The question whether life style may impair the advent or course of the disease in patients with Parkinsonism is of great importance for patients and physicians alike. We present here comprehensive information on the influence of the environment, diet (especially caffeine, nicotine, alcohol, chocolate and dairy products), physical activity and sleep on risk and course of Parkinson’s disease.

Background: Nursing staff are often involved in counseling patients with regard to health behavior. Although care promoting healthy lifestyle choices is included in the curriculum of nursing students in Germany, several studies of nursing students have reported a high prevalence of unhealthy behavior. This paper focuses on the behavior of female nursing students with regard to body mass index (BMI), physical activity, and cigarette and alcohol consumption. It describes trends through the comparison of results from 2008 and 2013. Methods: Data was collected in two waves at a regional medical training college. First, 301 nursing students were asked to fill out a 12 page questionnaire on health behavior in 2008. The questioning was repeated in 2013 with 316 participating nursing students using the previous questionnaire. Results: 259 female nursing students completed the questionnaire in 2013. 31.6% of them were either overweight or obese, 28.5% exercised less than once a week, 42.9% smoked between 10 and 20 cigarettes a day and 72.6% drank alcohol, wherefrom 19.7% consumed alcohol in risky quantities. In comparison to the data of 266 female nursing students from 2008, there were significant differences in the BMI and alcohol consumption: The percentage of overweight and obese students and the percentage of alcohol consumers at risk increased significantly. Conclusions: Health behavior of female nursing students is often inadequate especially in regard to weight and cigarette and alcohol consumption. Strategies are required to promote healthy lifestyle choices.

HMG-CoA-Reduktasehemmer, sogenannte Statine, und regelmäßige körperliche Aktivität sind mit vermindertem Auftreten zerebrovaskulärer Ereignisse und Zunahme der endothelialen Stickstoffmonoxidsynthase (eNOS) assoziiert. Die Erhöhung der eNOS-mRNA ist mit verbessertem zerebralen Blutfluß und Neuroprotektion bei einer zerebralen Ischämie verbunden. Vor dem Hintergrund, daß Thrombosen und Thrombembolien die häufigste Ursache zerebro- und kardiovaskulärer Ereignisse darstellen, sind NO-vermittelte antithrombotische Effekte jedoch kaum untersucht. Ebenso wenig ist über mögliche Absetzeffekte nach Beendigung einer Statintherapie bekannt. Daher untersuchten wir, ob die Statine Atorva- und Rosuvastatin eNOS-abhängig zu Neuroprotektion führen und verglichen die Effekte mit einem zweiten eNOS-regulierenden Mechanismus: der regelmäßigen körperlichen Aktivität. Dazu quantifizierten wir nach entsprechender Vorbehandlung eNOS auf mRNA- und Proteinebene aus Aorten, Hirngewebe sowie Thrombozyten und bestimmten die Läsionsvolumina im experimentellen Schlaganfallmodell. Außerdem untersuchten wir nach Statingabe Thrombozytenfunktionsparameter sowie Blutungszeit und Thrombusformation in vivo. Zwei bzw. vier Tage nach Absetzen der Statinbehandlung wiederholten wir die eNOS-Messungen, Schlaganfallexperimente und Gerinnungsanalysen. Wir fanden nach Statinvorbehandlung cholesterinunabhängig eine Zunahme der eNOS, was mit Neuroprotektion im Schlaganfallmodell und verminderter Gerinnungsaktivität verbunden war. Nach Absetzen der Behandlung kam es jedoch zu einer drastischen Abnahme der eNOS, was mit deutlichem Anstieg der Thrombozytenmarker im Plasma und schnellem Verlust der beobachteten positiven Effekte auf Läsionsgröße und Gerinnungssystem einherging. Regelmäßige körperliche Aktivität führt ebenfalls eNOS-abhängig zu verbessertem zerebralen Blutfluß und kleineren Läsionsvolumina bei zerebraler Ischämie. Diese Ergebnisse sind mit den Daten nach Statingabe vergleichbar. Wir demonstrieren einen Klasseneffekt der Statine für eNOS-vermittelte Neuroprotektion im zerebralen Ischämiemodell. Durch die zusätzliche gerinnungshemmende Wirkung könnte diese Wirkstoffklasse neue Ansätze zur prophylaktischen Schlaganfallbehandlung unabhängig vom Cholesterinspiegel eröffnen. Ein Absetzen der Statinbehandlung kann jedoch zu einer Zunahme der Schlaganfallgröße führen und sollte möglicherweise bei Risikopatienten vermieden werden. Regelmäßiges körperliches Training führt zu vergleichbarer Erhöhung der eNOS sowie Neuroprotektion und bietet damit eine sinnvolle Verknüpfung aus prophylaktischer Schlaganfallbehandlung und Rehabilitation. / HMG-CoA-reductase inhibitors, so called statins and regular physical activity are associated with less