DR. L. MEINECKE BERICHT ZUR POLYELEKTROMYOGRAPHISCHEN VALIDIERUNGSMESSUNG AN DEN TRAININGSGERÄTESERIEN DIAGNOS UND 4BACK DER FIRMA SCHNELL

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1 DR. L. MEINECKE BERICHT ZUR POLYELEKTROMYOGRAPHISCHEN VALIDIERUNGSMESSUNG AN DEN TRAININGSGERÄTESERIEN DIAGNOS UND 4BACK DER FIRMA SCHNELL

2 Dr. L. Meinecke Seite 2 von 32 Inhalt Ziel der Messungen 4 1 Messbedingungen Rahmenbedingungen Durchführungsort Leiter der Messungen Probanden Trainingsmaschinen und Übungseinheiten Geräteserien und Übungseinheiten Zeitliche Abfolge der Übungseinheiten Vermeidung von Ermüdungserscheinungen Polyelektromyographische Ableitung Abgeleitete Muskeln SENIAM Messübersicht Maschinenserie Diagnos Messübersicht Maschinenserie 4back 8 2 Signal-Nachbearbeitung und Auswertung Digitale Signalnachbearbeitung Bandpass-Filterung Gleichrichtung und Moving Average Auswahl des aktiven Bereichs Cropping Muskelaktivierungsprofil 9 3 Ergebnisse Übersicht Stabilisierungsaktivierung bei isometrischen Maximalkraftmessungen Rumpf-Extension Rumpf-Extension Rumpf-Extension Rumpf-Extension Rumpf-Flexion Rumpf-Flexion Rumpf-Flexion Rumpf-Flexion 18

3 Dr. L. Meinecke Seite 3 von Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Rotation Rumpf-Rotation Rumpf-Rotation Rumpf-Rotation Rumpf-Rotation Rumpf-Rotation 30

4 Dr. L. Meinecke Seite 4 von 32 Zielsetzung Die am in Peutenhausen bei der Firma Schnell durchgeführten polyelektromyographischen Oberflächen-EMG Messungen dienen vordringlich der Überprüfung der beabsichtigten Funktionsweise der Trainingsgeräte der Firma Schnell. Von besonderem Interesse ist dabei die Fragestellung, ob die dem Training spezifischer Muskelgruppen zugeordneten Trainingsmaschinen primär die gewünschte Zielmuskulatur beanspruchen.

5 Dr. L. Meinecke Seite 5 von 32 1 Messbedingungen 1.1 Rahmenbedingungen Durchführungsort Leiter der Messungen Die Messungen wurden in einem für Maschinentraining üblichen Umfeld in Räumlichkeiten der Firma Schnell bei Zimmertemperatur durchgeführt. Die Leitung hinsichtlich biomechanischer Fragestellungen hatte Herr Dr. Wulfram Harter. Die elektromyographischen Untersuchungen wurden von Herrn Dr.-Ing. Lars Meinecke geleitet Probanden Die Übungseinheiten an den verschiedenen Trainingsgeräten wurden von zwei männlichen Probanden ausgeführt: Proband A Proband B Geburtsdatum: Körpergröße: 180 cm 185 cm Körpergewicht: 75 kg 78 kg 1.2 Trainingsmaschinen und Übungseinheiten Geräteserien und Übungseinheiten Die Messungen umfassten die Trainingsgeräteserien Schnell Diagnos medical spine concept (DMSC) (im Folgenden kurz Diagnos) und Schnell Diagnos 4back (im Folgenden kurz 4back). Mit den unten angegebenen Maschinen aus beiden Geräteserien wurden jeweils die folgenden Übungseinheiten auf den hierfür spezifizierten Maschinenmodellen absolviert: Übungseinheit Maschinentyp Maschinenserie Rumpf-Extension Modell DEX1M Modell D4E1F Diagnos 4back Rumpf-Flexion Modell DFL1M Modell D4F1F Diagnos 4back Rumpf-Lateralflexion Modell DLA1M Modell D4L1F Diagnos 4back Rumpf-Rotation Modell DRO1M Modell D4R1F Diagnos 4back Zeitliche Abfolge der Übungseinheiten Sofern nicht anders angegeben, erfolgte die Durchführung der Messungen für alle Maschinen nach dem folgenden Schema: Fixierung des Probanden in der Maschine

