Die Aktivität der Rückenstreckmuskulatur beim aufrechten Stehen und beim Sitzen mit standidentischer Rumpfhaltung - eine elektromyographische Studie

Zusammenfassung.

Fragestellung: Die Aktivität der Rückenstreckmuskulatur als Belastungsfaktor der Wirbelsäule beim aufrechten Sitzen wird kontrovers diskutiert. Experimentelle Befunde zur Höhe dieser Belastung in verschiedenen Sitzhaltungen liegen jedoch bislang kaum vor. Methode: In der hier vorgestellten Studie wurde bei 30 Probanden die relative Höhe der Rückenstreckeraktivität im aufrechten Stand und beim Sitzen mit der oft als günstigste Sitzhaltung empfohlenen standidentischen Rumpfhaltung bestimmt. Hierzu wurden in beiden Positionen auf vier Wirbelsäulenhöhen die Oberflächen-Elektromyogramme der Rückenstrecker aufgezeichnet. Die gemessene EMG-Aktivität wurde intraindividuell mit der jeweiligen EMG-Aktivität bei maximaler willkürlicher isometrischer Kontraktion normiert. Ergebnisse: In drei der vier untersuchten Wirbelsäulenhöhen lagen in der Probandengruppe die Aktivitätsmittelwerte der Rückenstrecker beim Sitzen hochsignifikant (p< 0,001) über denen im Stand, die maximale Erhöhung ergab sich dabei in Höhe Th12 und betrug 48 %. Die Rückenstreckerkraft im Bereich der Lendenwirbelsäule kann beim Sitzen mit standidentischer Lordosierung im Gruppenmittel auf über 30 % der im Sitz maximal isometrisch erreichbaren Kraft eingeschätzt werden. Schlussfolgerung: Wir schließen aus unseren Befunden, dass während des aufrechten Sitzens mit standidentischer Rumpfhaltung mit Kraftanstrengungen der Rückenstrecker gerechnet werden muss, die innerhalb weniger Minuten zur Ermüdung führen. Neuere Befunde anderer Autoren über kompressive Belastungssteigerungen der Wirbelsäule im lordosierten Sitz werden durch unsere Ergebnisse bestätigt.

The Activity of the Back Extending Muscles During Upright Standing and Sitting with the Back Curved - An Electromyographical Study.

Problem: There is a controversial discussion about the loading of the spine by the force of the extending muscles of the back in upright sitting with the back curved as in upright standing. Experimental studies investigating this issue are still lacking. Methods: In the study presented in this paper we measured in 30 subjects the activity of the extending back muscles both in a natural upright standing posture and in sitting with identical posture of the back as recommended in some back training programs. To this end we recorded the electromyographical surface activity of the back muscles at four levels of the spine in both postures. The EMG activities were intraindividually normalized with reference to the respective activity recorded at maximum voluntary isometric contraction (MVC). Results: At three of the four levels of the spine examined, the group averages of the EMG activity in sitting were significantly higher than in standing (p < 0.001). The maximum activity enhancement evaluated was 48 % at Th12. The force of the lower back muscles in sitting with a posture of the back as in natural upright standing could be estimated to be at least greater than 30 % of the force at MVC. Conclusion: The force needed to enforce in sitting a posture of the back identical to the posture at natural standing entails lower back muscle fatigue in a few minutes. The results of our study agree with recent experimental findings about an increased loading of the spine in lordotic sitting.

Schlüsselwörter:

Wirbelsäule - Belastung - Sitzen - Stehen - Elektromyographie

Key words:

