and 1 Biomechanik, Ergonomie, Arbeitsmedizin
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© 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. and 1 Biomechanik, Ergonomie, Arbeitsmedizin 292 Abbildungen 47 Tabellen Ceorg Thieme Verlag Stuttgart . New York IX Inhaltsverzeichnis 1 1.1 Biomechanische Grundlagen Einführung .......................................... 1 B . Voelker 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 Entwicklung der Biomechanik ......................... Biomechanik in verschiedenen Anwendungsbereichen . . Biomechanik in Medizin und Physiotherapie ......... Physikalische. mechanische und mathematische Grundlagen ................................................ D. Klein LI . Mitarbeiter I<inematik - Dynamik - Statik - Kinetik ................ Größen und Einheiten .............................. Messen .Darstellen .Berechnen .................... Mechanik fester Körper ............................... i<inematik die Lehre von den Bewegungen . . . . . . . . . . . Dynamik, die Lehre von den wirkenden Kräften . . . . . . Gewichtskraft eines Körpers ........................ Spezifisches Gewicht ............................... Dichte ............................................. Kräfte als Vektoren ................................. Reibungskräfte ..................................... Druck ............................................. Drehmoment ...................................... Hebel in der praktischen Anwendung ................ Arbeit. Energie und Leistung ........................ Mechanik der Flüssigkeiten und Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften der ruhenden Flüssigkeiten (Hydrostatik) ............................................. Eigenschaften der ruhenden Gase (Aerostatik) . . . . . . . . Eigenschaften sich bewegender Flüssigkeiten und Gase (Hydrodynamik. Aerodynamik) . . . . . . . . . . . . . . . . Strömung und Druck in bezug auf den menschlichen Körper ............................................ Mechanisches Gleichgewicht .......................... Schwerpunkt. Schwerelinie und Unterctützungsfläche . . . 1 5 5 8 8 9 11 21 21 29 32 33 33 34 43 47 50 52 59 62 63 69 71 76 78 78 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.6 1.6.1 1.6.2 1.7 Schwerpunkt bestimmen ........................... Gleichgewichtsarten .................................. Stabiles Gleichgewicht .............................. Labiles Gleichgewicht .............................. indifferentes Gleichgewicht ......................... Metastabiles Gleichgewicht ......................... Kinematik der Gelenke des menschlichen Körpers ...... FreiheitsgradelBewegungsumfang ..................... 79 81 82 82 83 83 83 83 85 85 87 Gelenk ist nicht gleich Drehachse ................... Einteilung der Gelenke ............................. Gelenke stabilisieren ................................. Bedeutung der aktiven und passiven Stabilisierung in der Praxis .......................................... 88 Statische und dynamische Bestimmung der Gelenkkraft ................................................ 90 Gelenkkräfte bestimmen .............................. 90 Muskelmechanik/Muskelkraft ......................... 92 H. Felder Biologische Kraft ................................... 92 Querschnitt ........................................ 100 Weitere Materialeigenschaften ...................... 100 Messung der Muskelaktivität .......................... 101 D. Klein Kraft des Muskels messen .......................... 102 Biomechanik von Gelenken 103 (Muskeln, Sehnen und Knochen) ...................... Arthrokinematik ..................................... 103 H . Felder Belastung. Beanspruchung ............................ 103 D. Klein Hüftgelenk ........................................ 104 Kniegelenk ........................................ 112 Biomechanische Untersuchungsmethoden ............. 114 Winkelmessung an Gelenken ....................... 114 Kraftmessung ...................................... 115 Positionsbestimmung von bestimmten Körperpunkten in Bewegung ....................................... 119 Bewegungs- und Haltungsanalysen (technische Möglichkeiten) ......................................... 120 ... 2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5 2.5.1 2.5.2 Inhaltsverzeichnis Biomechanik der Körperstrukturen Gewebe und Kräfte. die auf sie einwirken . . . . . . . . . . . . . . 121 ] . Schornacher Biomechanik des Bindegewebes ....................... Aufbau .............................................. Grundsubstanz des Bindegewebes ................... Fasern des Bindegewebes ........................... Zellen des Bindegewebes ........................... Bindegewebsarten ................................. Reaktion des Bindegewebes bei chronischer Überbelastung ............................................ Reaktion des Bindegewebes bei akuter Überbelastung (Wundheilung) ...................................... Phase 1 (Entzündungsphase) ........................ Phase 2 (Proliferationsphase) ....................... Phase 3 (Remodellierungs- oder ReorganisationsPhase) ............................................. Reaktion des Bindegewebes bei Unterbelastung ........ Dehnung von Bindegewebe ........................... Konsequenzen für die praktische Durchführung des Dehnens ........................................... Biomechanik des Knochens ........................... Aufbau .............................................. Reaktionen des Knochens auf Belastung bzw . Beanspruchung ...................................... Reaktionen des Knochens auf Überbelastung: Fraktur und Frakturheilung ................................... Reaktionen des Knochens auf Unterbelastung .......... Der Knochen als Hebel ................................ Biomechanik der Bandscheibe ......................... Aufbau .............................................. Reaktionen der Bandscheibe auf Überbelastung ........ Reaktionen der Bandscheibe bei Unterbelastung ........ Belastungswaage an der Wirbelsäule .................. Die Gleitkräfte der Bandscheibe beim Stehen und Sitzen ............................................... Biomechanik des Knorpels ............................ Aufbau .............................................. Faserknorpel ....................................... Elastischer Knorpel ................................. Hyaliner Knorpel ................................... Mechanische Eigenschaften des hyalinen Gelenkknorpels ................................................. 123 123 124 125 128 129 131 132 132 134 134 135 136 137 138 138 140 142 143 144 144 144 146 148 149 155 156 156 156 157 157 158 XI . . . . . . . . . . . .I . Inhaltsverzeichnis . 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.8 2.8.1 2.8.2 ~ ~ - ~ ~ _ ~ ~ ~ ~ - ~ ~ ~ ~ - , . l - - - L ~ * . - - - ~ ~ ~ ~ - - Reaktionen des hyalinen Gelenkknorpels auf Überbelastung ............................................ 160 Reaktionen des hyalinen Gelenkknorpels auf Unterbelastung ............................................ 163 Arthrose-Entstehung am Beispiel der Koxarthrose ...... 163 Entlastungsmechanismen des Patienten mit Koxarthrose ............................................. 165 Duchenne-Hinken .................................. 165 Trendelenburg-Hinken ............................. 165 Gehstock und Einkaufstasche ....................... 167 Beispiele zu Gelenkkräften im Hüftgelenk .............. 168 Einfluß des Antetorsionswinkels auf die Überdachung des Caput femoris .................................... 170 Biomechanik des Muskelgewebes ..................... 171 Aufbau des quergestreiften Skelettmuskels ............. 172 Reaktionen des Muskels auf Überbelastung . Heilung von Muskelläsionen .......................... 176 Reaktionen des Muskels auf Unterbelastung ............ 177 Muskeldehnung ...................................... 178 Wirkung der Muskelkraft auf die passiven Strukturen des Bewegungssystems ............................... 181 Wirkung der Muskelkraft auf die Biegebeanspruchung des Knochens: serielle und parallele Muskelkette ..... 184 Biomechanik des Nervengewebes ..................... 186 Aufbau .............................................. 186 Nervensystem als durchgehendes funktionelles System ............................................ 190 Aufgaben des Nervensystems ....................... 190 Reaktionen des Nervensystems auf mechanische Überbelastung ....................................... 190 Reaktionen des Nervensystems bei übermäßiger Druckbelastung .................................... 191 Reaktionen des Nervensystems bei übermäßiger Zugbelastung ...................................... 192 Reaktionen des Nervensystems auf mechanische Unterbelastung ............................................ 197 Physiotherapeutische Untersuchung der Beweglichkeit der neuralen Strukturen .............................. 198 Biomechanik des kardiopulmonalen Systems ........... 201 Wirkungen von äußerem Druck und Zug ............... 201 Das Strömungsverhalten im Blutkreislauf und in den Luftwegen ........................................... 202 (Von Prof. Dr. med . W . Schmidt-Kessen. Freiburg und Eckartsweier) . - ~ . ~ ~ - - ~ Inhaltsverzeichnis X Transportmechanismus ............................. Strömungen im Transportsystem .................... Selbstreinigung des Atemwegesystems . . . . . . . . . . . . . . Lymphgefäßsystem ................................. 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.2 203 204 208 209 Ergonomie und Arbeitsmedizin Grundlagen .......................................... 211 Begriffsdefinitionen .................................. 212 C . Pressel F. Heidinger Arbeitswissenschaft ................................ 213 Ergonomie ......................................... 216 F. Heidinger Arbeitsmedizin .................................... 217 C . Pressel Arbeitsschutz ...................................... 218 C . Pressel 219 Arbeitsphysiologie ................................. F. Heidinger Arbeitswissenschaft aus der Sicht der Betriebe . . . . . . . 