Die hydraulisch geregelte Widerstandsgebung kann als Sonderform der Isokinetik betrachtet werden, weil eine konstante Bewegungsgeschwindigkeit vorgegeben werden kann. Für diese spezielle Krafttestvariante liegt wenig vergleichende Literatur vor. In dieser Arbeit werden für die hydraulisch geregelte (Quasi‑)Isokinetik Orientierungswerte für Rumpf- und Kniekräfte und deren funktionelle Quotienten vorgestellt und die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit mit der Isometrie evaluiert.
Methodik
In einer Querschnittstudie wurden für 45 gesunde Erwachsene (21 Frauen, Alter 26,1 ± 3,9 Jahre, BMI 23,2 ± 2,5 kg/m2) Orientierungswerte (M, SD, Perzentile) für die isometrische und isokinetische Maximalkraft und funktionelle Quotienten (Flexion, Extension: Rumpf, Knie) für die Factum® Diagnosesysteme (Frei medical) ermittelt und miteinander vergleichen (Bland-Altman). Zeitaufwand und Reliabilität wurden für eine Teilstichprobe (50 % Frauen) überprüft (ICC3.k).
Ergebnisse
Die (Quasi‑)Isokinetik war zeitökonomischer (ca. 50 % Zeitaufwand) und tendenziell reliabler (ICC3.k 0,736–0,933) als die Isometrie (ICC3.k 0,550–0,899). Funktionelle Flexions-Extensions-Quotienten (Isokinetik 68 %, Isometrie Rumpf 63 %) wiesen in etwa eine 2:3-Relation auf, außer beim Isometrie-Knie-Quotienten (55 %, ca. 1:2), wo die Flexion in Relation schwächer in den Quotienten einging.
Diskussion
Die Testergebnisse für die isometrischen und (quasi‑)isokinetischen Krafttests sind nicht miteinander vergleichbar, was insbesondere bei den funktionellen Quotienten für die Praxis beachtet werden muss. Jedes System für sich ist reliabel, die Isokinetik hatte eine bessere Testökonomie. Die gerätespezifischen auf das Körpergewicht relativierten Orientierungswerte sind für die Praxis nützlich.
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
BMI
Body Mass Index
CI
Confidence Interval
DMS
Dehnungsmessstreifen
Hz
Hertz
ICC
Intra Class Correlation
KH
Körperhöhe
KM
Körpermasse
LoA
Limits of Agreement
M
Mittelwert
min
Minute
Nm
Newtonmeter
Q
Quartil (25%, bzw. 75% Quartil)
SD
Standardabweichung
SEM
Standard Error of the Measurement
t1
Zeitpunkt 1
t2
Zeitpunkt 2
Isokinetik gilt weiterhin als Goldstandard in der Kraftdiagnostik zur Qualitätssicherung im Monitoring orthopädischer Rehabilitation, obwohl für die Praxis bedeutsame testökonomische Aspekte eher für isometrische Testgeräte sprechen. Diese Nachteile beim Personal‑, Finanz- und Zeitaufwand gelten nicht im gleichen Maße für eine hydraulisch geregelte (Quasi‑)Isokinetik, für die jedoch bislang wenig empirische Befunde zur Testgüte vorliegen. Orientierungswerte, Reproduzierbarkeit und die Vergleichbarkeit mit der Isometrie, sowie testökonomische Aspekte werden in dieser Arbeit vorgestellt.
Die Grundlagen für die heutige Trainingstherapie in der orthopädischen Rehabilitation und der apparativen Qualitätssicherung basieren auf empirischen Befunden aus den 1950er-Jahren, die einerseits Muskelkraft- und Funktionsdefizite bei Rückenbeschwerden beschreiben, andererseits aber auch positive Effekte von Trainingsmaßnahmen aufzeigen [1‐3], indem seit den 1980er-Jahren Rumpfmuskelkraftprofile in allen Dimensionen bei Rückenschmerzpatienten im Vergleich mit Gesunden erhoben wurden [4, 5]. Neben der isokinetischen Kraftdiagnostik ist die apparativ einfachere Isometrie Bestandteil der Qualitätssicherung in der Rehabilitation muskuloskelettaler Erkrankungen, obwohl bei der Isometrie – im Gegensatz zur Isokinetik – die direkte Ableitung von Trainingslasten und -intensitäten aus den objektivierenden Krafttestungen entkoppelt ist [6‐9]. Für jede Form der Krafttestung muss sichergestellt sein, dass die erhobenen Kraftkennwerte nicht nur wissenschaftlichen Hauptgütekriterien (Validität, Reliabilität, Objektivität) genügen, sondern auch Nebengütekriterien (Nützlichkeit), sodass Messwerte vor dem Hintergrund gerätespezifischer Referenz- oder Orientierungswerte interpretiert werden können [10, 11]. Die Anordnung biomechanischer Standardisierungsmaßnahmen (Polsterungen, Haltegriffe, Hebellängen oder Winkelstellungen) hat erhebliche Auswirkungen auf die realisierbaren Maximalkraftkennwerte, sodass für jeden Gerätetyp – trotz oberflächlich betrachtet bestehender Ähnlichkeiten – eigene Orientierungswerte notwendig sind [7, 12, 13]. Für die Krafttrainings- und Diagnosegeräte der Firma Frei medical (Kirchzarten, Deutschland) liegen zwar erste Orientierungswerte und Reliabilitätsanalysen für die isometrische Testung der Rumpf- sowie für die einbeinige Knieflexion und -extension vor [7], jedoch nicht für die quasi-isokinetische Testung der hydraulisch gebremsten, konzentrischen Mehrwiederholungsmaximalkrafttestung.
