Institut für Sportmedizin

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1 Institut für Sportmedizin Direktor: Prof. Dr. Uwe Tegtbur Tel.: 0511 / sportmedizin@mh-hannover.de Forschungsprofil Das Institut für Sportmedizin betreut Spitzensportler im Olympiastützpunkt Niedersachsen und Patienten wie Mitarbeiter mit sportmedizinischen Trainingsprogrammen für Prävention, Therapie und Rehabilitation. Durch diese Aufgaben bedingt leiten sich die Forschungsschwerpunkte ab: Im Spitzensport werden sportartspezifische Studien bei behinderten Ahtleten durchgeführt. Studienziele sind, Langzeitschäden durch Spitzensport bei Rollstuhlathleten frühzeitig zu erkennen und Präventionsstrategien zu entwickeln. Darüber hinaus stehen Forschungsarbeiten zu Effekten von körperlichem Training auf den Krankheitsverlauf und die Belastbarkeit bei chronisch Kranken im Vordergrund. Schwerpunkte sind hier Trainingseffekte bei Patienten nach Herz- oder Lungentransplantation, bei Patienten nach Kunstherzimplantation, bei Kindern mit Mukoviszidose und bei Patienten mit MS. Die Studienfragestellungen umfassen kardiozirkulatorische und pulmonale Anpassungen wie auch Veränderungen der Muskelstruktur auf zellulärer Ebene. Der sportphysiologische Schwerpunkt umfasst grundlagenorientierte Forschung im Bereich muskuläre Ermüdung, muskuläre Erregbarkeit, Gewebepufferung, Atmungsregulation sowie Hypoxie. Forschungsprojekte Messung der Alltagsaktivität Ein Vergleich von Ergospirometrie und Multisensorsystemen Einführung Neben sportlichem Training hat das Ausmaß der körperlichen Alltagsaktivität große präventiv-medizinische Bedeutung. Assistierende Gesundheitstechnologien werden neuerdings eingesetzt, um Intensität und Umfang körperlicher Aktivität im Alltag zu erfassen. Ziel dabei ist, die genaue Untersuchung von health benefits, resultierend aus körperlicher Alltagsaktivität zu fördern (Welk et al., 2000). Ohne exakte Messungen von körperlicher Aktivität ist es schwer möglich, eine Beziehung von Bewegung und Gesundheit zu quantifizieren (Powell & Rowlands, 2004). Mit Hilfe von analysierten Daten soll das Selbstmanagement des Einzelnen zur Steigerung der Aktivität im Alltag verbessert werden. Eine gesteigerte Alltagsaktivität ist immer mit einem erhöhten Energieumsatz verbunden, welcher als eine Maßnahme zur Prävention von Zivilisationskrankheiten gilt. Entwicklungen des modernen Lebens steigerten das Forschungsinteresse in den vergangenen Jahren vor allem in diesem Bereich. Aktivitätsmonitore können große Vorteile gegenüber dem bisherigen wissenschaftlichen Standard, der retrospektiven Befragung, erlangen. Sie gelten als objektive Messgeräte von Frequenz, Intensität und Dauer körperlicher Aktivität; somit sind sie gut geeignet, Fragen hinsichtlich Aktivitätsmustern zur beantworten (King et al., 2004). Die vorliegende Arbeit untersuchte Verfahren, alltägliche körperliche Aktivität mittels assistierender Gesundheitstechnologien zu erfassen und zu analysieren. Ziel der Arbeit war zu untersuchen, ob ein unter standardisierten Bedingungen durchgeführter Bewegungsparcours Alltagsaktivitäten realitätsnah messen kann. Dabei werden Energieumsätze der Aktivitäten mittels verschiedener Sensorsysteme erfasst und hinsichtlich ihrer Messgenauigkeit verglichen. Forschungsbericht

