Funktionelle Leistungsdiagnostik. ein stetig wachsender Zweig nicht nur im Bereich der Sportmedizin

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1 Funktionelle Leistungsdiagnostik ein stetig wachsender Zweig nicht nur im Bereich der Sportmedizin Dr.sc. ETH Elmar Anliker Dr.med Urs W. Müller 7. Frühlingszyklus, 12. März 2014 Interdisziplinärer Weiter- und Fortbildungskurs, Departement Medizin Table of content 1. Einleitung 2. Muskelphysiologie und Krafttraining 3. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Isokinetik Sprungkraft 4. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Ganganalyse 2 1

2 Der natürliche Zerfall MARA (mean age related ability) Six different intellectual abilities 3 Altersverlauf der Ausdauer, Kraft und Knochenmasse bei Inaktiven, Aktiven und Trainierten Auswirkungen von Trainingsaufnahme und Trainingsstopp 4 2

3 Kausalzusammenhang zwischen muskulärer Aktivität und Gesundheit/Krankheit Muskelreize Anpassungen Effekte Muskelfaserquerschnitt Muskelfasertypusveränderung Knochenstruktur & masse Muskelinsulinsensitivität Kraft, Leistung, Beweglichkeit, lokale Ausdauer Sturzgefahr, Frakturrisiko, Blutglukose, Insulinresistenz, Blutdruck, Risiko für Stof wechsel- & Herz- Kreislauferkrankungen, Osteoporoserisiko, Mobilität, Selbständigkeit Muskuläre Aktivität ist keine Option, sondern eine anthropologische Notwendigkeit! 5 Table of content 1. Einleitung 2. Muskelphysiologie und Krafttraining 3. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Isokinetik Sprungkraft 4. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Ganganalyse 6 3

4 Die willkürliche Kontrolle Skelettmuskel Muskelfaser Sarkomer 7 Klassifizierung des Muskelfasertypus Typ I oder langsam zuckende Fasern (ST) Energiebereitstellung erfolgt hauptsächlich aerob Enthalten ein dicht angelegtes Kapillarnetz Erscheinen dunkelfarben rot (durch den hohen Myoglobingehalt) Reich an Mitochondrien sowie Enzymen des oxidativen Stoffwechsels zur aeroben Energiebereitstellung für länger dauernde Beanspruchung (ermüdungsresistent) Typ IIX oder schnell zuckende glykolytische Fasern (FT) Energiebereitstellung anaerob Hohe glykolytische Kapazität, grosse Glykogenspeicher Erscheinen blassfarben (durch den geringeren Myoglobingehalt) Geringe Zahl an Mitochondrien für kurzfristig hohe Kraftleistungen (ermüden sehr leicht) Die langsamen Muskeln überwiegen in Muskel vorwiegend stützmotorischer Funktion. Die FT Fasern überwiegen in Muskeln mit primär zielmotorischer Funktion. 8 4

5 Motorische Einheiten Motorische Einheiten = Teams Zuerst werden die kleinen, dann zusätzlich die grossen Teams rekrutiert 9 Size Principle (Hennemann) 10 5

6 Dickenanpassung Funktionelle Anpassung Exzentrisches Training führt zu einer Zunahme, konzentrisches Training zu einer Abnahme der Anzahl Sarkomere in Serie. 11 Vom Reiz über die Adaptation zum Effekt 12 6

7 neuromuskulär versus NEUROmuskulär Muskuläre Anpassung Zu- oder Abnahme der Länge Zu- oder Abnahme im physiologischen Muskelquerschnitt Veränderungen in der Myosin Heavy Chain (MyHC) Isoformenverteilung unspezifische Konditionierung Neurale Anpassung die Grösse von involvierten kortikalen Feldern kann beeiflusst werden Synchronisierung von motorischen Einheiten bewegungsspezifische Adaptation involvierte Muskeln sowie dazu notwendige stabilisierende Muskeln besser koordinieren spezifische Konditionierung 13 Table of content 1. Einleitung 2. Muskelphysiologie und Krafttraining 3. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Isokinetik Sprungkraft 4. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Ganganalyse 14 7

8 Klinischer Alltag I Distorsion rechts Ergussneigung, Instabilitätsgefühl, diffuser Knieschmerz weiblich, 17 Jahre alt, Ballsportlerin 15 Klinischer Alltag I Ergussneigung, Instabilitätsgefühl, diffuser Knieschmerz weiblich, 17 Jahre alt, Ballsportlerin 16 8

9 Isokinetik gleichbleibende Bewegungsgeschwindigkeit «iso» = gleich «kinetikos» = die Bewegung betreffend Die Diagnostik ist zur Einschätzung des neuromuskulären Funktionsstatus geeignet und ermöglicht die Objektivierung, Verlaufskontrolle und Steuerung des Trainings. Auswertungsparamter Maximales Drehmoment (in Abhängigkeit des Körpergewichts) Rechts-links Vergleich Verhältnis zwischen den antagonistischen Muskelgruppen 17 Testprotokoll Die drei Muskelaktionen konzentrisch isometrisch exzentrisch Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Kraft (Hill Kurve) velocity +V0 - co ncentri c 0 ecentri c F0 1.6 F0 force Exzentrische Muskelaktionen erlauben bis zu 60% grössere Kräfte als isometrische Muskelaktionen 18 9

10 Isokinetik Beispiel 1 weiblich, 23 Jahre alt, Ballsportlerin Stand 9 Monate nach VKB-Re-Re- Rekonstruktion 19 Isokinetik Beispiel 2 männlich, 22 Jahre alt, sportlich, Stand 12 Monate nach VKB- Rekonstruktion 20 10