Anzeige
Eine aktuelle Übersichtsarbeit ergab, dass sich Isometrie und elektromagnetisch geregelte (klassische) Isokinetik in der Testreproduzierbarkeit nicht wesentlich unterscheiden, dass es aber im Hinblick auf die Testökonomie Unterschiede mit Vorteilen für die Isometrie gibt [6], sodass sich auch hieraus eine Forschungslücke für die spezielle, hydraulisch gebremste Isokinetik ergibt.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, nach Sicherung der jeweiligen Reproduzierbarkeit die Vergleichbarkeit der isometrischen und quasi-isokinetischen Krafttestungen zu evaluieren und erste Orientierungswerte für diese spezifischen Geräte vorzustellen, wobei auch das Nebengütekriterium der Zeitökonomie berücksichtigt werden soll, um diese Erkenntnisse der klinischen Nutzung und Versorgungsforschung zur Verfügung zu stellen.
Methodik
Design
Im Sinne einer Querschnittstudie wurden Probanden für Systemvergleiche und Orientierungswerte an einem Tag getestet. Mit einer Teilstichprobe wurde eine Test-Retest-Reliabilitätsstudie durchgeführt (7 Tage Abstand, annähernd gleiche Tageszeit).
Stichprobe
Probanden wurden im Umfeld unseres Instituts rekrutiert, über Studienziele und -methoden informiert, haben ihre freiwillige Teilnahme attestiert und mussten lediglich orthopädisch beschwerdefrei sein. Weitere Ausschlusskriterien wurden für die vorliegende junge, sportliche Klientel nicht formuliert. Von zunächst 50 akquirierten Freiwilligen mussten die Datensätze von 5 Personen nachträglich exkludiert werden, da entgegen der Vorauskünfte doch relevante Einschränkungen eingeräumt wurden.
Anzeige
Die Stichprobenkennwerte der verbliebenen 45 Probanden (21 Frauen, 24 Männer, Alter 18–35 Jahre, BMI 19,3–29,9 kg/m2) für den Vergleich der Testsysteme und die Orientierungswerte sind tabellarisch aufbereitet (Tab. 1, oben). Die Stichprobenkennwerte für die Reliabilitätsanalyse (n = 20, 50 % Frauen) liegen separat vor (Tab. 1, unten).
Tab. 1
Stichprobenkennwerte für die Voll- (oben) und Teilstichprobe (unten)
Alter (J)
KM (kg)
KH (m)
BMI (kg/m2)
Orientierungswerte
Frauen (n = 21)
25,1
62,0
1,68
21,7
(SD)
3,6
6,8
0,61
1,4
Männer (n = 24)
27,1
80,9
1,82
24,4
(SD)
3,9
10,8
0,83
2,5
p (t-Test)
0,079
< 0,001
< 0,001
< 0,001
Gesamt (n = 45)
26,1
72,1
1,75
23,2
(SD)
3,9
13,1
0,97
2,5
Reliabilitätsprüfung
Frauen (n = 10)
24,6
61,5
1,67
22,0
(SD)
2,7
5,9
0,05
1,6
Männer (n = 10)
26,2
84,9
1,86
24,6
(SD)
2,9
6,4
0,07
2,0
p (t-Test)
0,219
< 0,001
< 0,001
0,005
Teilstichprobe (n = 20)
25,4
73,2
1,77
23,3
(SD)
2,9
13,4
0,11
2,2
KM Körpermasse, KH Körperhöhe, BMI Body-Mass-Index
Testinstrumente
Für die Testung der Rumpf- und Knieflexion und -extension wurden Geräte der Serie Factum® (Frei medical, Kirchzarten, Deutschland) genutzt, mit denen sowohl isometrische als auch hydraulisch-geregelte, isokinetische Krafttests durchgeführt werden können. Die Testung der Knie- und Hüftstrecker (Funktionsstemme) war nur isometrisch möglich (Abb. 1).
