Bericht Mai 2011

Altersbedingte Veränderungen: Anthropometrische Maße

Ziel des zugrunde liegenden Forschungsprojektes ist die altersdifferenzierte Erweiterung des AnyBody Menschmodells (Rasmussen et al. 2001, AnyBody Technology) zur altersspezifischen Bestimmung der muskulärer Beanspruchung und entsprechenden altersdifferenzierten Gestaltung bzw. ergonomischen Anpassung von Produkten an die veränderten Fähigkeiten, Fertigkeiten und physiologischen Bedürfnissen speziell älterer Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer.

Das erweiterte „alte“ AnyBody Modell soll dabei die Möglichkeit bieten die muskuläre Beanspruchung sowohl von statischen Körperhaltungen als auch von dynamischen Bewegungen bei der Arbeit mit einem großflächigen berührungssensitiven Bildschirm zu analysieren. Dazu ist ein detaillierter Kenntnisstand über die mit dem Alterungsprozess einhergehenden Veränderungen anthropometrischer Maße, biomechanischer Bewegungsmuster sowie muskulärer Veränderungen essentiell um so die Anpassung des digitalen Menschmodells vornehmen zu können.

Die Erweiterung und Anpassung des AnyBody Menschmodells soll sowohl auf eigenen empirisch erhobenen Daten (siehe Beitrag März zur altersdifferenzierten Analyse von Körperhaltungen, Greifräumen und Komfortbewertung bei der Arbeit mit einem großflächigen berührungssensitiven Bildschirm sowie zukünftige Beiträge zur altersdifferenzierten Analyse von Bewegungsbahnen) als auch auf literaturanalytischen Analysen basieren. Fokus des aktuellen Beitrags sind wesentliche literaturanalytische Erkenntnisse zu altersbedingten Veränderungen anthropometrischer Maße bezüglich des Körperbaus sowie der Körperbeweglichkeit. Der Blogbeitrag im Juni wird analog literaturanalytisch die altersbedingten muskulären Veränderungen fokussieren auf dessen Basis das dem AnyBody Modell zugrunde liegende Muskelmodell angepasst werden soll.

Altersdifferenzierte Bestimmung und Analyse von Körpermaßen

Körperbau, Körperbeweglichkeit und Körperkräfte bleiben während des Erwachsenenalters nicht konstant sondern unterliegen einem natürlichen Alterungsprozess. Bezüglich älterer Menschen liegen jedoch wenig tragfähige, auf umfangreichen Studien basierende, anthropometrische Daten vor. So sind bspw. altersbedingte Bewegungseinschränkungen kaum untersucht. In aktuellen Datensammlungen wie bspw. dem Handbuch für Ergonomie sind Perzentilwerte zu Körpermaßen als auch Bewegungswinkel auf einen Altersbereich von 18 bis 40 Jahre (Schmidtke & Rühmenn 1999) beschränkt. Erste Studien, in denen anthropometrische Maße für Menschen eines größeren Altersbereiches aufgenommen wurden, bestätigen jedoch altersbedingte Veränderungen. So nehmen Längenmaße während des Verlaufs des Erwachsenenalters ab während Korpulenzmaße zunehmen (Flügel et al. 1986, Greil 1987, Greil et al. 2008, Jürgens 2004, Larrson et al. 1979, Vandervoort et al. 1992).

So haben bspw. Larrson et al. (1979) im Rahmen einer empirischen Studie 149 männliche schwedische Probanden im Alter zwischen 11 und 70 Jahren hinsichtlich anthropometrischer Maße sowie altersbedingter muskulärer Veränderungen untersucht. Für die Analyse der aufgenommen Messwerte wurden die Probanden in acht Altersgruppen (AG) – AG1: 10-14 Jahre, AG2:  5-19 Jahre, AG3: 20-29 Jahre, AG4: 30-39 Jahre, AG5: 40-49 Jahre, AG6: 50-59 Jahre, AG7: 60-69 Jahre und AG8: 70 Jahre – unterteilt. Aufgenommen wurden die Körperhöhe in cm sowie das Gewicht in kg (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: Anthropometrische Maße (Körperhöhe und Gewicht, Larrson et al. 1979)

