Wer lange vor dem Rechner arbeitet, kennt das Problem: Irgendwann stellen sich diffuse Schmerzen im Rücken und den Schultern ein. Dagegen hilft, neben dem Besuch einer Physiotherapie, vor allem die Prävention. Gerade bei Tätigkeiten, die langes Arbeiten im Stehen erfordern, lassen sich dessen Folgen aber nicht immer durch Pausen und Entspannungsübungen vermeiden. Das Problem betrifft auch Chirurginnen und Chirurgen, schließlich können sie bei längeren Eingriffen nicht einfach mal kurz den OP verlassen, um etwa ihre Schultern zu entlasten. Um dennoch präventiv etwas dagegen zu tun, bietet sich ihnen jetzt ein Hilfsmittel an, das in der Automobilindustrie bereits seit Längerem zum Einsatz kommt: Das Exoskelett.

Das „Paexo Shoulder“ – der Name bedeutet quasi passives Exoskelett – wurde ursprünglich von Ottobock, dem Spezialisten in Sachen Prothetik, Orthesen und Exoskeletten, im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt, zusammen mit VW, dem BMWF und der Sporthochschule Köln. Auch hier war das Ziel, Muskelskeletterkrankungen vorzubeugen, vor allem für Tätigkeiten in Produktionsstraßen, wo langes Überkopfarbeiten von Nöten ist. Hier scheinen die Klagen der Belegschaft über arbeitsbedingte Schmerzen, die sich nicht zuletzt auch in Form von gehäuften Krankheitstagen bis hin zu Frühverrentungen auf den Arbeitgeber auswirken, Gehör gefunden zu haben – bei VW etwa werden jene Exoskelette quasi flächendeckend eingesetzt. Im Krankenhaus dagegen scheint das Thema Prävention von arbeitsbedingen Schmerzen, die auch hier zu Arbeitsausfällen und Frühverrentungen führen können, noch nicht im Bewusstsein der Führungsetagen angekommen zu sein. 

Arbeitsbedingte Schmerzen bei Chirurgen

Dabei existiert das Problem auch dort, wie eine Meta-Analyse verdeutlicht, die bereits Ende 2018 in der Fachzeitschrift Jama Surgery der American Medical Association veröffentlicht wurde. Demnach ist die Anfälligkeit von arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSD) bei Chirurgen viel höher als bei anderen Ärztinnen und Ärzten. Allein von 1997 bis 2015 ist laut der Studie bei ihnen die Prävalenz von degenerativen Erkrankungen der Halswirbelsäule und der Lendenwirbelsäule um 18,3 Prozent bzw. 27 Prozent gestiegen. Zusätzlich zu den arbeitsbedingten MSD-Erkrankungen belegen die Forscher anhand von 18 Querschnittsstudien, dass vor allem orthopädische Chirurgen, Gynäkologen und Dermatologen sehr anfällig für arbeitsbedingte muskuloskelettale Schmerzen sind. Ihre häufigsten Schmerzarten sind demnach Nackenschmerzen (60 Prozent), gefolgt von Schulterschmerzen (52 Prozent), Rückenschmerzen (49 Prozent) und Schmerzen der oberen Extremitäten (35 Prozent). 

Das Positionsproblem im OP

„Viele dieser arbeitsbedingten Muskel- und Skeletterkrankungen hängen von der Positionierung und dem Stehen in ungünstigen Positionen für lange Zeiträume ab, oft mit schweren Geräten, Gewichten auf dem Kopf und schweren Kitteln“, so das Resümee der Studie. Deren Autoren verweisen in diesem Zusammenhang zudem darauf, dass es in ganzen 12 dieser Risikofachbereiche einen groben Bewusstseinsmangel und einen ungedeckten Bedarf an entsprechenden Ergonomie-Ausbildungen im Studium gebe. Ein weiterer Faktor in diesem Teufelskreis ist, dass es lange Zeit ein Tabuthema für Chirurgen war, über jene Schmerzen zu sprechen, die sie nach stundenlanger Verrenkung in Positionen empfinden, für die der menschliche Körper nicht geschaffen ist.