Abb. 1
Frei-Factum®-Geräte (Kirchzarten, Deutschland) für die Testung der Rumpf-Flexion-Extension (a), der isolierten Knie-Flexion-Extension (b) und der komplexen Hüft-Knie-Streckung in der Funktionsstemme (c) (https://www.frei-ag.de; mit freundlicher Genehmigung des Herstellers Frei medical)
Die isometrische Muskelspannung wird mithilfe von firmenseitig kalibrierten Druckdosen und Scherkraftwegezellen auf Basis von DMS-Messstreifen (350 Ω) mit einer Abtastrate von 100 Hz erfasst (Fehlertoleranz ± 5 % bei Null-Offset vor jeder Messung). Die Testung der Rumpfstreckung und Rumpfbeugung erfolgte mit progredienter Muskelanspannung (Plateau 2–3 sec) aus einem Startwinkel von 10° Oberkörpervorneigung. Durch Einrichtung der Sitzhöhe lag die Gerätedrehachse auf Höhe des Beckenkamms und die Unterschenkel wurden so fixiert, dass die Oberschenkel parallel zur Sitzfläche positioniert waren (Details hierzu: Supplement 1). Für die beidbeinige Kniestreckung wurde ein Testwinkel von 80° (spitzer Kniewinkel) und für die Kniebeugung ein Testwinkel von 50° (stumpfer Kniewinkel) – jeweils in Relation zum rechtwinklig gebeugten Kniegelenk – gewählt (Details hierzu: Supplement 1). In einer Funktionsstemme wurde die isometrische Maximalkraft unilateral separat für die linke und rechte Extremität mit einem eingeschlossenen Kniewinkel von 100° ermittelt (Details hierzu: Supplement 1). Alle isometrischen Tests wurden als Doppelmessungen – mit vorgeschalteten kurzen Probekontraktionen – durchgeführt, wobei der bessere Versuch gewertet (isometrische Maximalkraft, Nm) und der statistischen Analyse zugeführt wurde.
Isokinetik
Da Factum®-Geräte sowohl für isometrische als auch für isokinetische Testungen ausgelegt sind, gleichen sich die biomechanischen Rahmenbedingungen und die messtechnischen Merkmale (DMS, 350 Ω, 100 Hz Abtastrate). Die isokinetischen Testbewegungen wurden ausschließlich konzentrisch-überwindend gegen einen hydraulischen Widerstand ausgeübt, der eine voreingestellte Bewegungsgeschwindigkeit von etwa 60°/sec zuließ. Nach 4 Probekontraktionen wurden erneut 4 maximalkräftige Bewegungszyklen durchgeführt (konzentrische Beugung und Streckung), wobei das arithmetische Mittel aus diesen Zyklen (dynamisch-isokinetische Maximalkraft, Nm) der statistischen Analyse zugeführt wurde1.
Die Positionierung für die konzentrisch-isokinetischen Testbewegungen entsprachen den Bedingungen der Isometrie (Rumpf: Drehachse in Höhe des Beckenkamms, Oberschenkel parallel zur Sitzfläche; Knie: Drehachsenübereinstimmung zwischen Gelenk und Gerät) (siehe: Supplement 1).
Testprotokoll
Mit Hinblick auf die notwendige Bedingungskonstanz und Standardisierung für die Reliabilitätsprüfung wurden die Probanden nach einem 5‑minütigen Fahrradergometeraufwärmen in festgelegter Reihenfolge (Isometrie gefolgt von Isokinetik: Rumpfflexion/-extension, isolierte Knieflexion/-extension, ausschließlich isometrisch komplexe Hüft-Knie-Streckung) von immer den gleichen Testleitern durch die Testsequenz begleitet (Abb. 2). Die Pausengestaltung zwischen Probekontraktionen und realem Test (ca. 10 sec: Isometrie und Isokinetik), sowie zwischen den Testwiederholungen (Isometrie: 1 min) wurden so dimensioniert, dass sich keine kumulierten Ermüdungseffekte mit Auswirkungen auf die jeweils nachfolgenden Tests ergaben [7].
Die gesamte Testbatterie dauerte 20 min, sodass die Probanden inkl. Rüstzeiten für insgesamt max. 30 min in Anspruch genommen wurden. Die Dauer der Krafttestungen wurde vom Untersucherteam erfasst (einfache Stoppuhr).
