TY  - THES
A1  - Müller, Juliane
T1  - Trunk loading and back pain
T1  - Rumpfbelastungen und Rückenschmerzen
BT  - three-dimensional motion analysis and evaluation of neuromuscular reflex activity in response to sudden and continuous loading
BT  - dreidimensionale Bewegungsanalyse und Erfassung der neuromuskulären Aktivität des Rumpfes als Antwort auf plötzliche und kontinuierliche Belastungen
N2  - An essential function of the trunk is the compensation of external forces and loads in order to guarantee stability. Stabilising the trunk during sudden, repetitive loading in everyday tasks, as well as during performance is important in order to protect against injury. Hence, reduced trunk stability is accepted as a risk factor for the development of back pain (BP). An altered activity pattern including extended response and activation times as well as increased co-contraction of the trunk muscles as well as a reduced range of motion and increased movement variability of the trunk are evident in back pain patients (BPP). These differences to healthy controls (H) have been evaluated primarily in quasi-static test situations involving isolated loading directly to the trunk. Nevertheless, transferability to everyday, dynamic situations is under debate. Therefore, the aim of this project is to analyse 3-dimensional motion and neuromuscular reflex activity of the trunk as response to dynamic trunk loading in healthy (H) and back pain patients (BPP).
A measurement tool was developed to assess trunk stability, consisting of dynamic test situations. During these tests, loading of the trunk is generated by the upper and lower limbs with and without additional perturbation. Therefore, lifting of objects and stumbling while walking are adequate represents. With the help of a 12-lead EMG, neuromuscular activity of the muscles encompassing the trunk was assessed. In addition, three-dimensional trunk motion was analysed using a newly developed multi-segmental trunk model. The set-up was checked for reproducibility as well as validity. Afterwards, the defined measurement set-up was applied to assess trunk stability in comparisons of healthy and back pain patients. 
Clinically acceptable to excellent reliability could be shown for the methods (EMG/kinematics) used in the test situations. No changes in trunk motion pattern could be observed in healthy adults during continuous loading (lifting of objects) of different weights. In contrast, sudden loading of the trunk through perturbations to the lower limbs during walking led to an increased neuromuscular activity and ROM of the trunk. Moreover, BPP showed a delayed muscle response time and extended duration until maximum neuromuscular activity in response to sudden walking perturbations compared to healthy controls. In addition, a reduced lateral flexion of the trunk during perturbation could be shown in BPP.
It is concluded that perturbed gait seems suitable to provoke higher demands on trunk stability in adults. The altered neuromuscular and kinematic compensation pattern in back pain patients (BPP) can be interpreted as increased spine loading and reduced trunk stability in patients. Therefore, this novel assessment of trunk stability is suitable to identify deficits in BPP. Assignment of affected BPP to therapy interventions with focus on stabilisation of the trunk aiming to improve neuromuscular control in dynamic situations is implied. Hence, sensorimotor training (SMT) to enhance trunk stability and compensation of unexpected sudden loading should be preferred.
N2  - Eine ausgeprägte Rumpfstabilität gilt als vorteilhaft, um den Rumpf bei repetitiven und plötzlich auftretenden hohen Lasten sowohl in Alltagssituationen, am Arbeitsplatz als auch während Training- oder Wettkampfbelastungen im Sport zu stabilisieren und vor Beschwerden bzw. Verletzungen zu schützen. Eine reduzierte Rumpfstabilität wird daher als Risikofaktor für die Entwicklung von Rückenschmerzen angenommen. Eine veränderte Aktivität (verlängerte Reaktionszeit, verlängerte Aktivierungszeiten, erhöhte Ko-Kontraktion) der rumpfumgreifenden Muskulatur sowie ein reduziertes Bewegungsausmaß und eine erhöhte -variabilität des Rumpfes bei Rückenschmerzpatienten sind evident. Diese Unterschiede sind hauptsächlich in quasi-statischen Belastungssituationen mit isolierter Lasteinwirkung direkt am Rumpf nachgewiesen. Eine Übertragbarkeit auf alltagsnahe und dynamische Belastungssituationen ist jedoch kritisch zu hinterfragen. Ziel des Dissertationsprojektes ist die Entwicklung und Validierung eines Diagnostiktools zur Erhebung der Rumpfstabilität in dynamischen Belastungssituationen bei Gesunden und Rückenschmerzpatienten.