6 Dr. L. Meinecke Seite 6 von 32 Aufwärmphase mit geringer dynamischer Belastung 3 aufeinander folgende (bei Wahlmöglichkeit rechtsseitige 1 ) isometrische Maximalkraftmessungen mit jeweils etwa 5 Sekunden MVC-Belastung (maximale Willkürinnervation) und jeweils 2 Minuten Pause zwischen den Maximalkraftmessungen dynamische Belastung mit 10 Wiederholungen und 50 kg Gewichtslast Vermeidung von Ermüdungserscheinungen Um Veränderungen in der muskulären Aktivität und Koordination aufgrund von Ermüdungserscheinungen ausschließen zu können, wurde für jede Geräteserie ein separater Proband eingesetzt. 1.3 Polyelektromyographische Ableitung Abgeleitete Muskeln In der folgenden Tabelle sind die während der einzelnen Übungseinheiten jeweils abgeleiteten Muskeln angegeben. Die Muskeln wurden ausschließlich auf der rechten Körperhälfte abgeleitet. Die Positionierung und Auswahl der Ableitelektroden erfolgte nach den SENIAM-Richtlinien (Abschnitt 1.3.2). Übungseinheit Rumpf-Extension Rumpf-Flexion Rumpf-Lateralflexion Rumpf-Rotation Abgeleitete Muskeln m. rectus abdominis m. rectus femoris m. biceps femoris m. glutaeus maximus m. erector spinae (L4-L5) m. erector spinae (L2-L3) m. erector spinae (T12-L1) m. erector spinae (T10-T11) m. rectus abdominis m. obliquus externus m. rectus femoris m. biceps femoris m. erector spinae (L4-L5) m. erector spinae (L2-L3) m. erector spinae (T12-L1) m. erector spinae (T10-T11) m. rectus abdominis m. rectus femoris m. biceps femoris m. obliquus externus m. erector spinae (L4-L5) m. erector spinae (L2-L3) m. erector spinae (T12-L1) m. erector spinae (T10-T11) m. rectus abdominis m. glutaeus maximus m. obliquus externus m. erector spinae (L4-L5) m. erector spinae (L2-L3) m. erector spinae (T12-L1) m. erector spinae (T10-T11) 1 Im Rahmen der Messungen für die Serie 4back wurden daneben auch Messungen mit linksseitiger Belastung durchgeführt. Diese Messungen sind entsprechend gekennzeichnet.

7 Dr. L. Meinecke Seite 7 von SENIAM Die seit 1999 geltenden Empfehlungen des SENIAM 2 -Konsortium umfassen innerhalb der Europäischen Union sowie im außereuropäischen Ausland wissenschaftlich anerkannte, standardisierte Richtlinien für die Erfassung und Verarbeitung von Oberflächenelektromyogrammen 3. Sie wurden u.a. unter Beteiligung des Helmholtz-Instituts in Aachen erarbeitet, an welchem auch der Autor dieses Berichts über fünf Jahre im Forschungsgebiet der Oberflächenelektromyographie wissenschaftlich tätig war. Bei der Erfassung der Elektromyogramme im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurde daher insbesondere die Einhaltung der SENIAM-Richtlinien sichergestellt, um eine zuverlässige und reproduzierbare Messung der Oberflächen-Elektromyogramme gewährleisten zu können. Die Richtlinien umfassen u.a. präzise Anweisungen zur korrekten und reproduzierbaren Klebung der Ableit-Elektroden über den jeweiligen Muskeln, welche zur Erzielung von interund intraindividuell vergleichbaren Ergebnissen unabdingbar sind. Zu den Richtlinien SENIAM s gehören u.a. die folgenden Angaben zu den im Rahmen der Messungen verwendeten Sensoren und Messeinrichtungen: Messsystem Hersteller Mega Electronics Ltd, Finnland Sensorparameter Bezeichnung Elektrodenhersteller Elektrodentyp Elektrodenform Elektrodenabstand Elektrodenmaterial Anschlußart WBA, 16 Kanäle, bipolar, drahtlos Ambu, Deutschland Blue-Sensor N-00-S Rechteck, aktive Breite 3mm 20 mm Ag-AgCl mit Elektrodengel, Einweg Druckknopf, 4mm Die Elektroden wurden jeweils paarweise quer zur Muskelfaserrichtung und analog zu den in den SENIAM-Richtlinien beschriebenen Positionen von speziell geschultem Personal am Körper der Probanden platziert und zuverlässig fixiert. 1.4 Messübersicht Maschinenserie Diagnos Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über alle an den Maschinen der Geräteserie Diagnos absolvierten Übungen. Belastungsrichtung, Messung Nr. Übung 4 Messart Belastung sofern wählbar Maschinenstellung MA01 RE isom. MVC 10 Flexion MA02 RE isom. MVC 10 Flexion MA03 RE isom. MVC 10 Flexion MA04 RE dyn. 50 kg 35 Extens. bis 30 Flex. 2 SENIAM = Surface ElectroMyoGraphy for the Non-Invasive Assessment of Muscles RE : Rumpf-Extension, RF : Rumpf-Flexion, RL : Rumpf-Lateralflexion, RR : Rumpf-Rotation.

