Verbesserung des Arbeitsplatzes durch Video- und Bewegungsanalyse

Ein hoher Anteil von arbeitsbedingten Rückenerkrankungen ist auf manuelle Lastenhandhabung oder Zwangshaltungen zurückzuführen. Dabei können neben Hebetätigkeiten auch beim Ziehen und Schieben von schweren Lasten oder bei statischer Arbeit, zum Beispiel an Maschinen, intensive Belastungen für das Muskel-Skelett-System auftreten. Die Video- und Bewegungsanalyse im Rahmen des Systems Captiv Motion soll dabei helfen, diese aufzuzeigen und Arbeitsprozesse zu verändern – einfach, unkompliziert und kabellos.

Technische Tools für den Arbeitnehmerschutz?

Als Verfahren zur Beurteilung der Gefährdung bei Belastungen des Muskel- und Skelettsystems standen bisher u. a. die Leitmerkmalmethoden, das RULA-Verfahren (Quelle: BGIA-Report 2/2007, „Muskel-Skelett-Erkrankungen der oberen Extremität“), das OCRA-Verfahren, das IAD-Verfahren, das ASER-Verfahren oder Beobachtungsverfahren zur fortlaufenden Belastungsdokumentation wie das OWAS zur Verfügung.

Captiv Motion ist ebenso wie das bekannte CUELA-Messverfahren (Quelle: Ellegast R.P., Hermanns I: Einsatz des Messsystems CUELA zur Erfassung und Bewertung physischer Arbeitsbelastungen. Sankt Augustin – BGIA, 2006) der gesetzlichen Unfallversicherungsträger in Deutschland im Vergleich dazu als Messverfahren für Expertinnen und Experten zu sehen und spielt in der höchsten Liga der Bewegungs- und Belastungsanalyse.

Natürlich stellt sich die Frage, wie derartige technische Tools im Sinne des Arbeitnehmerschutzes einsetzbar sind.

Können Belastungen, wie sie bei Tätigkeiten wie Gerüstbauarbeit, statischer Arbeit an Maschinen, beim Ziehen oder Schieben von Lasten, beim schweren Heben oder bei repetitiven Tätigkeiten (beispielsweise bei Reinigungsarbeiten) auftreten, mithilfe moderner Bewegungsanalyse und dem Einsatz von Messsensoren aufgezeigt werden?

• Wie sinnvoll ist es, Winkelwerte, Körperhaltungen und Bewegungsabläufe zu messen, um dann entweder auf der Verhältnis- oder der Verhaltensebene anzusetzen?
• Sind die erfassten Werte wie Armhaltungen, Neigungen, Krümmungen, Seitneigungen und Verdrehungen des Rumpfes brauchbar, um im Sinne des Arbeitnehmerschutzes zu agieren und Maßnahmen zu setzen?

Bewegung und Körperhaltung unter der Lupe

Die Synchronisationssoftware Captiv erlaubt es auf einfache Art, Analysen, die mit einer Vielzahl von Sensoren, sogenannten „inertial measurement units (IMUs)“ und einem Datenerfassungssystem gemacht wurden, mit einer Videoaufnahme zu synchronisieren und dann entweder nach der Messung auszuwerten und grafisch aussagekräftig darzustellen oder sogar mittels Live-Receiver während der Tätigkeit mitzuverfolgen (siehe Infokasten).

Das System wird aktuell hautsächlich für Bewegungs- und Körperhaltungsanalysen eingesetzt. Gelenkwinkel, Winkelgeschwindigkeiten und Beschleunigungen ausgewählter Segmente des Körpers werden ermittelt und Winkelwerte, die bei statischen Haltungen, Zwangshaltungen, bei manuellen Tätigkeiten oder auch bei Lastenhandhabung (Heben und Tragen, Ziehen und Schieben) auftreten, genau unter die Lupe genommen. Aber nicht nur das. Eine Vielzahl von Sensoren lässt es sogar zu, dass unterschiedliche biomechanische und physiologische Parameter gleichzeitig gemessen werden. Die von den Sensoren erfassten Werte werden drahtlos über Bluetooth an einen Datenlogger übertragen. Alle Sensoren sind kabellos, haben die Größe einer Zündholzschachtel, werden lediglich mittels Manschetten über oder unter der Kleidung angebracht und bieten so uneingeschränkte Bewegungsfreiheit am Arbeitsplatz. Die Applikation der Beschleunigungssensoren erfolgt entweder an der Mitte eines Körpersegments oder distal. Ein Avatar zeigt in der Software die Zuordnung und die Signalübertragung an.

