discharge
F Kraft [N]
HVBG Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften
IFA Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung
ISO Internationale Organisation für Normung
KTL Kathodische Tauchlackierung
LSD Least Significant Difference
LWS Lendenwirbelsäule
MBT Masai Barfuß Technologie®
MW Mittelwert
n Anzahl
p Druck [N/cm²]
PC Personal Computer
PSA Persönliche Schutzausrüstung
PUR Polyurethan
RoM Range of Motion
SI Système International d'unités
X
StAbw Standardabweichung
TPU Thermoplastisches Polyurethan
WIDAAN Winkel-Daten-Analyse
XI
Kurzzusammenfassung
Obgleich die körperliche Belastung für viele Arbeitnehmer durch eine
Verbesserung der Arbeitsplatzbedingungen reduziert werden konnte, spielen
Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems weiterhin eine große Rolle im
betrieblichen Gesundheitsgeschehen. Das Ziel dieser Studie war es, den
Einfluss unterschiedlicher Sicherheitsschuhe auf den Stütz- und
Bewegungsapparat unter realen Arbeitsbedingungen bei gleichzeitigem Einsatz
von Messtechnik zu untersuchen und die Frage zu klären, welche
Konstruktionsmerkmale möglicherweise zu einer Reduktion der Belastung
beitragen.
Drei verschiedene Sicherheitsschuhe wurden von 40 Mitarbeitern der
Automobilfertigung am Arbeitsplatz getestet. Neben der Abfrage des
subjektiven Empfindens erfolgte mit dem CUELA-Messsytem eine Erfassung
der Körperhaltung und plantaren Druckverteilung für ein Teil des
Studienkollektivs (n=20).
Die Ergebnisse der CUELA-Messung zeigten statistisch signifikante
Unterschiede in der Körperhaltung als auch plantaren Druckverteilung. So war
das Tragen eines einfachen Sicherheitsschuhs ohne ergonomische
Besonderheiten gegenüber Modellen mit ergonomischen Bauteilen (u. a.
Dämpfungselemente) durch eine größere Oberkörpervorneigung, vermehrte
Hüftbeugung und höhere Druckbelastung gekennzeichnet. Die Abfrage des
subjektiven Empfindens bestätigten diese Ergebnisse. Die Bewertung des
einfachen Sicherheitsschuhs fiel aufgrund mangelnder Komforteigenschaften
gegenüber den beiden anderen Schuhen deutlich schlechter aus.
Der präventive Aspekt bei Sicherheitsschuhen bezog sich bisher vorrangig auf
die Vermeidung von Gesundheitsschäden durch akute Arbeitsunfälle. Die
vorliegenden Studienergebnisse konnten einen Einfluss der Sicherheitsschuhe
nicht nur auf die plantare Druckverteilung, sondern ebenso auf die
Körperhaltung nachweisen und geben damit Hinweise, dass der Fußschutz als
präventives Instrument zur Gesunderhaltung des Stütz- und
Bewegungsapparates langfristig geeignet ist.
XII
Abstract
Although physical strain has been reduced for many employees by improving
workplace conditions, musculoskeletal disorders are still relevant in the working
health system. The aim of the study was to analyse the effect of different safety
shoes on the musculoskeletal system under real working conditions. This was
accomplished by using measuring techniques to determine which construction
characteristics of footwear could decrease physical strain on the worker.
Three different types of safety shoes were tested at workplace by a total of 40
workers from the automotive industry. Measurements included both subjective
comfort ratings and objective posture and plantar pressure distribution
measurements, which were taken with the CUELA system for a collective of 20
subjects.
The CUELA measurements showed significant differences in posture as well as
in plantar pressure distribution. Wearing a simple safety shoe without
ergonomic features led to an increase in trunk inclination, hip flexion and plantar
pressure in comparison to wearing safety shoes with ergonomic components
(i. e. cushioning). The objective measurements were correlated with the
subjective comfort ratings. Based on a lack of comfort the simple safety shoe
without any ergonomic features was rated worst.
Up to now, the main preventive aspect of safety shoes has been the avoidance
of injury in case of an industrial accident. This study could demonstrate an
effect not only on plantar pressure but also on the posture by wearing different
safety shoes. Therefore, safety shoes may be assumed to be a long-term
preventive instrument for maintaining the health of the musculoskeletal system.
Einleitung
1
1 Einleitung
1.1 Muskel-Skelett-Erkrankungen
Erkrankungen des Stütz- und Bewegungsapparates zählen mit 24,6 % zu den
häufigsten Ursachen für Arbeitsunfähigkeit und stellen mit 16 % die zweit
häufigste Diagnosegruppe für Rentenzugänge wegen verminderter
Erwerbsfähigkeit dar (BMAS & BAuA 2010). Zu diesen Beschwerden gehören:
Erkrankungen der Gelenke mit entzündlichen und nichtentzündlichen
Komponenten, Erkrankungen des Bindegewebes, der Wirbelsäule, des
Rückens, des Weichteilgewebes sowie der Knochen und Knorpel. Hierbei
überwiegen vor allem die Rücken- und Gelenkerkrankungen. Die Folgen sind
neben Minderung der körperlichen Leistungsfähigkeit vor allem Kosten durch
hohe Ausfallzeiten. So können etwa zwei Drittel der jährlich verursachten
Kosten durch arbeitsbedingte Gesundheitsbeeinträchtigungen den Muskel-
Skelett-Erkrankungen zugeordnet werden (Gröben et al. 2004).
Die Belastungsfaktoren für Erkrankungen am Stütz- und Bewegungsapparat
sind vielfältig und bedingen eine Verflechtung von Risikofaktoren aus dem
beruflichen und nicht-beruflichen Bereich. Muskuloskelettale Erkrankungen
gelten jedoch als stark arbeitsabhängig und die Ursachen hängen mit der
Gestaltung der Arbeitssysteme zusammen. Eine Aufstellung der
arbeitsbedingten Risikofaktoren gibt Tabelle 1.
Tabelle 1: Arbeitsbedingte Risikofaktoren (Gröben et al. 2004)
Physische Einflussfaktoren Arbeitsumgebung und –organisation
• Ständig wiederkehrende Bewegungen
• Kraftaufwändige manuelle Tätigkeiten
• Lasten • Falsche Körperhaltung • Direkter mechanischer Druck
auf Körperstellen • Körpervibrationen
• gleichförmig sich wiederholende Tätigkeiten
• Arbeitsrhythmus • Arbeitszeitvorgaben • Entlohnungssysteme • monotone Arbeit • Ermüdung • Arbeit in kalter Umgebung • Arbeitsunzufriedenheit • psychosoziale Arbeitsfaktoren
Einleitung
2
1.2 Fußschutz
1.2.1 Gesetzliche Bestimmungen
Gemäß dem Arbeitsschutzgesetz muss eine Ermittlung der mit der
Arbeitsaufgabe verbundenen Gefährdungen durch den Arbeitgeber erfolgen.
Sofern diese Gefährdungsbeurteilung eine Notwendigkeit zum Tragen von
Fußschutz ergibt, ist der Unternehmer verpflichtet, diesen den Mitarbeitern zur
Verfügung zu stellen. Die Auswahl, Beschaffung, Bereitstellung und Benutzung
von Fußschutz ist in der Berufsgenossenschaftlichen Regel 191 („Benutzung
von Fuß- und Knieschutz“) festgelegt, welche die Achte Verordnung zum
Geräte- und Produktsicherheitsgesetz („Verordnung über das Inverkehrbringen
von persönlichen Schutzausrüstungen“), das Arbeitsschutzgesetz als auch die
PSA-Benutzungsverordnung1 berücksichtigt. Der Fußschutz, als Bestandteil der
persönlichen Schutzausrüstung, zielt auf den Schutz der Füße vor äußeren,
schädigenden Einwirkungen und dem Ausrutschen ab. Unterschieden wird
gemäß BGR 191 zwischen (HVBG 2007):
1. Sicherheitsschuhe sind Schuhe, die die sicherheitstechnischen
Anforderungen erfüllen; sie sind mit Zehenkappen für hohe Belastungen,
deren Schutzwirkung mit einer Prüfenergie von 200 J bzw. mit einer
Druckkraft von 15 kN geprüft wurden (Kurzbezeichnung S) ausgestattet
(siehe auch DIN EN ISO 20 345).
2. Schutzschuhe sind Schuhe, die die sicherheitstechnischen Anforderungen
erfüllen; sie sind mit Zehenkappen für mittlere Belastungen, deren
Schutzwirkung mit einer Prüfenergie von 100 J bzw. mit einer Druckkraft von
10 kN geprüft wurden (Kurzbezeichnung P) ausgestattet (siehe auch DIN EN
ISO 20 346).
3. Berufsschuhe sind Schuhe, die mit mindestens einem schützenden
Bestandteil (siehe Tabelle 6) ausgestattet sind, jedoch keine Zehenkappen
haben müssen (Kurzbezeichnung O) (siehe auch DIN EN ISO 20 347).
1 PSA = Persönliche Schutzausrüstung
Einleitung
3
Der Aufbau und wesentliche Elemente eines Schuhs sind in Abbildung 1
dargestellt.
Abbildung 1: Beispiele für Bestandteile eines Schuhs (HVBG 2007)
Innerhalb der drei Schuhausführungen (S, P, O) erfolgt die Differenzierung
nach zwei Klassifizierungsarten:
I: Schuhe aus Leder oder anderen Materialien, hergestellt nach herkömmlichen
Schuhfertigungsmethoden (z.B. Lederschuhe).
II: Schuhe vollständig geformt oder vulkanisiert (Gummistiefel, Polymerstiefel -
z.B. aus Polyurethan (PUR) - für den Nassbereich).
An alle drei Schuhausführungen, abhängig von der Klassifizierungsart I oder II,
werden gleiche Sicherheitsgrundanforderungen an Obermaterial, Futter,
Lasche, Brand- und Laufsohle und den kompletten Schuh gestellt.
Entsprechend den ermittelten Anforderungen aus der Gefährdungsbeurteilung
können die geeigneten Schuhe aus Tabelle 2 ausgewählt werden (HVBG
2007).
Einleitung
4
Tabelle 2: Kurzzeichen für die Kennzeichnung der meistbenutzten Kombinationen von sicherheitsrelevanten Grund- und Zusatzanforderungen (HVBG 2007)
1.2.2 Tragekomfort und Langzeit-Gesundheitsschutz
Neben den in den Normen festgeschriebenen Mindestanforderungen an
Sicherheit und Komfort sind noch weitere Ansprüche an einen Sicherheitsschuh
zu stellen: die Schuhe sollen nicht nur beim – insgesamt doch seltenen - Unfall
optimal schützen, sondern dem Träger auch in einem langen Berufsleben
gesunde Füße garantieren. Als Schnittstelle zwischen Fuß und Untergrund
nimmt das Schuhwerk eine besondere Rolle ein. Der Fuß, welcher einer
verspannten Gewölbekonstruktion gleicht und deren Pfeiler viskoelastisch
unterfüttert sind, ist ursprünglich für das Gehen auf natürlichem Untergrund
(Wiesen- und Waldböden etc.), nicht aber für die heute häufig vorkommenden
harten Böden (Beton-, Asphalt- und Estrichböden etc.) ausgelegt. Mögliche
Folgen sind Schäden der Sohlenhaut, der vorzeitige Verschleiß der
viskoelastischen Polster, das Durchsinken der Gewölbe, das Abknicken der
Fußachsen sowie Schädigungen der aufsteigenden Gelenk- und
Wirbelsäulenkette (Diebschlag 1992, Sturm 1994). Die Sohlenkonstruktion
sollte daher zur Entlastung der körpereigenen Mechanismen die Funktion einer
zusätzlichen Dämpfung übernehmen und ist daher besonders zu beachten.
Einleitung
5
Weitere Kriterien bei der Gestaltung eines nach biomechanisch-physiologischen
Anforderungen hergestellten Sicherheitsschuhs sind die Passform und das
Mikroklima.
a) Sohlenkonstruktion: Ein Sicherheitsschuh besteht im Wesentlichen aus
einem Schuhoberteil (Schaft) und dem Schuhboden (Sohle). Dieser gliedert
sich prinzipiell in die Schichten Lauf-, Brand- und Einlegesohle. Die Laufsohle
ist dabei der äußere Teil des Schuhbodens, der direkt mit dem Boden in
Kontakt ist. Auf der Laufsohle ist die Brandsohle angebracht, die einen nicht
herausnehmbaren Teil des Schuhs darstellt. Je nach Modell wird das
Schuhoberteil in gezwickter oder gestrobelter Form an Brand- und Laufsohle
befestigt (vgl. Abbildung 1). Die Laufsohlen können je nach Schuhausführung
ein- oder zweischichtig sein. Letztere haben über einer eher schmalen,
hochverdichteten Laufsohle (Shore-Härte2 A ca. 55 - 65) eine
Dämpfungsschicht, die in der Regel aus weicherem Polyurethan besteht
(Shore-Härte A ca. 45; „DUO-Sohlen“). Als Einlegesohle bezeichnet man den
herausnehmbaren oder dauerhaft befestigten Bestandteil eines Schuhs, der die
Brandsohle ganz oder teilweise bedeckt (DIN EN ISO 20345 2007).
Aufgrund der industriell harten Böden sollte aus arbeitsmedizinischer Sicht eine
geeignete Sohlenkonstruktion die Funktion der Belastungsminderung erfüllen.
Die Materialauswahl für den Schuhboden muss dabei so erfolgen, dass die
Materialien weder zu hart sind, wodurch kaum eine Verformung auftreten kann,
noch zu weich sind, dass sie durchgedrückt werden und dadurch letztlich zu
hart wirken. Idealerweise sollte die Materialqualität den einwirkenden Kräften
entsprechend angepasst sein, die nach Körpergewicht und Fußzone variieren.
In Bezug auf das Dämpfungsverhalten des Sohlenmaterials sollte dieses
ausschließlich in vertikaler Richtung erfolgen, um die Gangstabilität nicht
negativ zu beeinflussen. Diebschlag empfiehlt hierbei eine Materialkompression
von bis zu 40 % der Materialausgangsdicke (Diebschlag et al. 1988, Diebschlag
1992). Darüber hinaus sollte die gesamte Sohlenkonstruktion so längsflexibel
sein, dass die natürliche Fußdynamik während des Abrollens der Fußsohle
2 Die Shore-Härte ist ein Werkstoffkennwert für Elastomere und Kunststoffe und in der DIN
53505 verankert.
Einleitung
6
erhalten bleibt. Zur Unterstützung eignet sich zusätzlich eine Sohlenrundung
der Ferse in Längsrichtung sowie eine Sprengung/Spitzenhub am Vorfuß.
Weiterhin empfiehlt sich ein anatomisch geformtes Fußbett (Kugelferse,
Innengelenkerhöhung, Mittelfußpelotte). Als unmittelbares Bindeglied zwischen
Fuß und Schuhsohle kann damit eine Vergrößerung der lastaufnehmenden
Fläche und damit eine Nivellierung der Druckverteilung erzielt werden
(Diebschlag 1992, Sturm 1994).
b) Passform: Bei der Auswahl der Sicherheitsschuhe sollte auf eine hohe
Passgenauigkeit in Länge und Weite geachtet werden. Falsche Passformen
können zu Schädigungen des Fußes führen und die entstehenden
Folgeschäden betreffen auf Dauer den gesamten Bewegungsapparat. Fehlt
dem schmalen Fuß durch eine zu große Schuhweite der Halt, fällt die Wahl
häufig auf eine zu kleine Schuhlänge. Das Tragen zu kurzen Schuhwerks führt
zu einer kontinuierlichen Stauchung der Zehen („Krallenstellung“) und zu einer
Absenkung des Quergewölbes zwischen dem zweiten und dritten
Mittelfußknochen (vgl. Abbildung 2). Zusätzlich daraus entstehende
Fußdeformitäten können der Spreizfuß sowie der Hallux valgus sein (Henkel
2006).
Abbildung 2: Schädigung des Vorfußes durch falsches Schuhwerk (Herold 2004)
Ein weiteres Phänomen ungenügender Anpassung ist der Ausgleich der
erforderlichen Weite über die Schuhlänge. Kann eine unzureichende Weite
bzw. unzureichender Umfang im Vorfußbereich nicht über ein
Mehrweitensystem variiert werden, wird dies in der Regel durch weitere
Längenzugaben kompensiert. Zu große Schuhe können vor allem im
Fersenbereich keinen Halt gewährleisten, begünstigen das Umknicken,
Einleitung
7
beeinträchtigen das Abrollverhalten und bieten keinen ausreichenden
Zehenschutz durch die zu weit vorne sitzende Schutzkappe (pro Längenzugabe
ca. 7,5 mm; vgl. Abbildung 3). Für die Gesunderhaltung der Füße ist aber eine
Passform in richtiger Länge und Weite erforderlich. Um dem Aspekt der hohen
Passgenauigkeit Rechnung zu tragen, wurde das Schuhgrößensystem
Mondopoint entwickelt. Die Grundmaße des Mondopoint-Systems sind die
Länge und die größte Breite des bekleideten Fußes3, gemessen in Millimetern.
Auf Grundlage des Forschungsprojektes Nr. 476 der Bundesanstalt für
Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin zur Entwicklung eines fußgerechten
Schuhleistens wurde ermittelt, dass ein Bedarf von 4 Weiten bei einem
Längensprung von 7,5 mm (R 2 nach DIN 66074-2) vorhanden ist (Fischer &
Mattil 1986). Die Anprobe eines neuen Sicherheitsschuhes ist aufgrund der
Zunahme des Fußvolumens im Tagesverlauf möglichst erst nach der Arbeit
durchzuführen. Im Ballen- und Fersenbereich sollte der Schuh dem Fuß festen
Halt und im Vorfußbereich genügend Platz unter der Zehenschutzkappe bieten,
damit eine ungehinderte Beweglichkeit der Zehen gewährleistet ist
(„Klavierspielen“) (Sturm 1994, HVBG 2007).
Abbildung 3: Unzureichender Schutz der Zehenknochen durch ungenügenden Sitz der Zehenschutzkappe bei falscher Passform (Sturm 2007)
3 Die Grundlagen des Mondopoint-Systems sowie die Maße für die Längen- und Weitenstufung
finden sich in den Normen DIN 66074-1, DIN 66074-2 und DIN 66074-3.
Einleitung
8
c) Mikroklima: Wenn es um die Trageakzeptanz von Sicherheitsschuhen geht,
spielt die Thermophysiologie eine entscheidende Rolle. Das Schuhinnenklima
sollte im Bereich zwischen 29°C und 32°C liegen. Die Füße produzieren täglich
bis zu 200 ml Flüssigkeit und diese muss aus dem Schuhinneren
abtransportiert werden. Kann der Schweiß in Form von Wasserdampf nicht
entweichen, sind infolge der Feuchtestauung Hautschäden (Aufweichungen,
Entzündungen, Pilzerkrankungen) zum Teil mit Abschereffekten und
Blasenbildungen die Konsequenz. Zu feuchte Füße können je nach
Umgebungstemperatur auch zu stark auskühlen und aufsteigend die
Durchblutung beinträchtigen bzw. Erkältungen Vorschub leisten. Langfristig
können sogar Schäden der Kniegelenke, des Ischiasnervs, der Niere und Leber
hervorgerufen werden (Jäger 2002).
Um übermäßigem Schwitzen vorzubeugen, bietet sich ein Gesamtkonzept aus
Schuh, Einlegesohle und Socken an. Solange das Schuhobermaterial nicht
perforiert werden kann, muss es mit dem Innenfutter harmonieren, so dass
einerseits von außen möglichst keine Feuchtigkeit eintreten kann und
andererseits von innen der Fußschweiß durch spezielle Membranen aufgesaugt
und an das Obermaterial abgegeben wird („Löschblatteffekt“). Nicht nur aus
Gründen der Fußbettung, sondern auch zur Schweißaufnahme empfiehlt sich
eine anatomisch geformte, herausnehmbare und eventuell waschbare
Langeinlage, die den Schweiß zur Brandsohle hin ableitet. Weiterhin sollten
reine Baumwollsocken durch sogenannte Funktionssocken substituiert werden.
Diese sind durch eine hohe Atmungsaktivität gekennzeichnet, distanzieren
Feuchtigkeit von der Haut und können bei Silberfaserzusatz zusätzlich
antibakteriell wirken (Donner 2006).
Einleitung
9
1.3 Aktueller Forschungsstand
1.3.1 Sicherheitsschuhe
Tabelle 3 gibt einen Überblick der Literaturrecherche zur Thematik
Sicherheitsschuhe, die im Folgenden näher erläutert wird. Der Fokus bisheriger
Studien lag auf der Passform, Dämpfung und Beschwerden verursacht durch
das Sicherheitsschuhwerk.
