Ergonomische Probleme individuell lösen

Ergonomische Probleme individuell lösen

von Wolfgang Kircher, Peißenberg

Patienten mit alters- oder krankheitsbedingten Einschränkungen der Feinmotorik gelingt es oft nicht, Augentropfen aus dem Behältnis korrekt abzutropfen. Die öffentliche Apotheke ist hier zur Problemlösung prädestiniert, da sie sowohl pharmazeutisch-technologische Aspekte der Ophthalmika als auch die Art der motorischen Schwäche des Patienten beurteilen und berücksichtigen kann.

Die Anwendung von Augentropfen erfordert neben feinmotorischem Koordinationsvermögen und taktiler Empfindlichkeit vor allem eine präzise Kraftausübung durch Beugen bestimmter Fingerglieder bei gleichzeitiger visueller und sensorischer Kontrolle. Eine Reihe von Publikationen beschreibt, welche Probleme Patienten beim Öffnen und Entleeren von ophthalmologischen Quetschfläschchen haben können (1-9). In zwei Studien ermittelte man die erforderliche Quetschkraft an verschiedenen Modellfläschchen und die Griffstärke einiger Probanden (8, 9); jedoch wurden beide Parameter nicht im Hinblick auf Anwendungsprobleme verknüpft. Auch weitere häufig eingesetzte Packmittel wie Einzeldosisbehälter, Quetschfläschchen besonderer Bauart oder ein Airless-Tropfsystem wurden nicht berücksichtigt. Als Problemlösung schlagen die Autoren ausschließlich die zusätzliche Verwendung mechanischer Hilfsmittel vor.

Im Folgenden wird am Beispiel von Augentropfen, die zur Glaukomtherapie in unterschiedlichen Tropfersystemen im Handel sind, die zur Freisetzung eines Tropfens jeweils erforderliche Kraft diskutiert. Ferner werden ergonomische und biomechanische Aspekte der Anwendung topischer Ophthalmika dargelegt und dabei die von uns ermittelten Patientendaten berücksichtigt. Daraus können Richtlinien für die klinisch-pharmazeutische Intervention des Apothekers bei Patienten mit unzureichender feinmanipulatorischer Griffstärke abgeleitet werden.

Kraftmessung in der Apotheke

In der Apotheke haben wir die in Deutschland im Handel befindlichen topischen Timololpräparate sowie einige weitere antiglaukomatöse Augentropfen untersucht und die Kraftbeträge gemessen, die der Patient auf die Behältniswand oder den Behälterboden mindestens ausüben muss, um einen Tropfen innerhalb von maximal fünf Sekunden freizusetzen (Tabelle 1 und Abbildungen aus technischen Gründen nur in der Druck-Ausgabe) (10). Die nachfolgend genannten Nummern beziehen sich auf die in der Tabelle aufgelisteten Fertigpräparate.

Ziel unserer Untersuchung war es herauszufinden, bei welchen Griffstärken die Patienten Probleme mit der korrekten Applikation ihres Arzneimittels bekommen und wie diese Probleme individuell gelöst werden können.

Die Kraftbeträge bewegen sich bei den verschiedenen Primärpackmitteln zwischen 7 und 26 Newton (N). Anschaulich ausgedrückt: Zum Abtropfen müssen Kräfte wie zum Heben von Gewichten zwischen 700 und 2600 Gramm aufgebracht werden (Kasten). Die Werte für die verschiedenen Quetschfläschchen verteilen sich über das genannte Kräfteintervall. Sie liegen zwar niedriger als die in einer vergleichbaren Recherche gefundenen Werte (7), können aber dennoch kraftmangelbedingte Anwendungsprobleme verursachen.

Die Messergebnisse der vier geprüften Einzeldosisbehältnisse (Nr. 2, 12, 19, 20) stimmen nicht überein und bewegen sich bis auf ein Präparat (Nr. 20) im mittleren bis oberen Drittel des Kräfteintervalls. Sie sind also nicht generell leichter als Quetschfläschchen zu entleeren.

