Biomechanische Belastungen bei Fahrradlieferdiensten: Eine experimentelle Analyse

Verantwortlich für die Studie waren seitens der AUVA Mag. Norbert Lechner, Fachgruppe Ergonomie der AUVA-Hauptstelle, seitens der Arbeiterkammer Wien Harald Bruckner, AK Wien – Abteilung Arbeitnehmer:innenschutz und Gesundheitsberufe. Die Studie wurde von der deutschen Firma Predimo in Kooperation mit der Universität Münster unter der Leitung von Prof. Heiko Wagner durchgeführt.

Hintergrund und Ziel der Studie
In den vergangenen Jahren, insbesondere während der Corona-Pandemie, haben sich Fahrradlieferdienste für die Essenszustellung fest etabliert. Diese Unternehmen transportieren überwiegend Essensbestellungen von Restaurants direkt zu den Kunden:Kundinnen nach Hause. Hierfür kommen große, kastenförmige Transportboxen zum Einsatz, die wie Rucksäcke auf dem Rücken getragen werden.

In jüngerer Zeit haben sich Aussagen gemehrt, dass die physischen Belastungen der Lieferdienst-Mitarbeitenden, auch Rider genannt, während eines Arbeitstages zu hoch sind. Personen, die länger in dieser Branche tätig sind, berichten laut Arbeiterkammer Wien von gesundheitlichen Auswirkungen und vor allem von Muskel- und Skeletterkrankungen. Es wird vermutet, dass die sehr großen Transportboxen eine Ursache sein könnten.

Das Augenmerk der Studie lag auf den biomechanischen Belastungen, die beim Fahrradfahren mit Transportboxen auftreten. Das Ziel war es, die Gelenkkräfte zu quantifizieren, die während der Fahrt auf die Lendenwirbelsäule (LWS), den Nacken, die Schultern und andere Gelenke wirken. Zudem wurde untersucht, wie die Körperhaltung (aufrecht vs. gestreckt) und das Zusatzgewicht in den Transportboxen die Belastungen beeinflussen. Mithilfe des innovativen muskuloskelettalen 3D-Modells Myonardo® wurden diese Kräfte präzise simuliert, um festzustellen, welche Faktoren die größte Rolle bei der Entstehung von körperlichen Beschwerden spielen.

Um das Ausmaß der Belastung einordnen zu können, wurden die Werte mit Referenztätigkeiten wie dem Heben verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Körperhaltung als auch Zusatzgewicht die Belastungen maßgeblich beeinflussen, während die Position der Last nur unter bestimmten Bedingungen relevant ist. In einer gestreckten Haltung, also einer nach vorne geneigten Haltung wie auf einem Rennrad, sind die Kräfte insbesondere in der Lendenwirbelsäule höher als bei einer aufrechten Sitzhaltung. Auch mit zunehmender Last steigen die wirkenden Kräfte deutlich an. Obwohl die mittleren Belastungen beim Radfahren mit denen beim Heben vergleichbar sind, können die zyklischen, langanhaltenden Bewegungen zu einer hohen kumulativen Belastungsdosis führen. Optimierte Sitzhaltungen können als ergonomische Maßnahme zur Belastungsreduktion bei Ridern beitragen. Eine effektive Reduktion der Belastungen und eine Vermeidung von gesundheitlichen Auswirkungen kann jedoch nur mit der Verlagerung der Transportboxen vom Rücken der Rider auf den Gepäckträger des Fahrrads sichergestellt werden.

Die Transportbox
Das Eigengewicht der Transportboxen der verschiedenen Lieferdienste beträgt ca. 4 kg, bei einem Volumen von 40–60 Litern. In den Rucksäcken können maximal 10–15 kg Gewicht transportiert werden, also ergeben sich maximal ca. 14–19 kg Gesamtgewicht. Bei einigen Anbietern:Anbieterinnen ist das Gesamtgewicht für die Rucksäcke auf maximal 10 kg begrenzt. Die Bauform der Rucksäcke ist für den aufrechten Transport von Speisen konzipiert. Verglichen mit einem Wanderrucksack ist der Transportrucksack relativ kurz, dafür aber breit und tief. Dadurch ergibt sich ein erhöhter Abstand des Teilkörperschwerpunkts der Transportbox zum Rücken, was ein zusätzliches Drehmoment auf den Rücken bewirkt. Neben der Gewichtskraft muss auch dieses Drehmoment durch das Muskel-Skelett-System kompensiert bzw. getragen werden.

