Fall-Kontroll-Studie zur Bewertung von beruﬂichen Faktoren im Zusammenhang mit Gonarthrosen – die ArGon-Studie

(1)

A. Klußmann, Hj. Gebhardt, M. Nübling, L. V. von Engelhardt, E. Quirós Perea, F. Liebers, B. Bouillon, M. A. Rieger

Fall-Kontroll-Studie

zur Bewertung von beruﬂichen Faktoren

im Zusammenhang mit Gonarthrosen

– die ArGon-Studie

(2)

Forschung Projekt F 2096

A. Klußmann Hj. Gebhardt M. Nübling L. V. von Engelhardt E. Quirós Perea F. Liebers B. Bouillon M. A. Rieger

Fall-Kontroll-Studie zur Bewertung von beruflichen Faktoren

im Zusammenhang mit Gonarthrosen – die ArGon-Studie

Dortmund/Berlin/Dresden 2010

(3)

Diese Veröffentlichung ist der Abschlussbericht zum Projekt „Fall-Kontroll-Studie zur Bewer- tung von beruflichen Faktoren im Zusammenhang mit Kniegelenksarthrosen“ – Projekt F 2096 – im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin. Teile dieses Berichtes wurden in einer Dissertation (KLUßMANN, 2009) vorab veröffentlicht. Die Verant- wortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

Autoren: Dr.-Ing., M.Sc. André Klußmann, ASER - Institut für Arbeitsmedizin, Sicherheitstechnik und Ergonomie e. V., Wuppertal

Dr.-Ing. Hansjürgen Gebhardt, ASER - Institut für Arbeitsmedizin, Sicherheitstechnik und Ergonomie e. V., Wuppertal

Dr. rer. sec. Matthias Nübling, Freiburger Forschungsstelle Arbeits- und Sozialmedizin (ffas), Freiburg

Dr. med. Lars Victor von Engelhardt, HELIOS Klinikum Wuppertal/

Zentrum für Unfallchirurgie und Orthopädie, Wuppertal

Emilo Quirós Perea, Sankt Josef Wuppertal/Zentrum für Orthopädie und Rheumatologie, Wuppertal

Dr. med. Falk Liebers, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Berlin

Prof. Dr. med. Bertil Bouillon, Klinikum Köln Merheim/Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Köln; Lehrstuhl für Unfallchirurgie/

Orthopädie, Fakultät für Medizin, Universität Witten/Herdecke PD Dr. med. Monika A. Rieger, Institut für Allgemeinmedizin und Familienmedizin, Fakultät für Medizin, Universität Witten/Herdecke;

Institut für Arbeits- und Sozialmedizin, Universitätsklinikum Tübingen Titelfoto: Uwe Völkner, Fotoagentur FOX, Lindlar/Köln

Umschlaggestaltung: Rainer Klemm

Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

Herausgeber: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Friedrich-Henkel-Weg 1-25, 44149 Dortmund Telefon: 0231 9071-0

Telefax: 0231 9071-2454

E-Mail: poststelle@baua.bund.de Internet: www.baua.de

Berlin:

Nöldnerstr. 40-42, 10317 Berlin Telefon: 030 51548-0 Telefax: 030 51548-4170

Dresden:

Proschhübelstr. 8, 01099 Dresden Telefon: 0351 5639-50 Telefax: 0351 5639-5210

Alle Rechte einschließlich der fotomechanischen Wiedergabe und des auszugsweisen Nachdrucks vorbehalten.

Aus Gründen des Umweltschutzes wurde diese Schrift auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt.

ISBN 978-3-88261-113-7

(4)

Inhaltsverzeichnis

Seite Kurzfassung 7

Abstract 8

Résumé 9

Vorbemerkung 10

1 Einleitung und Zielsetzung 12

1.1 Hintergrund der vorliegenden Arbeit 12

1.2 Gliederung der vorliegenden Arbeit 13

1.3 Anatomie des Kniegelenks 13

1.4 Mechanische Aspekte des Kniegelenks 14

1.5 Definition, Ätiologie und Pathophysiologie der Gonarthrose 16

1.6 Definitionen der Arthrosegrade 18

1.7 Übersicht ausgewählter internationaler und nationaler Literatur 20

1.8 Zusammenfassung des Wissensstands 29

1.9 Einordnung der vorliegenden Arbeit 30

1.10 Ziele der Forschungsarbeit und Arbeitshypothesen 31

2 Methoden 32

2.1 Variablenmodell/Erläuterungen zum Fragebogen 32

2.2 Datenerhebung in den Kliniken 33

2.2.1 Patienteninformation und Einverständniserklärung 33

2.2.2 Standardisierter Befundbogen für Fälle 33

2.2.3 Dokumentation für Fälle und Kontrollen 33

2.2.4 Erfassungsbogen zum Telefoninterview 34

2.3 Datenerhebung in der Tätigkeitsanalyse 34

2.3.1 Dokumentation der Tätigkeiten mit Hilfe eines PDA 34

2.3.2 Kurzfragebogen für die Beschäftigten 34

2.4 Kollektiv der Fall-Kontroll-Studie 35

2.4.1 Fallgruppe 35

2.4.2 Kontrollgruppe 36

2.4.3 Auswahl der Kontrollen 37

(5)

3 Auswertung 38

3.1 Statistische Analysen 38

3.2 Statistische Methoden 38

3.2.1 Regressionsanalysen 38

3.2.2 Berücksichtigung von Confounding im Modell der logistischen

Regression 39 3.2.3 Gütekriterien für die logistischen Regressionsmodelle 39

3.2.4 Konditionale logistische Regression 40

3.2.5 Statistische Kenngrößen 42

3.3 Stichprobengröße 43

3.4 Qualitätskontrolle, Qualitätssicherung 43

3.5 Ethik und Datenschutz 44

4 Erprobung des Methodeninventars 45

4.1 Erprobung des Fragebogens 45

4.1.1 Wiederholungsbefragung im betrieblichen Setting 45

4.1.2 Akzeptanz des Fragebogens 46

4.2 Diskussion der Fragebogenerprobung 48

4.3 Erprobung der arbeitswissenschaftlichen Erhebungsmethodik für

die ergänzenden Tätigkeitsanalysen 49

4.4 Diskussion der Erprobung der arbeitswissenschaftlichen

Erhebungsmethodik für die ergänzenden Tätigkeitsanalysen 52

5 Ergebnisse der Fall-Kontroll-Studie 53

5.1 Beschreibung der Kollektive 53

5.1.1 Beschreibung der Probanden 53

5.1.2 Deskription der Fälle und Kontrollen 56

5.1.3 Repräsentativität und Vergleichbarkeit der Fälle und Kontrollen 57 5.1.4 Repräsentativität und Vergleichbarkeit der Fälle und Kontrollen mit

anderen Kollektiven 59

5.1.5 Verteilung von Fällen und Kontrollen nach beruflicher Tätigkeit im Jahr 1999 im Vergleich zu den Beschäftigtenzahlen der Bundesagentur für Arbeit 61 5.1.6 Häufigkeiten von Sport und Freizeitaktivitäten 62

5.1.7 Häufigkeiten von Tätigkeitsmerkmalen 63

5.2 Prädiktoren für Gonarthrose – Modelle 66

5.2.1 Schlankste Modelle für Frauen und Männer 67 5.2.2 Body-Mass-Index im Verlauf über das Leben 73

5.2.3 Kombination: Körpergewicht und Knien 76

5.2.4 Kombination: Knien und Heben und Tragen 78

5.2.5 Sport und Knien 80

(6)

5.3 Vergleich der beruflichen Tätigkeiten zwischen Fällen und

Kontrollen 82

6 Ergebnisse aus den Tätigkeitsanalysen 84

7 Diskussion der Ergebnisse 90

7.1 Zusammenfassung der Ergebnisse 90

7.2 Diskussion der Prädiktoren und Prüfung der Hypothesen 90 7.2.1 Prüfung der Arbeitshypothese 1: Gonarthrose und berufliche

Expositionen durch erzwungene Körperhaltungen, manuelle

Lastenhandhabung und spezielle Körperbewegungen 90 7.2.2 Prüfung der Arbeitshypothese 2: Gonarthrose und weitere berufliche

Belastungsmerkmale 93 7.2.3 Prüfung der Arbeitshypothese 3: Gonarthrose und bestimmte

dispositionelle Gegebenheiten 94

7.2.4 Prüfung der Arbeitshypothese 4: Gonarthrose und Freizeittätigkeiten 97 7.2.5 Prüfung der Arbeitshypothese 5: Gonarthrose und Berufsordnung 99

7.3 Kombinationsbelastungen 101

7.3.1 Kombination: Knien und Adipositas 101

7.3.2 Kombination: Knien sowie Heben und Tragen 101 7.4 Die unbekannten Faktoren: Anatomische Besonderheiten und

unbemerkte Vorschädigungen des Kniegelenks 102

7.5 Diskussion der Tätigkeitsanalysen 103

7.6 Limitationen, Fehlerdiskussion und Rücklaufquote 103 7.6.1 Studiendesign und Auswahl der Fall- und Kontrollpopulationen 103