Larrson et al. (1979) konnten signifikante Unterschiede(p<0,01-0,001) bezüglich der Größe sowie des Gewichts zwischen den jungen Probanden (10-19 Jahre) und der Altersgruppe der 20-49 jährigen sowie 50-69 jährigen ermitteln. Darüberhinaus ist deskriptiv ab einem Alter von 50 Jahren eine tendenzielle Abnahme der Körperhöhe sowie zwischen 30 und 60 eine Zunahme des Körpergewichts aus der Tabelle ablesbar.

Vandervoort et al. (1992) führten eine Studie zur Bestimmung altersbedingter Veränderungen der Mobilität des Fußgelenkes von mittelalten und alten Menschen durch. Im Rahmen der Studie wurden ebenfalls anthropometrische Maße bezüglich der Körperhöhe sowie das Gewicht der 214 Probanden zwischen 55 und 85 Jahren aufgenommen. Zur Analyse der Messwerte wurden die Probanden in sechs Altersgruppen – AG1: 55-60 Jahre, AG2: 61-65 Jahre, AG3: 66-70 Jahre, AG4 71-75 Jahre, AG5: 76-80 Jahre und AG6: 81-85 Jahre – unterteilt. Die Ergebnisse (Körperhöhe und Gewicht) der in London durchgeführten Studie sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2: Anthropometrische Maße (Körperhöhe und Gewicht, Vandervoort et al. 1992)

Auch hier konnte eine mit dem Alter einhergehende Abnahme der Körperhöhe ermittelt werden, wobei ältere Männer größer und schwerer sind als ältere Frauen (siehe Tabelle 2).

Eine etwas umfangreichere Studie zur altersdifferenzierten Bestimmung anthropometrischer Maße wurde von Greil et al. 2008 im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin durchgeführt. Im Rahmen der Studie wurden 25 Männer und 25 Frauen zwischen 20 und 29 Jahren als Vergleichsstichprobe untersucht sowie 100 Frauen und 100 Männer zwischen 50 und 69 Jahren vermessen. Die Probanden wurden in Deutschland aus den Bundesländern Niedersachsen, Brandenburg sowie Berlin rekrutiert. Ziel der Studie war es altersspezifische morphologische, biomechanische und psychomotorische Veränderungen und sich daraus ergebene Bedürfnisse älterer Menschen im Vergleich zu denen junger Erwachsener zu untersuchen um die resultierenden Ergebnisse zukünftig bei der Produktgestaltung umzusetzen. Dazu wurden für jede Person 61 Körperbaumaße, 10 Reich- und Greifweiten, 17 Bewegungsmaße und 7 Handkräfte mit standardisierten Methoden der klassischen Anthropometrie aufgenommen. Zusätzlich wurden physiologische Merkmale wie der Blutvolumenpuls, die Hautleitfähigkeit sowie die Atemfrequenz der Probanden erhoben. Im Rahmen einer Fragebogenerhebung wurden darüberhinaus personenbezogene Daten und Aspekte hinsichtlich Belastungen im Arbeitsleben, zu Lebensgewohnheiten sowie zu körperlichen Einschränkungen und Beschwerden aufgenommen.

Tabelle 3: Anthropometrische Maße (Körperhöhe, Greil et al. 2008)

Die Ergebnisse der Studie belegen die in der Literatur vorzufindende Abnahme der Längenmaße mit zunehmendem Alter und eine Zunahme der Korpulenzmaße. Anders als erwartet wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen der Altersgruppen der 50 bis 59 jährigen und der Altersgruppe der 60 bis 69 jährigen ermittelt (siehe Tabelle 3).