cerebrovascular events and increase of endothelial nitric oxide synthase (eNOS). Raise of eNOS-mRNA results in cerebral blood flow (CBF) augmentation which refers neuroprotection after ischemic stroke. It is known that thromboses cause the most cerebrovascular events, but nitric oxide (NO) dependent antithrombotic effects are poor examined. In addition there are little information about effects after withdrawal of statin treatment. That is why we investigated Atorva- and Rosuvastatin regarding eNOS dependent neuroprotection and compared the effects with regular physical activity, the second eNOS enhancing mechanism. Therefore after corresponding pretreatment we quantified eNOS-mRNA and protein from aortas, brain tissue and thrombocytes and determined lesion volume after experimental middle cerebral artery occlusion (MCAo). Furthermore after statin treatment we measured marker of thrombocyte activation, as well as bleeding time and thrombus formation in vivo. Two and four days after withdrawal of statin treatment we repeated eNOS measurements, neuroprotection studies and coagulation analyses. We found eNOS upregulation independent from serum cholesterol level after statin pretreatment and this was associated with neuroprotection after ischemic stroke and decreased platelet activation. But after withdrawal of statin treatment eNOS expression was downregulated, which went along with clear upregulation of platelet activation and a rapid loss of the observed positive effects on lesion volume and hemostasis. Regular physical activity leads to an increase of eNOS, which we could correlate with CBF augmentation and improved outcome after MCAo. These results were comparable to the data after statin treatment. We demonstrate a class effect of statins for eNOS-dependent neuroprotection in our ischemia modell. Because of the additional antithrombotic effects statins may present a new approach to prophylactic stroke treatment independent from cholesterol level. Withdrawal of statin treatment may refer increased cerebral lesion volume and should be avoided in patients with risk for cerebrovascular events. Regular physical activity results in comparable eNOS dependent neuroprotection and offers a useful combination between prophylactic stroke treatment and rehabilitation.

Es wurde Zellneubildung im erwachsenen cerebralen Cortex der Maus in Abhängigkeit von Umweltbedingungen und Aktivitätsgrad untersucht. Es war bekannt, dass eine reizreiche Umgebung und körperliche Aktivität die Neubildung von Nervenzellen im erwachsenen Hippokampus steigern. Als Zellproliferationsmarker wurde BrdU appliziert und BrdU-inkorporierende Zellen 1 Tag und 4 Wochen nach BrdU-Gabe unter Verwendung immunhistochemischer Methoden zur Detektion BrdU-inkorporierender Zellen in verschiedenen kortikalen Regionen und Schichten quantifiziert. Die phänotypische Charakterisierung BrdU+ Zellen wurde durch kombinierte Verwendung immunhistochemischer Methoden und konfokaler Mikroskopie vorgenommen. Die im adulten murinen cerebralen Cortex proliferierenden Zellen differenzierten weit überwiegend glial. Keine der kortikalen BrdU+ Zellen zeigte zweifelsfreie Zeichen einer neuronalen Differenzierung. Damit scheint die adulte Nervenzellneubildung unter physiologischen Bedingungen eine regionale Spezialität des Hippokampus und anderer Strukturen zu sein. Weder körperliche Aktivität (RUN) noch eine reizreiche Umgebung (ENR) führten 1 Tag oder 4 Wochen nach BrdU zu einem signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe (CTR), was die Anzahl BrdU+ Zellen im gesamten Cortex zusamengefaßt betrifft. Dagegen konnten die vorbeschriebenen Effekte von RUN und ENR auf hippokampale BrdU-inkorporierende Zellen repliziert werden. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass die Verstärkung adulter Neurogenese durch RUN und ENR im Gyrus dentatus des Hippokampus eine hippokampus-spezifische Reaktion und nicht etwa Teil einer generalisierten zentralnervösen Reaktion ist. Jedoch konnte gezeigt werden, dass körperliche Aktivität und eine reizreiche Umgebung zur lokalen Beeinflussung kortikaler Zellneubildung in bestimmten Schichten und Regionen führten. So konnten bei RUN-Tieren signifikant mehr BrdU+ Zellen in Schicht I des cingulären, motorischen und visuellen Cortex als bei CTR-Tieren gefunden werden. ENR-Tiere hatten 4 Wochen nach BrdU signifikant mehr BrdU+ Zellen in Schicht II/III des visuellen Cortex als CTR-Tiere. Die Phänotypisierung BrdU+ Zellen in diesen kortikalen Bereichen ergab, dass RUN zu einer lokalen, deutlich ausgeprägten Verstärkung der Neubildung von Mikroglia führte, während ENR tendentiell lokal kortikale Astrozytogenese verstärkte (signifikant in Schicht I des motorischen