11 Isokinetik Beispiel 3 männlich, 24 Jahre alt, Volleyballspieler, anteriorer Knieschmerz 21 Sprungkraftmessung Die Sprungkraftdiagnostik ist ein Funktionstest zur Bestimmung der Leistung von ganzen Muskelketten. Gemessene Parameter Kraft (F) Masse (m) Berechnete Parameter Beschleunigung (a = F/m) Geschwindigkeit (Zeitintegration von a) Leistung (P = W/t = F v) Sprunghöhe (E kin = E pot ) Wichtig! Bewegung, als eine Funktion des Muskels, kann nicht allein mit Kraft beschrieben werden, sondern muss Kraft und Geschwindigkeit als Produkt begreifen. Leistung 22 11

12 Sprungkraftmessung Warum messen wir die Sprungkraft resp. Sprungleistung? Leistungsprofil erfassen Effektivität eines Trainings/Rehabilitationsprogramms analysieren Defizite (z.b. Steitenunterschiede) erkennen Verletzungen präventiv entgegenwirken Individuelle Trainingsempfehlungen abgeben Wer profitiert von einer Sprungkraftmessung? Jedermann/-frau, unabhängig vom Alter und Trainingszustand! Verschiedene Sprungmanöver: Beidbeinig elastodynamisch Einbeinig elastodynamisch Statodynamisch Reaktiv Beidbeinig elastodynamisch mit Zusatzgewicht Beidbeinig statodynamisch mit Zusatzgewicht Aufstehtest 23 Beidbeinig elastodynamisch Kraft [% BW] Geschwindigkeit [m/s] Leistung [W/kg] Sprunghöhe [cm] %bw m/s W/kg Forces F Velocity v cm

13 Der natürliche Zerfall Relative Leistung beim beidbeinigen Sprung mit Ausholbewegung 25 Beidbeinig elastodynamisch 26 13

14 Beidbeinig reaktiv 27 Ursachen für Valgus/Varus Instabilität von Gelenken und/oder Ligamenten Knöcherne Deformität (angeborene, wachstumsbedingte oder traumatologische Ursachen) Fehlfunktion des Subtalargelenks (z.b. exzessive Sprunggelenkspronation bei Knieglenkvalgus) Sekundäre Begleiterscheinung bei Seitwärtsneigung des Rumpfes zur Kompensation einer Schwäche der Hüftgelenkabduktoren (Kniegelenkvalgus) Nicht immer ist knöcherne Deformität die Hauptursache für einen Valgus, oft ist auch fehlende koordiniert-synergetische Aktivität der Muskulatur verantwortlich

15 Table of content 1. Einleitung 2. Muskelphysiologie und Krafttraining 3. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Isokinetik Sprungkraft 4. Klinische Relevanz der funktionellen Diagnostik Ganganalyse 29 Klinischer Alltag II weiblich, 35 Jahre alt, Hobbyläuferin, Schmerzen im Knie beim Joggen Rechts Links 30 15

16 Klinischer Alltag II weiblich, 35 Jahre alt, Hobbyläuferin, Schmerzen im Knie beim Joggen 31 Ganganalyse Die klinische Ganganalyse dient zur Unterstützung resp. Sicherung der Diagnose Bewertung des Schweregrades einer Erkrankung oder Verletzung Selektion einer defizitorientierten Therapie Überprüfung eines Rehabilitationserfolgs Überprüfung des Effekts von Orthesen, Einlagen und Schuhwerk Nomenklatur Gangzyklus Stance Swing Heel Strike Foot Flat Mid Stance Heel off Toe off Acceleration Mid swing Deceleration Initial contact Loading response Mid stance Terminal stance Pre-swing Initial swing Mid swing Terminal swing Heel contact Weight acceptance Mid stance Push-off propulsion Toe-off

17 Normale Gelenkbewegungen und Muskelaktivitäten am oberen Sprunggelenk Gestrichelte Linien zeigen normale Standartabweichungen des Bewegungsausmasses an. Der Zeitpunkt der Spitzenaktivität des jeweiligen Muskels wird durch ein kleines Dreieck auf dem Balken markiert. Modifiziert nach Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center RLANRC Quelle Götz Neumann Normale Gelenkbewegungen und Muskelaktivitäten am Kniegelenk Gestrichelte Linien zeigen normale Standartabweichungen des Bewegungsausmasses an. Der Zeitpunkt der Spitzenaktivität des jeweiligen Muskels wird durch ein kleines Dreieck auf dem Balken markiert. Modifiziert nach Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center RLANRC Quelle Götz Neumann

18 Normale Gelenkbewegungen und Muskelaktivitäten am Hüftgelenk Gestrichelte Linien zeigen normale Standartabweichungen des Bewegungsausmasses an. Der Zeitpunkt der Spitzenaktivität des jeweiligen Muskels wird durch ein kleines Dreieck auf dem Balken markiert. Modifiziert nach Rancho Los Amigos National Rehabilitation Center RLANRC Quelle Götz Neumann Laufanalyse Klinik und Radiologie Kneeing in, dynamischer Varus-Valgus-Wechsel 36 18

19 Laufanalyse Klinik und Radiologie Kneeing in, dynamischer Varus-Valgus-Wechsel 37 Auswertungsparameter Pronationswinkel Beinachsen Beckenkippung Kniebewegungsmuster Abdruck 38 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Literatur auf Anfrage 20