Anpassung des AnyBody Menschmodells basierend auf den ermittelten Daten

Bezüglich altersdifferenzierter anthropometrischer Maße liegen bisher noch keine eindeutigen Normwerte vor, welche für die Erweiterung des AnyBody Menschmodells herangezogen werden könnten. Die hier exemplarisch vorgestellten Studien zur Aufnahme und Bestimmung altersdifferenzierter anthropometrischer Daten beschreiben einen ersten Schritt in die richtige Richtung. Vorrangig werden jedoch ausschließlich die Körperhöhe und einzelne Messwerte erhoben. Darüberhinaus werden in den Studien unterschiedliche Altersgruppen analysiert, so dass ein direkter Vergleich der Messwerte nur schwer möglich ist. Vollumfängliche Ergebnisse können somit auch durch diese Studien nicht geliefert werden. Lediglich durch die von Greil et al. (2008) durchgeführte Studie konnten umfangreichere Messwerte zu unterschiedlichen Körpermaßen sowie Bewegungswinkeln ermittelt werden. Die Daten bieten jedoch auch keine ausreichende Grundlage auf dessen Basis das AnyBody Modell vollumfänglich altersdifferenziert angepasst werden könnte. Bezüglich der Anpassung des Modells hinsichtlich anthropometrischer Maße wird im Rahmen des Projektes deshalb wie folgt vorgegangen.

Die Anpassung wird exemplarisch für eine Zeigeaufgabe an einem großflächigen berührungssensitiven Bildschirm vorgenommen. Insbesondere die muskuläre Beanspruchung im rechten Schulter-Armbereich bei der Ausführung der Aufgabe soll fokussiert und altersdifferenziert ausgewertet werden. Dazu wird in einem ersten Schritt lediglich der rechte Arm des umfangreichen Menschmodells hinsichtlich anthropometrischer Daten sowie muskulärer Veränderungen angepasst. Diese Anpassung wird zum einen auf den von Greil et al. (2008) erhobenen Daten sowie zusätzlich basierend auf den eigenen, empirisch erhobenen Daten vorgenommen. Es werden entsprechend zwei unterschiedliche „alte“ AnyBody Menschmodelle aufgestellt und miteinander sowie bezüglich der im Rahmen der empirischen Studie erhobenen EMG-Werte verglichen.

Literatur

[AnyBody Technology] AnyBody Technology. Zugriff am 28.02.2011: http://www.anybodytech.com/

[Flügel et al. 1986] Flügel, B.; Greil, H.; Sommer, K. (1986). Anthropologischer Atlas. Alters- und Geschlechtsvariabilität des Menschen. Grundlagen und Daten. Frankfurt a.M.: Edition Wötzel.

[Greil 1987] Greil, H. (1987): Der Körperbau im Erwachsenenalter. DDR-repräsentative anthropologische Querschnittsstudie 1982/84. Dissertation B, Humboldt Universität Berlin 1987.

[Greil et al. 2008] Greil, H.; Voigt, A.; Scheffler, C. (2008): Optimierung der ergonomischen Eigenschaften von Produkten für ältere Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer – Anthropometrie. Hrsg.: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin.

[Jürgens 1999] Erhebung anthropometrischer Maße zur Aktualisierung der DIN 33402 – Teil2. Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW 2004. Forschungsbericht Fb 1023.

[Larsson et al. 1979] Larson, L; Grimby, G.; Karlsson, J. (1979). Muscle strength and speed of movement in relation to age and muscle morphology. Journal of Applied Physiological 46, pp. 451- 456.

[Rasmussen et al., 2001] Rasmussen, J., Damsgaard, M., Voigt, M.: Muscle recruitment by the min/max criterion – a comparative numerical study. Journal Biomechanics 34 2001.

[Schmidtke & Rühmann 1999] Schmidtke, H.; Rühmann, H. (1999). Körperkräfte. In: Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (Hrsg.): Handbuch der Ergonomie mit ergonomischen Konstruktionslinien. 2. Auflage. Koblenz: Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung 1989, Bd. 3, Teil B.

[Vandervoort et al. 1992] Vandervoort, A.A.; Chesworth, B.M.; Cunningham, D.A. (1992). Age and Sex Effects on Mobility of Human Ankle. Journal of Gerontology: Medical Sciences, Vol. 47, No. 1, pp. M17-21.

Den Bericht für April finden Sie hier: http://blog-becker-stiftung.de/?p=3011