7. Studiendesign und Methodik
7.1 Isometrische Kraftdiagnostik
Als Standardmethode zur Ermittlung der maximalen Leistungsfähigkeit einer be-stimmten Muskelgruppe ist laut Denner (1998) die isometrische Maximalkraftana-lyse anzusehen. Die isometrische Maximalkraft wird definiert als „die bei einer willkürlich maximalen statischen Muskelanspannung aufwendbare Kraft. Sie gibt den Ist-Zustand der Muskelkraft unabhängig vom Trainingszustand wieder“ (Hol-lmann & Hettinger 2000, 161). Zur Bestimmung dieser maximal aufwendbaren Kraft dienen unterschiedliche isometrische (apparative) Krafttestungen, die des-halb besonders populär sind, weil sie einfach und kostengünstig durchführbar sind und ihnen eine hohe Reproduzierbarkeit zugeschrieben wird (Meldrum et al.
2003).
Mit der Durchführung isometrischer Maximalkrafttests können unterschiedli-che Zielsetzungen verbunden sein. Sie können der Erfassung des aktuellen Krafts-tatus dienen, trainingsbedingte Veränderungen der Kraftleistung aufzeigen oder die Grundlage der Trainingsplanung und -steuerung sein. Sie werden somit in verschiedenen Anwendungsgebieten für die Planung und Evaluation von Trai-ningsinterventionen verwendet (Marschall & Gail 2011).
Laut Marschall & Gail (2011) besteht allerdings ein grundlegendes Problem darin, dass es keine allgemein gültigen und evaluierten Testprotokolle gibt und es an einem standardisierten Verfahren fehlt. Somit ist die Vergleichbarkeit unter-schiedlicher wissenschaftlicher Studien quasi nicht möglich, zumal Merkmale wie die Bewegungsausführung und wichtige Rahmenbedingungen (Aufwärmen, Ver-suchszahl, Pausendauer) unterschiedlich gehandhabt werden. Kommt sie jedoch im Verlauf einer Intervention zur Überprüfung der Effektivität oder zum Ver-gleich mit einer Referenzgruppe unter standardisierten Bedingungen zum Einsatz, bietet sie einen hohen Grad an Übereinstimmung und entspricht den Hauptgüte-kriterien Validität, Objektivität und Reliabilität (Pfeiffer et al. 2003).
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurde mittels einer isometrischen Kraftdiagnostik die isometrische Maximalkraft der Rumpfextensoren und -flexoren sowie der Abduktoren und der Knie- und Hüftextensoren bestimmt und für eine höchstmögliche Standardisierung ein reliables und ökonomisches Test-protokoll angefertigt.
Versuchsaufbau und Durchführung einer Messung
An der Untersuchung, die an einem eigens eingerichteten Messplatz durchgeführt wurde, nahmen 55 männliche Probanden der Zielgruppe des Projektes teil. Als Messapparatur diente ein Kraftsensor der Firma Biovision (Wehrheim, Deutsch-land), der durch ein Schraubgewinde mit einem 20x10 cm großen Polster verbun-den war. Der Kraftaufnehmer wurde wiederum an einer, in einer Multipresse ge-führten und fixierten, Stange befestigt. Das verstellbare Gestänge wurde in der Führung jeweils auf die vorher definierte individuelle Höhe in Abhängigkeit der Körpermaße des Probanden justiert und befestigt.
Zur Bestimmung der isometrischen Maximalkraft der genannten Muskelgrup-pen wurden von den Probanden unterschiedliche, vorher genau festgelegte, Posi-tionen eingenommen. Es wurde in jeder Lage ein Drehpunkt definiert und der Lasthebel aus der Entfernung des Drehpunktes zum Mittelpunkt des Kraftsensors bestimmt. Die vom Sensor aufgenommene Kraft wird als Drehmoment bezeich-net. Diese übertragene Kraft wurde jeweils mit einer selbstprogrammierten DasyLab-Software während der Messung in einem Kraft-Zeit-Verlauf dokumen-tiert. Das Drehmoment stellt somit die Kraft dar, die der Proband zusätzlich zu der Kraft generieren kann, die er benötigt, seinen Oberkörper (bei der Rumpfex-tension und -flexion) bzw. sein Bein (bei den Abduktoren) zu halten. Während jeder Messung hatte der Proband die Aufgabe, die Kraft gegen den Sensor pro-gressiv aufzubauen und sein Kraftmaximum innerhalb von fünf Sekunden zu erreichen.
Zur Messung der Kraftleistungsfähigkeit der Rumpfextensoren legte sich der Pro-band in der Ausgangsposition mit den unteren Extremitäten bis zu den Becken-knochen auf die Untersuchungsliege. Die Füße wurden fixiert und der Oberkör-per wurde in Verlängerung der unteren Extremitäten frei gehalten. Die Hände wurden vor der Brust verschränkt. Zwischen den Scapulae befand sich der Krafts-ensor, der an der arretierten Hantelstange befestigt war. Der Drehpunkt war der Mittelpunkt zwischen der Spina iliaca posterior superior der rechten und linken Seite. Der Lasthebel wurde aus der Entfernung dieses Mittelpunktes zum Mittel-punkt des Kraftsensors bestimmt, der sich zwischen den Scapulae am jeweiligen distalen Rand befand (Abb. 15).
Abbildung 15: Isometrische Kraftmessung der Rumpfextensoren.
