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Ätiologie und Epidemiologie arbeitsbedingter Muskel-Skelett-Erkrankungen

Welche Erkrankungen und Beschwerden werden zu den arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen gerechnet?

Zu arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) zählen degenerative Erkrankungen der Wirbelsäule und der Gelenke sowie deren muskuläre und sonstige Strukturen. MSE hängen eng mit physischen Fehlbeanspruchungen zusammen, wie sie in vielen Berufen noch heute auftreten.

Arbeitsbedingte Erkrankungen und Beschwerden des Muskel-Skelett-Systems sind in erster Linie sogenannte degenerative Erkrankungen, also Abnutzungserscheinungen. Dazu gehören zum Beispiel:

  • Degenerative Erkrankungen der Hals- und Lendenwirbelsäule
  • Degenerative Erkrankungen der Gelenke, wie Arthrosen der Handgelenke, des Ellenbogengelenks, der Knie und des Hüftgelenks
  • Spezifische und unspezifische Reaktionen der Muskeln und anderer Strukturen auf statische oder wiederholte Dauerbelastung. Dazu gehören Erkrankungen der Sehnen, Bänder, Menisken und Schleimbeutel

Diese Erkrankungen und biomechanischen Überlastungen können zu Schmerzen, Beschwerden und Funktionseinschränkungen in allen Körperregionen führen:

  • In den oberen Extremitäten: Hände, Handgelenke, Unterarm, Ellenbogen, Schulter
  • In der Wirbelsäule: Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule
  • In den unteren Extremitäten: Knie, Hüftgelenk, Fußgelenke, Füße, Unterschenkel

Im Zusammenhang mit Beschwerden und Schmerzen im Muskel-Skelett-System nennen Betroffene häufig folgende unspezifische Beschwerdebilder oder Schmerzsyndrome:

  • Low Back Pain: Schmerzen im unteren Rücken (Kreuzschmerz)
  • Zervikalsyndrom: Schmerzen im Nacken
  • RSI (Repetivive Strain Injury Syndrom): Schmerzen in den oberen Extremitäten nach häufig wiederholten (kraftvollen) Bewegungen, auch Cumulative Trauma Disorder (CTD) genannt

Zu den Schädigungen des Muskel-Skelett-Systems gehören außerdem direkte Nerven- und Gefäßerkrankungen durch mechanische Einwirkungen:

  • Nervenkompressionssyndrome, zum Beispiel das Carpaltunnelsyndrom
  • Hypothenar-Hammer-Syndrom: eine Schädigung der Blutgefäße der Hand durch Einwirkung hoher Kräfte, zum Beispiel beim Hämmern
  • Vibrationsbedingtes vasospastisches Syndrom: die sogenannte Weißfingerkrankheit, die im Zusammenhang mit der Nutzung von handgeführten vibrierenden Werkzeugen wie Kettensägen auftritt

Arbeitsbedingte MSE lassen sich häufig auf körperlich schwere Arbeit bzw. physische Fehlbeanspruchungen zurückführen. Dabei darf man aber nicht vergessen, dass körperlich schwere Arbeit auch Fehlbeanspruchungen, Überlastungen und Erkrankungen in anderen Organsystemen verursachen kann. Dazu gehören die Folgen statischer Druckbelastungen in Körperhöhlen, Organen und Kompartimenten wie Herniationen (Eingeweidebruch) oder Belastungen des Herz-Kreislauf-Systems, zum Beispiel Hypertonie und Krampfadern.

Nicht zur vergessen ist, dass bei körperlich schwerer Arbeit ein erhöhtes Unfallrisiko besteht. Möglich sind zum Beispiel Verletzungen bei der Lastenhandhabung oder Verletzungen beim Ziehen und Schieben. Gelenkverletzungen, Muskelverletzungen, Sehnenverletzungen, Nervenschädigungen oder Frakturfolgen. Amputationen gehören damit ebenfalls zum Erkrankungsspektrum.

Risikofaktoren im betrieblichen Alltag

Das Spektrum der Faktoren im betrieblichen Umfeld, die direkt Beschwerden und Erkrankungen im Muskel-Skelett-System verursachen, ist breit. Es umfasst sowohl biomechanische Beanspruchungen durch körperliche Anforderungen bei der Arbeit als auch die Einwirkung physikalischer und chemischer Faktoren und Modifikationen durch Faktoren der Arbeitsorganisation und der psychosozialen Situation bzw. der Stellung des Beschäftigten im Unternehmen.