Cortex 4 Wochen nach BrdU). Damit konnte erstmals berichtet werden, dass körperliche Aktivität zelltypspezifisch die Neubildung kortikaler Mikroglia stimuliert. Dieses Ergebnis ist zunächst überraschend, da mikrogliale Proliferation und Aktivierung klassischweise im Zusammenhang mit Schadenszuständen des ZNS gesehen werden. In der Tat ist dies einer der ersten Befunde, der eine mikrogliale Reaktion mit nicht-pathologischen, vollkommen physiologischen Bedingungen in Verbindung bringt. Dies könnte einen neuen Blickwinkel auf mikrogliale Funktionen eröffnen. / The effect of physical activity and enriched environment on cell genesis in the cerebral cortex of adult mice were investigated. It is well known that living under the conditions of an enriched environment and physical activity both enhance the generation of new neurons in the adult murine hippocampus. To label proliferating cells mice were injected with bromodesoxyuridine (BrdU). The number of BrdU incorporating cells in different regions and layers of the cerebral cortex was determined 1 day and 4 weeks after BrdU administration. To characterize cortical BrdU+ cells phenotypically immunohistochemistry and confocal microscopy were used. Adult-generated cortical cells were glial cells. None of all the examined cortical BrdU+ cells showed immunoreactivity for NeuN (expressed in mature neurons) unambiguously indicating that the generation of new neurons in the adult brain is a speciality of the hippocampus and other brain structures. Physical activity (RUN) and enriched environment (ENR) did not affect the number of BrdU+ cells in all cortical regions taken together compared to control animals (CTR), both 1 day and 4 weeks after BrdU. However, the known effects of RUN and ENR on hippocampal cell genesis were replicated suggesting that the enhancement of adult hippocampal neurogenesis by RUN and ENR is a hippocampus-specific reaction and not part of a generalized reaction of the adult cns. It was shown that physical activity and enriched environment had effects on cell genesis in distinct cortical layers and regions. RUN-animals had significantly more BrdU+ cells in layer I of the cingulate, motor and visual cortex than CTR. ENR-animals had significantly more BrdU+ cells in layer II/III of the visual cortex than CTR 4 weeks after BrdU. Phenotyping of BrdU+ cells in these cortical parts revealed that RUN led to a marked increase of the generation of microglia. ENR tended to enhance astrocytogenesis in several cortical parts (reaching significance in layer I of the motor cortex 4 weeks after BrdU). This is the first report that physical activity stimulates the generation of cortical microglia in a cell-type-specific and to some degree region-specific manner. This result is surprising because microglial proliferation and activation are generally thought to occur under conditions involving damage to the nervous system. In fact, this is one of the first reports linking a microglial reaction with an entirely physiological condition. This might shed a new light on microglial function.

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Background: Nursing staff are often involved in counseling patients with regard to health behavior. Although care promoting healthy lifestyle choices is included in the curriculum of nursing students in Germany, several studies of nursing students have reported a high prevalence of unhealthy behavior. This paper focuses on the behavior of female nursing students with regard to body mass index (BMI), physical activity, and cigarette and alcohol consumption. It describes trends through the comparison of results from 2008 and 2013. Methods: Data was collected in two waves at a regional medical training college. First, 301 nursing students were asked to fill out a 12 page questionnaire on health behavior in 2008. The questioning was repeated in 2013 with 316 participating nursing students using the previous questionnaire. Results: 259 female nursing students completed the questionnaire in 2013. 31.6% of them were either overweight or obese, 28.5% exercised less than once a week, 42.9% smoked between 10 and 20 cigarettes a day and 72.6% drank alcohol, wherefrom 19.7% consumed alcohol in risky quantities. In comparison to the data of 266 female nursing students from 2008, there were significant differences in the BMI and alcohol consumption: The percentage of overweight and obese students and the percentage of alcohol consumers at risk increased significantly. Conclusions: Health behavior of female nursing students is often inadequate especially in regard to weight and cigarette and alcohol consumption. Strategies are required to promote healthy lifestyle choices.

