13. Jahrestagung der Deutsche Gesellschaft für Biomechanik e. V.

Prof. Dr.

Einfluss von milder hyperbarer Sauerstoffanwendung und milder Cyrotherapie auf die Leistungsfähigkeit unter synchroner motorisch-kognitiver Belastung bei Personen mit Covid-Spätfolgen

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Einleitung Der Wirkungsnachweis von Therapien zur Verminderung von Long- und Post-Covid-Symptomen erweist sich als schwierig und notwendig (Lemhöfer et al. 2021). Ziel Wirkanalyse von kombinierter milder Sauerstoff- und Kälteanwendung (mHBO/mCT) auf kognitive und motorische (hier: statisches Gleichgewicht) Aspekte nach milder SARS-CoV-2-Infektion. Methodik 20 Versuchspersonen (VP) nahmen unter folgenden Einschlusskriterien teil: bestehende Berufsfähigkeit; nachgewiesene (PCR), mindestens sechs Monate zurückliegende SARS-CoV-2-Infektion, milder Verlauf. Zu zwei Zeitpunkten (T0 und T1) erfolgte motorische Belastung auf weicher Unterlage durch möglichst ruhiges Halten eines (A1) weiten Linienstands, (A2) geschlossenen Linienstands und (A3) geschlossenen Parallelstands. Zeitgleich bearbeiteten die VP kognitive Aufgaben zur selektive Aufmerksamkeit (während A1), Verarbeitungstempo und Merkleistung (A2) sowie Flexibilität (A3). Abb. 1 zeigt den Aufbau exemplarisch für A1. Über Druckverteilungseinlegesohlen (T &amp; T Medilogic Medizintechnik GmbH, Berlin) wurde die durchschnittliche Bewegungsgeschwindigkeit des KSP (v-KSP) berechnet und durch den Wilcoxon-Test auf signifikante (p&lt;0,05) Unterschiede zwischen T0 und T1 untersucht. Zwischen T0 und T1 nahmen die VP über einen Zeitraum von vier Wochen je zehn Anwendungen mHBO und mCT in Anspruch. Ergebnisse Abb. 2 zeigt signifikant geringere v-KSP für die motorisch-kognitive Belastungsform A2 für den Zeitpunkt T1, zu dem die Mehrzahl der VP (13 VP) eine geringere v-KSP aufwiesen als zum Zeitpunkt T0 (3 VP). Dieselbe, allerdings nicht-signifikante, Tendenz zeigt sich auch für A1 und A3. Zusammenfassung Die Machbarkeitsstudie deutet an, dass die Anwendung von mHBO und mCT eine Verbesserung des statischen Gleichgewichts erzielen kann. Auf der Tagung werden zusätzlich die entsprechenden Ergebnisse für die o. a. kognitiven Leistungsaspekte dargestellt. Literatur Lemhöfer et al., Phys Med Rehab Kuror., 2021

Klinische Studien und Rehabilitation

Vortrag

Influence of padding thickness on saddle pressure parameters in triathlon cycling