8 Dr. L. Meinecke Seite 8 von 32 MA05 RF isom. MVC 60 Flexion MA06 RF isom. MVC 60 Flexion MA07 RF isom. MVC 60 Flexion MA08 RF dyn. 50 kg 10 Flex. bis 65 Extens. MA09 RL isom. MVC rechts 20 Flexion MA10 RL isom. MVC rechts 20 Flexion MA11 RL isom. MVC rechts 20 Flexion MA12 RL dyn. 50 kg rechts 30 nr bis 30 nl, lateral MA13 RR isom. MVC rechts 30 Rotation MA14 RR isom. MVC rechts 30 Rotation MA15 RR isom. MVC rechts 30 Rotation MA16 RR dyn. 50 kg rechts 25 nr bis 25 nl, Rotat. 1.5 Messübersicht Maschinenserie 4back Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über alle an den Maschinen der Geräteserie 4back absolvierten Übungen. Belastungsrichtung, Messung Nr. Übung 5 Messart Belastung sofern wählbar Maschinenstellung MB01 RE isom. MVC 15 Flexion MB02 RE isom. MVC 15 Flexion MB03 RE isom. MVC 15 Flexion MB04 RE dyn. 50 kg 30 Extens. bis 35 Flex. MB05 RF isom. MVC 55 Flexion MB06 RF isom. MVC 55 Flexion MB07 RF isom. MVC 55 Flexion MB08 RF dyn. 50 kg 0 Flex. bis 55 Extens. MB09 RL isom. MVC rechts 20 Flexion MB10 RL isom. MVC rechts 20 Flexion MB11 RL isom. MVC links 20 Flexion MB12 RL isom. MVC links 20 Flexion MB13 RL dyn. 50 kg rechts 40 nr bis 30 nl, lateral MB14 RL dyn. 50 kg links 40 nl bis 30 nr, lateral MB15 RR isom. MVC links 30 Rotation MB16 RR isom. MVC links 30 Rotation MB17 RR isom. MVC rechts 30 Rotation MB18 RR isom. MVC rechts 30 Rotation MB19 RR dyn. 50 kg links 30 nl bis 40 nr, Rotat. MB20 RR dyn. 50 kg rechts 30 nr bis 30 nl, Rotat. 5 RE : Rumpf-Extension, RF : Rumpf-Flexion, RL : Rumpf-Lateralflexion, RR : Rumpf-Rotation.