Tabelle 3: Studien mit dem Forschungsschwerpunkt Sicherheitsschuhe
Autor/en: Titel Jahr (Kohorten-größe)
Untersuchungs-methodik
Ergebnis
Fischer W., Mattil K.: Fußgerechte Schuhleisten [[]
1986 (97) Fußvermessung Mangelnde Passform
Marr S.J., Quine S.: Shoe concerns and foot problems [[]
1993 (321) Befragung, körperliche Untersuchung
Probleme mit Sicherheitsschuhen, Fußbeschwerden
Akbar-Khanzadeh F.: Factors contributing [[]
1998 (366) Befragung Probleme mit Sicherheitsschuhen
Wood G. et al.: Underground and coal miners´ [[]
1999 (400) Befragung, körperliche Untersuchung
Probleme mit Sicherheitsschuhen, Fußbeschwerden
Lakemeyer M. et al.: Sicherheitsschuhe – haben sie ein [[]
2002 (219) Befragung Probleme mit Sicherheitsschuhen, Beschwerden am Bewegungsapparat
Müller-Lux A. et al.: Präventionspotenzial von Sicherheits-schuhen [[]
2003 (565) Befragung, körperliche Untersuchung
Probleme mit Sicherheitsschuhen, Beschwerden am Bewegungsapparat
Loch S.: Prävalenz von Erkrankungen am Bewegungs- apparat bei [[]
2003 (218) Befragung Probleme mit Sicherheitsschuhen, Beschwerden am Bewegungsapparat
Baur H. et al.: Plantare Druckverteilung und muskuläre [[]
2003 (13) Druckverteilungs-messung, EMG
Reduktion der Druckbelastung durch Dämpfungsmaterialien
Baur H. et al.: Langzeitevaluation der plantaren [[]
2006 (48) Druckverteilungs-messung, Befragung
Reduktion der Druckbelastung durch Dämpfungsmaterialien
Einleitung
10
Walther M., Grosse V.: Vorfußdämpfung im Sicherheitsschuh [[]
2006 (80) Druckverteilungs-messung, Fußvermessung, Befragung
Mangelnde Passform, Reduktion der Druckbelastung durch Dämpfungsmaterialien
Hofgärtner C.: Evaluierung der Fußmaße [[]
2007 (517) Fußvermessung Ermittlung drei typischer Fußformen
Noll U. et al.: Untersuchungen zum Boden- [[]
2008 (77) Druckverteilungs-messung, Befragung
Reduktion der Druckbelastung durch Dämpfungsmaterialien
Kunst T.: Präventionspotential von Sicherheits-schuhen [[]
2008 (579) Befragung, Fußvermessung, orthopädische Untersuchung
Probleme mit Sicherheitsschuhen, Beschwerden am Bewegungsapparat
Mit dem Ziel, die Passgenauigkeit von Sicherheitsschuhen zu verbessern,
untersuchten Fischer und Mattil 97 Mitarbeiter eines industriellen
Großunternehmens. Einschlusskriterium war das Tragen von
Sicherheitsschuhen der Größe 42. Anschließend wurde die reale Fußlänge
vermessen. Mit dem Ergebnis, dass es zu einer erheblichen Diskrepanz
zwischen der Zuordnung der Schuhlänge zur Fußlänge gab: Etwa 33 % der
Probanden trugen Schuhe, die mindestens eine Schuhlänge größer waren, als
dies die Fußlänge erfordert hätte. 21 % der Sicherheitsschuhe waren zwei,
15 % drei und 2 % waren sogar vier Schuhgrößen über der vermessenen
Fußlänge. Lediglich 24 % der Mitarbeiter besaßen Schuhe, die ihrer
eigentlichen Fußlänge entsprachen. Ein kleiner Teil (5 %) trug Schuhe, die eine
Schuhlänge zu kurz waren. Das Ergebnis macht deutlich, dass es bei Fehlen
von ausreichender Schuhweite zu einem Ausgleich durch die Schuhlänge
kommt (Fischer & Mattil 1986).
In der Vergangenheit gab es eine Reihe von Untersuchungen, dessen
Forschungsschwerpunkt auf dem Sicherheitsschuhwerk und den damit
verursachten Problemen lag. Im Jahr 1993 befragten Marr und Quine 321
australische Arbeitnehmer aus fünf verschiedenen Betrieben (Verlag, Flug-,
Sende-, Transport- und Schwermetallgesellschaft) zu Problemen mit
Sicherheitsschuhen. Von den befragten Personen berichteten 91 % von
mindestens einem Fußproblem, wobei 72 % dafür die Sicherheitsschuhe
Einleitung
11
verantwortlich machten. Die meist genannten Kritikpunkte waren u. a. Hitze im
Schuh (65 %), unbewegliche Sohlen (52 %), zu hohes Schuhgewicht (48 %),
Beschwerden mit der Stahlkappe (47 %) und Einschränkung der
Bewegungsfreiheit durch die Stahlkappe (44 %). Die Fußuntersuchung ergab
eine hohe Anzahl an Fußbeschwerden (95 %). Hierzu zählten Druckstellen,
Schwielen, Entzündungen und Pilzinfektionen (Marr & Quine 1993).
In einer 1998 durchgeführten Studie von Akbar-Khanzadeh wurden 366
Raffineriearbeiter zu dem Komfort ihrer Sicherheitskleidung interviewt, wobei
358 Fragebögen zu der Problematik Sicherheitsschuhe ausgewertet werden
konnten. 54 % der Probanden beschrieben ihre Sicherheitsschuhe als bequem,
32 % als akzeptabel und 6 % als unbequem. 8 % machten hierzu keine
Angaben. Die häufigsten Beschwerden waren zu hohes Schuhgewicht (64 %),
Aussehen (64 %), mangelnder Tragekomfort (32 %), Hautirritationen (27 %),
Druckstellen (27 %) und 14 % gaben an, das falsche Schuhmodell zu tragen
(Akbar-Khanzadeh 1998).
1999 gab es eine Studie von Wood et al., in der 400 australische Arbeitnehmer
zu Fuß- und Schuhproblemen befragt wurden. Die Arbeiter trugen
Sicherheitsstiefel aus Gummi und genannte Probleme waren auch hier Hitze im
Schuh bzw. Schweißfüße (77 %), Fußbrennen (26,3 %) und Juckreiz (8 %). Die
Untersuchung der Füße zeigte vorrangig Komplikationen mit Schwielen
(48,5 %), Hohlfüßen (47,6 %), Plattfüßen (20,8 %) sowie Probleme mit der
Fußhaut (Wood et al. 1999).
Drei Jahre später erfolgte von Lakemeyer et al. eine Befragung von 219
Arbeitnehmern einer mittelständischen Druckerei, mit dem Ziel,
Zusammenhänge zwischen dem getragenen Schuhwerk und den Beschwerden
am Bewegungsapparat zu untersuchen. 42,7 % der Befragten gaben Probleme
beim Tragen von Sicherheitsschuhen an, wobei Druckstellen (36,2 %) und
Probleme mit der Stahlkappe (23,2 %) zu den häufigsten Antworten zählten.
Weiterhin wurden Vorerkrankungen und jetzige Beschwerden ermittelt. Die
jetzigen Beschwerden bezogen sich insbesondere auf Schmerzsymptome,
wobei die Ursachen mit 37 % vorwiegend in der Tätigkeit (Haltungskonstanz,
schwere Arbeit) und mit 26 % am Arbeitsplatz (Vibration, Betonfußboden) zu
Einleitung
12
finden waren. Der Anteil der Sicherheitsschuhe betrug hierbei 14 % (Lakemeyer
et al. 2002).
Die Untersuchungsergebnisse von Müller-Lux et al. im Jahr 2003 belegen, dass
Beschwerden am Stütz- und Bewegungsapparat häufig subjektiv mit dem
getragenen Arbeitssicherheitsschuhwerk in Zusammenhang gebracht werden.
Von den 565 Arbeitnehmern erfüllten 495 Personen das Einschlusskriterium
(Sicherheitsschuhtragezeit ≥ 3 Monate). 75,2 % der befragten Personen gaben
Probleme mit ihren Schuhen an, dies waren Schuhinnenfeuchtigkeit (67,1 %),
unangenehmer Fußgeruch (59,4 %), Druckstellen (34,4 %) und Behinderung
durch Stahlkappe (14,1 %). Bei Problemen am Bewegungsapparat wurden vor
allem Wirbelsäulen- (47,1 %), Fuß- (26,3 %) und Knieschmerzen beklagt
(Müller-Lux et al. 2003).
Im Jahr 2003 wurde von Loch eine Studie durchgeführt, in der durch Befragung
von 218 Sicherheitsschuhträgern muskuloskelettale Beschwerden und deren
subjektive Kausalitätsangaben untersucht wurden. Die Arbeiter waren
Belastungen wie langes Stehen auf hartem Untergrund und Vibrationen
ausgesetzt. 47,1 % der Personen klagten über Beschwerden mit ihren
Schuhen. Genauer differenziert waren dies Druckstellen (25,9 %), Probleme mit
der Stahlkappe (14,3 %), Hitze im Schuh (14,3 %), Mängel der Schuhqualität
(11,6 %) und Verschleiß des Schuhwerks (11,6 %). 63,3 % der Probanden
gaben mindestens eine Beschwerde am Bewegungsapparat an, wovon
überwiegend die Wirbelsäule (45 %) und die Füße (44 %) betroffen waren. Als
Hauptursache dieser Beschwerden wurde der Arbeitsplatz (59 %) gesehen und
an zweiter Stelle mit knapp 18 % die Sicherheitsschuhe (Loch 2003).
Im gleichen Jahr gab es eine Untersuchung von Baur et al., wobei der
Schwerpunkt auf den Dämpfungseigenschaften von Sicherheitsschuhen lag.
Das Ziel war die Ermittlung der optimalen Dämpfung, ohne das muskuläre
Aktivierungsmuster negativ zu beeinflussen. Getestet wurden fünf
unterschiedlich gedämpfte Sicherheitsschuhe inklusive einer Barfußmessung.
Mit Hilfe der plantaren Druckverteilung im Schuh wurden die Parameter
Maximaldruck und das Druck-Zeit-Integral unter dem Gesamtfuß als auch in
einzelnen Fußarealen bestimmt. Ferner wurde eine elektromyographische
Messung an fünf Muskeln der unteren Extremität durchgeführt. Die Schuhe
Einleitung
13
unterschieden sich lediglich durch ihre Dämpfungselemente in der
Zwischensohle (Standard, Fleece, Silikon, weiche Velourslederbrandsohle,
Plastazote). Die Ergebnisse der Druckmessungen wiesen eine deutliche
Minderung der Druckbelastung in den Schuhen gegenüber barfuß auf.
Innerhalb der getesteten Schuhe reduzierte das Dämpfungsmaterial Plastazote
den Druck gegenüber den Vergleichsschuhen, die sich ansonsten nicht weiter
voneinander unterschieden. Die Ergebnisse der Elektromyographie zeigten
keinerlei signifikante Unterschiede zwischen den getesteten Konditionen, was
darauf schließen lässt, dass durch Optimierung der Dämpfungseigenschaften
im Schuh der Tragekomfort verbessert werden kann ohne dass hierfür
muskuläre Mehrarbeit notwendig wäre (Baur et al. 2003)
Erneut um die Dämpfungseigenschaften von Sicherheitsschuhen ging es in der
von Baur et al. absolvierten Langzeitstudie im Jahr 2006. Dort testeten 48
Personen einen Standardsicherheitsschuh und einen Prototypsicherheitsschuh
über einen Zeitraum von 6 Monaten. Der Prototypschuh unterschied sich vom
Standardschuh durch eine Plastazote-Schicht in der Zwischensohle und einer
Langeinlage aus Plastazote (Längsgewölbeanhebung, Rückfußschale). Zu
Vergleichszwecken wurde auch hier eine Barfußmessung durchgeführt, die
wiederum zeigte, dass durch beide Schuhe eine Reduzierung der
Druckbelastung realisiert werden konnte. Im Vergleich beider Schuhe konnte
die Spitzendruckbelastung im Prototypschuh während der sechsmonatigen
Tragezeit deutlich verringert werden. Dies bestätigte sich auch in der
Beurteilung der Schuheigenschaften durch die Träger. Die Untersuchung zeigt,
dass durch veränderte Schuhkonstruktionen eine verbesserte Dämpfung im
Schuh akut und dauerhaft zu realisieren ist (Baur et al. 2006).
Ebenfalls im Jahr 2006 wurde von Walther und Grosse eine Studie
durchgeführt, in der es um die Dämpfung und Passform bei Sicherheitsschuhen
ging. Untersuchungsgegenstand waren zwei Sicherheitsschuhmodelle, die
jeweils in vier Weiten angeboten wurden und sich durch ihre Dämpfung im
Vorfußbereich unterschieden. Bei dem einen Schuhmodell handelte es sich um
eine Standardsohlenkonstruktion und in dem anderen Modell war ein spezielles
Dämpfungselement im Vorfußbereich integriert. Die Passprobe ergab, dass
65,3 % einen breiten, 26,3 % einen normalen, 7 % einen extra breiten und
Einleitung
14
1,4 % einen schmalen Schuh benötigten. Aufgrund dieser Beschuhung im
Mehrweitensystem trugen anschließend 25 % einen kürzeren, breiteren Schuh
und 6 % einen längeren, aber schmaleren Schuh. Dies bestätigt wiederum die
Ergebnisse der Studie von Fischer und Mattil, dass mangelnde Weiten über
größere Schuhlängen ausgeglichen werden (Fischer & Mattil 1986). Die
Beurteilung der Schuhe wurde mit Hilfe eines Fragebogens durchgeführt. Im
Ergebnis wurde der Schuh mit Vorfußdämpfung von 63,8 % der Probanden als
besser beurteilt. 30,6 % bevorzugten den Schuh mit konventionellem Aufbau
und 5,6 % konnten keinen Unterschied feststellen. Auffällig war, dass
besonders Probanden über 40 Jahre den Schuh mit Vorfußdämpfung
bevorzugten, was mit der Abnahme der körpereigenen
Dämpfungsmöglichkeiten zu begründen ist. Ein weiterer Aspekt dieser
Untersuchung war der Vergleich von Dämpfungsmatten und dem Schuh mit
Vorfußdämpfung. Dabei schätzten 43,2 % den vorfußgedämpften Schuh besser
als die Matten ein, 38,6 % konnten keinen Unterschied feststellen und 18,2 %
schätzten die Matte als überlegen ein. Die Ergebnisse der
Druckverteilungsmessung ergaben eine Reduktion des Spitzendruckes von ca.
30 %, wobei vor allem die Probanden mit hohen Maximaldruckwerten
(> 300 kPa/cm²) profitierten (Walther & Grosse 2006).
Der Aspekt der Passform wurde von Hofgärtner im Jahr 2007 wieder
aufgegriffen. Dabei wurden durch Laserscannung über 1000 Füße im
Zusammenhang mit Größe und Gewicht von Mitarbeitern der Automobil- und
Stahlindustrie vermessen. Ein Resultat dieser Studie war, dass anhand der
Daten drei unterschiedliche Fußformen abgeleitet werden konnten. Diese
unterschieden sich nicht nur in Länge und Weite des Gesamtfußes, sondern
auch in der Zehenlänge, der Fersenweite sowie die Winkelstellung des
Fußballens (Hofgärtner 2007).
Eine eigene Untersuchung im Jahr 2008 verglich das Gehen in drei
verschiedenen Sicherheitsschuhen auf Beton und einer Arbeitsplatzmatte. Die
eingebauten Dämpfungselemente konnte in allen Schuhen durch eine
Reduzierung der Druckbelastung nachgewiesen werden, jedoch zeigten sich
Unterschiede abhängig von der Verbauweise der Elemente. Der Schuh mit dem
Einleitung
15
Dämpfungselement in der Innensohle (Vor- und Rückfußbereich) zeigte hierbei
die größte Belastungsminderung (Noll et al. 2008).
Eine umfangreiche Studie von Kunst zur Thematik Fußschutz endete im Jahr
2008. Hierbei wurden 579 Mitarbeiter aus sechs unterschiedlichen Firmen zu
ihren Sicherheitsschuhen befragt. Des Weiteren erfolgten eine orthopädische
Untersuchung sowie die Vermessung der Füße mittels Fuß-Scan-System. Die
Ergebnisse der Befragung zeigten, dass 46,8 % der Befragten Probleme mit
den verwendeten Sicherheitsschuhen hatten. Im Speziellen waren dies
Feuchtigkeit im Innenraum (66,3 %), Fußgeruch (58,5 %),
Beschwerdezunahme mit steigender Tragzeit (46,8 %) und Druckstellen
(33,1 %). Aufgrund der ersten Erhebung bekam jeder Proband ein mit seinen
persönlichen Fußdaten gespeicherten Schuhpass sowie neue, angepasste
Sicherheitsschuhe. In der darauffolgenden Phase erfolgte eine erneute
Befragung nach einer Tragezeit des angepassten Schuhwerks von mindestens
6 Monaten. Diese zeigte insgesamt eine Reduktion der in der Erstbefragung
genannten Probleme, wobei diese unterschiedlich hoch ausfielen. Lediglich für
die Beschwerdezunahme mit Verlängerung der Tragezeit konnte keine
auffällige Verbesserung erreicht werden (Kunst, in Bearbeitung).
1.3.2 Schuhe und ihre Wirkung auf den Stütz- und Bewegungsapparat
In mehreren Studien wurde der Zusammenhang zwischen getragenem
Schuhwerk und dem darüber liegenden Stütz- und Bewegungsapparat
untersucht. Die nachfolgende Tabelle 4 gibt eine Auswahl über die für diese
Untersuchung relevanten Arbeiten.
Einleitung
16
Tabelle 4: Studien zum Einfluss von Schuhen auf den Stütz- und Bewegungsapparat
Autor/en: Titel Jahr (Kohorten-größe)
Untersuchungs-methodik
Ergebnis
Bergmann G. et al.: Influence of shoes and heel strike [[]
1995 (1) Hüftimplantat mit dreidimensionaler Kräftemessung
Geringste Hüftgelenksbelastung barfuß, Gangstabilität entscheidend
Rozema A. et al.: In-shoe plantar pressure during [[]
1996 (12) Druckverteilungs-messung
Drücke bei Aktivitäten des täglichen Lebens teilweise höher
Lee C. et al.: Biomechanical effects of wearing [..]
2001 (5) Körperwinkel-messung, EMG
Absatzschuhe beeinflussen Körperhaltung negativ
Hardin E. et al.: Kinematic adaptions during running [[]
2004 (12) Körperwinkel-messung
Änderung des Sprunggelenkwinkels
Long J.T. et al.: Biomechanics of the Double Rocker [[]
2004 (40) Körperwinkel-messung
Änderung des Becken-, Hüft-, Knie- und Sprunggelenkwinkels
Myers K.A. et al.: Biomechanical implications of [[]
2006 (40) Körperwinkel-messung
Änderung des Becken-, Hüft-, Knie- und Sprunggelenkwinkels
Shakoor N., Block J.A.: Walking bare-foot decreases [[]
2006 (75) Körperwinkel-messung
Belastungsreduzierung im Barfußgang
Nigg B. et al.: Effect of unstable shoe construction on lower extremity gait [[]
2006 (8) Körperwinkel-messung, EMG, Vibrationen, Sauerstoffauf-nahme, Kinetik
Änderung des Sprunggelenkwinkels, Belastungsreduzierung in Knie- und Hüftgelenk
Romkes J. et al.: Changes in gait and EMG when [[]
2006 (12) Körperwinkel-messung, EMG
Änderung des Sprunggelenkwinkels
Stewart L. et al.: In-shoe pressure distribution in [[]
2007 (10) Druckverteilungs-messung
Verlagerung der Druckbelastung
New P., Pearce J.: The effects of Masai Barefoot [[]
2007 (12) Körperwinkel-messung
Änderung der Oberkörperhaltung
Einleitung
17
Im Jahr 1995 wurde eine Studie von Bergmann et al. veröffentlicht, bei der
Kräfte in implantierten Hüftgelenken aufgrund eines Dehnungsmessstreifen und
entsprechender Messtechnik im Hüftimplantat aufgezeichnet werden konnten.
Hintergrund war es, die Beanspruchung und den Verschleiß einer Hüftprothese
durch unterschiedliches Schuhwerk zu erforschen. Untersucht wurden 14 Paar
Schuhe, darunter 8 Sportschuhe, 2 Wanderschuhe, 2 Lederschuhe, 2 Clogs
und eine Barfußmessung. Hierbei konnte im Barfußgang die geringste
Belastung während des Gehens und Joggens nachgewiesen werden. Durch
alle Schuhkonditionen stieg die Belastung gleich an und es gab keine
Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellen. Lediglich Schuhe mit sehr
harten Laufsohlen erwiesen sich als nachteilig. Maßgeblichen Einfluss auf eine
Belastungsreduzierung hätte die Gangstabilität und sie sei als Kriterium für die
Auswahl von Schuhen entscheidend (Bergmann et al. 1995).
