Tests von Muskelfunktionen Die Bewertung der Muskelkraft, der Schnellkraft, des Bewegungsumfanges, der Straffheit und Beweglichkeit sind für die Bewegungswissenschaft bedeutsam. In ähnlicher Weise besitzt die Bewertung des neuromuskulären Verhaltens eine sehr große Relevanz im Bereich der Rehabilitation von Sportverletzungen. Als Folge davon sind verschiedene Testmethoden und -techniken eingesetzt worden, um Informationen zur Relevanz von Kraft und Schnellkraft in verschiedenen körperlichen Zusammenhängen zu ermitteln - und um den Fortschritt des Rehabilitationsprozesses nach Verletzungen zu verfolgen (63). Die Körpercharakteristika hängen von verschiedenen Faktoren ab, zu denen die Struktur und die Funktion des Nervensystems, die Struktur und das biochemische Profil der Skelettmuskulatur, die Gelenk- und Hebelmechanik sowie die externe Mechanik gehören. Eine jede dieser Komponenten hat einen spezifischen Einfluß auf ein bestimmtes Leistungsmerkmal. Noch bedeutender ist aber ihre wechselseitige Abhängigkeit. Ihre gute integrative Funktion für die neuromuskuläre Leistung ist von hoher Relevanz. Deshalb stellt die Entwicklung und Verbesserung valider, verläßlicher Tests der neuromuskulären Funktion eine der Säulen dar, auf denen die Rehabilitation von Sportverletzungen ruht. Man sollte im Verletzungszustand und nach chirurgischen Eingriffen daran denken, dass zufrieden stellende Ergebnisse nur durch die kombinierte Anstrengung des Chirurgen, des Patienten und des Therapeuten erzielt werden können. Ein Rehabilitationsplan gründet sich auf der Einschätzung der Auswirkungen von falscher Beanspruchung und Immobilität des Muskel-Skelet-Gewebes und auf Wissen zu den Heilungsanforderungen nach Verletzungen und spezifischen chirurgischen Eingriffen (56). Es muss ein Gleichgewicht zwischen gleichzeitig zu berücksichtigenden Anforderungen hinsichtlich des Schutzes gegen ungeeigneter Belastung zur Förderung des Heilungsprozesses und der Notwendigkeit der Belastung zur Vermeidung von Atrophie des Muskel-Skelet-Gewebes hergestellt werden. Der körperliche Ansatz der Sportrehabilitation hat seine Grundlagen in der logischen Abfolge von Immobilität, Bewegungsbegrenzung, schrittweise zunehmenden Übungen zur Belastung und Kräftigung. Die letzte Kategorie kann in schrittweise Entwicklungen der isometrischen, isotonischen (isoinertiale Belastung), funktionellen Übungen mittels isokinetischen Bewegungen untergliedert werden. Letztlich besteht das Ziel darin, zur vollen Aktivität zurückkehren zu können. Andererseits ist vorgeschlagen worden, dass in der klinischen Praxis die Phase der Rehabilitation nach der Immobilisation früh und effektiv durchgeführt werden sollte (42). Den langen Prozeß von einer Verletzung zum normalen physiologischen Verhalten können Rehabilitationsprogramme effektiv durch die Einschätzung des muskulären Verhaltens unterstützen. Diese Bewertung sollte regelmäßig während der Trainingsphase durchgeführt werden, um die Trainingswirkungen auf die neuromuskulären Funktionen und spezifische Leistungen zu verfolgen. Außerdem kann die Bewertung des absolvierten Trainingsprogramms dazu genutzt werden, um bei Verletzungen oder chirurgischen Eingriffen klinische Basisdaten zur Förderung und Programmierung von Rehabilitationsübungen zu erheben. Für die Ermittlung dieser Informationen ist es wichtig, dass die eingesetzten Testanordnungen relevant im Hinblick auf die Testaufgabe sind. Hierbei sind sowohl die dynamische als auch die isometrische Muskelaktivierung für Test- und Bewertungsaufgaben eingesetzt worden. Allerdings sollte die Verläßlichkeit der Testanordnung ausreichend genug sein, um zu vermeiden, dass gemessene Veränderungen der Muskelkraft infolge des Trainings oder einer Verletzung nicht auf Instrumenten- oder Testfehler zurückzuführen sind. Der Vibrationseffekt auf die EMGrms-Aktivität der Skelettmuskulatur Durch die Entwicklung der Diagnosetechniken hat die Bewertung des neuromuskulären Verhaltens in den letzten Jahrzehnten eine stark