Hyperthermische Behandlungsverfahren im Bereich der Tumortherapie oder sportmedizinische Fragestellungen zum Einfluss verschiedener Belastungen auf verschiedene Gewebe v.a. die Frage einer möglichen belastungsinduzierten Hyperthermie mit möglicher gesundheitlicher Schädigung usw. verlangen nach einem praktikablen Messverfahren zur Überwachung von Gewebetemperaturen während körperlicher Belastung. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss körperlicher Belastung bei moderaten Temperaturbedingungen um 21°C auf die Temperaturveränderung zum einen in der Muskulatur, zum anderen im Gehirn untersucht. Es wird eine praktikable Methodik zur Untersuchung von Gewebetemperaturen am Beispiel Muskulatur und Gehirn während bzw. unmittelbar nach körperlicher Belastung mittels Magnetspektroskopie beschrieben. Zur Bestimmung der Gewebetemperatur im M. gastrocnemius während aerober Belastung bei 30 % MVC und anaerober Belastung unter Ischämie bei 60 % MVC wurden an 21 gesunden männlichen Probanden 31P- spektroskopische Untersuchungen Form eines Tretversuches im MRT durchgeführt. Zur Untersuchung der belastungsinduzierten Temperaturentwicklung im Gehirn wurde die 1H-Magnetresonanzspektroskopie (MRS) genutzt. 14 gesunde männliche Probanden wurden während 150 min ohne Flüssigkeitsersatz bei 60 % ihrer individuellen anaeroben Leistungsschwelle auf einem Fahrradergometer belastet. Die Aufzeichnung der Spektren erfolgte zu drei Zeitpunkten prä, post und 3 h post Belastung in drei verschiedenen Voice of Interest (VOI''s) mit einer Grösse von 2 x 2 x 2 cm³= 8ml in der weißen Substanz parietal rechts, in der weißen Substanz parietal links und in der grauen Substanz okzipitoparietal. / Method of treatment using hyperthermia in tumor therapy or questions in sports medicine related to the influence of intensive sport activities on different tissue, especially the question of health effects or threat because of the possibility of load induced hyperthermia, need practicable method to measure brain temperature during physical activity. The influence of physical strain on temperature change in differerent tissue, in brain and in muscle, at moderate temperature about 21° C examinated in the present paper. A viable method using MRS for measuring tissue temperature in muscle and brain during physical aktivity resp. directly after load is described. For examination of the influence of different physical load on the local tissue temperature in musculature 31P-MRS was applied. 21 healthy male test person have been examinated using 31P-MRS during aerobic load with 30 % MVC and anaerobic load under ischemia with 60 % MVC . The load, a especially desingned kick experiment, occured directly in the magnetic resonance tomographic unit. 1H-MRS was used for examination of load induced temperature change in brain. 14 healthy male test person were loaded on cycle-ergometer during 150-min without liquid substitute with 60 % individual anaerobic threshold. MR-spectra observed in three different Voice of Interest (VOI''s) sized 2 x 2 x 2 cm³: grey substance occipitoparietal, white substance partietal on the right and white substance parietal on the left.

