TY - GEN A1 - Verch, Ronald A1 - Stoll, Josefine A1 - Hadzic, Miralem A1 - Quarmby, Andrew A1 - Völler, Heinz T1 - Whole-Body EMS Superimposed Walking and Nordic Walking on a Treadmill—Determination of Exercise Intensity to Conventional Exercise T2 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe N2 - Electrical muscle stimulation (EMS) is an increasingly popular training method and has become the focus of research in recent years. New EMS devices offer a wide range of mobile applications for whole-body EMS (WB-EMS) training, e.g., the intensification of dynamic low-intensity endurance exercises through WB-EMS. The present study aimed to determine the differences in exercise intensity between WB-EMS-superimposed and conventional walking (EMS-CW), and CON and WB-EMS-superimposed Nordic walking (WB-EMS-NW) during a treadmill test. Eleven participants (52.0 ± years; 85.9 ± 7.4 kg, 182 ± 6 cm, BMI 25.9 ± 2.2 kg/m2) performed a 10 min treadmill test at a given velocity (6.5 km/h) in four different test situations, walking (W) and Nordic walking (NW) in both conventional and WB-EMS superimposed. Oxygen uptake in absolute (VO2) and relative to body weight (rel. VO2), lactate, and the rate of perceived exertion (RPE) were measured before and after the test. WB-EMS intensity was adjusted individually according to the feedback of the participant. The descriptive statistics were given in mean ± SD. For the statistical analyses, one-factorial ANOVA for repeated measures and two-factorial ANOVA [factors include EMS, W/NW, and factor combination (EMS*W/NW)] were performed (α = 0.05). Significant effects were found for EMS and W/NW factors for the outcome variables VO2 (EMS: p = 0.006, r = 0.736; W/NW: p < 0.001, r = 0.870), relative VO2 (EMS: p < 0.001, r = 0.850; W/NW: p < 0.001, r = 0.937), and lactate (EMS: p = 0.003, r = 0.771; w/NW: p = 0.003, r = 0.764) and both the factors produced higher results. However, the difference in VO2 and relative VO2 is within the range of biological variability of ± 12%. The factor combination EMS*W/NW is statistically non-significant for all three variables. WB-EMS resulted in the higher RPE values (p = 0.035, r = 0.613), RPE differences for W/NW and EMS*W/NW were not significant. The current study results indicate that WB-EMS influences the parameters of exercise intensity. The impact on exercise intensity and the clinical relevance of WB-EMS-superimposed walking (WB-EMS-W) exercise is questionable because of the marginal differences in the outcome variables. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 760 KW - electrical muscle stimulation KW - walking KW - Nordic walking KW - treadmill KW - exercise intensity Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-549575 SN - 1866-8364 SP - 1 EP - 9 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Verch, Ronald T1 - Whole-body electrical muscle stimulation superimposed walking as training tool in the management of type 2 diabetes mellitus T1 - Elektrische Ganzkörpermuskelstimulation überlagertes Gehen als Trainingsinstrument bei der Behandlung von Diabetes mellitus Typ 2 N2 - Background: The worldwide prevalence of diabetes has been increasing in recent years, with a projected prevalence of 700 million patients by 2045, leading to economic burdens on societies. Type 2 diabetes mellitus (T2DM), representing more than 95% of all diabetes cases, is a multifactorial metabolic disorder characterized by insulin resistance leading to an imbalance between insulin requirements and supply. Overweight and obesity are the main risk factors for developing type 2 diabetes mellitus. The lifestyle modification of following a healthy diet and physical activity are the primary successful treatment and prevention methods for type 2 diabetes mellitus. Problems may exist with patients not achieving recommended levels of physical activity. Electrical muscle stimulation (EMS) is an increasingly popular training method and has become in the focus of research in recent years. It involves the external application of an electric field to muscles, which can lead to muscle contraction. Positive effects of EMS training have been found in healthy individuals as well as in various patient groups. New EMS devices offer a wide range of mobile applications for whole-body