Das hat sich offenbar geändert: „Die über Jahrzehnte gehegte Chirurgenehre, nach der man als Chirurg nicht jammert, findet sich natürlich auch heute noch in vielen Disziplinen. In der Neurochirurgie haben wir aber immer das Problem gehabt, lange OPs durchzuführen und dabei die ganze Zeit sehr ruhige Hände behalten zu müssen, weshalb das in meiner Disziplin zumindest kein klassisches Tabuthema mehr ist. Zudem beginnt man sich heute ein bisschen mehr um die Ärztegesundheit zu kümmern, weil die Arztzahlen sinken und man eigentlich dafür sorgen muss, dass jene Ärzte auch möglichst lange weiterarbeiten können“, verrät Professor Dr. Veit Rohde, Neurochirurg der Neurochirurgischen Klinik der Universitätsmedizin Göttingen. 

Exoskelett als präventiver Arbeitsschutz

Dennoch ist die Idee, sich in Punkto Arbeitsschutz nicht reaktiv in physiotherapeutische Behandlung zu begeben, sondern hier neue präventive Methoden anzuwenden, nicht etwa aus der Geschäftsführung der Universitätsmedizin Göttingen heraus entstanden, sondern aus Eigeninitiative. „Die Chirurgie ist hier auf uns zugekommen – konkret hat das mit der Uniklinik in Tübingen angefangen, wo ich studiert habe, daher war da auch direkt eine gemeinsame Ebene da. Unabhängig davon ist auch Professor Rohde auf uns zugekommen. Relativ schnell wurde klar, dass bei manchen Eingriffen in der Neurochirurgie Körperhaltungen vorherrschen, die der Haltung in der Automobilmontage sehr ähneln. Vor allem bei der halb-sitzenden Lagerungen des Patienten, wozu ein Operateur hinter ihm auf einem Stuhl sitzend und mit erhobenen Armen an der hinteren Schädelgruppe des Patienten über mehrere Stunden hinweg operieren muss“, erläutert Ingenieurin Fabienne Röschel, zuständig für den europäischen Vertrieb von Ottobock Industrials.

Bei der Kopfchirurgie verursachen zum Teil sehr lange Operationszeiten und die dabei erforderlichen sehr präzisen Bewegungen, die Neurochirurgen dabei unter dem Mikroskop durchführen müssen, jene Probleme. „Um bei Eingriffen im Bereich der hintere Schädelgruppe und der oberen Halswirbelsäule oft entstehenden Ermüdung der Arme und damit einhergehende Schmerzen zu vermeiden, geht es um die Entlastung der Arme und Hände. Es ist unerlässlich, dass man währen dieser ganzen Zeit auch permanent seine Präzision behält – zumal gerade gegen Ende dieser Operationen die höchste Präzision gefragt ist“, ergänzt Veit Rohde. 

Auf die Idee, hier ein Exoskelett einzusetzen, dass die Schwerkraft der Arme aufheben und so die Belastung des Schulterbereiches währen der OPs mindern kann, ist der Neurochirurg anlässlich eines informellen Treffens mehrerer Neurochirurgen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz gekommen. Nach Anfrage beim Hersteller Ottobock, mit dem die neurochirurgische Klinik der Universitätsmedizin Göttingen in zwei anderen Projekten zusammenarbeitet, hat Rohde es für seine nächste OP im Frühjahr 2020 einfach angezogen und ausprobiert. „Das war erstmal eine einfachere und kürzere OP, um es zu testen – etwa ob man sich damit auch steril halten oder den OP-Mantel darüber anziehen kann. Das hat aber alles funktioniert, seitdem setze ich das ein“, so Rohde. 