Biomechanische Fehlbeanspruchungen der Muskulatur, der Bänder, Sehnen, Sehnenansätze, der Gelenke und Gelenkstrukturen haben in der Ätiologie eine besondere Bedeutung. Zu unterstreichen ist aber, dass nicht allein hohe oder extreme physische Belastungen die entsprechenden Fehlbeanspruchungen des Stütz- und Bewegungsapparates bewirken. Auch ein Missverhältnis aus reduzierter Beanspruchbarkeit, z. B. durch fehlendes Training, durch Unterforderung oder durch konstitutionelle und dispositionelle Bedingungen und normalen physischen Belastungen kann zu entsprechenden Fehlbeanspruchungen führen.

Arbeitsorganisation und soziale Strukturen sind ebenfalls relevant

Bekannt ist auch, dass nicht nur ungünstige ergonomische Arbeitsbedingungen, sondern auch Faktoren wie die Arbeitsorganisation, die Gestaltung der Arbeitsinhalte, die sozialen Strukturen, das Führungsverhalten, die Entwicklungsmöglichkeiten im Unternehmen und die daraus resultierenden psychischen Beeinträchtigungen zumindest das Voranschreiten (Progredienz) von Beschwerden im Muskel-Skelett-System beeinflussen können.

Neben arbeitsbezogenen gilt es auch individuelle Faktoren in der Entstehung und Entwicklung von Beschwerden bzw. überwiegend degenerativen Erkrankungen im Muskel-Skelett-System zu berücksichtigen. Gerade bei lumbalen Rückenschmerzen weiß man, dass das Alter, die Anthropometrie und fehlende Fitness eine Rolle spielen. Zu den Faktoren Geschlecht, Alkoholkonsum und Rauchen gibt es keine einheitliche Aussage. Genetische Faktoren spielen insbesondere mit Unterschieden in der Zunahme altersbezogener degenerativer Veränderungen eine Rolle.

Verschiedene Faktoren interagieren miteinander

Individuelle psychosoziale Faktoren, wie Depressivität, Angst, Stressempfinden, Persönlichkeitsfaktoren und Bewältigungsstrategien, bewerten Fachleute unterschiedlich. Gehört jemand zu einer bestimmten Berufsgruppe, z. B. zu den sogenannten Blue-Collar-Workers, gilt das Risiko für Rückenschmerzen als höher. Wobei diese Schichten in der Regel auch über lange Zeit höhere physische Anforderungen und Expositionen im Beruf bewältigen müssen.

Physische Arbeitsfaktoren sowie psychosoziale und persönliche Faktoren interagieren dabei miteinander. Je höher und intensiver physische Anforderungen sind bzw. die Einwirkung physikalischer Faktoren ist, desto geringer ist die Bedeutung psychosozialer und persönlicher Faktoren bei der Entstehung von MSE. Ein Beispiel: Muss jemand schwere Lasten heben und tragen oder ist ein Beschäftigter Ganzkörpervibration intensiv ausgesetzt, ist die Lendenwirbelsäule stark belastet. Dagegen spielen psychosoziale und individuelle Faktoren eine größere Rolle, wenn die physischen Anforderungen / Expositionen eher gering sind, z. B. bei der Büroarbeit.

Zur Evidenz zwischen beruflichen Einwirkungen und Beschwerden und Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems sind viele Publikationen seit Jahren verfügbar. Zu verweisen ist hierbei auf die folgende Literaturangaben (PDF, 82 KB).

Die sozialpolitische Bedeutung von Prävention

MSE sind eine der wichtigsten Ursachen für Arbeitsunfähigkeit, ambulante und stationäre Krankenhausbehandlungen, Rehabilitation und Frühverrentung. Mehr als ein Viertel aller Arbeitsunfähigkeitstage und -fälle werden durch diese Erkrankungsgruppe bedingt, außerdem etwa die Hälfte aller Rehabilitationen und mehr als ein Viertel aller Frühverrentungen. Einer Schätzung für das Jahr 2005 zufolge haben Krankheiten des Muskel-Skelett-Systems und des Bindegewebes (Kapitel M ICD 10) in Deutschland ca. 98 Mio. Arbeitsunfähigkeitstage, einen Produktionsausfall von 8,8 Mrd. Euro bzw. 0,4 % des Bruttonationaleinkommens und einen Ausfall an Bruttowertschöpfung von 15,5 Mrd. Euro bzw. 0,7 % der Bruttonationaleinkommens verursacht.