zunehmende Bedeutung erlangt. Das wurde durch die Entwicklung neuer Instrumente und Geräte möglich, die in erster Linie in der Rehabilitation und Sportmedizin eingesetzt wurden. Allerdings ist die Bewertung neuromuskulärer Funktionen bei weitem noch nicht ausreichend, um das große Spektrum biologischer Veränderungen im Zusammenhang mit Verletzungen und nach Operationen abzudecken. In diesen Phasen gibt es noch immer eine große Anzahl von Patienten, die schwache Beinstreckmuskeln haben - was meistens auf die Beeinflussung der Propriozeptoren während Operationen (27) zurückzuführen ist. Diese Probleme sind zwar bekannt, dennoch gibt es nur ungenügende und zu unspezifische Bewertungstechniken, die es gestatten könnten, die Beeinflussung, die sich aus der funktionellen Unfähigkeit der Proriozeptoren ergibt, zu quantifizieren und zu bewerten. Diesbezüglich wurde eine Pilotstudie durchgeführt, um die Möglichkeiten zur Bestimmung und Bewertung der funktionalen Kapazität der Propriozeptoren in operierten Kniegelenken zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde eine neue Diagnosetechnik entwickelt, die sich auf die Aufzeichnung der muskulären EMGrms-Aktivität während Vibration stützt. Damit sollten veränderte nervale Regulationen in der Rekrutierung der Motoneuronenpools ermittelt werden. Ergebnisse früherer Untersuchungen bei EMGrms-Aufzeichnungen am biceps brachii von Boxern (20) zeigten im Vergleich mit Normalbedingungen eine signifikante Verbesserung (P<0.001) der nervalen Aktivität während der Behandlung mit Vibrationstechnik. Ähnliche Ergebnisse wurden hinsichtlich der EMG-Aktivität der Beinstreckmuskulatur (mm. vastus lateralis: LL (links) und LR (rechts) und vastus medialis: ML und MR) bei gesunden Sportlern während der Behandlungsphase mit Vibrationstechnik ermittelt (Abb. 10), Durch die Vibration des Quadricepsmuskels wurde die Facilitation der Erregbarkeit des Spinalreflexes entwickelt (21). Es wurde der Gedanke diskutiert, dass die Vibration den exzitatorischen Fluss durch die Verbindung von Muskelspindeln und Alpha-Motoneuronen im Gesamtgeschehen des Motoneuronenflusses (47) auslöst. Es ist gezeigt worden, dass Vibration durch Alpha-Motoneuronen über Ia-Schleifen die Kraft ohne einen Abfall des motorischen Antriebs vermittelt (61). Außerdem ist eine vibrationsinduzierte Aktivierung der Muskelspindelrezeptoren nachgewiesen worden, und das nicht nur in dem Muskel, an dem die Vibration vorgenommen wurde, sondern auch in den benachbarten Muskeln (43). Mechanische Vibration (10-200 Hz), die am Muskelbauch oder an der Sehne durchgeführt wurde, kann eine reflektorische Kontraktion hervorrufen (31). Diese Reaktion wurde "tonischer Vibrationsreflex" (TVR = tonic vibration reflex) genannt. Es wurde auch diskutiert, dass bei Vorhandensein des TVR die vibrationsinduzierte Unterdrückung des motorischen Output bei maximalen willkürlichen Kontraktionen möglicherweise nicht von der willkürlichen Steuerung abhängt (6). Es wurde der Gedanke geäußert, dass eine vibrationsinduzierte prä-synaptische Inhibition und/oder Transmitterentleerung in der Ia-Gruppe der exitatorischen Bahnen ein unterstützender Mechanismus der Kraft sein könnte, die die afferente Verbindung zur Gamma-Schleife vermitteln (6). Im Lichte dieser Erkenntnisse wurde eine Pilotstudie geplant, um eine neue Bewertungsstrategie mit dem Ziel einzuführen, das Muskelverhalten und mögliche Dysfunktionen zu ermitteln. Abb. 10: Elektromyographische Aktivität (EMGrms), aufgezeichnet von den Beinstreckmuskeln (mm. vastus lateralis: LR und LL und medialis: MR und ML von sowohl dem linken als auch dem rechten Bein) vor und während der Vibrationsbehandlung. Während der Vibrationsbehandlung wurde eine bemerkenswerte Steigerung des EMGrms aufgezeichnet. EMG-Analyse und Vibration zur Bewertung der Funktion von Propriozeptoren Zur Untersuchung der richtigen Funktionsfähigkeit der Propriozeptoren wurden mehrere Probanden, die zu einem früheren Zeitpunkt (mindestens ein Jahr zurückliegend) an