Belastung des Kniegelenks beim Knien und Hocken

Status:

abgeschlossen 01/2009

Zielsetzung:

In der wissenschaftlichen Begründung zur neuen Berufskrankheit Gonarthrose wird als Ursache eine erhöhte Druckkraft während der beruflichen Tätigkeit im Knien oder bei vergleichbarer Kniebelastung auf den Gelenkknorpel angeführt. Allerdings liegen biomechanische Studien zur Höhe der Kniegelenksbelastungen für solche Situationen bislang nicht vor. Das Ziel des Vorhabens war es daher, erste biomechanische Analysen zur Höhe der Kniegelenkkräfte bei beruflichen Tätigkeiten im Knien oder Hocken durchzuführen.
Hierzu musste zunächst ein spezielles biomechanisches Berechnungsmodell des Kniegelenks für Haltungen im Hocken und Knien entwickelt werden, um damit Belastungsanalysen unter Laborbedingungen durchführen zu können.

Aktivitäten/Methoden:

Die Entwicklung des biomechanischen Kniemodells erfolgte auf der Basis bisheriger, in der Literatur beschriebener Kniemodelle und biomechanisch-anatomischer Erkenntnisse mit dem Ziel, den Anwendungsbereich um hockende und kniende Haltungen zu erweitern. Das Modell erforderte es, den gesamten Beuge- und Streckapparat des Kniegelenks mit seinen Sehnen und der Kniescheibe hinsichtlich seiner Kinematik zu modellieren. Die Fokussierung auf den Beuge- und Streckapparat erlaubte die Berechnung der Gelenkkräfte im Gelenkanteil zwischen Ober- und Unterschenkelknochen und auf der Kniescheibenrückseite auf der Grundlage mechanischer Gesetzmäßigkeiten. Aus kombinierten Haltungs- und Kraftmessungen bei ausgewählten Formen des Hockens und Kniens unter Laborbedingungen wurden so exemplarisch die Druckkräfte im Kniegelenk ermittelt.
Ingesamt konnten Versuche mit 13 Personen durchgeführt werden, darunter fünf Fliesenleger und Heizungsinstallateure. Als berufspezifische Tätigkeiten konnte so auch das Fliesenlegen und die Heizkörpermontage untersucht werden.

Ergebnisse:

Die ermittelten Kniegelenkkräfte (tibio-femoral) erreichten bei den symmetrischen Haltungen im Hocken und Knien einheitliche Werte um 50 % des Körpergewichts (Body weight, BW). Die Anpresskraft der Kniescheibe lag zwischen 80 und 100 % BW. Beim einbeinigen Knien erreichte die Gelenkkraft Werte zwischen 100 und 140 % BW, die an der Patella Werte zwischen 170 und 200 % BW. Beim Hinknien bzw. Aufstehen wurden dagegen Gelenkkräfte von 250 bis über 300 % BW - an der Patella um die 400 % BW - festgestellt. Zum Vergleich ist beim Stehen und Gehen mit Kniegelenkkräften am belasteten Bein zwischen 170 und 250 % BW zu rechnen.

Stand: