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Einsatz von Vibrationsplatten in der Prävention und Rehabilitation

Eine Metaanalyse

Masterarbeit 2017 73 Seiten

Sport - Bewegungs- und Trainingslehre

Leseprobe

Inhalt

1. Einleitung

2. Methode der Literaturrecherche

3. Grundlagen zu den Vibrationsplatten
3.1 Einführung zum Training auf Vibrationsplatten
3.2 Geschichte der Vibrationsplatten
3.3 Physikalische Grundlagen
3.4 Physiologische Grundlagen
3.5 Gerätevarianten
3.5.1 Die vertikale Hubtechnik
3.5.2 Die Seitenalternierende Stimulation
3.5.3 Weitere Gerätevarianten
3.5.4 Vor- und Nachteile von vertikal schwingenden und seitenalternierenden Vibrationstrainingsgeräten

4 Auswahl der Parameter zur Trainingssteuerung
4.1 Auswahl Frequenz
4.2 Abhängigkeit zur Amplitude
4.3 Dauer
4.4 Weitere Parameter

5. Wirkung des Trainings von Vibrationsplatten und dessen Einsatz in der Prävention und Rehabilitation
5.1 Mögliche negative Wirkungen durch den Einsatz von Vibrationsplatten
5.1.1 Hinweise zur sicheren Nutzung von Vibrationsplatten
5.1.2 Kontraindikationen
5.2 Kraftsteigerung durch Vibrationstraining
5.3 Gleichgewichtsteigerung
5.4 Beweglichkeitssteigerung durch Vibrationseinleitung
5.5 Neurophysiologischer Einfluss durch das Training auf Vibrationsplatten
5.6 Steigerung der Knochendichte
5.7 Weitere Adaptionsmechanismen

6. Metaanlayse: Zur optimalen Frequenz von Vibrationsplatten zur Verbesserung der muskulären Leistungsfähigkeit in der Prävention und Rehabilitation in den unteren Extremitäten
6.1 Einführung
6.2 Methode
6.3 Ergebnisse
6.3 Diskussion

7. Zusammenfassung

8. Fazit und Ausblick

9. Literaturverzeichnis

10. Anhang

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Vergleich von verschiedenen vertikalen Systemen in ihren Einstellungsparametern (Beutler, 2011)

Tab. 2: Vergleich von verschiedenen seitenalternierenden Systemen in ihren Einstellungsparametern (Beutler, 2011)

Tab. 3: Vergleich von unterschiedlichen Geräteherstellern mit deren Wirkung zu bestimmten Frequenzen (Beutler, 2011)

Tab. 4: Konzept zur Steigerung zur Trainingsintensität für ein Training mit einem seitenalternierenden Vibrationstrainingsgerät (Kaeding, 2016)

Tab. 5: Übersicht über die akuten und chronischen Effekte von Methoden des Vibrationstrainings (Kaeding, 2016)

Tab. 6: Suchverlauf der Literaturrecherche

Tab. 7: Ergebnisse der Metaanalyse

Tab. 8: Deskriptive Daten der Teilnehmer

Tab. 9: Reduzierte Darstellung der Ergebnisse der Metaanalyse

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Vibrationsstuhl zur Behandlung von Parkinsonpatienten (Wegner, 2010)

Abb. 2: Vibrationshelm zur Behandlung von neurologischen Erkrankungen (Wegner, 2010)

Abb. 3: Sinusfunktion (Hantz & Langenauer, 2009)

Abb. 4: Mikrovibration von verschiedenen Körperstellen mit gleicher Verstärkung (Abnahme mit Philips-Erschütterungsaufnehmer). Die oberen Zahlen geben die Amplitude in Mikron, die unteren die Frequenz in Hertz an (Wegner, 2010)

Abb. 5: Schematische Darstellung des Muskelspindelreflexes (Hantz & Langenauer, 2009)

Abb. 6: Reziproke Antagonistische Hemmung (Metz, 2012)

Abb. 7: Seitenalternierende Wippmechnik und vertikale Hubtechnik (Beutler, 2011)