Nicht jede Erkrankung des Stütz- und Bewegungsapparates, die nach der Internationalen Klassifikation der Erkrankungen (ICD 10) definiert ist, kommt häufig vor. Einige Erkrankungen sind sogar - gemessen an der Häufigkeit von Arbeitsunfähigkeitsfällen - eher selten. Bei Männern wie bei Frauen am häufigsten vertreten ist die relativ unspezifische Diagnosegruppe M54 "Rückenbeschwerden". Hier gibt es über 100 AU-Fälle pro 1.000 erwerbstätig Versicherte. Andere häufige AU-Gründe sind sonstige Erkrankungen der Wirbelsäule, Erkrankungen der Sehnen und Sehnenscheiden, bei Männern auch Schulterläsionen und Binnenschäden des Kniegelenks. Hier sind es über 10 AU-Fälle pro 1.000 erwerbstätig Versicherte. Sonstige Bandscheibenschäden, die Gonarthrose, die Coxarthrose und andere Arthrosen führen nur gelegentlich zu Arbeitsunfähigkeitsfällen (über 1 Fall pro 1.000 erwerbstätig Versicherte). Seltene Gründe für Arbeitsunfähigkeit sind Erkrankungen wie Fibromatosen oder Polyarthrosen, die Rhizarthrose u.a. mit unter 1 AU-Fall pro 1.000 erwerbstätig Versicherte.

MSE wirken sich besonders auf die Arbeit aus.

Besonders handwerkliche Tätigkeiten und Tätigkeiten in der Industrie sowie im Dienstleistungsbereich bergen ein deutlich höheres Risiko für die Arbeitsunfähigkeit durch Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems.

MSE sind deshalb sozioökonomisch so bedeutend, weil sie in der Regel die Funktion des Muskel-Skelett-Systems einschränken und damit auch die Fähigkeiten, die jemand im Beruf einsetzen kann. Berufliche Tätigkeiten setzen immer auch bestimmte motorische Fähigkeiten voraus. Das betrifft die Körperkraft, die Bewegung, die Körperhaltung, die Geschwindigkeit und Koordination bzw. Geschicklichkeit und die Ausdauer. Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems führen regelmäßig dazu, dass motorische Anforderungen wie Kraftaufwendungen oder das Einnehmen bestimmter Körperhaltungen und -bewegungen nur mit Beschwerden oder gar nicht ausgeführt werden können. Beispiel hierfür sind das Anheben einer Last mit Rückenbeschwerden oder das Greifen eines Werkzeugs mit einer Sehnenscheidenentzündung .

Wie entstehen Schmerzen und Schädigungen im Muskel-Skelett-System durch berufliche Einflussfaktoren?

Im pathogenetischen Modell für die Entstehung von Beschwerden und Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems spielt die biomechanische Beanspruchung eine große, aber nicht die alleinige Rolle. Wenn bei einer Tätigkeit Aktionskräfte in Kombination mit bestimmten Körperhaltungen aufgebracht werden müssen - z. B. hohe Kompressionskräfte in den Bandscheiben der Lendenwirbelsäule beim Heben von Lasten - entstehen große Körperkräfte im Stütz- und Bewegungsapparat. Die dabei auftretenden Zug-, Druck- und Scherkräfte können sowohl akut als auch langfristig die Strukturen des Muskel-Skelett-Systems verändern und traumatisieren. Dieser biomechanische Erklärungsansatz trifft u.a. auch für die Entstehung von Schleimbeutelentzündungen nach externen Druckbelastungen, Nervenschädigungen durch externen Druck, Entzündungsreaktionen der Sehnen und Sehnenansätze nach hohen und repetitiven Beanspruchungen oder Gelenkergüssen zu.

