Untersuchung an Fingern von jugendlichen Leistungs- und Spitzenkletterern unter besonderer Berücksichtigung von Magnetresonanztomographiebefunden

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1 Technische Universität Darmstadt Fachbereich Humanwissenschaften Untersuchung an Fingern von jugendlichen Leistungs- und Spitzenkletterern unter besonderer Berücksichtigung von Magnetresonanztomographiebefunden Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Naturwissenschaften vorgelegt von M.A. Andreas Vantorre aus Frankfurt am Main Eingereicht am Prüfungstermin am Erstgutachter: Prof. Dr. med. Dr. med. habil. Kurt-Alexander Riel Zweitgutachter:Prof. Dr. rer. medic. Josef Wiemeyer Darmstadt, 2013

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3 Berichte aus der Medizin Andreas Vantorre Untersuchung an Fingern von jugendlichen Leistungs- und Spitzenkletterern unter besonderer Berücksichtigung von Magnetresonanztomographiebefunden D 17 (Diss.TU Darmstadt) Shaker Verlag Aachen 2013

4 Bibliogra sche nformation der eutschen ationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliogra e detaillierte bibliogra sche Daten sind im nternet über abrufbar. Kontakt: andreas.vantorre web.de Copyright Shaker Verlag 2013 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisenoder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungs-anlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. SBN SSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / nternet: info shaker.de

5 Allen, die mit ihrem Fachwissen, ihren deen und Taten zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben, möchte ich an dieser Stelle Dank sagen: Meinem Doktorvater Prof. Dr. med. Dr. med. habil. Kurt-Alexander Riel für die zahlreichen Anregungen und geduldigen Kommentare bei der Konzeption und Darstellung, Herrn Thomas Schwarz, Chefarzt der Abteilung für Radiologie der Main-Kinzig- Kliniken Gelnhausen, und seinem Team für die ausgesprochen großzügige kernspintomographische Alimentierung, Befunddiskussion und fachliche Korrektur des Manuskripts, Prof. Dr. rer. nat. Frank Hänsel für zentrale methodische und statistische Wegweisungen, Dr. med. Hans-Ulrich Rhodius, Chefarzt der Kinderklinik der Main-Kinzig-Kliniken Gelnhausen, für die richtigen Kontakte im richtigen Moment sowie Prof. Dr. rer. medic. Josef Wiemeyer für seine Korrekturen und die ausführliche Diskussion. Allen ein herzliches Dankeschön. Vor allem bedanke ich mich bei Dr. med. Gordon von der Heydt, dem schon lange vor dieser Arbeit die Gesundheit jugendlicher Kletterer am Herzen lag und der die orthopädischen Diagnosen und Beweglichkeitsmessungen verantwortete. Viel zu früh ist Gordon völlig unerwartet kurz nach Untersuchungsabschluss verstorben. Sein Wissen und sein rastloses Engagement, vor allem aber seine fröhliche Menschlichkeit bleiben für alle, die ihn kennen durften, Vorbild und Auftrag. Seiner Frau und den vier Kindern ist diese Arbeit gewidmet. 5

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7 nhaltsverzeichnis 1. Einleitung Aktueller Kenntnisstand Bisherige Veröffentlichungen Zusammenfassende Bewertung der bisherigen Veröffentlichungen Problemstellung und Hypothesen Methode Probanden und Kontrollprobanden Operationalisierung und Design Erfassung der Variablen Kernspintomographische Aufnahmen Technik und Verfahren Verwendete Se uenzen und gewebespezi sche Signalgebungen Ermittlung der nicht vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen Ermittlung der vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen Beweglichkeitsmessung der Fingergelenke Befragung der Kletternden Datenverarbeitung und Statistik der inferenzstatistisch bearbeiteten Fragestellungen Hinweis zur Konse uenz der sportmedizinischen Begleitung Ergebnisse Sportlerfragebögen und Fragebogen anlässlich der. orthopädischen Untersuchungen Anthropometrie Teilnahme an Wettkampfdisziplinen Leistungsniveau Trainingsparameter Klinische Untersuchung Schmerzen in den Voruntersuchungszeiträumen im Bereich Finger, Hand, Unterarm Untersuchungsbefunde im Bereich Finger, Hand, Unterarm Beweglichkeit der Finger-, Hand- und Ellenbogengelenke Ellenbogen und Handgelenke Fingergelenke Beschwerden außerhalb des Bereichs Finger, Hand, Unterarm mit Relevanz für die klettersportliche Leistung

