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Einfluss unterschiedlicher Probandensitzpositionen im Isokinetic-Dynamometer auf das Drehmoment, die EMG-Aktivität und die mechanischen Eigenschaften des Muskelsehnen-Komplexes der unteren Extremitäten bei Frauen

Florian Hornbachner

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Sportwissenschaft und Universitätssport

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Lehramtsstudium UF Physik UF Bewegung und Sport

Betreuer*in

Savvas Stafylidis

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DOI

10.25365/thesis.53173

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-17898.48167.764460-9

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Untersuchungen am menschlichen Sprunggelenk stellen aufgrund der Vielzahl an beteiligten Strukturen, wie Muskeln, Sehnen, Bänder und Teilgelenken, eine große Herausforderung dar. Isokinetic-Dynamometer stellen zur Bestimmung der Gelenksbelastungen und wirkenden Drehmomente eine weit verbreitete und einfach bedienbare Möglichkeit dar. Für die Plantarflexion im Sprunggelenk ergeben sich, nicht zuletzt aufgrund der immensen wirkenden Kräfte, mehrere Fehlerquellen, welche eine Abweichung zwischen gemessenem und am Gelenk resultierendem Drehmoment bewirken und in weiterer Folge zu unzulässigen Aussagen über den Muskel-Sehnen-Komplex führen können. Herzog (1988) nennt hierfür den Einfluss der Schwerkraft auf das Gelenk, Trägheitseffekte (können bei isometrischer Versuchsanordnung vernachlässigt werden), sowie die Relativbewegungen der Dynamometerteile und Körpersegmente zueinander als mögliche Ursachen. Ziel der aktuellen Studie war es diese Relativbewegung während einer Plantarflexion durch ein modifiziertes Untersuchungs- und Positionierungsprozedere zu minimieren, indem der horizontale Abstand der Probandinnen zum Dynamometer schrittweise verringert wird und so zuverlässigere Aussagen ermöglicht werden. Neun sportliche und gesunde Probandinnen (Alter: 25.5 ± 3.44 Jahre, Masse: 63.8 ± 6.54 kg, Körpergröße: 170.3 ± 4.38 cm) wurden an einem Isokinetic-Dynamometer vom Typ HUMAC® NORM™ Model 770 untersucht. Die Probandinnen mussten maximale willkürliche isometrische Plantarflexionen in vier unterschiedlichen Sitzpositionen (0, 3, 6, 9 cm) durchführen. Kinematische Daten wurden über ein auf reflektierenden Bewegungsmarkern basierendes Motion-Capture System (©Vicon MX) registriert, eine Druckverteilungsmesssohle (pedar©-X) zur Bestimmung des Kraftangriffspunkt eingesetzt, sowie die EMG-Aktivierung der beteiligten Muskulatur über Oberflächenelektroden (Delsys Trigno™) bestimmt. Die erhobenen Daten zeigen einen statistisch signifikanten Einfluss der Probandensitzposition auf das erreichte Drehmoment. Der verringerte horizontale Abstand bewirkte eine höhere Vorbelastung des Fußes und Sprunggelenks, wodurch im Vergleich zur gängigen Probandenposition die Gelenksrotation um ~55% reduziert und höhere Drehmomentwerte (Steigerung um ~18%) erzielt werden konnten. Zudem konnte gezeigt werden, dass durch eine Reduktion des horizontalen Abstandes um etwa ~8.6 cm aufwendige Korrekturen zur Ermittlung des am Sprunggelenk resultierenden Drehmoments vermieden werden können.

Abstract

(Englisch)

Due to the variety of structures involved, including muscles, tendons, ligaments, and partial joints, human ankle exams pose a major challenge. Isokinetic dynamometers are a widely used and easy-to-use tool for determining joint loads and effective torques. For Plantarflexion on the Ankle joint, not least because of the immense forces acting, several sources of error exist, which cause a deviation between the measured torque and the resulting torque on the joint and can subsequently lead to inadmissible statements about the muscle-tendon complex. Herzog (1988) calls the influence of gravity on the joint, inertial effects (can be neglected in isometric experimental design), as well as the relative movements of the dynamometer parts and body segments to each other as possible causes. The aim of the current study was to minimize this relative movement during a plantarflexion by means of a modified examination and positioning procedure, by gradually reducing the horizontal distance of the subjects to the dynamometer and thus enabling more reliable statements. Nine athletic and healthy subjects (age: 25.5 ± 3.44 years, mass: 63.8 ± 6.54 kg, body size: 170.3 ± 4.38 cm) were examined on an Isokinetic dynamometer of the HUMAC® NORM ™ Model 770 type. The subjects had to perform maximal voluntary isometric plantar flexions in four different sitting positions (0, 3, 6, 9 cm). Kinematic data were recorded using a motion- tracking system based on reflective motion markers (© Vicon MX), a pressure-distribution (pedar © -X) to determine the force application point, and EMG activation of the involved muscles via surface electrodes (Delsys Trigno™). The collected data show a statistically significant influence of the subject seat position on the achieved torque. The reduced horizontal distance resulted in a higher preload of the foot and ankle, which reduced joint rotation by ~55% and increased torque values (~18% increase) compared to the usual subject position. In addition, it could be shown that by reducing the horizontal distance by approximately ~8.6 cm, costly corrections for determining the torque resulting at the ankle joint can be avoided.

Autor*innen

Florian Hornbachner

Haupttitel (Deutsch)

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

X, 80 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Savvas Stafylidis

Klassifikation

76 Sport > 76.12 Biomechanik, Bewegungslehre

AC Nummer

AC15124650

Utheses ID

46989

Studienkennzahl

UA | 190 | 412 | 482 |

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Schlagwörter