9 Dr. L. Meinecke Seite 9 von 32 2 Signal-Nachbearbeitung und Auswertung 2.1 Digitale Signalnachbearbeitung Bandpass-Filterung Gleichrichtung und Moving Average Die vom Messsystem Mega WBA mit einer Samplerate von 1000 Hz digitalisierten EMG-Signale der einzelnen Muskeln wurden zunächst einer digitalen FIR- Bandpaßfilterung 100-ster Ordnung unterzogen, um u.u. verbleibende Artefakte wie Basislinienschwankung o.ä. zu eliminieren. Hierfür wurden als Grenzfrequenzen für den Tiefpass 250 Hz (gem. Shannon schem Abtasttheorem ¼ der Abtastrate von 1000 Hz) und für den Hochpass 20 Hz verwendet. Im Anschluss an die Filterung wurden die Signale gleichgerichtet und der gleitende Durchschnitt (Moving Average) wurde mit einer Fensterbreite von 750ms entsprechend 750 Samples (bei 1000 Hz Abtastrate) gebildet. 2.2 Auswahl des aktiven Bereichs Cropping Vor und nach Durchführung der gewünschten Übung durch einen Probanden werden von diesem oft weitere nicht an der gewünschten Übung beteiligte Muskeln aktiviert, etwa um die initiale Körperhaltung für die zu absolvierende Übungseinheit einzunehmen oder aber um nach der Übungseinheit in eine entspannende und erholsamere Körperhaltung zurück zu kehren 6. Diese Muskelaktivierungen außerhalb der Ausführung der gewünschten Übung können zu massiven Fehlinterpretationen insbesondere des Muskelaktivierungsprofils führen. Um Verfälschungen dieser Art zu vermeiden, wurden bei allen Messungen solche Abschnitte vollständig unterdrückt, die nicht Bestandteil der gewünschten Übungsdurchführung waren. 2.3 Muskelaktivierungsprofil Durch die relativ große Fensterbreite des Moving Average Filters (Abschnitt 2.1.2) werden evtl. vorhandene einzelne Peaks im EMG-Signal geglättet und auf diese Weise die verlässliche Bestimmung der maximalen Amplitude der muskulären Aktivierung (im Folgenden kurz Aktivierungsamplitude) ermöglicht ohne dass hierbei versehentlich sogenannte Ausreißer zu einer unrealistisch hohen Aktivierungsamplitude führen können. Es wurde zunächst die maximale Aktivierungsamplitude für jeden der für die jeweilige Maschine ausgewählten EMG-Kanäle bestimmt. Im Anschluss daran wurde von diesen Maxima wiederum das Maximum bestimmt, welches die maximale Aktivierungsamplitude über alle im Rahmen der jeweiligen Übungseinheit betrachteten EMG-Kanäle darstellt. Die Höhe dieser maximalen Aktivierungsamplitude wurde auf den Wert 1 normalisiert. Die Maxima der Aktivierungsamplituden der übrigen EMG-Kanäle wurden, bezogen auf die maximale Aktivierungsamplitude, ebenfalls normiert. Auf diese Weise ergibt sich das Muskelaktivierungsprofil, welches Rückschlüsse auf die relative Aktivität der einzelnen an einer Bewegung beteiligten Muskeln erlaubt. 6 Beispielsweise wird ein Proband nach Ausführung einer isometrischen Maximalkraftübung zur Kräftigung des m. rectus abdominis (Rumpf-Flexion) die hierbei antagonistisch wirkenden m. erectoris spinae aktivieren um sich in eine Ruhehaltung zu bringen.

10 Dr. L. Meinecke Seite 10 von 32 3 Ergebnisse 3.1 Übersicht Im Folgenden werden die Ergebnisse für beide untersuchten Maschinenserien (Diagnos und 4back) unterteilt nach Maschinentyp und damit verbundener Zielbelastung bzw. -bewegung einander gegenübergestellt. 3.2 Stabilisierungsaktivierung bei isometrischen Maximalkraftmessungen Bei einer Vielzahl der in den Abschnitten 3.3 bis 3.22 zusammengestellten Aktivierungsprofile zeigt sich, dass zum Erreichen einer maximalen Willkürinnervation (MVC) und der damit verbundenen Ausübung der Maximalkraft neben den gewünschten und von der jeweiligen Maschine primär angesprochenen Muskeln immer auch stabilisierende Hilfsmuskeln in teilweise erheblichem Maße aktiviert werden. Die Aktivierung dieser Hilfsmuskeln dient der Stabilisierung des Skeletts. Erst ihre zusätzliche Aktivierung erlaubt die eigentliche Ausübung der Zielübung unter Maximalkraftaufbringung. Aus diesem Grund unterscheiden sich die Aktivierungsprofile isometrischer Maximalkraftmessungen von denen mit dynamischer Belastung z.t. erheblich. Bei einem Teil der dynamisch durchgeführten Übungen wird so die gewünschte Muskulatur sehr viel präziser angesprochen, als dies unter isometrischen Maximalkraftbedingungen der Fall ist.