Für die Erfassung der Rumpfstabilität wurde ein Mess-Verfahren bestehend aus dynamischen Belastungssituationen, in denen die Lasten über die Extremitäten generiert werden (Heben von Lasten, Perturbation im Gang), mit und ohne Perturbation entwickelt. Mit Hilfe eines 12-Kanal-EMGs wurde die neuromuskuläre Aktivität der rumpfumgreifenden Muskulatur erfasst. Zusätzlich wurde die 3-dimensonale Rumpfbewegung über ein neu entwickeltes multi-segmentales Rückenmodell analysiert. Dieses Methodensetup wurde auf Reproduzierbarkeit sowie Validität überprüft. Im Anschluss erfolgte eine Anwendung des definierten Diagnostiktools zur Erfassung der Rumpfstabilität im Vergleich von Probanden mit und ohne Rückenschmerzen.
Eine klinisch akzeptable bis hervorragende Reliabilität konnte für die verwendeten Messvariablen (EMG/Kinematik) in den beschriebenen Belastungssituationen (Heben/Gang mit Perturbation) nachgewiesen werden. Gesunde Erwachsene zeigen bei einer kontinuierlichen Belastung des Rumpfes mit unterschiedlichen Gewichten (Heben von Lasten) keine Veränderung der Rumpfbewegung. Die plötzliche Belastung des Rumpfes durch Hinzunahme von Perturbationen der unteren Extremitäten im Gang konnte dagegen bei gesunden Probanden eine messbare Auslenkung des Rumpfes auf kinematischer als auch neuromuskulärer Ebene hervorrufen. Rückenschmerzpatienten zeigten ein verändertes neuromuskuläres und kinematisches Kompensationsmuster bei externen Perturbationen im Gang im Vergleich zu Gesunden. Dies ist charakterisiert durch eine verzögerte Reaktionszeit sowie verlängerte Dauer zum Erreichen der maximalen neuromuskulären Aktivität in Kombination mit einer reduzierten Lateralflexion des Rumpfes während Perturbation.
Die gewählte Testsituation - Perturbation im Gang - scheint, trotz Applikation der  Perturbation über die Extremitäten und fehlender Fixierung des Beckens, geeignet zur Provokation erhöhter Anforderungen an die Stabilisierung des Rumpfes bei erwachsenen Probanden. Das veränderte neuromuskuläre und kinematische Kompensationsmuster bei Rückenschmerzpatienten kann als Surrogat einer erhöhten Belastung sowie einer reduzierten Rumpfstabilität bei Patienten bewertet werden. Das neu entwickelte Verfahren zur Erfassung der Rumpfstabilität ist geeignet, um Defizite bei Rückenschmerzpatienten zu identifizieren und folglich individuelle Zuordnungen zu Trainingsmaßnahmen vorzunehmen. Der Fokus in der Prävention bzw. Therapie von Rückenschmerzen sollte dem Folgend auf der Stabilisierung des Rumpfes mit dem Ziel der Verbesserung der neuromuskulären Kontrolle des Rumpfes in dynamischen Situationen liegen. Ein sensomotorischer Trainingsansatz (SMT) zur Optimierung der Rumpfstabilität und Kompensationsfähigkeit von unerwarteten externen Lasten ist zu präferieren.