2 Methodik: Untersucht wurden 20 gesunde Erwachsene (10 männlich, 10 weiblich; 25±5 Jahre) in einem Bewegungsparcours, der folgende Alltagsaktivitäten umfasste (Liegen (Ruheenergieumsatz), sitzende Tätigkeit am Computer, Gehen (6 Minuten Walking Test), Staub saugen, Treppesteigen und Radfahren. Jede Tätigkeit, außer Gehen (6min), wurde jeweils 15 Minuten lang gemessen, um ein steady state der Sauerstoffaufnahme zu gewährleisten. Während des Parcours trugen die Probanden ein Multisensorsystem (biaxiale Accelerometer, Temperatur, Hautwiderstand; SenseWear (SW)) am rechten Oberarm. Außerdem wurde ein dreiaxialer Beschleunigungssensor (RT3, Stayhealty) auf Hüfthöhe befestigt. Die Messung der Sauerstoffaufnahme ist der Goldstandard zur Erfassung des Energieumsatzes bei körperlicher Belastung. Hier wurde das tragbare Spiroergometriesystem Oxycon Mobile (OM) eingesetzt (Abb.1). Abb. 1: Proband mit mobiler Ergospirometrie, Multisensorsystem (rechter Arm) und triaxialem Accelerometer (Hüfte) Tab. 1: Energieumsatzmessung mit mobiler Ergospirometrie (OM), Multisensorsystem (SW) und triaxialem Accelerometer (RT3) im simulierten Alltag Die Energieumsatzmessungen der beiden Aktivitätsmonitore SW und RT3 wurden mit OM verglichen, da die indirekte Kalorimetrie (OM) als Referenzmethode zur Bestimmung des Belastungs-Energieverbrauches gilt. Des weiteren wurden die Aktivität der Probanden mittels SW für 4-7 Tage zu Hause aufgezeichnet, um die Parcoursdaten mit den Heimmessungen zu vergleichen. Ergebnisse Der Energieumsatz für 24 Stunden, bestehend aus den hochgerechneten Aktivitäten 9 Std. Ruheenergieumsatz, 11 Std. Sitzen, 2 Std. Gehen, 1 Std. Staubsaugen, 30 min Treppesteigen, 30 min Radfahren betrug für OM 3311±759 kcal. Der Energieumsatz des RT3 war mit 565±391 kcal signifikant niedriger als OM. SW berechnete einen um 138±403 kcal geringfügig niedrigeren 24-Energieumsatz als das Ergospirometriesystem OM (Tab.1). Der Vergleich von SW im Parcours und SW zu Hause war nicht signifikant für die analysierten Aktivitäten, außer Staubsaugen (p±0,001) und Radfahren. Die Aktivität Radfahren differierte bis zu 30% (p±0,05), wohingegen der Ruheumsatz um nur 1% von den Werten aus dem Parcours abwich. Diskussion Die Messgenauigkeit des reinen Beschleunigungssensors RT3 nimmt bei Aktivitäten mit wenig vertikaler oder horizontaler Beschleunigung ab. Die Abweichungen des Multisensorsystems im Vergleich zu OM sind geringer aufgrund weitergehender Datenerhebung mit zusätzlicher Sensorik (Haut- und Umgebungstemperatur, Leitfähigkeit der Haut) (Arvidsson, 2007). 474 Forschungsbericht 2009

3 Einfach anwendbare und kostengünstige Monitorsysteme objektivieren die Erfassungen der Alltagsaktivität ausreichend genau und sollten die retrospektive Fragebogenerhebung in Studien und in der Verhaltensberatung ablösen. Literatur: Arvidsson, D. Slinde, Larsson, S. F. & Hulthen, L. (2007). Energy cost of physical activities in children: Validation of SenseWear Armband. Med Sci Sports Exerc. 39 (11), King, G.A., Torres, N., Potter, C., Brooks, T.J. & Coleman, K.J. (2004), Comparison of activity monitors to estimate energy expenditure cost of treadmill exercise. Med Sci Sports Exerc, 36 (7), Powell, S.M. & Rowlands, A.V. (2004), Intermonitor variability of the RT3 accelerometer during typical physical activities. Med Sci Sports Exerc, 36 (2), Welk, G.J., Blair, S.N., Wood, K., Jones, S. & Thompson, R.W. (2000), A comparative evaluation of three accelerometrybased physical activity monitors. Med Sci Sports Exerc, 32 (9 Suppl), Projektleitung: Grams, Lena; Kooperationspartner: Marschollek, Michael, PLRI Weitere Forschungsprojekte Die Auswirkung von Veränderungen von gebundenem Wasser und im Lipidgehalt auf die Kinetik der Veränderungen des Muskelvolumens während und nach Bettruhe und die Folgen für die Muskelfunktion untersucht mit nicht invasiven Methoden. Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof. Dr.); Förderung: DLR Untersuchung der Wirkung von intervallartigem Training bei 3monatiger Anwendung Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft Die Auswirkungen der Kohlenhydratgabe während eines hochintensiven, intervallartigen Trainings auf die Ausdauerleistungs-, Sprint- und Regenerationsfähigkeit Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft Planung, Durchführung und Evaluation des Betriebssports der Berufsfeuerwehr in Hannover. Projektleitung: Maasen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Personalmittel durch Stadt Hannover Planung, Durchführung und Evaluation des Betriebssports der freiwilligen Feuerwehr in Hannover. Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Personalmittel durch Stadt Hannover Das Verhalten von Ionenkonzentrationen und Energiestoffwechselmetaboliten bei hochintensiver Intervallartiger Arbeit einer kleinen Muskelgruppe Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.) Die Beziehung zwischen Plasmalaktatkonzentration, Osmolalität und Durchblutung nach hochintensiven Belastungen Projektleitung: Maassen Norbert (Prof.Dr.) Die Wirkung eines hochintensiven Trainings auf die Dauerleistungsfähigkeit und Regenerationsfähigkeit Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.) Forschungsbericht