Statistische Methoden
Die Analysen wurden mithilfe der R‑basierten Statistik-Freeware JASP (Universität Amsterdam, Niederlande) durchgeführt. Die Daten wurden parametrisch durch Mittelwert (M) und Standardabweichung (SD) beschrieben. Für Orientierungswerte wurden auch nonparametrische Kennwerte berechnet (Median, Quartile, 5 und 95 % Randperzentile). Gruppenunterschiede wurden nach Prüfung auf Normalverteilung (Shapiro-Wilk-Test) mithilfe des Student’s t-Test geprüft. Zur Prüfung der „relativen“ Reliabilität wurde der ICC3.k (Intra-Klassen-Korrelationskoeffizient, ± 95 % CI) berechnet. Für die „absolute“ Reliabilität wurde der individuell aus Test und Retest berechnete Variationskoeffizient (\(VK{\%}=\frac{SD}{M\times 100})\) sowie der Standardmessfehler \((SEM=\frac{SD}{\sqrt \mathrm{n}}\)) bestimmt. Für Systemvergleiche wurden Bland-Altman-Analysen (Bias ± LoA, Limits-of-Agreement) gerechnet und graphisch illustriert. Als Signifikanzniveau wurde p ≤ 0,05 festgelegt.
Ergebnisse
Für die Testung der Reliabilität der Rumpf- und Kniekraftdiagnostik ergaben sich isokinetisch höhere Intraklassenkorrelationskoeffizienten für Beugung und Streckung (ICC3.k 0,736–0,933) als isometrisch (ICC3.k 0,606–0,899). Die einbeinige Funktionsstemme ergab die höchsten Koeffizienten (ICC3.k > 0,900). Die Reliabilität der Antagonisten-Quotienten (Flex/Ex) war für die Rumpftestungen hoch (ICC3.k > 0,850), für die isometrisch ermittelten Knieantagonisten und Symmetriequotienten niedriger (ICC3.k 0,550–0,651) (Tab. 2).
Tab. 2
Reliabilität für Isometrie (oben) und Isokinetik (unten)
t1
t2
Test-Retest-Reliabilität
M
SD
M
SD
VK%
SEM
ICC 3.k
Lower
Upper
Isometrie
Rumpfflexion (Nm)
214,3
55,3
219,3
66,0
7,5
7,1
0,899
0,744
0,960
Rumpfextension (Nm)
342,9
101,5
380,2
99,6
9,2
16,3
0,791
0,473
0,917
Rumpf-Flex/Ex-Quotient (%)
67,2
22,8
59,4
18,1
9,3
4,0
0,888
0,716
0,955
Knieflexion (Nm)
188,1
54,6
207,2
61,4
9,8
9,3
0,867
0,663
0,947
Knieextension (Nm)
407,1
141,0
400,6
114,4
11,8
23,6
0,606
0,004
0,844
Knie-Flex/Ex-Quotient (%)
48,9
15,8
53,8
19,1
12,4
4,9
0,550
−0,138
0,822
Beinstoß (li) (Nm)
1600,3
499,1
1622,9
419,0
6,2
45,8
0,952
0,880
0,981
Beinstoß (re) (Nm)
1676,7
492,6
1749,1
449,0
7,0
56,6
0,921
0,801
0,969
Symmetrie-Quotient (%)
11,2
9,5
7,1
5,9
40,8
2,7
0,651
0,119
0,862
Isokinetik
Rumpfflexion (Nm)
179,9
51,2
186,1
56,5
6,8
8,2
0,912
0,778
0,965
Rumpfextension (Nm)
286,1
79,0
288,8
65,8
7,5
14,7
0,736
0,333
0,896
Rumpf-Flex/Ex-Quotient (%)
65,1
20,1
65,0
18,9
7,4
3,5
0,878
0,692
0,952
Knieflexion (Nm)
168,0
45,8
165,8
37,4
6,1
8,0
0,860
0,646
0,945
Knieextension (Nm)
256,0
62,2
261,4
61,7
5,0
8,8
0,933
0,829
0,973
Knie-Flex/Ex-Quotient (%)
66,2
14,9
64,1
14,5
6,8
3,1
0,866
0,661
0,947
ICC Intraklassenkorrelationskoeffizienten, M Mittelwert, SD Standardabweichung, SEM Standard Error of the Measurement, VK Variationskoeffizient
Messwerte (Nm) der Rumpf- und Kniemaximalkraft waren bei den isometrischen Testungen grundsätzlich größer als in der konzentrisch-dynamischen (Quasi‑)Isokinetik (Tab. 3), und systemübergreifend waren die Kräfte (Momente, Nm) für die Extension größer als für die Flexion. Für das Verhältnis in der isometrischen Knietestung wurde eine Relation von etwa 1:2 (Flexion zu Extension: 54 %) ermittelt, während dieses Verhältnis für die isometrische Rumpfkrafttestung (62 %) und für die hydraulisch-isokinetischen Antagonisten-Quotienten für Rumpf und Knie (68 %) näherungsweise bei einem Verhältnis von 2:3 lag. Differenzen der Quotienten zwischen Isometrie und (Quasi‑)Isokinetik waren für den Rumpf weniger ausgeprägt als für den Kniequotienten (−5,5 % vs. −13,5 %) (Tab. 3). Unterschiede zwischen isometrisch und hydraulisch-isokinetisch ermittelten Kennwerten, aber auch die interindividuellen Variationen werden in Bland-Altman-Plots illustriert (Abb. 3). Die vorgestellten Orientierungswerte wurden auf die Körpermasse relativiert (Tab. 4).