220 Ein erweitertes Verständnis der Arbeitswissenschaft . . . . 220 F. Heidinger. B . Jaspert. B . Duelli Verhältnis- und Verhaltensergonomie . . . . . . . . . . . . . . . 222 Historischer Rückblick ................................ 224 C . Pressel Arbeitsphysiologische Grundlagen .................... 226 F. Heidinger Bewertungsebenen menschlicher Arbeit . . . . . . . . . . . . . 227 Arbeitsmedizinische Berufskunde ..................... 244 C . Pressel Körperlich schwere Arbeit .......................... 247 F. Heidinger Körperliche Unterforderung ......................... 248 C . Pressel 248 Zwangshaltung .................................... Psychomentale Belastung ........................... 249 Psychosoziale Belastung ............................ 250 Arbeitsorganisation .................................. 250 F. Heidinger. B . Jaspert. B . Duelli Arbeitszeitgestaltung ............................... 251 Arbeitsstrukturierung .............................. 261 Ergonomie ........................................... 269 F. Heidinger B . Jaspert. B . Duelli . Inhaltsverzeichnis ...-... . 3.2.1 ..... Arbeitsplatzgestaltung .......................... . F. Heidinger. B. Jaspert B . Duelli 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.3 3.3.1 .. 271 Menschbezogene Grundlagen ....................... 271 Anwendungshilfen ................................. 287 Umsetzung ........................................ 289 Arbeitsmittel ........................................ 296 F. Heidinger. B . Iaspert. B. Duelli Mensch-Maschine-Schnittstelle ..................... 299 Kompatibilität (Sinnfälligkeit) ....................... 308 Arbeitsumgebung .................................... 309 M. Hocke Klima ............................................. 311 Lärm .............................................. 317 Beleuchtung ....................................... 323 Vibrationen ........................................ 327 Gefahrstoffe ....................................... 333 Arbeits- und Arbeitsplatzanalyse ...................... 339 M. Hocke Rangfolgeverfahren (induktives Ordnungsprinzip) .... 341 Lohngruppenverfahren (deduktives Ordnungsprinzip) ........................................... 342 Analytische Arbeitsbewertungsverfahren ............ 343 Ergonomische Arbeitsbewertungsverfahren . . . . . . . . . . 345 Angewandte Arbeitsplatzergonomie ................... 360 F. Heidinger. B . Iaspert. B . Duelli Büro-( Bildschirm-) Arbeitsplatz ..................... 361 Schüler- und Studentenarbeitsplätze ................ 380 Häuslicher Arbeitsplatz (Küche) ..................... 384 Arbeitsplatz Kfz .................................... 391 Bettsysteme ....................................... 394 Verhaltensergonomie ................................. 404 F. Heidinger Heben und Tragen von Lasten ....................... 404 C . Pressel 410 Richtig Sitzen ...................................... F. Heidinger 413 Sitzen a m Büroarbeitsplatz ......................... Sitzen im Kfz ...................................... 415 Anmerkungen zum Arbeitsplatz des Physiotherapeuten aus ergonomischer Sicht ................ 418 Arbeitsmedizin ...................................... 420 G. Pressel Krankheit im Beruf ................................... 420 Berufskrankheiten ................................. 420 Inhaltsverzeichnis 3.3.2 Arbeitsbedingte Erkrankungen ...................... 452 Sonstige Erkrankungen mit Auswirkungen auf den Beruf .............................................. 452 Psychosomatische Erkrankungen und Beschwerden . . 454 Versicherungsmedizin .............................. 455 Gruppen mit besonderer gesundheitlicher Problematik . 457 Jugendliche ........................................ 457 Ältere Arbeitnehmer ............................... 460 Frauen ............................................ 460 .Schwangere, Mütter ................................ 461 Ausländische Arbeitnehmer ......................... 462 Schichtarbeiter ..................................... 463 Montagearbeiter Auslandsaufenthalte ............... 464 Schwerbehinderte .................................. 464 Alkoholiker. Drogenabhängige ...................... 465 Sozialmedizinische Aspekte ........................... 465 Arbeitsunfähigkeit ................................. 465 Erwerbsunfähigkeit ................................ 467 Rehabilitation ...................................... 467 Gesundheitliche Prävention im Betrieb ................ 468 I<örperliche Eignung ................................ 470 Vorsorgeuntersuchungen ........................... 471 innerbetriebliche Maßnahmen zur Erhaltung der Gesundheit ........................................ 472 Außerbetriebliche Einwirkungsmöglichkeiten . . . . . . . . 473 Gesundheitsförderung im Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 Rechtsvorschriften (Übersicht) ...................... 474 . 3.3.3 3.3.4 Literatur ..................................................... 476 Sachverzeichnis .............................................. 487 XU
