Bodenreaktionskräfte und Muskelaktivität beim Treppensteigen bei Frauen mit und ohne Hypermobilität

Transkript

1 Bodenreaktionskräfte und Muskelaktivität beim Treppensteigen bei Frauen mit und ohne Hypermobilität Luder Gere 1, Schmid Stefan 2, Stettler Matthias 2, Müller Christine 1, Stutz Ursula 1, Ziswiler Hans-Ruedi 3, Radlinger Lorenz 2 1 Institut für Physiotherapie Inselspital, Universitätsspital Bern, Schweiz 2 Berner Fachhochschule, Gesundheit, Bern, Schweiz 3 Osteo Rheuma Bern, Zentrum für muskuloskelettale Medizin, Bern

2 Hypermobilität - Überbeweglichkeit

3 Generalisierte Gelenks- Hypermobilität Prävalenz: ca. 10% - 25% Frauen sind häufiger betroffen als Männer Verschiedene Konsequenzen und Symptome Chronische Schmerzen Muskuloskelettale Probleme Gelenksprobleme, Distorsionen Fibromyalgie Frühzeitige Arthrose Grahame & Hakim Curr Opin Rheumatol 2008,20: Simonds & Keer, Man Ther 2007,12: Hakim & Grahame Int J Clin Pract 2003,57:

4 Generalisierte Gelenks- Hypermobilität Diagnose mittels Beighton Score Beighton et al. Ann Rheum Dis 1973,32: Remvig et al. J Rheumatol 2007,34:

5 Treppensteigen Wichtige Alltagsaktivität Schwierig für Ältere und Patienten Erhöhtes Sturzrisiko Überbewegliche Frauen gaben öfter Schmerzen oder Instabilität an Archea, Clin Geriatr Med 1985,1: Roys, Applied Ergonomics 2001,32:

6 Kräfte und Muskelaktivität auf der Treppe Treppab Kraftspitze bis zu 160% des Körpergewichtes Zeit bis zur Kraftspitze ms Rasche Stabilisation ist wichtig Schnelle Muskelfasern Schnelle α-motoneuronen Passive Strukturen Muskelaktivität Messung mittels EMG Kaum Studien auf Treppe Stacoff et al. Gait Posture 2005,21:24-38 Riener et al. Gait Posture 2002,15:32-44 Larsen et al. J Electromyogr Kinesiol 2008,18:

7 Ziel dieses Projektes

8 Fragestellung Gibt es Unterschiede in den Bodenreaktionskräften und der Muskelaktivität beim Treppensteigen zwischen normalbeweglichen Frauen und Frauen mit Hypermobilität in den Bodenreaktionskräften und der Muskelaktivität beim Treppensteigen zwischen hypermobilen Frauen mit Beschwerden und hypermobilen Frauen ohne Beschwerden Prospektive deskriptive Querschnittstudie - Genehmigt durch Ethikkommission des Kantons Bern - Unterstützt durch den Schweizerischen Nationalfonds (DORE-Projekt 13DPD6_127285)

9 Studienteilnehmerinnen Einschlusskriterien Frauen Jahre BMI kg/m 2 Beighton-Score - Hypermobil 6/9 - Normalbeweglich 1/9 Ausschlusskriterien Trauma / Operation der Beine oder des Rückens in den letzten 2 Jahren Schwangerschaft Leistungssport (> 4 Std. Training / Woche) Marfansyndrom, Ehler- Danlos-Syndrom I & II, Osteogenesis imperfecta

10 Erfassung Symptome Symptomfragebogen Symptome bei definierten Tätigkeiten (Treppab, Heben) Symptome bei selbstgewählten Tätigkeiten (pro Person) Monatlich, für sechs Monate Separate Auswertung ( Poster 72) Einteilung in Subgruppen Symptomatisch: Mindestens einmal Symptome bei Treppab Asymptomatisch: Alle anderen

11 Alle Versuchspersonen (N = 195) Normalbeweglich (NM) (n = 67) Alter [Jahre] 24.8(5.4) Grösse [m] 1.66(0.06) Gewicht [kg] 60.1(6.9) BMI [kg/m 2 ] 21.9(2.4) Beighton- Score Hypermobil (HM) (n = 128) Alter [Jahre] 25.8(5.4) Grösse [m] 1.67(0.06) Gewicht [kg] 61.2(8.2) BMI [kg/m 2 ] 22.0(2.7) Symptom- Fragebogen Hypermobil symptomatisch (HM-s) (n = 56) Alter [Jahre] 25.3(5.4) Grösse [m] 1.67(0.06) Gewicht [kg] 60.2(7.6) BMI [kg/m 2 ] 21.6(2.5) Hypermobil asymptomatisch (HM-as) (n = 47) Alter [Jahre] 25.7(5.3) Grösse [m] 1.67(0.05) Gewicht [kg] 61.6(7.6) BMI [kg/m 2 ] 22.1(2.5) Hypermobil nicht eingeteilt (n = 25) Alter [Jahre] 27.1(5.8) Grösse [m] 1.65(0.06) Gewicht [kg] 62.8(10.4) BMI [kg/m 2 ] 21.8(2.5)

