Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2005

Universiẗat, Diss., 2005--Karlsruhe.

Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2008

Hintergrund: Ein Training bei absolut maximalem Fettumsatz ist interessant für Patienten, gesundheitsorientierte Freizeitsportler und leistungsorientierte Sportler. Der klassische Laktat-Laufband-Stufentest erlaubt keine direkten Schlüsse auf den Fettumsatz. Methoden: Es wurde ein modifizierter ergospirometrischer Laufband-Stufentest entwickelt, der eine 30 minütige Einlaufphase bei sehr geringer Intensität besitzt. In der darauf folgenden Auswertungsphase wurde alle 3 min die Geschwindigkeit um 0,2 m/s pro Stufe erhöht. Wegen des Anstieges des Fettumsatzes mit zunehmender Laufdauer wurden in der Auswertungsphase die berechneten Fettumsätze um 2,5 mg/min reduziert, um eine bessere Vergleichbarkeit der Stufen zu gewährleisten. Dieser neu entwickelte Test wurde anschließend mit einem klassischen Laktat-Laufband-Stufentest verglichen. Ergebnisse: Die Herzfrequenzen bei Laktat 2 mmol/l liegen intraindividuell betrachtet im Median um 16 bpm höher als die bei absolut maximalem Fettumsatz. Einen Trainingsbereich für die absolut maximale Fettverbrennung gibt man möglichst an, indem man den Herzfrequenzbereich zwischen Über- und Unterschreiten von 90 % des absolut maximalen Fettumsatzes definiert. Dieser hat im Median eine Breite von 27 bpm und reicht im Median von 125 bpm bis 151 bpm. Der absolute maximale Fettumsatz beträgt im Median 432 mg/min. Bei den Herzfrequenzen von Laktat 2 mmol/l, erstem Laktatanstieg bzw. einer um 15 bpm reduzierten Herzfrequenz von Laktat 2 mmol/l, betragen die Fettumsätze 86 %, 96 % bzw. 97 % des absolut maximalen Fettumsatzes. Der Anteil der Fette beträgt bei absolut maximalem Fettumsatz im Median 51 % am Gesamtenergieumsatz. Der Laktatspiegel bei absolut maximalem Fettumsatz beträgt im Median 1,4 mmol/l. Die Intensität bei absolut maximalem Fettumsatz entspricht im Median 66 % der maximal möglichen Sauerstoffaufnahme.

Hintergrund: Ein Training bei absolut maximalem Fettumsatz ist interessant für Patienten, gesundheitsorientierte Freizeitsportler und leistungsorientierte Sportler. Der klassische Laktat-Laufband-Stufentest erlaubt keine direkten Schlüsse auf den Fettumsatz. Methoden: Es wurde ein modifizierter ergospirometrischer Laufband-Stufentest entwickelt, der eine 30 minütige Einlaufphase bei sehr geringer Intensität besitzt. In der darauf folgenden Auswertungsphase wurde alle 3 min die Geschwindigkeit um 0,2 m/s pro Stufe erhöht. Wegen des Anstieges des Fettumsatzes mit zunehmender Laufdauer wurden in der Auswertungsphase die berechneten Fettumsätze um 2,5 mg/min reduziert, um eine bessere Vergleichbarkeit der Stufen zu gewährleisten. Dieser neu entwickelte Test wurde anschließend mit einem klassischen Laktat-Laufband-Stufentest verglichen. Ergebnisse: Die Herzfrequenzen bei Laktat 2 mmol/l liegen intraindividuell betrachtet im Median um 16 bpm höher als die bei absolut maximalem Fettumsatz. Einen Trainingsbereich für die absolut maximale Fettverbrennung gibt man möglichst an, indem man den Herzfrequenzbereich zwischen Über- und Unterschreiten von 90 % des absolut maximalen Fettumsatzes definiert. Dieser hat im Median eine Breite von 27 bpm und reicht im Median von 125 bpm bis 151 bpm. Der absolute maximale Fettumsatz beträgt im Median 432 mg/min. Bei den Herzfrequenzen von Laktat 2 mmol/l, erstem Laktatanstieg bzw. einer um 15 bpm reduzierten Herzfrequenz von Laktat 2 mmol/l, betragen die Fettumsätze 86 %, 96 % bzw. 97 % des absolut maximalen Fettumsatzes. Der Anteil der Fette beträgt bei absolut maximalem Fettumsatz im Median 51 % am Gesamtenergieumsatz. Der Laktatspiegel bei absolut maximalem Fettumsatz beträgt im Median 1,4 mmol/l. Die Intensität bei absolut maximalem Fettumsatz entspricht im Median 66 % der maximal möglichen Sauerstoffaufnahme.