einem Bein operiert wurden, einer vertikalen sinusoidalen Ganzkörpervibration (WBV)über einen Zeitraum von 60 Sekunden ausgesetzt. Während der Vibrationsbehandlung wurde die elektromyographische Aktivität (EMGrms) von den Beinstreckmuskeln (mm. vastus lateralis: LR und LL und medialis: MR und ML) gleichzeitig im operierten und nicht-operierten Bein aufgezeichnet. Die Probanden standen in einer halben Kniebeuge (Kniewinkel 90°) auf einer Vibrationsplattform (Nemes ®- Bosco System). Die Frequenz des Systems war auf 40 Hz für einen Zeitraum von 60 Sekunden eingestellt (Abbildungen 11 und 12). Beim Vergleich des operierten mit dem nicht-operierten Beines hinsichtlich der EMGrms-Aktivität wurde beim operierten Bein während der Vibrationsbehandlung eine deutlich höhere Aktivität festgestellt. Eine statistische Analyse ergab, dass die EMGrms-Aktivität des operierten Beines signifikant höher als die des anderen Beines war (Abb. 13). Da es wahrscheinlich ist, dass es bei einer Operation zu negativen Einflüssen auf die Propriozeptoren kommt, ist man daher geneigt anzunehmen, dass die höhere EMG-Aktivität im operierten Bein durch eine nicht-adäquate Funktion der Propriozeptoren entsteht. Es ist wahrscheinlich, dass die Filterung und Modulierung des nervalen Einstromes, der von der zentralen Steuerung kommt, zu den Funktionsaufgaben der Propriozeptoren gehört. Wenn aber die Propriozeptoren während chirurgischer Eingriffe beeinträchtigt werden (27), kann diese Filterfunktion des nervalen Stromes deshalb verloren gehen. Das wiederum führt zu einer Hyperaktivität während der Vibrationsbehandlung. Obwohl es nicht einfach ist, eine geeignete Erklärung zu finden, können diese Erkenntnisse genutzt werden, um die Propriozeptorenfunktion zu ermitteln. Es sollte berücksichtigt werden, dass 100% der untersuchten Probanden (achtzehn Probanden) als Reaktion auf die Vibration in den Muskeln des operierten Beines im Vergleich zum nicht operierten Bein eine höhere EMG-Aktivität aufwiesen. Diese Erkenntnis führt zur Annahme, dass vor der Forderung nach einem erfolgreichen Rehabilitationsprogramm eine Beschreibung der Muskelfunktionen nur durch die mechanische Bewertung der Kraft oder der Drehmomente physiologisch nicht ausreichend ist. Noch immer ist die spezifische Bewertungstechnik ungenügend, so dass keine angemessene Bewertung der Beeinträchtigung, die durch die negativen Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit der Propriozeptoren entsteht, gewährleistet ist. Abb. 12: EMGrms-Aktivität, aufgezeichnet für die Beinstreckmuskulatur einer Sportlerin (mm. vastus lateralis: LR und LL und medialis: MR und ML von sowohl dem linken wie dem rechten Bein) vor und während der Vibrationsbehandlung. Während der Vibrationsbehandlung ist eine höhere EMG-Aktivität in beiden Beinen zu erkennen. Allerdings ist im operierten Bein eine erkennbar höhere EMGrms-Aktivität im Vergleich zum gesunden Bein zu erkennen. Abb. 13: Durchschnittswerte (+/- Standardabweichung) für EMGrms in Prozent des Basiswerts (100%), aufgezeichnet für mm. vastus lateralis und medialis sowohl des operierten (O) als auch des nicht operierten (N) Beins von 18 Probanden --vor und während der Vibrationsbehandlung. Vor der Behandlung wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen N und O festgestellt (ns), während der Vibration zeigten die operierten Beine statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zu den nicht operierten Beinen (P<0.002). Neue diagnostische Methode zur Vorhersage von Verletzungen der ischiokruralen Muskulatur Zerrungen der ischiokruralen Muskulatur gehören zu den am häufigsten auftretenden Verletzungen (auch im Wiederholungsfall) unter Sportlern. Risse der ischiokruralen Muskulatur passieren bei exzentrischen Übungen, wenn der Muskel Spannung während seiner Verlängerung aufbaut. Um die Relation der Kraft der ischiokruralen und der quadriceps Muskulatur (H/Q-Ratio) zu bestimmen und um Verletzungen der ischiokruralen Muskeln auf Grund einer unausgeglichenen