1996 untersuchten Rozema et al. die Höhe und Verteilung des Fußdrucks bei
verschiedenen Aktivitäten des täglichen Lebens. Der
Untersuchungsgegenstand war ein Lederschuh und die Probanden absolvierten
verschiedene Aufgaben wie Stehen, schnelles und langsames Gehen, im Kreis
gehen, Treppenauf- und absteigen und Aufstehen aus dem Sitz. Bis auf das
Aufstehen aus dem Sitz waren die Drücke gegenüber dem einfachen
Geradeaus gehen, wie es bei einer Gangmessung unter Laborbedingungen
üblich ist, deutlich höher (Rozema et al. 1996).
Mit dem Effekt von Absatzschuhen auf die Körperhaltung beschäftigten sich im
Jahr 2001 eine Forschergruppe um Lee et al. Hierbei konnte mit zunehmender
Absatzhöhe eine abnehmende Flexion der Lendenwirbelsäule, eine Zunahme
der Muskelaktivität in diesem Bereich sowie eine ansteigende
Vertikalbewegung des Körperschwerpunktes nachgewiesen werden. Dies führe
zu einer instabileren Körperhaltung und weiterhin zu einer Erhöhung der
Kompressionskräfte in der Lendenwirbelsäule (Lee et al. 2001).
In einer Studie von Hardin et al. im Jahr 2004 ging es unter anderem darum,
wie sich die Bewegungen von Läufern durch bspw. Variation der
Mittelsohlenhärte der Laufschuhe verändert. Die Ergebnisse zeigten, dass
lediglich das Sprunggelenk durch eine höhere Mittelsohlenhärte beeinflusst
wurde, indem die Winkelbeugegeschwindigkeit im härteren Schuh deutlich
Einleitung
18
höher war. In Hüft- und Kniegelenk konnte durch Modifizierung der Schuhsohle
keine Änderung festgestellt werden (Hardin et al. 2004).
Untersuchungsgegenstand der von Long et al. im Jahr 2004 durchgeführten
Studie waren Schuhe mit einer besonderen Sohlenkonstruktion („Rocker
Sohle“), welche bei verschiedenen Krankheitsbildern eingesetzt werden (z. B.
Polyneuropathie). Die Sohle soll aufgrund ihrer Bauweise zu einer aktiven
Abrollbewegung beitragen („rocking“). Diese Schuhe gibt es in verschiedenen
Ausführungen, wobei in dieser Studie die Laufsohlen im Fersen- und
Zehenbereich stark abgeschrägt waren und im Mittelfußbereich eine Wölbung
aufwiesen. Hierdurch kam es im Vergleich zu Schuhen mit geraden Sohlen zu
einer Änderung im Bereich des Beckens, Hüfte, Knie und Sprunggelenk (Long
et al. 2004). Gleiches bestätigten Myers et al. mit einem ähnlich gebauten
Schuh, wobei dieser keine Wölbung im Mittelfußbereich besaß, sondern die
Sohlenhöhe im Fersenbereich der im Vorfußbereich entsprach (Myers et al.
2006).
Shakoor und Block verglichen im Jahr 2006 die Körperwinkel der unteren
Extremitäten im Barfußgang und im Gehen mit normalen Schuhen. Dabei zeigte
sich, dass durch das Gehen mit Schuhen die Schrittlänge zunahm und somit
der Bewegungsumfang im Knie-, Hüft- und Sprunggelenkbereich anstieg.
Weiterhin konnten durch biomechanische Modellierungen erhöhte Belastungen
im Knie- und Hüftgelenk durch das Gehen mit Schuhen nachgewiesen werden
(Shakoor & Block 2006).
In einer umfassenden Studie von Nigg et al. im Jahr 2006 wurde die
Wirkungsweise eines Schuhs untersucht, der aufgrund seiner abgerundeten
Sohle für Instabilität und damit zu einer erhöhten Muskelaktivität führen soll
(Masai Barfuß Technologie® = MBT). Die Ergebnisse zeigten, dass während
der Stehaufgabe die Auslenkung des Druckschwerpunktes und Aktivität
verschiedener Muskelgruppen im Vergleich zu einem normalen Schuh größer
waren. Im Gehen führte die Sohlenkonstruktion zu einem veränderten Auftritt
und somit einer Änderung des Sprunggelenkwinkels. Weitere Effekte waren
u. a. ein erhöhter Sauerstoffverbrauch sowie eine über biomechanische
Modellierung abgeschätzte Belastungsreduzierung im Hüft- und Kniegelenk
(Nigg et al. 2006a).
Einleitung
19
Eine weitere Studie im Jahr 2006 beschäftigte sich mit dem Schuh mit der
abgerundeten Laufsohle, der Masai Barfuß Technologie®. Die Untersuchungen
von Romkes et al. zeigen ebenfalls deutliche Änderungen im Sprunggelenk im
Vergleich zum Gehen in Normalschuhen. Die Dorsalflexion beim Auftritt nimmt
zu ebenso wie die Muskelaktivität im Schienbein- und Wadenmuskel. Weitere
Ergebnisse waren die Abnahme der Schrittlänge und damit verbunden ein
kleinerer Bewegungsumfang der Knie- und Hüftgelenke (Romkes et al. 2006).
Im Jahr 2007 untersuchten Stewart et al. die Druckverteilung im Stehen und
Gehen mit der Masai Barfuß Technologie®. Hierbei zeigte sich eine
Verlagerung der plantaren Druckbelastung in den Zehenbereich zu Gunsten
einer Druckreduzierung im Fersen- und Mittelfußbereich (Stewart et al. 2007).
Im gleichen Jahr gab es eine weitere Studie zur Masai Barfuß Technologie®.
Im Fokus von New und Pearce standen die Körperhaltung beim Gehen und
Stehen in Abhängigkeit vom Schuhwerk. Durch das Gehen mit der
abgerundeten Sohle kam es wie bei Romkes et al. und Nigg et al. zu einer
Zunahme des Bewegungsumfang des Sprunggelenks (Romkes et al. 2006,
Nigg et al. 2006a). Ein weiteres Ergebnis zeigte sich im Bereich des
Oberkörpers. Hier war im Gang der Neigungswinkel beim Fersenauftritt
geringer als in Normalschuhen (New & Pearce 2007).
1.4 Fragestellung und Zielsetzung
Obgleich die körperliche Belastung für viele Arbeitnehmer durch eine
Verbesserung der Arbeitsplatzbedingungen reduziert werden konnte, spielen
Erkrankungen des Stütz- und Bewegungsapparates weiterhin eine enorme
Rolle im gesundheitlichen Arbeitnehmerschutz. In Hinblick auf die fortwährende
Häufigkeit von Muskel-Skelett-Erkrankungen stellt sich die Frage, ob das
Sicherheitsschuhwerk hierfür einen Risikofaktor darstellt und durch geeignete
Schuhe die individuelle Beanspruchung minimiert werden kann. Der präventive
Aspekt bei Sicherheitsschuhen bezieht sich gemäß der gesetzlichen Normung
vorrangig auf die Vermeidung von Gesundheitsschäden durch akute
Arbeitsunfälle und weniger auf den Fokus des nachhaltigen
Gesundheitsschutzes. Ebenso besteht aber die Forderung, die Gesundheit trotz
Einleitung
20
langjähriger Belastungen im Arbeitsleben, wie stehende und gehende
Tätigkeiten auf harten Böden, zu erhalten.
Bisherige Untersuchungen zum Forschungsschwerpunkt Sicherheitsschuhwerk
wiesen verschiedene Messmethoden auf. In der Mehrzahl der Studien wurden
relevante Zielgruppen zu ihren Sicherheitsschuhen und dem damit
verbundenen Tragekomfort befragt. Um neben der subjektiven Beurteilung eine
objektive Bewertung zu erhalten, wurde zur Ermittlung der plantaren
Beanspruchung die Druckverteilungsmessung angewendet. Diese Methode
findet häufig Anwendung in der Diabetesforschung und durch sie lassen sich
quantitative Aussagen über Belastungen an der Schnittstelle zwischen Fuß und
Schuh sowie Fuß und Untergrund treffen. Dennoch gibt es bis heute keine
individuell anwendbaren Grenzwerte und es ist fraglich, inwieweit man anhand
ermittelter Belastungen am Fuß auf Belastungen des gesamten Stütz- und
Bewegungsapparates schlussfolgern kann. Weitere angewandte Messverfahren
sind die Erfassung muskulärer Aktivität mittels Elektromyographie (EMG),
Messung der Herzschlagfrequenz, Hauttemperatur und der Körpergelenkwinkel
(Goniometrie). Der Nachteil der auf Messtechnik basierender Studien besteht
darin, dass sie aufgrund der Messapparatur bisher in einem standardisierten
Umfeld (Labor) durchgeführt werden müssen und somit die Frage aufwerfen,
inwieweit die Ergebnisse in das reale Arbeitsumfeld übertragbar sind.
Beschwerden am Stütz- und Bewegungsapparat sind durch das
Zusammenwirken verschiedener Risikofaktoren bedingt. Inwieweit das
getragene Sicherheitsschuhwerk an der Entstehung von Gesundheitsstörungen
am Muskel-Skelett-System beteiligt und als präventive Maßnahme zu deren
Minderung einsetzbar ist, bleibt offen. Aufgrund fehlender Kenntnis über den
Zusammenhang zwischen Sicherheitsschuhen und Belastungen am Muskel-
Skelett-System besteht dringender Forschungsbedarf. Ziel dieser Studie ist es
daher, den Einfluss unterschiedlicher Sicherheitsschuhe auf den darüber
liegenden Stütz- und Bewegungsapparat unter realen Arbeitsbedingungen bei
gleichzeitigem Einsatz von Messtechnik zu untersuchen und die Frage zu
klären, welche Modelle möglicherweise zu einer Reduktion der Belastung
beitragen.
Einleitung
21
Mit Hilfe der vorliegenden Arbeit sollen folgende Fragestellungen überprüft
werden:
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die
plantare Druckverteilung beeinflussen?
F2: Lassen die Ergebnisse einer standardisierten Gangmessung Rückschlüsse
auf Messungen unter realen Arbeitsbedingungen zu?
F3: Wie beurteilen die Sicherheitsschuhträger die verschiedenen Schuhe?
F4: Welche Konstruktionsmerkmale können zu einer Reduktion der Belastung
des Stütz- und Bewegungsapparates und einem hohen Tragekomfort führen?
Hieraus ableitbare Erkenntnisse spielen eine wichtige Rolle für:
• die optimale Gestaltung von Sicherheitsschuhen,
• die Frage, ob Sicherheitsschuhe zu den Risikofaktoren für Muskel-
Skelett-Erkrankungen zählen und
• die mögliche Eignung von Sicherheitsschuhen als dauerhaft präventives
Instrument zur Vermeidung von Beschwerden am Bewegungsapparat.
Material und Methoden
22
2 Material und Methoden
2.1 Untersuchungsbeschreibung
Im Rahmen dieser Querschnittsstudie wurden 40 Mitarbeiter aus der
Automobilfertigung mit drei verschiedenen Sicherheitsschuhmodellen
untersucht. Zur Überprüfung der in Kapitel 1.2.2 aufgeführten Kriterien wurde
hinsichtlich der Untersuchungsmethodik ein ganzheitlicher Ansatz aus
messtechnischer Analyse und Abfrage des subjektiven Empfindens (Befragung)
gewählt.
Um Vergleiche mit bisherigen Studien zum Einfluss des Schuhwerkes auf den
Bewegungsapparat zu führen, wurde die messtechnische Analyse zunächst
unter standardisierten Versuchsbedingungen (Gangmessung) durchgeführt.
Des Weiteren erfolgten dann Messungen unter realen Bedingungen an zwei
verschiedenen Arbeitsplätzen. Der Vorteil solcher Feldmessungen liegt in der
Aufnahme der tatsächlich auftretenden Belastungen während des
Arbeitsablaufes. Nachteilig wirken sich jedoch die aufgrund ihrer hohen
Komplexität nicht zu standardisierenden Einzeltätigkeiten aus.
40 Mitarbeiter Karosseriebau/Lack
Befragung (n=40)Messtechnische Analyse (n=20)
StandardisierteGangmessung
Messung amArbeitsplatz
Anlagenführer (n=10)
KTL-Spengler (n=10)
40 Mitarbeiter Karosseriebau/Lack
Befragung (n=40)Messtechnische Analyse (n=20)
StandardisierteGangmessung
Messung amArbeitsplatz
Anlagenführer (n=10)
KTL-Spengler (n=10)
Abbildung 4: Konzeption der Untersuchung
Material und Methoden
23
2.2 Untersuchungsstichprobe
Das gesamte Studienkollektiv rekrutierte sich aus 40 Mitarbeitern der
Automobilfertigung, welche ihre Arbeit überwiegend stehend und gehend
verrichteten (vgl. Tabelle 5). Alle Probanden hatten symptomfreie Füße und
wiesen ab 6 Monate vor Studienbeginn keine Beschwerden und Verletzungen
der unteren Extremitäten oder des Rückens auf.
Tabelle 5: Anthropometrische Daten aller Probanden ± Standardabweichung
Anzahl Alter [Jahre]
Größe [cm] Gewicht [kg]
BMI [kg/m²]
Schuhgröße
40 35,8 ± 6,6 178,2 ± 6,3 82,8 ± 11,4 26,0 ± 2,6 42,9 ± 1,7
Eine subjektive Bewertung der Sicherheitsschuhe wurde von allen Probanden
aufgenommen. Hierbei wurden die Mitarbeiter so ausgewählt, dass ein breites
Spektrum an verschiedenen Tätigkeiten gegeben war. Grundsätzlich ließen sich
die untersuchten Arbeitsplätze in drei Gruppen gliedern:
• Qualitätskontrolleure (n=8)
• Anlagenführer (n=19)
• KTL-Spengler4 (n=13)
Die Arbeitsaufgabe der Qualitätskontrolleure besteht hauptsächlich in der
Beaufsichtigung diverser, räumlich verteilter Anlagen. Demnach ist mit dieser
Tätigkeit ein sehr hoher Laufaufwand verbunden. Für die messtechnische
Analyse wurde eine Teilstichprobe von 20 Mitarbeitern5 definiert, die sich in 10
Anlagenführer und 10 KTL-Spengler unterteilte. Eine detaillierte Beschreibung
der messtechnisch untersuchten Arbeitsplatzgruppen geben Tabelle 6,
Abbildung 5 sowie Tabelle 7 und Abbildung 6.
4 Spengler (bes. südd., österr., schweiz.) = Klempner, Blechbearbeiter 5 Grundlage hierfür bildet die Stichprobenkalkulation mittels des Statistikprogramms nQuery Advisor® 4.0: So kann bei einer Stichprobengröße von 20 eine ANOVA-Analyse mit Messwiederholung bei einem Signifikanzlevel von 0,05 einen Mittelwertsunterschied des Parameters Maximaldruck unter dem Gesamtfuß [N/cm²] zwischen den drei Levels mit einer Effektgröße = 0,29 (Varianz der Mittelwerte = 57,56; Standardabweichung = 20,0; Korrelation zwischen den Levels = 0,5) mit einer Power = 95% entdecken. Die Annahmen beruhen auf Ergebnissen vorausgegangener eigener Untersuchungen (Noll et al. 2008).
Material und Methoden
24
Tabelle 6: Anthropometrische Daten der Anlagenführer ± Standardabweichung
Anzahl Alter [Jahre]
Größe [cm] Gewicht [kg]
BMI [kg/m²]
Schuhgröße
10 37,8 ± 8,3 178,7 ± 3,7 85,3 ± 7,8 26,7 ± 2,4 42,9 ± 0,6
Die von den Anlagenführern durchgeführte Tätigkeit beinhaltet in der Regel
folgende Schritte:
1. Aufnahme des Einzelteils aus einem Behälter bzw. Regalwagen
2. Transport des Einzelteils zum Einlegebereich bzw. Werkzeug
3. Einlegen des Einzelteils in die in der Anlage befindlichen Vorrichtung
4. Freigabe des Fertigungsprozesses durch Knopfdruck
5. Entnehmen der Baugruppe
6. Ablegen in Behälter für Baugruppe
7. Gehen zum Einzelteilebehälter
Gruppe 1: Anlagenführer
Anlagenführer bedienen und bestücken Produktionsmaschinen zum Zusammenfügen von Baugruppen der Automobilkarosse. Für die Wartung der Maschinen sind sie ebenfalls verantwortlich. Primär stehen die Mitarbeiter oder laufen auf kurzen Distanzen.
Abbildung 5: Arbeitsplatzbeschreibung der Anlagenführer
Tabelle 7: Arbeitsplatzbeschreibung und anthropometrische Daten der KTL-Spengler ± Standardabweichung
Anzahl Alter [Jahre]
Größe [cm] Gewicht [kg]
BMI [kg/m²]
Schuhgröße
10 31,9 ± 4,7 177,2 ± 4,5 76,3 ± 4,5 24,3 ± 1,6 42,7 ± 1,3
Material und Methoden
25
Die KTL-Spengler führen im Allgemeinen folgende Arbeitsschritte durch:
1. Herumgehen um die Karosserie und dabei visuelle und manuelle
Überprüfung der Karosserie auf Abweichungen
2. Gegebenenfalls Vornahme von Ausbesserungen
3. Nach beendeter Bearbeitung Freigabe der Karosserie durch Knopfdruck
4. Warten auf nächste Karosserie in zumeist stehender oder ggf. sitzender
Haltung
Gruppe 2: KTL-Spengler
Nach der kathodischen Tauchlackierung (KTL) überprüfen die KTL-Spengler in speziell ausgeleuchteten Kabinen die Oberfläche jeder Karosserie auf Abweichungen, welche dann sofort beseitigt werden. Gearbeitet wird hauptsächlich im Stehen. Ergonomische Hubtische unterstützen die Arbeiter um Fehlhaltungen zu vermeiden.
Abbildung 6: Arbeitsplatzbeschreibung der KTL-Spengler
2.3 Untersuchungsgegenstand
Die in dieser Studie verwendeten Sicherheitsschuhe erfüllten alle die
Anforderungen der DIN EN ISO 20345. Sie stammten von drei verschiedenen
Schuhherstellern und unterschieden sich hinsichtlich ihrer baulichen Merkmale,
Anschaffungskosten und der Gestaltung nach ergonomischen Erkenntnissen.
Die Ausgabe der Testschuhe erfolgte nach vorausgegangener Passprobe in
randomisierter Reihenfolge und die Messungen wurden nach einer Tragezeit
von mindestens 10 Arbeitstagen vorgenommen. In Tabelle 8 sind die
Eigenschaften der Sicherheitsschuhe zusammenfassend dargestellt.
Material und Methoden
26
Tabelle 8: Übersicht der untersuchten Sicherheitsschuhe
Merkmale Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Sicherheitsklasse S1 S1 S2 Zehenschutzkappe Stahl Aluminium Stahl
Gewicht (pro Schuh, Größe 43)
530 g 630 g 720 g
Mehrweitensystem nein ja nein Dämpfung gering Vorfuß, Ferse Ferse
Fußbettung/ Einlegesohle
nein ja ja
Laufsohle PUR
(Polyurethan)
TPU (Thermoplastisches
Polyurethan) PUR/TPU
Ergonomische Besonderheiten
keine Fersendämpfung
(gewichtsabhängig, austauschbar)
Sohlenkonstruktion (Fersentaster, Anrollrampe, Kippkante)
Preis 15 EUR 60 EUR 230 EUR
Das Schuhmodell 1 ist im unteren Preissegment angesiedelt und erfüllt
hinsichtlich ergonomischer Gestaltungsprinzipien nur wenige Merkmale, wie
beispielsweise ein geringes Gewicht. Die Funktion der Dämpfung übernimmt
die zweischichtige PUR-Sohle.
Abbildung 7: Sicherheitsschuh 1
Um der großen Vielfalt an individuellen Fußformen gerecht zu werden, wird das
Schuhmodell 2 in vier verschiedenen Weiten angeboten. Die spezifische
Fußlänge und Weite kann im Vorfeld durch ein so genanntes
Messschalensystem näherungsweise ermittelt werden. Die Dämpfung wird im
Fersenbereich durch auswechselbare, gewichtsabhängige Module realisiert und
Material und Methoden
27
im Vorfuß (Ballen- und Zehenbereich) durch ein spezielles Dämpfungselement
unterhalb der Brandsohle.
Abbildung 8: Sicherheitsschuh 2
Der Sicherheitsschuh 3 ist durch seine besondere Sohlenkonstruktion
gekennzeichnet. Diese führt im Stehen zu einer natürlichen Instabilität unter
den Füßen, auf die der gesamte Körper automatisch mit kleinen
Ausgleichsbewegungen reagiert und damit einer rein statischen Körperhaltung
entgegenwirken soll. Weiterhin soll nach Angaben des Herstellers das Gehen
auf weichen, unebenen Untergründen imitiert und die Muskulatur als aktiver
Stoßdämpfer eingesetzt werden. Die Wahl fiel aufgrund des andersartigen
Bewegungskonzeptes auf diesen Schuh, da er die Belastungen auf den
Bewegungsapparat sowohl beim Gehen als auch beim Stehen durch ein mehr
dynamisches Gehen und Stehen vermindern soll.
