Die Messgeräte

Zuerst wurden die Messgeräte vorbereitet und kalibriert, dann wurde die Testperson für die Messung vorbereitet.

Abbildung 23: Der Arbeitsplatz im Labor mit den verwendeten Systemen

Um eine aussagekräftige Analyse zu erhalten wurden mehrere Messsysteme verwendet (Abbildung 23Abbildung 23). Für die funktionellen Tests und die Dehnintervention wurde ein „Con-Trex MJ“ Dy-namometer (CON-TREX MJ; CMV AG; Duebendorf, Schweiz) genutzt. Mit Hilfe einer Vicon 612 (V612, Oxford Metrics Ltd, UK) wurden die Längenveränderungen des Muskel-Sehnen-Komplexes berechnet.

Für diese Berechnung wurden auch Daten eines Ultraschallgerätes (mylab 60, Esaote S.p.A., Genua, Italien) miteinbezogen. Mittels Funk-Elektromyographie (myon 320, myon AG, Zürich, Schweiz) wurde die erforderliche Passivität in der getesteten Muskulatur überprüft. Zur Synchronisierung der erhobe-nen Daten wurde ein Triggersignal gesetzt. Alle Messwerte wurden in eierhobe-nen zentralen Messrechner (Dewetron) eingespeist und mit einer Messtechniksoftware (Dewesoft) aufgezeichnet. Dieses machte es möglich, EMG-, Ultraschall-, Vicon- und Dynamometer-Daten zeitsynchron auszuwerten.

3.2.1. Die Dynamometermessungen

Abbildung 24: Con-Trex MJ Dynamometer (Physiomed, 2017)

48 Das Dynamometer (Abbildung 24) ermöglicht, Drehmomente, Winkel und Winkelgeschwindigkeiten in unterschiedlichsten Gelenken und der dazugehörigen Muskulatur zu messen. Mit Hilfe unterschiedli-cher Aufsätze können Einstellungen für eine Vielzahl an Tests gewählt werden. Auch der zugehörige Computer ermöglicht unterschiedlichste Einstelllungen zum Beispiel in Bezug auf aktive oder passive Messungen, Geschwindigkeit und Winkel des Tests oder auch den maximalen Widerstand.

Vor der Messung wurde das Dynamometer (Con-Trex MJ, Deutschland) auf den gerätespezifischen Nullpunkt kalibriert. Die Lehne des Sitzes wurde bei einer Neigung von 110° fixiert. Die Sitzposition wurde an die Testperson individuell angepasst. Bei manchen Personen kann es durch eine unpassende, zu große Sitzfläche zu einem Taubheitsgefühl im Bein kommen. Dies beeinflusst die Ansteuerung und Kraftentwicklung bei den Tests. Der Abstand der Fußhalterung wurde so gewählt, dass der Proband/die Probandin mit der Hüfte bei der Lehne anstand und das Knie vollkommen strecken konnte. Die Höhe der Fußhalterung wurde an die Testpersonen angepasst sodass sich das Bein in der Nullstellung parallel zum Boden befand. Der Drehpunkt der Fußplatte des Dynamometers wurde dem Drehpunkt des Fußes angepasst und anschließend der Fuß mit Klettverschlussgurten fixiert. Der Oberschenkel und der Ober-körper wurden mit Gurten fixiert, um zusätzliche Bewegungsmöglichkeiten möglichst gering zu halten.

Die Daten des Dynamometers (Drehmoment, Winkel, Winkelgeschwindigkeit) wurden im Hauptmess-rechner und mit dem Programm DEWESoft analysiert. Die Dynamometer-Daten und die Daten des EMG (3.2.3. Elektromyographie (EMG)) wurden gleichzeitig dargestellt.

3.2.2. Bewegungsaufzeichnung mit einem VICON-Kamerasystem Das Vicon-Kamerasystem dient dazu, Markerbewegungen, die an Körperteilen befestigt sind, wahrzunehmen und auf-zuzeichnen. Mit Hilfe der Bilder, die durch die Verknüpfung der einzelnen Marker entstehen, können Bewegungen re-konstruiert und nachvollzogen werden.