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) INTRODUCTION Approximately 85% of cyclists and triathletes experience pain, often due to overuse injuries in the seat area1. Understanding the interaction between saddle, padding, and anatomical structures is crucial in developing load-reducing saddles and seat paddings. The aim of this study was to analyze and understand the influence of padding thickness on saddle pressure parameters in triathlon cycling. METHODS 11 male cyclists (age: 32.1±7.5 years; height: 183.3±8.1cm; weight: 77.2±8.9kg) cycled on their bikes at 200W for 30 seconds per condition. The saddle was standardized, whereas the seat padding was varied: thick, medium, and thin (Fig. 1). Saddle pressure distribution was measured using the Novel Pliance system. The three padding conditions were examined for any differences in the parameters mean pressure, peak pressure, peak pressure position, loaded area, and normal force using a repeated measures ANOVA and subsequent post-hoc tests with Bonferroni correction. ηp2 was calculated as effect sizes. RESULTS &amp; DISCUSSION As shown in Fig. 2, the thickness of the pad has a significant influence on the mean saddle pressure (p(GG) &lt; 0.001, ηp2 = 0.82). This appears to be attributable to the loaded area (p &lt; 0.001, ηp2 = 0.83), while the normal force acting on the saddle does not change. Unlike in comparable studies2, however, the peak pressures and their position on the saddle are not influenced by the pad thickness. CONCLUSION With the help of a thicker seat pad, average saddle pressures can be reduced, but peak pressures remain the same. These findings are crucial for designing cycling saddles and pads that balance pressure distribution and peak pressures, enhancing comfort and injury prevention for cyclists and triathletes. REFERENCES Bini &amp; Di Alencar (2014). Non-traumatic Injuries in Cycling. In: Biomechanics of Cycling. De Bruyne et al. (2019). Efficiency of Cycling Pads in Seat Pressure Reduction. In: Advances in Ergonomics in Design

Sportbiomechanik

Joint contact forces of the lower extremity during straight and curve sprinting

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Introduction While kinematic analysis of sprinting is ubiquitous, the kinetics remain understudied, even though they could be used to target injury prevention [1]. Study Aim We investigate differences in shear joint contact forces (Fxy=√Fx2+Fy2) of the hip, knee, and ankle between curved and straight-line sprinting. Additionally, the effect of curve radius and left/right leg differences are examined. Methods Twelve experienced track &amp; field athletes sprinted 100m in a straight line, the inner curve and the outer curve. Each condition was performed twice. Kinematics were recorded using a full-body motion capture suit (Xsens Link, version 2021.2, Movella Inc., Henderson, U.S.A). The musculoskeletal model Myonardo® (version 6.2.9, Predimo GmbH, Münster, Germany) was used to estimate peak Fxy of the joints. Data was normalised to subjects body weight and examined using a generalised linear mixed model. Results Analysis revealed sig. differences in Fxy of the ankle between conditions, with Fxy being higher during curved compared to straight sprinting (Fig.1). Hip and knee showed no sig. differences between the conditions. Fig.1: Fxy of the ankle joint; comparison of the three conditions. Braces with asterisks indicate a significant difference (*p&lt;.05, **p&lt;0.01, ***p&lt;0.001). Additionally, there are sig. differences in Fxy for the hip and knee between the left and right leg, with Fxy being higher for the outside leg during curve sprinting (Fig.2). No sig. differences were found for the ankle joint. Fig.2: Fxy of the hip (top) and knee joint (bottom); comparison of the two body sides. Conclusion We find sig. different shear forces in the ankle joint, but not in the hip and knee joints, during curve sprinting compared to straight-line sprinting. Additionally, there are sig. differences between left and right shear forces in the hip and knee joints, but not in the ankle joint. Results can be used for training adaptation and thus possible injury prevention. References Edwards, W. B., Modeling Overuse Injuries in Sport as a Mechanical Fatigue Phenomenon. Exercise and Sport Sciences Reviews, 46(4), 224–231, 2018.

M.Sc.

Kinetic requirements of sudden slip-like anteroposterior perturbation recovery: a joint level perspective