8 5.3 Magnetresonanztomographische Untersuchung MRT-Normalanatomie von Fingern und Hand der untersuchten Klet terer Auswertung der nicht vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen Kletterer und Kontrollprobanden im Eingangsjahr Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Palmare Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Sklerotische Veränderungen im Bereich der Epiphysenfuge der Mittelphalanx und P P-Gelenkbasis/Phalanxhypertrophie Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte von P Pund D P-Gelenk Grenzbereich Stressreaktion Pathologie Entwicklung der Kletterer 2006 bis Auswertung der vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen iskussion Einleitung Sportliches Verhalten, Trainingsparameter und Leistungs niveau Anthropometrie und BM Verletzungen und Überlastungen Fingerbeweglichkeit Nicht vermessbare Merkmale der MRT-Aufnahmen Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Palmare Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Sklerotische Veränderung im Bereich der Epiphysenfuge der Mittelphalanx und P P-Gelenkbasis/Phalanxhypertrophie Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte von P Pund D P-Gelenk Kapselerguss und Knochenödem der Epiphyse Vermessbare Merkmale der MRT-Aufnahmen Zusammenfassende Diskussion der Hypothesen, Bewertung und Konse uenz Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang Stichwortverzeichnis der Abbildungen und Bildunterschriften mit bersetzung der lateinischen omenklatur Verzeichnis der Abkürzungen und Zeichen Erklärung

9 Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1: Lagerung eines Probanden im Kernspintomographen Abbildung 2: Beispielhafte Darstellung der Vermessungsverfahren in den MRT-Aufnahmen Abbildung 3: Beispielhafte Darstellung der Vermessungsverfahren in den MRT-Aufnahmen Abbildung : Durchschnitt der höchstmöglichen Kletterschwierigkeit der Jungen bzw. der Mädchen nach U..A.A.-Skala sowie Mittelwerte (M) des Trainingsumfangs (Std./Wo.) für die drei Untersuchungszeitpunkte Abbildung 5: Aufwand für Bouldern und Routenklettern in Prozent der durchschnittlichen Gesamtkletterzeit im Untersuchungszeitraum Abbildung 6 a-b: Präarthrotische Veränderungen im Bereich des P P-Gelenks und der Epiphysenfuge des Mittel ngers Abbildung 7 a-b: Knöcherne Überbrückung des Gelenkspalts im Bereich des P P-Gelenks des Mittel ngers Abbildung : MRT-Normalanatomie der Finger D1-D Abbildung : MRT-Normalanatomie der Finger D1-D Abbildung 10: MRT-Normalanatomie der Finger D2-D5 und der Mittelhand.. 5 Abbildung 11: MRT-Normalanatomie der P P-Gelenke D2-D Abbildung 12: MRT-Normalanatomie der Finger D1-D5 sowie der Mittelhand. 5 Abbildung 13: MRT-Normalanatomie der Finger D1-D5 sowie der Mittelhand. 5 Abbildung 1 : MRT-Normalanatomie der MCP-Gelenke (unten), Grundphalangen und P P-Gelenke (oben), D2-D Abbildung 15: MRT-Normalanatomie der Finger D1-D Abbildung 16: MRT-Normalanatomie der Finger D2-D Abbildung 17: MRT-Normalanatomie der Finger D1-D Abbildung 1 : MRT-Normalanatomie der Finger D2-D Abbildung 1 : MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 20: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 21: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 22: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 23: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 2 : MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 25: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 26: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 27: MRT-Normalanatomie eines Fingers, D Abbildung 2 : MRT-Normalanatomie eines P P-Gelenkes, D