Abb. 8: Körperdämpfungen von vertikaler Hubtechnik im Vergleich zu seitenalternierender Wippmechanik beim Vibrationstraining (Burkhardt, 2012)

Abb. 9: Wahl einer geringen und großen Amplitude auf Seitenalternierenden Vibrationsplatten (Kaeding, 2016)

Abb. 10: Kräfteverarbeitung der Muskulatur während des Vibrationstrainings: Erhöht man die Frequenz, verschiebt sich die Dämpfung von den kontraktilen zu den nichtkontraktilen Elementen (Burkhardt, 2012)

Abb. 11: Wirkungsvergleich von Wipp- System und vertikalem System. Effekte, die in Studien nachgewiesenen wurden, sind fett gedruckt. Normal gedruckt sind die zusätzlich von den Herstellern genannten Wirkungen. Das Literaturverzeichnis lässt sich laut Burkhardt unter www.thieme.de/physioonline finden (Burkhardt, 2012)

Abb. 12: Veränderung der Knochendichte nach 6 Monaten (Verschueren et al., 2004)

Abb. 13: Erklärung für Calciumanlagerun (Hantz & Langenauer, 2009)

Abb. 14: Optimale Frequenz zur Steigerung der muskulären Leistungsfähigkeit durch vertikal schwingende Vibrationsplatten in den unteren Extremitäten

1. Einleitung

Die Vibrationsplatten haben sich innerhalb der letzten zehn Jahre zu einem viel und divergent diskutierten Trainingsgerät entwickelt. Die Beliebtheit von Vibrationsplatten wächst stetig, sie haben sich sowohl im medizinischen Bereich als auch im Breitensport als Trend etabliert. So kommen Vibrationsplatten bereits in vielen Fitnessstudios und in sehr vielen Physiotherapiepraxen in der Prävention und Rehabilitation zum Einsatz. Zukünftig werden die Methoden des Vibrationstrainings vor allem in den Bereichen Prävention und Therapie, sowie Breitensport weiter an Bedeutung gewinnen (Metz, 2012). Himmelsbach (2012) prognostiziert eine Eroberung der Therapieräume von Vibrationsplatten.

Generell kann davon ausgegangen werden, dass mit einem Vibrationstraining zu erzielende Effekte im großem Maße von der Wahl der entsprechenden Trainingsparameter abhängen. Ein Trainingsparameter der Vibrationsplatten ist die Frequenz, sie gibt die Anzahl einzelner Schwingungen der Vibrationsplatte pro Sekunde in der SI-Einheit Hertz an (Magnus & Popp, 2002). Anhand der aktuellen Datenlage kann zurzeit keine konkrete Aussage zu der optimalen Frequenz gemacht werden, da die Ergebnisse wissenschaftlicher Studien zur Thematik des Vibrationstrainings dies bis heute nicht (Adams, Edwards, Serravite, Serviette, Bedient, Huntsman, Jacobs, Del Rossi, Roos & Signorile, 2009; Fernandez-Rio, Terrados, Fernandez-Garcia & Suman, 2010; Kaeding, 2016) oder nur sehr eingeschränkt zulassen (Lau, Yip & Pang, 2012; Mikhael, Orr, Amsen, Greene & Singh, 2010; Rogan, Hilfiker, Herren, Radlinger & Bruin, 2011).

Das Ziel dieser Masterarbeit war es folglich die optimale Frequenz für die Anwendung von Vibrationsplatten in der Prävention und Rehabilitation zu ergründen und wissenschaftlich zu prüfen. Die Verwendung von einer optimalen Frequenz passend zum Patienten würde gesteigerte Trainingswirkungen in der Prävention und Rehabilitation bedeuten. Dieses Wissen könnte die Vibrationsplatten noch effizienter machen, was dazu führen kann, dass Patienten zügiger therapiert werden können. Sprich es können Vorteilen für Patienten, aber für Krankenkassen entstehen, welche von zeiteffektiven Therapiemethoden profitieren.