Es galt also zu ermitteln, welche Belastungen dadurch insgesamt im Kör­per der Rider entstehen, d. h., welche Kräfte während des Fahrradfahrens auf die Wirbelsegmente der Lendenwirbelsäule wirken. Der Einfluss der Rucksacklast auf die Belastung der auf das L5/S1-Segment wirkenden Kräfte wurde bereits von Goh et al. 1998) untersucht. Sie konnten zeigen, dass es beim Tragen einer gegebenen Rucksacklast während des Gehens zu einem überproportionalen Anstieg der auf das L5/S1-Segment wirkenden Kräfte kommt. Insgesamt bedingt das Tragen von Rucksäcken eine erhöhte Vorbeugung des Rumpfs sowie erhöhte axiale Kräfte und Scherkräfte in der LWS sowie Kompressionskräfte durch die Schultergurte (Genitrini et al. 2022).

Methodik
Die Studie wurde als experimentelle Querschnittsstudie durchgeführt, an der 20 gesunde männliche Probanden teilnahmen. Die Probanden wurden nach strengen Kriterien ausgewählt, um sicherzustellen, dass keine akuten oder chronischen Rückenbeschwerden vorlagen. Das Durchschnittsalter der Probanden betrug 27,9 Jahre, mit einer Körpergröße von 184,6 cm und einem Gewicht von 79,8 kg. Ausschlusskriterien waren aktuelle Rückenbeschwerden oder andere chronische Erkrankungen, die die Messungen verfälschen könnten.

Für die Versuche wurde ein instrumentiertes Fahrrad-Ergometer verwen­det, das mit einem 3D-Muskel-Skelett-Modell, Myonardo®, gekoppelt war. Auf diesem Ergometer fuhren die Probanden unter verschiedenen Bedingungen: einmal in einer aufrechten Haltung (Oberkörperwinkel 95°) und einmal in einer gestreckten Haltung (Oberkörperwinkel 75°). Die Zusatzlasten in den Rucksäcken variierten zwischen 0 kg (keine Last), 5 kg, 10 kg und 15 kg. Zudem wurden auch die Positionen des Zusatzgewichts innerhalb des Rucksacks variiert – entweder oben oder unten in der Box.

Zusätzlich zu den Fahrradfahrversuchen wurden Referenzaufgaben wie Gehen, Stehen und Heben durchgeführt, um eine Vergleichsbasis zu erhalten. Jede Aufgabe wurde unter denselben Lastbedingungen durchgeführt, sodass die Ergebnisse direkt miteinander verglichen werden konnten.

Die Kräfte, die auf die Gelenke wirken, wurden mittels Dehnungsmessstreifen und Kinematiksystemen erfasst. Diese Daten wurden anschließend mittels Computermyografie (CMG) analysiert, einem Verfahren, das die Gelenkkräfte in einem Muskel-Skelett-Modell berechnet.

Ergebnisse
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Belastungen der Lendenwirbelsäule (L5-S1) und der oberen Extremitäten unter den verschiedenen Bedingungen signifikant variierten. In der aufrechten Haltung lag die mittlere Belastung der Lendenwirbelsäule ohne Zusatzlast bei etwa 1,15 BW (Body Weight, entspricht dem 1,15-Fachen des Körpergewichts in kg). Diese Zahl stieg jedoch mit zunehmendem Zusatzgewicht deutlich an, sodass bei einer Zusatzlast von 15 kg eine mittlere Belastung von 3,6 BW erreicht wurde. Die Spitzenbelastungen waren hingegen deutlich höher: 4,38 BW bei 15 kg Zusatzgewicht in der aufrechten Haltung.

In der gestreckten Haltung stiegen die mittleren Belastungen der Lendenwirbelsäule ohne Zusatzgewicht auf 2,25 BW und erreichten bei der maximalen Zusatzlast von 15 kg 5,58 BW. Die Spitzenbelastungen lagen in dieser Haltung bei 6,55 BW. Diese Zahlen verdeutlichen, dass die gestreckte Haltung – die vor allem bei Rennradfahrern:-fahrerinnen üblich ist – zu einer erheblichen Steigerung der Belastungen führt, insbesondere wenn zusätzliche Lasten transportiert werden.

Wie erwartet zeigte sich, dass bei den unteren Extremitäten (Hüfte, Knie, Sprunggelenk) die Belastungen beim Radfahren im Vergleich zu den Referenztätigkeiten (Gehen und Stehen) nicht signifikant höher waren. In den Hüftgelenken betrugen die mittleren Belastungen beim Radfahren in aufrechter Haltung 1,18 BW und in der gestreckten Haltung 1,49 BW. Die maximalen Belastungen in diesen Gelenken lagen bei 1,77 BW (aufrecht) und 2,27 BW (gestreckt). Im Vergleich dazu lagen die Belastungen beim Gehen und Stehen in einem ähnlichen Bereich.