Einleitung: Es wird angenommen, dass die zyklusbedingten, hormonellen Änderungen die vegetative Ansteuerung des Herzens bei normotensiven Frauen beeinflussen. Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) stellt einen der am häufigsten untersuchten, nicht-invasiven Parameter des Herz-Kreislauf-Systems dar. Deshalb war es das Ziel dieser Studie, den Verlauf der HRV Parameter bei ausdauertrainierten als auch untrainierten normotensiven Frauen in Abhängigkeit vom Menstruationszyklus zu untersuchen. Methode: Normotensive, untrainierte als auch trainierte Frauen nahmen an der Studie teil. Die Athletinnen absolvierten individuell abgestimmte Trainingspläne (>5h/Woche) während der Studie. Die HRV Messungen wurden in den folgenden fünf Zyklusphasen aufgezeichnet: In der Menstruation (M), der Mitte der Follikel- (MidF), der Ovulations- (O), der Mitte der Luteal- (MidL) und der Pre-Menstruationsphase (PreM). Die Basaltemperatur als auch die Hormonanalysen des Luteinisierenden (LH) und des Follikelstimulierenden Hormons (FSH), des β-17 Östrogens (E2) und des Progesterons (P) dienten der Verifizierung der Zyklusphasen. Die HRV Messungen wurden bei Spontanatmung im Liegen (20 min) wie auch während eines Orthosthase Tests aufgezeichnet. Parameter der Zeit als auch der Frequenzdomäne für Kurzzeitmessungen wurden ausgewertet. Resultate: Alle Frauen hatten einen normotensiven Menstruationszyklus mit typischen hormonellen Schwankungen und einem signifikanten Verlauf (p / Introduction: The autonomic control of the heart is assumed to be affected by endogenous hormonal fluctuations in normal ovulatory females. Analyzing heart rate variability (HRV) had become a tool for the noninvasive measurement of cardiac autonomic control. The purpose of the present study was to investigate the course of the HRV parameters in moderately active as well as in long time endurance trained women during the menstrual cycle. Methods: Normal ovulatory females, untrained and trained were enrolled. Female athletes were involved in individually different training patterns (>5h/week) during the study. HRV recordings were obtained during five different menstrual cycle phases: menstruation (M), middle of follicular (MidF), ovulation (O), middle of luteal (MidL) and pre menstruation phase (PreM). Phases were verified by basal body temperature and analysis of luteinizing hormone (LH), follicular stimulation hormone (FSH), β-17 estrogen (E2) and progesterone (P). HRV measurements took place at subjects’ spontaneous breathing frequency in supine position (20 min) as well as during an orthostatic test. Parameters of short-term recording were calculated in time and frequency domain. Results: All women had normal ovulatory menstrual cycles including typical endogenous hormonal fluctuations; levels of LH, FSH, E2 and P were significantly different (p

Die vorliegende Arbeit untersucht mit elektromyographischen und biomechanischen Methoden lokale muskuläre Ermüdung und die damit verbundenen Veränderungen in der Kinematik und Kinetik eines ausbelastenden Hebetests. Hierzu wurde der PILE-Test (Mayer et al., 1988) verwendet, der als Diagnostikverfahren in der Rehabilitation von Personen mit Rückenbeschwerden eingesetzt wird. In den letzten Jahren sind mathematische Verfahren entwickelt worden, um spektralanalytische Untersuchungen dynamischer Muskelkontraktionen durchführen zu können. In der vorliegenden Arbeit wurde einer dieser Ansätze im Rahmen eines Softwarepakets umgesetzt. Er beruht auf der Verwendung der ''Smooth-Pseudo-Wigner-Ville-Verteilung'', einer biquadratischen Transformation der Cohen-Klasse. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Zeit- und Frequenzauflösung aus. Die spektralanalytische Untersuchung von sechs bewegungsrelevanten Muskeln während des Hebetests zeigte für die 22 männlichen Sportstudierenden signifikante Verringerungen der Medianfrequenz lediglich für die Signale der Rumpfstrecker (M. erector spinae, M. gluteus maximus). Dies konnte für die Signale des Kniestreckers (M. vastus lateralis) nicht beobachtet werden. Diese Ergebnisse korrespondieren mit den kinematischen Änderungen im Verlauf der Testdurchführung. Zwischen der Frequenzänderung des M. erector spinae vom Startintervall (geringe Last) zum Schlussintervall (hohe Last) und der Verringerung der Bewegungsamplitude der Rumpfextension wurde eine signifikante Korrelation festgestellt. Aufgrund der daraus ableitbaren Insuffizienz des M. erector spinae kommt es in der Initialphase der Hebung, in der die maximalen Bodenreaktionskräfte auftreten, für nahezu die Hälfte der Probanden zu einem Absenken des Rumpfes. Da dieses Verhalten mit einer erhöhten Belastung im Bereich der lumbalen Wirbelsäule assoziiert wird, sollte die Bewegungsausführung während des PILE-Tests kontrolliert werden, um Gesundheitsrisiken zu vermeiden. / Electromyographic and biomechanical methods were used to investigate localized muscle fatigue and changes in the kinematics during an exhausting lifting test. For this purpose the ''Progressive Isoinertial Lifting Evaluation'' (PILE) was utilized, which was published by Mayer (1988) as a method to quantify the lifting capacity of people with spinal disorders. Fatigue-related changes in the electromyographic signals of trunk and limb muscles were evaluated