Abbildung 9: Sicherheitsschuh 3
Material und Methoden
28
2.4 Messtechnische Analyse
2.4.1 Versuchsablauf Gangmessung
Der Versuchsablauf der Gangmessung beinhaltete das Gehen auf ebenem
Untergrund, wobei zentrale Überlegungen die Teststrecke und die
Ganggeschwindigkeit betrafen. Die Teststrecke musste lang genug sein, um
mehrere Doppelschritte des Probanden in seinem gewohnten Gangtempo
messen zu können. Hierbei sind drei wesentliche Phasen zu beachten: die
Initialisierung des Ganges, die Analysedistanz und das Auslaufen. Zur
Erreichung einer konstanten Geschwindigkeit sind mindestens drei Schritte
notwendig (Miller & Verstraete 1996). Um eine gleichmäßige Geschwindigkeit
über die Analysedistanz zu ermöglichen, sollte weiterhin eine entsprechende
Auslaufstrecke eingeplant werden. Daraus ergab sich für diese Studie eine
Länge von mindestens 10 Metern (vgl. Abbildung 10). Diese Distanz stellte
einen sinnvollen Kompromiss zwischen Raumangebot, Ausdauer der
Probanden und Datenbedarf dar (Perry 2003). Die Beschaffenheit des Bodens
war Industriebeton (Magnesitestrich), wie er für Arbeitsplätze in der
Automobilindustrie charakteristisch ist.
Abbildung 10: Gehstrecke zur Gangaufzeichnung (Gesamtlänge 10 m, Datenaufzeichnung in den mittleren 6 m) (Perry 2003)
In vorausgegangenen Studien konnten hinsichtlich der Ganggeschwindigkeit
und der in dieser Studie untersuchten Messvariablen enge Zusammenhänge
nachgewiesen werden (Hegewald 2000). Aus Gründen der Einheitlichkeit und
Vergleichbarkeit sah das Versuchsprotokoll daher das Ablaufen der Teststrecke
Material und Methoden
29
mit einer definierten Geschwindigkeit von 5 km/h6 vor. Das Einhalten der
Geschwindigkeit wurde durch das Mitlaufen eines Versuchsleiters mit
Metronom neben dem Probanden realisiert.
2.4.2 Versuchsablauf Arbeitsplatzmessung
Die Messdauer wurde so geplant, dass von einer repräsentativen Abbildung der
durchschnittlich auftretenden Arbeitsabläufe und Arbeitsbelastungen
ausgegangen werden konnte und eine Berücksichtigung der
produktionsbedingten sowie organisatorischen Schwankungen erfolgte. Die
Abfolge eines kompletten Tätigkeitszyklus („Takt“) betrug bei den
Anlagenführern in der Regel 60 Sekunden und bei den KTL-Spenglern je nach
Bearbeitungsaufwand zwischen 80 und 100 Sekunden. Die Überprüfung der
Vormessungen zeigte, dass es sinnvoll ist, aus einer Gesamtmesszeit von 30
bis 60 Minuten (Bruttomessdauer) ein Intervall von 20 Minuten
(Nettomessdauer) für die Auswertung zu extrahieren. In dieser Zeit wurden die
für diesen Arbeitsplatz charakteristischen, ständig wiederkehrenden Tätigkeiten
erfasst und atypische Tätigkeiten (z. B. Überprüfung der Anlage bei Störung,
Gespräch mit Kollegen etc.) herausgefiltert. Der gesamte Messaufwand ist in
Abbildung 11 dargestellt.
Abbildung 11: Versuchsablauf Arbeitsplatzmessung
6 Die normale freie Ganggeschwindigkeit auf ebenen Untergrund beträgt beim Erwachsenen durchschnittlich 82 m/min (entspricht 1,36 m/s bzw. 4,92 km/h) (Perry 2003). Dieser Wert wurde für Studien im Ganglabor (Murray et al. 1964, Murray et al. 1970, Waters et al. 1988) als auch bei verdeckten Beobachtungen von Fußgängern bestätigt (Drillis 1958, Finley & Cody 1970).
Material und Methoden
30
2.4.3 Messtechnik
Zur Erfassung und Bewertung der Messvariablen wurde das im Institut für
Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) entwickelte
CUELA-Messsystem (Computer-Unterstützte Erfassung und Langzeit-Analyse
von Belastungen des Muskel-Skelett-Systems) eingesetzt. Das
personengebundene Messsystem beruht auf dem Einsatz moderner Sensorik,
die es ermöglicht, sowohl Bewegungen der oberen und unteren Extremitäten
als auch Fußdruckverteilungen zu erfassen. Die Aufnahme der Körper- und
Gelenkbewegungen wurde mit einer Abtastfrequenz von 50 Hz vorgenommen.
Das Ablegen der Messdaten erfolgte auf einer tragbaren Speichereinheit
(Datenlogger), welche anschließend zur Weiterverarbeitung am PC ausgelesen
werden konnten. Das System arbeitete darüber hinaus batteriebetrieben, so
dass eine ortsungebundene Erfassung der Messdaten unter realen
Arbeitsbedingungen gewährleistet war (Ellegast & Herrmanns 2006).
Das CUELA-Messsystem wurde über die Arbeitskleidung der Probanden
angebracht und die Messsohlen zur Erfassung der Fußdrücke in die
Sicherheitsschuhe eingelegt. Der Aufbau sowie die Anbringung des Systems
durch mechanische Bauteile, Gurte und Bänder sind in Abbildung 12
dargestellt.
Abbildung 12: Prinzipieller Aufbau und Anbringung des CUELA-Messsystems (Ellegast et al. 2009)
Material und Methoden
31
Körperwinkel bzw. Körperhaltung:
Die Flexionswinkel der Knie- und Hüftgelenke wurde in der Sagittalebene
erfasst. Dabei erfolgte die Messung durch Potentiometer, welche neben den
Gelenken in Verlängerung der Drehachse befestigt waren (vgl. Abbildung 12
rechtes Bild).
Die Flexion und Extension des Oberkörpers wurde mithilfe von Gyroskopen und
Inklinometern untersucht. Dabei erfolgte die Bewegungsmessung im
Lendenwirbel- und Brustwirbelbereich. Die Oberkörperneigung wurde ebenfalls
in der Sagittalebene gemessen (vgl. Abbildung 12 mittleres Bild).
Plantare Druckverteilung:
Die Aufnahme der plantaren Druckverteilung erfolgte mithilfe von Messsohlen
aus dem Parotec-System® der Firma Paromed7. Das System basiert auf einem
Hydrozellen-Sensorsystem. 24 Hydrozellen mit piezoresistiver Drucksensorik
waren jeweils in die Messsohle integriert (vgl. Abbildung 13).
Abbildung 13: Drucksensitive Einlegesohle zur Messung der plantaren Druckverteilung
2.4.4 Messparameter
Die messtechnische Analyse diente der Erfassung und Beurteilung folgender
Variablen:
• Körperwinkel bzw. Körperhaltung
• Plantare Druckverteilung
7 Paromed Medizintechnik GmbH, Neubeuern; www.paromed.de
Material und Methoden
32
Im Rahmen dieser Studie wurde die Körperhaltung hinsichtlich
Oberkörperneigung, Hüft- und Kniegelenk untersucht. Die Körperwinkel werden
in der Einheit Grad (°) dargestellt. Die nachstehende Tabelle und Abbildungen
geben eine detaillierte Beschreibung der Parameter.
Tabelle 9: Messparameter Körperwinkel/-haltung
Parameter Beschreibung
Oberkörperneigungswinkel Mittlerer Neigungswinkel der Lenden- und
Brustwirbelsäule: (LWS + BWS)/2 (vgl. Abbildung 14)
Hüftwinkel Winkel zwischen Becken- und
Oberschenkelachse (vgl. Abbildung 15 grüner Winkel)
Kniewinkel Winkel zwischen Ober- und
Unterschenkelachse (vgl. Abbildung 15 brauner Winkel)
Abbildung 14: CUELA-Winkel: Brustwirbelsäulen-Neigung, Lendenwirbelsäulen-Neigung und Rückenkrümmung (Ellegast et al. 2004)
Abbildung 15: CUELA-Winkel: Beckenneigung, Hüft- und Kniegelenkflexion (Ellegast et al. 2004)
Material und Methoden
33
Die Messung der plantaren Druckverteilung (Pedobarographie) ist eine
Messmethode, die es ermöglicht, die Verteilung des spezifischen Druckes über
die gesamte Berührungsfläche innerhalb definierter, abgegrenzter Zonen der
Fußsohle darzustellen (Jacob 2001). Durch sie lassen sich quantitative
Aussagen über Belastungen direkt am Interface Fuß-Schuh oder Fuß-
Untergrund treffen und es können wertvolle Ergebnisse für die Erkennung von
Über- und/oder Fehlbelastungen des Fußes erzielt werden (Brunner et al. 1983)
Dabei ist der Druck der Quotient aus einer Kraft und der Fläche, auf die diese
Kraft senkrecht zur Fläche wirkt. Die SI-Einheit des Druckes ist das Pascal [Pa].
Ein Pascal entspricht einem Druck von einem Newton pro Quadratmeter
[1 Pa = 1 N/m²]. Bei Fußdruckmessungen wird für den Druckwert jedoch die
Einheit Newton pro Quadratzentimeter [N/cm²] verwendet. Aus Gründen der
Einheitlichkeit und der Vergleichbarkeit wird im Folgenden der Arbeit ebenfalls
diese Einheit gebraucht.
Für acht Fußzonen wurde der maximale Druckwert8 gemittelt über die zwei
höchstbelasteten Sensoren pro Sensorreihe ausgewertet. Die Auswertung der
zwei höchstbelasteten Sensoren beruht auf der Überlegung, dass hohe Drücke
einen immer wiederkehrenden mechanischen Stress darstellen und die
Entstehung von Ulzerationen begünstigen können (Armstrong et al. 1998).
Besonders bei der Versorgung des diabetischen Fußes ist die Vermeidung
lokaler Spitzendrücke von enormer Bedeutung (Baumann 2001). Aus Sicht von
Prävention und Heilung gilt es durch eine optimale Schuhversorgung diese
Druckspitzen räumlich zu verteilen und damit zu reduzieren (Jacob 2001). Um
ein anschauliches Bild über das Abrollverhalten beim Gehen zu erhalten, wurde
der Verlauf des Center of Pressure9 (Ganglinie) als weiterer Parameter
betrachtet. Die Messparameter der plantaren Druckverteilung sind in Tabelle 10
und Abbildung 16 zusammengefasst.
8 Der maximale Druckwert entspricht hierbei nicht dem absoluten Maximum, sondern dem 97,5.
Perzentil der Verteilung. Grundlage hierfür ist eine Berechnung aus der Gangmessung, in der der Mittelwert aus fünf manuell ausgezählten Maximalwerten mit Lagemaßen der Verteilung verglichen wurde. Das 97,5. Perzentil stellt dabei den optimalen Kompromiss zwischen dem 95. Perzentil und dem während einer Messung einmalig auftretenden Maximalwert dar.
9 Center of Pressure (CoP) = Druckzentrum (Perry 2003)
Material und Methoden
34
Tabelle 10: Messparameter plantare Druckverteilung
Parameter Beschreibung
Fußdruck Zone1-8 Druckwert gemittelt über die 2 höchstbelasteten
Sensoren pro Sensorreihe (vgl. Abbildung 16 links)
Ganglinie Längs Auslenkung der Ganglinie in Längsrichtung
(vgl. Abbildung 16 rechts)
Ganglinie Quer Auslenkung der Ganglinie in Querrichtung
(vgl. Abbildung 16 rechts)
Abbildung 16: Einteilung der Messsohle in acht Zonen (links) und Druckbild mit Ganglinie (rechts)
Material und Methoden
35
2.5 Befragung
Zur Erfassung der subjektiven Bewertung erfolgte die Entwicklung eines
standardisierten Fragebogens. Das Ausfüllen der Fragebogen wurde nach einer
angemessenen Tragezeit (≥ 10 Arbeitstage) empfohlen.
Der Aufbau gliederte sich grundsätzlich in vier Abschnitte. Um eine möglichst
genaue Vorstellung von den Probanden und dessen Arbeitsplätze zu
bekommen, wurden im ersten Abschnitt allgemeine Personenangaben und im
zweiten Abschnitt die Arbeitsplatzbedingungen abgefragt. Hierbei sollten die
Teilnehmer Angaben zu ihren Tätigkeiten (z. B. Stehen, Gehen, Handhabung
schwerer Lasten, ungünstige Körperhaltungen) und zum Arbeitsuntergrund
(z. B. Beton, Holz, Kunststoff) in Form einer zeitlichen Anordnung (oft,
gelegentlich, selten und nie) machen.
Im dritten Fragebogenabschnitt ging es um den zur Verfügung gestellten
Sicherheitsschuh. Die Beurteilung nachstehender Eigenschaften erfolgte mittels
einer Rangreihe (sehr gut, gut, mittel, schlecht und sehr schlecht):
• Passform
• Zehenfreiheit („Klavierspielen“)
• Bequemlichkeit / Tragekomfort
• Halt
• Dämpfung des Auftritts
• Abrollverhalten beim Gehen
• Rutschfestigkeit der Sohle
• Gewicht
• Mikroklima (Schwitzen im Schuh)
• Aussehen / Optik
• Wie fühlen Sie sich nach einer kompletten Arbeitsschicht mit diesem Schuh? (Stichworte: Ermüdung, schmerzende Beine)
Der vierte und letzte Abschnitt bot den Versuchsteilnehmern Gelegenheit,
Bemerkungen, Ergänzungen und nähere Erläuterungen zu geben. Der
vollständige Fragebogen ist im Anhang aufgeführt.
Material und Methoden
36
2.6 Auswertung und statistische Verfahren
2.6.1 Messtechnische Analyse
Nach visueller Überprüfung der erfassten Daten erfolgte hinsichtlich der
Gangmessung die Auswertung von fünf vollständigen Doppelschritten10 aus der
Mitte der Messstrecke. Grundlage für die Auswertung der Arbeitsplatzmessung
bildete die Nettomessdauer von 20 Minuten (vgl. Kapitel 2.4.2)
Die Weiterverarbeitung und Darstellung der aufgenommen Messdaten wurde
mit der CUELA-Software WIDAAN (Winkel-Daten-Analyse) vorgenommen. Die
Auswertemöglichkeiten durch WIDAAN waren äußerst vielseitig. So bot das
Programm neben der Erkennung ungünstiger Körperhaltungen und
arbeitswissenschaftlichen Analysen (z. B. OWAS11) auch die Erstellung
umfangreicher Statistiken. Die Körperwinkel ließen sich zudem durch eine
animierte Puppe darstellen, wodurch Körperhaltungen und Bewegungen
zeitgleich visualisiert werden konnten. Um eine Zuordnung der Messwerte zu
den entsprechenden Belastungssituationen zu realisieren, wurden die
Messungen mit einer Videokamera dokumentiert (vgl. Abbildung 17).
10 Ein Doppelschritt entspricht dem Intervall zwischen zwei aufeinander folgenden initialen
Bodenkontakten derselben Extremität (Perry 2003). 11 OWAS = OVAKO-Working-Analysing-System (Karhu et al. 1977)
Material und Methoden
37
Abbildung 17: Darstellung der Messdaten mit der CUELA-Software WIDAAN (Ellegast & Hermanns 2006)
Die Auswertung der Messdaten erfolgte zunächst deskriptiv (beschreibend).
Hierbei wurden die Körperwinkel und die Werte der Ganglinien in einem
Boxplot-Diagramm abgebildet. Dieses beinhaltet fünf charakteristische Werte
der Verteilung (vgl. Abbildung 18 links): Die Werte des 25., 50. und 75.
Perzentils werden in Form von Querbalken dargestellt, die eine Box, welche
50 % der Messdaten repräsentiert, bildet. Die Länge der Box zeigt somit das
Maß der Streuung der Messwerte auf. Der 50. Perzentilwert (Median) definiert
durch seine Lage innerhalb der Box die Schiefe der zugrunde liegenden
Verteilung. Der 5. und 95. Perzentilwert wird als Eckwert der Verteilung durch
sogenannte „Whisker“ visualisiert. Für die fünf charakteristischen Perzentilwerte
wurden die Mittelwerte gebildet, sodass ein mittlerer Boxplot über alle 20
Versuchsteilnehmer je Sicherheitsschuh und Messparameter berechnet werden
konnte. Die Visualisierung der Fußdrücke in den acht Zonen erfolgte mittels
eines Säulendiagramms (vgl. Abbildung 18 rechts).
Material und Methoden
38
Abbildung 18: Darstellung der deskriptiven Statistik: Boxplot-Diagramm (links) und Säulen-Diagramm (rechts)
Im zweiten Schritt, der Erstellung der schließenden Statistik, wurden auf
Grundlage der bereits in Kapitel 1.4 beschriebenen Fragestellungen F1 und F2
folgende drei Nullhypothesen entwickelt:
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
H10: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben im Gehen mit 5 km/h keinen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
H20: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben bei der Arbeit keinen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
F2: Lassen die Ergebnisse einer standardisierten Gangmessung Rückschlüsse auf Messungen unter realen Arbeitsbedingungen zu?
H30: Charakteristische Ergebnismuster der Gangmessung finden sich in der Arbeitsplatzmessung wieder.
Die Auswertung der schließenden Statistik erfolgte mit dem Statistikprogramm
SPSS 15.0 für Windows®. Für die Überprüfung der oben genannten
Hypothesen wurde eine ANOVA-Analyse mit Messwiederholung (Allgemeines
Lineares Modell, ALM) durchgeführt. Paarweise multiple Vergleiche erfolgten
durch Post-Hoc-Spannweiten-Tests mit LSD-Korrektur (Least Significant
Difference). Das Signifikanzniveau wurde auf p≤0,05 festgelegt.
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß VorfußMaxim
aldru
ck [N/cm²]
Material und Methoden
39
2.6.2 Befragung
Das Hauptziel der Analyse der Fragebögen war die Beantwortung der Frage,
wie die Mitarbeiter den Tragekomfort der Sicherheitsschuhe einschätzten und
welcher Sicherheitsschuh subjektiv am angenehmsten empfunden wurde. Die
Daten der Befragung wurden auf Ordinalniveau erhoben. Daher bildeten sie
eine Rangreihe, wobei zwischen den einzelnen Rangstufen eine
Ordnungsrelation bestand (sehr gut, gut, mittel, schlecht, sehr schlecht).
Anzumerken ist hier, dass die Abstände zwischen den Stufen nicht definiert
bzw. gleich groß waren. Deshalb erfolgte die Zuordnung der Rangstufen in ein
Notensystem (Note 1 = sehr gut bis Note 5 = sehr schlecht). In die Auswertung
der Fragebögen gingen demnach nicht die Daten selbst, sondern die Noten 1
bis 5 ein.
Ergebnisse
40
3 Ergebnisse
3.1 Gangmessung
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
H10: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben im Gehen mit 5 km/h keinen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
Die Boxplot-Verteilungen der Oberkörperneigungswinkel für das Gehen mit 5
km/h sind in Abbildung 19 dargestellt. Der Median des Schuh 1 liegt 2,2° bzw.
3° über den Medianen von Schuh 2 und Schuh 3 (p<0,001). Der
Bewegungsumfang12 des Oberkörpers in der Sagittalebene ist bei allen
Schuhmodellen annähernd gleich und beträgt zirka 19°.
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,4 2,4 -6,3 3,6 -6,7 2,5 0,001 0,009 0,001 0,53750. 8,9 2,2 6,7 3,5 5,9 2,4 0,000 0,005 0,000 0,14695. 14,8 2,5 12,6 3,3 12,2 2,0 0,000 0,006 0,001 0,413
95.- 5. 19,3 2,0 19,0 2,4 18,9 2,1 0,438 0,323 0,254 0,942
Paarweise Vergleiche
Perzentil
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
ALM
Abbildung 19: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte13 (Gangmessung)
12 Der Bewegungsumfang (= Range of Motion, RoM) entspricht dem Abstand zwischen dem 95.
und 5. Perzentilwert. 13 Signifikanz-Werte kleiner gleich 0,05 wurden farbig unterlegt.
