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Quantifying muscle forces and joint loading during hip exercises performed with and without an elastic resistance band
cumulative master thesis
Callum Bühler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Sportwissenschaft und Universitätssport
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Sportwissenschaft
Betreuer*in
Hans Kainz
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.72996
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-23125.39459.451061-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Aufgrund des Anstiegs der Lebenserwartung und der daraus resultierenden Zunahme der älteren Bevölkerung haben altersbedingte Krankheiten stark zugenommen. Viele dieser degenerativen, nicht übertragbaren Krankheiten, wie z. B. Osteoarthritis (OA), zeichnen sich durch ein schnelles Fortschreiten aus und sind bislang nicht heilbar. Daher ist es von größter Bedeutung, dass die Wirksamkeit der derzeitigen Rehabilitationsmaßnahmen wis-senschaftlich überprüft wird und Forschungen durchgeführt werden, um neue, innovative und wirksame Methoden zu entwickeln. Zu diesem Zweck wurde die Studie realisiert, um Erkenntnisse über die Muskelkräfte und die Gelenkbelastung während der Durchführung von Rehabilitationsübungen zu gewinnen, die in einem klinischen Umfeld zur Stärkung der für die Gelenkstabilisierung wichtigen Muskeln eingesetzt werden. Die Studie befasst sich spezifisch mit Übungen, die bei der Rehabilitation von OA der Hüfte sowohl mit dem eigenen Körpergewicht als auch mit elas-tischen Widerstandsbändern durchgeführt werden. In der vorgestellten Studie wurden Hüftgelenkskinematik, Kinetik, Muskelkräfte und Hüftgelenkskontaktkräfte während der einzelnen Übungen durch muskuloskelettale Simulationen mit OpenSim ermittelt und mit denen beim Gehen verglichen. Zu Validierungszwecken wurden diese schließlich mit de-nen einer Datenbank verglichen, deren Ergebnisse durch In-vivo-Messungen mit instru-mentierten Hüftimplantaten determiniert wurden. Insgesamt ergab die Studie, dass ERB-belastete Übungen die Gelenkbelastung und die gezielten Muskelkräfte erhöhen. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse der Studie, dass Parameter wie die ERB-Belastung und die Ausführungsgeschwindigkeit der Übungen nur einen geringen Einfluss auf Variablen wie die Spitzenmuskelkräfte und die resultierende Gelenkbelastung haben. Die Ausführungsgeschwindigkeit beeinflusst jedoch die für eine Übung erforderliche Gesamtmuskelkraft. Die Ergebnisse des Vergleichs mit dem Gehen zeigen, dass Hüftübungen mit oder ohne ERB zu niedrigeren Muskelkräften und niedrige-ren Gelenkbelastungsspitzenwerten während schneller und langsamer Hüftstreckung so-wie schneller Hüftbeugung ohne ERB-Belastung führen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur OA-Rehabilitationsforschung, indem sie systemati-sche empirische Beweise für klinisch verwendete Methoden zur Stärkung der Hüftmusku-latur zu Rehabilitationszwecken liefert. Sie liefert Beweise, die entweder in der weiteren Forschung oder in einem klinischen Umfeld für ein evidenzbasiertes Rehabilitationstraining verwendet werden können.
Abstract
(Englisch)
Due to the rise in life expectancy and its resulting subsequent growth in the elderly popula-tion there has been a major increase in age-related pathologies. Many of these degenera-tive, non-communicable diseases, such as osteoarthritis (OA), are characterized by a rapid progression and have no known cure. It is therefore paramount that the efficacy of current rehabilitative measures be scientifically verified and research be conducted in order to de-velop new, innovative and effective methods. To this end, the study was conducted to gain knowledge about muscle forces and joint loading during the performance of rehabilitation exercises used in a clinical setting to strengthen muscles important for joint stabilisation. The study specifically addresses exer-cises used in rehabilitation of OA of the hip using both the subject's own body weight and elastic resistance bands (ERB). In the study presented, hip joint kinematics, kinetics, mus-cle forces and hip joint contact forces (HJCF) during the individual exercises were deter-mined via musculoskeletal (MSK) simulations using OpenSim and compared with those produced during walking. Finally, for validation purposes, HJCF were compared with those of a database based on in vivo measurements using instrumented hip implants. In sum, the study found that ERB loaded exercises increased HJCF and targeted muscle forces. Furthermore, the study outcome shows that parameters such as ERB load and execution velocity of the exercises have minimal influence on variables such as peak muscle forces and HJCF. However, execution velocity does affect the total muscle force required for an exercise. Results of the comparison to walking show that hip exercises with or without an ERB resulted in lower muscle forces and lower peak HJCF during fast and slow hip extension and fast hip flexion exercises with no ERB loading. This thesis contributes to OA rehabilitation research by providing systematic empirical evi-dence for clinically used hip muscle strengthening methods for rehabilitation purposes. It provides evidence that can be used either in further research or in a clinical setting for evi-dence-based rehabilitation training.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Kontaktkräfte im Hüftgelenk Gelenkbelastung Muskelkräfte Rehabilitation Osteoarthritis Widerstandsbänder
Schlagwörter
(Englisch)
Hip joint contact forces Joint Loading Muscle Forces Rehabilitation Osteoarthritis Resistance bands
Autor*innen
Callum Bühler
Haupttitel (Englisch)
Quantifying muscle forces and joint loading during hip exercises performed with and without an elastic resistance band
Hauptuntertitel (Englisch)
cumulative master thesis
Paralleltitel (Deutsch)
Quantifizierung von Muskelkräften und Gelenkbelastungen bei Hüftübungen mit und ohne elastisches Widerstandsband
Paralleluntertitel (Deutsch)
kumulative Masterarbeit
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
115 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Hans Kainz
Klassifikation
76 Sport > 76.12 Biomechanik. Bewegungslehre
AC Nummer
AC16746652
Utheses ID
65680
Studienkennzahl
UA | 066 | 826 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1