10 Abbildung 2 : MRT-Normalanatomie des Übergangs Mittelhand Finger D2-D Abbildung 30: MRT-Normalanatomie des Übergangs Mittelhand Finger D2-D Abbildung 31: MRT-Normalanatomie des Übergangs Mittelhand Finger D2-D Abbildung 32: MRT-Normalanatomie des Übergangs Mittelhand Finger D2-D Abbildung 33: MRT-Normalanatomie des Übergangs Mittelhand Finger D2-D Abbildung 3 : MRT-Normalanatomie der Grundphalangen D2-D sowie des distalen Anteils des P P-Gelenkes D Abbildung 35: MRT-Normalanatomie der Grundphalangen D2-D sowie der Mittelphalanx, D Abbildung 36: MRT-Normalanatomie im Bereich der P P-Gelenke D2-D und des D P-Gelenkes, D Abbildung 37: MRT-Normalanatomie der Grundphalangen, D2-D Abbildung 3 : MRT-Normalanatomie der Mittelphalangen D2 und D sowie der Grundphalanx, D Abbildung 3 a-c: Vergleichsbilder des Merkmals Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Abbildung 0 a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Abbildung 1 a-d: Vergleichsbilder des Merkmals Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Abbildung 2 a-c: Drei verschiedene Mittel nger-p P-Gelenke mit Stufe des Merkmals Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx Abbildung 3 a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Palmare Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Abbildung a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Palmare Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Abbildung 5 a-d: Vergleichsbilder des Merkmals Palmare Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Abbildung 6 a-e: Sklerotische Veränderungen im Bereich der Epiphysenfuge der Mittelphalanx Abbildung 7 a-b: Hypertrophie der P P-Gelenkbasis Abbildung a-b: Hypertrophie der P P-Gelenkbasis Abbildung a-b: Hypertrophie der Phalangen Abbildung 50 a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide Abbildung 51 a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide Abbildung 52 a-b: Vergleichsbilder des Merkmals Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide

11 Abbildung 53 a-d: Abbildung 5 a-c: Abbildung 55 a-b: Abbildung 56 a-b: Abbildung 57 a-b: Abbildung 5 a-c: Abbildung 5 a-d: Abbildung 60 a-c: Abbildung 61 a-c: Abbildung 62 a-b: Abbildung 63: Abbildung 6 : Abbildung 65: Abbildung 66: Abbildung 67: Abbildung 6 : Abbildung 6 : Abbildung 70: Abbildung 71: Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide Vergleichsbilder des Merkmals Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte Vergleichsbilder des Merkmals Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte Keine Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte Deutliche Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte.... Erhebliche Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte... 5 Geringgradiger Kapselerguss des P P-Gelenkes Knochenödem der Epiphyse Defekt der Epiphyse Kortikalis dorsal, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Kortikalis palmar, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Markraum, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Flexorsehnen, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) P P-Gelenkbreite, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) P P-Gelenktiefe, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Kapselindex, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Subkutanes Fettgewebe, Durchschnittswerte (M) der Gruppen der Kletternden nach Finger und Jahr sowie Einzelwerte der Kontrollprobanden nach Finger und Jahr (mm) Maximaler tendophalangealer Abstand zwischen Grundphalanx und Flexorsehnen

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13 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Vergleich der Befunde von Spitzen- und von Freizeitkletterern (Schöf, Hochholzer, Karrer et al., 2003) Tabelle 2: Alter der Kletterer im Eingangsjahr Tabelle 3: Anhand der kernspintomographischen Aufnahmen erfasste Merkmale Tabelle : Messvorschriften der zehn anatomischen Merkmale der MRT-Auswertung D2, D3 und D auf Verhältnisskalenniveau.. 33 Tabelle 5: Übersicht über die inferenzstatistisch bearbeiteten Fragestellungen und verwendeten Verfahren Tabelle 6: Niveaugrenzen der unabhängigen Variablen Körpergewicht, Leistungs niveau und Trainingsumfang Tabelle 7: Mittelwerte, Standardabweichungen, Minima und Maxima der anthropometrischen Werte der Eingangs- und der Ausgangsuntersuchung Tabelle : Mittelwert und Standardabweichung des Trainingsumfangs sowie Durchschnitt der höchstmöglichen Kletterschwierigkeit der Jungen bzw. der Mädchen für die drei Untersuchungszeitpunkte Tabelle : Mittelwerte und Standardabweichungen der Trainingshäu gkeit im Untersuchungszeitraum Tabelle 10: Verbreitung, Mittelwerte, Standardabweichungen und maximaler Umfang der Trainingspausen im Untersuchungszeitraum Tabelle 11: Gebrauch ergänzender Krafttrainingsformen im Untersuchungszeitraum Tabelle 12: Anzahl der Kletternden mit Schmerzen im Bereich Finger, Hand, Unterarm in den Voruntersuchungszeiträumen (Jungen n = 11, Mädchen n = 7) Tabelle 13: Zusammenfassung der Befunde im Handbereich zu den Untersuchungszeitpunkten Tabelle 1 : Mittelwerte und Standardabweichungen der Beweglichkeitswerte von Hand- und Ellenbogengelenken für die Eingangs- und Ausgangsuntersuchung Tabelle 15: Betroffenheitsgrad von Bewegungseinschränkungen und Beugekontrakturen der P P- und D P-Gelenke, unterteilt nach Schweregrad zu den drei Untersuchungszeitpunkten Tabelle 16: Anzahl von Bewegungseinschränkungen und Beugekontrakturen der P P- und D P-Gelenke zu den Untersuchungszeitpunkten