Im Folgenden soll die Methode der Literaturrecherche vorgestellt, Grundlagen zu den Vibrationsplatten präsentiert und der aktuelle Stand zur Auswahl der Trainingsparameter auf den Vibrationsplatten dargelegt werden. Da die Wahl der Trainingsparameter stark von dem erwünschten Trainingsziel bzw. des gewünschten Trainingseffektes abhängt, werden auch die Wirkungen in Abhängigkeit zur Frequenz dargestellt, die durch die Vibrationsplatten erzielt werden können. Um der Frage der optimalen Frequenz näher zu kommen soll abschließend eine Metanalyse durchgeführt werden, in der wissenschaftliche Studien verglichen und reflektiert werden. Da die optimale Frequenz von sehr vielen Faktoren bzw. Bedingungen abhängt wird sich für die Metaanalyse im letzten Kapitel auf die vertikalen Vibrationsplatten und dem Trainingsziel des Kraft- bzw. Muskelaufbaus der unteren Extremitäten spezialisiert. Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird in dieser Arbeit meist die männliche Form gewählt, die weibliche soll aber mit einbezogen sein. Begriffe, die mit einem gekennzeichnet sind, werden in einem Glossar im Anhang erläutert.

2. Methode der Literaturrecherche

In der Methode zur Literaturrecherche wurde systematisch vorgegangen. Vorerst wurde das Thema auf die vertikalen Vibrationsplatten und dem Effekt des Kraft- bzw. Muskelaufbaus eingegrenzt werden. Als Suchbegriffe dienten bisher sämtliche Wörter und Wortkombinationen, die in Verbindung mit dem Thema stehen, wie z.B. Vibrationsplatte, Wirkung von Vibrationsplatten, optimale Frequenz, Kraft- Muskelaufbau, Einsatz von Vibrationsplatten in der Prävention* und Rehabilitation* und vieles mehr. Synonyme, Schlagwörter und englische Übersetzungen wurden ermittelt und logisch miteinander verknüpft. Das Vibrationstraining ist unter folgenden Bezeichnungen ebenfalls zu finden: „Whole Body Vibration (WBV), rhythmische neuromuskuläre Stimulation (RNS) und biomechanische Stimulation (BMS) oder Hypergravity Training (HT)“ (Beutler, 2011; Burkhardt, 2012; Metz, 2012). Der Begriff der Whole Body Vibration ist jedoch mehrfach belegt, da er ursprünglich auch im Bereich der Arbeitssicherheit verwendet wird. Hier werden Effekte von wirkenden Vibrationen z.B. von Fahrzeugen oder Baumaschinen auf den menschlichen Körper übertragen (Scheffer, 2009). Anhand der daraus entstandenen Suchbegriffe wurde um qualitativ-hochwertige Literatur zu gewährleisten lediglich in wissenschaftlichen geprüfte Datenbanken, wie Pubmed, Medpilot, Medline, The Cochrane Library usw. nach Primär- und Sekundärliteratur recherchiert. Um den Aktualitätsanspruch dieser Arbeit nachzukommen und um die Literaturauswahl einzugrenzen wurde die Literatur auf die letzten 15 Jahre (2002-2017) eingegrenzt. Nur sehr vereinzelt wurde auch Literatur zitiert, die vor 2002 veröffentlicht wurde. Darüber hinaus wurden Monographien und Sammelwerke über die Universität- und Landesbibliothek Münster (ULB) bzw. über den Service der Fernleihe bestellt. Alle recherchierten Werke sollen mit dem Literaturverwaltungsprogramm Citavi in eine Datenbank eingepflegt und anschließend einer thematischen Kategorie zugeordnet werden. Aus Gründen des Sprachverständnisses bietet sich lediglich englisch- und deutsch geschriebene Literatur an.

3. Grundlagen zu den Vibrationsplatten

In dem Kapitel zu den Grundlagen zu den Vibrationsplatten soll nach einer Einführung zum Training, ein Rückblick zu den Anfängen der Vibrationsplatten hergestellt werden. Anschließend werden die nötigen physikalischen und physiologischen Grundlagen zu dem Thema erläutert, damit weitere Prozesse verstanden werden können. Da die unterschiedlichen Gerätevarianten großen Einfluss auf die optimale Frequenz hat, werden abschließend Unterschiede in den Gerätevarianten aufgezeigt und auf ihre Vor-und Nachteile geprüft.