7.6.2 Datenerhebung 106

7.6.3 Rücklaufquote 106

7.6.4 Wissenschaftlicher Hintergrund der Studie 107

7.6.5 Recall Bias 107

7.6.6 Interviewer Bias 108

7.7 Gesamtbeurteilung der Studie 108

8 Ausblick 109

8.1 Arbeitsgestaltungsmaßnahmen 109

8.2 Weitere Forschungsansätze 110

9 Literatur 112

(7)

Abbildungsverzeichnis 122 Tabellenverzeichnis 124 Abkürzungsverzeichnis 127 Fachbegriffe 128

Anhang 130

Anhang 1 Standardisierter Fragebogen für Fälle und Kontrollen 131

Anhang 2 Erläuterungen zum Fragebogen 145

Anhang 3 Patienteninformation 157

Anhang 4 Einverständniserklärung 158

Anhang 5 Standardisierter Befundbogen für Fälle 159 Anhang 6 Patientendokumentation für Fälle und Kontrollen 162

Anhang 7 Erhebungsbogen zum Telefoninterview 163

Anhang 8 Dokumentation der Tätigkeitsanalysen 165

Anhang 9 Standardisierter Fragebogen zu den Tätigkeitsanalysen 166

Anhang 10 Auswertestrategie 168

Anhang 11 Auswertung der Fall-Kontroll-Studie 185

Anhang 12 Auswertung der Tätigkeitsanalysen 196

(8)

7

Fall-Kontroll-Studie zur Bewertung von beruflichen Faktoren im Zusammenhang mit Gonarthrosen – die ArGon-Studie

Kurzfassung

Die Kniegelenksarthrose (Gonarthrose) ist eine der häufigsten degenerativen Er- krankungen des Muskel-Skelett-Systems. Eine Reihe von beruflichen und nichtberuf- lichen Faktoren wird für die Entwicklung und den Fortschritt dieser Erkrankung diskutiert. Insbesondere mit Blick auf die längere Lebensarbeitszeit (schrittweise An- hebung des Rentenalters auf 67 Jahre) gilt es, berufliche Risikofaktoren zu erkennen, um zielgerichtete Präventionsmaßnahmen einleiten zu können.

Um Erkenntnisse über den Zusammenhang von physischen Belastungen und individuellen Faktoren einerseits und Gonarthrose andererseits zu gewinnen, wurde die Fall-Kontroll-Studie „ArGon“ (Arbeit und Gonarthrose) durchgeführt. Patienten mit (Fälle) und ohne Kniegelenksarthrose (Kontrollen) wurden mittels standardisierter Fragebögen und im Interview befragt. Parallel zu dieser Befragung wurden in aus- gewählten Berufen Tätigkeitsanalysen und Befragungen durchgeführt, um Abwei- chungen zwischen retrospektiv erinnertem und objektiv betrachtetem Tätigkeitsumfang einschätzen zu können.

Von Juli 2006 bis Juni 2008 konnten 739 Fälle (438 Frauen, 301 Männer) und 571 Kontrollen (303 Frauen, 268 Männer) im Alter von 25-75 Jahren aus drei ortho- pädischen bzw. unfallchirurgischen Kliniken in Wuppertal und Köln in der Studie ein- geschlossen werden. Es wurden getrennte altersstratifizierte Modelle für Frauen und Männer berechnet.

Bei Männern und Frauen waren Knien, ein hoher Body-Mass-Index (BMI), eine fami- liäre Prädisposition sowie bestimmte Sportarten Prädiktoren für die Entstehung einer Kniegelenksarthrose. Bei Frauen stellten zusätzlich Beinfehlstellungen (X-/O-Beine), Kniebeschwerden bereits in der Kindheit sowie tägliches Heben und Tragen Prädik- toren dar. Ein inverser Zusammenhang konnte für langes/häufiges Sitzen und Rau- chen bei Frauen gezeigt werden.

In den 25 Tätigkeitsanalysen und Befragungen in ausgewählten Tätigkeitsbereichen wurde festgestellt, dass die Zeitanteile körperlich belastender Tätigkeiten durch Be- schäftigte überschätzt werden. Bezogen auf eine 8-Stunden-Schicht wurde der Anteil in gebückter Körperhaltung um 43 % und in kniender Körperhaltung um 49 % über- schätzt. Dies ist bei der Interpretation retrospektiv erhobener Daten zu beachten.

Weitere berufliche Risikofaktoren wie Springen oder Treppen/Leitern steigen zeigten keinen signifikanten Zusammenhang zur Kniegelenksarthrose. Insgesamt stehen die Studienergebnisse im Einklang mit der bisherigen Literatur und ergänzen diese um neue Erkenntnisse. Erstmals konnte sowohl für Männer als auch für Frauen eine Do- sis-Wirkungs-Beziehung für die Exposition „Knien“ – bezogen auf eine kumulative Lebenszeitdosis – aufgezeigt werden. Präventionsmaßnahmen sollten bei der Redu- zierung von knienden Tätigkeiten und des Übergewichtes ansetzen.

Schlagwörter:

Kniegelenksarthrose, Gonarthrose, berufliche Tätigkeiten, Prävention

(9)

8

Case-Control-Study on Knee Osteoarthritis due to Occupational Risk Factors – the ArGon Study

Abstract

Knee osteoarthritis (OA) is one of the frequent impairing disorders of the muscu- loskeletal system. A number of occupational and non-occupational risk factors are discussed as being related to the development and progression of knee joint dis- eases. Focussing on the extension of the work live in Germany (successive post- ponement of the retirement age to 67 years); the identification of work related factors is crucial in assessing the risk and in deriving preventive measures.

The case-control-study “ArGon” (Arbeit (work) and Gonarthrose (knee osteoarthritis)) was carried out to collect data about the significance of physical exposures associated with occupational and leisure time activities. Patients with (cases) and without knee OA (controls) were questioned by means of a standardised questionnaire and an interview. Additional work place analyses were carried out in selected workplaces with knee demanding activities. The aim of these analyses was to estimate the differ- ences between the retrospectively recalled and the objectively rated quantity of the work activities.

From July 2006 to June 2008, 739 cases (438 female, 301 male) and 571 controls (303 female, 268 male) aged 25 to 75 years were recruited in three orthopaedic and/or accident-surgical hospitals in Wuppertal and Cologne for inclusion into the study. Separate models for men and women were stratified by age.

Kneeling, high body-mass-index (BMI), family history (knee OA in parents, brothers or sisters), and specific sport activities with a risk of trauma were predictors of the development of knee OA in women and men. In women, malalignment of the knee (knock knee or bow legs), history of pain in the knee in childhood and daily lifting and carrying of loads were associated with an increased odds ratio (OR), sitting and smoking with to a reduced OR.

In the 25 workplace analyses and interviews, the amount of physically demanding activities was overrated consequently by the employees. Related to an 8 hours shift, the time fraction of bend down position was overrated 43 % on average and the time fraction of kneeling or squatting was overrated 49 % on average. These findings should be considered in the interpretation of retrospectively collected subjective data.

Further risk factors like e.g. jumping or climbing stairs/ladders, discussed in the literature, were not associated with knee OA in the present study. Nevertheless, the results reflect generally the findings from the literature and add new results. This is the first study, in which for both men and women a dose response relationship for kneeling/squatting based on the cumulative lifetime dosis and knee OA could be demon- strated. Preventive measures should focus on the reduction of kneeling activities and obesity.

Key words:

knee osteoarthritis, occupational tasks, prevention

(10)

9

Etude de cas-témoins pour l’évaluation de facteurs professionnels en relation avec l’arthrose de

l’articulation du genou – l‘étude ArGon

Résumé

L’arthrose de l’articulation du genou (gonarthrose) est l’une des maladies dégéné- ratives de l’appareil squeletto-musculaire les plus fréquentes. En ce qui concerne le développement et l’évolution de la maladie, on discute de facteurs de risque dus aux charges physiques et aux postures forcées, autant lors de l’exercice de la profession (p. ex. être à genoux, soulever, et porter des charges lourdes) que pendant le temps libre (p. ex. certains sports), en plus des facteurs relevant de la constitution physique.

C’est en particulier dans l’optique d’une durée de vie de travail plus longue, qu’il est important d’identifier les facteurs de risque professionnels, pour en déduire des mesures de prévention. C’est dans ce but que fut effectuée l‘étude de cas-témoins Ar- Gon (Arbeit (travail) et Gonarthrose (l’arthrose de l’articulation du genou)).