KW  - electromyography
KW  - trunk kinematics
KW  - spine
KW  - Wirbelsäule
KW  - Elektromyographie
KW  - Rumpfkinematik
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-102428
ER  - 
TY  - THES
A1  - Krüger, Tom
T1  - Zum Einfluss der Lateralität in zyklischen Sportarten bei Nachwuchsathleten
T1  - The effect of laterality on young elite cyclic-sports athletes
N2  - Die Ausprägung der Lateralität der Körperextremitäten steht in engem Zusammenhang mit der Hemisphärenspezialisierung des menschlichen Gehirns. Die Lateralität und die Dominanz einer Hemisphäre mit ihren Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit ist ein bislang unvollständig untersuchtes Phänomen im Sport. In der vorliegenden Arbeit soll daher die Bedeutung der Seitigkeitsausprägung im Rahmen sportlicher Bewegungsabläufe geprüft werden. Sowohl bei Messungen im "Freiwasser", als auch in der "Kanu–Gegenstromanlage" im Bereich des Kanurennsportes werden seit einigen Jahren sich in Qualität und Quantität unterscheidende Kraft–Zeit–Funktionen der linken und rechten Körperseite beobachtet, die zwar dokumentiert, aber bislang ungeprüft in ihrer Bedeutung als leistungsbeeinflussend angenommen werden. Im Zeitraum von Oktober 1997 bis Oktober 2000 wurden 275 Kajakfahrer und Canadierfahrer im Alter zwischen 11 und 20 Jahren zweimal jährlich (März und Oktober) mit einem umfangreichen trainings- und bewegungswissenschaftlichen sowie biomechanischen Instrumentarium untersucht. Die Athleten gehören zum Nachwuchs- und Anschlusskader des LKV Brandenburg. Schwerpunkt der Fragestellung ist der Zusammenhang von auftretenden Kraftdifferenzen zwischen der linken und rechten oberen Extremität und sportartspezifischen Leistungen unter Laborbedingungen und Feldbedingungen. Es wurden objektive Daten zu ausgewählten Kraftfähigkeiten der oberen Arm–Beuge–Schlinge an einem Kraftdiagnosegerät, Kraftverläufe am Messpaddel während Leistungsüberprüfungen im "Kanu–Gegenstromkanal" und im "Freiwasser" über 250 m und 2.000 m im Jahresverlauf erhoben. Die Ergebnisse zeigen einen Trend der im Altersverlauf ansteigenden Differenz der Mittelwertunterschiede in der Maximalkraft zwischen dem linken und rechten Arm. Bei bestehenden Maximalkraftdifferenzen zwischen linker und rechter oberer Extremität in der Längsschnittgruppe liegen die Leistungen mit dem rechten Arm deutlich über den Kraftleistungen des linken Arms und sind nicht zufällig. Mit steigendem Maximalkraftniveau nimmt überraschenderweise auch die Differenz der Maximalkraft zwischen der linken und rechten oberen Extremität trotz bilateralen Trainings zu. Die Ergebnisse der EMG–Analyse bestätigen, dass die Maximalkraft leistungsbestimmend für die Bootsleistungen ist. In den EMG–Signalverläufen werden die unterschiedlichen Belastungen der Labor– und Feldbedingungen mit individuellen Charakteristika nachgezeichnet. Deutlich unterscheiden sich die Kraftverläufe im "Freiwasser" gegenüber den Kraftverläufen in der "Kanu–Gegenstromanlage". Bei der vorliegenden Untersuchung handelt es sich um eine erste empirische Arbeit zur Auswirkung von Seitigkeitsunterschieden in zyklischen Sportarten auf der Expertiseebene. In der Untersuchung wurden methodische Verfahren eingesetzt, die dem derzeitigen Forschungsstand in der Trainings- und Bewegungswissenschaft entsprechen. Neben varianzanalytischen Verfahren der Auswertung zur Darstellung von Mittelwertunterschieden und Zusammenhänge prüfenden Verfahren wurden ebenso explorative EMG–Analysen angewandt. Die Ergebnisse aus dem Längsschnitt belegen bei ausschließlich rechtshändigen Probanden, dass die Schlussfolgerung von bevorzugter Extremität auf ein höheres Kraftniveau nicht eineindeutig ist. Zwischen den oberen Extremitäten bei Kanurennsportlern bestehen nicht nur zufällige Kraftunterschiede, trotz des bilateralen Trainings. Kontrovers diskutiert wird die Beziehung von bevorzugter Extremität und der Höhe der Kraftentfaltung. Im Alltagsverständnis wird häufig angenommen, dass ein höheres Maximalkraftniveau in der Extremität vorliegen muss, die auch die bevorzugte (z.B. Schreibhand) ist (WIRTH & LIPHARDT, 1999). Diese Eindeutigkeit konnte in der durchgeführten Untersuchung nicht bestätigt werden. Wie die Ergebnisse dieser Untersuchung deutlich zeigen, nimmt mit der höheren Maximalkraft aber auch die Differenz der Kraftleistungen zwischen dem linken und rechten Arm bei bilateral ausgerichtetem Training zu. FISCHER (1988; 1992) wies nach, dass sich ein Training auf der subdominanten Seite in einem kontralateralen Leistungstransfer auf der dominanten Seite positiv auswirkte. Erkenntnisse von KUHN (1986) und HOLLMANN & HETTINGER (2000) unterstützen nachhaltig die Ergebnisse. Die EMG–Ergebnisse zeigen die individuelle Reaktion auf die Belastungsanforderungen. Die elektromyographischen Daten beziehen sich auf den neuromuskulären Komplex. Somit sprechen hohe Amplitudenwerte einerseits für eine hohe Innervation der beteiligten motorischen Einheiten an der Bewegungsausführung und andererseits für einsetzende Ermüdungserscheinungen im Muskel. In Bezug auf die Ermüdung der oberen Extremitätenmuskeln der rechten und linken Seite beschreiben WILLIAMS, SHARMA & BILODEAU (2002) keine signifikanten Unterschiede zwischen der dominanten und nichtdominanten Handseite.