and compared to kinematic measures in order to determine whether fatigue influences motor behavior during the lifting test. Recent advances in the methodology of time-frequency analysis for electro- myographic signal processing provide a new way of studying localized muscle fatigue during dynamic contractions. One of these approaches was used to develop an algorithm for the analysis of highly dynamic muscle contractions. It is based on the ''smooth-pseudo-Wigner-Ville-distribution'', a biquadratic transformation of the Cohen class. The method is characterized by a high time and frequency resolution. Twenty-two male physical education students performed the lumbar PILE-test. During the lifting task, the median frequency significantly decreased over time in the trunk extensor muscles (erector spinae, gluteus maximus) but not in the limb muscles (vastus lateralis, gastrocnemius). This corresponds to changes in the kinematic. In the initial lifting phase, the range of motion of the knee joint increased from low to high loads, while the range of motion of the trunk decreased. Half of the subjects reached almost complete knee extension while the trunk was still in maximum flexion when lifting heavy loads. The change of median frequency of the erector spinae is significantly correlated with the reduction of trunk extension. These biomechanical changes are associated with increased peak torque at the lumbar spine. Therefore it is recommended to monitor the lifting technique during the PILE-Test to avoid health risks.

Kann durch ein zusätzliches Kraftausdauertraining bei Hochleistungsschwimmern eine vorhandene Lateralität bei den oberen Extremitäten verringert werden? Ein positiver Effekt des Trainings am Armkraftzuggerät (AKZ), welches mit unterschiedlichen Belastungseinstellungen für die beiden Seiten durchgeführt wurde, konnte nur bei zwei von den sieben Probanden (Pb.) der Testgruppe (TG) nachgewiesen werden. Die anderen Pb. der TG zeigten bei den gemessenen Parametern keine eindeutige Verringerung der absoluten bzw. prozentualen Differenzen, teilweise waren sogar Differenzvergrößerungen zu finden. Die Pb. der Kontrollgruppe (KG), die mit denselben Belastungseinstellungen für die beiden Seiten trainierten, zeigten ein sehr heterogenes Bild bei den erreichten Ergebnissen. Während bei sechs Pb. die erreichten Ergebnisse relativ stabil blieben, stiegen die Differenzen bei den anderen vier Pb. in unterschiedlichen Messungen an. Insgesamt kann keine signifikante Verringerung des anfangs vorhandenen Seitenunterschiedes bei der TG im Vergleich zur KG nachgewiesen werden. Bei einer nachträglichen Trainingsdatenanalyse des Schwimmers Pb. 18 konnte festgestellt werden, dass über den Zugstil Schmetterling (S) auf der linken Seite, wo höhere Belastungen eingestellt waren, auch höhere Leistungswerte provoziert wurden als bei der Zugart Kraul (K). Ferner waren die Leistungswerte beim S links größer als rechts, was bei K nicht der Fall war. Dort zeigte die rechte Extremität höhere Werte. Ob nun solch ein Training am AKZ mit dem Zugstil K oder S zu besseren Ergebnissen führt, konnte noch nicht geklärt werden. Aus diesem Grund wird ein Training in der Zugart der Hauptlage empfohlen. Außerdem sollte versucht werden, im allgemeinen Training spezielle Übungen zur Verringerung von Seitigkeitsunterschieden zu integrieren. / Introduction: The results of published studies on laterality (related to sport) as well as results of evaluations from IAT (Institute for Applied Sports Training) data and findings of own investigations indicate the existence of laterality in athletes, not only in acyclic but also in cyclical sports such as swimming. Is it possible to reduce existing laterality in upper extremities by additional strength endurance training in high performance swimmers? Results and discussion: A positive effect of swimming machine ergometer training, with different load settings for both sides, could be proven by only two out of seven subjects, whose side difference decreased demonstrably. The measured parameters didn’t show any significant decrease of the absolute and/or percentage differences for the other subjects, in fact an increase of side differences were to be found partially. The subjects of the control group, undergoing the same training, showed heterogeneous results. While the results of the six subjects remained stable, the side differences of the other four subjects increased during different measurements. Overall, there was no significant decrease of the existing laterality in the test group compared to the control group. In an additional training data evaluation of subject 18 it was found that the athlete’s left-hand side, where higher loads were set, was able to gain a higher performance in butterfly style than in crawl. In contrast to crawl style, the left side performance values during butterfly strokes were higher then right-hand side values. During crawls strikes the right-hand side displayed higher values. Whether a „crawl" or „butterfly" training at the swimming machine ergometer leads to better results, could not be clarified yet. For that reason, training in the athlete’s favored swimming position is recommended. Moreover, the general training program should imply certain exercises to decrease laterality.