Les cas (patients souffrant de gonarthrose) et les témoins (patients accidentés) furent recrutés de juillet 2006 à juin 2008 dans trois cliniques d’orthopédie et de trau- matologie à Wuppertal et à Cologne. Les données sur la constitution physique, le comportement dans le temps libre, et les charges physiques lors de l’activité profes- sionnelle, furent relevées à l’aide d’un questionnaire standardisé. Parallèlement à l’enquête auprès des cas et des témoins, des enquêtes et des analyses de travail furent effectuées dans des professions sélectionnées, afin de pouvoir évaluer les dif- férences entre l’étendue réelle de l‘activité et celle dont les personnes interrogées se souvenaient.

739 cas (438 femmes, 301 hommes) et 571 témoins (303 femmes, 268 hommes) furent recrutés. On calcula des modèles stratifiés par tranches d’âge séparemment pour les femmes et les hommes. Chez les femmes et chez les hommes, la posture à genoux, un indice de masse corporelle (IMC) élevé, une prédisposition familiale, ainsi que certains sports, étaient des prédicteurs pour le développement d’une arthrose de l’articulation du genou. Chez les femmes, des jambes en X ou en O, des douleurs aux genoux dès l’enfance, ainsi que la manutention quotidienne de charges, étaient des prédicteurs supplémentaires. Le fait de fumer, et de longues ou fréquentes pé- riodes assises chez les femmes, s’avérèrent avoir un effet préventif.

Ce travail est la première étude, dans laquelle und relation de dose à effet pour la posture à genoux cumulée a pu être démontrée autant pour les hommes que pour les femmes. Des mesures de prévention devraient viser d’abord la réduction de l’excès de poids et (si possible) la réduction d’activités en posture à genoux. Les 25 analyses de travail et les enquêtes, qui ont été éffectuées, ont permis de consta- ter que la part du temps passée à des activités physiques très sollicitantes est lar- gement surestimée. Pour une équipe de 8 heures, la part du temps passée en posture penchée fut surestimée de 43 % et celle passée en postures à genoux de 49 %. Cela est à prendre en considération lors de l’interprétation de données rele- vées rétrospectivement.

Mots clés:

Arthrose de l’articulation du genou, gonarthrose, étude de cas-témoins, posture à genoux, prévention

(11)

10

Vorbemerkung

Die vorliegende Arbeit bildet den Abschlussbericht über das Forschungsprojekt F2096 der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) in Berlin. Das Projekt wurde durch die BAuA initiiert, finanziert und über den gesamten Verlauf begleitet und inhaltlich unterstützt. Das von der BAuA vorgegebene Design einer Fall- Kontroll-Studie wurde durch die Projektgruppe im Rahmen der Erstellung des Stu- dienprotokolls in der vorliegenden Art und Weise entwickelt und ausgestaltet. Der chronologische Verlauf des Projektes ist in Abbildung 0.1 dargestellt.

Im Frühjahr 2006 begann dieses Projekt mit einer ausführlichen Literaturrecherche und der Konzeption und Erarbeitung des Methodeninventars. Für den Kern der Er- hebung wurde hierzu ein Patientenfragebogen entwickelt, der im Wesentlichen auf bereits bestehende Erhebungsinstrumente zurückgreift, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu anderen Studien zu ermöglichen. In dem Zusammenhang möchten wir an dieser Stelle insbesondere Herrn Prof. David Coggon von der Universität Southampton, Großbritannien, Frau PD Dr. Héléne Sandmark von der Universität Örebro (vormals beschäftigt im Karolinska Institutet), Schweden und Herrn PD Dr.

Andreas Seidler von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin in Berlin sehr herzlich für die Überlassung ihrer Erhebungsinstrumente danken.

Die Funktionalität des in dieser Studie eingesetzten Fragebogens wurde unter den Beschäftigten des Kanal- und Rohrnetzbetriebes der Wuppertaler Stadtwerke AG im Rahmen einer Wiederholungsbefragung erprobt. In demselben Betrieb konnten spä- ter auch Tätigkeitsanalysen durchgeführt werden. Wir danken dem dortigen Bereich Gesundheitsschutz sowie den Mitarbeitern des Kanal- und Rohnetzbetriebes für ihre Unterstützung.

Das Projekt wurde durch einen wissenschaftlichen Beirat begleitet, der zu Projektbe- ginn und nach Abschluss der Erhebungsphase einberufen wurde. Für die wissen- schaftliche, kompetente und konstruktive Unterstützung von Herrn PD Dr. Holger Bäthis, Klinikum Köln Merheim; Herrn Prof. Dr. Ulrich Bolm-Audorff, Regierungsprä- sidium Darmstadt, Abteilung Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik, Dezernat Lan- desgewerbearzt/Wiesbaden; Herrn Dr. Rolf Ellegast, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung – BGIA, Fachbereich 4 Arbeitsgestal- tung, Referatsleiter "Ergonomie"/Sankt Augustin; Herrn Dr. Rolf Lefering, Universität Witten/Herdecke, Institut für Forschung in der Operativen Medizin (IFOM); Herrn PD Dr. Andreas Seidler, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin/Berlin und Herrn Dipl.-Stat. Dirk Taeger, Forschungsinstitut für Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (BGFA)/Bochum bedanken wir uns ebenfalls.

Die Datenerhebung von Fällen und Kontrollen fand in der Zeit von Juli 2006 bis Juni 2008 statt. Hierbei danken wir Prof. Dr. Andreas Dávid und Dr. Markus Schubert vom HELIOS Klinikum Wuppertal, Dr. Wolfgang Cordier vom Sankt Josef Zentrum für Or- thopädie und Rheumatologie in Wuppertal sowie Dr. Ted Böhmer, Dr. Tim Grüne- wald, Dr. Philip Helm, Dr. Vera Schmitz-Greven, Dr. Tilo Tinschmann, Dr. Andreas Wafeisade sowie Frau Regina Langen vom Klinikum Köln Merheim für ihre Unter- stützung in der Datenerhebung.

Die ausgefüllten Erhebungsbogen wurden während der zweijährigen Erhebungspha- se fortlaufend in eine Datenbank eingegeben, um ein geschlechts- und altersbezo-

(12)

11

genes Matching zwischen Fallgruppe und Kontrollgruppe sicherzustellen. Die Daten- eingabe erfolgte im Institut ASER unter Mitarbeit von Sven Dunkel, Philipp Gebhardt und Xaver Gebhardt, die Telefoninterviews unter Mitarbeit von Zeynep Karabacak, denen wir ebenfalls für ihren unermüdlichen Einsatz sehr herzlich danken. Im Verlauf der Haupterhebungsphase wurden auch Tätigkeitsanalysen durchgeführt. Hierüber sollte eine bessere Einschätzung der Art und Dauer der kniebelastenden Tätigkeiten erreicht werden. Den Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen aus den verschiedenen Be- trieben, die wir für diese Erhebungen gewinnen konnten, sei ebenfalls herzlich ge- dankt, genauso wie Herrn Michael Schwarz für seine Unterstützung bei der Datenerhebung und der Erprobung der Methodik.

Die Berechungen der konditionalen logistischen Regressionsmodelle erfolgte mit SAS 9.2. unter Mitwirkung von Gisela Büchele, MPH, vom Institut für Epidemiologie der Universität Ulm. Die orthopädisch-unfallchirurgische Bewertung der abgefragten Sportarten hinsichtlich ihres Einflusses auf das Kniegelenk erfolgte durch die in dieser Studie beteiligten Orthopäden sowie Prof. Dr. Nikolaus Wülker, Universitätsklinik für Orthopädie am Universitätsklinikum Tübingen. Die sportmedizinische Bewertung der abgefragten Sportarten erfolgte durch Prof. Dr. Andreas Nieß, Kompetenzzent- rum für Sportmedizin am Universitätsklinikum Tübingen. Ihnen danken wir ebenfalls für ihre Unterstützung.

Wir danken Frau Christa Walzer (BAuA), in deren Verantwortung die Endredaktion und Korrektur des Berichtes lag.

Selbstverständlich danken wir an dieser Stelle auch den knapp 2000 Patienten, die freiwillig an dieser Studie teilgenommen und durch ihre Mitwirkung wesentlich zum Erfolg beigetragen haben.

Dieser Bericht beruht in Teilen auf der Dissertation von Dipl.-Ing., M.Sc. André Klußmann (KLUßMANN, 2009) an der Bergischen Universität Wuppertal, Fachbe- reich D, Abteilung Sicherheitstechnik, und wurde durch die Koautoren um fachspezi- fische Ergänzungen erweitert.