electrical muscle stimulation (WB-EMS) training, e.g., the intensification of dynamic low-intensity endurance exercises through WB-EMS. This dissertation project aims to investigate whether WB-EMS is suitable for intensifying low-intensive dynamic exercises such as walking and Nordic walking. Methods: Two independent studies were conducted. The first study aimed to investigate the reliability of exercise parameters during the 10-meter Incremental Shuttle Walk Test (10MISWT) using superimposed WB-EMS (research question 1, sub-question a) and the difference in exercise intensity compared to conventional walking (CON-W, research question 1, sub-question b). The second study aimed to compare differences in exercise parameters between superimposed WB-EMS (WB-EMS-W) and conventional walking (CON-W), as well as between superimposed WB-EMS (WB-EMS-NW) and conventional Nordic walking (CON-NW) on a treadmill (research question 2). Both studies took place in participant groups of healthy, moderately active men aged 35-70 years. During all measurements, the Easy Motion Skin® WB-EMS low frequency stimulation device with adjustable intensities for eight muscle groups was used. The current intensity was individually adjusted for each participant at each trial to ensure safety, avoiding pain and muscle cramps. In study 1, thirteen individuals were included for each sub question. A randomized cross-over design with three measurement appointments used was to avoid confounding factors such as delayed onset muscle soreness. The 10MISWT was performed until the participants no longer met the criteria of the test and recording five outcome measures: peak oxygen uptake (VO2peak), relative VO2peak (rel.VO2peak), maximum walk distance (MWD), blood lactate concentration, and the rate of perceived exertion (RPE). Eleven participants were included in study 2. A randomized cross-over design in a study with four measurement appointments was used to avoid confounding factors. A treadmill test protocol at constant velocity (6.5 m/s) was developed to compare exercise intensities. Oxygen uptake (VO2), relative VO2 (rel.VO2) blood lactate, and the RPE were used as outcome variables. Test-retest reliability between measurements was determined using a compilation of absolute and relative measures of reliability. Outcome measures in study 2 were studied using multifactorial analyses of variances. Results: Reliability analysis showed good reliability for VO2peak, rel.VO2peak, MWD and RPE with no statistically significant difference for WB-EMS-W during 10WISWT. However, differences compared to conventional walking in outcome variables were not found. The analysis of the treadmill tests showed significant effects for the factors CON/WB-EMS and W/NW for the outcome variables VO2, rel.VO2 and lactate, with both factors leading to higher results. However, the difference in VO2 and relative VO2 is within the range of biological variability of ± 12%. The factor combination EMS∗W/NW is statistically non-significant for all three variables. WB-EMS resulted in the higher RPE values, RPE differences for W/NW and EMS∗W/NW were not significant. Discussion: The present project found good reliability for measuring VO2peak, rel. VO2peak, MWD and RPE during 10MISWT during WB-EMS-W, confirming prior research of the test. The test appears technically limited rather than physiologically in healthy, moderately active men. However, it is unsuitable for investigating differences in exercise intensities using WB-EMS-W compared to CON-W due to different perceptions of current intensity between exercise and rest. A treadmill test with constant walking speed was conducted to adjust individual maximum tolerable current intensity for the second part of the project. The treadmill test showed a significant increase in metabolic demands during WB-EMS-W and WB-EMS-NW by an increased VO2 and blood lactate concentration. However, the clinical relevance of these findings remains debatable. The study also found that WB-EMS superimposed exercises are perceived as more strenuous than conventional exercise. While in parts comparable studies lead to higher results for VO2, our results are in line with those of other studies using the same frequency. Due to the minor clinical relevance the use of WB-EMS