Bei der Messung der Rumpfflexoren legte sich der Proband mit dem unteren Rü-cken auf die Untersuchungsliegen, so dass die Spina iliaca posterior superior noch auflag. Die Füße wurden aufgestellt und fixiert. Der Oberkörper war frei schwe-bend und sollte in Verlängerung der Liege in der Luft gehalten werden. Dreh-punkt war das Os pubis, welches als MittelDreh-punkt zwischen dem Trochanter major der rechten und linken Seite festgelegt war. Der Kraftsensor war auf Höhe des Sternums positioniert und der Lasthebel war der Abstand dieser beiden Punkte (Abb. 16).
Abbildung 16: Isometrische Kraftmessung der Rumpfflexoren.
Zur Bestimmung der isometrischen Maximalkraft der Abduktoren, die bilateral gemessen wurde, legte sich der Proband lateral auf die Untersuchungsliege. Das untere Bein wurde in einem Winkel von 90° flektiert und das obere Bein exten-diert. Drehpunkt war hier der Trochanter major und der Kraftsensor befand sich beim extendierten Bein auf Höhe des Malleolus lateralis. Die Strecke dieser beiden Punkte stellte den Lasthebel dar. Der Versuchsleiter positionierte und fixierte den Probanden in dieser lateral aufliegenden Position, so dass er sich nicht nach dorsal drehen und den M. Quadriceps femoris an der Muskelaktion teilnehmen lassen konnte. Damit wurde sichergestellt, dass die Kraftleistung durch eine isolierte Kontraktion der Abduktoren zustande kam (Abb. 17).
Abbildung 17: Isometrische Kraftmessung der Abduktoren.
Als vierte Muskelgruppe wurde die Maximalkraft der Knie- und Hüftextensoren gemessen. Hierzu lag der Proband auf einer Kraftmessplatte, die sich als Auflage-punkt ebenerdig und unterhalb der LWS und des Beckens befand. Die Fußsohlen wurden gegen die arretierte Hantelstange gehalten. Der Auflagepunkt der Füße wurde bewusst so gewählt, dass sich dieser direkt auf Höhe des Drehpunktes des Sprunggelenkes befand, um eine Beteiligung der Plantarflexoren so weit wie mög-lich zu minimieren. Die Hantelstange wurde auf die Höhe eingestellt, dass der Winkel im Kniegelenk 110° betrug (Abb. 18). Bei der Testung erfolgt eine beid-beinige isometrische Extension im Knie- und Hüftgelenk gegen die arretierte be-festigte Stange. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Messpositionen wurde in dieser Messposition die aufgebrachte Kraftleistung der Knie- und Hüftextenso-ren plus dem Körpergewicht bestimmt, da der Proband auf der Kraftmessplatte auflag. Dieses wurde dann bei Auswertung der Daten von den jeweiligen Werten subtrahiert.
Abbildung 18: Isometrische Kraftmessung der Knie- und Hüftextensoren.
Zur Gewährleistung eines höchstmöglichen Standardisierungsgrades wurden bei den Wiederholungsmessungen die gleichen Testbedingungen geschaffen. Die Testdurchführung erfolgte zur gleichen Tageszeit und am gleichen Wochentag, die Raumtemperatur wurde protokolliert und die Geräteeinstellung notiert. Zu Beginn des Testes wurde ein spezielles Aufwärmen in Form von drei submaximalen Mus-kelkontraktionen, die über drei Sekunden gehalten werden sollten, durchgeführt.
Die Belastungsintensität lag dabei bei ca. 50–60% der maximalen Leistungsfähig-keit und die Pausendauer bei 10 Sekunden. Vor und während der Messung beka-men alle Probanden vom Testleiter dieselben Instruktionen. Mit moderater Ge-schwindigkeit sollte der höchstmögliche Kraftstoß erzeugt und das Kraftmaxi-mum innerhalb von fünf Sekunden erzielt werden. Jeder Proband hatte drei Ver-suche und es wurde der höchste Wert auf der Kraft-Zeit-Kurve verwendet. Zur Berechnung der Werte wurde das erreichte Kraftmaximum (in Newton) mit dem Hebel (in cm) multipliziert und durch das Körpergewicht (in kg) dividiert, um so eine Vergleichbarkeit der Daten zu gewährleisten.
Die Untersuchung wurde unter denselben Bedingungen zu vier Messzeitpunkten mit denselben Probanden durchgeführt. Der erste Messzeitpunkt fand sechs Mo-nate nach Beginn der Intervention im September 2009 statt und die weiteren drei Messungen folgten im Abstand von jeweils sechs Monaten. Die zweite Messung wurde somit im März 2010, die dritte im September 2010 und die vierte im März 2011 durchgeführt. Aus organisatorischen Gründen war es nicht möglich, den ersten Messzeitpunkt vor Projektbeginn durchzuführen und es konnte somit kein Ausgangsniveau definiert werden. Nichtsdestotrotz war es möglich, einen Verlauf zu dokumentieren und durch die Messzeitpunkte im Sommer und Winter ggf.
auch auf ein saisonales arbeitsbedingtes Belastungsprofil zu schließen. Zusätzlich wurde das Testverfahren mit Leistungssportlern durchgeführt. Hierdurch konnten die Werte der Forstwirte mit den Werten einer Referenzgruppe verglichen werden.