Aus einem balgartig aufgebauten Tropfbehälter (Nr. 21) kann man sehr leicht abtropfen. Eine luftfrei arbeitende Tropfpumpe (Comod^®-System; Nr. 11) erfordert einen vergleichsweise hohen Kraftbetrag.

Die Höhe der Kraftbeträge bei Quetschfläschchen und Einzeldosisbehältnissen hängt im Wesentlichen von zwei Charakteristika ab, die wir verglichen haben: der Steifheit der Behälterwand und dem Innendurchmesser der Auslassöffnung. Ferner kann die Viskosität des Arzneimittels die nötige Kraft entscheidend mitbestimmen. Der Einfluss von Temperatur und Stellung des Fläschchens während der Anwendung wurde beispielhaft an zwei Präparaten (Nr. 9, 17) geprüft. Weitere Einflussgrößen wie etwa der Füllungsgrad oder das Luftvolumen im Behälter und der herrschende Luftdruck wurden während der vergleichenden Messreihen annähernd konstant gehalten.

Einfluss der Behälterwand

Die Steifheit der Behälterwand, also der Widerstand, den die Wand einer Verformung entgegensetzt, hat offensichtlich den ausgeprägtesten Einfluss auf die erforderliche Kraft. Sie lässt sich experimentell leicht vergleichen, indem man auf das leere geschlossene Behältnis wie beim Abtropfen eine definierte Kraft ausübt und den dadurch im Behälter hervorgerufenen Überdruck misst.

Hohe Drücke im Inneren korrelieren bei vielen Präparaten (Nr. 1, 5, 6, 7, 10, 14, 22, 23) gut mit einer relativ geringen Krafterfordernis beim Abtropfen. Besonders deutlich zeigt sich der Einfluss der Wandsteifheit bei je einem Quetschfläschchen mit sehr geringer (Nr. 23) und sehr hoher Krafterfordernis (Nr. 15).

Unterscheidet man bei dieser Prüfung zwischen einer Belastung der Seitenwand oder des Fläschchenbodens, zeigt sich, dass bei Krafteinwirkung auf die Seitenwand höhere Druckwerte auftreten, also leichter abgetropft werden kann (Tabelle 1 - nur in der Druck-Ausgabe). Dies widerspricht der von manchen Autoren gegebenen Empfehlung, generell auf den Boden von Quetschfläschchen zu drücken (8). Eine Ausnahme bildet das so genannte Drop-Tainer^®-Fläschchen (Nr. 8), das für die Bodenkompression konzipiert ist.

Einfluss der Abtropföffnung

Als einfach zu ermittelnde Vergleichsgröße für den Durchmesser der Abtropföffnung beziehungsweise für die Geometrie der Abtropfkapillare kann man (entsprechend dem Hagen-Poiseuille-Gesetz) die Menge einer niederviskosen, gut benetzenden Flüssigkeit bestimmen, die unter definierten Bedingungen innerhalb einer gegebenen Zeit die Tropfermontur passiert. Die Durchflussraten sind bei den Einzeldosisbehältnissen mit ihren großen Öffnungen sehr hoch; bei den Quetschfläschchen unterscheiden sie sich um mehr als den Faktor 10.

Den geringsten Widerstand für die ausströmende Flüssigkeit bieten bei den Quetschfläschchen erwartungsgemäß die so genannten Bottel-pack^®-Fläschchen mit einfacher, kapillarloser Austrittsöffnung (Nr. 2, 12, 19, 20). Bei weiteren Quetschfläschchen (Nr. 1, 5, 7, 10) sind hohe Durchflussraten mit geringer Krafterfordernis verbunden.

Bei einem Präparat (Nr. 9) ist die erforderliche Kraft trotz hoher Durchflussrate und geringer Wandsteifigkeit groß, was offensichtlich durch die hohe Viskosität des Arzneimittels bedingt ist.