Die meisten Kinder mit infantiler Zerebralparese (IZP) entwickeln eine spastische Parese, was zu Schwäche, erhöhtem Muskel-Dehnungswiderstand und Kontrakturen führt. Der Spitzfuß ist eines ihrer häufigsten Defizite. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit war es, nicht-invasive Behandlungsstrategien für diese Pathologie näher zu untersuchen. In der ersten Studie wurden die Effekte einer Unterschenkel-Lagerungsorthese auf die Muskelmorphometrie des Gastrocnemius unter zu Hilfenahme von Ultraschall und 3D Bewegungsanalyse untersucht. Lagerungsorthesen konnten das Gangbild verbessern, führten gleichzeitig aber zu Atrophie. Um eine alternative Therapieform zu finden, wurde in der zweiten Studie die kontraktile Aktivität des Gastrocnemius mittels Ultraschall, Bewegungsanalyse und EMG während des Gehens, Vorwärts-Bergauf, bzw. Rückwärts-Bergab, sowie in der Ebene untersucht. Das Bergaufgehen steigerte die konzentrische Exkursion der Faszikel, wohingegen das Rückwärts-Bergabgehen zu vermehrter Exzentrik führte. Da sich exzentrisches Training positiv auf Faszikellängenwachstum auswirken kann, wurde in der dritten Studie das Rückwärts-Bergabgehen mit statischem Dehnen als traditionelle Therapieform verglichen. Ultraschall, Bewegungsanalyse und handgesteuerte Dynamometrie wurden verwendet, um die Plantarflexorenkraft, die passive Sprunggelenksbeweglichkeit, die Gastrocnemius Morphometrie sowie die Steifigkeit und Dehnbarkeit auf Muskel-Sehnen und Gelenkebene zu untersuchen. Dehnen zeigte keinerlei Benefits gegenüber dem Laufbandtraining. Rückwärts-Bergabgehen war dagegen ein effektives Gangtraining und setzt vermutlich neuronale und koordinative Reize. In der Zusammenschau scheinen positive Änderungen im Gangbild bei IZP Kindern sowohl durch Unterschenkelorthesen, als auch durch Rückwärts-Bergabgehen erreichbar zu sein. Beides führte aber nicht zu Muskelwachstum. Funktionelle Verbesserungen scheinen daher auch stark von neuronal, koordinativen Aspekten abhängig zu sein. / Most children with Cerebral Palsy (CP) develop spastic paresis, which leads to muscle weakness, increased stretch-resistance and joint contractures. The gastrocnemius muscle is frequently targeted to alleviate a common deficiency known as equinus. The overall objective of this thesis was to investigate several non-invasive treatment strategies for this pathology. The first study investigated the effects of ankle foot orthotics on spastic gastrocnemius morphometrics as well as on gait by using ultrasound and motion capturing. We concluded that braces improved walking function but also lead to atrophy. During the second study, we searched for a readily available, substituting stimulus and compared the contractile activity of the gastrocnemius on treadmills, namely during flat-forward, forward-uphill and backward-downhill gait using ultrasound, motion capturing and EMG. Uphill gait promoted concentric fascicle action, while backward-downhill gait increased eccentric fascicle action. Since eccentric training had been previously shown to increase fascicle length in controls, during the third study, we compared backward-downhill walking versus static, manual stretching. Ultrasound, motion analysis and handheld dynamometry were used to test plantarflexor strength, passive ankle joint flexibility, as well as gastrocnemius morphometrics, stiffness and strain on muscle-tendon and joint level. Backward-downhill walking led to larger single stance dorsiflexion and faster achievable walking velocities while stretching aggravated knee flexion in swing. Strength, joint flexibility, as well as stiffness on muscle-tendon and joint level were not altered. Backward-downhill walking can be an effective gait treatment, probably improving coordination. Nevertheless, more intense training might be necessary to alter muscle-tendon properties. In sum, backward-downhill walking and bracing increased function without promoting or even by harming muscle growth.