3.1 Einführung zum Training auf Vibrationsplatten

Eine Vibrationsplatte schickt Impulse in den Körper und dadurch werden Muskelreflexe ausgelöst. Durch die hohen Frequenzen muss sich der Muskel häufig und schnell zusammenziehen und wieder entspannen. Die meisten Vibrationsplatten erzeugen Schwingungen, die sinusförmig sind. Physikalisch gesehen werden Schwingungen als Zustandsänderung verstanden (Goebel, 2006). Neben sinusförmigen Schwingungen, die von den meisten Trainingsgeräten generiert werden, gibt es auch noch „multi- sinusodiale, transitend, shock, stationary-random, non-stationary-random Schwingungen“ (Metz, 2012). In dieser Arbeit soll es jedoch vorläufig um sinusförmige Schwingungen gehen. Auf der Vibrationsplatte müssen ausgleichende Bewegungen gemacht werden, um die Ausgangshaltung beizubehalten (primäres Bestreben den Kopf in der Vertikale zu halten). Die dabei entstehenden Kräfte bewirken je nach Wahl des Geräts und dessen Einstellung unterschiedliche Effekte im Körper. Der Körper hat zwei Möglichkeiten Kräfte aufzunehmen. Erstens durch Längenänderung, wo kontraktile Elemente den Muskel in Bewegung setzen und durch Spannungsänderungen, bei denen nicht kontraktilen Elemente der Muskulatur Energie speichern (Burkhardt, 2012). Physiotherapeuten können diese Technik ergänzend zur Behandlung nutzen, Sportler um ihre Trainingseffizienz zu steigern (Burkhardt, 2012). Das Prinzip basiert auf einer gesteigerten Rekrutierung und Aktivierung von motorischen Einheiten, die durch die Auslösung eines zyklischen Muskeldehnungsreflexes hervorgerufen wird (Uhlitzsch, 2013). Die Reaktion auf den Körper ist von vielen verschiedenen Variablen abhängig. Zum Beispiel von der Bewegung der Platte, der Amplitude, welche das Bewegungsausmaß der Platte bestimmt bzw. die maximale Auslenkung darstellt (Goebel, 2006). Außerdem ist der Effekt auch von der Frequenz abhängig, welche zusammen mit der Amplitude als Beschleunigung auf den Körper wirkt. Sie definiert sich als „reziproker Wert der Schwingungsdauer“ und wird als Anzahl der Bewegungswiederholungen pro Sekunde in der Einheit Hertz (Hz) angegeben (Goebel, 2006).

3.2 Geschichte der Vibrationsplatten

In der heutigen schnelllebigen Gesellschaft ist alles darauf ausgerichtet, innerhalb kurzer Zeit vieles zu erreichen. Dieser Trend setzt sich auch in der Physiotherapie fort. Ständig wird nach neuen Techniken und Trainingsmethoden gesucht, um die Physiotherapie so zu gestalten, dass die Patienten in kurzer Zeit wieder Gesundheit erlangen. Gerätehersteller versuchen diesem Trend zu folgen und entwickeln neue Geräte, welche eine schnellere Leistungssteigerung ermöglichen. Jedoch begann der Trend der Vibrationsplatten bereits in der Antike, dort nutzten die Griechen und die Römer Vibrationen zu therapeutischen Zwecken (Kaeding, 2016). Patienten wurden auf einfache Holzbretter gesetzt, die mit Seilen an Bäumen oder an Querbalken aufgehängt waren, das Holzbrett wurde dann wiederkehrend energisch hochgezogen und herabgelassen (Kaeding, 2016). Lucian Annaeus Seneca1 beschrieb das Fahren in einer Kutsche als vorteilhaft für den Erhalt der Gesundheit (Kaeding, 2016). Im 18. Jahrhunderts bestätigte der französische Arzt Abbé de Saint-Pierre, dass sich u.a. Melancholiekranke* nach einer längeren Kutschfahrt besser fühlten. Durch die unebenen Straßen wurden die Insassen der Kutsche in Schwingung gebracht und verspürten eine deutliche Linderung ihrer Krankheitssymptome. Daraufhin entwickelte de Saint-Pierre einen mechanischen Wackelstuhl (Abb.1) als Vorreiter der heutigen Vibrationsplatten (Uhlitzsch, 2013).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Vibrationsstuhl zur Behandlung von Parkinsonpatienten (Wegner, 2010).