Die Ergebnisse zu den oberen Extremitäten (Schulter- und Ellenbogengelenke) wiesen jedoch eine andere Tendenz auf. In der gestreckten Haltung, die mit einer stärkeren Vorbeugung des Oberkörpers verbunden ist, waren die Belastungen an den Schultergelenken und Ellenbogengelenken deutlich höher als in der aufrechten Haltung. So wurden mittlere Belastungen an den Schultern von bis zu 1,5 BW in der gestreckten Haltung gemessen, während sie in der aufrechten Haltung bei etwa 1,15 BW lagen. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich auch bei den Ellenbogengelenken.

Ein weiterer wichtiger Faktor war der Einfluss des Zusatzgewichts und der Positionierung im Rucksack. Die Belastungen stiegen mit zunehmendem Zusatzgewicht, jedoch war der Effekt der Positionierung des Gewichts nur bei höheren Lasten spürbar. Bei 10 kg und 15 kg Zusatzgewicht zeigte sich ein kleiner Unterschied in den Belastungen der Lendenwirbelsäule, wenn das Gewicht höher im Rucksack positioniert war. Dies war jedoch nur in der aufrechten Haltung der Fall; in der gestreckten Haltung hatte die Position des Zusatzgewichts keinen signifikanten Einfluss.

Diskussion und Implikationen
Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse für die Ergonomie und zeigt Handlungsbedarf bei den Arbeitsbedingungen bei Fahrradlieferdiensten auf, meint Harald Bruckner von der AK Wien. Es wurde deutlich, dass insbesondere die Lendenwirbelsäule und die oberen Extremitäten während der Fahrt einer hohen Belastung ausgesetzt sind. Die Wahl der Körperhaltung hat einen erheblichen Einfluss auf die Höhe dieser Belastungen. Besonders auffällig ist, dass in der gestreckten Haltung die Belastungen der Lendenwirbelsäule mehr als doppelt so hoch sind wie in der aufrechten Haltung. Dies deutet darauf hin, dass die Dauerbelastung, die bei Fahrradfahrten mit zusätzlichem Gewicht auftritt, ein erhebliches Risiko für langfristige muskuloskelettale Beschwerden darstellen kann.

Die Studie bestätigt, dass das Zusatzgewicht eine der wichtigsten Einflussgrößen für die biomechanische Belastung ist. Besonders bei Zusatzlasten von 10 kg und mehr steigen die Gelenkbelastungen signifikant. Hier zeigt sich, dass eine Reduzierung des Transportgewichts oder vielmehr eine Verlagerung des Gewichts vom Rücken des:der Fahrers:Fahrerin auf das Fahrrad die effektivste Präventionsmaßnahme darstellt. Im Sinne des ArbeitnehmerInnenschutzgesetzes und der darin vorgesehenen Grundsätze der Gefahrenverhütung sind Risiken abzuschätzen und wenn möglich zu vermeiden. Da der Transport der Boxen nicht notwendigerweise auf dem Rücken stattfinden muss, handelt es sich dabei um ein vermeidbares Risiko. Dieses ist daher an der Quelle zu bekämpfen, um gesundheitliche Risiken zu minimieren oder auszuschließen.

Fazit und Empfehlungen
Diese Studie hat wichtige biomechanische Daten zu den Belastungen von Fahrern:Fahrerinnen von Fahrradlieferdiensten unter verschiedenen Haltungs- und Lastbedingungen geliefert.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sowohl die Körperhaltung als auch das Transportgewicht die mechanische Belastung erheblich beeinflussen. Besonders die Lendenwirbelsäule ist beim Fahrradfahren bereits bei einem Zusatzgewicht von mehr als 5 kg hohen Belastungen ausgesetzt. Um die Belastung und die daraus resultierenden gesundheitliche Risiken zu minimieren, sind ergonomische Maßnahmen erforderlich. Allen voran ist die Verlagerung des Gewichts vom Rücken auf den Gepäckträger des Fahrrads die prioritäre Maßnahme. In anderen europäischen Ländern hat sich diese Art des Transportes am Gepäckträger bewährt. (In weiterer Folge kann eine Verbesserung der Sitzhaltung zu einer weiteren Reduktion der Rückenbelastung beim Radfahren beitragen.) Diese Erkenntnisse zeigen die Notwendigkeit, die Arbeitsbedingungen bei Fahrradlieferdiensten zu verbessern, um langfristige gesundheitliche Schäden zu verhindern.

Zusammenfassung:
In einer Studie wurden die biomechanischen Gelenkbelastungen von Fahrern:Fahrerinnen bei Fahrradlieferdiensten unter verschiedenen Haltungs- und Lastbedingungen mithilfe des muskuloskelettalen 3D-Computermodells Myonardo® quantifiziert. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sowohl die Körperhaltung als auch das Transportgewicht die mechanische Belastung auf die Gelenke erheblich beeinflussen. Die Studie wurde von der AUVA und der Arbeiterkammer Wien beauftragt und von der deutschen Firma Predimo in Kooperation mit der Universität Münster unter der Leitung von Prof. Heiko Wagner durchgeführt.