Die Entstehung von muskulären Schmerzen ist komplexer. Eine hohe mechanische Belastung bei isometrischen oder konzentrischen Kontraktionen löst im ersten Schritt die periphere Ermüdung der Muskulatur aus. Eine derartige Belastung ist mit der Freisetzung von Radikalen und mechanisch bedingten Membranschäden verbunden. Das bewirkt die Ca2+-Freisetzung durch dehnungsaktivierte Kanäle. Einen ATP-Mangel oder Membranschäden aktivieren Proteasen, also eiweißspaltende Enzyme. Die hohe metabolische Belastung hat über einen lokalen O2-Mangel eine Milchsäureazidose bei intensiven dynamischen (konzentrischen) Kontraktionen zur Folge. Außerdem kommt es bei Ausdauerbelastung zur Erschöpfung der Energievorräte im Muskel durch Verarmung an energiereicher Verbindung in den Muskelzellen (ATP, Glykogen, Kreatinphosphat). Das setzt Radikale und inflammatorische Zytokine frei und stört die Ionenpumpen. Dies wiederum reduziert die Erschlaffungsgeschwindigkeit der Muskulatur. Kontraktionsrückstände und Spasmen treten auf. Betroffene spüren den Prozess als sogenannten Muskelkater oder Muskelschmerz.

Muskulatur passt sich der Beanspruchung an

Langfristig passt sich die Muskulatur an die Beanspruchung an. Das zeigt sich in einer Fasertransformation (Änderung der Proteinisoformen und damit der Fasertypen), einer Hypertrophie (Vergrößerung), Faserteilung (splicing), Neogenese, Atrophie (Abbau von Proteinen), Apoptose (Zelltod von nichtbenötigten Zellen) und ggf. auch in der Nekrose, also dem ungeplanten, kompletten Untergang von Fasern. Gesteuert wird dieser Prozess sowohl mechanisch über das externe Zytoskelett und die Kanalproteine, die eine Induktion der Gentranskription bewirken, als auch autokrin (mechano-growth-factor, Zytokine, Interleukin-6, Stressproteine). Zusätzlich beeinflussen Körperhormone wie Insulin und Thyroxin, Neurotransmitter wie Azetylcholin und Noradrenalin, Testosteron und Glucocorticoide die Muskelanpassung.

Es gibt daher verschiedene Hypothesen, wie Muskelschmerzen entstehen: Die Muskel-Spasmus-Hypothese geht davon aus, dass eine alpha-gamma-Koppelung eine Tonuserhöhung in der Muskulatur auslöst. Die damit verbundene Kompression von muskulären Gefäßen soll lokale Ischämien und Ödeme verursachen. Nozirezeptoren werden erregt, neuralgetische und vasoneuroaktive Substanzen werden freigesetzt.

Hypothese sieht Muskelschmerz als Stressreaktion des Körpers

Die Mikrotrauma-Hypothese erklärt die Entstehung von Muskelschmerzen über die Traumatisierung von Kapillaren, Muskelfasern, Faszien und Sehnen bei exzentrischen Kontraktionen. Nozirezeptoren werden mechanisch direkt erregt. Dieser Prozess triggert Schmerzkaskaden und löst Regenerationsprozesse (Prostaglandine, vasoneuroaktive Substanzen, Bradykinin, 5-Hydroxytryptamin, Neuropeptide) aus.

Zusätzlich bringt die Sympaticus-Hypothese Muskelschmerz in Zusammenhang mit der Stressreaktion des Körpers. Die Aktivierung des sympathischen Nervensystems in der Stressreaktion ist gekoppelt mit einer Katecholaminfreisetzung. Postuliert wird auch eine sympathisch-afferente Kopplung an Nozizeptoren oder nach Sensibilisierung oder Traumatisierung. Eine sympathische Innervierung der intrafusalen Muskelspindel soll zu einer Tonuserhöhung in der Muskulatur und damit zu Muskelschmerz führen.

Nicht zuletzt werden für die Entstehung von Beschwerden im Muskel-Skelett-System auch psycho-physische Erklärungsmodelle über ein neuroplastisches Schädigungsmodell herangezogen. Schmerzen bei Bewegungen werden so gelernt bzw. mit der Bewegung in Verbindung gebracht, dass bereits eine Bewegung ohne eine tatsächliche Schädigung als schmerzhaft betrachtet wird. Das gilt z. B. für Unterarmbeschwerden bei hoch repetitiven Tätigkeiten.