Im frühen 19. Jahrhundert wurden diese Methoden von mechanischen Geräten abgelöst. Diese Geräte wurden mit dem Ziel die Morbidität zu reduzieren, den (Blut- )Kreislauf und die Verdauung zu unterstützen oder Nervenkrankheiten zu behandeln eingesetzt (Kaeding, 2016). Im späten 19.Jahrhundert wurden mechanische Geräte zur Applikation von Vibrationen viel gepriesen und zugleich kritisiert. Ab 1864 erprobte der schwedische Arzt Gustav Zander (1835-1920) mechanische Geräte zur „medico- mechanischen Therapie“ und setzte diese später in seinen „Zanderinstituten“ ein. Unter diesen Geräten fanden sich auch dampfbetriebene Geräte, wie etwa der „Zanderapparat F2“, die mechanische Schwingungen auf den Trainierenden vorwiegend zu therapeutischen Zwecken übertrugen (Dinçkal, 2007; Kaeding, 2016). Der „Zanderapparat F2“ simulierte das Traben auf einem Pferd. Bereits dieses Gerät war in der Lage, die Frequenz der applizierten Schwingungen durch eine Steigerung oder Reduzierung zu verändern. Ein solcher Apparat befand sich auch in der Trainingseinrichtung der RMS Titanic. George Taylor erkannte im Jahre 1869, dass die Therapie individuell auf den einzelnen Patienten und dessen Bedürfnisse zugeschnitten werden muss, was heute in der Anwendung von Methoden des Vibrationstrainings wieder verstärkt diskutiert wird. Gilles de la Tourette erfand eine portable Version des Vibrationstrainings, und zwar den Helm „casque vibrant“ (Abb.2), welcher 1892 im „Scientific American“ vorgestellt wurde (Wegner, 2010).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Vibrationshelm zur Behandlung von neurologischen Erkrankungen (Wegner, 2010)

1960 veröffentlichte Prof. Dr. Biermann erste wissenschaftliche Beschreibungen über den Effekt von sogenannten „zyklischen Oszillationen“ auf den menschlichen Körper (Scheffer, 2009). Im Jahre 1910 wurde die Idee der Vibration durch den russischen Wissenschaftler Prof. Vladimir Nazarov auf den Sport übertragen (Metz, 2012; Rapp, Boeer, Albrich & Heitkamp, 2009). 1970 erfolgte der Einsatz bei Athleten der sowjetischen Olympiamannschaft. In dieser Zeit wurde die Technik immer weiter perfektioniert, was dazu führte, dass sie es sogar bis in den Weltraum schaffte. Durch den Verlust an Muskel- und Knochenmasse mussten die Astronauten nach der Rückkehr ein aufwändiges Training absolvieren, um ihre ursprüngliche Fitness zurück zu erhalten (Völkel, 2014). Für eine russische Raumfähre, ermöglichte sie den Kosmonauten der durch Schwerelosigkeit verursachten Rückbildung von Muskulatur und Knochen entgegenzuwirken und so die Weltrekordzeit von über 400 Tagen im All zu verbringen (Metz, 2012). 1996 wurden erste seitenalternierende Vibrationsplatten (3.5 Gerätevarianten) in Deutschland zugelassen und im Handel angeboten (Scheffer, 2009). Seit der Vorstellung der Power Plate auf der Fibo (2002), einer Messe für Fitness, Wellness und Gesundheit, halten immer mehr Ganzkörpervibrationstrainingsgeräte Einzug in die moderne Fitesswelt (Beutler, 2007). Diese Technologie wurde in den letzten Jahren verfeinert und gewann im Sport und in der Rehabilitation, sogar im Wellness Bereich immer mehr an Bedeutung. Seit 2008 wird das Konzept in über 30 Praxen und Fitnessstudios in Deutschland angeboten (Himmelsbach, 2012). Heutzutage erstreckt sich das Spektrum der Vibrationsplatten von kleineren Praxen bis zu großen Praxisgemeinschaften, die medizinische Trainingstherapie anbieten.