Ergebnisse
41
In Abbildung 20 sind die Mittelwerte der Verteilungen des Hüftwinkels
dargestellt. Die Lage des Median von Schuh 1 beträgt 14° und ist damit um 2,5°
bzw. 3,8° größer als die Mediane von Schuh 2 und Schuh 3 (p<0,001).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -8,7 3,7 -10,7 4,3 -10,9 2,9 0,007 0,027 0,007 0,72450. 14,0 3,6 11,5 3,9 10,2 2,8 0,000 0,015 0,001 0,04695. 22,0 4,5 19,7 3,6 19,1 2,7 0,007 0,029 0,004 0,320
95.- 5. 30,6 4,0 30,4 4,1 30,1 3,8 0,443 0,590 0,273 0,374
Perzentil
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 20: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Gangmessung)
Abbildung 21 zeigt die Boxplot-Diagramme der Kniewinkel für das Gehen mit
den drei Sicherheitsschuhen. Die Werte der fünf charakteristischen
Perzentilwerte (5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil) weisen im Vergleich keine
bedeutsamen Unterschiede auf.
Ergebnisse
42
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -0,3 2,8 -0,1 2,9 -0,1 2,9 0,915 0,724 0,748 0,90750. 15,6 3,2 15,3 4,0 14,9 3,5 0,525 0,628 0,316 0,45595. 62,0 4,2 63,9 4,3 61,9 4,8 0,007 0,017 0,876 0,005
95.- 5. 62,3 3,4 64,0 3,6 62,0 4,3 0,003 0,008 0,695 0,000
ALM
Paarweise Vergleiche
Perzentil
Schuh 1 Schuh 3Schuh 2
Abbildung 21: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Gangmessung)
Das folgende Diagramm zeigt die Maximaldrücke der drei untersuchten
Sicherheitsschuhe in den acht Zonen (vgl. Abbildung 22). Im Rückfuß (Zone 1
und 2) erreicht der Schuh 1 die höchsten Spitzendruckwerte, die bis zu 37 %
über denen der Vergleichsschuhe liegen. Im Bereich des Mittelfußes treten bei
allen drei Schuhen geringe Maximaldrücke auf, wobei sich die gemessenen
Werte des Schuh 2 und 3 annähernd gleichen und etwas über denen des
ersten Sicherheitsschuhs liegen. Im vorderen Fußareal differieren die
Maximaldruckwerte der Sicherheitsschuhe erheblich. In Zone 6 weist das
Schuhmodell 2 um 49 % bzw. 28 % höhere Druckwerte als Schuh 1 bzw.
Schuh 3 auf. Dieses Verhältnis ändert sich in der benachbarten Zone 7. Hier
liegen die Spitzendrücke des Schuh 1 (25,0 N/cm²) über Schuh 2 (22,9 N/cm²)
und Schuh 3 (20,9 N/cm²). Im Zehenbereich konnte für den Sicherheitsschuh 3
(19,8 N/cm²) etwas höhere Maximaldruckwerte als für die Vergleichsschuhe
(17,7 N/cm² bzw. 17,1 N/cm²) gemessen werden. Sämtliche Unterschiede
befinden sich auf statistisch signifikantem Niveau (p<0,05).
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Ergebnisse
43
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
1 27,9 3,1 24,2 2,0 24,2 2,9 0,000 0,000 0,000 0,5072 19,7 3,1 14,4 2,6 18,1 2,7 0,000 0,000 0,083 0,0003 4,7 1,3 5,5 1,0 5,6 1,1 0,002 0,002 0,005 0,5554 2,8 0,7 4,5 1,2 5,2 1,5 0,000 0,000 0,000 0,0025 2,9 0,9 4,7 1,5 4,0 1,1 0,000 0,000 0,000 0,0026 12,0 5,7 17,9 5,9 14,0 5,3 0,000 0,000 0,057 0,0007 25,0 4,0 22,9 3,4 20,9 3,4 0,000 0,003 0,000 0,0008 17,7 6,8 17,1 6,4 19,8 4,9 0,035 0,439 0,091 0,025
Schuh 3
Zone
Schuh 1 Schuh 2
ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 22: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Gangmessung)
In Abbildung 23 sieht man die Boxplot-Verteilungen für die Ganglinie in
vertikaler Auslenkung. Es fällt auf, dass die Mediane annähernd gleiche Werte
aufweisen, jedoch die Längen der Ganglinien (= Abstand zwischen 5. und 95.
Perzentil) deutlich differieren. Schuh 1 weist mit 159,5 mm die größte Länge im
Vergleich zu Schuh 2 (149,1 mm) und Schuh 3 (143,7 mm) auf (p<0,001).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 144,3 16,8 143,3 15,1 140,9 13,0 0,487 0,759 0,252 0,38895.- 5. 159,5 10,8 149,1 10,3 143,7 10,5 0,000 0,000 0,000 0,003
Schuh 1 Schuh 2
Perzentil
Schuh 3
ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 23: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Gangmessung)
Die Boxplot-Diagramme der Ganglinien in Querrichtung zeigen alle in etwa die
gleichen Differenzen zwischen 5. und 95. Perzentil (vgl. Abbildung 24). Hierbei
unterscheidet sich jedoch die Lage der Diagramme. Die Box des
Sicherheitsschuh 2 liegt signifikant höher als die der beiden anderen Schuhe,
was einen Verlauf des Schwerpunktes um 1,5 mm näher zum äußeren Fußrand
widerspiegelt (p<0,001).
Ergebnisse
44
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 2,0 1,7 3,5 2,0 2,0 2,0 0,000 0,000 0,926 0,00295.- 5. 22,1 5,1 22,2 4,7 20,2 4,7 0,003 0,836 0,022 0,001
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 24: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Gangmessung)
In Hinblick auf die oben aufgeführten Ergebnisse und das festgelegte
Testniveau von p≤0,05 wird die Nullhypothese H10 abgelehnt und die
Alternativhypothese H1A angenommen.
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
H1A: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben im Gehen mit 5 km/h einen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
3.2 Arbeitsplatzmessung
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
H20: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben bei der Arbeit keinen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
Abbildung 25 zeigt die Verteilung der Oberkörperneigungswinkel am
Arbeitsplatz der Anlagenführer. Die Bewegungsumfänge betragen bei allen drei
Schuhen etwa 23,5° bis 25,1°. Der Median des Schuh 1 weist mit 3,0° einen
Ergebnisse
45
signifikanten höheren Wert (p<0,05) gegenüber den beiden anderen Schuhen
auf.
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -2,4 1,9 -4,2 2,0 -4,4 0,8 0,010 0,016 0,017 0,80550. 3,0 1,9 1,2 2,2 1,3 0,8 0,021 0,021 0,032 0,82695. 22,7 5,3 19,3 6,4 20,6 5,0 0,138 0,100 0,266 0,301
95.-5. 25,1 6,2 23,5 6,4 25,0 5,2 0,564 0,372 0,956 0,307
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 25: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
In Abbildung 26 sind die Oberkörperneigungswinkel für die
Arbeitsplatzmessung der KTL-Spengler dargestellt. Der Median des
Sicherheitsschuh 1 liegt 2,0° bzw. 1,8° über denen von Schuh 2 und 3 (p<0,05).
Ein weiterer Unterschied weist der Bewegungsumfang des Sicherheitsschuhs 3
auf. Er ist deutlich höher als die der Vergleichsmodelle und in der Lage des 95.
Perzentils begründet ist (p>0,05).
Ergebnisse
46
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -0,7 2,8 -3,1 1,5 -4,1 1,6 0,001 0,007 0,004 0,13450. 4,6 3,3 2,6 2,0 2,4 1,9 0,009 0,019 0,016 0,85395. 23,2 7,2 21,8 7,1 27,4 15,7 0,277 0,451 0,325 0,215
95.-5. 24,0 6,0 24,9 6,4 31,5 15,8 0,115 0,661 0,117 0,157
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 26: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
Die Verteilungen der Hüftwinkel für die Arbeitsplatzmessung der Anlagenführer
zeigen einen Unterschied hinsichtlich der Lage des 50. Perzentils (vgl.
Abbildung 27). Schuh 1 liegt mit 3,1° über den Medianen von Schuh 2 und
Schuh 3 (p<0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -5,1 2,5 -6,4 3,6 -6,9 2,9 0,042 0,144 0,006 0,47250. 3,1 2,4 1,5 2,8 1,3 2,1 0,045 0,116 0,014 0,77395. 19,1 3,6 18,0 2,9 17,8 2,4 0,322 0,370 0,125 0,791
95.-5. 24,2 5,1 24,3 5,3 24,6 4,5 0,846 0,877 0,508 0,680
Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1
Abbildung 27: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
In Abbildung 28 sind die Boxplot-Diagramme der Hüftwinkel der KTL-Spengler
für die Messung am Arbeitsplatz dargestellt. Die Mediane weisen marginale
Unterschiede auf. Hingegen zeigen die Bewegungsumfänge verschiedene
Abstände, wobei Schuh 3 mit 26,6° deutlich über den beiden anderen Schuhen
liegt (p>0,05).
Ergebnisse
47
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,3 2,6 -5,6 2,5 -6,5 2,1 0,053 0,071 0,042 0,36750. 3,1 2,8 2,1 2,4 2,1 2,2 0,471 0,175 0,314 0,95395. 16,1 4,6 17,5 4,6 20,1 11,6 0,321 0,323 0,189 0,470
95.-5. 20,4 5,1 23,1 3,8 26,6 12,1 0,100 0,098 0,084 0,294
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 28: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
Die Abbildung 29 zeigt die Verteilungen der Kniewinkel der Anlagenführer. Die
fünf charakteristischen Perzentilwerte unterscheiden sich nicht und es befinden
sich keine Werte auf statistisch signifikanten Niveau (p>0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -3,7 1,8 -3,8 1,8 -4,3 1,5 0,372 0,824 0,154 0,16850. 5,7 4,6 5,5 4,4 4,9 4,0 0,718 0,892 0,456 0,35895. 45,2 6,9 45,4 7,1 44,0 6,6 0,625 0,878 0,446 0,420
95.-5. 48,8 7,1 49,2 7,2 48,3 6,8 0,823 0,794 0,669 0,608
ALM
Paarweise Vergleiche
Perzentil
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 29: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
Ergebnisse
48
Die Verteilungen der Kniewinkel der KTL-Spengler unterscheiden sich lediglich
in der Lage ihrer 95. Perzentilwerte (vgl. Abbildung 30). Hierbei weist der Schuh
2 mit 42,1° die größte Auslenkung gegenüber den anderen Testschuhen auf
(p<0,001).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,6 0,5 -4,4 0,8 -4,6 0,8 0,753 0,435 0,880 0,63150. 2,0 2,9 1,8 2,4 1,9 2,2 0,932 0,674 0,911 0,79495. 36,1 6,4 42,1 5,2 39,8 4,3 0,000 0,000 0,006 0,074
95.-5. 40,7 6,3 46,5 5,2 44,3 4,8 0,000 0,000 0,005 0,078
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 30: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
In Abbildung 31 sind die Maximaldruckwerte für die Arbeitsplatzmessung der
Anlagenführer dargestellt. Der Sicherheitsschuh 1 weist besonders im
Rückfußbereich höhere Drücke als die beiden anderen Schuhe auf. In Zone 7
liegt der Spitzendruck bis zu 29 % über den Vergleichsmodellen. In den Zonen
3, 4 und 5 (Mittelfuß) weist er dagegen geringere Drücke auf. Das Schuhmodell
2 zeigt besonders in den Zonen 2 und 8 niedrige Druckwerte. In Zone 6
allerdings liegen die gemessen Spitzendrücke des zweiten Schuhs 12 % bzw.
28 % über Schuh 1 und 3. Der Sicherheitsschuh 3 weist eine homogene
Verteilung der Druckbelastung auf. So liegen beispielweise im Vorfußbereich
seine Werte zwischen 10,4 N/cm² und 11,9 N/cm². Alle Ergebnisse befinden
sich auf statistisch signifikanten Niveau (p<0,05).
Ergebnisse
49
0
5
10
15
20
25
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
1 18,8 2,7 16,0 2,5 15,6 2,1 0,000 0,000 0,000 0,4512 13,1 1,7 9,8 1,1 12,6 1,1 0,000 0,000 0,306 0,0003 4,4 0,8 5,3 0,8 4,9 0,6 0,000 0,001 0,012 0,0774 3,9 0,7 5,9 1,3 6,2 1,2 0,000 0,000 0,000 0,2225 5,2 1,6 6,3 1,6 5,7 1,5 0,000 0,002 0,022 0,0086 13,0 4,9 14,6 4,9 11,4 3,9 0,012 0,198 0,034 0,0167 15,1 3,2 11,7 2,5 11,9 2,2 0,000 0,000 0,001 0,4838 8,4 2,7 7,5 2,6 10,4 3,1 0,001 0,055 0,020 0,002
Zone ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 31: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
Die Maximaldruckwerte der KTL-Spengler sind in Abbildung 32 dargestellt. Die
Druckverteilung ähnelt sehr dem Druckbild der Anlagenführer. So zeigt der
erste Sicherheitsschuh besonders hohe Druckspitzen in den Zonen 1, 2 und 7,
was durch eine geringere Druckbelastung im Mittelfußbereich ausgeglichen
wird. Auffällig sind auch hier wieder die Druckwerte des Sicherheitsschuhs 2 in
Zone 6. Sie liegen 43 % bzw. 23 % über denen von Schuh 1 und 3. Bis auf
Zone 3 und 8 bewegen sich alle gemessenen Unterschiede auf statistisch
signifikanten Niveau (p<0,05).
Ergebnisse
50
0
5
10
15
20
25
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
1 17,1 1,8 14,9 1,3 15,2 1,4 0,000 0,000 0,004 0,2562 12,8 1,1 8,7 1,3 11,2 1,4 0,000 0,000 0,007 0,0053 3,7 0,4 4,7 0,4 3,9 0,7 0,236 0,093 0,170 0,9204 3,3 0,8 5,0 1,1 4,6 1,4 0,000 0,000 0,001 0,2715 3,0 0,5 4,3 0,8 4,1 1,0 0,000 0,000 0,003 0,2396 9,0 1,3 12,9 1,6 10,5 1,2 0,000 0,001 0,017 0,0027 16,2 2,9 13,6 3,0 13,4 2,1 0,000 0,226 0,000 0,0048 8,3 2,8 7,4 3,2 10,4 3,9 0,980 0,830 0,964 0,886
Zone ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 32: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
In Abbildung 33 sind die Verteilungen der Ganglinien (Längs) der Anlagenführer
veranschaulicht. Die Linie des ersten Sicherheitsschuhs weist dabei mit
127,8 mm die größte Auslenkung (Abstand zwischen 5. und 95. Perzentil)
gegenüber Schuh 2 und 3 auf (p<0,05).
Ergebnisse
51
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 125,5 7,6 123,0 9,1 127,1 5,4 0,328 0,313 0,570 0,20095.-5. 127,8 13,5 116,1 9,1 113,1 10,4 0,001 0,002 0,009 0,384
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 33: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
Abbildung 34 zeigt die Ganglinien (Längs) der KTL-Spengler. Im
Schuhvergleich fällt auf, dass der Schuh 1 den größten Abstand zwischen 5.
und 95. Perzentil aufweist und somit 11,4 mm bzw. 12,7 mm über den beiden
anderen Versuchsmodellen liegt (p<0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 117,3 14,1 120,1 16,0 122,7 13,1 0,077 0,112 0,032 0,37595.-5. 130,9 11,0 119,5 12,6 118,2 10,7 0,001 0,007 0,002 0,619
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 34: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
Die Verteilungen der Ganglinien (Quer) der Anlagenführer zeigen eine
Auffälligkeit hinsichtlich der Lage des 50. Perzentils (vgl. Abbildung 35). Der
Median des Schuh 2 liegt 1,5 mm bzw. 1,6 mm über Schuh 1 und Schuh 3
(p<0,05).
Ergebnisse
52
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 1,5 2,7 3,0 2,8 1,4 3,0 0,002 0,010 0,702 0,00495.-5. 23,8 7,3 22,1 6,1 20,9 5,8 0,042 0,059 0,035 0,338
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 35: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: Anlagenführer)
In der folgenden Abbildung 36 sind die Boxplot-Diagramme der Ganglinien
(Quer) der KTL-Spengler dargestellt. Das maximale Ausmaß der
Querauslenkungen liegt bei allen Schuhen in einem Bereich von 19,7 mm bis
20,8 mm. Der Schuh 2 weist mit 2,8 mm einen etwas höheren Median als
Schuh 1 und Schuh 3 auf (p>0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 1,9 2,4 2,8 2,2 1,9 1,6 0,390 0,009 0,988 0,37095.-5. 20,8 5,1 19,7 5,1 20,3 5,1 0,552 0,148 0,679 0,572
ALM
Paarweise Vergleiche
Perzentil
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 36: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung: KTL-Spengler)
Ergebnisse
53
Aufgrund der oben beschriebenen Ergebnisse und dem festgelegten
Testniveau (p≤0,05) kann die Nullhypothese H20 zugunsten ihrer
Alternativhypothese H2A verworfen werden.
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
H2A: Unterschiedliche Sicherheitsschuhe haben bei der Arbeit einen Einfluss auf Parameter der Körperhaltung und der plantaren Druckverteilung.
3.3 Vergleich Gang- und Arbeitsplatzmessung
F2: Lassen die Ergebnisse einer standardisierten Gangmessung Rückschlüsse auf Messungen unter realen Arbeitsbedingungen zu?
H30: Charakteristische Ergebnismuster der Gangmessung finden sich bei der Arbeitsplatzmessung wieder.
Um die Fragestellung F2 zu beantworten, erfolgte zunächst eine Auswertung
der Arbeitsplatzmessungen hinsichtlich ihrer tatsächlichen Gehanteile an der
Arbeitszeit. Hierfür wurde mithilfe der CUELA-Software WIDAAN eine Analyse
der Steh- und Gehanteile der beiden Arbeitsplatzmessungen vorgenommen.
Das Ergebnis zeigt, dass nicht das Gehen sondern die Stehanteile überwiegen
(vgl. Abbildung 37). Aus diesem Grund wurden die Messparameter noch einmal
explizit für die Stehanteile untersucht.
Anlagenführer
35,5
64,5
0
20
40
60
80
100
Gehen Stehen
Arbeitszeit [%]
KTL-Spengler
39,2
60,8
0
20
40
60
80
100
Gehen Stehen
Arbeitszeit [%]
Abbildung 37: Steh- und Gehanteile der untersuchten Arbeitsplätze
Ergebnisse
54
In Abbildung 38 sind die Oberkörperneigungswinkel der Anlagenführer für die
Stehanteile dargestellt. Die Bewegungsumfänge bewegen sich annähernd auf
gleichem Niveau. Lediglich der Median des ersten Sicherheitsschuhs liegt 1,9°
bzw. 1,8° über Schuh 2 und 3 (p<0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -1,7 2,3 -3,4 2,0 -3,7 1,2 0,011 0,013 0,024 0,69550. 4,0 2,8 2,1 2,6 2,2 1,6 0,014 0,016 0,047 0,72595. 26,7 7,2 22,7 7,2 23,9 6,1 0,224 0,141 0,321 0,444
95.-5. 28,4 7,3 26,1 7,6 27,6 6,5 0,582 0,338 0,764 0,408
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 38: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Abbildung 39 zeigt die Oberkörperneigungswinkel der KTL-Spengler für die
Stehanteile der Arbeitsplatzmessung. Der Bewegungsumfang des
Sicherheitsschuhs 3 liegt mit 37,3° deutlich über den Bewegungsumfängen von
Schuh 1 und Schuh 2. Einen weiteren Unterschied stellt der Median des ersten
Sicherheitsschuhs dar. Er liegt mit 4,8° über denen der Vergleichsmodelle
(p>0,05).
Ergebnisse
55
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -0,6 2,6 -3,0 1,5 -4,5 3,1 0,006 0,006 0,014 0,19350. 4,8 3,4 3,0 2,2 3,3 2,6 0,086 0,054 0,066 0,77495. 28,8 8,1 27,7 8,4 32,8 19,2 0,530 0,681 0,478 0,375
95.-5. 29,4 7,9 30,6 7,6 37,3 20,3 0,277 0,657 0,226 0,285
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise Vergleiche
Abbildung 39: Boxplot-Diagramm der Oberkörperneigungswinkel und Angabe
der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)
Die Hüftwinkel der Anlagenführer in den Stehanteilen zeigen keine
Unterschiede hinsichtlich der Bewegungsumfänge (vgl. Abbildung 40). Der
Median von Sicherheitsschuh 1 liegt 1,8° über den beiden anderen Modellen.
Die gemessenen Unterschiede konnten statistisch nicht bestätigt werden
(p>0,05).