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Introduction Sudden slip-like anteroposterior perturbations (SLAPs) during running pose a significant challenge to dynamic stability and joint loading. Joint kinematics and kinetics in SLAPs and the following recovery steps have not been studied much. However, studies focusing on perturbations during walking show that joint loading increases during perturbation recovery. Objectives To investigate how a SLAP in running affects the lower limb kinematics and kinetics during several steps within the perturbation compared to a non-perturbed baseline. Methods Fifteen recreational runners (12 males) underwent a series of two treadmill runs (2.5 m/s) with ten SLAPs each. Three-dimensional motion capturing and ground reaction forces were used to calculate joint biomechanics. SLAPs started at midstance and ended two steps later (Fig. 1). Before each perturbation, it was ensured that the participants maintained a regular running style. Results During the accelerated step (P+1), an increased maximum ankle plantarflexion (Tab. 1) and decreased maximum knee extension moment (Tab. 1) compared to baseline were necessary. During the decelerated step (P+2), increased maximum ankle dorsiflexion (Tab. 1) and maximum hip extension moments (Tab. 1), while reduced maximum ankle plantarflexion moments (Tab. 1) were required to recover from the perturbation. At P+1, positive ankle power was increased (Tab. 1), whereas at P+2, positive hip power was increased (Tab. 1). Summary SLAP recovery occurs over multiple steps and requires increased joint moments and power output of the hip and ankle joints. The biomechanical mechanisms that underlie these increases will be investigated in future research. Figure 1: Predefined belt velocity for a SLAP, separated into four steps. Baseline step (B), initial Perturbation step (P), first post perturbation step (P+1), second post perturbation step (P+2), third post perturbation step (P+3). Table 1: Statistical results.

B.Eng.

EMG und Biegeverhalten beim Gehen und Joggen in zwei Schuhen unterschiedlicher Biegesteifigkeit

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Einleitung Kontroverse Untersuchungsergebnisse zum Einfluss verschiedener Schuhsteifigkeiten auf muskuläre Aktivität und Kinematik (z. B. Chen et al. 2014) können darin begründet liegen, dass häufig verschiedene auf dem Markt erhältliche Schuhe verwendet, ohne dass eine gezielte Veränderung der Steifigkeit vorgenommen wird. Ziel Analyse einer gezielten Variation der Biegesteifigkeit des Schuhs auf muskuläre Aktivität und Abrollverhalten im MTP-Bereich beim Gehen und Joggen. Methodik 12 Versuchspersonen führten auf einem Laufband Gang- und Joggingsequenzen mit selbstgewählter Geschwindigkeit mit zwei Paar Schuhen des Puma Smash v2 durch. Bei einem Paar wurde oberhalb der Sohle eine Acryl-Glasfaser Versteifung eingeklebt. Die Biegesteifigkeiten wurden über einen laboreigenen Prüfstand ermittelt. EMG-Aufzeichnungen (Cometa srl, Bareggio, Italien / TEMPLO Software, Contemplas GmbH, Kempten, Deutschland) erfolgten für den M. Gastrocnemius Medialis (GM) und M. Tibialis Anterior (TA). Weiterhin wurde das Biegeverhalten des Fuß-Schuhkomplexes erfasst (vebitoMIDDLE, vebitosolution GmbH, Steinfurt, Deutschland). Ergebnisse Der zusätzlich versteifte Schuh (um 20% erhöhte Biegesteifigkeit) erzeugte beim Gehen eine signifikant (p=0,030) höhere (12%) maximale Aktivität des GM, während beim Joggen kein signifikanter Unterschied bestand (Abb. 1). Beim TA konnten für beide Bedingungen kein signifikanter Unterschied zwischen den Schuhbedingungen festgestellt werden. Die Biegung im MTP-Bereich fiel bei zusätzlicher Versteifung beim Gehen (12%) und beim Joggen (10%) signifikant (p=0,001 bzw. p= 0,032) geringer aus. Zusammenfassung Die erhöhte Aktivität des GM konnte den höheren Biegewiderstand des versteiften Schuhs im Vorfußbereich nicht vollständig kompensieren, sodass die Biegung im MTP1-Bereich geringer ausfiel. Beim Joggen konnte diese muskuläre Strategie zur Teilkompensation des erhöhten Biegewiderstands nicht nachgewiesen werden. Literatur Chen, C.‑H. et al., Human Movement Science, 2014.