Bei VICON (Abbildung 25) handelt es sich um ein Kamerasystem, dass durch das Zusammenfügen meh-rerer Kamerabilder aus verschiedenen Perspektiven ein dreidimensionales Bild bzw. Video erstellt.

Mittels Infrarot-Strahlen, welche von reflektierenden Markern zurückgesendet werden, die auf dem zu testenden Gegenstand oder Körper aufgeklebt sind, werden Bewegungen aufgezeichnet.

Abbildung 25: Exemplar eines Vicon-Modells für die Erstellung eines drei-dimensionalen Videos (CGSociety, 2017)

49 Vier Kameras (V612, Oxford Metrics Ltd, UK), die in verschiedenen Ebenen und Winkeln, auf einer Seite des Raumes, angeordnet waren, wurden verwendet. Die Anordnung war so gewählt, dass mindestens drei Kameras einen Marker aufnehmen konnten, um ein dreidimensionales Bild entstehen zu lassen.

Alle möglichen Reflexionen im Bereich des Blickfeldes der Kameras galt es zu vermeiden, um eine ge-naue Kalibration vorzunehmen und um aussagekräftige Videos zu erhalten. Das System wurde in zwei Schritten kalibriert. Im ersten Schritt erfolgte eine statische Kalibration. Diese diente zum Aufbau eines definierten Koordinatensystems. Dafür gab es eine standardisierte Vorrichtung vom Hersteller, auf der in L-Form in bestimmten Abständen Marker angebracht waren. Als weiterer Schritt wurde der zu fil-mende Bereich mit Hilfe eines speziellen, mit Marker versehenen Kalibrierstabes (vom Hersteller) dy-namisch kalibriert. Dabei wurde der Stab in schleifenförmigen Bewegungen durch den zu filmenden Bereich geführt. Wichtig war es, den „Raum“ groß genug zu definieren, um jeden Marker sichtbar ma-chen zu können. Der durch die Kalibration bestimmte durchschnittliche Messfehler lag meist bei rund einem Millimeter.

Abbildung 26: Reflektierende Marker in zwei unterschiedlichen Längen für die Aufnahme der Veränderungen der Längenän-derung des Muskel-Sehnen-Systems durch das Dehnen mit dem 3D-Kamerasystem Vicon

Die reflektierenden Marker (Abbildung 26) der Vicon 612 wurden an zwei Stellen an den Testpersonen angebracht. Einer wurde am Calcaneus und ein weiterer am medialen Epicondylus des Oberschenkel-knochens platziert. Die Marker wurden mit doppelseitigem Klebeband auf der Haut der Testpersonen angebracht. Die platzierten Marker wiesen unterschiedliche Abstände zur Haut auf. Der längere der zwei Marker (Länge: 15 Millimeter) wurde am Calcaneus angebracht. Der Marker am Knie hatte einen Abstand von zehn

Milli-meter zur Haut. Zwei wei-tere Marker waren rechts und links in einer Ebene am Schaft des Ultraschall-kopfes, parallel zur Sonde, befestigt (Abbil-dung 27).

Abbildung 27: Position der reflektierenden Marker und des Ultraschall-Kopfes. Die Länge der Achilles Sehne wurde aus dem Abstand der Marker A (Calcaneus) und B (Ultraschallkopf) be-rechnet (vlg. Kay&Blazevich, 2009)

50 Der Drehachsenabstand der Achillessehne (Abstand Achillessehne zu Malleolus lateralis) wurde mit einem Maßband gemessen, um anschließend die aufgezeichneten Drehmomente in Kräfte umzurech-nen. Dies wurde am frei hängenden Bein, mit der Fußschaufel in der neutralen Nullstellung (90° im Sprunggelenk) durchgeführt.

3.2.3. Elektromyographie (EMG)

Die kinesiologische Elektromyographie wird für das Veranschaulichen und Aufzeichnen von elektri-schen Signalen, die in lebenden Körper entstehen, eingesetzt. Die Elektroden werden auf der Haut platziert (nicht invasive Methode) und die Signale der Muskulatur gemessen und aufgezeichnet (Kon-rad, 2011, S.4-5).