Ergebnisse
56
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,8 3,4 -6,2 3,5 -6,8 2,9 0,288 0,753 0,169 0,11250. 2,3 3,2 0,5 2,8 0,5 2,5 0,871 0,944 0,610 0,56995. 16,5 4,2 15,8 4,7 15,9 3,7 0,827 0,588 0,697 0,835
95.-5. 21,2 5,2 22,0 6,1 22,6 5,1 0,788 0,601 0,544 0,920
Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1
Abbildung 40: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Die Abbildung 41 stellt die Verteilungen der Hüftwinkel der KTL-Spengler für die
Stehanteile der Arbeitsplatzmessung dar. Auffällig ist hier der um 6° bzw. 7°
größere Bewegungsumfang beim Sicherheitsschuh 3. Die Mediane
unterscheiden sich geringfügig (p>0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,1 2,9 -5,5 2,8 -6,5 2,4 0,076 0,109 0,052 0,36250. 2,2 2,9 1,1 2,5 1,4 2,6 0,530 0,186 0,415 0,80995. 18,4 7,8 18,0 7,6 23,0 14,5 0,272 0,787 0,270 0,243
95.-5. 22,5 5,5 23,5 6,2 29,5 14,5 0,136 0,576 0,132 0,132
Schuh 2 Schuh 3
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1
Abbildung 41: Boxplot-Diagramm der Hüftwinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)
In Abbildung 42 sind die Kniewinkel der Anlagenführer für die Stehintervalle der
Arbeitsplatzmessung dargestellt. Die charakteristischen Perzentilwerte liegen in
etwa auf gleichen Niveau (p>0,05).
Ergebnisse
57
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,0 1,6 -3,8 1,7 -4,4 1,63 0,036 0,127 0,006 0,48350. 3,4 5,0 3,3 4,8 2,9 4,19 0,034 0,081 0,022 0,97995. 25,8 6,8 27,1 12,4 26,7 9,96 0,783 0,629 0,477 0,929
95.-5. 29,8 6,4 30,9 12,1 31,1 9,60 0,537 0,608 0,207 0,609
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 42: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Die Mediane der Kniewinkel an den KTL-Spengler Arbeitsplätzen (vgl.
Abbildung 43) zeigen keinerlei Unterschiede (p>0,05). Jedoch weist das 95.
Perzentil von Schuh 2 und Schuh 3 einen deutlich höheren Wert als der erste
Sicherheitsschuh auf (p<0,05).
Ergebnisse
58
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
5. -4,7 0,5 -4,5 0,8 -4,6 0,9 0,631 0,355 0,568 0,70050. -0,2 1,7 -0,1 1,9 0,4 1,7 0,682 0,974 0,523 0,42595. 23,4 6,8 29,2 12,8 29,1 7,3 0,044 0,018 0,053 0,969
95.-5. 28,2 5,8 33,7 8,3 33,7 6,2 0,055 0,021 0,061 0,997
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 43: Boxplot-Diagramm der Kniewinkel und Angabe der Signifikanz-
Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)
Die Maximaldruckwerte im Stehen der Anlagenführer sind in Abbildung 44
dargestellt. Im Rückfußbereich konnten im Sicherheitsschuh 1 die höchsten
Spitzendrücke verzeichnet werden. Ebenso weist er im Vorfußbereich hohe
Druckwerte auf. So liegen seine Werte in Zone 7 37 % bzw. 27 % über Schuh 2
und Schuh 3. Wo hingegen in Zone 6 der Sicherheitsschuh 2 den höchsten
Maximaldruckwert aufweist und in Zone 8 der dritte Sicherheitsschuh einen um
27 % bzw. 50 % höheren Maximalwert als die beiden anderen Modelle aufzeigt
(p<0,05).
0
5
10
15
20
25
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
1 17,6 1,8 15,0 2,1 14,8 1,9 0,000 0,000 0,000 0,7242 12,7 1,6 9,5 1,0 12,1 1,0 0,000 0,000 0,271 0,0003 4,4 0,8 5,3 0,8 4,8 0,6 0,000 0,001 0,018 0,0304 3,9 0,8 5,9 1,3 6,0 1,1 0,000 0,000 0,000 0,5395 5,0 1,5 6,0 1,6 5,5 1,4 0,000 0,001 0,026 0,0056 11,3 4,0 12,2 3,6 10,2 2,6 0,024 0,320 0,044 0,0237 12,2 1,9 8,9 1,4 9,6 1,2 0,000 0,000 0,001 0,0138 7,3 1,9 6,2 1,8 9,3 3,0 0,006 0,002 0,042 0,003
Zone ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 44: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Ergebnisse
59
Die nachstehende Abbildung 45 verdeutlicht die Maximaldruckwerte im Stehen
der KTL-Spengler. In Zone 1 und 2 konnten im Sicherheitsschuh 2 die
niedrigsten Druckwerte gemessen werden. Der Sicherheitsschuh 1 weist in
diesem Bereich die höchsten Drücke auf. Im Mittelfußbereich liegen alle
Druckwerte auf etwa einem Niveau. Im Bereich des Vorfußes fällt auf, dass in
Zone 7 der Maximaldruckwert des Sicherheitsschuh 1 deutlich über den beiden
anderen Schuhen liegt und in Zone 8 der Spitzendruck des Sicherheitsschuh 3
fast doppelt so hoch ist wie im Sicherheitsschuh 2. Alle ermittelten Unterschiede
befinden sich auf statistisch signifikanten Niveau (p<0,05).
0
5
10
15
20
25
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Schuh 1 Schuh 2 Schuh 3
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
1 16,5 1,9 13,8 1,4 14,6 1,3 0,000 0,000 0,005 0,0082 12,2 1,0 8,2 1,3 10,7 1,5 0,000 0,000 0,010 0,0003 3,5 0,5 4,5 0,4 3,7 0,7 0,001 0,000 0,413 0,0174 3,1 0,8 4,6 1,1 4,2 1,3 0,000 0,000 0,001 0,2935 2,7 0,5 3,7 0,8 3,7 0,9 0,000 0,000 0,000 0,9756 7,7 1,4 10,0 2,2 9,3 1,2 0,000 0,002 0,002 0,2177 12,8 3,0 9,3 2,6 11,1 2,0 0,000 0,000 0,020 0,0248 6,1 2,0 4,7 2,0 9,0 3,3 0,000 0,005 0,000 0,000
Zone ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 45: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte
(Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)
In Abbildung 46 sind die Verteilungen der Ganglinien in Längsrichtung für die
Stehanteile der Anlagenführer-Arbeitsplätze dargestellt. Im Vergleich der
Schuhe zeigt sich der Unterschied, dass die Gesamtauslenkung des Schuh 1
13,7 mm bzw. 13,1 mm über den beiden anderen Schuhen liegt (p<0,05).
Ergebnisse
60
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 124,5 10,3 121,9 10,9 125,1 9,0 0,711 0,947 0,558 0,51995.-5. 116,4 15,8 102,7 10,6 103,3 15,5 0,015 0,002 0,057 0,896
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 46: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Abbildung 47 zeigt die Verteilungen der Ganglinien (Längs) der KTL-Spengler.
Die Mediane weisen einen geringen Unterschied auf (p>0,05). Weiterhin beträgt
die gesamte Ganglinienlänge des ersten Sicherheitsschuhs 116,7 mm und liegt
damit über den Gesamtauslenkungen der Vergleichsschuhe (p<0,05).
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 116,4 14,9 119,1 16,7 121,8 15,1 0,096 0,167 0,046 0,34895.-5. 116,7 8,6 103,9 11,5 106,9 12,5 0,001 0,002 0,018 0,230
Perzentil ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Abbildung 47: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Längs) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: KTL-Spengler)
Ergebnisse
61
In der folgenden Abbildung 48 sind die Ganglinien in Querrichtung für die
Stehanteile der Anlagenführer dargestellt. Der Boxplot des Sicherheitsschuh 2
liegt über den beiden anderen Schuhmodellen. So beträgt der Median des
zweiten Schuhs 2,9 mm und liegt damit 1,4 mm bzw. 1,7 mm über den
Medianen von Schuh 1 und Schuh 3 (p<0,05)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 1,5 3,2 2,9 3,1 1,2 3,4 0,002 0,011 0,497 0,00395.-5. 23,0 7,3 20,7 6,9 20,0 6,2 0,084 0,066 0,064 0,622
ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil
Abbildung 48: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung Stehen: Anlagenführer)
Die Verteilungen der Ganglinien (Quer) der KTL-Spengler für die
Stehsequenzen sind in Abbildung 49 veranschaulicht. Auch hier zeigt sich ein
Lageunterschied des Boxplot von Sicherheitsschuh 2. Er liegt etwas über den
beiden Schuhen und im Vergleich zu Schuh 1 konnte dies auch statistisch
bestätigt werden (p<0,05).
Ergebnisse
62
MW StAbw MW StAbw MW StAbw 1 vs. 2 1 vs. 3 2 vs. 3
50. 1,5 2,6 2,5 2,3 1,2 1,5 0,249 0,015 0,721 0,18395.-5. 18,5 5,2 17,1 5,6 18,9 5,5 0,256 0,040 0,787 0,146
ALM
Paarweise VergleicheSchuh 1 Schuh 2 Schuh 3
Perzentil
Abbildung 49: Boxplot-Diagramm der Ganglinie (Quer) und Angabe der
Signifikanz-Werte (Arbeitsplatzmessung stehen: KTL-Spengler)
Zur Beantwortung der Fragestellung F2 wurden in einem zweiten Schritt die
plantaren Druckwerte der standardisierten Gangmessung (v = 5 km/h) und der
Arbeitsplatzmessung je Sicherheitsschuhmodell verglichen. Die Auswertung für
die Arbeitsplatzmessung erfolgte hierbei noch einmal getrennt für das Steh- und
Gehintervall.
In Abbildung 50 sind die Maximaldruckwerte des Sicherheitsschuh 1 für die
Gruppe der Anlagenführer dargestellt. Die ermittelten Druckwerte bei der
Gangmessung (v = 5 km/h) liegen im Vor- und Rückfuß deutlich über denen der
Arbeitsplatzmessung. So liegt der Spitzendruck im Gang in Zone 1
beispielsweise 38 % bzw. 62 % über den Werten bei der Arbeit (Gehen) bzw.
Arbeit (Stehen) (p<0,001). In Zone 7 konnte der größte Druckanstieg gemessen
werden. Hier beträgt er im Vergleich Gang zu Arbeit (Stehen) mehr als das
Doppelte (114%) (p<0,001).
Ergebnisse
63
Sicherheitsschuh 1 (Anlagenführer)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 28,5 1,9 20,7 2,4 17,6 1,8 0,000 0,000 0,000 0,0002 19,3 3,3 14,2 1,8 12,7 1,6 0,000 0,000 0,000 0,0003 4,9 1,6 4,6 0,9 4,4 0,8 0,441 0,566 0,378 0,0234 3,0 0,7 4,0 0,8 3,9 0,8 0,035 0,032 0,046 0,3515 3,3 1,1 6,3 1,8 5,0 1,5 0,085 0,070 0,169 0,0156 15,3 6,2 14,8 5,1 11,3 4,0 0,061 0,890 0,070 0,0007 26,1 3,9 18,8 2,8 12,2 1,9 0,000 0,003 0,000 0,0008 15,0 5,0 10,5 3,2 7,3 1,9 0,001 0,017 0,001 0,001
Paarweise VergleicheGang Arbeit (G) Arbeit (S)
Zone ALM
Abbildung 50: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 1 (Anlagenführer)
Die folgende Abbildung 51 zeigt ebenfalls die Maximaldruckwerte des ersten
Sicherheitsschuhs, jedoch für die Gruppe der KTL-Spengler. Auch hier zeigt
sich ein deutlicher Unterschied zwischen Gang- und Arbeitsplatzmessung. Die
Druckwerte im Gang mit einer Laufgeschwindigkeit von 5 km/h liegen
besonders in Zone 1, 2, 7 und 8 über denen der Arbeit (p<0,001). In Zone 8
beträgt der Spitzendruck im Gang knapp das Doppelte gegenüber der Arbeit
(Gehen) und mehr als Dreifache gegenüber der Arbeit (Stehen) (p<0,001).
Ergebnisse
64
Sicherheitsschuh 1 (KTL-Spengler)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 27,2 4,0 17,8 1,8 16,5 1,9 0,000 0,000 0,000 0,0032 20,2 3,0 13,4 1,3 12,2 1,0 0,000 0,000 0,000 0,0013 4,4 0,8 3,8 0,5 3,5 0,5 0,000 0,003 0,000 0,0034 2,6 0,6 3,6 0,8 3,1 0,8 0,000 0,000 0,003 0,0025 2,5 0,6 3,4 0,6 2,7 0,5 0,000 0,001 0,532 0,0006 8,7 2,5 10,4 1,6 7,7 1,4 0,001 0,031 0,260 0,0007 23,9 4,0 18,9 3,2 12,8 3,0 0,000 0,000 0,000 0,0008 20,4 7,5 10,9 4,0 6,1 2,0 0,000 0,000 0,000 0,000
Arbeit (G) Arbeit (S) Paarweise Vergleiche
Zone ALM
Gang
Abbildung 51: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den Sicherheitsschuh 1 (KTL-Spengler)
Die Maximaldruckwerte für den zweiten Sicherheitsschuh für die Gruppe der
Anlagenführer sind in Abbildung 52 dargestellt. Die höchsten Drucke wurden
auch hier im Gang gemessen. Besonders deutlich wird dies im Vor- und
Rückfußbereich. In Zone 7 beispielsweise beträgt der Druckanstieg 50 %
gegenüber Arbeit (Gehen) und 157 % gegenüber Arbeit (Stehen) (p<0,001).
Ergebnisse
65
Sicherheitsschuh 2 (Anlagenführer)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 24,6 1,7 17,9 2,2 15,0 2,1 0,000 0,000 0,000 0,0002 15,4 3,0 10,6 1,1 9,5 1,0 0,000 0,000 0,000 0,0003 5,9 1,3 5,4 0,8 5,3 0,8 0,298 0,358 0,257 0,0064 4,9 1,5 6,0 1,3 5,9 1,3 0,151 0,137 0,167 0,3155 5,5 1,6 7,3 1,8 6,0 1,6 0,276 0,213 0,583 0,0016 20,4 7,9 17,2 5,6 12,2 3,6 0,010 0,285 0,005 0,0007 22,9 4,4 15,3 2,3 8,9 1,4 0,000 0,001 0,000 0,0008 14,1 6,3 9,4 2,9 6,2 1,8 0,000 0,016 0,001 0,001
Paarweise VergleicheGang Arbeit (G) Arbeit (S)
Zone ALM
Abbildung 52: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 2 (Anlagenführer)
Ein weiteres Bild über die Druckverteilung des Schuhs 2 gibt Abbildung 53.
Hierbei sind die Werte der Arbeitsplatzgruppe KTL-Spengler dargestellt. Wie
auch bei den Anlagenführern liegen die Hauptbelastungspunkte im Vor- und
Rückfußbereich. Auffällig bei diesem Druckbild ist besonders der Zehenbereich.
In Zone 8 beträgt die Drucksteigerung im Gang gegenüber Arbeit (Gehen) mehr
als das Doppelte (116 %) und gegenüber Arbeit (Stehen) sogar mehr als
Dreifache (328 %) (p<0,001).
Ergebnisse
66
Sicherheitsschuh 2 (KTL-Spengler)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 23,7 2,4 15,8 1,3 13,8 1,4 0,000 0,000 0,000 0,0002 13,5 2,6 9,0 1,3 8,2 1,3 0,000 0,000 0,000 0,0003 5,0 0,8 4,8 0,4 4,5 0,4 0,037 0,175 0,021 0,0014 4,0 1,2 5,3 1,1 4,6 1,1 0,000 0,000 0,028 0,0005 3,8 1,5 4,7 0,8 3,7 0,8 0,000 0,002 0,676 0,0006 15,3 4,0 14,7 1,6 10,0 2,2 0,001 0,483 0,002 0,0007 22,8 4,0 15,9 3,2 9,3 2,6 0,000 0,000 0,000 0,0008 20,1 8,1 9,3 4,0 4,7 2,0 0,000 0,000 0,000 0,000
Gang Arbeit (G) Arbeit (S) Paarweise Vergleiche
Zone ALM
Abbildung 53: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 2 (KTL-Spengler)
Abbildung 54 zeigt die Maximaldrücke im Vergleich für den Sicherheitsschuh 3.
In diesem Schuh liegen die Druckwerte im Gang ebenfalls über denen der
Arbeit (Gehen und Stehen). Jedoch fällt auf, dass es in keiner Zone deutlich
höheren Druckspitzen gibt, sondern die Druckbelastung relativ gleichmäßig
verteilt ist. Die gemessenen Unterschiede befinden sich bis auf Zone 4 und 5
auf statistisch signifikantem Niveau (p<0,05).
Ergebnisse
67
Sicherheitsschuh 3 (Anlagenführer)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 24,9 2,3 17,3 1,6 14,8 1,9 0,000 0,000 0,000 0,0002 19,2 1,9 13,7 0,8 12,1 1,0 0,000 0,000 0,000 0,0013 6,2 1,0 5,2 0,6 4,8 0,6 0,006 0,019 0,003 0,0004 6,1 1,1 6,6 1,4 6,0 1,1 0,441 0,481 0,933 0,0015 4,5 1,2 6,7 1,7 5,5 1,4 0,107 0,081 0,332 0,0006 16,8 6,0 14,0 3,8 10,2 2,6 0,002 0,266 0,009 0,0007 21,4 3,7 15,3 2,3 9,6 1,2 0,000 0,001 0,000 0,0008 19,2 4,0 12,7 3,9 9,3 3,0 0,000 0,001 0,000 0,005
Zone ALM
Arbeit (G) Arbeit (S) Paarweise VergleicheGang
Abbildung 54: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den Sicherheitsschuh 3 (Anlagenführer)
Die nachstehende Abbildung 55 stellt die Maximaldrücke des
Sicherheitsschuh 3 für die Gruppe der KTL-Spengler dar. Die höchsten Drücke
in diesem Schuh wurden in Zone 1, 7 und 8 beim Gehen mit 5 km/h erzielt. Am
deutlichsten wird dieser Druckanstieg in Zone 8. Hier liegt der Maximaldruck im
Gang 68 % bzw. 126 % über der Arbeit (Gehen) und Arbeit (Stehen) (p<0,001).
Ergebnisse
68
Sicherheitsschuh 3 (KTL-Spengler)
0
5
10
15
20
25
30
35
Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4 Zone 5 Zone 6 Zone 7 Zone 8
Rückfuß Mittelfuß Vorfuß
Maxim
aldruck [N/cm²]
Gang (5 km/h) Arbeit (gehen) Arbeit (stehen)
MW StAbw MW StAbw MW StAbw Gang vs. A(G) Gang vs. A(S) A(G) vs. A(S)
1 22,6 3,2 15,7 1,6 14,6 1,3 0,000 0,000 0,000 0,0052 17,1 3,1 11,6 1,5 10,7 1,5 0,000 0,000 0,000 0,0063 5,0 0,9 4,1 0,6 3,7 0,7 0,000 0,000 0,000 0,0004 4,4 1,4 5,0 1,4 4,2 1,3 0,040 0,076 0,627 0,0005 3,6 0,9 4,5 0,9 3,7 0,9 0,001 0,001 0,697 0,0006 11,2 2,4 11,5 1,2 9,3 1,2 0,011 0,691 0,020 0,0007 20,4 3,1 15,1 2,6 11,1 2,0 0,000 0,000 0,000 0,0008 20,3 5,9 12,1 4,7 9,0 3,3 0,000 0,000 0,000 0,001
Zone ALM
Gang Arbeit (G) Arbeit (S) Paarweise Vergleiche
Abbildung 55: Maximaldruckwerte und Angabe der Signifikanz-Werte für den
Sicherheitsschuh 3 (KTL-Spengler)
Obgleich die Stehanteile der Arbeitsplatzmessung mit 64,5 % (Anlagenführer)
bzw. 60,8 % (KTL-Spengler) überwiegen und die Mitarbeiter bedingt durch die
Arbeitsaufgabe gewisse Körperhaltungen einnehmen bzw. die
Bewegungsabläufe je nach Arbeitsplatz variieren, zeigen sich jedoch
schuhspezifische Muster in der Gang- als auch in der Arbeitsplatzmessung. Zu
erwähnen sei hier die Neigung des Oberkörpers, die Ganglinien in Längs- und
Querrichtung und die Werte der plantaren Druckverteilung. Deshalb kann auf
dem zu Grunde gelegten Testniveau von p≤0,05 die Nullhypothese H30
beibehalten werden.
F2: Lassen die Ergebnisse einer standardisierten Gangmessung Rückschlüsse auf Messungen unter realen Arbeitsbedingungen zu?
H30: Charakteristische Ergebnismuster der Gangmessung finden sich in der Arbeitsplatzmessung wieder.
Ergebnisse
69
3.4 Befragung
3.4.1 Arbeitsplatzbedingungen
Um einen Überblick über die Arbeitsplatzbedingungen zu erhalten, gab die
gesamte Versuchsgruppe (n=40) eine Selbsteinschätzung im Rahmen der
Befragung ab. In Abbildung 56 wird deutlich, dass 95 % der Mitarbeiter (n=38)
ihre Arbeit oft stehend bzw. 97,5 % (n=39) oft gehend verrichteten. Die
Handhabung schwerer Lasten wurde von 55 % (n=22) gelegentlich ausgeführt
sowie eine ungünstige Körperhaltung eingenommen.