3.3 Physikalische Grundlagen

Die meisten Vibrationsplatten erzeugen Sinusschwingungen, welche als harmonische Schwingungen bezeichnet werden können, sie können als Projektionen gleichförmiger Kreisbewegungen auf einer Ebene dargestellt werden (Metz, 2012). Die Weg-Zeit- Funktion dieser Sinusschwingungen lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Sinusfunktion (Hantz & Langenauer, 2009)

Dabei entspricht y(t) dem Weg, den ein Punkt auf der Platte durch die Vibrationen zurücklegt.

Die 2. Ableitung der Weg-Zeit-Funktion entspricht der Beschleunigung a(t) (2) der Vibrationsplatte (Hantz & Langenauer, 2009). Hat die Platte die maximale Auslenkung, so ist auch die Beschleunigung am größten und der Auslenkung entgegen gerichtet (Hantz & Langenauer, 2009).

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Die maximale Beschleunigung amax ist die Amplitude der Beschleunigungs-Zeit- Funktion (3) (Hantz & Langenauer, 2009).

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Da das Vorzeichen der Beschleunigung lediglich die Auf- oder Abwärtsbewegung der Vibrationsplatte bezeichnet, kann für den Praxisbezug laut Hantz und Langenauer (2009) der Betrag der Gleichung genommen werden (4).

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Bei gegebenen oder auswählbaren Parametern ymax und f kann so die maximale Beschleunigung eines Körpers auf der Vibrationsplatte errechnet werden. Laut Hantz und Langenauer (2009) ist es möglich, dass die Angaben der Hersteller über die Beschleunigungen der Vibrationsplatten nicht mit der Rechnung übereinstimmen. Gründe dafür können beispielsweise Reibungskräfte oder, im Falle der vertikalen Vibrationsmechanik, Dämpfungsmaterialien sein, die bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden. Das physikalische Gesetz von Newton besagt, dass die auf den Boden wirkende Kraft gleich dem Produkt von Masse und Beschleunigung (5) ist (Hantz & Langenauer, 2009).

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Gemäß Hantz und Langenauer (2009) entspricht die Beschleunigung grundsätzlich der Fallbeschleunigung g (g = - 9.81 m/s2), da ein Körper normalerweise nicht zusätzlich beschleunigt wird. Beim Vibrationstraining kommt hingegen zur Fallbeschleunigung die Beschleunigung der Vibrationsplatte aPlatte hinzu. Die resultierende Beschleunigung ares der Platte auf den Körper (6) ergibt sich aus:

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Die Platte muss immer eine Kraft entgegen der Schwerkraft ausüben. Daraus ergibt sich das Minuszeichen. Eingesetzt in die Formel (5) wäre die Kraft, gegen die es beim Vibrationstraining den Körper in aufrechter Position zu halten gilt (7), ein Vielfaches mehr als beim Stand auf dem Boden (Hantz & Langenauer, 2009).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auf das Vibrationstraining bezogen, entspricht die Masse dabei dem Körpergewicht des Trainierenden. Damit wird klar, dass der Körper beim Vibrationstraining großen Kräften ausgesetzt ist. Vermutlich sind diese physikalischen Rechnungen jedoch nicht direkt auf das Vibrationstraining übertragbar, da in den Rechnungen von einem statischen Körper ausgegangen wird. Der menschliche Körper kann aber nicht mit einem solchen gleichgestellt werden. Die Muskelarbeit und die Stellung der Gelenke dämpfen die Vibrationen und gleichen so die enormen Kräfte aus. Zudem werden die Schwingungen im Körper, durch die unterschiedliche Dichten der verschiedenen Gewebe, verändert und weitergeleitet (Hantz & Langenauer, 2009). Auch ohne den Einsatz von Vibrationsplatten ist der menschliche Körper ein schwingungsfähiges System (Wegner, 2010). Laut Wegner (2010) weisen verschiedene Körperstellen eine Eigenfrequenz auf (Abb.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Mikrovibration von verschiedenen K ö rperstellen mit gleicher Verst ä rkung (Abnahme mit

