Update: Muskeldehnung

Bergische Universität Wuppertal Fuhlrottstraße 10 42097 Wuppertal Fachbereich G, Sportwissenschaft klee@uni-wuppertal.de Priv.-Doz. Dr. A. Klee Update: Muskeldehnung Vortrag anlässlich des Treffens für Referenten und Assistenten der Lehrgruppe Dos Winkel Nichtoperative Orthopädische Medizin (IAOM) International Academy of Orthopedic Medicine, Europa Symposium Samstag, 6. Oktober 2007 in Gumpoldskirchen bei Wien

1. Die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurve 2. Zur Wirkung des Dehnungstrainings auf die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurve a) kurzfristiges (einmaliges) Dehnungstraining b) langfristiges (wiederholtes) Dehnungstraining (mehrere Wochen) 3. Zur Wirkung von Immobilisationen von Tiermuskeln 4. Zur Wirkung eines langfristigen Krafttrainings auf die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurve 5. Behandlungen muskulärer Dysbalancen 6. Praxisbeispiele Update: Muskeldehnung

Spannung [Nm] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Der straight-leg-raise-test (Hüftbeugetest)

2. Kraftmessstreifen 1. Potentiometer (Winkel) 3. Beinfixierungen 5. Oberflächenelektroden (EMG Elektromyographie) 4. Verschiebbares Gegengewicht

Spannung [Nm] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurve

Spannung [Nm] 40 35 Vortest Nachtest 1. Zunahme der Bewegungsreichweite 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurven von zwei Dehnungen (Vor- und Nachtest)

Spannung [Nm] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Vortest Nachtest 2. Zunahme der maximalen Dehnungsspannung 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurven von zwei Dehnungen (Vor- und Nachtest)

Spannung [Nm] 40 35 30 Vortest Nachtest EMG-Aktivität durch Reflexe 25 20 15 3. Abnahme der Ruhespannung 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Die Ruhespannungs-Dehnungs-Kurven von zwei Dehnungen (Vor- und Nachtest)

2. Zunahme der maximalen Dehnungsspannung 1. Zunahme der Bewegungsreichweite 3. Abnahme der Ruhespannung Ruhespannungs-Dehnungskurve einer 1. und einer 5. Dehnung (verändert nach Wiemann, 1994)

1. Zunahme der Bewegungsreichweite 2. Zunahme der maximalen Dehnungsspannung 3. Zunahme der Ruhespannung Ruhespannungs-Dehnungskurven der 12 weiblichen Versuchspersonen vor (Vt) und nach (Nt) einem 10-wöchigen Dehnungstraining (verändert nach Wiemann, 1994)

2 Wirkungen des Beweglichkeitstrainings auf Dehnparameter Kennwerte Kurzzeitdehnen: kurzfristige Effekte Langzeitdehnen: langfristige Effekte 1. Bewegungsreichweite + 8% + 15% 2. max. Dehn.spannung + 23% + 30% 3. Ruhespannung - 20%, bzw. + 13%

Wadenmuskeln Hintere Obersch. Hüftbeuger Frauen Männer Ergebnisse zur Veränderung der Ruhespannung durch Langzeit-Dehnen in den vorliegenden 12 Primärstudien.

Fazit Von den vorliegenden Untersuchungen zur Wirkung eines Langzeit- Dehnens wurde nur - 2-mal eine Abnahme der Ruhespannung festgestellt, - 9-mal keine Veränderung und - 3-mal sogar eine Zunahme. => Dehnungstraining scheint die Ruhespannung langfristig nicht zu reduzieren. Gibt es eine Reizschwelle und wo liegt diese?

Anzahl der Sarkomere 3000 Immobilisierte ausgewachsene Tiere (1-3 Wochen) Gipsverbände entfernt (4 Wochen) Normale Entwicklung Ruhigstellung in gedehntem Zustand 2000 Ruhigstellung in entdehntem Zustand Gipsverbände entfernt (4 Wochen) 1000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Zeit [Wochen] Abb. : Die Veränderung der Anzahl der Sarkomere im Verlauf des Wachstums und als Folge von Immobilisierungen (verändert nach GOLDSPINK 1994)

ohne Deh. mit Deh. Williams (1988), obere Grafik: M. soleus von 10 Mäusen 10 Tage immobilisiert in entdehnter Länge, untere Grafik: dasselbe mit zwischenzeitlicher Dehnungen (jeden 2. Tag für 15 Min.)