Die EMG-Elektroden wurden mög-lichst nahe am proximalen Anteil des Muskelbauches der Muskeln Musku-lus tibialis anterior und MuskuMusku-lus gas-trocnemius medialis platziert. Mög-lichst proximal deshalb, damit das Platzieren des Ultraschallkopfes auf Höhe des Muskel-Sehnenüberganges uneingeschränkt möglich war. Es wurden selbstklebende Elekt-roden mit „Nassgel“ der Art „BlueSensor N“ der Firma „Ambu®“ verwendet (Blue Sensor N, Ambu A/S, Ballerup, Denmark; Abbildung 28). Die Muskelbäuche wurden durch Anspannen der jeweiligen Mus-kulatur ausgewählt. Die betroffenen Hautstellen wurden mit einem Einwegrasierer ausrasiert und an-schließend mit einem Hornhautschleifstein leicht abgerieben. Mit 70 prozentigem Alkohol wurden die betroffenen Stellen desinfiziert und gesäubert. Dieser Vorgang diente dazu, den Hautwiderstand zu verringern. Die Elektroden wurden parallel nebeneinander und im rechten Winkel zu den Muskelfasern mit einem Abstand der Hautkontaktflächen von 20 Millimetern aufgeklebt (Vergleiche SENIAM Richt-linien; Freriks et al. (1999)). Eine Impedanzmessung wurde durchgeführt, um den verbleibenden Wi-derstand zu messen. Dieser

sollte kleiner als fünf Kilo-Ohm sein, um Störgeräusche zu verringern (Abbildung 29).

Diese Vorgaben wurden bei allen Messungen erreicht.

Abbildung 28: EMG-Elektrode "BlueSensor N" der Marke "Ambu" (Ambu, 2017)

Abbildung 29: Darstellung einer Empfehlung für die Widerstandswerte der Haut vor ei-ner EMG-Messung (vgl. Konrad (2011). EMG-Fibel, S21.)

51 Die Elektroden wurden mit Funk-EMG-Sendern (Myon m320, Schweiz) verbunden (Abbildung 30). Die Funk-EMG-Körper wurden mit Hilfe von beidseitigem Klebeband auf der Haut angebracht. Sie wurden so platziert, dass kein Zug auf die Elektroden entstand oder das Kabel knickte.

3.2.4. Der Ultraschall

Ein Ultraschallgerät sendet mit Hilfe des Schallkopfes hochfrequente Schallwellen in den Körper. Diese werden von weichem Gewebe, welches frei von Luftkammern oder Knochen ist, verschieden schnell wieder reflektiert. Aus den

zurückgesende-ten Wellen wird dann ein Bild errechnet (vgl.

Information Ultraschall, 2017).

Das Ultraschallgerät (mylab 60, Esaote S.p.A., Genova, Italy) muss nicht kalibriert werden. Die Ultraschallsignale wurden als Video abgespeichert, um Veränderungen des Muskel-Sehnenübergangs visualisieren zu können. Die „Clip-Länge“ war uneinge-schränkt, um keinen Datenverlust durch

eine zu lange Dauer der Tests zu riskieren. Die Schalltiefe wurde auf 7.6 Zentimeter begrenzt. Ultra-schallgel wurde am zehn Zentimeter breiten Ultraschallkopf (LA 923, Esaote S.p.A., Genova, Italy) auf-getragen und dieser direkt über dem Muskel-Sehnen-Übergang des Muskulus gastrocnemius medialis platziert. Die Ausrichtung des 10cm breiten Sensors verlief parallel zur Achillessehne und wurde so gewählt, dass der Muskel-Sehen-Übergang möglichst in der Mitte des Ultraschallbildes zu sehen war (Abbildung 31).

Fixiert wurde der Ultraschallkopf mit einer speziellen Vorrichtung aus Styropor und elastischen, medi-zinischen Fixierbändern (Abbildung 32; Abbildung 33Abbildung 32). Das Kabel des Ultraschallkopfs musste so platziert werden, dass kein Marker für die Vicon-Aufnahmen verdeckt wurde.

Abbildung 30: Funk-Körper eines Myon m320 EMGs, wie es in der Studie verwendet wurde (Lumifisch TimeLine,2017)

Abbildung 31: Ultraschallbild vor Beginn der Messung

Muskel Sehne

52