Diabetiker entwickeln nach durchschnittlich 10 Jahren Folgeschäden. Die Polyneuropathie mit nachfolgender Osteoarthropathie des Fußes ist eine meist zu spät erkannte und suboptimal versorgte Komplikation. Nicht rechtzeitig erkannte Schäden führen zu Ulcera, sekundären Infektionen, Osteomyelitiden und Amputationen. Fragestellung: Ist eine Ganganalyse incl. Posturographie in der Lage, eine evtl. bestehende Polyneuropathie zu verifizieren, um eine frühzeitige orthopädische Schuhversorgung vornehmen zu können? Material und Methoden: Es wurden Diabetiker (n = 73) mit (mittels Messung der Nervenleitgeschwindigkeit NLG) nachgewiesener Neuropathie und eine gesunde Vergleichsgruppe (n = 38) ohne Neuropathie am Ganganalysesystem GANGAS untersucht. Ergebnisse: Die Allgemeinparameter relative Geschwindigkeit, Schrittlänge und Kadenz, sowie die Belastungsparameter Fersen-, Mittelfuß-, Vorfußbelastung und Belastung beim Auftritt und Abstoß zeigten keine wesentlich signifikanten Unterschiede im Gruppenvergleich. Dagegen zeigte die Posturographie (apparative Untersuchung der Schwankung des Druckschwerpunktes beim Romberg-Test, welche durch die Länge und Geschwindigkeit beschrieben wurde) signifikante Unterschiede zwischen beiden Patientengruppen. So lag z.B. der Median der Weglänge des Druckschwerpunktes beim Test mit geschlossenen Augen bei den Diabetikern bei 21,27 cm und in der Vergleichsgruppe bei 15,4 cm (p = 0,007). Die Bewegungsgeschwindigkeit des Druckschwerpunktes beim Test mit geschlossenen Augen betrug im Median 1,33 cm/sec bei den Diabetikern und 0,96 cm/sec in der gesunden Vergleichsgruppe (p = 0,006). Beim Test mit offenen Augen ergab sich kein signifikanter Unterschied im Gruppenvergleich. Klinische Relevanz: Eine Instabilität des Ganges der Patienten mit diabetischer Neuropathie und entsprechenden Folgeschäden des Fußes läßt sich durch die Ganganalyse mit Standardparametern nach vorliegendem Datenmaterial nicht nachweisen. Die Posturographie ist eine einfache, zeitlich mit geringem Aufwand verbundene Methode, die mit statistischer Signifikanz die subjektiven Kriterien der klinisch-orthopädischen Frühdiagnostik sinnvoll ergänzen und damit die Verdachtsdiagnose eine diabetischen Fußes objektiv nachweisen kann, bevor bleibende Schäden am Fuß entstanden sind. / Every diabetic patient after about ten years develops secondary changes in different tissues. Polyneuropathy with consecutive osteoarthropathy of the foot often is recognized too late and suboptimal treated. Diabetic disorders recognized too late may lead to ulcera, secondery infections and even amputations. Question: Is standard gait analysis including posturography able to verify diabetic neuropathy in order to supply the patient with adapted orthopadic shoeware in time? Materials and methods: A group of diabetics (n=73) with proved neuropathy by measuring nerve conduction velocity and a healthy control group (n=38) without neuropathy were examined by the gait-analysis-system GANGAS. Results: The general parameters: relative speed, length of step and cadence as well as the loading parameters of the heel, middle foot and forefoot during treading and repulsion show no significant differences between both groups. Posturography however (apparative examination of the elongation of focal point of pressure (FPP) according to the Romberg test, described by length and speed) shows significant differences between both groups. For diabetics making the test with closed eyes the mean value of walking length of the FPP was 21,27 cm, for the healthy control persons it was only 15,4 cm (p = 0,007). Asimulary results were found for the speed of movement of FPP during the test with closed eyes: mean value in diabetics 1,33 cm/s and for the healthy control persons 0,96 cm/s (p = 0,006). During this test with open eyes there was no significant difference between both groups. Clinical Relevance: Walking instability of patients with diabetic neuropathy and corresponding sequential damage of the foot could not be proved by the current data with standard parameters. Posturography however is able to give additional information with statistical significance to the subjective criteria of the clinical-orthopedic early diagnosis and verify the diagnosis of a beginning diabetic foot before severe disorders have occured.