11 Dr. L. Meinecke Seite 11 von Rumpf-Extension Schnell Diagnos isometrisch, MVC 10 Flexion Das Muskelaktivierungsprofil zeigt eine hohe Aktivität der Rückenstrecker m. erectoris spinae im Bereich der unteren Brustwirbel (T10, T11, T12, L1). Die tiefer liegenden Anteile der erectoris spinae werden hingegen nur gering aktiviert. Die Gesäßmuskulatur zeigt eine recht deutliche Aktivierung. Die Beinmuskeln werden nur geringfügig (m. biceps femoris) oder gar nicht eingesetzt.

12 Dr. L. Meinecke Seite 12 von Rumpf-Extension Schnell 4back isometrisch, MVC 15 Flexion Es zeigt sich ein ähnliches Bild wie bei der Diagnos-Serie (Abschnitt 3.3). Die Aktivität der Beinmuskeln sowie der Gesäßmuskulatur fällt jedoch etwas geringer aus. Wiederum zeigt der m. erector spinae (T12-L1) am Übergang zwischen Brust- und Lendenwirbelsäule die höchste muskuläre Aktivierung.

13 Dr. L. Meinecke Seite 13 von Rumpf-Extension Schnell Diagnos dynamisch, 50 kg 35 Extension bis 30 Flexion Das Aktivierungsprofil der dynamischen Rumpf- Extension zeigt eine starke Aktivität aller erfassten m. erectoris spinae. Bein- und Gesäßmuskulatur wird praktisch nicht eingesetzt. Der Unterschied zu den isometrischen Maximalkraftmessungen erklärt sich aus der bei MVC teilweise auftretenden Stabilisierungsaktivität (Abschnitt 3.2).

14 Dr. L. Meinecke Seite 14 von Rumpf-Extension Schnell 4back dynamisch, 50 kg 30 Extension bis 35 Flexion Auch an der Maschine der 4back-Serie zeigt das Aktivierungsprofil der dynamischen Rumpf- Extension eine starke Aktivität aller erfassten m. erectoris spinae. Bein- und Gesäßmuskulatur wird praktisch nicht eingesetzt. Der Unterschied zu den isometrischen Maximalkraftmessungen erklärt sich aus der bei MVC teilweise auftretenden Stabilisierungsaktivität (Abschnitt 3.2).

15 Dr. L. Meinecke Seite 15 von Rumpf-Flexion Schnell Diagnos isometrisch, MVC 60 Flexion Das Muskelaktivierungsprofil zeigt eine nahezu ausschließliche Aktivität des m. rectus abdominis. Die von diesem Muskel initiierte isometrische Flexion wird beim Probanden durch eine zusätzliche Aktivierung des m. obliquus externus abdominis unterstützt. Die übrigen abgeleiteten Muskeln spielen eine untergeordnete Rolle.

16 Dr. L. Meinecke Seite 16 von Rumpf-Flexion Schnell 4back isometrisch, MVC 55 Flexion Im Vergleich zur Diagnos-Serie wird die isometrische Rumpf-Flexion ausschließlich über eine Aktivierung des m. rectus abdominis ausgeführt. Alle übrigen abgeleiteten Muskeln spielen für die Ausführung der Bewegung eine stark untergeordnete Rolle.

17 Dr. L. Meinecke Seite 17 von Rumpf-Flexion Schnell Diagnos dynamisch, 50 kg 10 Flexion bis 65 Extension Das Muskelaktivierungsprofil der dynamischen Rumpf-Flexion deckt sich weitgehend mit dem der isometrischen Flexion (Abschnitt 3.7). Es zeigt eine nahezu ausschließliche Aktivität des m. rectus abdominis und eine zusätzliche Aktivierung des m. obliquus externus abdominis zu seiner zeitgleichen Unterstützung. Die übrigen abgeleiteten Muskeln spielen eine untergeordnete Rolle.