Philips-Ersch ü tterungsaufnehmer). Die oberen Zahlen geben die Amplitude in Mikron, die unteren die Frequenz in Hertz an (Wegner, 2010)

Diese Eigenfrequenzen sind im Durchschnitt im Schlaf und bei Frauen geringer als bei Männern (Wegner, 2010). Wird ein schwingungsfähiges System durch eine Energiequelle angeregt, kommt es zu einer Resonanz, einem Mitschwingen des Systems. Entspricht die Anregungsfrequenz nahezu der Eigenfrequenz des Systems, schaukelt sich die Amplitude durch die Überlagerung der Schwingungen auf. Sie wird größer und wächst theoretisch ins Unendliche. Dies kann zu einer Zerstörung des Systems führen und wird Resonanzkatastrophe genannt (Hantz & Langenauer, 2009).

Beim Training auf einer Vibrationsplatte kann laut Beutler (2007) dasselbe geschehen.

Sind die trainierenden Personen unfähig die Schwingungen genügend zu dämpfen, kann es zu einer Resonanzkatastrophe kommen und die Organe können Schädigungen davontragen. Der Übertragungsfaktor TF (Transmission Factor) gilt als Anzeigewert für die Übertragung von Schwingungen auf den menschlichen Körper. Dieser bildet sich aus dem Quotienten der Schwingungsamplitude am Kopf AKopf und der Amplitude der Vibrationsplatte APlatte (8). Der Transmissionsfaktor weist darauf hin, ob Schwingungen vom Körper gedämpft (TF < 1) oder verstärkt (TF > 1) werden. Eine Verstärkung deutet eine Resonanz an (Hantz & Langenauer, 2009).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Laut dem Newtonschen Gesetz setzt sich die Kraft aus dem Produkt von Masse und Beschleunigung zusammen. Verbessert man eine dieser beiden Komponenten, vergrößert sich auch die Kraft, die auf den Körper wirkt. Beim konventionellen Krafttraining geschieht das durch Trainingsgewichte oder Übungen mit dem eigenen Körpergewicht. Das Vibrationstraining hingegen macht sich die Beschleunigung zu Nutze. Deshalb ist laut Kaeding (2016) ein Kraftzuwachs bereits beim Training auf einer Vibrationsplatte mit gehaltener Position ohne zusätzlich gemachte Übungen denkbar. Die Vibrationen, die eine Beschleunigung mit sich bringen, wirken auf den Körper und verursachen regelmäßig eine leichte Verstellung der Gelenkspositionen. Die Muskulatur erfährt dadurch jeweils eine Dehnung. Um die Gelenke zu stabilisieren, reagieren die Muskeln mit einer Kontraktion und halten die Muskellängen damit konstant.

3.4 Physiologische Grundlagen

Auf den Vibrationsplatten kommt es zu einem Dehnungs-Verkürzungszyklus (DVZ), dieser ist definiert als Arbeitsweise des neuromuskulären Systems, bei der ein Zielmuskel erst gegen seine Arbeitsrichtung gedehnt wird (exzentrische Phase), um sich im unmittelbaren Anschluss zu verkürzen (konzentrische Phase) (Goebel, 2006). Die Schwingung auf einer Vibrationsplatte erzeugt eine Längenänderung im Muskel, welche durch Muskelspindeln (Abb.5) registriert wird (Goebel, 2006).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Schematische Darstellung des Muskelspindelreflexes (Hantz & Langenauer, 2009)

Physiologische Voraussetzung für den DVZ sind die Funktionen der Muskelspindeln und des Golgi-Sehnenorgans. Diese Erregung wird über die 1a-Fasern an das Hinterhorn im Rückenmark geleitet, wo es zu einer synaptischen Verschaltung mit den alpha-Motoneuronen kommt. Folglich wird der Muskel, insbesondere die Typ-II Muskelfasern interveniert und zur Kontraktion gebracht. Zusätzlich wird der Antagonist über die inhibitorischen Interneurone* reziprok gehemmt (vgl. Abb.6).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Reziproke Antagonistische Hemmung (Metz, 2012)