Zeitlicher Ablauf des Projektes

2006 2008 2009

Literaturrecherche und Entwicklung des Methodeninventars

Haupterhebungsphase in den drei Kliniken

Durchführung von Arbeitsplatzanalysen

Datenaufbereitung &

-kontrolle, Auswertung, Berichtsabfassung

1. Beiratssitzung 2007

Antrag an die Ethikkommission

Pretest Fragebogen in Klinik und in

einem Betrieb

2. Beiratssitzung

Durchführung von Telefoninterviews

Abb. 0.1 Projektverlauf

(13)

12

1 Einleitung und Zielsetzung

1.1 Hintergrund der vorliegenden Arbeit

Beschwerden und Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems gehören zu den häu- figsten Gründen für Arbeitsausfall in der westlichen Welt. Somit sind sie – neben den gesundheitlichen Leiden und Einschränkungen für die Beschäftigten – auch eine enorme wirtschaftliche Last für die betroffenen Betriebe und damit auch für die deut- sche Volkswirtschaft. Arbeitsunfähigkeitstage (AU-Tage) als Folge von Krankheiten des Muskel-Skelett-Systems und des Bindegewebes summierten sich dabei im Jahr 2007 auf insgesamt 103,6 Millionen und damit 23,7 % aller AU-Tage. Daraus resul- tierte ein Ausfall der Bruttowertschöpfung in Höhe von 17,3 Mrd. € (SuGA, 2009).

Die häufigsten Beschwerden und Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems lassen sich grob in vier Körperregionen zusammenfassen: Schulter-/Halswirbel- säulen(HWS)-Region, Lendenwirbelsäulen(LWS)-Region, Ellenbogen-/Handregion und Knieregion. Es gibt in der wissenschaftlichen Fachliteratur eine Reihe von Hin- weisen darauf, dass berufsbedingte Belastungsfaktoren neben vielen anderen Fakto- ren mit Beschwerden und Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems im Zusammenhang stehen. Beschwerden in der Schulter-/HWS-Region können z. B. bei lang andauernder und ununterbrochener Bildschirmarbeit oder bei Überkopfarbeit auftreten. Die Ellenbogen-/Handregion kann bei repetitiven Tätigkeiten (z. B. bei Fließbandarbeit, seltener bei Büroarbeit) betroffen sein. Beschwerden in der LWS- Region betreffen nahezu alle Berufsgruppen. Vor allem in Berufen mit Lastenhand- habung und Zwangshaltung, in Berufen mit Vibrationseinwirkung wie auch bei Beru- fen mit statischer Haltearbeit (langes Sitzen, Stehen) wird häufig über derartige Beschwerden berichtet (BERNARD, 1997; KUORINKA und FORCIER, 1995).

Eine der häufigsten Gelenkerkrankungen ist der Kniegelenksverschleiß (medizinisch auch Kniegelenksarthrose oder Gonarthrose (von gon (= Knie) und Arthrose (Syn- onym für Arthrosis deformans – altgriechisch Gelenk und lateinisch deformare „ver- stümmeln“)) genannt. Betroffen sind hierbei überwiegend Personen etwa ab dem 55. Lebensjahr. Im Prinzip ist der Knieverschleiß kein ungewöhnlicher Vorgang, und vermutlich würde jedes Landlebewesen aus der Gruppe der Säugetiere im Alter eine Kniegelenksarthrose bekommen, wenn es denn alt genug würde. Die Frage ist: Was sind die Faktoren, die ein Kniegelenk früher „altern“ lassen? Und wo müsste oder könnte durch präventive Maßnahmen in der Arbeitsgestaltung, aber auch in anderen Bereichen, eine „Alterung“ möglichst weit hinausgeschoben werden? Aus arbeitswis- senschaftlicher Sicht ist diese Fragestellung insbesondere für die Zeit des Berufsle- bens von Bedeutung. Denn durch den bereits oben angesprochenen demografischen Wandel wird der Anteil der Arbeitskräfte über 55 Jahre ansteigen, d. h. die Perso- nengruppe, die noch im Berufsleben unter einer Kniegelenksarthrose leiden wird, wird größer werden. Dadurch ist auch mit einem Anstieg der Kosten durch Fehlzeiten und Produktionsausfall zu rechnen.

Eine Fall-Kontroll-Studie ist eine Form der epidemiologischen Studie in der Medizin.

Verglichen werden in einer retrospektiven Untersuchung erkrankte Personen (Fälle) und gesunde Personen (Kontrollen). Bei beiden Gruppen wird nun ermittelt, ob in der Vergangenheit Expositionen gegenüber potentiellen Risikofaktoren vorlagen. Findet sich ein signifikanter Unterschied zwischen beiden Gruppen, kann davon ausgegan-

(14)

13

gen werden, dass eine Korrelation zwischen Risikofaktor und Erkrankung vorliegt.

Als Messgrößen gehen die von den befragten Personen „geschätzten“ Expositionen ein (z. B. Wie viele Stunden pro Tag haben Sie bei der Tätigkeit XY gekniet?). Um diese Messgrößen zu objektivieren, wurden exemplarisch arbeitswissenschaftliche Tätigkeitsanalysen bei Beschäftigten mit kniebelastenden Tätigkeiten durchgeführt.

Diese Tätigkeitsanalysen, in welchen auch eine neue Methode zur Erfassung von Körperhaltung und Lastenhandhabung entwickelt wurde, dienten der „Objektivierung“

von retrospektiv erhobenen Daten. Hierbei wurden Beschäftigte aus unterschiedli- chen Berufsgruppen jeweils einen Arbeitstag lang beobachtet und am Ende des Ta- ges zu Häufigkeit und Dauer von Körperhaltungen und Lastenhandhabungen befragt.

Über die Differenz zwischen beobachtetem und empfundenem Umfang der einzelnen Expositionen lässt sich abschätzen, welche Expositionen über- und welche unter- schätzt wurden.

1.2 Gliederung der vorliegenden Arbeit

In den folgenden Abschnitten werden zunächst die Anatomie des Kniegelenks, die Ätiologie der Kniegelenksarthrose und der aktuelle Wissensstand über die Entste- hung von Kniegelenksarthrosen beschrieben sowie die Ziele dieser Studie erläutert.

In Kapitel 2 werden die eingesetzten Methoden erörtert. Kapitel 3 beschreibt die Auswertung des Datenmaterials. Im Kapitel 4 wird über die Erprobung des Metho- deninventars berichtet. Hierauf aufbauend folgen die Ergebnisse der Fall-Kontroll- Studie in Kapitel 5 und der Tätigkeitsanalysen in Kapitel 6 sowie deren Diskussion in Kapitel 7. Abschließend erfolgt ein Ausblick in Kapitel 8. Die eingesetzten Methoden sind in den Anhängen dargestellt.

1.3 Anatomie des Kniegelenks

Das Kniegelenk ist das größte Gelenk des Körpers und am besten von allen Gelen- ken geschützt. Der Oberschenkelknochen (Femur), das Schienbein (Tibia) und die Kniescheibe (Patella) bilden dabei die knöchernen Gelenkpartner (vgl. Abb. 1.1). Be- teiligt sind die Gelenkflächen der (Epi-)Kondylen vom Oberschenkelknochen und vom Schienbein (Tibiakopfplateau). Am Kniegelenk sind Bewegungen in zwei Ach- sen möglich. So kann das Knie hauptsächlich gebeugt und wieder gestreckt werden.

Im gebeugten Zustand ist zusätzlich eine geringgradige Innen- und Außenrotation möglich. Innerhalb des Gelenkes befinden sich die Kreuzbänder, zwei starke, sich überkreuzende Bänder (vorderes und hinteres Kreuzband), die eine Verschiebung der beiden Gelenkanteile nach vorn oder hinten verhindern. An den Außenseiten wird die Gelenkkapsel durch die inneren und äußeren Seitenbänder verstärkt, die als kräftige Faserzüge die vorne gelegene Patellarsehne ergänzen. Oberschenkelkno- chen und Schienbein haben im gesunden Zustand keinen direkten Kontakt miteinan- der, da zwei knorpelige Strukturen, die Menisken, zwischengeschaltet sind. Diese liegen medial (zur Körpermitte) und lateral (nach außen) und werden als Innen- und Außenmeniskus bezeichnet. Der innere hat eine Halbmond-, der äußere eine nahezu geschlossene Kreisform. Sie sind zwar an ihrem verdickten Außenrand mit der Ge- lenkkapsel verwachsen, aber doch so beweglich befestigt, dass sie noch auf den Ge- lenkflächen des Schienbeins verschiebbar sind. So bieten sie dem Oberschenkelknochen eine der jeweiligen Gelenkstellung angepasste Pfanne. Weil die Menisken außerdem eine gewisse Elastizität besitzen, gleichen sie Belastungen aus, die auf das Knie einwirken (SCHÄFFLER und SCHMIDT, 1997).

(15)

14

Die Gelenkflächen sind zudem mit einer dünnen Schicht hyalinen Knorpels überzo- gen. Hyaliner Knorpel hat eine hohe Druckelastizität, deshalb ist er überall im Körper zu finden wo hauptsächlich Druckbelastungen auftreten (wie z. B. auch auf den Wir- belkörpern). Der hyaline Knorpel wird nicht durchblutet. Die Blutgefäße versorgen nur das Perichondrium (die Knorpelhaut). Von dort aus werden die Knorpelzellen durch Diffusion durch die Knorpelmatrix ernährt.