Dieser Einfluss der Viskosität zeigt sich auch daran, dass mehr Kraft nötig ist, eine mittelviskose Zubereitung abzutropfen als eine Zubereitung ohne Viskositätserhöhung im baugleichen Behältnis (Nr. 3, 4). Ein ergänzender Messparameter ist der beim Abtropfen auftretende Überdruck im Luftpolster des Quetschfläschchens. Er bewegt sich bei den geprüften Produkten meist zwischen einem und fünf Millibar. Nur bei zwei Fläschchen mit offensichtlich relativ kleiner Öffnung zur Auslaufkapillare und erhöhter Viskosität des Arzneimittels (Nr. 4, 22) liegt er deutlich höher (über 15 mbar).

Bemerkenswert ist, dass das Quetschfläschchen mit der niedrigsten Krafterfordernis (Nr. 23) eine auffallend geringe Wandsteifheit und einen sehr hohen Durchflusswiderstand hat. Darüber hinaus ist das Tropfenvolumen nur bei diesem Fläschchen neigungsunabhängig; bei nahezu allen Quetschfläschchen und Einzeldosisbehältern verringert es sich bei zunehmender Schrägstellung während des Abtropfens. Diese Befunde weisen auf eine dosierkammerähnliche Abteilung mit engem Zufluss in der äußerlich sehr weiten Abtropfkapillare hin.

Die an zwei Präparaten (Nr. 9, 17) gemessene gesteigerte Krafterfordernis bei Kühlschranklagerung und Abweichung des Fläschchens von der vertikalen Anwendungsposition kann wohl prinzipiell auf alle Quetschfläschchen übertragen werden. Die Kühllagerung erhöht die Steifheit der Behälterwand und die Viskosität der Zubereitung. Werden die Augentropfen bei der Applikation schräg gehalten, vergrößert sich die Fläche zwischen Luft und Flüssigkeit im Fläschchen und die Luft muss daher stärker komprimiert werden.

Mechanische Anwendungshilfen vermindern die erforderliche Kraft deutlich. Bei Quetschfläschchen und Einzeldosisbehältern lässt sich damit der nötige Kraftbetrag bis auf ein Fünftel des Ursprungswerts verringern.

Komplexe Ergonomie

Beim Abtropfen aus Augentropffläschchen und Einzeldosisbehältern kann der Patient drei Handgriffe (Präzisionsgriffe) einsetzen: den in einigen Packungsbeilagen abgebildeten, so genannten Spitzgriff sowie den kräftigeren Schlüsselgriff (Abbildung 2 - nur in der Druck-Ausgabe). Zum Entleeren hoher Quetschfläschchen sowie des Comod^®-Systems ist der Dreifingergriff gut geeignet (Tabelle 2).

Die maximal aufbringbaren Kräfte der drei Griffarten hängen unter anderem davon ab, wie der Anwender Arm und Hand hält. Für die Spitzgriffkraft werden beispielsweise folgende Zusammenhänge beschrieben:

Nur eine senkrechte Stellung des nach unten zeigenden Oberarms ermöglicht eine maximale Kraftausübung (11).

Ein 90°-Stellung des Ellbogen-Oberarm-Winkels (bei senkrecht stehendem Oberarm) erlaubt die Maximalkraft.

Eine Winkelverkleinerung um 30° vermindert den Kraftbetrag um etwa ein Zehntel (11-13).

Eine neutrale Unterarmposition (Handteller steht senkrecht) führt zur maximalen Kraft, während eine Drehung, die den Handteller nach oben schaut lässt (Supination), die Kraft um etwa ein Zehntel verringern kann (11, 14).

Alle vier möglichen Ausrichtungen des Handgelenks verringern die ausübbare Kraft, wobei die Beugung zur Handinnenfläche (Palmarflexion) den ausgeprägtesten Einfluss zeigt (mehr als 40 Prozent Kraftminderung) (15).

Weitere Einflussgrößen sind die Stellung des Daumen-Interphalengeal-Gelenks (Beugung des Gelenks zwischen den beiden Daumengliedern erhöht die Daumenkraft) und die Stellung der nicht am Griff beteiligten Finger. Sind die Gelenke dieser Finger gebeugt, steigert dies die Kraftausübung mit Daumen und Zeigefinger (16, 17).