95
5
97,5
2,5 5
32,5
2,5
35
2,5
55
0
20 22,5
55
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Häufigkeit [%]
Stehen Gehen Sitzen Knien HandhabungschwererLasten
Über-Kopf-Arbeit
UngünstigeKörperhaltung
Tätigkeit
oft
gelegentlich
Abbildung 56: Darstellung der oft und gelegentlich ausgeführten Tätigkeiten
Der häufigste Arbeitsuntergrund war der Industriebeton. Er wurde von 70 % der
Mitarbeiter (n=28) oft und von 7,5 % (n=3) gelegentlich genutzt (vgl. Abbildung
57). Weiterhin häufig verwendet wurden die Böden Metall/Roste (n=18) und
Holz (n=13).
Ergebnisse
70
70
7,5
45
32,5 32,5
7,5
17,5
27,5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Häufigkeit [%]
Beton Metall (Roste) Holz Kunststoff / Matte
Arbeitsuntergrund
oft
gelegentlich
Abbildung 57: Darstellung der oft und gelegentlich genutzten Arbeitsböden
3.4.2 Sicherheitsschuhe
F3: Wie beurteilen die Sicherheitsschuhträger die verschiedenen Schuhe?
Die subjektive Bewertung der einzelnen Sicherheitsschuhe ist in den
nachfolgenden Abbildungen dargestellt. Der Sicherheitsschuh 1 wurde
hinsichtlich seiner Dämpfung, Tragekomfort, Abrollverhalten, Mikroklima, Optik
und dem gesamten Wohlbefinden nach einer Schicht als mittelmäßig bis
schlecht bewertet. Im Vergleich zur Gesamtnote von 3,3 wurden bei diesem
Schuh die Zehenfreiheit, Rutschfestigkeit und das Gewicht als gut bis
mittelmäßig empfunden (vgl. Abbildung 58).
Ergebnisse
71
Sicherheitsschuh 1
3,2
2,6
3,63,3
4,1
3,6
2,72,5
3,6 3,6 3,73,3
0
1
2
3
4
5
Passfo
rm
Zehen
freihe
it
Trage
kom
fort
Halt
Dämpf
ung
Abroll
verh
alte
n be
im G
ehen
Rutsc
hfes
tigke
it der
Soh
le
Gewich
t
Mikr
oklim
aOpt
ik
Woh
lbefin
den
nach
Arb
eitss
chich
t
Mitte
lwer
t
Bewertung
Abbildung 58: Bewertung Sicherheitsschuh 1
In Abbildung 59 sind die Ergebnisse des Sicherheitsschuhs 2 dargestellt. Es
fällt auf, dass dieser Schuh homogen gut bewertet wurde. Lediglich das
Mikroklima wurde mit Tendenz zu mittelmäßig beurteilt. Die Gesamtbewertung
ergibt einen Mittelwert von 2,1 und ist damit im Schuhvergleich die beste
Benotung.
Sicherheitsschuh 2
1,82,0 1,9 2,0
2,22,5
2,11,9
2,6
1,8
2,42,1
0
1
2
3
4
5
Passfo
rm
Zehen
freihe
it
Trage
kom
fort
Halt
Dämpf
ung
Abroll
verh
alte
n be
im G
ehen
Rutsc
hfes
tigke
it der
Soh
le
Gewich
t
Mikr
oklim
aOpt
ik
Woh
lbefin
den
nach
Arb
eitss
chich
t
Mitte
lwert
Bewertung
Abbildung 59: Bewertung Sicherheitsschuh 2
Ergebnisse
72
Der Sicherheitsschuh 3 wurde insgesamt mit einer 2,4 (gut) bewertet (vgl.
Abbildung 60). Jedoch ist hier eine hohe Variation bzgl. der einzelnen Kriterien
zu verzeichnen. Als sehr gut wurden bei diesem Schuh die Dämpfung und das
Abrollverhalten empfunden. Das Gewicht, das Mikroklima und die Optik wurden
dagegen mittelmäßig (3,2 bis 3,4) beurteilt.
Sicherheitsschuh 3
2,1 2,12,2 2,3
1,4 1,3
2,5
3,4 3,3 3,2
2,3 2,4
0
1
2
3
4
5
Passfo
rm
Zehen
freihe
it
Trage
kom
fort
Halt
Dämpf
ung
Abroll
verh
alte
n be
im G
ehen
Rutsc
hfes
tigke
it der
Soh
le
Gewich
t
Mikr
oklim
aOpt
ik
Woh
lbefin
den
nach
Arb
eitss
chich
t
Mitte
lwert
Bewertung
Abbildung 60: Bewertung Sicherheitsschuh 3
Die Auswertung der Fragebogen differenziert nach den drei
Arbeitsplatzgruppen Anlagenführer, KTL-Spengler und Qualitätskontrolleure
ergab für das Sicherheitsschuhmodell 1 und 2 keinen Gruppenunterschied.
Lediglich bei dem Sicherheitsschuh 3 konnte eine Abweichung festgestellt
werden. So wurde dieser Schuh in der Gruppe der Anlagenführer schlechter
bewertet (Mittelwert = 2,7) als in den beiden anderen Arbeitsplatzgruppen
(Mittelwert = 2,0 bzw. 2,1). Dies ist insbesondere auf die schlechtere Bewertung
der Schuheigenschaften Tragekomfort, Halt und Rutschfestigkeit der Sohle
zurückzuführen (vgl. Abbildung 61, Abbildung 62 und Abbildung 63).
Ergebnisse
73
Sicherheitsschuh 3 Anlagenführer (n=19)
2,2 2,2
2,6 2,7
1,71,5
3,1
3,7 3,7
3,2
2,8 2,7
0
1
2
3
4
5
Passfo
rm
Zehe
nfre
iheit
Trag
ekom
fort
Halt
Dämpf
ung
Abroll
verh
alte
n be
im G
ehen
Rutsc
hfes
tigke
it de
r Soh
le
Gew
icht
Mikr
oklim
aOpt
ik
Woh
lbef
inden
nac
h Arb
eitss
chicht
Mitte
lwer
t
Bewertung
Abbildung 61: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (Anlagenführer)
Sicherheitsschuh 3 KTL-Spengler (n=13)
1,8 1,8 1,8 1,8
1,1 1,1
1,7
3,22,8
3,1
1,9 2,0
0
1
2
3
4
5
Passfor
m
Zehe
nfre
ihei
t
Trag
ekom
fort
Halt
Däm
pfun
g
Abrollver
halte
n be
im G
ehen
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estig
keit de
r Soh
le
Gew
icht
Mikro
klim
aOpt
ik
Woh
lbef
inde
n na
ch A
rbeits
schich
t
Mittel
wert
Bewertung
Abbildung 62: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (KTL-Spengler)
Ergebnisse
74
Sicherheitsschuh 3 Qualitätskontrolleure (n=8)
2,0 1,9 1,9 1,8
1,1 1,1
2,0
3,0 3,13,4
1,82,1
0
1
2
3
4
5
Passfor
m
Zehe
nfre
ihei
t
Trag
ekom
fort
Halt
Däm
pfun
g
Abrollver
halte
n be
im G
ehen
Rut
schf
estig
keit de
r Soh
le
Gew
icht
Mikro
klim
aOpt
ik
Woh
lbef
inde
n na
ch A
rbeits
schich
t
Mittel
wert
Bewertung
Abbildung 63: Bewertung Sicherheitsschuh 3 (Qualitätskontrolleure)
Diskussion
75
4 Diskussion
4.1 Diskussion der Versuchsergebnisse
F1: Können verschiedene Sicherheitsschuhe die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung beeinflussen?
In Hinblick auf die Körperhaltung konnten die Messungen im Gang als auch am
Arbeitsplatz zeigen, dass es eine statistisch signifikante Änderung im Bereich
des Oberkörpers und der Hüfte durch die verschiedenen Sicherheitsschuhe
gab. Obgleich die Bewegungsumfänge des Oberkörperneigungs- und des
Hüftwinkels im Schuhvergleich nahezu gleich waren, wies die Lage der Boxplot-
Verteilungen des Sicherheitsschuh 1 Abweichungen im Vergleich zum
Sicherheitsschuh 2 und 3 auf. Der Unterschied in den Perzentilwerten spiegelt
eine größere Vorneigung des Oberkörpers sowie eine größere Hüftbeugung
und geringere Hüftstreckung beim Tragen des Sicherheitsschuh 1 gegenüber
den anderen Schuhen wider. Dies deckt sich mit den Ergebnissen bisheriger
Untersuchungen. New & Pearce wiesen beim Gehen in Schuh 3 eine
aufrechtere Körperhaltung in der Phase des Auftritts im Vergleich zu einem
herkömmlichen Schuh nach (New & Pearce 2007). In Bezug auf das Hüftgelenk
konnten Romkes et al. ebenfalls eine geringere Beugung im Gehen mit
Schuhmodell 3 aufzeigen, obgleich hier auf den Zusammenhang zwischen
kürzerer Schrittlänge, geringerer Laufgeschwindigkeit und damit verbunden ein
geringerer Bewegungsumfang der Hüft- und Kniegelenke verwiesen wird. In der
hier vorliegenden Studie war die Gehgeschwindigkeit in der Gangmessung
hingegen definiert und konnte nur in der Arbeitsplatzmessung frei gewählt
werden (Romkes et al. 2006). Eine mögliche Erklärung für die hier vorliegenden
Befunde könnte die Charakteristik der Messparameter (vgl. Kapitel 2.4.4) und
dem damit resultierenden Einfluss der Rumpfneigung auf den Hüftwinkel sein.
Ebenso werden aber auch die unterschiedliche Konstruktion der Sohlen und die
Dämpfung als weitere Faktoren für eine veränderte Körperhaltung
herangezogen. Das Schuhmodell 3 besitzt eine ausgeprägte, halbrunde
Sohlenkonstruktion, die im Gehen einen spezifischen Abrollvorgang hervorruft
und die Körperhaltung positiv beeinflussen kann. Im Stehen kommt es zu einer
permanenten Instabilität, auf die der Träger mit Ausgleichsbewegungen
reagieren muss. Für dieses Ausbalancieren erscheint eine aufrechtere, zum
Körperschwerpunkt näher liegende Oberkörperhaltung von Vorteil (Naik et al.
Diskussion
76
2004). Als weitere Ursache für eine veränderte Körperhaltung könnte darüber
hinaus der Aspekt der Dämpfung darstellen. Farley & Gonzales fanden heraus,
dass die Steifigkeit der Gliedmaßen bei weicherem Untergrund zunimmt. Diese
Steifigkeit bzw. Starrheit drückt sich in einer zunehmenden Streckung der
unteren Extremitäten und aufrechteren Körperhaltung aus (Farley & Gonzales
1996). Derartiges Verhalten wird als aktive Anpassung des Körpers an passive
mechanische Effekte interpretiert bzw. um die Stoßbelastung in der Phase des
Auftritts zu kompensieren (Hardin et al. 2004). Die Stoßbelastung kommt beim
Sicherheitsschuh 1 durch sehr hohe Maximaldruckwerte im Fersenbereich
(Zone 1 und 2) zum Ausdruck und lässt diesen Zusammenhang als eine weitere
mögliche Erklärung für die vermehrte Beugung des Hüftgelenks und
Oberkörpervorneigung erscheinen. Die Oberkörpervorneigung sollte besonders
unter dem Aspekt der Wirbelsäulenbelastung im Bereich des Lenden-
Kreuzbein-Übergangs Beachtung finden, da die Druckkraft auf die Bandscheibe
L5/S1 mit zunehmendem Rumpfneigungswinkel steigt (Jäger et al. 1984,
Luttman et al. 1991). Obgleich anzumerken ist, dass die in dieser Studie
gemessenen Werte des Oberkörperneigungswinkels überwiegend in einem
Bereich zwischen 0° und 20° lagen und damit gemäß den internationalen
Standards als akzeptabel einzustufen sind (ISO 11226:2000). Die Auswertung
der Kniewinkelverläufe ergab keine statistisch signifikanten Unterschiede in den
Perzentilwerten. Dies deckt sich mit den Ergebnissen von Nigg et al., welche in
ihren Studien das Gehen im Sicherheitsschuh 3 näher untersuchten (Nigg et al.
2006a, Nigg et al. 2006b).
Die Ergebnisse der plantaren Druckmessungen zeigten in der Gang- als auch in
der Arbeitsplatzmessung, dass die Schuhe einen statistisch signifikanten
Einfluss auf die plantare Druckverteilung ausüben. Der Sicherheitsschuh 1 wies
dabei im Rück- und Vorfuß höhere Maximaldrücke als die beiden anderen
Testmodelle auf. Mögliche Ursache hierfür stellt die unzureichende Dämpfung
der zweischichtigen PUR-Sohle dar, die eine druckmindernde Gangabwicklung
verhindert. Die Hauptbelastungspunkte befinden sich in diesem Schuh an der
Ferse beim Auftritt (Zone 1, 2) und im Vorfuß im Bereich des Quergewölbes
(Zone 7). Eine immer wiederkehrende mechanische Belastung in diesen
Diskussion
77
Fußarealen kann lokal zu einer Überbeanspruchung des Fersenbeins (z. B.
Fersensporn14) und der Mittelfußköpfchen (z. B. Metatarsalgie15) führen (Mueller
1999). In Hinblick auf die Belastung des gesamten Stütz- und
Bewegungsapparates ist die Stoßbelastung in der Auftrittsphase im
Fersenbereich von besonderer Bedeutung. Hier erfolgt die Krafteinwirkung bzw.
Stoßrichtung vom Boden auf den gesamten Körper (vgl. Abbildung 64). Diesen
passiven Impact gilt es daher gezielt zu dämpfen (Cavangh 1990).
Abbildung 64: Krafteinwirkung beim Gehen (Cavangh 1990)
Durch ein dem Körpergewicht anpassbares Dämpfungselement im
Rückfußbereich sowie ein in die die Brandsohle eingearbeitetes
Vorfußdämpfungselement zeigte der Sicherheitsschuh 2 in den Zonen 1, 2, 7
und 8 geringe Druckwerte. Dieser Effekt konnte durch weitere Untersuchungen
bestätigt werden (Walther & Große 2006, Noll et al. 2008). Ein ergonomisch
geformtes Fußbett scheint ursächlich für eine Vergrößerung der
druckaufnehmenden Fußkontaktfläche im Mittelfuß zu sein und ermöglicht
damit eine Verteilung der plantaren Drucklast auch in diesem Fußareal. Auffällig
bei diesem Schuh stellte der hohe Druckwert in Zone 6 dar, der im Gang bis zu
49 % über denen der Vergleichsschuhe lag. Gründe hierfür können die in der
14 Dornartige Verknöcherung an der Unterseite der Ferse (Pschyrembel 2007). 15 Schmerzen im Bereich des Mittelfußes (Pschyrembel 2007).
Diskussion
78
Einlage geformte Pelotte16 als auch der in die Brandsohle integrierte
Graphitpunkt17 darstellen.
Die gemessenen Druckwerte des Sicherheitsschuh 3 gleichen annähernd
denen des Sicherheitsschuh 2 (vgl. Noll et al. 2008). Dieser Schuh besitzt
ebenfalls ein Dämpfungselement im Fersenbereich und ist darüber hinaus
durch seine halbrunde Sohle gekennzeichnet. Stewart et al. sehen diese beiden
Konstruktionsmerkmale als Ursache für eine gleichmäßige Verteilung der
plantaren Drucklast. Es kommt zu einer Verlagerung der Hauptlast von der
Ferse auf den Mittel- und Vorfuß und mündet dann in einem Vorschub, der sich
durch höhere Druckwerte im Zehenbereich ausdrückt (Stewart et al. 2007).
Diese Annahme bestätigt sich bei Betrachtung der Ganglinien in Längsrichtung.
Die Ganglinien des Sicherheitsschuh 3 waren deutlich kürzer, was einen Auftritt
der Ferse näher zum Mittelfuß gelegen widerspiegelt (Nigg et al. 2006a,
Stewart et al. 2007).
Die Auswertung der Ganglinien in Querauslenkung für alle Schuhe ergab, dass
die Probanden im Sicherheitsschuh 2 mehr in Richtung äußerer Fußrand
abrollten. Dies entspricht der Charakteristik eines typischen Abrollvorgangs:
Aufsetzen der Ferse mit der Außenkante, Abrollen des Fußes von der Ferse
über den Außenrist bis zur Abdruckbewegung der Zehen (vgl. Abbildung 65).
Diese Abrollbewegung bzw. Führung des Fußes wird möglicherweise durch das
ergonomisch geformte Fußbett mit Pelotte, der Laufsohlenkonstruktion
(Abschrägung des Absatzes) und den Dämpfungselementen im Vor- und
Rückfußbereich begünstigt.
16 Ballenförmiges Druckpolster (Pschyrembel 2007). 17 Der Hersteller nutzt dieses Verfahren, um die Ableitfähigkeit (leitende Brücke zwischen Fuß,
Einlegesohle und Laufsohle bei der Verwendung von Lederbrandsohlen) des Sicherheitsschuhs zu gewährleisten.
Diskussion
79
Abbildung 65: Abrollweg des Fußes beim Aufsetzen mit der Ferse (LEX 2003)
F2: Lassen die Ergebnisse einer standardisierten Gangmessung Rückschlüsse auf Messungen unter realen Arbeitsbedingungen zu?
Obgleich die Körperhaltung durch die arbeitsplatztypischen Anforderungen
beeinflusst wurde und sich dies auch in den Verteilungen widerspiegelte,
konnten schuhspezifische Besonderheiten, sowohl in der Gang- als auch in der
Arbeitsplatzmessung, nachgewiesen werden. Die statistisch signifikanten
Unterschiede betrafen hierbei die Oberkörpervorneigung, Ganglinie (Längs- und
Querauslenkung) und die plantare Druckverteilung. Der Oberkörper war beim
Tragen des Sicherheitsschuh 1 in allen Messungen etwas vorgeneigter als in
den beiden anderen Schuhen. Im Gang zeigte sich hierbei die größte Differenz
von bis zu 3°. Weitere Übereinstimmungen zeigten sich hinsichtlich des
Messparameters Ganglinie. Die Auslenkung in Längsrichtung wies im
Sicherheitsschuh 1 stets höhere Werte gegenüber der Sicherheitsschuhe 2 und
3 auf. Ebenso zeigte sich in allen Messungen das Phänomen, dass die
Mitarbeiter mit dem Sicherheitsschuh 2 mehr in Richtung äußerer Fußrand
abrollten.
Im Vergleich der Schuhe untereinander zeigten die plantaren Druckmessungen
ebenfalls gleiche Muster für die Gang- als auch Arbeitsplatzmessung. Der
Sicherheitsschuh 1 wies in den Zonen 1, 2 und 7 die größte und im
Mittelfußbereich die kleinsten Druckbelastung auf. In Zone 6 konnten im
Sicherheitsschuh 2 die höchsten Spitzendrücke gemessen werden. In Zone 8
traf dies für den Sicherheitsschuh 3 zu. Betrachtet man dagegen die
Diskussion
80
Druckverteilung je Schuhmodell in Abhängigkeit von der Tätigkeit, stellt man
eine Variation der Druckwerte fest. Die Drücke beim Gehen lagen im Vor- und
Rückfuß (Zone 1, 2 und 6, 7, 8) deutlich über denen der Arbeitsplatzmessung.
Ursache hierfür stellt die geringere Laufgeschwindigkeit am Arbeitsplatz dar. Im
Mittelfußbereich hingegen nahm die Druckbelastung mit abnehmender
Geschwindigkeit zu. Der Zusammenhang zwischen Ganggeschwindigkeit und
plantarer Druckverteilung sind bekannt und wurden in vergangenen Studien
beschrieben (Rosenbaum et al. 1994, Hegewald 1999). Die Ergebnisse der
Arbeitsplatzmessung bilden die während der Arbeit tatsächlich auftretenden
Druckbelastungen ab. Die gemessenen Druckwerte während des Stehens
waren hier niedriger als beim Gehen. Im Vorfuß gab es eine deutliche
Druckreduzierung gegenüber Gehen und im Rück- und Mittelfußbereich lagen
die Spitzendrücke nur etwas unter den Werten der Gehanteile. Die
Druckentlastung im Vorfußbereich während des Stehens ist möglicherweise in
einer Verlagerung des Masseschwerpunktes auf den Fersenbereich zu sehen
und dahingehend bedeutsam, dass der Stehanteil einen überwiegenden Teil
der Arbeitsplatzmessung darstellt. Obgleich die arbeitsbedingte Stehhaltung
eine Druckreduzierung im Vorfuß bewirkt, sind damit negative Folgen wie
Einschränkung des Blutkreislaufs in den Beinen (z. B. Venenleiden) und
Absenkung der Fußgewölbe (z. B. Senk- bzw. Plattfuß) verbunden
(Rüschenschmidt et al. 2004).