Die Schädigungen dieses hyalinen Knorpels sind das Hauptthema dieser Arbeit.

Abb. 1.1 Blick auf das eröffnete rechte Kniegelenk von oben und von vorne¹

1.4 Mechanische Aspekte des Kniegelenks

Die Einflussgrößen auf den Verschleiß des Kniegelenks sind die gleichen wie bei technischen Bauteilen. Beim Knie bilden Ober- und Unterschenkelknochen den Grund- und Gegenkörper. Als Zwischenstoff fungieren Faserknorpel (dies sind die Menisken, die sich wie „Puffer“ scheibenförmig zwischen Ober- und Unterschenkel befinden) und hyaliner Knorpel, eine weiche und geschmeidige ca. 1-2 mm dicke Masse, die den Oberschenkel- und den Unterschenkelknochen bekleidet.

Der Vergleich mit technischen Bauteilen gelingt allerdings nur auf den ersten Blick.

So kann beim menschlichen Knie die Materialgüte kaum geprüft, geschweige denn verändert werden. Auch gleicht kaum ein Kniegelenk dem anderen. Kraftverläufe innerhalb des Kniegelenkes in der Bewegung sind nur sehr schwer zu beurteilen, denn das Gelenk hat keine fixe Drehachse. Der Oberschenkel gleitet beim Knien über den Unterschenkel und ändert so permanent die Drehachse.

1 Abbildung entnommen aus: Schäffler A, Schmidt S (1997): Mensch Körper Krankheit: Anatomie, Physiologie, Krankheitsbilder; Lehrbuch und Atlas für die Befunde im Gesundheitswesen. 3. korrigier- ter Nachdruck. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1997, Seite 141, Abb. 8.85. Mit freundlicher Geneh- migung des Elsevier Verlags. ^©Elsevier Verlag.

(16)

15 Die Abbildung 1.2 ist einem Artikel von SMIDT (1973) entnommen und beschreibt die Messer- gebnisse von einer in-vivo (im lebendigen Orga- nismus) Bestimmung der Lage der Drehachse des Kniegelenks in Abhängigkeit vom Beuge- winkel aus Röntgenaufnahmen. Die Abhängig- keit der Achslage vom Beugewinkel ist deutlich erkennbar. BRINCKMANN et al. (2000) sind der Meinung, dass z. B. für die einfache Abschät- zung der Belastung des Kniegelenks die Lage- änderungen der Drehachse jedoch als vernachlässigbar angesehen werden kann.

Allerdings kommt für die Berechnung der kon- kreten Belastung erschwerend hinzu, dass ver- schiedene Muskeln und Bänder die Kräfte aufnehmen, so dass nicht davon ausgegangen werden kann, dass die Kraftverteilung im Knie gleichförmig verläuft. Beim Kniegelenk handelt es sich nicht nur um ein einfaches Scharnierge- lenk. Es ermöglicht bzw. erzwingt durch die anatomische Gestaltung des Gelenkes auch eine leichte Außenrotation beim Knien, was die Be- rechung von Kraftverläufen weiter verkompli- ziert. Bei der Kraftübertragung von Ober- auf Unterschenkel kommt den Menisken eine be- sondere Bedeutung zu. Abbildung 1.3 ist einem Buch von MAQUET (1984) entnommen und zeigt die Kontaktflächen zwischen Ober- und Unterschenkel im intakten Kniegelenk (links) sowie bei fehlenden Menisken (rechts). Auch bei vorhandenen Menisken erstreckt sich die Kontaktfläche zwischen Ober- und Unterschen- kel nie über das gesamte Tibiaplateau. Beim Fehlen der Menisken ist eine um den Faktor 2 bis 3 verkleinerte Kontaktfläche zu beobachten.

Darüber hinaus ist zu erkennen, dass der be- lastete Teilbereich seine Lage mit der Stellung des Gelenks ändert. Die Kontaktfläche ver- schiebt sich mit zunehmender Beugung zum hinteren Teil des Gelenkes (in Abb. 1.3 jeweils unten). Diese und weitere Faktoren machen es sehr schwer, Aussagen darüber zu treffen, wie

2 Abbildung entnommen aus: Smidt GL (1973): Biomechanical analysis of knee flexion and extension.

J Biomech. (1973) 6(1):79-92. Mit freundlicher Genehmigung des Elsevier Verlags. ^©Elsevier Verlag.

3 Abbildung entnommen aus: Maquet PGJ (1984): Biomechanics of the Knee. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokio, 1984, S. 69, Abb. 63. Mit freundlicher Genehmigung des Springer Ver- lags. ^©Springer Verlag.

Abb. 1.2 Lage der Drehachse des Kniegelenks in

Abhängigkeit vom

Beugewinkel²

Abb. 1.3 Größe und Lokalisation der Kontaktfläche des

femoro-tibialen Gelenks

mit (links) und ohne (rechts) Menisken in

Abhängigkeit vom

Beugewinkel³

(17)

16

die Kraftverläufe und die Kraftübertragung zwischen Ober- und Unterschenkel exakt ablaufen und an welchen Stellen der hyaline Knorpel auf den Oberflächen der Ober- und Unterschenkel belastet wird. Demzufolge ist auch die Frage, wie lange ein Knie unter „gewöhnlichen“ Einsatzbedingungen den Anforderungen standhalten könnte, ohne zu verschleißen, nicht so einfach abzuschätzen wie bei technischen Bauteilen.

1.5 Definition, Ätiologie und Pathophysiologie der Gonarthrose⁴

Die Arthrosis deformans ist durch fortschreitende Degeneration (Verschleiß) und schließlich Verlust des Gelenkknorpels (hyaliner Knorpel) charakterisiert und äußert sich v. a. an den großen, mechanisch besonders belasteten Gelenken (Knie-, Hüft- und Schultergelenke). In der Folge kommt es zu einer Verdichtung (Sklerose) des subchondralen Knochens und zur Bildung von Knochenauswüchsen im Bereich der Gelenkränder, den so genannten Osteophyten. Da im Verlauf der Degeneration auch Um- und Anbauvorgänge am gelenknahen Knochen zu erkennen sind, wird auch die Bezeichung Osteoarthrose verwendet (ZILCH und WEBER, 1989). Unter dem Begriff Gonarthrose sind alle degenerativen Erkrankungen des Kniegelenks (femoro-tibial (zwischen Ober- und Unterschenkelknochen) und femoro-patellar (also zwischen Oberschenkelknochen und Kniescheibe)) zu verstehen. Sie gehört zu den häufigen und funktionell stark beeinträchtigenden Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems.

Dabei werden primäre und sekundäre Kniegelenksarthrosen unterschieden:

¾ Primäre (idiopathische) Gonarthrosen: Ätiologie und Pathogenese unbekannt Bei der primären Gonarthrose handelt es sich um Knorpeldegenerationen ohne erkennbare Ursache. Die Begründung in einem endogenen Knorpelbil- dungsdefekt wird diskutiert. Eine klinische Manifestation findet sich bei Jugendlichen und Teenagern gehäuft femoro-patellar und tritt insbesondere bei Frauen auf. Bei Erwachsenen sind klinische Manifestationen eher femoro- tibial und vermehrt ab dem 40. Lebensjahr zu beobachten. Weitere Häufungen finden sich bei Frauen postmenopausal. Zudem wird auch eine familiäre Häu- fung beobachtet.

¾ Sekundäre Gonarthrosen: Ätiologie und Pathogenese bekannt

Die Ursachen von sekundären Arthrosen sind überwiegend mechanisch be- gründet: Achsabweichungen, Verletzungen des Kniegelenkes, Arthropathien (metabolisch, neurogen, endokrin, bei Hämophilie, bei Systemerkrankungen), rheumatoide Arthritiden, bakterielle Arthritis, Dystopien der Patella, muskuläre Dysbalancen, Osteochondrosis dissecans, Dysplasien des Gelenkes, Osteo- nekrose (z. B. M. Ahlbäck) oder Chondromatose.

Der hyaline Knorpel ist die häufigste Knorpelart im menschlichen Körper und ein we- sentlicher Bestandteil der Gelenke. Sein Name ist aus dem Griechischen abgeleitet von "hyalos" (Glas), denn seine Farbe ist bläulich-weiß und durchscheinend wie Milchglas. Der hyaline Knorpel besteht aus

• einem Kollagenfasergerüst,

4 Quellen für diesen Abschnitt sind BÖCKER et al. (2004), AWMF (2002), ZILCH und WEBER (1989).

(18)

17

• aus den Proteoglykanen (einer homogenen Zwischensubstanz) und

• aus den Chondrozyten (Knorpelzellen),

die die beiden erstgenannten Stoffe synthetisieren. Er ist mit einer starken Fähigkeit zur Wasserbindung ausgestattet. Er besteht etwa zur Hälfte aus Kollagen, der Anteil an Proteoglykanen beträgt etwa 30 %. Der Wassergehalt des Knorpels kann bei jun- gen Erwachsenen bis zu 70 % betragen und nimmt mit dem Alter ab. Der Anteil der Knorpelzellen in dieser Knorpelart ist sehr gering und liegt bei 1 bis 10 %. Das Hei- lungsvermögen des Knorpels ist somit bei Beschädigungen sehr stark eingeschränkt, da es an Chondrozyten mangelt, die das Knorpelgewebe wieder aufbauen können.