Bei jugendlichen Athleten wirken sowohl die körperliche Reifung als auch die erhöhte mechanische Belastung auf die Entwicklung des Muskel- und Sehnengewebes. Die Interaktion dieser beiden adaptationswirksamen Stimuli könnte, insbesondere bei Sportlern aus Sprungdisziplinen, Dysbalancen des Kraftpotenzials der Muskulatur und der Widerstandsfähigkeit der Sehne auslösen und somit potentiell das Verletzungsrisiko der Sehne erhöhen. Vor diesem Hintergrund untersucht die vorliegende Arbeit mittels Magnetresonanztomographie, Ultraschall und Dynamometrie die Entwicklung der morphologischen und mechanischen Eigenschaften der Knieextensoren und der Patellarsehne bei jugendlichen Kader-Volleyballathleten. Durch eine Querschnitts- und zwei Längsschnittstudien konnte Evidenz dafür erbracht werden, dass sich unter dem Einfluss der sportartspezifischen Belastung Kraft und Morphologie des Muskels in Relation zu den mechano-morphologischen Eigenschaften der Patellarsehne bei den jugendlichen Athleten nicht ausgewogen entwickeln, was zu einer erhöhten chronischen Belastung und Beanspruchung des Sehnengewebes führt. Darüber hinaus können muskulotendinöse Dysbalancen im Trainingsprozess durch erhöhte Fluktuationen der Muskelkraft und einer nicht-adäquaten Modulation der Widerstandsfähigkeit der Sehne zu episodischen Spitzen der mechanischen Beanspruchung der Sehne führen. Eine derart unausgewogene Entwicklung von Muskel und Sehne könnte für die Ausprägung von Überlastungsbeschwerden in der hier untersuchten Risikogruppe für Tendinopathien prädisponieren. Im Rahmen der Forschungsbemühungen wurde darüber hinaus ein Verfahren zur Vorhersage des Volumens von Oberschenkelmuskeln auf der Basis einfach zu erhebender Parameter entwickelt. Durch das Verfahren ließe sich zukünftig der Zeit- und Kostenaufwand muskelmorphologischer Diagnostik deutlich reduzieren. / In adolescent athletes, the development of muscle and tendon tissue is influenced both by maturation and mechanical loading. The interaction of these two driving stimuli could initiate imbalances in the development of the muscle strength capacity and tendon stiffness, especially in athletes from sports that feature a high frequency of jumps. A consequence could be an increased mechanical demand placed upon the tendon by the working muscle, which might increase the risk of tendon injury. Considering the lack of information on the effects of maturation and superimposed mechanical loading on the muscle-tendon unit during adolescence, the present work examines the development of the morphological and mechanical properties of the knee extensors and patellar tendon in adolescent elite volleyball athletes by means of magnetic resonance imaging, ultrasound and dynamometry. A cross-sectional comparison and two longitudinal studies provided evidence that the two-fold stimulus of sport-specific loading and maturation results in and imbalanced development of muscle strength and morphology in relation to the mechano-morphological properties of the patellar tendon in mid-adolescent volleyball athletes and results in increased tendon stress and strain. Moreover, during a training process, fluctuations of muscle strength and an inadequate modulation of tendon stiffness initiate episodes of high-level tendon strain during maximum muscle contractions. Such an imbalanced development of muscle and tendon could predispose for the development of tendon overuse injury in adolescent volleyball athletes, which are known to be at high risk of developing tendinopathy. Moreover, in the context of the described research endeavour, a method for the volume prediction of thigh muscles on the basis of easily measurable parameters has been developed, which could greatly reduce the time and costs involved in the diagnostics of muscle morphology in the future.

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