spine - loading - standing - sitting - electromyography

Literatur

• 01 Althoff  I, Brinckmann  P, Frobin  W, Sandover  J, Burton  K. Die Bestimmung der Belastung der Wirbelsäule mit Hilfe einer Präzisionsmessung der Körpergröße.  Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz Fb683. Wirtschaftsverlag NW Bremerhafen; 1993
• 02 Becker  F. Prävention im Kindes- und Jugendalter. Spezielle Prävention: Haltungsschäden.  In: A. N. Witt, H. Rettig, K. F. Schlegel, M. Hackenbroch, W. Hupfauer Orthopädie in Praxis und Klinik. Allg. Orthop. Biomechanik - Genetik - Ökologie. Thieme, Stuttgart; 1980
• 03 Berquet  K H. Konventionelles oder alternatives Sitzen?.  Dt. Ärzteblatt. 1991;;  88 83-89
• 04 Brunswic  M. Seat design in unsupported sitting.  In Proceedings of the 1984 international conference on occupational ergonomics. Roxdale. On: Human Factors Association of Canada 1984;: 294-298
• 05 Damkot  D K, Pope  M, Lord  J, Frymoyer  J W. The relationship between work history, work environment and low back pain in men.  Spine. 1984;;  9 395-399
• 06 Grandjean  E, Hünting  W. Sitzen Sie richtig? Sitzhaltung und Sitzgestaltung am Arbeitsplatz.  Hrsg: Bayerisches Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung, München; 1983
• 07 Harrison  D D, Harrison  S O, Croft  A C, Harrison  D E, Troyanovich  S J. Sitting biomechanics part 1: review of literature.  J. Manipilative Physiol Ther. 1999;;  22 (9) 594-609
• 08 Hopf  C, Schrod  C, Rompe  J-D, Bodem  F. Keine aufrechtere Sitzhaltung durch alternative Schulmöbel.  Z Orthop. 1996;;  134 22-25
• 09 Illi  U, Weckerle  K. Leitbild für die ideale Haltung.  In: Illi, U. (Hrsg.) Sitzen als Belastung. PMSI Holdings Deutschland, Ismaning; 1993
• 10 Kapandji  I A. Funktionelle Anatomie der Gelenke.  Band 1, Untere Extremitäten. Enke Verlag Stuttgart; 1985
• 11 Kempf  H D. (Hrsg.) Rückenschule.  Urban & Fischer Verlag 1999
• 12 Klein-Vogelbach  S. Funktionelle Bewegungslehre. Springer Verlag 1989
• 13 Krärner  J. Kreuzschmerzen aus orthopädischer Sicht.  Dt Ärztebl. 1994;;  5 198-203
• 14 Laas  S. Wirbelsäulenerkrankungen und berufliche Belastbarkeit aus der Sicht des Orthopäden.  Zbl Arbeitsmed. 1979;;  29 71-73
• 15 Maton  B, Petitjean  M, Cnockaert  J C. Phonomyogram and electromyogram relationships with isometric force reinvestigated in man.  Eur J Appl Physiol. 1990;;  60 194-201
• 16 Monod  H. Contractility of muscle during prolonged static and repitive dynamic activity.  Ergonomics. 1985;;  1 81-89
• 17 Nachemson  A. Lumbar disc pressure. Experimental studies on post mortem material.  Acta Ortop Scand Suppl. 1960;;  43 1-104
• 18 Nachemson  A, Elfström  G. Intravital pressure measurements in lumbar discs.  Scand J Rehab Med. 1970;;  Suppl 1 1-40
• 19 Orizio  C, Perini  R, Veicsteinas  A. Muscular sound and force relationship during isometric contraction in man.  Eur J Appl Physiol. 1989;;  58 528-533
• 20 Raspe  H, Kohlmann  T. Rückenschmerzen - eine Epidemie unserer Tage?.  Dt Ärztebl. 1993;;  44 1963-1967
• 21 Riihimäki  H, Tola  S, Videmann  T, Hänninen  K. Low-back pain and occupation. Across-sectional questionnaire study of men in machine operating, dynamic physical work, and sedentary work.  Spine. 1989;;  14 204-209
• 22 Rohlmann  A, Bergmann  G, Graichen  F, Weber  U. In vivo measurements of implant loads in a patient with a fractured vertebral body.  Eur Spine J. 1995;;  4 347-353
• 23 Schramm  J C, Witte  H, Recknagel  S, Busching  K, Krämer  J, Preuschoft  H. Formveränderungen der LWS in Abhängigkeit von passiven Auslenkungen der unteren Extremitäten in der Sagittalebene.  Z Orthop. 1997;;  135 210-216
• 24 Schoberth  H. Sitzhaltung - Sitzschaden - Sitzmöbel. Springer, Heidelberg; 1962
• 25 Senn  E. Aspekte einer Physiologie des Sitzens.  In: Illi, U. (Hrsg) Sitzen als Belastung. PMSI Holdings Deutschland, Ismaning; 1993
• 26 Wilke  H-J, Neef  P, Caimi  M, Hoogland  T, Claes  L E. New in vivo measurements of pressures in the intervertebral disc in daily life.  Spine. 1999;;  24 755-762