Durch den arkadenförmigen Aufbau der Kollagenmatrix und die Eigenschaften der Proteoglykane (extreme Größe des Moleküls, extreme Fähigkeit zur Wasseraufnah- me und somit extreme Quellfähigkeit) besitzt der hyaline Knorpel eine hohe Druck- festigkeit und Elastizität. Die Chondrozyten sind in dieser Grundsubstanz wie

„eingemauert“. Der Stoffwechsel erfolgt ausschließlich über die Diffusion. Der Sub- stratsrom zu den Chondrozyten erfolgt ausschließlich über die Blutgefäße der Ge- lenkinnenhaut. Die Transitstrecke zwischen den Synovialkapillaren und den Chondrozyten ist daher lang, Gefährdungen des Transportes sind denkbar. Somit leben die Knorpelzellen bereits im Normalzustand an der unteren Existenzgrenze.

Die Osteoarthrose des Kniegelenks wird vermutlich multifaktoriell ausgelöst. Ist der Prozeß jedoch einmal in Gang gekommen, ist die Reaktion des Gewebes uniform.

Alle drei am hyalinen Knorpelaufbau beteiligten Strukturen (Kollagen, Proteoglykane und Chondrozyten) bilden gemeinsam eine funktionelle und biologische Einheit. Bei Schädigung nur eines Partners ist die Integrität des Gesamtsystems gefährdet. Da- bei sind die an der Existenzgrenze lebenden Chondrozyten besonders gefährdet.

Denkbar ist die primäre Schädigung eines jeden Partners:

Kollagen: z. B. durch Ermüdungsfrakturen. Hierdurch wird die Bindungsfähig- keit des Kollagens an Proteoglykane herabgesetzt, womit sich auch die Wasserbindungsfähigkeit ändert. Der Käfig für die Proteoglykane wird gesprengt, letztere nehmen mehr Wasser auf; der Knorpel wird weicher und damit weniger belastbar und leichter verletzbar.

Proteoglykane: vorzeitiger enzymatischer Abbau und damit Demaskierung (Offenle- gung) der Kollagenfibrillen

Chondrozyten: Zelluntergang durch endogene oder exogene Noxen, welche die Substratzufuhr beeinträchtigen. Im Laufe des Lebens wirken war- scheinlich endogene und exogene Noxen in unterschiedlicher Kom- bination zusammen und führen zur Arthrose.

(19)

18

1.6 Definitionen der Arthrosegrade

Bei einer Interpretation des Schadens aufgrund arthroskopischer oder offener Befun- de wird häufig die Einteilung nach OUTERBRIDGE (1961) verwendet (Abb. 1.4):

¾ Grad I: Weiche Knorpeloberfläche, noch keine Schädigung der Knorpeloberflächenschicht

¾ Grad II: Es sind nur oberflächliche Knorpelschichten betroffen,

leichte Schäden in der Knorpelzellstruktur, aufgeraute Oberfläche, Knorpelrisse, Knorpelzerfransung, Knorpelaufbruch (crab meat),

betroffene Fläche ist kleiner als ½ inch (ca. 1,3 cm) im Ø.

¾ Grad III: Tiefe Knorpelbrüche mit bloßem Auge erkennbar, Knorpelschäden bis zum darunter liegenden Knochen, Knorpelulzeration,

betroffene Fläche ist größer als ½ inch (ca. 1,3 cm) im Ø.

¾ Grad IV: Knorpelzerstörung mit freiliegendem Knochen,

schwere Gelenkschädigungen, bei denen es zu einer völligen Zerstörung der Knorpelschicht mit freiliegendem Knochen gekommen ist, Knorpelglatze, Ulkus mit Narbengewebe

Grad I: weiche Knorpeloberfläche Grad II: aufgeraute Oberfläche

Grad III: tiefe Knorpelbrüche Grad IV: Knorpelzerstörung Abb. 1.4 Arthroskopiebefunde von Knieschäden, Grad I bis IV

(20)

19

Bei einer Interpretation des Schadens aufgrund radiologischer Befunde wird häufig die Einteilung nach KELLGREN und LAWRENCE (1963) verwendet (Abb. 1.5):

¾ Grad I: Angedeutete Ausziehungen der Eminentia intercondylaris (Anhebung in der Mitte des Tibiaplateaus) und der gelenkseitigen Patellapole, zweifelhafte Gelenkspaltverschmälerung

¾ Grad II: Ausziehungen auch an Tibiakonsolen, beginnende Abflachung der Femurkondylen, mäßige subchondrale Sklerosierung,

möglicherweise mäßige Gelenkspaltverschmälerung

¾ Grad III: Deutliche Entrundung der Femurkondylen, osteophytäre Randwulstbildung an den Tibiakonsolen, der Eminentia intercondylaris, der Innenkanten der Femurkondylen und der gelenkseitigen Patellapole,

ausgeprägte subchondrale Sklerosierung,

gesicherte (hälftige) Gelenkspaltverschmälerung

¾ Grad IV: Gelenkdestruktion mit unruhiger Randkontur,

zystische Veränderungen an Tibiakopf, Femurkondylen und Patella, Subluxationsstellung des Femurs gegenüber der Tibia,

ausgeprägte Verschmälerung bis Aufhebung des Gelenkspaltes

Grad I°-(II)° Grad II°

Grad III°-IV° medial Grad IV° medial

Abb. 1.5 Radiologische Befunde von Knieschäden, Grad I bis IV

(21)

1.7 Übersicht ausgewählter internationaler und nationaler Literatur

Die in den folgenden Tabellen dargestellten Studien aus internationaler (Tab. 1.1) und nationaler Literatur (Tab. 1.2) sowie Zusam- menfassungen von Erkenntnissen aus Reviews (Tab. 1.3) wurden zu Beginn dieses Projektes zusammengestellt und im Projektver- lauf fortgeschrieben mit dem Ziel, hieraus eine möglichst vollständige Übersicht über relevante Faktoren zu generieren. Es sind jeweils Studienart, Kollektiv, Methoden und Ergebnisse beschrieben. Bei der Ergebnisdarstellung wurde unterschieden, ob es sich um Aussagen zu individuellen Faktoren (I), beruflichen Faktoren (B) oder sonstigen Erkenntnissen (S) handelt.

Tab. 1.1 Internationale Studien zur Gonarthrose

Autoren Studienart Kollektiv Methoden Ergebnisse

(I = Individuelle Faktoren, B = berufliche Faktoren, S = sonstige Erkenntnisse)

I signifikante Assoziation zwischen Gonarthrose (GA) und Übergewicht (Frauen OR:2,2; KI:1,7-2,8, Männer OR:2,5; KI:1,8-3,7) und ethnischer Hintergrund (Afroamerikanerinnen OR:2,1; KI:1,4-3,2)

Anderson

& Felson, 1988 (USA)

Querschnitt- studie „Na- tional Health

& Nutrition Survey“

HANES I

5.193 Personen Alter: 35-74 Jahre, davon 315 mit Kniegelenksarthro- se

standardisierter Fragebo- gen, klinische Untersu- chungen, Röntgenbilder (unbelastet), Auswertung altersadjustiert, getrennt nach Geschlecht

B signifikante Assoziation zwischen GA und Berufen mit kniebelastenden Tätigkeiten im Alter von 55-64 Jahren (Männer OR:1,2; KI:1,2-5,0, Frauen OR: 2,5; KI: 1,2-10,5)

Felson et al., 1991 (USA)

Kohortenstu- die „Fra- mingham- Heart-Study“

(seit 1948)

5.209 Personen hier: 1.424 Perso- nen ausgewertet

standardisierter Fragebo- gen, klin. Untersuchun- gen, Röntgenbild (unter Belastung), Adjustiert:

Alter, BMI, Rauchen, Ver- letzung, Bildung, getrennt nach Geschlecht

B signifikante Assoziation zwischen GA und Berufen mit kraft- und kniebelastenden Tätigkeiten (Männer OR:2,2; KI:1,4-3,6)

Vingård et al., 1991 (Schwe- den)

registerba- sierte Kohor- tenstudie

38.000 Bauarbeiter 91.000 Kontrollen Ausw: Subkollektiv

Registerdaten über Kran- kenhausbehandlungen (1981-1983, retrospektiv)

B männliche Landwirte (RR:1,5; KI:1,2-2,0), Bauarbeiter (RR:1,4; KI:1,1- 1,8) und Feuerwehrleute (RR:2,9; KI:1,3-4,5) sowie weibliche Reini- gungskräfte (RR:2,2; KI:1,3-3,0) hatten ein erhöhtes GA-Risiko Kivimäki et

al., 1992 (Finnland)

Querschnitt- studie

168 Bodenleger 146 Maler

standardisierter Fragebo- gen, klinische Untersu- chungen, Röntgenbilder (be- und unbelastet), Arbeitsplatzanalysen

S Knieunfälle, Knieschmerz und Osteophytenbildung (RR:1,4; KI:1,0-2,0) waren bei Bodenlegern häufiger als bei Malern. Alter, Knieunfälle, Rau- chen und Beruf korrelierten zur Osteophytenbildung.