12 Treppensteigen Treppe aus Holz 6 Stufen, Steigung: 30.4 Stufenhöhe: 17.1 cm, Tiefe: 29.0 cm Zwei mal auf und ab zur Gewöhnung 10 mal auf und ab für Messung Barfuss Benutzung Handlauf nicht erlaubt Stacoff et al. Gait Posture 2005,21:24-38

13 Messungen beim Treppensteigen Bodenreaktionskräfte Kraftmessplatte Eingebaut in dritte Stufe Muskelaktivität Sechs Muskeln Je zwei Elektroden Procedere gemäss Vorgaben von SENIAM Telemetrische Messung Riener et al. Med Biol Eng Comput 1999, 37: Hermens et al (SENIAM 8) Clarys, Ergonomics 2000,43:

14 Datenanalyse Bodenreaktionskräfte Normalisierung auf Gewicht, Parametrisierung Mittelwertskurven aus sechs Schritten Muskelaktivität Normalisierung auf Maximale Aktivierung (MVC) Hüllkurven mittels Tiefpassfilter (20 Hz) Parameter: Maximale und mittlere Aktivierung Standphase Mittelwerte und Standardabweichung aus sechs Schritten Shiavi et al. Med Biol Eng Comput 1998,36: Merletti, J Electromyogr Kinesiol1999,9:III-IV

15 Statistik Normalbeweglich (n = 67) Unabhängiger t-test (signifikant p 0.05) Hypermobil (n = 128) Normalbeweglich (NM) (N = 67) Hypermobil symptomatisch (n = 56) One-way ANOVA mit Tukey post-hoc tests (signifikant p 0.05) Hypermobil asymptomatisch (n = 47)

16 Bodenreaktionskräfte auf der Treppe (% Körpergewicht) Keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen NM HM-as HM-s

17 Maximale Muskelaktivität treppauf in %MVC Vastus medialis -16% bei Hypermobilen (NM=110%, HM=94%) Vastus lateralis - 13% bei Hypermobilen (NM=91%, HM=78%) Vastus medialis - 22% bei Hypermobilen mit Symptomen (NM=110%, HM-s=88%)

18 Maximale Muskelaktivität treppab in %MVC Vastus medialis - 7% bei Hypermobilen (NM=43%, HM=36%) Vastus lateralis - 9% bei Hypermobilen (NM=78%, HM=69%) Semitendinosus - 9% bei Hypermobilen mit Symptomen (NM=38%, HM-s=29%) Semitendinosus -8% bei Hypermobilen (NM=38%, HM=30%)

19 EMG: Mittelwertskurven pro Gruppe (in %MVC) NM HM-as HM-s % Gangzyklus % Gangzyklus

20 Kräfte und Muskelaktivität auf der Treppe Werte vergleichbar mit Literatur Kräfte treppab: Kraftmaximum ca. 150% Körpergewicht EMG: reproduzierbar, vergleichbare Kurven und Werte Keine Unterschiede bei Bodenreaktionskraft Globales Bewegungsmuster vergleichbar Signifikant tiefere Muskelaktivierung bei Hypermobilen Treppauf: Quadriceps wichtig für Heben des Gewichts (konzentrisch) Treppab: Semitendinosus und Quadriceps wichtig für (exzentrische) Kontrolle des Kniegelenks Stacoff et al. Gait Posture 2005,21:24-38 Larsen et al. J Electromyogr Kinesiol 2008,18:

21 Mögliche Gründe für tiefere EMG- Aktivierung Schonmechanismus Vermeiden hoher Gelenkskräfte durch Muskelaktivität Reflektorische Hemmung durch Reduzierte Afferenzen (Arthrozeption) Schmerzen, lokale Schwellung Eher geringe Unterschiede Treppensteigen provoziert (zu) wenig Schmerzen Palmieri-Smith et al. Journal of Athletic Training 2013;48:

22 Weitere Forschung Weitere Auswertungen in diesem Projekt Symptome, Gleichgewicht und Kraft, Gehen, Tibiatranslation Siehe Poster: 72, 73, 80 und 83 Trainingsstudie (gestartet im Dezember 2013) Ziel: 50 hypermobile Frauen 12 Wochen Krafttraining mit Ziel Muskelaufbau Effekt auf Muskulatur, Funktion (Treppe) und Beschwerden

23 Klinische Schlussfolgerungen Treppensteigen ist wenig anspruchsvoll für junge überbewegliche Frauen Unterschiede im EMG deuten auf Vermeidung von hohen Kräften im Kniegelenk Tiefere Aktivierung muss irgendwo kompensiert werden Höhere Aktivierung anderer Muskeln (Hüfte)? Anpassung Bewegungsverhalten (Rumpfvorlage)?