Tab. 3
Bland-Altman-Statistiken (Bias, LoA) für Isometrie und Quasi-Isokinetik (n = 45)
Isometrie
Isokinetik
Isometrie vs. Isokinetik
M
SD
M
SD
Bias
Lower LoA
Upper LoA
Rumpfflexion (Nm)
201,7
66,7
174,2
54,6
27,6
−46,2
101,3
Rumpfextension (Nm)
342,6
110,2
265,0
94,3
76,7
−43,8
197,2
Rumpf-Flex/Ex-Quot. (%)
62,5
21,5
68,0
19,0
−5,5
−34,2
23,3
Knie-Flex. (Nm)
192,3
55,8
160,3
53,1
32,0
−64,7
128,8
Knie-Ext. (Nm)
381,2
147,4
240,8
83,3
140,4
−73,7
354,4
Knie-Flex/Ex-Quot. (%)
54,5
16,5
68,0
13,7
−13,5
−52,6
25,6
Bias „mean difference“, LoA Limits of Agreement („mean difference“ −1,96*SD „lower LoA, and“ +1,96*SD „upper bound“)
Abb. 3
Bland-Altman-Plots (Bias ± LoA): Abweichungen der isometrischen (Punktwolken) in Relation zu den isokinetischen (Null-Linienlevel) Kraftkennwerten
Orientierungswerte (pro kg KG) für Isometrie (oben) und Isokinetik (unten)
M
SD
5 %
Q25 %
Med
Q75 %
95 %
Isometrie (Nm/kg KG)
Frauen
Rumpfextension
4,6
1,0
3,3
4,1
4,4
5,2
6,1
Rumpfflexion
2,8
0,8
1,8
2,4
2,6
3,3
3,7
Rumpf-Flex/Ex (%)
62,7
23,6
42,0
45,0
57,0
79,0
98,0
Knieextension
4,8
1,6
2,7
3,7
4,6
6,0
7,5
Knieflexion
2,5
0,5
2,0
2,2
2,4
2,7
3,1
Knie-Flex/Ex (%)
57,2
19
31,0
42,0
56,0
65,0
82,0
Beinextension (li)
30,2
6,5
16,0
19,0
23,1
31,3
44,7
Beinextension (re)
23,1
5,6
15,5
18,5
22,9
26,0
32,1
Symmetrie li/re (%)
8,5
8,3
0,9
1,0
6,0
13,5
17,8
Männer
Rumpfextension
4,8
1,2
3,1
3,8
5,0
5,4
6,6
Rumpfflexion
2,8
0,7
1,8
2,2
2,8
3,2
4,0
Rumpf-Flex/Ex (%)
62,3
20,0
39,2
49,5
56,0
76,0
104,7
Knieextension
5,6
1,5
3,6
4,3
5,2
6,8
8,0
Knieflexion
2,8
0,6
1,8
2,4
2,8
3,2
3,6
Knie-Flex/Ex (%)
52,2
14,1
35,5
44,0
48,5
56,0
80,4
Beinextension (li)
22,2
6,5
14,5
16,3
20,7
28,8
31,4
Beinextension (re)
23,8
6,4
14,6
17,1
24,0
30,0
33,2
Symmetrie li/re (%)
11,3
9,5
0,0
5,0
9,0
17,5
28,5
Isokinetik (Nm/kg KG)
Frauen
Rumpfextension
3,4
0,8
2,2
3,0
3,7
3,9
4,6
Rumpfflexion
2,3
0,5
1,4
2,0
2,2
2,5
3,1
Rumpf-Flex/Ex (%)
70,1
22,3
43,0
53,0
64,0
85,0
108,8
Knieextension
3,3
0,7
2,3
2,6
3,5
3,8
4,4
Knieflexion
2,2
0,3
1,7
2,0
2,1
2,4
2,6
Knie-Flex/Ex (%)
65,8
10,4
53,0
58,0
66,0
74,0
78,0
Männer
Rumpfextension
3,8
1,0
2,7
3,2
3,7
4,6
5,2
Rumpfflexion
2,9
0,5
1,7
2,1
2,7
2,8
3,1
Rumpf-Flex/Ex (%)
66,0
15,9
46,1
53,5
63,0
78,5
89,5
Knieextension
3,3
1,0
1,7
2,8
3,3
4,1
4,7
Knieflexion
2,3
0,6
1,5
1,9
2,2
2,7
3,2
Knie-Flex/Ex (%)
70,0
16,0
47,2
58,8
67,5
80,5
96,3
Flex Flexion, Ex Extension, KG Körpergewicht, M Mittelwert, Med Median, SD Standardabweichung, Q Quartile
Die Zeitnahme (Nebengütekriterium Zeitökonomie) während der Testsequenz ergab etwa 180 sec für das (quasi‑)isokinetische Protokoll (Flexion und Extension, inkl. Probezyklus und Pausen), während die nacheinander durchzuführende isometrische Testung (inkl. Probekontraktionen, mit Pausen) für Flexion und Extension auf etwa 360 sec kam.