Heutzutage erfüllen nur 35 % der Deutschen das empfohlene Maß an körperlicher Bewegung (Robert Koch Institute, 2015). Ein möglicher Grund für diese Inaktivität ist, dass die körperliche Betätigung am Arbeitsplatz sich in den letzten Jahren um insgesamt 28% verringert hat (Wilke, Ashton, Elis, Biallas, & Froböse, 2015). Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, evaluiert die vorliegende Dissertation eine mHealth Intervention bestehend aus Fitnessarmbändern und einem Online Coach, welche die Bewegung von inaktiven Beschäftigten mit Gesundheitsrisiko fördern soll. Zusätzlich wird das Occupational Health Behavior Change (OHBC) Modell als theoretische Grundlage für Veränderungen von Gesundheitsverhalten im betrieblichen Kontext entwickelt. Das OHBC Modell verbindet ein gesundheitspsychologisches Modell mit einem Modell aus dem Bereich der Arbeits-& Organisationspsychologie und stellt die Grundlage für die beiden veröffentlichten Studien der Dissertation dar. Studie I bewertet den Effekt der Intervention auf körperliche Gesundheit und arbeitsbezogenem Wohlbefinden anhand eines randomisiert kontrollierten Studiendesigns und unter Berücksichtigung von Langzeiteffekten. Beschäftigte in der Interventionsgruppe zeigten eine Verbesserung ihrer physischen Gesundheit bis zu einem Jahr nach der Intervention, jedoch wurde kein Effekt auf arbeitsbezogenes Wohlbefinden gefunden. Studie II zeigt, dass die Schrittanzahl und die Beeinträchtigung des Wohlbefindens während der Intervention verbessert werden und beantwortet weiterführende Fragen über die Effektivität der Intervention anhand von modernen statistischen Methoden. Abschließend werden die Ergebnisse der beiden Studien diskutiert und dabei die Struktur des neu kreierten OHBC Modells überprüft. Insgesamt zeigt die vorliegende Dissertation, dass Fitnessarmbändern kombiniert mit einem Online Coach eine effektive Intervention darstellen, um körperliche Aktivität, physische Gesundheit und das Wohlbefinden von Beschäftigten zu fördern. / Nowadays only 35% of the German population performs the recommended amount of physical activity (Robert Koch Institute, 2015). A reason for this inactivity might be that the amount of moderate to vigorous physical activities at work (e.g., brisk walking or moving heavy loads) has diminished by about 28% within the last decades (Wilke et al., 2015). To counteract this alarming development, this dissertation evaluates an mHealth intervention that aims to promote physical activity in the working environment. In particular, this intervention combines activity trackers with an online coach to promote physical activity among inactive employees at risk. Furthermore, this dissertation creates the Occupational Health Behavior Change (OHBC) model as a theoretical framework for changing health behavior within a work setting by combining a model of the health psychology with a model of the industrial and organizational psychology. The model functions as the basis for the two published studies of the dissertation. Study 1 evaluated the intervention by using a randomized controlled trial design and assessed long-term effects on employees’ physical health and work-related well-being. The results show that employees in the intervention group improved their physical health up to one year after the intervention whereas no effect was found for work-related well-being. Study 2 shows that the number of steps and impaired well-being were improved during the intervention and clarified several additional questions about the intervention’s efficacy by applying modern statistical methods. Finally, the findings of the studies were discussed and the theoretical structure of the newly created OHBC model was reviewed based on the studies’ results. Taken together, the overall findings show that combining activity trackers with an online coach constitutes an effective intervention for occupational health promotion with the aim of promoting physical activity, health and well-being among employees.

Background: Physical activity questionnaires (PAQ) have been extensively used to determine physical activity (PA) levels. Most PAQ are derived from an energy expenditure-based perspective and assess activities with a certain intensity level. Activities with a moderate or vigorous intensity level are predominantly used to determine a person’s PA level in terms of quantity. Studies show that the time spent engaging in moderate and vigorous intensity PA does not appropriately reflect the actual PA behavior of older people because they perform more functional, everyday activities. Those functional activities are more likely to be considered low-intense and represent an important qualitative health-promoting activity. For the elderly, functional, light intensity activities are of special interest but are assessed differently in terms of quantity and quality. The aim was to analyze the content of PAQ for the elderly.

Für die ergonomische Bewertung der auf die Mitarbeiter im Gewerk Logistik einwirkenden Belastungen ist eine valide Systematik anzuwenden. In ersten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass für typische in der Logistik auftretende Belastungen keine geeignete Systematik verfügbar ist, die sämtliche Belastungsfaktoren bewerten kann. Dazu wurde ausgehend von einer Analyse der identifizierten Belastungen anhand von drei ausgewählten Verfahren versucht, diese zu bewerten. Die dabei identifizierten Defizite bilden die Grundlage für eine Entwicklung eines Verfahrens zur vollständigen Bewertung der Belastungen in logistischen Prozessen.