N2  - The development of body extremity laterality is closely linked to hemisphere specialization of the human brain. Laterality, the dominance of one hemisphere, and the effect of these two phenomena on sports performance capacity have yet to be described in detail. The question arises as to whether performance differences between paired extremities and the attendant extent of this difference might determine performance levels. In flat water canoeing, measurements in flat water as well as in the canoe counter current system reveal force time functions of the left and right body side that differ in quality and quantity. These differences have been documented for a number of years. However, so far their influence on performance has been presumed to exist and no attempt has been made to explain them. During the period from October 1997 to October 2000, 275 kayakers and canoeists between the ages of 11 and 20 were examined twice annually (March and October) using extensive training scientific, kinetic and biomechanical equipment. The athletes were members of a state-wide canoeing club. The main focus of the study was the correlation between (a) force differences arising between the left and right upper extremity and (b) athletic performance under laboratory conditions and field conditions. The following data was gathered: selected strength capacities of the upper arm flexor at a static strength measurement system (Wick & Krüger, 1998), force curves at the measuring paddle during exercise tests using the canoe counter current system and canoeing times in flat water over 250 m and 2,000 m during the course of the year. The results of the static maximum force test showed that the difference in maximum force between the left and right arm increases with age. In the cross-sectional group, maximum force differences were observed between the left and right upper extremity; in terms of strength performance the right arm was clearly superior to the left arm. Despite bilateral training, contrary to what might be expected, the difference in maximum force between the left and right upper extremity increases with rising maximum force level. The proportional relationship remains unaffected by this. The evaluation of force parameters from the longitudinal and cross-sectional standpoint does not provide any clear indication of performance dominance of a specific extremity. The differences of the force parameters between the left and right upper extremity as measured in the canoe counter current system and in flat water are not stable. An analysis of EMG results confirmed that the maximum force has a decisive effect on canoeing performance. Force curves in flat water differ markedly from force curves in the canoe counter current system. The present investigation is a first empirical paper on the effect of laterality differences on expert athletes in cyclic sports. The methodologies applied during the investigation correspond to the present state of research in the fields of training science and human kinetics. Variance-analytical methods of evaluation for the representation of average value differences, procedures that search connections and explorative EMG analyses were used. Results from the longitudinal section indicate that with exclusively right-handed subjects the preferred extremity cannot biuniquely be shown to have a higher force level. This result is confirmed by the cross-sectional findings. Despite bilateral training, force differences are observed between the upper extremities of canoeists. However, there is ongoing controversy about the relationship between preferred extremity and the extent of force development. The preferred extremity (e.g. the writing hand) is commonly believed to possess the higher maximum force level (Wirth & Liphardt, 1999). Nonetheless, this assumption could not be confirmed during the present investigation. However, the results of this investigation clearly show that as maximum force increases, the difference in strength performance between the left and right arm increases, including when bilateral training is applied. Fischer (1988; 1992) showed that training the subdominant side positively affected the dominant side. This is attributable to contralateral achievement transfer. These results are strongly supported by the findings of Kuhn (1986) and Hollmann & Hettinger (2000). The proportional difference remains stable over time with the athletes studied. This too supports the concept that the preferred extremity benefits from positive transfer effects. The electromyographic data pertains to the neuromuscular complex. Thus high amplitude values suggest on one hand a high innervation of the motor units involved in the performance of the movement and on the other hand the first signs of muscle fatigue. Williams, Sharma & Bilodeau (2002) found no significant differences between fatigue levels in the upper extremity muscles of the dominant and non-dominant extremity.
KW  - Kanurennsport
KW  - Lateralität
KW  - Elektromyographie
KW  - Maximalkraft
KW  - Schnellkraft
KW  - Hemisphaerendominanz
KW  - Dominanz
KW  - laterality
KW  - dominance of hemisphere
KW  - cyclic sports
KW  - flat water canoeing
KW  - electromyography
KW  - maximum force
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5810
ER  -