Anzeige
Diskussion
Ziel dieser Arbeit war es, die Vergleichbarkeit isometrischer und hydraulisch-gebremster isokinetischer Dynamometrie für die Flexion und Extension der Rumpf- und isolierten knieumspannenden Muskulatur zu evaluieren. Hierfür sollte als wissenschaftstheoretische Absicherung der notwendigen Testgüte zunächst die Test-Retest-Reliabilität überprüft und auch die Nebengütekriterien der Zeitökonomie sowie der Nützlichkeit (Orientierungsreferenzwerte) beachtet werden.
Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Reliabilitätskoeffizienten für die isometrische (ICC 0,61–0,90) und (quasi‑)isokinetische Testung (ICC 0,73–0,93) für Flexion und Extension lagen in etwa im Bereich dessen, was der gegenwärtige Stand der Literatur abbildet (ICC 0,87–0,96 isometrisch, respektive 0,69–0,99 isokinetisch) [6].
Es konnte lediglich eine Studie identifiziert werden, die eine spezielle hydraulisch-regulierte, konzentrisch-dynamische Krafttestung sowohl mit isometrischen als auch klassisch isokinetischen Tests (Biodex) gegenübergestellt – allerdings mit pneumatisch-hydraulischem Widerstand (Rehab exercise machine, HUR) [14]. Mit exzellenten Koeffizienten (ICC ≥ 0,98) war die Reliabilität hier noch höher als die Werte für die (quasi‑)isokinetische Knieextension und -flexion in der vorliegenden Arbeit (ICC 0,86–0,93) [14].
Die vorliegenden isometrischen Testungen der Rumpfflexion und Extension können direkt mit Factum®-Daten verglichen werden [7]. Die aktuell ermittelte Reliabilität war tendenziell niedriger (ICC Rumpf Extension 0,79 und Flexion 0,89) als jüngst publiziert (ICC Rumpf Extension 0,89 und Flexion 0,93) [7]. In dieser Arbeit aus dem Jahr 2024 wurde die knieumspannende Muskulatur einbeinig isometrisch ermittelt, während in der vorliegenden Arbeit beidbeinig getestet wurde. Die Reliabilität der beidbeinig getesteten isometrischen Knieflexion (ICC 0,87) war ähnlich hoch wie in der einbeinigen Testung (ICC 0,88–0,98), während dies für die beidbeinig-isometrische Extension (ICC 0,61) bedeutend niedriger war als vormals einbeinig ermittelt (ICC 0,93–0,95) [7].
Anzeige
Ähnliches gilt für die Reliabilität der funktionellen Antagonistenquotienten der isometrisch ermittelten Rumpf- und Kniekraft, wo vorliegende Werte (ICC Rumpfquotient 0,89, bzw. Kniequotient 0,55) sich vor allem im Kniequotienten von vormals ermittelten Daten (ICC Rumpf 0,87, bzw. Knie 0,38–0,92) unterschieden [7]. Hydraulisch-isokinetisch wurde für den Knieantagonistenquotienten jedoch eine höhere Reliabilität ermittelt (ICC 0,87) als für klassisch isokinetische Dynamometer (Cybex Model 770, Biodex System 3 Pro: ICC 0,62–0,73) [15].
Die einbeinige Hüft-Knie-Streckung (Funktionsstemme) wurde sehr verlässlich ermittelt (ICC 0,92–0,95), während der Symmetriequotient mit Links-Rechts-Differenzen von 11,2 % (Test), bzw. 7,5 % (Retest) als schwächer reproduzierbar einzustufen ist (ICC 0,65). Für die Praxis ist diese schwächere Reliabilität nicht unproblematisch, weil Seitendifferenzen von 10–15 % als therapie- bzw. ausgleichsbedürftig eingestuft werden [16], was durch unzuverlässig ermittelte Quotienten korrumpiert werden kann.
Während für den Seitenvergleich ein idealisiertes Verhältnis von 1:1 (links-rechts) mit akzeptablen Abweichungen von etwa 10 % angenommen werden darf [16], ist dies bei Quotienten zur Beschreibung eines ausbalancierten Normalzustandes der funktionellen Antagonisten (Flexion-Extension) nicht so eindeutig. Ausgleichsmaßnahmen sind vorzuschlagen, wenn für das jeweilige Messsystem eigene verlässliche Orientierungswerte vorliegen. Gerätespezifisch können jedoch unterschiedliche isometrische Verhältnisse als ausbalanciert beobachtet werden (Rumpf 58–37 %, Knie 41–57 %) [7].