Background Osteoarthritis (OA) of the hip is a common disease among elderly adults and its prevalence increases with age. Hip OA is presumed to be a group of diseases resulting in the same pathological pathway, but its etiology is not completely understood. The major symptoms are joint pain, joint stiffness, impaired range of motion, and muscle weakness resulting in increased levels of physical disability (PD) and reduced quality of life. Besides the impairments of the individual subject a heavy economic burden goes along with the disease and is expected to increase due to aging societies in western countries throughout the upcoming years. Exercise therapy (ET), including elements to strengthen the hip muscles, is a common treatment in hip OA and considered to reduce pain and PD. Currently, there is only silver-level scientific evidence regarding the effectiveness of ET in hip OA due to a limited number of high quality studies. Furthermore, the optimal content and dosage, as well as the mode of delivery of ET need to be evaluated. This doctoral thesis deals with three specific aspects of hip muscle strength (HMS) in patients with hip OA: the precision of measuring HMS, training HMS, and the relevance of HMS to physical disability (PD). Three studies and one study protocol provide the scientific program of this thesis, referring to these aspects of HMS. Methods The first study (S1) investigated the reproducibility of isokinetic and isometric HMS measures in patients with hip OA. 16 subjects with unilateral or bilateral hip OA and 13 healthy subjects were tested twice, 7 days apart. A subpopulation of 11 hip OA patients was tested a third time to evaluate familiarization to these measurements. The standard error of measurement (SEM) served as the reproducibility outcome parameter. The second study (S2) investigated the feasibility of strengthening exercises and their effect on HMS in hip patients. 36 participants from an institutional training group for hip patients were allocated randomly to an intervention or control group. While the intervention group completed an eight-week progressive home-based strengthening exercise program (PHSEP) in addition to the weekly institutional supervised group-based exercise therapy (ISET), the control group continued weekly ISET, only. Exercise logs were used to monitor adherence, pain, and the applied exercise intensity of the PHSEP. Before and after the intervention period, HMS was determined using isokinetic concentric and isometric HMS measurements. Additionally, health-related quality of life was assessed by the SF36 questionnaire. These two studies served as a basis for developing strength-specific aspects of a study design for a randomized controlled trial (RCT), which was in progress at the writing of this thesis. This RCT addresses the above-mentioned lack of scientific evidence about the effectiveness of ET in hip OA. A study protocol (P1) describes this RCT, which evaluates the effectiveness of ET on pain and PD in patients with hip OA. 217 patients with hip OA were recruited from the community and allocated to one of the four groups: (1) exercise group, n = 70 (2) non-intervention group, n = 70, (3) “Sham” ultrasound group, n = 70, and (4) ultrasound group, n = 7. The main outcome measure is the change in the subscale bodily pain of the SF36. Secondary outcomes are PD assessed by the SF36 and the WOMAC questionnaire, isometric HMS, several gait variables and postural control. Finally, the relationship of HMS and PD in hip OA was investigated in a third (cross-sectional) study (S3). A stepwise regression model was applied with data from 149 subjects suffering from hip OA. The outcome variable was the self-reported physical disability, assessed with the physical function subscale of the WOMAC questionnaire. Age, gender, body mass index BMI , HMS, pain, stiffness, and range of motion were included in the statistical model as associated factors of PD. Results The results of S1 showed high variability in HMS measurements between days. The highest SEM values, indicating poorest reproducibility, were obtained for hip extension, followed by hip adduction and hip flexion measures, while the smallest values were found for hip abduction measures. Lower reproducibility occurred in patients with hip OA in comparison to healthy controls during the isometric measures of hip abduction, adduction, and flexion. Reproducibility of 11 hip OA patients was lower for the second test sequence (test-day 2 and 3) than for the first test sequence (test-day 1 and 2). The findings of S2 indicated