4 Medizinisch-wissenschaftliche Betreuung der Sledge-Eishockeymannschaft Entwicklung leistungsdiagnostischer Testverfahren für die Behindertensportart Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft Effekte von Ausdauer- vs. Krafttraining auf das Fatigue-Syndrom bei MS-Patienten Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Windhagen, Anja (Prof. Dr.), Abt.Neurologie; Förderung: Wirtschaft Körperliche Aktivität und Training bei Kindern und Jugendlichen mit CF Projektleitung: Stein, Lothar; Kooperationspartner: Junge, Sybille (Dr.),Abt. Pädiatrische Pneumologie Niedersächsischer Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten (GAL), Informationsund Kommunkationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität, Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebenshälfte Projektleitung: Tegtubr, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Haux, Reinhold (Prof. Dr.), PLRI, OFFIS; Förderung: Land Niedersachsen Psychosoziale Betreuung, Enährungsmanagement sowie kontrolliertes Rekonditionierungstraining und deren Einfluss auf die Lebensqualität bei Kunstherzpatienten Projektleitung: Tegrbur, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Kugler, Christiane (Dr.), HTTG; Förderung: Deutsche Herzstiftung Sport und CF Projektleitung: Stein, Lothar; Kooperationspartner: Junge, Sybille (Dr.med.), Pädriatrische Pulmologie, CF-Ambulanz; Förderung: CF-Selbsthilfen, Braunschweig, Bremen, Hannover, Osnabrück und Mehr Aktion für Kinder Längsschnittstudie zur Anpassung bzw. Schädigung der Schulter bei Rollstuhlathleten Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Olympiastützpunkt Niedersachsen; Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft Originalpublikationen Dreißigacker U, Suchy MT, Maassen N, Tsikas D. Human plasma concentrations of malondialdehyde (MDA) and the F(2)-isoprostane 15(S)-8-iso-PGF(2alpha) may be markedly compromised by hemolysis: Evidence by GC-MS/MS and potential analytical and biological ramifications. Clin Biochem 2009;43(1-2): Eichelberg M, Appell JE, Boll S, Fachinger U, Haux R, Hein A, Huber R, Künemund H, Marschollek M, Nebel W, Neyer FJ, Remmers H, Schilling M, Schulze GC, Steinhagen-Thiessen E, Tegtbur U, Winkelbach S, Wolf L. Der Niedersächsische Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten: Informations- und Kommunikationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität, 476 Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebenshälfte. 2009;29-33 Song B, Wolf KH, Gietzelt M, Al Scharaa O, Tegtbur U, Haux R, Marschollek M. Decision Support for Teletraining of COPD Patients. Methods Inf Med 2010;49(1): Tegtbur U, Busse MW, Kubis HP. Körperliches Training und zellulare Anpassung des Muskels. Unfallchirurg 2009;112(4): Buchbeiträge, Monografien Brinkmeier U, Frank M, Tewes A, Tegtbur U. Diabetes & Verhalten: Schulungsprogramm für Menschen mit Forschungsbericht 2009

5 Typ-2-Diabetes, die Insulin spritzen. Mainz: Kirchheim, S. Abstracts 2009 wurden 15 Abstracts publiziert. Promotionen Robin Chudalla: Local and systemic effects on blood lactate concentration during exercise with small und large muscle groups Diplome Annette Varnhorn: Ernährungs- und Aktivitätsverhalten - Ein praxisorientierter Methodenvergleich zur Messung von Energiezufuhr und Energieverbrauch Magister Haider, Hessan: Zusammenhang zwischen Co²Kinetik bei Belastung und der Leistungsfähigkeit bei Dauer, Sprint- und wiederholten Sprintbelastungen Leif Schumacher: Der Zusammenhang zwischen aerober Kapazität, Ausdauerkapazität und der Fähigkeit zu wiederholten Sprints Philipp Tillmanns: Vergleich des Verhaltens spirometrischer Größen bei Dauer- und Intervallbelastungen gleicher Intensität Christel Rosenbaum: Sport und Bewegung als eine Maßnahme erhöhter Einstzfähigkeit im Berufsstand der Polizei. Friedrich Michaelis: Das Verhalten des Elektromyogramms während stufenförmig ansteigender fahrradergometrischer Belastung im Zusammenhang mit der Milchsäurekonzentration Lena Grams: Messungen des Energieumsatzes im Alltag - Ein Vergleich von Ergospirometrie und Multisensorsystemen SPORTMEDIZIN Forschungsbericht