Video erleichtert die Auswertung

Neben dem Erfassen der physiologischen Daten wird zeitsynchron eine Videoaufzeichnung erstellt, um die Daten im Anschluss synchronisieren zu können. Alle Bilder und Messwerte lassen sich beliebig einander zuordnen und synchron darstellen, sodass der Nutzer in Echtzeit beliebige Messpunkte oder Videosequenzen ansteuern und nach Vakanz auswerten kann.

Aus den bestehenden Video- und Messreihen sind die relevanten Daten zur Bearbeitung zu extrahieren. Die Intervalle bzw. Zeitpunkte der Datenauswertung sollten an den Punkten der größten zu erwartenden Belastung erfolgen. Neben einer Langzeitauswertung über einen vollständigen Bewegungszyklus bietet sich auch eine schwerpunktmäßige Auswertung an. Am Ende stehen dann mehrere Möglichkeiten zur Darstellung der benötigten Ergebnisse zur Verfügung (Grafiken, Tortendiagramme, Tabellen usw.), um für Vorträge, Schulungen oder Reports das passende Material zur Verfügung zu haben.

Vielfältige Analysemöglichkeiten

Ein Tortendiagramm stellt die Prozentanteile, die über oder unter dem Grenzbereich liegen, dar, eine Tabelle liefert Daten über Häufigkeit, Frequenz, Durchschnittsdauer, längste Dauer, Gesamtdauer und den Median, und ein Balkendiagramm zeigt die Spitzenwerte dieser Berechnung der ausgewählten Bewegung des rechten Armes.

Als Referenzwerte zur Analyse der Körperhaltungen werden die Winkel aus der ÖNORM EN 1005-4 „Menschliche Körperliche Leistung – Teil 4: Bewertung der Körperhaltung und Bewegungen bei der Arbeit an Maschinen“ herangezogen. Zur besseren Beurteilung weisen wissenschaftliche Quellen für die verschiedenen Bewegungsrichtungen der Extremitäten Grenzbereiche aus, an denen man sich bei den Auswertungen der speziell untersuchten Segmente am Ende orientieren kann (Quelle: ISO 11226: Ergonomie – Evaluierung von Körperhaltungen bei der Arbeit. Beuth, Berlin 2000). Neben den unterschiedlichen Gelenkwinkel- und Körperhaltungsbestimmungen können mit dem dazugehörigen Sensor durch Bestimmung der Arbeitsherzfrequenz aber auch Belastungen des Herz-Kreislaufsystems abgeleitet werden (siehe Abbildung)

Für Statistiken und wissenschaftliches Arbeiten können die „raw data“ der Messwerte auch als csv-files in der ursprünglich gemessenen Frequenz von 128, 64 oder 32 Hz exportiert werden.

Am Ende können diese Analysen nicht nur dazu verwendet werden, geeignete Maßnahmen auf der technischen, organisatorischen und persönlichen Ebene abzuleiten und Belastungen am bestehenden Arbeitsplatz zu reduzieren. Auch zur Planung neuer Arbeitsplätze können die Ergebnisse herangezogen werden.

Die AUVA in Gestalt des Autors bietet diese Analysen für Betriebe aller Sparten im Rahmen ihrer Präventionsarbeit an. Das System lässt zudem laufend mit Neuerungen aufhorchen, sodass in Kürze etwa die Daten eines „Eye-Tracking-Systems“ mit den übrigen Daten der Sensorik synchronisierbar sind.

INFOKASTEN: Captiv Motion L7000

Captiv Motion L7000 der französischen Firma Teaergo www.teaergo.com ist ein hochmodernes und flexibles System für die Aufzeichnung und Analyse physiologischer Messwerte kombiniert mit einer Videoaufnahme.

Inertialmesssensoren, wie sie von Teaergo hergestellt werden, sind kabellos und werden auch als T-Sens-Sensoren bezeichnet. Die Hardware besteht aus

• 8 Bewegungssensoren (3-Achsen-Gyroskop, 3-Achsen-Accelerometer, 3-Achsen-Magnetometer); mit diesen Inertialsensoren können Gelenkwinkel, Winkelgeschwindigkeiten sowie Winkelbeschleunigungen gemessen werden,
• Herzfrequenzsensor,
• Sensorik für Oberflächen-EMG mit bipolarer Ableitung,
• zwei Drucksensoren mit Dehnmessstreifen, bis zu 35kg/qcm erfassbar,
• Kraftsensor zur Bestimmung der Newton beim Ziehen von Lasten sowie
• einem Sensor zur Erfassung der Haut- sowie Umgebungstemperatur.

Messwerte werden drahtlos über Bluetooth an einen Datalogger übertragen und anschließend in die Software eingespielt.

Zusammenfassung

Mit dem System Captiv Motion kann die AUVA seit kurzem Bewegungsabläufe und Körperhaltungen mit elektronischer Unterstützung analysieren, um Arbeitsunfällen und gesundheitlichen Schäden vorzubeugen.