as exercise intensification tool during walking and Nordic walking is limited. High device cost should be considered. Habituation to WB-EMS could increase current intensity tolerance and VO2 and make it a meaningful method in the treatment of T2DM. Recent figures show that WB-EMS is used in obese people to achieve health and weight goals. The supposed benefit should be further investigated scientifically. N2 - Hintergrund: Die weltweite Prävalenz von Diabetes hat in den letzten Jahren zugenommen. Bis zum Jahr 2045 wird mit einer Prävalenz von 700 Millionen Patienten gerechnet, was zu einer wirtschaftlichen Belastung für die Gesellschaft führt. Diabetes mellitus Typ 2, der mehr als 95 % aller Diabetesfälle ausmacht, ist eine multifaktorielle Stoffwechselstörung, die durch Insulinresistenz gekennzeichnet ist und zu einem Ungleichgewicht zwischen Insulinbedarf und -angebot führt. Übergewicht und Adipositas sind die Hauptrisikofaktoren für die Entwicklung von Diabetes mellitus Typ 2. Die Änderung des Lebensstils durch eine gesunde Ernährung und körperliche Aktivität ist die wichtigste und erfolgreichste Behandlungs- und Präventionsmethode für Diabetes mellitus Typ 2. Probleme können bei den Patienten bestehen, den empfohlenen Umfang an körperlicher Aktivität zu erreichen. Die elektrische Muskelstimulation (EMS) ist eine zunehmend beliebte Trainingsmethode, die in den letzten Jahren in den Mittelpunkt der Forschung gerückt ist. Dabei wird von außen ein elektrisches Feld an die Muskeln angelegt, was zu einer Muskelkontraktion führen kann. Positive Effekte des EMS-Trainings wurden sowohl bei gesunden Personen als auch in verschiedenen Patientengruppen gefunden. Neue EMS-Geräte bieten eine breite Palette mobiler Anwendungen für das Ganzkörper-EMS-Training (WB-EMS), z.B. die Intensivierung von dynamischen Ausdauerübungen mit niedriger Intensität durch WB-EMS. In diesem Dissertationsprojekt soll untersucht werden, ob die WB-EMS zur Intensivierung von dynamischen Übungen mit geringer Intensität wie Walking und Nordic Walking geeignet ist. Methodik: Zwei unabhängige Studien wurden durchgeführt. In der ersten Studie wurden die Zuverlässigkeit von Belastungsparametern während des 10-Meter-Inkremental-Penlde-Gehtests (10MISWT) unter Verwendung von überlagertem WB-EMS (Forschungsfrage 1, Unterfrage a) und der Unterschied in der Belastungsintensität zum konventionellen Gehen (Forschungsfrage 1, Unterfrage b) untersucht. Die zweite Studie beschäftigte sich mit Unterschieden in Belastungsparametern zwischen überlagertem WB-EMS (WB-EMS-W) und konventionellem Gehen (CON-W) sowie zwischen überlagertem WB-EMS (WB-EMS-NW) und konventionellem Nordic Walking (CON-NW) auf einem Laufband zu vergleichen (Forschungsfrage 2). Beide Studien wurden an Teilnehmergruppen von gesunden, mäßig aktiven Männern im Alter von 35-70 Jahren durchgeführt. Bei allen Messungen wurde das Niederfrequenz-Stimulationsgerät Easy Motion Skin® für WB-EMS mit einstellbaren Intensitäten für acht Muskelgruppen verwendet. Um die Sicherheit zu gewährleisten und Schmerzen und Muskelkrämpfe zu vermeiden, wurde die Stromintensität für jeden Teilnehmer bei jedem Versuch individuell angepasst. In Studie 1 wurden dreizehn Personen für jede Unterfrage einbezogen. Es wurde ein randomisiertes Cross-over-Design mit drei Messterminen verwendet, um Störfaktoren wie z. B. einen verzögert einsetzenden Muskelkater zu vermeiden. Der 10MISWT wurde so lange durchgeführt, bis die Teilnehmer die Kriterien des Tests, das Erreichen des Kegels bis zum nächsten akustischen Signal, nicht mehr erfüllten. Fünf Ergebnisgrößen erfasst wurden: Spitzenwertmessung der Sauerstoffaufnahme (VO2peak), relative VO2peak (rel.VO2peak), maximale Gehstrecke (MWD), Blutlaktatkonzentration und der Grad der wahrgenommenen Anstrengung (RPE). Elf Teilnehmer wurden in Studie 2 eingeschlossen. Um Störfaktoren zu vermeiden, wurde ein randomisiertes Cross-over-Design in einer Studie mit vier Messterminen verwendet. Es wurde ein Laufbandtestprotokoll mit konstanter Geschwindigkeit (6,5 m/s) entwickelt, um die Belastungsintensitäten zu vergleichen. Sauerstoffaufnahme (VO2), relative VO2 (rel. VO2), Blutlaktat und der RPE wurden als Ergebnisvariablen verwendet. Die Test-Retest-Reproduzierbarkeit zwischen den Messungen wurde anhand einer Zusammenstellung absoluter und relativer Zuverlässigkeitsmaße ermittelt. Die Ergebnisgrößen in Studie 2 wurden mit Hilfe multifaktorieller Varianzanalysen untersucht. Ergebnisse: Die Reliabilitätsanalyse zeigte eine gute Zuverlässigkeit für VO2peak, rel.VO2peak, MWD und RPE ohne statistisch signifikanten Unterschied für das WB-EMS überlagerte Gehen zwischen den beiden Messungen während des 10WISWT. Es wurden jedoch keine Unterschiede bei den Ergebnisvariablen im Vergleich zum konventionellen Gehen festgestellt. Die Analyse der Laufbandtests zeigte signifikante Effekte für die Faktoren CON/WB-EMS und W/NW für die Ergebnisvariablen VO2, rel.VO2 und Laktat, wobei beide Faktoren zu höheren Ergebnissen führten. Der Unterschied bei VO2 und rel.VO2 liegt jedoch im Bereich der biologischen Variabilität von ± 12 %. Die Faktorenkombination EMS∗W/NW ist für alle drei Variablen statistisch nicht signifikant. WB-EMS führte zu den höheren RPE-Werten, die RPE-Unterschiede für W/NW und EMS∗W/NW waren nicht signifikant. Diskussion: Das vorliegende Projekt ergab eine gute Zuverlässigkeit bei der Messung von VO2peak, rel.VO2peak, MWD und RPE während des 10MISWT mit WB-EMS-Überlagerung beim Gehen, was frühere Untersuchungen zu diesem Test bestätigen. Der Test scheint bei gesunden, mäßig aktiven Männern eher technisch als physiologisch begrenzt zu sein. Er ist jedoch ungeeignet für die Untersuchung von Unterschieden in der Belastungsintensität bei überlagertem WB-EMS im Vergleich zum herkömmlichen Gehen, da die Stromstärkenintensität des WB-EMS zwischen Belastung und Ruhe unterschiedlich wahrgenommen wird. Für den zweiten Teil des Projekts wurde ein Laufbandtest mit konstanter Gehgeschwindigkeit durchgeführt, um die individuell maximal tolerierbare Stromintensität während der Belastung einzustellen. Der Laufbandtest zeigte eine signifikante Erhöhung der metabolischen Anforderungen während des WB-EMS überlagerten Gehens und des Nordic Walking durch eine erhöhte VO2 und Blutlaktatkonzentration. Die klinische Relevanz dieser Ergebnisse bleibt jedoch umstritten. Die Studie ergab auch, dass WB-EMS-überlagerte Übungen als anstrengender empfunden werden als konventionelle Übungen. Während vergleichbare Studien zum Teil zu höheren VO2-Werten führen, stimmen unsere Ergebnisse mit denen anderer Studien überein, welche dieselbe Stromfrequenz verwenden. Aufgrund der bisher fehlenden klinischen Relevanz ist der Einsatz von WB-EMS zur Trainingsintensivierung beim Gehen und Nordic Walking begrenzt. Die hohen Gerätekosten sollten berücksichtigt werden. Die Gewöhnung an WB-EMS könnte die Toleranz gegenüber der aktuellen Intensität erhöhen, die VO2 weiter steigern und es zu einer sinnvollen Methode für die Behandlung von T2DM machen. Jüngste Zahlen zeigen, dass WB-EMS bei adipösen Menschen eingesetzt wird, um Gesundheits- und Gewichtsziele zu erreichen, der vermeintliche Nutzen sollte wissenschaftlich weiter untersucht werden. KW - whole-body electrical muscle stimulation KW - walking KW - type 2 diabetes mellitus KW - Diabetes mellitus Typ 2 KW - Gehen KW - elektrische Ganzkörpermuskelstimulation Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-634240 ER - TY - GEN A1 - Müller, Steffen A1 - Carlsohn, Anja A1 - Müller, Juliane A1 - Baur, Heiner A1 - Mayer, Frank T1 - Influence of Obesity on Foot Loading Characteristics in Gait for Children Aged 1 to 12 Years N2 - Background Overweight and obesity are increasing health problems that are not restricted to adults only. Childhood obesity is associated with metabolic, psychological and musculoskeletal comorbidities. However, knowledge about the effect of obesity on the foot function across maturation is lacking. Decreased foot function with disproportional loading characteristics is expected for obese children. The aim of this study was to examine foot loading characteristics during gait of normal-weight, overweight and obese children aged 1-12 years. Methods A total of 10382 children aged one to twelve years were enrolled in the study. Finally, 7575 children (m/f: n = 3630/3945; 7.0 +/- 2.9yr; 1.23 +/- 0.19m; 26.6 +/- 10.6kg; BMI: 17.1 +/- 2.4kg/m(2)) were included for (complete case) data analysis. Children were categorized to normalweight (>= 3rd and <90th percentile; n = 6458), overweight (>= 90rd and <97th