In der vorliegenden Arbeit wird für beschwerdefreie Jungerwachsene ein ausbalanciertes Flexion-zu-Extension-Verhältnis von 63 %, bzw. 68 % für die isometrisch bzw. (quasi‑)isokinetisch getesteten Rumpfantagonisten angegeben, und 55 %, bzw. 68 % für die entsprechend getesteten kniegelenkumspannenden Antagonisten.
Anzeige
Der Flexion-Extension-Quotient in der (quasi‑)isokinetischen Rumpftestung ist somit in etwa übertragbar auf den isometrischen Rumpfquotienten – beide weisen ein vergleichbar ausbalanciertes Verhältnis von annähernd 2:3 auf (Isometrie 5,5 % niedriger als Isokinetik; Tab. 3). Für den Kniequotienten gilt das nicht – das ausbalancierte Verhältnis ist hier (quasi‑)isokinetisch zwar auch etwa 2:3, aber isometrisch ist diese Relation in etwa 1:2 (Isometrie 13,5 % niedriger als Isokinetik; Tab. 3), wobei zusätzlich geschlechtsspezifische Unterschiede zu beachten wären (Tab. 4).
Die aktuellen Befunde bestätigen frühere Arbeiten, wonach Orientierungswerte für jedes Messsystem zu erheben sind, weil eine systemübergreifende Vergleichbarkeit weder für die Isometrie noch für die Isokinetik angenommen werden darf [7, 13]. Trivial ist hierbei, dass isometrisch ermittelte Drehmomente höher sind als korrespondierende isokinetische Werte – zusätzlich notwendige Kräfte zum Überwinden äußerer Widerstände in der Isokinetik fließen in der Isometrie als höhere Maximalkraftwerten ein [16].
Die vorliegenden Orientierungsdaten – insbesondere die nonparametrischen Kennwerte (Perzentile) der auf das Körpergewicht relativierten Orientierungswerte – stehen zur klinischen Einordnung von Patientenkraftkennwerten zur Verfügung ([7]; Tab. 4). Für wissenschaftlich-akademische Nutzungen können auch unadjustierte Werte interessieren (Supplement 2).
Durch die parallel erhobenen hydraulisch-isokinetischen Kennwerte für Flexion und Extension ist die Zeitökonomie in Relation zur Isometrie etwa doppelt so effizient; anders im Vergleich zur klassischen, elektromechanisch gesteuerten Isokinetik [6]. Die ausschließlich konzentrische Testung in der (Quasi‑)Isokinetik erscheint für Rehabilitationsprozesse in der Allgemeinbevölkerung angemessen. Aber dieser Zeitökonomievorteil steht einem inhaltlichen Nachteil gegenüber, wenn zum Beispiel im leistungssportlichen Umfeld zur Abschätzung von Knieverletzungsrisiken auch die exzentrisch realisierbaren Kräfte der Hamstrings interessieren, um Quotienten aus exzentrischer Beuge- und konzentrischer Streckkraft zu nutzen [17].
Ausblick
Orientierungsdatenbanken sollten in zukünftigen Studien um weitere Muskelgruppen ergänzt werden – insbesondere für die hydraulische Isokinetik, für die trotz vielversprechender Testökonomie bislang kaum Daten vorliegen.
Fazit für die Praxis
Die Reliabilität (Hauptgütekriterium) ist für beide Messsysteme akzeptabel – trotz der Unterschiede zwischen Isometrie und Isokinetik.
Insbesondere bei der Kniefunktion sind die errechneten funktionellen (Flex/Ex)-Quotienten nicht miteinander vergleichbar.
Orientierungswerte für den klinischen Einsatz stehen zur Verfügung.
Vorteil (Quasi‑)Isokinetik: Transfer Test-Training – Ableitung der Trainingsintensität aus der Testung und verlässliche Abbildung von Leistungsänderungen im Kraftmonitoring.
Einhaltung ethischer Richtlinien
Interessenkonflikt
J. Schröder, M. Knauer und G. Liedtke geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autor/-innen keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbildungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das betreffende Material nicht unter der genannten Creative Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Materials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers einzuholen. Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de.
Hinweis des Verlags
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
Unsere Produktempfehlungen
Die Orthopädie
Print-Titel
State-of-the-art Übersichtsbeiträge zur konservativen und operativen Orthopädie
Überblick über den aktuellen Kenntnisstand
Videos und weitere Bilderstrecken online als Zusatzmaterial
Mit e.Med Orthopädie & Unfallchirurgie erhalten Sie Zugang zu CME-Fortbildungen der Fachgebiete, den Premium-Inhalten der dazugehörigen Fachzeitschriften, inklusive einer gedruckten Zeitschrift Ihrer Wahl.