18 Dr. L. Meinecke Seite 18 von Rumpf-Flexion Schnell 4back dynamisch, 50 kg 0 Flexion bis 55 Extension Das Muskelaktivierungsprofil der dynamischen Rumpf- Flexion entspricht grundsätzlich dem der isometrischen Flexion (Abschnitt 3.8). Allerdings zeigt sich bei der dynamischen Ausführung im Vergleich eine erheblich höhere Aktivität des unterstützenden m. obliquus externus abdominis. Aus den rechtsstehenden Diagrammen ist erkennbar, dass m. rectus abdominis und m. obliquus externus abdominis am 4back-Gerät, anders als beim Diagnos-Gerät (Abschnitt 3.9), nicht zeitgleich aktiviert werden. Stattdessen beginnt der m. obliquus externus abdominis seine den m. rectus abdominis unterstützende Funktion erst mit zunehmendem Flexionswinkel. Die unterstützende Funktion dieses Muskels wird auch durch die erst ca. 10 Sekunden nach Übungsbeginn einsetzende Rekrutierung belegt (siehe zweites Diagramm rechts). Alle übrigen Muskeln sind von Beginn an aktiviert.

19 Dr. L. Meinecke Seite 19 von Rumpf-Lateralflexion Schnell Diagnos isometrisch, MVC, nach rechts 20 Flexion Im Aktivierungsprofil zeigt sich die höchste Aktivierung für den an Lateralflexion maßgeblich beteiliten m. obliquus externus abdominis. Unterstützt wird dieser bei der nach rechts ausgeführten Lateralflexion in erheblichem Maße von den (auf der rechten Körperhälfte abgeleiteten) m. erectoris spinae (v.a. Abschnitte T12-L1 und L2-L3). Die Beinmuskulatur spielt eine untergeordnete Rolle.

20 Dr. L. Meinecke Seite 20 von Rumpf-Lateralflexion Schnell 4back isometrisch, MVC, nach rechts 20 Flexion Anders als beim Gerät der Diagnos-Serie wird bei dieser 4back Maschine der m. obliquus externus abdominis praktisch gar nicht für die Bewegungsausführung eingesetzt. Erst nach Abschluss der eigentlichen MVC-Messung wird er durch den Probanden zur Repositionierung aktiviert (nicht dargest.). Dieses Bild zeigte sich bei allen an dieser Maschine erfassten Messungen und schließt in abgeschwächtem Maße auch die dynamischen Messungen ein (Abschnitt 3.15).

21 Dr. L. Meinecke Seite 21 von Rumpf-Lateralflexion Schnell Diagnos isometrisch, MVC, nach links 20 Flexion Die Erfassung des Aktivierungsprofils mit auf der rechten Körperhälfte platzierten Ableitelektroden während einer nach links ausgeführten MVC- Messung dient der Überprüfung der Stabilisierungsaktivität insbesondere der Beinmuskulatur während kontralateraler Belastung. Es zeigt sich hier im Vergleich zu Abschnitt 3.11 v.a. eine erheblich höhere Aktivität des m. biceps femoris, der eine wichtige stabilisierende Stützfunktion erfüllt.

22 Dr. L. Meinecke Seite 22 von Rumpf-Lateralflexion Schnell Diagnos dynamisch, 50 kg, nach rechts 30 rechts bis 30 links, lateral Die Ergebnisse der dynamischen Ausführung decken sich weitgehend mit denen der isometrischen (Abschnitt 3.11). Die für die Ausübung der MVC unterstützende Aktivierung der m. erectoris spinae (insbesondere T12-L1 und L2-L3) ist jedoch während der dynamischen Ausführung deutlich reduziert.

23 Dr. L. Meinecke Seite 23 von Rumpf-Lateralflexion Schnell 4back dynamisch, 50 kg, nach rechts 40 rechts bis 30 links, lateral Im Vergleich zur Diagnos-Serie zeigt sich beim 4back-Gerät eine weniger differenzierte Aktivierung der beabsichtigten Muskulatur. Primär an der Bewegungsausführung beteiligt sind die m. erectoris spinae. Der m. obliquus externus abdominis spielt zwar ebenfalls eine wesentliche Rolle, seine Aktivität ist jedoch nicht so dominant wie beim entsprechenden Diagnos-Gerät (Abschnitt 3.14).

