Im Beruf, in der Freizeit und in der Rehabilitation werden immer öfter digitale Medien eingesetzt. Speziell in der motorischen Rehabilitation wird zunehmend eine Digitalisierung der Therapieprozesse festgestellt. Dieser Trend soll den Therapieprozess dokumentieren, die Patienten motivieren und auch eine Unterstützung für die Therapeuten sein. Gegenwärtig werden in der Praxis verschiedene „Feedback-Informationen“ verwendet, beispielsweise Informationen zum Bewegungsweg und zur Bewegungsgeschwindigkeit. In der Regel kommen diese Informationen primär vom Trainingsgerät, da dort die entsprechenden Sensoren angebracht sind. Die Information zur Bewegungsqualität des Patienten selbst, wird von den Sensoren nicht erfasst. Im Rahmen des Projektes „AssiSt“ (Assistierte Bewegungskontrolle in der Rehabilitation durch intelligente Sensortechnologie) wurde ein anderer Ansatz verfolgt. Hier war es das Ziel, ein Assistenzsystem zu entwickeln, welches einem Patienten während seiner Übungsausführung Feedback geben kann. Es galt dabei zu prüfen, inwiefern mit einem optischen Sensor die Bewegung des Übenden direkt erfasst und in Echtzeit auf fehlerhafte Bewegungsausführungen/oder die/eine fehlerhafte Bewegungsausführung analysiert werden kann. Eine falsche Bewegungsausführung kann dazu führen, dass die Zielmuskulatur nicht richtig angesteuert wird. Darüber hinaus können aktive und passive Strukturen in der frühen postoperativen Phase überlastet werden. Hierfür wurde mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens die Bewegung des Übenden auf Fehlerbilder hin analysiert. Bei fehlerhafter Ausführung werden dabei über eine Feedbackeinheit sofort Korrekturhinweise übermittelt, sodass auftretende Fehler zeitnah korrigiert werden können. Im Verlauf klinischer Tests wurde das Feedback des Assistenzsystems mit der Analyse eines Therapeuten verglichen, wobei eine gute Übereinstimmung erzielt wurde. Neben der Bewegungsanalyse wird durch das System zusätzlich eine Verlaufsdokumentation erstellt, sodass Patienten und Therapeuten nachträglich den Therapieverlauf auswerten können. Darüber hinaus wurde untersucht, ob Biosignale, wie bspw. die Erwärmung der Hautoberfläche infolge der Muskelarbeit während des Trainings, als Feedback geeignet sind. Dies könnte das Effektwissen des Patienten durch ein besseres Verständnis zwischen der Therapieübung und der Muskelansteuerung verbessern.

Sehnenverletzungen machen ca. 30 % der muskuloskelettalen Beschwerden aus. Repetitive Überlastung wird häufig als Ursache diskutiert. Dabei entstehende strukturelle Schäden können die Kapazität der Sehne, mechanische Belastung zu tolerieren, reduzieren. Das exzentrische Protokoll nach Alfredson sowie das „heavy slow resistance training“ sind häufig genutzte Formen der Trainingstherapie. Jedoch zeigen diese Protokolle bisher kaum Nachweise für strukturelle Anpassung. Eine trainingsinduzierte Zunahme der Sehnensteifigkeit könnte die Sehne widerstandsfähiger machen und vor Überlastung schützen, da die Beanspruchung (Sehnendehnung) bei gegebener Belastung reduziert wird. Bei gesunden Probanden führte das „high-loading“ Protokoll, das mit einer hohen Dehnungsmagnitude arbeitet, ausgelöst durch ca. 90 % der maximal willkürlichen Kontraktionskraft der Plantarflexoren, sowie einer Dauer von 3 Sek., zu positiven strukturellen Anpassungen. Die vorliegende Arbeit zeigt erstmals, dass sich tendinopathische Achillessehnen bei ausreichend hohem mechanischen Stimulus ähnlich gesunden Sehnen anpassen. Im Vergleich zum exzentrischen Training sowie passiver Therapie führte nur das high-loading Protokoll zu einer Hypertrophie der Sehne sowie einer Zunahme der Sehnensteifigkeit, während es in allen drei Gruppen gleichermaßen zu klinisch-funktionellen Verbesserungen kam. Das dabei angewandte mobile Trainingsgerät bewies in einer separaten Studie exzellente Reliabilität sowie Effektivität (Kraft/Sprunghöhe). Weiters wurden Asymmetrien zwischen der betroffenen/nicht-betroffenen Seite untersucht. Größtenteils zeigten sich im Vergleich zu Gesunden ähnlich ausgeprägte Asymmetrien. Die Effekte auf diese Asymmetrien durch Training waren eher gering. Eine Reduzierung der Asymmetrien ging nicht notwendigerweise einher mit einer klinisch-funktionellen Verbesserung. Insgesamt liefern die Ergebnisse wichtige Erkenntnisse bezüglich einer neuartigen Behandlungsmethode der Achillestendinopathie, die durch die hervorgerufene Verbesserung von Sehneneigenschaften sowohl für die Rehabilitation als auch Prävention zu empfehlen ist. / Tendon injuries account for approximately 30 % of musculoskeletal consultations. Repetitive overload is identified commonly as initial cause implicating structural impairments. Hence, the capacity of the tendon to tolerate mechanical load might be attenuated. In Achilles tendinopathy, Alfredsons ´eccentric exercise protocol and heavy slow resistance training are frequently applied exercise interventions both leading to clinical and functional improvements. However, evidence for eliciting structural adaptation is lacking. An exercise-induced increase in tendon stiffness might improve the tendon `s capacity to tolerate loading and thus reduce future damage as tendon strain at a given force is reduced. In healthy subjects, the high-loading protocol applying high tendon strain induced by highly intensive muscle contractions (i.e., at 90 % of maximum voluntary isometric contraction) with 3 seconds time-under-tension has led to positive adaptations (i.e., increased cross-sectional area and stiffness). This thesis first provides evidence that tendinopathic Achilles tendons do adapt comparable to healthy tendons given that an adequate mechanical stimulus was applied. High-loading led to tendon hypertrophy and an increase in tendon stiffness compared to eccentric exercise or passive therapy, while clinical/functional improvements have been detected in all the three groups. In a separate trial, the applied mobile training device showed excellent reliability and effectiveness (strength/jump height). Further, inter-limb asymmetries have been investigated showing comparable levels except for vascularization compared to healthy subjects. Therapeutic interventions had only small effects regarding pronounced asymmetry reductions whereas a reduction in asymmetry did not necessarily correlate with an improvement in tendon health. In conclusion, the findings of the present thesis provide valuable evidence for high-loading as a novel exercise treatment in Achilles tendinopathy.