M.Sc. PT

Validität und Reliabilität sensorbasierter Messungen der Beweglichkeit der unteren Extremität bei Fußballern: Eine Querschnittstudie

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Einleitung: Ein Defizit der Beweglichkeit gilt als Risikofaktor für Verletzungen der unteren Extremität im Fußball. Zur Messung des Bewegungsausmaßes [Range of Motion (ROM)] eines Gelenks werden analoge Goniometer verwendet. Zunehmend entwickelte sensorbasierte Verfahren wurden hinsichtlich ihrer Testgüte noch nicht ausreichend untersucht. Ziele: Bestimmung der Übereinstimmungsvalidität sowie der Intratester- und Intertesterreliabilität sensorbasierter Messungen der Beweglichkeit der unteren Extremität bei Fußballspielern. Materialien und Methoden: 36 Amateur-Fußballer (Alter = 26,3 ± 4,7 Jahre) wurden in die Studie eingeschlossen. Aus 5 Physiotherapeuten wurden 3 zufällig bestimmt, um die Messungen durchzuführen. Zwei Tester führten die Messungen (1. ROM Knie aus Langsitz; 2. Streckdefizit Knie aus Langsitz; 3. ROM Knie aus Stand; 4. ROM Sprunggelenk Dorsalflexion (DF) während Ausfallschritt; 5. ROM Sprunggelenk Plantarflexion (PF) aus Sitz auf dem Stuhl) mit dem digitalen Sensor durch (Index-Test). Der dritte Tester übernahm die Messungen mit dem analogen Goniometer nach Neutral-Null-Methode mit den Probanden in Rückenlage (Referenzstandard). Zur statistischen Analyse wurden der Pearson-Korrelationskoeffizient r, Bland-Altman-Analysen (BAA) und der Intraklassenkorrelationskoeffizient (ICC) verwendet (p ≤ 0,05). Ergebnisse: Nur bei den Messungen 4. und 5. zeigten sich in der BAA geringe mittlere Differenzen von 8,4° (DF) und -10,2° (PF). Bei Messung 1. lag eine moderate Korrelation (r = 0,582) vor. Die sensorbasierten Messungen offenbarten hinsichtlich der Intra- und Intertesterreliabilität ausgezeichnete Werte (ICC = 0,949–0,986; ICC = 0,895–0,968). Zusammenfassung: Die sensorbasierten Messungen der Beweglichkeit von Knie und Sprunggelenk sind reliabel, zeigen jedoch mit dem hier verwendeten etablierten Referenzstandard nur bedingt Übereinstimmungen, was mit den unterschiedlichen Ausgangsstellungen zwischen Index-Test und Referenzstandard erklärt werden kann.

Entwicklung und Anwendung eines maschinellen Lernalgorithmus zur Klassifikation des diabetischen Fußsyndroms DFS