14 Tabelle 17: Tabelle 1 : Tabelle 1 : Tabelle 20: Tabelle 21: Tabelle 22: Tabelle 23: Tabelle 2 : Tabelle 25: Tabelle 26: Tabelle 27: Tabelle 2 : Tabelle 2 : Anzahl der Bewegungseinschränkungen und Beugekontrakturen an P P- und D P-Gelenken nach Fingern zu den Untersuchungszeitpunkten Betroffenheit von Verletzungen und Überlastungen außerhalb des Bereichs Finger/Hand/Unterarm zu den Untersuchungszeitpunkten, Anzahl und Ort (bpn: Anzahl betroffener Probanden) Betroffenheit von anatomischen Fehlstellungen zu den Untersuchungszeitpunkten, Anzahl/Ort/Typ (bpn = Anzahl der betroffenen Probanden) Betroffenheit der Finger der Kletternden und der Kontrollprobanden von Signalverlust der proximalen Epiphyse der Mittelphalanx, unterteilt nach Schweregrad zu den drei Untersuchungszeitpunkten Betroffenheit der Finger der Kletternden und der Kontrollprobanden von palmarer Verengung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx, unterteilt nach Schweregrad zu den drei Untersuchungszeitpunkten Anzahl sklerotischer Veränderungen im Bereich der Epiphysenfuge der Mittelphalanx bei den männlichen Kletterern (n = 11), 2006, nach Finger und Seite Anzahl von P P-Gelenkbasishypertrophien bei den männlichen Kletterern (n = 11), 2006, nach Finger und Seite.. 5 Betroffenheit der Finger der Kletternden und der Kontrollprobanden von erhöhtem Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Sehnenscheide, unterteilt nach Schweregrad zu den drei Untersuchungszeitpunkten Betroffenheit der Finger der Kletternden und der Kontrollprobanden von einer Hypertrophie der palmaren Faserknorpelplatte, unterteilt nach Schweregrad zu den drei Untersuchungszeitpunkten Entwicklung der Verbreitung der nicht vermessbaren MRT-Merkmale, (Prozent der Kletterer nger mit einem positiven Befund für das jeweilige Merkmal) Entwicklung der Verbreitung sklerotischer Veränderung der Epiphysenfuge der Mittelphalanx bei den Kletterern Auffällige Unterschiede zwischen Kletterern und Kontrollprobanden im Jahr 2006 bezüglich der vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen (alle Ergebnisse der Vermessung der Kletternden 2006 siehe A.6 und alle Ergebnisse der Vermessung der Kontrollprobanden 2006 siehe A. ) Statistische Kennwerte für die vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen bezüglich des Unterschiedes zwischen männlichen (Km) und weiblichen Kletterern (Kw) (alle inferenzstatistischen Ergebnisse siehe A.5)

15 Tabelle 30: Statistische Kennwerte für die vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen bezüglich der Veränderung des Merkmals bei allen Kletternden (n = 16) über die drei Untersuchungszyklen (alle inferenzstatistischen Ergebnisse siehe A.5) Tabelle 31: Statistische Kennwerte für die vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen bezüglich der Veränderung des Merkmals bei den männlichen Kletterern (n = 11 für die Breite des P P-Gelenks, sonst n = 10) über die drei Untersuchungszyklen (alle inferenzstatistischen Ergebnisse siehe A.5) Tabelle 32: Statistische Kennwerte für die vermessbaren Merkmale der MRT-Aufnahmen bezüglich der Veränderung des Merkmals bei den weiblichen Kletterern (n = 6) über die drei Untersuchungszyklen (alle inferenzstatistischen Ergebnisse siehe A.5) Tabelle 33: Näherungsweiser Vergleich der Durchschnittswerte (M) 2006 der vermessbaren Merkmale nach Probandengruppen, Fingern und Seiten Tabelle 3 : Näherungsweiser Vergleich der Durchschnittswerte (M) 200 der vermessbaren Merkmale nach Probandengruppen, Fingern und Seiten Tabelle 35: Minimum und Maximum der vermessenen Merkmale nach Gruppen und Jahren (alle Angaben in mm) Tabelle 36: Tendophalangealer Abstand in der Literatur Tabelle 37: Tendophalangealer Abstand bei Hauger et al. (2000)