Im Vergleich zu diesen optimalen Bedingungen erfordert die Selbstanwendung von Augentropfen neben dem Zurückneigen des Kopfes folgende Positionen von Arm und Hand:

Auslenken des Oberarms aus der senkrechten Stellung,

spitzer Winkel zwischen Ober- und Unterarm,

Unterarmdrehung (Supination) und eventuell

Beugung des Handgelenks (Palmarflexion).

Alle diese Einstellungen von Arm und Hand verringern die manuelle Kraft beim Spitzgriff und den anderen Griffarten. Bei der ergonomischen Beratung der Patienten muss man daher zwischen Neutral- und Anwendungsstellung differenzieren. Beispielsweise kann es vorkommen, dass ein Glaukompatient Augentropfen auf dem Apothekenverkaufstisch korrekt dem Packmittel entnimmt, nach dem Positionieren des Behältnisses vor seinem Auge aber entscheidende Dosierungsprobleme hat.

Maximale Griffkraft beachten

Jede manuelle Kraftausübung resultiert aus einem komplexen neuromuskulären System, was die Schwierigkeit erklärt, Griffstärken reproduzierbar zu messen. In der Sport- und Arbeitsmedizin wird häufig die dynamische Kraft diskutiert, also diejenige Kraft, die bei einer gezielten Bewegung aufgebracht wird. Da deren Ermittlung von vielen individuellen und experimentellen Faktoren beeinflusst wird, ist es für klinische Zwecke, insbesondere für Reihenuntersuchungen sinnvoller, isometrische Kräfte zu bestimmen. Diese korrelieren sehr gut mit den dynamischen Kräften und zusätzlich mit den gesamten biomechanischen Charakteristika der Hand (18).

Bei der Messung der isometrischen Griffkraft übt der Proband kurzzeitig die größtmögliche statische Kraft auf zwei (nahezu) unbewegliche Backen eines Kraftaufnehmers aus. Daher wird die ermittelte Kraft als maximale statisch-isometrische Kraft (peak isometric pinch strength), im Folgenden kurz als maximale Griffkraft bezeichnet.

Wir haben diese maximale Griffkraft des Spitz- und Schlüsselgriffs in Neutral- und Anwendungsposition primär an handgesunden Kunden (n = 55) unterschiedlichen Alters gemessen, an die wir Augentropfen in der Selbstmedikation oder auf ärztliche Verordnung abgegeben haben. Ergänzend wurden die Griffkräfte auch bei acht Patienten mit Gelenk- oder Muskelerkrankungen (Alter 40 bis 70 Jahre) ermittelt. Als Messinstrument diente ein kalibriertes, international gebräuchliches Standardgerät (Pinch gauge 30, B&L Engineering, Tustin, CA), das reproduzier- und vergleichbare Werte liefert (19). Im Prinzip handelt es sich dabei um einen U-förmigen Metallbügel mit zwei kleinen Griffen, deren minimale Auslenkung an einer Analoganzeige (geeicht in N) abgelesen wird (Abbildung 3 - nur in der Druck-Ausgabe).

Patienten, die in Anwendungsposition mit dem Spitzgriff eine maximale Griffkraft von 45 N oder weniger aufbrachten, baten wir zusätzlich, die Augentropfen unter unserer Beobachtung anzuwenden oder die Anwendung zu simulieren (auf Wange tropfen).

Die wesentlichen Messergebnisse (10) lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

Die maximale Kraft des Spitzgriffs in Anwendungsposition bleibt bei handgesunden Probanden zwischen dem 20. und 60. Lebensjahr weitgehend konstant. Bei Frauen beträgt der Durchschnittswert 59 N (Streuung: 40 bis 90 N), bei Männern 91 N (70 bis 105 N).

Liegt die maximale Spitzgriffstärke (Anwendungsposition) unter etwa 40 N, können durch Kraftmangel bedingte Anwendungsprobleme auftreten. Diese Schwierigkeiten sind je nach Behältertyp unterschiedlich groß. Der genannte Grenzbereich zeigt bei handgesunden Probanden folgende Prävalenz: 60- bis 69-Jährige: 33 Prozent bei Frauen/0 Prozent bei Männern, 70- bis 79-Jährige: 65/15 Prozent, 80- bis 90-Jährige: 90/50 Prozent.