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Einleitung Die Einführung neuer Merkmale zur Klassifikation zwischen Probanden mit und ohne vorliegender DFS-Erkrankung für maschinelle Lernalgorithmen ist das Kernstück des Forschungsprojekts. Dadurch soll nicht nur eine präzisere Klassifizierung erreicht, sondern auch das Verständnis der Interaktion verschiedener Risikofaktoren erweitert werden. Ziele Ziel des Forschungsprojekts ist das Training unterschiedlicher Lernalgorithmen zur Klassifizierung zwischen fußgesunden Personen und DFS-Patienten basierend auf Merkmalen, die aus dynamischen Druckdaten berechnet werden [1]. Materialien &amp; Methoden Der Datensatz für das Training und die Validierung der Lernalgorithmen umfasst die dynamischen Innenschuhdruckmessungen (GeBioM mbH, Münster) von 45 Füßen (31 gesunde Füße und 14 DFS-erkrankte Füße). Die Umsetzung erfolgte mit der Software MATLAB und der Machine Learning Toolbox. Folgende Merkmale wurden für die Modelle aus den Daten extrahiert, wobei jeweils ein Schritt für die Berechnung betrachtet und das arithmetische Mittel über drei Schritte verwendet wurde: Verhältnis des Druck-Maximums zum Median maximaler Gradient um das Druck-Maximum Anzahl der lokalen Maxima des Summendruckverlaufs Prominenz der lokalen Druck-Maxima Ergebnisse Mit den Merkmalen konnte neben unterschiedlichen Modellen ein kNN-Klassifikator trainiert werden, der bei der Unterscheidung von DFS-Patienten und fußgesunden Personen eine Genauigkeit von 98%, eine Relevanz von 93% und eine Sensitivität von 100% erreichte. Zusammenfassung Die erreichte hohe Genauigkeit weist darauf hin, dass die verwendeten Merkmale Spitzendruck, Spitzendruckgradient, Anzahl lokaler Maxima im Summendruckverlauf des Gangs und die zugehörigen zwei größten Prominenzen wirksame Indikatoren zur Unterscheidung zwischen fußgesunden Personen und solchen mit DFS darstellen können. [1] G. M., N. M. P. Shiva Shankar Reddy, "Exploiting Machine Learning Algorithms to Diagnose Foot Ulcers in Diabetic Patients" EAI, 2021

Virtual Reality und KI

Prof.

Einfluss verschiedener virtuell-basierter Störungen der Lokomotion auf die Übertragung und Beibehaltung in der physischen Welt

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Die Anwendung virtueller Realität (VR) zur Verbesserung der neuromuskulären Kontrolle bei funktionellen Bewegungen findet vermehrt Einsatz in der Rehabilitation von neuro-muskuloskelettalen Erkrankungen1. Jedoch existieren unzureichende Erkenntnisse über lokomotorische Adaptationen in VR, sowie Übertragung als auch Beibehaltung in der physischen Welt. Ziel dieser Studie war es die Adaptation der Bewegungskinematik und dynamischen Stabilität an wiederholte virtuelle Stolpersimulationen und Hindernisse sowie die Übertragung und Beibehaltung der Adaptationen bei physischen Gangstörungen zu untersuchen. Zweiundfünfzig Erwachsene (20-34 Jahre) wurden zwei Trainingsgruppen (STO: visuell-induzierte Stolpersimulationen vs. HIN: virtuelle Hindernisse auf dem Laufband) und jeweils einer Kontrollgruppe (ungestörter Gang in VR) zugeordnet. Anschließend und eine Woche später wurden alle Teilnehmer der Gruppe STO einem mechanisch-induzierten Stolpern und der Gruppe HIN einem physischen Hindernis auf dem Laufband ausgesetzt. Die STO-Gruppe zeigte mit wiederholtem Üben in VR eine erhöhte Toleranz der Stabilität auf Grund einer vergrößerten Unterstützungsfläche (p&lt;0.05). Die verbesserte Stabilitätskontrolle konnte auf das mechanische Stolpern übertragen werden (vgl. mit Kontrollgruppe, p&lt;0.05), und zeigte keine Abnahme eine Woche später. Die HIN-Gruppe wies ähnliche Adaptationen der Bewegungskontrolle in VR auf (p&lt;0.05; reduzierter Zehenabstand vom Hindernis), zeigte jedoch eine limitierte Übertragbarkeit zum Überqueren des physischen Hindernisses im Vergleich zur VR-Bedingung (p&lt;0.01). Die Studie zeigt, dass eine verbesserte Stabilitätskontrolle durch visuelle Störungen auf mechanisch-induziertes Stolpern übertragen und beibehalten werden kann. Dies scheint beim Überqueren von physichen Hindernissen limitiert zu sein, womöglich durch eine Diskrepanz von visueller Wahrnehmung und motorischer Antwort zwischen virtueller und phyischer Welt. 1Janeh &amp; Steinicke, 2021, Front Hum Neurosci

Session 12
Sportbiomechanik

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Vorsitzende

Programm

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