Die wichtigsten beruflichen Einwirkungen

Welche beruflichen Anforderungen und Tätigkeiten mit besonderen Beanspruchungen des Muskel-Skelett-Systems verbunden sind, hat der Arbeitskreis 1.7 "Belastungen des Muskel- und Skelettsystems" zusammengefasst und zwar in der DGUV-I 240-460 (alt BGI 504.46) "Handlungsanleitung für die spezielle arbeitsmedizinische Vorsorge nach dem Berufsgenossenschaftlichen Grundsatz G 46 'Belastungen des Muskel- und Skelettsystems'". Der Arbeitskreis ist Teil des Ausschusses Arbeitsmedizin bei der DGUV (AG "Gefährdungsbeurteilung").

Die Definition der Kategorien der physischen Belastungen wurde im aktuell laufenden Forschungsprojekt F 2333 (MEGAPHYS - "Mehrstufige Gefährdungsanalyse physischer Belastungen am Arbeitsplatz", ein Kooperationsprojekt zwischen DGUV und BAuA und Forschungspartnern) aktualisiert. Relevante Tätigkeiten und Expositionen, die das Muskel-Skelett-System belasten, sind demnach:

Die manuelle Handhabung von (schweren) Lasten

  • Heben, Halten, Tragen (manuelle Lastenhandhabung)
  • Ziehen, Schieben von Lasten

Die Arbeit in erzwungenen Körperhaltungen (Körperzwangshaltungen)

  • Hocken, Knien, Liegen
  • Arbeiten mit den Händen über Schulterniveau
  • Arbeiten in (extremer) Rumpfbeuge
  • (ununterbrochenes langdauerndes) Sitzen
  • (langdauerndes) Stehen

Das manuelle Arbeiten (Arbeiten vorrangig unter Einsatz der Hände/Arme)

  • Manuelle repetitive Tätigkeiten mit hohen Handhabungsfrequenzen und/oder hohen Kräften und/oder in extremen Gelenkstellungen
  • Einsatz des Hand-/Arm-Systems als Werkzeug (Klopfen, Hämmern, Drehen, Drücken)

Einsatz von Ganzkörperkräften

  • Arbeit mit erhöhter Kraftanstrengung und/oder Krafteinwirkung, z. B. Kraft-/Druckeinwirkung bei der Bedienung von Arbeitsmitteln

Körperliche Belastung durch Körperfortbewegung

  • Gehen, Laufen bei der Arbeit
  • Tätigkeiten in schwer zugänglichen Arbeitsstellen (Steigen, Klettern)

Einwirkung mechanischer Schwingungen

  • Einwirkungen von Hand-Arm-Vibrationen
  • Einwirkungen von Ganz-Körpervibrationen

Im aktuell laufenden Kooperationsprojekt zwischen BAuA und DGUV MEGAPHYS (Projekt F 2333 der BAuA) wurden die oben genannten Belastungskategorien in folgender Weise neu kategorisiert (Ditchen et al 2015):

  • Heben, Halten, Tragen
  • Ziehen und Schieben
  • Manuelle Arbeitsprozesse
  • Ganzkörperkräfte
  • Körper(zwangs)haltung
  • Körper(fort)bewegung
  • (Mischarbeit)

Informationen zur Gefährdungsbeurteilung beim Vorliegen physischer Belastungen gibt es an anderer Stelle der BAuA-Webseite bzw. im Gefährdungsbeurteilungsportal.

Häufigkeit beruflicher Belastungen des Muskel-Skelett-Systems in der Arbeitswelt

Die physische Belastung im Beruf war in den letzten Jahrzehnten insgesamt rückläufig. Doch Beschäftigte in Dienstleistungsberufen, Beschäftigte mit Tätigkeiten in der Land- und Forstwirtschaft und im Handwerk, Anlagenbediener und Hilfsarbeiter geben auch heute noch sehr oft an, dass sie in ihrer Tätigkeit stehen oder gehen müssen, Lasten bewegen, repetitive Hand-Armbewegungen ausführen, Menschen bewegen oder mechanischen Schwingungen ausgesetzt sind. Das betrifft insbesondere Tätigkeiten in Servicebereichen. Außerdem lässt sich eine steigende Tendenz zu ungünstigen Körperhaltungen und körperlicher Unterforderung bei sitzenden Tätigkeiten, z. B. in Büroberufen, beobachten.

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