20

(22)

Tab. 1.1 Internationale Studien zur Gonarthrose (Fortsetzung)

(I = individuelle Faktoren, B = berufliche Faktoren, S = sonstige Erkenntnisse,

OR = Odds Ratio, KI = 95 %Konfidenzintervall) I Risikofaktoren: Übergewicht (OR:3,3; KI:1,6-6,9), Knie-

verletzungen (OR:3,4; KI:1,7-6,7), Mensikusentfernung (OR 4,0; KI:1,0-16,4), Familienanamnese (OR:2,7;

KI:1,3-5,5), Heberden Knoten (OR:2,0; KI:1,1-3,6) Cooper et

al., 1994a;

Cooper et al., 1994b (Großbritan.)

Fall-Kontroll- Studie

109 Fälle (m/w) 218 Kontrollen Patienten aus einer Arztpraxis

Interview,

Röntgenbilder (Fälle),

Heberden Knoten, Gewicht und Körpergröße ermittelt

B Risikofaktoren: Hocken>30min (OR:6,9; KI:1,8-26,4), Knien >30 min (OR:3,4; KI:1,3-9,1), Treppen >10 Etagen (OR:2,7; KI:1,2-6,1)

Vingård et al., 1995 (Schweden)

Kohortenstudie 109 Leichtathleten (m) vs. 302 Kontrollen (m) (Zufallsstichprobe), Alter: 50-80 Jahre

standardisierter Fragebogen Hüfgelenksarthrose war unter den Leichtathleten signifikant häufiger (8 %) als unter den Kontrollen (3 %);

(OR:3,6; KI:1,4-9,3), Gonarthrose war bei den Leichtath- leten tendenziell häufiger (OR:2,8; KI:0,7-11,0).

Sahlström et al., 1995 (Schweden)

Beobachtungs- studie

12 Studenten Videoaufzeichnungen und Mes- sung von Krafteinwirkungen beim Gehen, Heben, Tragen, Springen etc.

S Im Vergleich zum Gehen traten bei Kniebeugung, He- ben, Treppen/Leitern steigen und Springen signifikant höhere Momente im Kniegelenk auf. Das Moment beim Springen war höher als beim Knien.

Spector et al., 1996 (Großbritan.)

Zwillings-Studie 130 identische und 120 nicht-id. Zwillinge Zwillingsregister Alter: 48-69 Jahre

standardisierter Fragebogen, klinische Untersuchungen, Röntgenbilder (Belastung), Laborbefunde (Blut und Urin)

I Intraclass-Korrelationen zeigten einen genetischen Ef- fekt für Gonarthrose.

Spector et al., 1997 (Großbritan.)

Querschnittstu- die „Chingford Study“

1003 Frauen Alter: 45-64 Jahre

standardisierter Fragebogen, klinische Untersuchungen, Röntgenbilder (Belastung), Laborbefunde (Blut und Urin)

I Schützender Effekt vor GA bei Personen, die aktuell eine Hormonersatztherapie (HRT) durchführten (OR:0,31; KI:0,11-0,93). Dieser Effekt war jedoch bei Personen mit zurückliegender HRT nicht signifikant.

Dennisson et al., 1998 (Großbritan.)

413 Fälle (w)

(Warteliste Hüft-OP) 413 Kontrollen

(aus Arztpraxen in der Region)

Interview,

Röntgenbilder (Fälle&Kontrollen), Heberden Knoten, Gewicht und Körpergröße ermittelt

I Nach Adjustierung für BMI, Heberden Knoten und Sport wurde ein nicht-signifikanter protektiver Effekt zwischen Hüftarthrose und Langzeithormontherapie (≥5 Jahre) gefunden (OR:0,6; KI:0,2-1,8). Ein nicht-signifikantes Risiko wurde für Kurzzeithormontherapie (<5 Jahre) gefunden (OR:1,7; KI:0,9-3,3). Keine Assoziationen fan- den sich für die orale Einnahme von Kontrazeptiva, An- zahl Geburten oder Hysterektomie.

21

(23)

(I = individuelle Faktoren, B = berufliche Faktoren, S = sonstige Erkenntnisse, RR = Relatives Risiko,

OR = Odds Ratio, KI = 95 %Konfidenzintervall) McAlindon et

al., 1999 (USA)

Kohortenstudie

„Framingham- Heart-Study“

(seit 1948)

Vergleich zwischen Baseline (1983-89) und Follow-up (1992/93)

standardisierter Fragebogen, klinische Untersuchungen, Röntgenbild (unter Belastung), adjustiert auf Alter, Geschlecht, BMI, Gewichtsverlust, Knieverlet- zung, Gesundheitsstatus, Kalo- rienaufnahme, Rauchen

B Die Anzahl an Stunden pro Tag mit schwerer körperli- cher Tätigkeit war mit dem radiologischen GA-Risiko verbunden.

Beispiel: Risiko für ≥4 Stunden schwere körperliche Tä- tigkeit/Tag vs. keine schwere körperliche Tätigkeit (OR:7,0; KI:2,4-20,0; P für Tendenz = 0,0002).

Risiko war am größten für Personen mit BMI im höchs- ten Terzil, für ≥3 Stunden schwere körperliche Tätig- keit/Tag vs. keine schwere körperliche Tätigkeit (OR:

13,0; KI:3,3-5,1). Für das symptomatische GA-Risiko waren die Resultate ähnlich, obgleich die Fallzahl klein war. Keine Effekte wurden bei leichter oder moderater körperlicher Tätigkeit beobachtet sowie bei Gehen und Treppen steigen.

Sandmark et al., 1999a (Schweden)

Populationsbe- zogene Fall- Kontroll-Studie

625 Fälle (Knie-OP) 548 Kontrollen (Zufallsstichprobe) Alter: 55-70 Jahre

Telefoninterview,

standardisierter Fragebogen

I In der Frauengruppe waren zu wenige mit sportlicher Aktivität, so dass hier keine RR berechnet werden konnten. Männer zwischen 55 und 65 hatten ein RR von 2,9 (KI:1,3-6,5) über alle Sportarten.

Einzelne Sportarten: Fußball (RR:2,0; KI:1,4-2,8);

Leichtathletik (RR:1,6; KI:1,0-2,7); Eishockey/Bandy (RR:1,9; KI:1,2-2,9).

Sandmark et al., 2000 (Schweden)

Telefoninterview,

standardisierter Fragebogen, Vergleich der Tätigkeiten vom 15. bis zum 50. Lebensjahr

B Höchstes Risiko für GA bei männlichen Wald- und Bau- arbeitern sowie Landwirten/-wirtinnen. Risikofaktoren f.

Männer: Heben (OR:3.0; KI:1,6-5,5), Hocken oder Knie- beugen (OR:2,9; KI:1,7-4,9), Knien (OR:2,1; KI:1,4-3,3), Springen (OR:2,7; KI:1,7-4,1). Risikofaktoren f. Frauen:

Pflege (OR:2,2; KI:1,3-3,6).

Coggon et al., 2000 (Großbritan.)

518 Fälle (m/w) (Warteliste Knie-OP) 518 Kontrollen (Arztpraxen) Alter: 47-93 Jahre

Interview,

klinische Untersuchung,

Matching: Alter und Geschlecht, Adjustierung BMI, Heberden Kno- ten, Knieverletzung

B Risikofaktoren: Knien/Hocken >1h/d (OR:1,9; KI:1,3- 2,8); Gehen >2 Meilen/Tag (OR:1,9; KI:1,2-2,6); regel- mäßiges Heben >25 kg (OR:1,7; KI:1,2-2,6).

Kombinationen Knien und Heben und/oder hoher BMI = höheres Risiko.

22

(24)

OR = Odds Ratio, KI = 95 %Konfidenzintervall) B GA Prävalenz bei Alter >50 J.: Bodenleger: 29 (17-

44) %; Zimmerer: 9 (1-26) %; Schriftsetzer: 1 (1-10) %.

Tätigkeiten mit erheblichem Umfang kniebelastender Tätigkeiten waren Risiko für GA ab dem 50. Lebensjahr.