muskulären Entwicklung zu erkennen, wurden bisher isokinetische Krafttests eingesetzt (57). Es besteht die allgemeine Auffassung, dass der H/Q-Ratio bei der Messung mit isokinetischen Geräten nicht unter 60% liegen sollte, wenn Verletzungen der ischiokruralen Muskeln vermieden werden sollen. Diese Methode liefert aber hinsichtlich der Vorhersage von Verletzungen der ischiokruralen Muskulatur nur schlechte Ergebnisse.Es ist ja auch tatsächlich so, dass eine Kraftermittlung, die mit Geräten durchgeführt wird, die mit konstanter Geschwindigkeit und noch dazu niedriger Geschwindigkeit (3-4 rad/s) arbeiten, nicht mit der Kraft verglichen werden können, die während exzentrischer Belastung bei extrem hoher Geschwindigkeit entstehen (14). In diesem Zusammenhang ist festgestellt worden, dass die isokinetischen Krafttests keine Vorhersage von Verletzungen der ischiokruralen Muskulatur von Sportlern treffen können (4). Im Lichte der oben genannten Beobachtungen wurde ein neuer Funktionstest vorgestellt, der es gestattet, die Muskelfunktionen der Beinstrecker während ballistischer Bewegungen wie dem vertikalen Sprung zu bewerten. Während eines aus der halben Kniebeuge ausgeführten vertikalen Sprunges wurde die Co-Kontraktion der ischiokruralen Muskulatur und des m. quadriceps aufgezeichnet und die Co-Kontraktionshypothese erklärt. Diese Hypothese vermittelt die stabilisierende Kraft des Knies durch Einfluß von hinten, die direkte Kraft auf die Tibia durch Gegenwirkung der vorderen tibialen Kraft durch den m. quadriceps.. Es wurden Werte des EMGrms von der linken und rechten ischiokruralen Muskulatur (HR, HL) sowie vom linken rectus femoris (RFL) aufgezeichnet, um die Rekrutierungsmuster des Beinstreckers und -beugers im Knie zu ermitteln. In Abb. 14 wird ein Beispiel einer Sprinterin vorgestellt. Dabei wird deutlich, dass sowohl RFL als auch HL sehr stark während des Absprungs beteiligt waren, während HR nur eine moderate Aktivität am Ende des Absprungs zeigte. Die hohe Aktivität von HL stand in Verbindung mit einer früheren Verletzung der ischiokruralen Muskulatur. Andererseits zeigte HR ein niedriges Aktivitätsniveau. Das spiegelt die niedrigen Anforderungen wider, die an die ischiokrurale Muskulatur gestellt werden, um der anterioren Scherkraft entgegen zu wirken, die an der proximalen Tibia wirkt. Diese veränderten nervalen Strategien widerspiegeln die Veränderungen des nervalen Inputs an die Motoneuronenpools wider, die bei der Generierung einer spezifischen motorischen Aufgabe aktiviert werden. Zur Aufdeckung möglicher Dysfunktionen wurde die EMGrms-Aktivität von Q und H verglichen. Frühere Ergebnisse zeigten, dass, wenn der EMGrms-Ratio H/Q über 1 lag, keine Probleme mit der ischiokruralen Muskulatur festgestellt werden konnten. Andererseits klagten die Sportler über einige Symptome von Verletzungen der ischiokruralen Muskulatur, wenn der Ratio unter 1 lag. Ein ähnliches Vorgehen ist kürzlich auch vorgeschlagen worden, um muskuläre Dysfunktionen zu bewerten (26). Abb. 14: Aufgezeichnete EMGrms-Werte der linken (HL) und rechten (HR) ischiokruralen Muskulatur und des linken rectus femoris (RFL) einer Sprinterin während der Ausführung eines vertikalen Sprungs. In der Abbildung wird auch die räumliche Veränderung in cm während des Absprungs gezeigt. Die hohe Aktivierung von HL war mit der Angabe von Problemen in der linken ischiokruralen Muskulatur durch die Sportlerin verbunden. Abb. 11: Elektromyographische Aktivität (EMGrms), aufgezeichnet von den Beinstreckmuskeln (mm. vastus lateralis: LR und LL und medialis: MR und ML von sowohl dem linken als auch dem rechten Bein) vor und während der Vibrationsbehandlung. Während der Vibrationsbehandlung wurde eine bemerkenswerte Steigerung des EMGrms im Vergleich zu Normalbedingungen festgestellt. Allerdings wurde auch eine bemerkenswerte Steigerung des EMGrms im operierten Bein (VLR und VMR) im Vergleich zum nicht-operierten Bein festgestellt.
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