24 Danke an alle, die im Projekt mitgeholfen haben. Danke allen Versuchspersonen. Danke dem Schweizerischen Nationalfonds. und Danke für die Aufmerksamkeit!

25 Bodenreaktionskräfte und Muskelaktivität beim Treppensteigen bei Frauen mit und ohne Hypermobilität Luder Gere 1, Schmid Stefan 2, Stettler Matthias 2, Müller Christine 1, Stutz Ursula 1, Ziswiler Hans-Ruedi 3, Radlinger Lorenz 2 1 Institut für Physiotherapie Inselspital, Universitätsspital Bern, Schweiz 2 Berner Fachhochschule, Gesundheit, Bern, Schweiz 3 Osteo Rheuma Bern, Zentrum für muskuloskelettale Medizin, Bern

26 Parameter der BRK auf der Treppe NM HM HM-s HM-as n = 67 n = 128 n = 56 n = 47 Fmax1 auf %BW 109.5(6.5) 109.6(7.5) 110.9(8.4) 108.6(6.8) t1 auf ms 196.2(30.0) 195.4(32.6) 192.1(31.9) 200.7(34.0) ct auf ms 717.8(97.2) 725.2(106.8) 726.4(102.6) 725.7(109.8) Schritte auf 1/min 103.0(12.6) 102.9(12.6) 102.3(12.5) 103.1(12.1) Fmax1 ab %BW 149.0(28.5) 147.5(24.4) 146.8(15.6) 146.4(32.3) t1 ab ms 152.0(20.5) 152.3(24.0) 152.7(25.7) 153.3(18.3) ct ab ms 675.9(103.1) 690.7(111.4) 689.5(103.7) 693.8(121.0) Schritte ab 1/min (15.8) 111.3(16.3) 110.6(16.3) 111.5(15.4)

27 Parameter der Muskelaktivität treppauf EMG in %MVC NM HM HM-s HM-as n = 67 n = 128 n = 56 n = 47 TA max 18 (10) 17 (7) 16 (7) 17 (6) TA bei Fz1 4 (4) 3 (2) 3 (2) 3 (2) GM max 67 (16) 65 (15) 65 (14) 64 (15) GM bei Fz1 10 (7) 10 (7) 10 (7) 10 (7) ST max 23 (10) 20 (10) 19 (8) 20 (10) ST bei Fz1 4 (3) 4 (3) 4 (2) 4 (3) BF max 27 (18) 26 (21) 29 (28) 23 (15) BF bei Fz1 9 (8) 9 (7) 10 (8) 8 (7) VM max 110 (44) 94 (40) 2 88 (33) 2 98 (47) VM bei Fz1 27 (14) 23 (10) 1 22 (10) 24 (11) VL max 91 (44) 78 (29) 1 78 (28) 80 (33) VL bei Fz1 22 (12) 20 (8) 19 (8) 20 (8) 1 signifikanter Unterschied HM vs. NM (p < 0.05) 2 signifikanter Unterschied HM und HM-s vs. NM (p < 0.05)

28 Parameter der Muskelaktivität treppab EMG in %MVC NM HM HM-s HM-as n = 67 n = 128 n = 56 n = 47 TA max 22 (10) 22 (8) 23 (8) 21 (8) TA bei Fz1 5 (4) 5 (3) 4 (2) 4 (3) GM max 42 (10) 41 (10) 42 (12) 40 (10) GM bei Fz1 6 (5) 7 (3) 7 (4) 6 (3) ST max 38 (23) 30 (17) 2 29 (19) 2 30 (16) ST bei Fz1 5 (3) 4 (3) 4 (2) 4 (3) BF max 43 (27) 40 (26) 40 (27) 37 (25) BF bei Fz1 9 (7) 10 (8) 10 (7) 10 (8) VM max 43 (24) 36 (20) 1 37 (20) 34 (20) VM bei Fz1 11 (7) 11 (7) 10 (7) 11 (7) VL max 78 (29) 69 (28) 1 71 (29) 68 (25) VL bei Fz1 23 (12) 22 (12) 21 (11) 23 (13) 1 signifikanter Unterschied HM vs. NM (p < 0.05) 2 signifikanter Unterschied HM und HM-s vs. NM (p < 0.05)

29