Jensen et al., 2000 (Dänemark)

133 (50) Bodenleger 506 (51) Zimmerer 327 (49) Schriftsetzer (..) = Subkollektiv Alter: 26-72 Jahre

standardisierter Fragebogen, klinische Untersuchungen, Röntgenbilder bei Subkollektiv, Tätigkeitsanalysen

S Der radiologische Befund war positiv assoziiert mit Be- schwerden und mit klinischen Zeichen (intraartikuläre und retropatellare Pseudokrepitation).

Manninen et al., 2001 (Finnland)

Telefoninterview,

Adjustierung: Alter, BMI, körperli- che berufliche Belastungen, Knie- verletzungen und Rauchen Auswertung Männer und Frauen getrennt

I Das Risiko für GA sank mit steigendem Umfang an Frei- zeitsportarten. Kein Sport im Vergleich zu wenig kumula- tivem Sport: Männer: OR:0,91 (KI:0,31-2,61); Frauen:

OR:0,56; KI:0,30-0,93) und im Vergleich zu viel kumula- tivem Sport: Männer: OR:0,35 (KI:0,12-0,95); Frauen:

OR:0,56 (KI:0,32-0,98). Schützende Sportarten bei Frauen: Langlaufski, Laufen und Schwimmen. Differen- zierte Auswertungen waren aufgrund geringer Häufigkei- ten kaum möglich. Moderater Freizeitsport war mit einer Reduzierung des GA-Risikos assoziiert.

Manninen et al., 2004 (Finnland)

Telefoninterview,

Adjustierung: Alter, Geschlecht, körperliche berufliche Belastun- gen, Freizeitsport und Knieverlet- zungen

I Gewichtszunahme in Form einer Verschiebung vom Normalgewicht (BMI ≤25 kg/m²) zum Übergewicht (BMI

>25 kg/m²) war mit einem höheren relativen Risiko für GA assoziiert als dauerndes Übergewicht vom 20. bis zum 50. Lebensjahr.

Verglichen mit permanent Normalgewichtigen ergeben sich Risiken für die Personen mit normalem Gewicht bei 20 J. und Übergewicht bei zwei oder drei Messzeitpunk- ten bei 30, 40 oder 50 J.: OR:3,1 (KI:1,9-5,1); für Perso- nen mit Übergewicht im Alter von 30 J.: OR:3,2 (KI:1,9- 5,4) und für Personen mit Übergewicht im Alter von 20 J.: OR:2,4 (KI:1,2-4,6).

Im Erwachsenenalter kann demnach eine Verschiebung von normalem Gewicht zu Übergewicht ein höheres Risiko für GA betragen als bei konstantem Übergewicht.

23

(25)

OR = Odds Ratio, KI = 95 %Konfidenzintervall) I Multivariate Analyse: Nur BMI ≥25 im Alter von 36 bis 40

Jahren war signifikanter Risikofaktor für GA (OR:36,4;

KI:3,07-432,0; p = 0,004). Tragen von Schuhen mit ho- hen Absätzen (High Heels) war kein Risikofaktor.

Dawson et al., 2003 (Großbritan.)

29 Fälle 82 Kontrollen Frauen: 50-70 Jahre

Interview

B Tendenziell können bestimmte berufliche Tätigkeiten das GA-Risiko erhöhen.

Jensen, 2005 (Dänemark)

133 (50) Bodenleger 506 (51) Zimmerer 327 (49) Schriftsetzer (..) = Subkollektiv Alter: 26-72 Jahre

standardisierter Fragebogen, klinische Untersuchungen, Röntgenbilder bei Subkollektiv, Tätigkeitsanalysen,

Videoaufzeichnungen

I Bildung eines Belastungsindexes für Knien aus täglicher Dauer und Ausführungsjahren. Index von 0-15 (15 = 15 Jahre täglich 100 % des Arbeitstages Knien, bzw. 30 Jahre 50 % usw.). Bildung von 4 Gruppen (0 = keine B., 1-8 = mittlere B., 9-14 = hohe B., 15 und mehr = höchste B.)

Logistische Regression: mittlere B. (OR:2,96; KI:0,5- 17,2); hohe B. (OR:4.2; KI:0,6-27,6); höchste B.

(OR:4,92; KI:1,1-2,9). Es zeigte sich eine Dosis- Wirkungs-Beziehung, die in der höchsten Belastungs- gruppe signifikant wurde.

Liu et al., 2007

(Großbritan.)

populations- bezogene prospektive Ko- hortenstudie

490.532 Frauen Alter: 50-69

standardisierter Fragebogen I Risikofaktoren: Körpergröße ≥170 cm vs. <155 cm (OR:1,6; KI:1,2-2,0); Körpergewicht ≥75 kg vs. <60 kg (OR:9,7; KI:7,4-12,8) und BMI ≥30 kg/m² vs. <25 kg/m² (OR:10,5; KI:7,9-14,1). Übergewicht war mit 69 % die Ursache für den endoprothetischen Kniegelenksersatz.

I Risikofaktoren für GA: hoher BMI, hohes Alter, weibli- ches Geschlecht und hohe Knochendichte (BMD).

Sudo et al., 2008 (Japan)

Querschnitt- studie

598 Bewohner einer Stadt in Japan Alter: bis 65 Jahre

standardisierter Fragebogen, Röntgenbilder

S Prävalenz von radiologischer GA: 30,0 % insgesamt, davon bei Frauen 36,5 % und bei Männern 17,7 % Prävalenz von symptomatischer GA: 21,2 % insgesamt, davon bei Frauen 26,7 % und bei Männern 10,7 %.

D'Souza et al., 2008 (USA)

“Third National Health and Nu- trition Examina- tion Survey”

(NHANES III)

33.994 Personen hier: 2.589 Personen mit Röntgenbildern ausgewertet

Interviews und Röntgenbilder, Ratings der beruflichen Belastun- gen durch Ergonomie-Experten

B Für Männer: signifikante Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen Knien und GA. Für beide Geschlechter: signifikanter Trend für die Beziehung zwischen schwerem Heben und GA. Schon eine leichte Reduzierung der Belastungen könnte die Häufigkeit der GA reduzieren.

24

(26)

Tab. 1.2 Nationale Studien zur Gonarthrose

OR = Odds Ratio, KI = 95 %Konfidenzintervall) Nauwald,

1986

Querschnitt- studie

101 Rohrschlosser einer Werft (m) 74 Kontrollen (m) (Personen ohne Knie- belastung)

Alter: 35-65 Jahre.

klinische Untersuchungen, Röntgenbilder

B Prävalenz: Rohrschlosser 74,2 % linksseitige, 63,3 % rechtsseitige und Kontrollen 52,7 % linksseitige, 47,3 % rechtsseitige arthrotische Kniegelenksverände- rungen. Arthrosen 1. Grades waren unter Rohrschlos- sern und Kontrollen gleich häufig; die 2. und 3. Grades waren bei Rohrschlossern 5x häufiger und als Folge statisch-mechanischer Überbeanspruchung anzuse- hen.

I Mit zunehmendem Alter nahmen Gonarthrosen zu.

Kasch &

Enderlein, 1986

Querschnitt- studie

567 Werftmitarbeiter (m), darunter 113 Rohrschlosser, 171 Schiffbauer, 283 Schweißer sowie

168 Kontrollen (m) (Werftmitarbeiter ohne Kniebelastung)

klinische Untersuchungen mit stan- dardisiertem Untersuchungsbogen, Röntgenbilder (gehalten)

B Die Prävalenz von GA war unter Rohrschlossern, Schiffsbauern und insbesondere Schweißern höher als in der Kontrollgruppe. Vorschäden führten zur Verstär- kung der Kniegelenksschäden.

I Leichtes X-Knie oder O-Bein-Achsen förderten nicht den Knieverschleiß.

Körpergrößen über 180 cm und Übergewicht waren verschleißfördernde Faktoren.

Der Kniescheibenhochstand ist eine aggressive prä- arthrotische Deformität.

B Meniskusschäden nach Kniebelastung waren 4,1 Mal, arthrotische Verschleißschäden der Kniescheibe 3,5 Mal und arthrotischer Verschleiß der Kniehauptgelenke 13,0 Mal so häufig wie bei unbelasteten Kontrollen.

Greinemann, 1983, 1988, 1989

Querschnitt- studie

500 Steiger (Knie OP) (m), (mind. 25 J. Tä- tigkeit, kein Sport);

500 Kontrollen (m) (Klinikpatienten, kein Sport)

klinische und radiologische Unter- suchung (bei Fällen und Kontrollen)

S Fehlendes Übergewicht, eine Körpergröße von höchs- tens 180 cm, hammerförmige Kondylen, gerade Beine oder leichte X/-O Beine sowie tiefstehende Knieschei- ben stellen die ideale Konstitution dar, um Kniebelas- tungen im Beruf oder Sport zu verkraften.

25