24 Dr. L. Meinecke Seite 24 von Rumpf-Lateralflexion Schnell 4back dynamisch, 50 kg, nach links 40 links bis 30 rechts, lateral Wie schon während der nach links ausgeführten isometrischen MVC-Messung (Abschnitt 3.13) zeigt sich auch während der nach links ausgeführten dynamischen Übungseinheit im Vergleich zu der nach rechts ausgeführten (Abschnitt 3.15) eine erheblich höhere Aktivität des m. biceps femoris, der die stabilisierende Stützfunktion auf der kontralateralen Seite erfüllt.

25 Dr. L. Meinecke Seite 25 von Rumpf-Rotation Schnell Diagnos isometrisch, MVC, nach rechts 30 Rotation Die Rumpf-Rotation wird primär durch die (rechtsseitig abgeleiteten) m. erectoris spinae sowie den m. rectus abdominis und den m. obliquus externus initiiert. Die tiefer liegenden Anteile der m. erectoris spinae (L2 bis L5) spielen dabei eine weniger dominante Rolle.

26 Dr. L. Meinecke Seite 26 von Rumpf-Rotation Schnell 4back isometrisch, MVC, nach rechts 30 Rotation Das Muskelaktivierungsprofil zeigt ein dem Profil der Diagnos-Serie ähnliches Bild (Abschnitt 3.17): Die Rumpf-Rotation wird primär durch die m. erectoris spinae (insbesondere T12-L1) sowie den m. rectus abdominis initiiert. Anders als bei der Diagnos-Maschine kann am 4back-Gerät der Anteil des m. obliquus externus jedoch als vernachlässigbar betrachtet werden.

27 Dr. L. Meinecke Seite 27 von Rumpf-Rotation Schnell 4back isometrisch, MVC, nach links 30 Rotation Die absolute Amplitude 7 des EMG-Signals des m. rectus abdominis hat bei der nach links gerichteten Belastung nahezu gleiche Höhe wie bei einer nach rechts gerichteten (Abschnitt 3.18). Die Bauchmuskulatur wird demnach unabhängig von der Rotationsrichtung in hohem Maße zur Bewegungsausführung aktiviert. Auffällig ist eine gegenüber der rechtsseitigen Ausführung erheblich höhere Aktivität des m. glutaeus maximus. 7 Der direkte Vergleich der EMG-Amplitude ist zulässig, da es sich um einen intraindividuellen Vergleich handelt und zwischen beiden Messungen die Klebung der Ableitelektroden nicht verändert wurde.

28 Dr. L. Meinecke Seite 28 von Rumpf-Rotation Schnell Diagnos dynamisch, 50 kg, nach rechts 25 rechts bis 25 links, Rotation Die Bewegungsausführung wird insbesondere von den m. erectoris spinae Anteilen am Übergang zwischen Brust- und Lendenwirbelsäule (T12-L1) initiiert. Der m. obliquus externus abdominis zeigt eine vergleichsweise geringe Aktivität.

29 Dr. L. Meinecke Seite 29 von Rumpf-Rotation Schnell 4back dynamisch, 50 kg, nach rechts 30 rechts bis 30 links, Rotation Wie beim Gerät der Diagnos-Serie (Abschnitt 3.20) zeigt sich auf beim 4back-Gerät eine primäre Aktivierung der m. erectoris spinae (insbesondere am Übergang zwischen Brust- und Lendenwirbelsäule (T12-L1)). Die Aktivität des m. obliquus externus abdominis fällt nochmals geringer aus als bei der Diagnos-Maschine.

30 Dr. L. Meinecke Seite 30 von Rumpf-Rotation Schnell 4back dynamisch, 50 kg, nach links 30 links bis 40 rechts, Rotation Bei der nach links ausgeführten Bewegung ist im Aktivierungsprofil wie auch in den nebenstehenden Aktivierungsverläufen (siehe Diagramm rechts) gut die antagonistische Aktivierung des m. obliquus externus abdominis etwa zum m. rectus abdominis erkennen.