Williams (1990), M. soleus von 30 Mäusen 14 Tage immobilisiert mit unterschiedlich langen Dehnzeiten, # : signifikanter (p < 0,05), bzw. sehr signifikanter (##, p < 0,01) Unterschied zur Kontrollgruppe

Dehnung von Flugmuskeln von heranwachsenden Hühnern für 6 Wochen, Untersuchungsergebnisse nach Frankeny et al. (1983) (Alle Ergebnisse sind signifikant (p < 0,05), zum Großteil sehr signifikant)

Auch durch kürzere Dehnzeiten pro Tag (15-30 Minuten) können im Tierversuch Wachstumsprozesse des Muskels ausgelöst werden. Frankeny, J.R., Holly, R.G. & Aschmore, C.R. (1983), Effects of graded duration of stretch on normal and dystrophic skeletal muscle. Muscle & Nerve, 6, 269-277. Williams, P.E. (1988), Effect of intermittent stretch on immobilised muscle. Ann Rheum Dis, 47, 1014-1016. Williams, P.E. (1990), Use of intermittent stretch in the prevention of serial sarcomere loss in immobilised muscle. Ann Rheum Dis, 49, 316-317. Unterschiedliche Proteinsyntheseraten 2-3 Tage 2-3 Wochen

Myosinköpfe Aktin Myosin 106% 160% Z-Scheibe Z-Scheibe 94% 64% 52% 100% Kraft Optimallänge Länge bzw. Dehnungsgrad Die Kraft-Längen-Kurve eines Sarkomers

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung Muskellänge Immobilisation in entdehnter Länge Abnahme von Sarkomeren in Serie

Kontraktionsspannung kontralaterale Kontrollmuskeln Gruppe gedehnt Gruppe entdehnt 70 100 Länge des Muskelbauchs in % der maximalen Dehnung Williams, P.E. & Goldspink, G. (1978). Changes in sarcomere length and physiological properties in immobilized muscle. J. Anat., 127, 459-468.

Dehnungsspannung 1000 g Gruppe entdehnt nach links verschoben und kürzer kontralaterale Kontrollmuskeln Gruppe gedehnt Gruppe 1. entdehnt - 2. normal 150 Gelenkwinkel 70 entdehnt gedehnt Abb. :Schematische Darstellung der Untersuchungsergebnisse zur Veränderung der Ruhespannungs-Dehnungs-Kurven nach Tabary et al. (1972), vgl. auch Goldspink 1994, S. 224 oder Goldspink 1992, S. 223

Kraft-Längen-Kurve der ischiokruralen Muskeln von 12 weiblichen Vpn vor (Vt) und nach (Nt) einem 10-wöchigen Dehnungstraining (verändert nach Wiemann, 1994)

Normiertes MVC-Moment der ischiokruralen Muskeln [% Fmax] 100 90 80 Tu Stu 70 60 50 40 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 U-A-Länge [% Körpergröße] Kraft-Längenrelation der ischiokruralen Muskeln von 22 Leistungsturnern (Tu) und 25 Sportstudenten (Stu) Kraft-Längenrelation der ischiokruralen Muskeln von 22 Leistungsturnern (Tu) und 25 Sportstudenten (Stu), Wiemann & Leisner, 1996, TW Sport + Medizin

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung 3 2 1 1 Muskellänge 1. Hypothese maximaler Gelenkausschlag Herring, S.W., Grimm, A.F. & Grimm, B.R. (1984). Regulation of sarcomere number in skeletal muscle: a comparison of hypotheses. Muscle & Nerve, 7, 161-173.

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung 4 5 2 1 3 1 3 2 Muskellänge 2. Hypothese durchschnittlicher Gelenkausschlag

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung 2 3 1 1 Muskellänge 3. Hypothese Gewohnheitshaltung

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung 2 3 1 4 Muskellänge 4. Hypothese Arbeitswinkel

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung Arbeitswinkel maximaler Gelenkausschlag durchschnittlicher Gelenkausschlag Gewohnheitshaltung Muskellänge Alle vier Hypothesen

Durch ein langfristiges Krafttraining kommt es aufgrund der Hypertrophie zu einer Zunahme der Ruhespannung (Klinge, Magnusson et al., 1997; Wiemann & Jöllenbeck, 1990; Wiemann, 1992, 1995). Kontraktionskraft, Dehnungsspannung Muskellänge Hypertrophie Addition von parallelen Sarkomeren

Fazit 1. Ein langfristiges Dehnungstraining kann die Ruhespannung nicht reduzieren. 2. Ein langfristiges Dehnungstraining führt nicht zu einer Rechtsverschiebung der Ruhespannung-Dehnungskurve. 3. Eine Verkleinerung des Arbeitssektors führt wegen der Abnahme der Sarkomere in Serie zu einer Linksverschiebung der Ruhespannung-Dehnungskurve. 4. Durch ein langfristiges Krafttraining kommt es aufgrund der Hypertrophie zu einer Zunahme der Ruhespannung.