Im Gegensatz zu elektronisch gebremsten isokinetischen Testsystemen waren bei der vorliegenden hydraulischen Widerstandsgebung keine exzentrisch-nachgebenden Test- und Trainingsbewegungen möglich, sodass hier von einer „quasi-isokinetischen“ Testapparatur gesprochen werden soll.
1.
Morgan FP, King T (1957) Primary instability of lumbar vertebrae as a common cause of low back pain. J Bone Joint Surg Br 39B:6–22CrossRef
2.
Flint MM (1958) Effect of increasing back and abdominal muscle strength on low back pain. Res Q 29:160–171
3.
Cady LD, Bischoff DP, O’Connel ER et al (1979) Strength fitness and subsequent back injuries in fire fighters. J Occup Med 21:269–272PubMed
4.
McNeill T, Warwick D, Andersson G et al (1980) Trunk strengths in attempted flexion, extension, and lateral bending in healthy subjects and patients with low-back disorders. Spine 5/6:529–538CrossRef
5.
Mayer TG, Smith SS, Keeley J et al (1985) Quantification of lumbar function. In: Sagittal plain trunk strength in chronic low back pain patients, Bd. 2. Spine, S 765–772
6.
Knauer M, Schroeder J (2024) Reliabilität und Validität isokinetischer und isometrischer Krafttests: ein systematisches Review. Phys Med Rehab Kuror. https://doi.org/10.1055/a-2439-4094CrossRef
Müller G (1999) Zur Evaluation von Funktionsstörungen an der Wirbelsäule. Strukturdiagnostik versus Funktionsdiagnostik. Man Med 37:18–25CrossRef
9.
Müller G, Hille E (1996) Muskuläre Dysbalancen im Rumpf – Möglichkeiten und Grenzen der klinischen und maschinellen Diagnostik in der Sportmedizin. Dtsch Z Sportmed 47:483–487
Kulig K, Andrews JG, Hay JG (1984) Human strength curves. Exerc Sport Sci Rev 12:417–466CrossRefPubMed
13.
Hupli M, Sainio P, Hurri H et al (1997) Comparison of trunk strength measurements between two different isokinetic devices used at clinical settings. J Spinal Disord 10(5):391–397CrossRefPubMed
14.
Flansbjer UB, Lexell J (2010) Reliability of knee extensor and flexor muscle strength measurements in persons with late effects of polio. J Rehab Med 42(6):588–592. https://doi.org/10.2340/16501977-0561CrossRef
15.
de Araujo Ribeiro Alvares JB, Rodrigues R, de Azevedo FR et al (2015) Inter-machine reliability of the Biodex and Cybex isokinetic dynamometers for knee flexor/extensor isometric, concentric and eccentric tests. Phys Ther Sport 16(1):59–65. https://doi.org/10.1016/j.ptsp.2014.04.004CrossRefPubMed
Thompson BJ, Cazier CS, Bressel E et al (2018) A lower extremity strength-based profile of NCAA Division I women’s basketball and gymnastics athletes: implications for knee joint injury risk assessment. J Sports Sci 36(15):1749–1756. https://doi.org/10.1080/02640414.2017.1412245CrossRefPubMed
Grundlagenwissen der Arthroskopie und Gelenkchirurgie erweitert durch Fallbeispiele, Videos und Abbildungen. Zur Fortbildung und Wissenserweiterung, verfasst und geprüft von Expertinnen und Experten der Gesellschaft für Arthroskopie und Gelenkchirurgie (AGA).
Die 2-Jahres-Daten der Phase-III-Studie MOTION bestätigen Vimseltinib als anhaltend wirksame Therapieoption für Patientinnen und Patienten mit tenosynovialen Riesenzelltumoren bei handhabbarem Risikoprofil.
Das sogenannte Beißzangen-Impingement des Hüftgelenks war in einer großen Kohortenstudie mit einem signifikant höheren Risiko für eine spätere Coxarthrose assoziiert – allerdings nur dann, wenn ein bestimmter Wert beim CE-Winkel überschritten wurde.
Mit dem STAR-Approach, einem modifizierten posterioren Zugang zum Hüftgelenk, erreicht man nicht nur optimalen Überblick, sondern auch die vollständige Schonung des M. piriformis und wichtiger Nerven.
Ob bei Sprunggelenksfrakturen operiert wird, hängt von der Stabilität und Gelenkkongruenz ab. Entscheidend ist die Messung des medialen Gelenkspalts im Belastungsröntgen. Warum die Fünf-Millimeter-Regel hilft, unnötige Operationen zu vermeiden, stellte Dr. Helen Anwander auf dem Orthopädie und Unfallchirurgie Kongress vor.