Alle Patienten mit mehrjährigen Gelenk- oder neuromuskulären Erkrankungen, zum Beispiel rheumatoider Arthritis, Arthroseformen oder spinaler Muskelatrophie, zeigen Spitzgriffstärken zwischen 5 und 35 N.

70- bis 90-Jährige bringen in Anwendungsposition mit dem Spitz- oder Schlüsselgriff durchschnittlich eine um zehn Prozent geringere Kraft auf als in der Normalposition. In Einzelfällen betragen die Kraftunterschiede mehr als 20 Prozent. Mit dem Schüsselgriff haben sie durchschnittlich eine um 27 Prozent höhere Kraft als mit dem Spitzgriff, auch jeweils in Anwendungsposition.

Individuelle Problemlösung

Ergeben sich im Rahmen der pharmazeutischen Betreuung Hinweise auf eine anwendungstechnisch relevante feinmotorische Schwäche eines Augentropfenbenützers, sollte der Apotheker zunächst gemeinsam mit ihm die korrekte Verabreichung nach konventioneller Methodik (20) üben. Dies kann mit dem abzugebenden Präparat (gegebenenfalls auf Wange tropfen) oder einem baugleichen Behälter mit künstlicher Tränenflüssigkeit erfolgen. Kann der Patient tatsächlich zu wenig Kraft für die korrekte Applikation aufbringen, bieten sich mehrere Möglichkeiten zur Problemlösung an. 

Schlüsselgriff: Anstelle des üblicherweise eingesetzten und in verschiedenen Packungsbeilagen abgebildeten Spitzgriffs sollte der Patient bei Quetschfläschchen und Einzeldosispipetten den Schlüsselgriff einsetzen. Dabei soll er die nicht am Griff beteiligten Finger ebenfalls beugen. Ein gleichzeitiges Beugen der gesamten Hand in Richtung Handinnenfläche (Palmarflexion) ist möglichst zu vermeiden.

Zimmerwarm applizieren: Quetschfläschchen sollten nicht gekühlt, sondern mit Raumtemperatur angewandt werden. Hinweise auf dem Umkarton zur Aufbewahrung im Kühlschrank beziehen sich in der Regel auf die Lagerzeit und gelten nicht für den Patienten während der Aufbrauchfrist. Nur bei nicht angebrochenen Fläschchen aus 3er- oder 6er-Packungen mit entsprechendem Lagerhinweis ist die Aufbewahrung im Kühlschrank auch vom Patienten zu beachten. Präparate ohne Temperaturhinweis kann man bei Bedarf zusätzlich durch Umschließen mit der Hand oder Tragen in einer körpernahen Tasche der Kleidung erwärmen.

Vertikale Position: Quetschfläschchen oder Einzeldosispipetten sollten in vertikaler Position entleert werden.

Applikationshilfen: Bei den meisten Quetschfläschchen können mechanische, vielfach beschriebene Applikationshilfen (Nr. 1, 3, 4, 6, 8, 9, 21-26) zusätzlich benützt werden (Tabelle 3). Diese Hilfen erleichtern größtenteils das korrekte Positionieren des Tropffläschchens über dem geöffneten Konjuktivalsack und damit indirekt die Kraftausübung (Abbildung 4 - nur in der Druck-Ausgabe). Drei Anwendungshilfen verringern nach dem Hebelprinzip auch direkt die erforderliche Quetschkraft (Abbildung 5 - nur in der Druck-Ausgabe), wovon zwei universell einsetzbar sind (Opticare^®, Opticare^® Arthro) und eines nur für die spezifisch geformten Fläschchen der Präparate Xalatan^® und Xalacom^® (Xal-Ease). Damit der Patient sie konsequent anwendet, ist oft ein hohes Maß an kontinuierlicher Motivation erforderlich (21, 26).