Ruhe-Dehnungsspannung gedehnt Position der muskulären Balance gedehnt entdehnt entdehnt Gelenkwinkel

5. Lendenwirbel Kreuzbein Beckenneigung 12

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Position der muskulären Balance Hs Hb aufrichten Becken vorkippen

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Hb Position der muskulären Balance Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 1. Hypertrophie der Hüftbeuger

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Hb Position der muskulären Balance Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 1. Hypertrophie der Hüftbeuger => Behandlung: Krafttraining für Hüftstrecker

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Position der muskulären Balance Hs Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 2. Atrophie der Hüftstrecker

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Position der muskulären Balance Hs Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 2. Atrophie der Hüftstrecker => Behandlung: Krafttraining für für Hüftstrecker

Arbeitswinkel Arbeitssektor Gehen Autofahren

Kontraktionskraft, Dehnungsspannung Muskellänge Verkleinerung des Arbeitssektors Abnahme von Sarkomeren in Serie

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Hb Position der muskulären Balance Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 3. Verkürzung der Hüftbeugemuskulatur

Ruhe-Dehnungsspannung Hb Hs Hb Hs Hb Position der muskulären Balance Position der Dysbalance aufrichten Becken vorkippen 3. Verkürzung der Hüftbeugemuskulatur => Behandlung: Rückverlagerung des Arbeitssektors oder: Krafttraining für die Hüftstrecker

Behandlung muskulärer Dysbalancen Ursache Maßnahme 1) Hypertrophie eines Muskels (z.b. Hüftbeuger) Krafttraining für den Antagonisten (Hüftstrecker) 2) Atrophie eines Muskels (z.b. Hüftstrecker) Krafttraining für diesen Muskel bzw. für seine Synergisten (Hüftstrecker) 3) Verkürzung eines Muskels (z.b. Hüftbeuger) Veränderung des Arbeitssektors des Muskels (z.b. Hüftbeuger) oder Krafttraining für den Antagonisten (Hüftstrecker)

Praxisbeispiel: Zusammenhang zwischen Körperhaltung und muskulärer Balance Die photogrammetrische Messung der Körperhaltung. Die Messung der isometrischen Maximalkraft [N] der Rückenmuskeln (a), der Bauchmuskeln (b), der Hüftbeuger (c) und der Hüftstrecker (d). Vpn, die relativ schwache Hüftbeuger und relativ kräftige Bauchmuskeln haben, weisen eine geringere Kreuzbeinneigung auf (p =.007). Klee, A. (1994): Haltung, muskuläre Balance und Training. Dissertation. Frankfurt: Verlag Harri Deutsch.

Praxisbeispiel: Veränderung der Körperhaltung durch Training (Beckenaufrichtung von 2 Grad in 10 Wochen) Bauchmuskeln Hüftstrecker Rückenstrecker Hüftbeuger Aufgerichtetes Becken Vorgekipptes Becken Klee, A. (1994): Haltung, muskuläre Balance und Training. Dissertation. Frankfurt: Verlag Harri Deutsch.

Haltungsschulung

Ruhe-Dehnungsspannung und aktive Anspannung Hb Hb Hs Hs Position der muskulären Balance Position der Dysbalance Hs Hb aufrichten Becken vorkippen Haltungsschulung

Vp 10 Vp 2 Habituelle Haltung Angespannte Haltung Ruhehaltung Die Kyphose ist bei der angespannten Haltung kleiner als bei der habituellen Haltung und bei der habituellen Haltung kleiner als bei der Ruhehaltung. Bei einer Haltung mit vorgeschobenem Becken sind die Wirbelsäulenkrümmungen stärker ausgeprägt. Klee, A. (1995c): Zur Aussagefähigkeit des Armvorhaltetests nach Matthiaß. In: Zeitschrift für Orthopädie und ihre Grenzgebiete, 133, Heft 3, S. 207-213.

Spannung [Nm] 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hüftwinkel [ ] Bergische Universität Wuppertal Fuhlrottstraße 10 42097 Wuppertal Fachbereich G, Sportwissenschaft Priv.-Doz. Dr. A. Klee A D B E-Mail klee@uni-wuppertal.de Danke für Ihre Aufmerksamkeit Einige Folien sind von Prof. Dr. Klaus Wiemann angefertigt worden, z. B. 36, 37, 43, 47 Internet http://www.biowiss-sport.de/kl-welcome.htm