Die Methodik aus standardisierter Gangmessung und Messung am Arbeitsplatz
konnte nicht nur den Zusammenhang zwischen getragenem
Sicherheitsschuhwerk und der Körperhaltung sowie plantarer Druckverteilung
aufzeigen, sondern ebenso die Sensibilität des Messsystems bestätigen, indem
schuhspezifische Unterschiede durchgängig belegt wurden. Die Betrachtung
der Belastungen unter realen Arbeitsbedingungen erscheint darüber hinaus
besonders aus Sicht der Druckverteilungsmessung sinnvoll, da sich die
Ergebnisse der Gang- und Arbeitsplatzmessung unterschieden. Bereits
Rozema et al. wiesen in ihrer Studie auf die Notwendigkeit von
Druckmessungen alltäglicher, realer Tätigkeiten und die damit verbundenen
Unterschiede zum standardisierten Gehen im Labor hin (Rozema et al. 1996).
Diskussion
81
F3: Wie beurteilen die Sicherheitsschuhträger die verschiedenen Schuhe?
Die Abfrage des subjektiven Empfindens ergab eine Präferenz für den
Sicherheitsschuh 2, gefolgt von dem Sicherheitsschuh 3. Die einzelnen
Kriterien wurden beim Sicherheitsschuh 2 im Vergleich zu den beiden anderen
Schuhen fast einheitlich gut bewertet. Hintergrund für die hohe Passgenauigkeit
in diesem Schuh ist ein Mehrweitensystem, welches pro Länge vier
verschiedene Weiten anbietet. Der Aspekt der optimalen Passform ist
besonders aus Sicht des Gesundheitsschutzes (z. B. Fußdeformitäten) und der
Unfallverhütung (passgenauer Sitz der Zehenschutzkappe) zu beachten.
Weitere Ausführungen zur Passform finden sich in Kapitel 1.2.2 und
vergangenen Studien wieder (Fischer & Mattil 1986, Walther & Große 2006).
Die Dämpfung und das Abrollverhalten wurden am besten im Sicherheitsschuh
3 bewertet und zeigen damit deutlich die Vorteile dieses Schuhs auf. Ebenso
erhielt der Sicherheitsschuh 2 eine positive Beurteilung seiner
Dämpfungselemente. Damit bestätigen sich die Ergebnisse der plantaren
Druckverteilungsmessung und verdeutlichen die Notwendigkeit von
dämpfenden Bauteilen in Sicherheitsschuhen (vgl. Baur et al. 2003, Baur et al.
2006, Walther & Große 2006, Noll et al. 2008). Die schlechte Bewertung des
Kriteriums Gewicht im Sicherheitsschuh 3 ist auf das hohe Eigengewicht
zurückzuführen, welches das der beiden anderen Modelle um 90 Gramm bzw.
190 Gramm überstieg (vgl. Kapitel 2.3). Trotz eines sehr guten Abrollverhaltens
wird zu hohes Schuhgewicht vom Träger als störend empfunden (vgl.
Marr & Quine 1983, Akbar-Khanzadeh 1998).
Ein in der Vergangenheit oft genanntes und immer noch bestehendes Problem
in Zusammenhang mit Sicherheitsschuhen ist das Mikroklima bzw. die
Hitzeentwicklung im Schuh (Marr & Quine 1983, Wood et al. 1999, Müller-Lux
et al. 2000, Noll et al. 2008, Kunst 2009). Obgleich alle drei Sicherheitsschuhe
in der hier vorliegenden Studie aus verschiedenen Sohlen- und Obermaterialien
gefertigt waren, wurde das Merkmal Mikroklima überdurchschnittlich schlecht
bewertet. Wie bereits in Kapitel 1.2.2 erwähnt, sollte zur Vermeidung von
übermäßigem Schwitzen auf eine optimale Kombination aus Schuh (mit
geeignetem Obermaterial), herausnehmbarer Einlegesohle und Funktionssocke
geachtet werden (Donner 2006).
Diskussion
82
Die Auswertung der Fragebogen hinsichtlich der einzelnen Arbeitsplatzgruppen
ergab, dass die Merkmale Tragekomfort, Halt und Rutschfestigkeit der Sohle
des Sicherheitsschuh 3 in der Gruppe der Anlagenführer deutlich schlechter
bewertet wurden. Dies ist auf die Bedingungen und Anforderungen am
Arbeitsplatz zurückzuführen. Tätigkeiten wie Prüfen der Anlage, Roller fahren,
Wagen schieben, Sprossen steigen und Arbeiten auf Böden mit Schweißstaub
waren mit dem Sicherheitsschuh 3 aufgrund seiner geringen Auftrittsfläche und
Instabilität nicht bzw. nur schwer ausführbar. Daher ist der Einsatz dieses
Schuhs als persönliche Schutzausrüstung nur bedingt empfehlenswert und
erfordert eine vorausgehende Arbeitsplatzanalyse.
F4: Welche Konstruktionsmerkmale können zu einer Reduktion der Belastung des Stütz- und Bewegungsapparates und einem hohen Tragekomfort führen?
Im Sinne einer Belastungsreduzierung ergaben die messtechnische Analyse
und die Befragung eine klare Präferenz für den Sicherheitsschuh 2 und
Sicherheitsschuh 3. In Zusammenhang mit den hier vorliegenden Ergebnissen
und bisher gewonnener Erkenntnisse sollte ein optimaler Sicherheitsschuh
daher folgende Gestaltungsmerkmale aufweisen (Jäger 2002, Donner 2006):
• Hohe Passgenauigkeit in Länge und Weite sowie anatomisch optimale
Leistenwahl
• Guter Halt durch ein flexibel anpassbares und haltbares Schnürsystem
und einen festen Fersensitz
• Optimale Dämpfung, zonengerecht für die Wirbelsäule und den
gesamten Fuß
• Abpolsterung der Zehenschutzkappe, der Zunge sowie des oberen
Schaftrandabschlusses
• Anatomisch geformtes Fußbett bzw. anatomisch geformte,
herausnehmbare, dämpfend-elastische Einlegesohle
• Flexible, im Fersen- und Vorfußbereich abgeschrägte Sohle zur
Realisierung eines guten Abrollverhaltens
• Geringes Gewicht
• Optimales Mikroklima.
Diskussion
83
4.2 Fehlerbetrachtung
Messabweichungen können bei dem CUELA-System zum einen durch die
Fußdruckmesssohlen und zum anderen durch die Anbringung des Systems am
Probanden auftreten. Die Aufnahme der plantaren Druckverteilung erfolgte
durch das Parotec-System® der Firma Paromed18. Die Messsohlen besitzen 24
Sensoren je Seite und erfassen damit lediglich eine Gesamtfläche von 46 % der
Fußsohle. Nach Herstellerangaben sind die Messsensoren jedoch so
angeordnet, dass an diesen Stellen die Maximaldrücke zu erwarten sind19. Den
Nachweis, dass das Parotec-System® für die Bestimmung des
Druckschwerpunktes (Center of pressure) im Gehen geeignet ist, erbrachten
Chesnin et al. in ihrer im Jahre 2000 durchgeführten Studie (Chesnin et al.
2000).
Das CUELA-Messsystem ist ein Ganzkörpermesssystem, welches auf die
Arbeitskleidung der Probanden angebracht wird. Der maximale Winkelfehler der
Sensoren liegt bei +/-1°. Beim Verrutschen der Sensoren können größere
Fehler auftreten. Dem wurde durch eine Kontrolle am Ende jeder Messung
entgegen gewirkt.
Ein Nachteil der hier vorliegenden Untersuchung ist die Tatsache, dass mithilfe
des Messsystems der Sprunggelenkswinkel nicht vermessen werden konnte. In
einer Vielzahl bisher durchgeführter Studien zum Untersuchungsgegenstand
Schuhe traten in diesem Gelenk die größten Änderungen auf (vgl. Hardin et al.
2004, Long et al. 2004, Myers et al. 2006, Shakoor & Blook 2006, Nigg et al.
2006a, Romkes et al. 2006). Der Einfluss von Sicherheitsschuhen auf das
Sprunggelenk unter realen Arbeitsbedingungen wäre ein interessantes
Forschungsthema für weitere wissenschaftliche Arbeiten.
18 Paromed Medizintechnik GmbH, Neubeuern; www.paromed.de 19 Grundlage der Sensorenanordnung war eine Studie, bei der an 350 Probanden
Druckverteilungsmessungen mit einem hochauflösenden System durchgeführt wurden. Die Auswertung erfolgte dahingehend, dass eine kosten- und materialsensitive Messstellenreduktion vorgenommen werden konnte, ohne dass es zu einer überproportionalen Einbuße der Aussagequalität kam (TÜV Product Service 1995).
Zusammenfassung und Ausblick
84
5 Zusammenfassung und Ausblick
Die Ursachen für Muskel-Skelett-Erkrankungen sind vielfältig und werden durch
berufliche und außerberufliche Faktoren beeinflusst. Es bestehen
Erkenntnisdefizite darüber, inwieweit das Sicherheitsschuhwerk zu diesen
Belastungsgrößen gehört. Gegenstand dieser Arbeit war es daher, den
Zusammenhang zwischen Sicherheitsschuhen und Belastungen des Stütz- und
Bewegungsapparates näher zu untersuchen mit dem Ziel, Empfehlungen für die
Gestaltung von Sicherheitsschuhen im Sinne des präventiven
Gesundheitsschutzes zu formulieren.
Um die Fragen der wissenschaftlichen Aufgabenstellung zu beantworten,
wurden drei verschiedenartige Sicherheitsschuhmodelle von 40 Mitarbeitern der
Automobilfertigung getestet. Die Schuhe stammten von unterschiedlichen
Herstellern und variierten u. a. in ihren Dämpfungselementen,
Sohlenkonstruktionen und Passgenauigkeiten. Neben der Abfrage des
subjektiven Empfindens wurde eine messtechnische Analyse durchgeführt, bei
der die Körperhaltung und die plantare Druckverteilung für ein Teilkollektiv
(n=20) mittels einer CUELA-Messung am Arbeitsplatz und im Gang untersucht
wurden.
Im Rahmen der CUELA-Messung konnte der Einfluss der Sicherheitsschuhe
auf die Körperhaltung und plantare Druckverteilung aufgezeigt werden. So war
das Gehen und Arbeiten im Sicherheitsschuh 1 durch eine größere
Oberkörpervorneigung von bis zu 3° und einer vermehrten Hüftbeugung von
maximal 3,8° gekennzeichnet. Im Kniegelenk konnten keine Auffälligkeiten
nachgewiesen werden. Die Messung der plantaren Druckverteilung ergab eine
deutlich höhere Druckbelastung im Sicherheitsschuh 1. Besonders im
Rückfußbereich lagen die maximalen Druckwerte teilweise 49 % über den
Werten der Vergleichsmodelle. Die Analyse des Parameters Ganglinie zeigte in
der Längs- und Querauslenkung ebenfalls schuhspezifische Unterschiede. Das
Gehen im Sicherheitsschuh 3 war durch eine kürzere Ganglinie und einem
Auftritt näher zur Fersenmitte gekennzeichnet. Im Sicherheitsschuh 2 prägte die
dichter zum äußeren Fußrand stattfindende Abrollbewegung das Bild der
Ganglinie.
Zusammenfassung und Ausblick
85
Die Ergebnisse der messtechnischen Analyse konnten durch die Abfrage des
subjektiven Empfindens bestätigt werden. So wurde beispielsweise der Aspekt
der Dämpfung beim Sicherheitsschuh 1 besonders unangenehm empfunden.
Im Schuh-Vergleich war die Akzeptanz für diesen Sicherheitsschuh am
geringsten. Die Sicherheitsschuhe 2 und 3 wurden im Durchschnitt als gut
eingeschätzt, obgleich die Bewertung des Sicherheitsschuhs 3 differierte und
von den Anforderungen am Arbeitsplatz abhing. Ein generelles Problem stellte
das Mikroklima der Schuhe dar.
Diese Studie konnte den Einfluss des Sicherheitsschuhwerks auf den Stütz-
und Bewegungsapparat nachweisen und damit die Bedeutung der „richtigen“
Sicherheitsschuhe aufzeigen. Um den Träger nicht nur unmittelbar vor
Verletzungen bei einem Arbeitsunfall zu schützen, sondern das Wohlbefinden
langfristig aufrecht zu erhalten, bedarf es der Berücksichtigung einiger
Konstruktionsmerkmale. So sollte hierbei u. a. auf eine hohe Passgenauigkeit
durch Mehrweitensysteme, zonengerechte Dämpfung und geeignetes
Obermaterial geachtet werden. Optimal erfolgt die Schuhauswahl durch die
Beratung von geschultem Personal und es empfiehlt sich immer eine
vergleichende Schuhanprobe verschiedener Herstellermodelle inklusive
Tragetest20. Die Vorteile aus dem damit verbundenen organisatorischen
Aufwand sind die Erhaltung der Mitarbeitergesundheit, der Beitrag zur
Mitarbeiterzufriedenheit und die Erhöhung des Unfallschutzes.
Gegenstand weiterführender Arbeiten wäre die Betrachtung des Sprunggelenks
beim Tragen der Sicherheitsschuhe unter realen Arbeitsbedingungen. Ferner
wäre eine messtechnische Analyse und Abfrage des subjektiven Empfindens
nach einem längeren Tragezeitraum notwendig und sinnvoll. Es stellt sich die
Frage, inwieweit der Einfluss der Schuhe auf den Muskel-Skelett-Apparat
aufgrund der Alterung des Materials erhalten bleibt und welche Modelle auch
langfristig zur Gesunderhaltung der Mitarbeiter beitragen können.
20 Im Tragetest sollten möglichst alle arbeitstypischen Tätigkeiten mit dem Musterschuh
ausprobiert werden. Dies beinhaltet nicht nur das Gehen auf ebenen Boden, sondern auch Bücken, Knien, Treppensteigen, Drehbewegungen etc.
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86
6 Literaturverzeichnis
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Anhang
92
7 Anhang
Fragebogen Sicherheitsschuh …
1. Allgemeine Angaben:
Name: ___________________________
Abteilung: ___________________________
Alter: ___________________________ [Jahre]
Gewicht: ___________________________ [kg]
Größe: ___________________________ [cm]
Wöchentliche Arbeitszeit: ________________ [Std.]
2. Arbeitsbedingungen: Bitte charakterisieren Sie kurz Ihre Arbeitsplatzbedingungen anhand der beiden
nachfolgenden Tabellen:
Tätigkeit: oft gelegentlich selten nie
Stehen
Gehen
Sitzen
Knien
Handhabung schwerer Lasten
Über-Kopf-Arbeit
Ungünstige Körperhaltung
Andere:
Arbeiten auf den Böden: oft gelegentlich selten nie
Beton
Metall (Roste)
Holz
Kunststoff/Matte
Andere:
Anhang
93
3. Sicherheitsschuhe:
Wie beurteilen Sie die folgenden Eigenschaften der von Ihnen getesteten
Sicherheitsschuhe?
sehr
gut
gut mittel schlecht sehr
schlecht
Passform
Zehenfreiheit („Klavierspielen“)
Bequemlichkeit/Tragekomfort
Halt
Dämpfung des Auftritts
Abrollverhalten beim Gehen
Rutschfestigkeit der Sohle
Gewicht
Mikroklima (Schwitzen im Schuh)
Aussehen/Optik
Wie fühlen Sie sich nach einer kompletten Arbeitsschicht mit diesem Schuh? (Stichworte: Ermüdung, schmerzende Beine)
4. Bemerkungen/Anregungen:
Bitte nutzen Sie die „Bemerkungen/Anregungen“ auch, um besonders gute oder
schlechte Eigenschaften der Sicherheitsschuhe näher zu beschreiben:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Vielen Dank für Ihre Mitarbeit!!!
Ansprechpartner:
Ulrike Noll Tel.: +49 … Handy: +49 … Fax: +49 … Email: …
Eigene Publikationen
Noll U., Krahn G., Leuchte S., Kraus T.: Untersuchungen zum Boden-Schuh-System an typischen Arbeitsplätzen in der Automobilindustrie. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin (2008) 43 (6):320-324 Noll U., Ochsmann E., Krahn G., Leuchte S., Kraus T.: Plantare Druckbelastung bei verschiedenen Boden-Schuh-Kombinationen – eine Untersuchung an typischen Arbeitsplätzen der Automobilindustrie. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin (2009) 44 (3):147 Noll U., Ochsmann E., Krahn G., Leuchte S., Kraus T.: Plantare Druckbelastung bei verschiedenen Boden-Schuh-Kombinationen – eine Untersuchung an typischen Arbeitsplätzen der Automobilindustrie. Dokumentation zur 49. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e. V. (2009):400-401 (CD-ROM, ISSN 1861-6577 / ISBN 978-3-9811784-2-5) Noll U., Ellegast R.E., Hermanns I., Ochsmann E., Kraus T.: Möglichkeiten der Prävention von Erkrankungen am Stütz- und Bewegungsapparat durch das Sicherheitsschuhwerk bei Mitarbeitern der Automobilindustrie. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin (2010) 45 (6):302 Noll U., Ellegast R.E., Hermanns I., Ochsmann E., Kraus T.: Möglichkeiten der Prävention von Erkrankungen am Stütz- und Bewegungsapparat durch das Sicherheitsschuhwerk bei Mitarbeitern der Automobilindustrie. Tagungsband der 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e. V. (2010): in Druck
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei der BMW AG für die Finanzierung und
damit Ermöglichen dieser wissenschaftlichen Arbeit bedanken. Im Besonderen
gilt mein Dank der Leiterin Frau Gabriele Klyszcz und dem gesamten Team der
Abteilung Arbeitssicherheit, Umweltschutz, Ergonomie des Werkes Leipzig
sowie allen Probanden bzw. Mitarbeitern, die durch ihr Engagement großen
Anteil am Erfolg dieser Studie haben.
Bedanken möchte ich mich recht herzlich bei Univ.-Prof. Dr. Thomas Kraus und
Dr. Elke Ochsmann vom Institut für Arbeitsmedizin und Sozialmedizin der
RWTH Aachen für die wissenschaftliche Betreuung dieser Arbeit.
Weiterhin gilt mein besonderer Dank Dr. Rolf Peter Ellegast und Ingo Hermanns
vom Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung
(IFA) für die Bereitstellung des CUELA-Messsystems sowie den Hilfestellungen
im gesamten Verlauf der Promotion.
Für ihre fortwährende Unterstützung richtet sich auch mein ganz besonderer
Dank an Matthias und meine Familie.
In besonderem Maße möchte ich mich bei Dr. Stefan Sturm für die unzähligen
fachlichen Diskussionen und vielfältigen Hinweise im Rahmen dieser Arbeit
bedanken. Ich habe stets von seinem umfassenden Wissen über
Sicherheitsschuhe profitieren dürfen und war dadurch in der Lage einen engen
Bezug zwischen Theorie und Praxis herzustellen.
Erklärung § 5 Abs. 1 zur Datenaufbewahrung
Hiermit erkläre ich, dass die dieser Dissertation zu Grunde liegenden Originaldaten bei mir, Ulrike Noll, Ernst-König-Straße 11, 06108 Halle (Saale) hinterlegt sind.
Halle (Saale), den 7. Juni 2011 Ulrike Noll
LEBENSLAUF
ULRIKE NOLL
���� UNOLL@GMX.NET
Familienstand: ledig
geboren am: 17.06.1980
geboren in: Halle (Saale)
BERUFSERFAHRUNG
Seit 08/2010 05/2010 – 07/2010
Landesamt für Verbraucherschutz Sachsen-Anhalt Dezernentin im Fachbereich Arbeitsschutz Institut für Arbeitsmedizin und Sozialmedizin (RWTH Aachen - Universitätsklinikum) Wissenschaftliche Mitarbeiterin
10/2007 – 03/2010 BMW AG (Leipzig)
Promotion zur Erlangung des Dr. rer. medic. am Institut für Arbeitsmedizin und Sozialmedizin (RWTH Aachen - Universitätsklinikum)
STUDIUM
10/2000 – 02/2007 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Halle/Saale)
Studium des Wirtschaftsingenieurwesens
04/2006 – 12/2006 BMW AG (Leipzig) Diplomarbeit
PRAKTISCHE ERFAHRUNGEN
05/2003 – 09/2003 BioEnterprise Corp., Fleishman-Hillard Inc.,
Yormick & Associates Co. (Cleveland/Ohio) Firmenübergreifendes Betriebspraktikum
09/2002 Bio-Energie-Consult BEC GmbH (Halle/Saale)
Betriebspraktikum
SCHULBILDUNG
08/1997 – 07/2000 Berufsbildende Schule IV „Friedrich List“, Fachgymnasium Wirtschaft (Halle/Saale)
08/1991 – 07/1997 Christian-Thomasius-Gymnasium (Halle/Saale)