Does virtual reality contribute to the prevention of musculoskeletal disorders at work: a systematic review

Stellen Sie sich eine Fabrikhalle vor, in der die Arbeitsstationen noch nicht gebaut sind, aber die Menschen, die sie nutzen werden, bereits einem Risiko ausgesetzt sind. Muskel-Skelett-Erkrankungen, das schmerzende Muskelgewebe und die überreizten Sehnen, die Arbeiter plagen, entstehen oft dadurch, wie ein Job gestaltet wird, noch bevor das erste Werkzeug in die Hand genommen wird. Jahrzehntelang haben Ingenieure versucht, dies zu lösen, indem sie physische Modelle bauten oder Computersimulationen verwendeten, doch diese Methoden übersehen manchmal das menschliche Element. Sie scheitern daran, festzuhalten, wie ein echter Mensch fühlt, sich bewegt und reagiert, wenn er wirklich in eine Aufgabe vertieft ist. Hier kommt Virtual Reality ins Spiel, eine Technologie, die über das Gaming hinausgewachsen ist und zu einem Labor für den menschlichen Körper geworden ist. Indem man einen Arbeiter in eine digitale Version seines zukünftigen Jobs versetzt, können Designer beobachten, wie er sich bewegt, wo er sich streckt und was ihm wehtut, noch bevor der erste Stein gelegt ist. Das Ziel ist einfach, aber tiefgreifend: das Design zu korrigieren, bevor die Verletzung passiert.

Ein Team von Forschern machte sich daran zu prüfen, ob dieser hochtechnologische Ansatz tatsächlich funktioniert. Sie führten einen systematischen Review durch, eine Methode, bei der jeder relevante Studien zu einem bestimmten Thema gesammelt und analysiert wird, um das Gesamtbild zu erfassen. Sie untersuchten dreiundzwanzig Studien, die zwischen 2016 und 2025 veröffentlicht wurden, mit dem Fokus darauf, wie Unternehmen Virtual Reality zur Gestaltung von Arbeitsstationen und zur Vermeidung von Rückenschmerzen, Schulterbelastungen und anderen körperlichen Beschwerden einsetzen. Die Forscher untersuchten die verwendete Hardware, die Software, die diese digitalen Welten erschuf, und die Methoden, mit denen geprüft wurde, ob die virtuelle Erfahrung genau genug war, um ihr zu vertrauen. Sie wollten wissen, ob sich der Körper in einem digitalen Raum genauso verhält wie in einem realen Raum und ob die Werkzeuge, die das Risiko messen, im virtuellen Raum zuverlässig sind.

Das Bild, das sich herauszeichnet, ist eines von großem Versprechen gepaart mit erheblichen Lücken. Die meisten der von ihnen untersuchten Studien fanden in den Bereichen Ingenieurwesen und Fertigung statt, wo der primäre Fokus auf Montageaufgaben lag, wie etwa dem Zusammenbau von Autoteilen oder Flugzeugkomponenten. Die eingesetzte Technologie war recht fortschrittlich; die Mehrheit der Studien stützte sich auf Headsets, die die Augen bedecken – ähnlich denen, die im Gaming verwendet werden – kombiniert mit Motion-Capture-Systemen, die die Körperbewegung verfolgen. Diese Systeme nutzten oft Software wie Unity 3D, eine Plattform, die häufig zum Bau interaktiver Umgebungen verwendet wird, um die digitalen Arbeitsbereiche zu erstellen. In diesen virtuellen Räumen führten die Bediener Aufgaben wie Heben, Drehen oder Greifen nach Werkzeugen aus, während der Computer jede ihrer Bewegungen aufzeichnete, um die Belastung ihrer Gelenke zu berechnen.

Die Untersuchung fand jedoch ein beunruhigendes Muster: Die meisten Studien bewiesen tatsächlich nicht, dass die virtuelle Welt eine getreue Kopie der Realität war. Von den dreiundzwanzig Studien nutzten fünfzehn die virtuelle Umgebung lediglich dazu, um riskante Körperhaltungen zu identifizieren, ohne jemals zu überprüfen, ob die Ergebnisse mit dem übereinstimmten, was in der realen Welt passieren würde. Es war, als würde ein Arzt einen Patienten basierend auf einer Zeichnung diagnostizieren, ohne den Patienten jemals gesehen zu zu haben. Während diese Studien erfolgreich gefährliche Positionen identifizierten, fehlte ihnen der entscheidende Schritt der Validierung. Nur acht Studien gingen weiter, um die Technologie zu testen. Sechs davon verglichen die Daten aus der virtuellen Umgebung mit Daten von echten Menschen, die reale Aufgaben ausführten, oder mit digitalen Humanmodellen. Die Ergebnisse dieser Vergleiche waren gemischt. In einigen Fällen funktionierte die virtuelle Umgebung gut und zeigte ähnliche Gelenkwinkel und Bewegungsmuster wie die Realität. In anderen Fällen gab es merkliche Unterschiede. So stellte beispielsweise eine Studie fest, dass Menschen in der virtuellen Welt mehr Zeit in riskanten Positionen verbrachten als in der Realität, wahrscheinlich weil das Headset ihr peripheres Sichtfeld einschränkte und sie dazu zwang, ihren Kopf mehr zu drehen, als sie es natürlich tun würden. Eine andere Studie stellte fest, dass Nutzer ihre Arme in anderen Positionen hielten, wenn sie kein echtes Gewicht in den Händen hielten, als wenn sie ein schweres Teil halten würden.