high exercise adherence (99%) of the intervention group to the applied PHSEP. Furthermore, exercise logs reported that pain resulting from the PHSEP was low. HMS improved about 7-11% in comparison to the control group. The SF36 variables did not change throughout the exercise period. In S3, the statistical model revealed stiffness, pain, and HMS to be significant factors of self-reported physical disability in hip OA. Conclusion In conclusion, the precision of several HMS measures may be affected by hip OA and clinicians should be aware of a higher measurement error in patients with hip OA under isometric test conditions than for healthy subjects. A familiarization measurement may be an approach to diminish the measurement error. The applied PHSEP amended to an ISET is feasible for hip patients to carry out and can be applied to improve HMS. Furthermore, a significant cross-sectional relationship between HMS and PD has been evaluated, indicating that HMS may be an important factor to stimulate during exercise therapy in hip OA. The upcoming results of the RCT (P1) described in the study protocol will help to reduce the shortcomings in scientific evidence regarding the effectiveness of strengthening exercise regimes to reduce pain and PD in patients with hip OA.:List of content 1 List of figures 3 List of tables 4 List of abbreviations 5 Abstract 8 Zusammenfassung 11 Structure of the thesis 15 1 Background 16 1.1 Osteoarthritis of the hip joint 16 1.1.1 Prevalence and incidence 16 1.1.2 Etiology 17 1.1.3 Clinical symptoms and diagnosis 18 1.1.4 Socioeconomic burden 20 1.2 Hip muscle strength in osteoarthritis of the hip 23 1.2.1 Anatomical and functional aspects of the hip and its muscles 23 1.2.2 General aspects of muscle strength 25 1.2.3 Hip muscle weakness and muscle imbalances 28 1.2.4 Assessment of hip muscle strength 29 1.3 Physical disability in hip OA 35 1.3.1 General aspects of physical disability in hip OA 35 1.3.2 Assessment of physical disability in hip OA 36 1.4 Exercise therapy in hip OA 38 1.4.1 Efficacy of exercise therapy 38 1.4.2 Strengthening exercises in hip OA 39 1.5 Context of the thesis 43 1.5.1 OsteoArthritisGroup (OAG) 43 2 Scientific program - research papers 47 2.1 Research paper 1: Reproducibility of hip muscle strength measurements in hip OA 48 2.2 Research paper 2: Feasibility and efficacy of an 8-week progressive home-based strengthening exercise 58 2.3 Research paper 3: Evaluation of the therapeutic exercise regimen “Hip School": A protocol for a randomized, controlled trial 68 2.4 Research paper 4: Factors of physical disability in patients with hip osteoarthritis 81 3 Comprehensive and supplementary discussion 103 3.1 Strength measurements at the hip 103 3.1.1 Body position and fixation 103 3.1.2 Torque overshoots 104 3.1.3 Objectivity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.4 Reproducibility of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.5 Validity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 105 3.1.6 Isometric versus isokinetic hip muscle strength measures 106 3.2 Strengthening exercises in patients with hip OA 106 3.2.1 Feasibility and adherence to the progressive home-based strengthening exercise program 106 3.2.2 Adverse events due to the exercise intervention 107 3.2.3 Strength gains 108 3.2.4 Adaptations of the PHSEP for the RCT 109 3.3 Hip muscle strength and its relation to physical disability in patients with hip OA 110 4 Limitations 112 5 Conclusion and future perspectives 114 6 Reference list 116 7 Appendix 126 8 Affidavit 131 9 Curriculum vitae 132 / Hintergrund Coxarthrose ist eine weit verbreitete Krankheit in der älteren Bevölkerung westlicher Industrienationen. Die Bedeutung und Zahl der Neuerkrankungen nehmen mit steigendem Lebensalter zu. Schmerz, Steifheit, Bewegungseinschränkungen und Muskelschwäche zählen zu den Leitsymptomen dieser Krankheit, die sich in einer zunehmenden körperlichen Funktionseinschränkung und eingeschränkten Lebensqualität der Patienten äußern. Neben der Bedeutung für die betroffenen Patienten selbst wachsen in westlichen Industrienationen aufgrund der demographischen Entwicklung hin zu einer alternden Gesellschaft der Druck und die finanzielle Belastung auf die Renten- und Gesundheitssysteme. Die Sporttherapie wird häufig in frühen Stadien der Krankheit eingesetzt und zählt zu den konservativen Therapieverfahren. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft scheinen sporttherapeutische Interventionen mit Trainingselementen zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur sinnvoll. Dennoch wurde die Wirksamkeit von Sporttherapie bei Coxarthrose bisher nur in einzelnen Studien nachgewiesen (Silver-level Evidence). Es fehlen qualitativ hochwertige randomisierte Kontrollgruppenstudien (RCTs). Zudem ist bislang ungeklärt, wie ein optimales Trainingsprogramm bei Coxarthrose hinsichtlich der Inhalte, Dosierung und Durchführungsmodalität zu gestalten ist, um Schmerz und körperliche Funktionseinschränkungen bestmöglich zu therapieren. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit drei Aspekten der Hüftmuskelkraft bei Patienten mit Coxarthrose. Drei entsprechende Studien, die in vier wissenschaftlichen Artikeln aufgearbeitet wurden, bilden den wissenschaftlichen Schwerpunkt der Arbeit. Methode Die erste Studie (S1) befasst sich mit der Messgenauigkeit von Hüftkraftmessungen bei Coxarthrosepatienten. Unter diesem Aspekt wurden isometrische und isokinetische Kraftmessgrößen an der Hüfte bei 16 Coxarthrosepatienten und 13 gesunden Personen zwei Mal im Abstand von sieben Tagen erhoben. Bei einer Teilstichprobe von 11 Coxarthrosepatienten wurden die Messungen ein drittes Mal durchgeführt, um mögliche Gewöhnungseffekte zu evaluieren. Der Standard Error of Measurement (SEM) wurde verwendet, um den Messfehler zu quantifizieren. Die zweite Studie (S2) greift einen weiteren Aspekt auf, der sich auf das Training der Hüftmuskelkraft bei Hüftpatienten bezieht. Hier wurde die Machbarkeit eines ergänzenden Heimtrainingsprogramms zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur evaluiert sowie mögliche Auswirkungen auf die Hüftmuskelkraft untersucht. 36 Teilnehmer einer Hüftsportgruppe mit Coxarthrose und/oder einer Total-Endoprothese (TEP) wurden randomisiert in zwei Untersuchungsgruppen aufgeteilt. Während die Patienten der Kontrollgruppe im Untersuchungszeitraum weiterhin wöchentliche institutionelle sporttherapeutische Trainingseinheiten wahrnahmen, führten die Patienten der Interventionsgruppe zusätzlich Heimtrainingseinheiten zur Kräftigung der Hüftmuskeln durch. Vor und nach der Intervention wurden isometrische und isokinetische Maximalkraftmessungen durchgeführt. Die Patienten der Trainingsgruppe haben ein Trainingstagebuch geführt, um die Teilnahme am Heimtrainingsprogramm und mögliche Schwierigkeiten damit zu dokumentieren. Der SF36 Fragebogen wurde eingesetzt, um die gesundheitsbezogene Lebensqualität im Verlauf zu kontrollieren. Die Erkenntnisse der beiden beschriebenen Studien wurden verwendet, um kraftspezifische Aspekte eines Studiendesigns zu entwickeln. Dieses Studiendesign entspricht einem RCT und soll die Effektivität eines sporttherapeutischen Trainingskonzepts hinsichtlich Schmerzreduktion und Verbesserung der körperlichen Funktionsfähigkeit überprüfen. 217 Hüftarthrosepatienten werden rekrutiert und randomisiert auf eine der folgenden Untersuchungsgruppen aufgeteilt: (1) Trainingsgruppe, n = 70 (2) Kontrollgruppe ohne Intervention, n = 70, (3) “Schein” Ultraschallgruppe, n = 70, und (4) Ultraschallgruppe, n = 7. Die primäre Zielgröße ist Veränderung in der Subskala „Körperliche Schmerzen“ des SF36-Fragebogens. Sekundäre Zielgrößen sind Schmerz und Körperliche Funktionsfähigkeit aus dem WOMAC-Fragebogen, weiteren Subskalen des SF36-Fragebogens, isometrische Hüftmuskelkraft, verschiedene Variablen des Gangs und posturale Kontrolle. Die Bedeutung der Hüftmuskelkraft auf die alltagsrelevante körperliche Funktionsfähigkeit stellt den dritten Aspekt dieser Dissertation dar und wurde in Studie 3 (S3), einer Querschnittsuntersuchung an 149 Coxarthrosepatienten behandelt. Ziel der Studie war die Untersuchung des Zusammenhangs verschiedener Variablen und der alltagsbezogenen körperlichen Funktionsfähigkeit. In einem statistisches Modell wurde die Beziehung zwischen den Variablen: Hüftmuskelkraft, Body Mass Index (BMI), Alter, Geschlecht, Schmerz, Steifheit und Beweglichkeit der Hüfte und der Subskala „Körperliche Funktionsfähigkeit“ des WOMAC-Fragebogens als Maß für die alltagsbezogene körperlichen Funktionsfähigkeit berechnet. Ergebnisse In der ersten Studie (S1) wurden die größten Messfehler in den Messgrößen Hüftextension ermittelt. Danach folgten die Messgrößen Hüftadduktion und -flexion. Der geringste Messfehler wurde für Hüftabduktion ermittelt. Unter isometrischen Bedingungen wurden in den Kraftmessgrößen Hüftabduktion, -adduktion und -flexion bei Coxarthrosepatienten größere Messfehler quantifiziert als bei gesunden Personen. Zudem war die Reproduzierbarkeit in der ersten Test-Sequenz (Messtag 1 und 2) im Vergleich zur zweiten Test-Sequenz reduziert (Messtag 2 und 3). In der zweiten Studie (S2) konnte gezeigt werden, dass das verwendete Heimtrainingsprogramm sicher und selbstständig von den Hüftpatienten durchgeführt werden konnte. Die Trainingstagebücher ließen auf eine nahezu hundertprozentige Teilnahme am ergänzenden Heimtrainingsprogramm schließen und zeigten außerdem, dass das Heimtrainingsprogramm keine schmerzverursachende Wirkung hatte. Nach der Intervention war die Kraft der hüftumgebenden Muskulatur im Vergleich zur Kontrollgruppe um 7-9% gesteigert. Befunde hinsichtlich einer veränderten Lebensqualität konnten nicht registriert werden. Das statistische Modell, das in der dritten Studie (S3) eingesetzt wurde, erkannte Schmerz, Steifheit und Hüftmuskelkraft als die drei bedeutsamsten Faktoren für die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose. Schlussfolgerungen Kraftmessungen an der Hüfte scheinen erheblichen Tagesschwankungen ausgesetzt zu sein. Bei Coxarthrosepatienten und gesunden Personen scheint sich die Wiederholbarkeit von isokinetischen Kraftmessungen zu ähneln. Unter isometrischen Testbedingungen muss mit höheren Messfehlern bei Coxarthrosepatienten gerechnet und entsprechend bei der Interpretation von Ergebnissen berücksichtigt werden. Eine Gewöhnungsmessung kann den Messfehler reduzieren, birgt allerdings einen erheblich höheren finanziellen und personellen Aufwand. Das ergänzende Heimtrainingsprogramm wurde von den Patienten gut angenommen, so dass lediglich kleinere Modifikationen vorgenommen werden mussten, um es in dem geplanten RCT zu evaluieren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Hüftmuskelkraft zu den drei bedeutsamsten Faktoren zählt, die Einfluss auf die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose haben können. Ob diese Beziehung tatsächlich kausaler Natur ist, werden zukünftige Verlaufsstudien aufzeigen, in denen gezielt solche Faktoren der alltagsrelevanten körperliche Funktionsfähigkeit durch sporttherapeutische Maßnahmen modifiziert werden. Die ausstehenden Ergebnisse des RCT sollen die noch unzureichende wissenschaftliche Beweislage bezüglich der Wirksamkeit sporttherapeutischer Interventionen bei Coxarthrose verbessern. Dabei soll gezeigt werden, ob und in welchem Maß eine Schmerzreduktion und Verringerung der körperlichen Funktionseinschränkung erzielt werden kann.:List of content 1 List of figures 3 List of tables 4 List of abbreviations 5 Abstract 8 Zusammenfassung 11 Structure of the thesis 15 1 Background 16 1.1 Osteoarthritis of the hip joint 16 1.1.1 Prevalence and incidence 16 1.1.2 Etiology 17 1.1.3 Clinical symptoms and diagnosis 18 1.1.4 Socioeconomic burden 20 1.2 Hip muscle strength in osteoarthritis of the hip 23 1.2.1 Anatomical and functional aspects of the hip and its muscles 23 1.2.2 General aspects of muscle strength 25 1.2.3 Hip muscle weakness and muscle imbalances 28 1.2.4 Assessment of hip muscle strength 29 1.3 Physical disability in hip OA 35 1.3.1 General aspects of physical disability in hip OA 35 1.3.2 Assessment of physical disability in hip OA 36 1.4 Exercise therapy in hip OA 38 1.4.1 Efficacy of exercise therapy 38 1.4.2 Strengthening exercises in hip OA 39 1.5 Context of the thesis 43 1.5.1 OsteoArthritisGroup (OAG) 43 2 Scientific program - research papers 47 2.1 Research paper 1: Reproducibility of hip muscle strength measurements in hip OA 48 2.2 Research paper 2: Feasibility and efficacy of an 8-week progressive home-based strengthening exercise 58 2.3 Research paper 3: Evaluation of the therapeutic exercise regimen “Hip School": A protocol for a randomized, controlled trial 68 2.4 Research paper 4: Factors of physical disability in patients with hip osteoarthritis 81 3 Comprehensive and supplementary discussion 103 3.1 Strength measurements at the hip 103 3.1.1 Body position and fixation 103 3.1.2 Torque overshoots 104 3.1.3 Objectivity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.4 Reproducibility of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.5 Validity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 105 3.1.6 Isometric versus isokinetic hip muscle strength measures 106 3.2 Strengthening exercises in patients with hip OA 106 3.2.1 Feasibility and adherence to the progressive home-based strengthening exercise program 106 3.2.2 Adverse events due to the exercise intervention 107 3.2.3 Strength gains 108 3.2.4 Adaptations of the PHSEP for the RCT 109 3.3 Hip muscle strength and its relation to physical disability in patients with hip OA 110 4 Limitations 112 5 Conclusion and future perspectives 114 6 Reference list 116 7 Appendix 126 8 Affidavit 131 9 Curriculum vitae 132