Einzeldosispipetten lassen sich mit einer Wimpernzange wesentlich leichter entleeren (27). Dazu steckt man die geöffnete Pipette so in die Zange, dass die Tropferspitze in Richtung der Rundungsaußenseite des Wimpernhaarformers weist (Abbildung 6 - nur in der Druck-Ausgabe).

Präparatewechsel: Gibt es ergonomisch deutlich günstigere Packmittelalternativen, sollte der Apotheker das Präparat entsprechend austauschen beziehungsweise dem behandelnden Arzt einen Präparatewechsel vorschlagen.

Kanthale Applikation: In dringenden Fällen kann man auch von der konventionellen Anwendungsmethodik abweichen. Dabei legt sich der Patient völlig flach (also ohne Kopfkissen) hin und tropft bei zunächst geschlossenem Lid das Arzneimittel unter Verwendung beider Hände auf den inneren Lidwinkel (Canthus medialis). Danach öffnet er das Auge, wodurch die Lösung spontan auf die Horn- und Bindehaut abfließt, und verbleibt noch etwa eine Minute in dieser Stellung. Der Lidwinkel muss zuvor mit einem sauberen (Einmal-)Tuch von Schmutz oder Sekretresten gesäubert werden. Das Tuch kann mit steriler, isotoner Kochsalzlösung getränkt werden oder man verwendet spezielle feuchte, sterile Reinigungstücher (Beispiel: Supranettes^® Reinigungstissues).  Diese Anwendungstechnik hatte man ursprünglich für nicht kooperative Patienten konzipiert. Bei einer Reihe von Wirkstoffen wurden nach der kanthalen gegenüber der konjunktivalen Deposition keine klinisch relevanten Unterschiede in der okularen Verfügbarkeit, zum Beispiel in der Vorderkammer des Auges, gefunden (28-30).

Als letzte Möglichkeit bietet sich bei alleinstehenden Patienten eine (meist zeitlich limitierte) Anwendung durch Pflegeinstitutionen an.

Aufgabe des Apothekers am Ort

Nach unserer Beobachtung sprechen Patienten, die bei der Anwendung tropfenförmiger Ophthalmika motorisch bedingte Schwierigkeiten haben, dies meist nicht beim Arzt oder anderen Institutionen an und fragen dort auch nicht um Rat. Wenn auch keine Pflegeperson aushelfen kann, versuchen sie, ihr Problem auf eigene Faust - meist durch ungeeignete Anwendungsvarianten - zu kompensieren oder verwenden das Arzneimittel einfach nicht.

Daher ist es eine wichtige Funktion der öffentlichen Apotheke als letztes Glied der Versorgungskette, solche Schwierigkeiten aufzudecken und problemlösend einzugreifen. Die meisten Patienten sind für den persönlichen, einfühlsamen und effektiven Rat aus der Apotheke sehr dankbar. Distributionswege für Arzneimittel, die ohne direkten Patientenkontakt auskommen, bieten in diesen Fällen zwangsläufig nur einen weitaus geringeren Grad an Therapiequalität. Der Apotheker am Ort ist eben nicht zu ersetzen.

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Wolfgang Kircher studierte Pharmazie in München und wurde im Fach Pharmazeutische Technologie an der Universität Regensburg promoviert. Seit vielen Jahren leitet er die St. Barbara-Apotheke in Peißenberg. Seit 1993 ist er als Ehrenamtlicher Pharmazierat bei der Regierung von Oberbayern tätig. Dr. Kircher ist Dozent bei den begleitenden Unterrichtsveranstaltungen zum 3. Ausbildungsabschnitt für Apotheker in München und Mitglied der Prüfungskommission, seit 2004 auch externer Referent im Fach Klinische Pharmazie am Department für Pharmazie der LMU München. Die Apotheker kennen ihn zudem als Autor und Koautor mehrerer Bücher über pharmazeutisch-technologische Aspekte bei der Pharmazeutischen Betreuung.

Anschrift des Verfassers:

Dr. Wolfgang Kircher

St. Barbara-Apotheke

Hauptstraße 24

82380 Peißenberg

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