percentile; n = 746) or obese (>97th percentile; n = 371) according to the German reference system that is based on age and gender-specific body mass indices (BMI). Plantar pressure measurements were assessed during gait on an instrumented walkway. Contact area, arch index (AI), peak pressure (PP) and force time integral (FTI) were calculated for the total, fore-, mid-and hindfoot. Data was analyzed descriptively (mean +/- SD) followed by ANOVA/Welch-test (according to homogeneity of variances: yes/no) for group differences according to BMI categorization (normal-weight, overweight, obesity) and for each age group 1 to 12yrs (post-hoc Tukey Kramer/Dunnett's C; alpha = 0.05). Results Mean walking velocity was 0.95 +/- 0.25 m/s with no differences between normal-weight, overweight or obese children (p = 0.0841). Results show higher foot contact area, arch index, peak pressure and force time integral in overweight and obese children (p< 0.001). Obese children showed the 1.48-fold (1 year-old) to 3.49-fold (10 year-old) midfoot loading (FTI) compared to normal-weight. Conclusion Additional body mass leads to higher overall load, with disproportional impact on the midfoot area and longitudinal foot arch showing characteristic foot loading patterns. Already the feet of one and two year old children are significantly affected. Childhood overweight and obesity is not compensated by the musculoskeletal system. To avoid excessive foot loading with potential risk of discomfort or pain in childhood, prevention strategies should be developed and validated for children with a high body mass index and functional changes in the midfoot area. The presented plantar pressure values could additionally serve as reference data to identify suspicious foot loading patterns in children. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Humanwissenschaftliche Reihe - 284 KW - plantar pressure distribution KW - body-mass index KW - prepubescent children KW - overweight children KW - childhood obesity KW - walking KW - speed KW - forces KW - adolescents KW - prevalence Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-90108 ER - TY - GEN A1 - Gschwind, Yves J. A1 - Bridenbaugh, Stephanie A. A1 - Reinhard, Sarah A1 - Granacher, Urs A1 - Monsch, Andreas U. A1 - Kressig, Reto W. T1 - Ginkgo biloba special extract LI 1370 improves dual-task walking in patients with MCI BT - a randomised, double-blind, placebo-controlled exploratory study T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Background In patients with mild cognitive impairment (MCI), gait instability, particularly in dual-task situations, has been associated with impaired executive function and an increased fall risk. Ginkgo biloba extract (GBE) could be an effective mean to improve gait stability. Aims This study investigated the effect of GBE on spatiotemporal gait parameters of MCI patients while walking under single and dual-task conditions. Methods Fifty patients aged 50-85 years with MCI and associated dual-task-related gait impairment participated in this randomised, double-blind, placebo-controlled, exploratory phase IV drug trial. Intervention group (IG) patients received GBE (Symfona (R) forte 120 mg) twice-daily for 6 months while control group (CG) patients received placebo capsules. A 6-month open-label phase with identical GBE dosage followed. Gait was quantified at months 0, 3, 6 and 12. Results After 6 months, dual-task-related cadence increased in the IG compared to the CG (p = 0.019, d = 0.71). No significant changes, but GBE-associated numerical non-significant trends were found after 6-month treatment for dual-task-related gait velocity and stride time variability. Discussion Findings suggest that 120 mg of GBE twice-daily for at least 6 months may improve dual-task-related gait performance in patients with MCI. Conclusions The observed gait improvements add to the understanding of the self-reported unspecified improvements among MCI patients when treated with standardised GBE. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 870 KW - gait KW - walking KW - executive function KW - mild cognitive impairment KW - cognitive enhancer KW - Ginkgo biloba extract Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-434796 SN - 1866-8372 IS - 870 SP - 609 EP - 619 ER -