Die Forscher untersuchten auch, wie sich die Nutzer beim Tragen der Ausrüstung fühlten. Sie fanden heraus, dass die Menschen im Allgemeinen eine Präsenz in der virtuellen Welt empfanden, was bedeutet, dass sie das Gefühl hatten, wirklich „dort“ zu sein, was essenziell für die Funktionsweise der Simulation ist. Einige Nutzer berichteten jedoch über erhöhte mentale Anstrengung oder Unbehagen, bekannt als Cybersickness, was auftreten kann, wenn das Gehirn widersprüchliche Signale von den Augen und dem Körper erhält. Dies deutet darauf an, dass die Technologie zwar leistungsstark, aber noch nicht perfekt ist. Die Studien, die virtuelle und reale Ergebnisse verglichen, fanden oft heraus, dass die virtuelle Umgebung das Risiko entweder über- oder unterschätzen konnte, abhängig davon, wie realistisch die Simulation war. Wenn beispielsweise die virtuelle Umgebung den Widerstand eines schweren Objekts nicht berücksichtigte, spürte der Nutzer vielleicht nicht die Belastung, die er in der Realität erfahren würde, was zu einem falschen Gefühl der Sicherheit führte. Umgekehrt, wenn die Grafik schlecht war oder die Bewegung verzögert ablief, hatte der Nutzer möglicherweise mehr Mühe als nötig, wodurch die Arbeit schwieriger erschien, als sie eigentlich ist.

Trotz dieser Einschränkungen zeigten die Studien, dass Virtual Reality ein nützliches Werkzeug zur Verbesserung des Arbeitsplatzdesigns sein kann. In den wenigen Fällen, in denen Forscher eine Arbeitsstation basierend auf Feedback aus der virtuellen Realität umgestalteten und diese anschließend neu bewerteten, gingen die Risikowerte für Muskel-Skelett-Erkrankungen zurück. Dies deutet darauf hin, dass die Technologie helfen kann, Probleme zu identifizieren und Verbesserungen zu steuern. Dennoch warnten die Forscher, dass diese Ergebnisse noch keine endgültige Lösung darstellen. Die Studien waren oft klein, beteiligten nur eine Handvoll Teilnehmer und verwendeten selten starke statistische Methoden, um zu beweisen, dass die Verbesserungen real und nicht bloß ein Zufall waren. Auch die Methoden zur Messung des Risikos variierten stark von einer Studie zur anderen, was es schwierig machte, die Ergebnisse direkt zu vergleichen. Einige nutzten eine Methode zur Bewertung der Körperhaltung, während andere eine andere oder gar keine Standardbewertung verwendeten.

Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass Virtual Reality zwar als Weg zur Gestaltung sichererer Arbeitsplätze an Bedeutung gewinnt, das Feld sich jedoch erst noch entwickeln muss. Der derzeitige Ansatz ist oft zu experimentell, mit zu vielen unterschiedlichen Vorgehensweisen und zu wenig Beweisen dafür, dass die digitalen Simulationen der realen Welt entsprechen. Um Verletzungen wirklich zu verhindern, argumentieren die Forscher, dass zukünftige Studien standardisierte Methoden und strenge Tests einführen müssen. Sie müssen sicherstellen, dass sich die virtuelle Umgebung so anfühlt und verhält wie die reale Welt, vom Gewicht der Werkzeuge bis hin zum Widerstand der Luft. Sie müssen auch vielfältigere Gruppen von Arbeitern einbeziehen, nicht nur gesunde Freiwillige, um zu sehen, wie die Technologie für die Menschen funktioniert, die den Job tatsächlich ausführen werden. Bis diese Schritte unternommen sind, bleibt Virtual Reality ein mächtiger, aber unbewiesener Verbündeter im Kampf gegen Arbeitsunfälle – sie bietet einen Blick auf eine sicherere Zukunft, garantiert sie aber noch nicht. Der Weg nach vorn erfordert eine Mischung aus technischer Präzision und menschlichem Verständnis, um sicherzustellen, dass die digitalen Werkzeuge, die wir zu unserem Schutz bauen, so real und zuverlässig sind wie die Welt, die sie simulieren sollen.