Rein mechanisches Wirkprinzip 

Das Wirkungsprinzip von Paexo Shoulder ist dabei rein mechanisch. Ausschlaggebend ist der Winkel zwischen Oberarm und Oberkörper. Die Schulter fungiert quasi wie ein Hebel: Wenn man die Arme anhebt, ist deren Hebelarm sehr lang. Daraus resultieren ein hohes Drehmoment und eine sehr hohe Belastung auf dem Schultergelenk, was sich dann einerseits im knöchernen Verschleiß äußert, andererseits aber auch durch Ermüdung der Muskulatur. Das Exoskelett entlastet beide, indem es das Gewicht von Händen und Armen quasi aufhebt – laut Ottobock wahlweise um bis zu 100 Prozent.

Kernstück des 1,9 Kilo leichten Systems, das sich wie ein Rucksack tragen lässt, ist ein mechanischer, passiver Energiespeicher. „Wenn die Arme gesenkt sind, wird dessen Federmechanik gespannt, und sobald man die Arme anhebt, übernehmen die Federn das Gewicht der Arme, oder auch nur einen Teil davon – das kommt auf die Einstellung der Unterstützung an, die man individuell variieren kann. Zusätzlich wird dieses Gewicht über jene mechanische Struktur in den Hüftgurt abgeleitet“, beschreibt Dr. Samuel Reimer, Verantwortlicher für das Business Development von Ottobock Industrials.

21 Prozent weniger Erschöpfung 

Die positive Wirkung von Paexo Shoulder ist in zwei Studien belegt worden. Demnach wird die Muskelaktivierung des vorderen Deltamuskels um 55 Prozent, der Sauerstoffverbrauch um 33 Prozent und die Herzfrequenz um 19 Prozent bei Verwendung des Exoskelettes reduziert. Im Ergebnis haben die Studienteilnehmer eine um 21 Prozent reduzierte Arbeitsbelastung wahrgenommenen. „Wenn man sich vor Augen führt, dass die Anwender damit knapp ein Fünftel weniger erschöpft sind bei ihrer Arbeit, ist das schon ein großer Vorteil“, ergänzt Fabienne Röschel.

Dass auch Rohde vom Nutzen des Exoskeletts überzeugt ist, verdeutlicht die Tatsache, dass er es nach wie vor einsetzt: „Der Hauptvorteil ist die passive Unterstützung der Muskulatur oberhalb der Waagerechten, mit der Entlastung der Muskulatur über Stunden – und damit die Möglichkeit, präzise Arbeiten lange mit der gleichen Präzision durchführen zu können.“ Auch seine Kollegen und Kolleginnen hätten bereits Interesse daran gezeigt. „Gerade nach langen OPs bin ich erschöpft. Durch das Tragen des Exoskeletts bin ich das weniger“, so Rohde. Um diesen subjektiven Eindruck auch objektiv zu belegen, hat er zusammen mit Kollegen in Tübingen eine experimentelle Studie initiiert, die den konkreten Nutzen für die Chirurgie beziffern soll. 

Nicht zuletzt durch die erfolgreichen Ersteinsätze in Tübingen und Göttingen stoße das Exoskelett laut Ottobock bei Neurochirurgen bereits auf größtes Interesse. Zudem werde es jetzt auch im Inselspital Bern und einer niederländischen Klinik eingesetzt – selbst einzelne Krankenkassen hätten bereits Interesse gezeigt. Trotzdem werde dessen Verbreitung derzeit noch sehr stark von den Nutzern getrieben. Das mag auch daran liegen, dass es abseits der Neurochirurgie und den dort erforderlichen OPs auf Augenhöge des Operateurs nicht geeignet ist. An Exoskeletten, die sich für den Einsatz anderer chirurgischer Disziplinen und sogar Kranken- und Altenpflegekräfte eignen, arbeite man aber bereits. „Das große Ziel ist, dass solche Exoskelette in Zukunft Teil der persönlichen Schutzausrüstung werden, wie es heute bereits Schutzhelme und Ähnliches sind“, verrät Samuel Reimer. Man darf also gespannt sein.