Dieser Vorgang ist vor allem bei seitenalternierenden Bewegungen vorherrschend. Beim Vibrationstraining findet er, da der Organismus sich gleichzeitig über die Antagonisten stabilisieren muss nur submaximale Ausprägung. Durch eine Vibration, also einer Stimulation des Muskelbauchs oder der Sehne reagieren die Muskelfasern sehr empfindlich. Dies wird als tonsicher Vibrationsreflex bezeichnet (Völkel, 2014).

3.5 Gerätevarianten

Am häufigsten kommen zur Zeit Vibrationstrainingsgeräte zum Einsatz, die Schwingungen indirekt, das heißt von der Schwingungsquelle durch einen Teil des Körpers zur Zielmuskulatur übertragen (Kaeding, 2016). Es gibt mehrere verschiedene Vibrationssysteme, die bekanntesten sind jedoch die vertikal schwingenden Systeme (Abb.7) oder auch vertikale Hubmechanik genannt und die seitenalternierende Wippmechanik, (Burkhardt, 2012).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Seitenalternierende Wippmechnik und vertikale Hubtechnik (Beutler, 2011)

Wissenschaftliche Studien befassen sich somit hauptsächlich mit den vertikalen (z.B. Powerplate) und seitenalternierenden Vibrationsarten (z.B. Galileo) (Metz, 2012).

3.5.1 Die vertikale Hubtechnik

Die vertikale Hubtechnik, bei der der Körper Kräfte durch eine transversale Achse (Abb.8) aufnimmt (Burkhardt, 2012), ist am weitesten verbreitet (Schmidt, 2013).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Körperd ä mpfungen von vertikaler Hubtechnik im Vergleich zu seitenalternierender Wippmechanik beim Vibrationstraining (Burkhardt, 2012)

Bei dieser Technik bewegt sich die gesamte Fläche auf und ab. Die Dämpfung der Kräfte wirken durch das obere Sprunggelenk (Dorsalextension*, Plantarflexion*), das Knie (Flexion- Extension) und in der Hüfte (Flexion- Extension). Kräfte, die bis dahin nicht gedämpft sind werden in die Wirbelsäule eingeleitet und wirken von dort aus bis in den Kopf (Burkhardt, 2012). Dies kann zu unangenehmen Reizen führen. Im Folgenden ist eine Liste mit unterschiedlichen Geräten und ihren Einstellungsmöglichkeiten aufgelistet (Tab.1).

Tab. 1: Vergleich von verschiedenen vertikalen Systemen in ihren Einstellungsparametern (Beutler, 2011)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.5.2 Die Seitenalternierende Stimulation

Bei der seitenalternierenden Stimulation (Wipp-Prinzip) bewegt sich die rechte und linke Seite abwechselnd in vertikaler Richtung (Bergmann, 2008). Auftretende Kräfte werden durch Bewegungen um die sagittale Achse und zusätzlich um die transversale Achse gedämpft (Abb. 8). Ein Beispiel stellt das Ganzkörpervibrationssystems Galileo (Galileo ®, 2017) dar. Bei der Entwicklung des ersten Ganzkörpervibrationssystems (Galileo) sollten die verformenden Effekte durch das Laufen simuliert werden. In der Hüfte entsteht neben der Bewegung in Flexion und Extension eine Bewegung in Abduktion-Adduktion* und hiermit eingehend eine Rotation (Burkhardt, 2012). Durch das seitliche Kippen des Beckens entsteht eine Lateralflexion* in der Wirbelsäule, welche natürlicherweise mit einer Rotation einhergeht. Somit werden die Kräfte bis hoch in die Wirbelsäule verarbeitet. Bei den seitenalternierenden Vibrationsgeräten kann meist die Amplitude nicht eingestellt werden, jedoch kann die Spurbreite variiert werden (Abb.9).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9: Wahl einer geringen und gro ß en Amplitude auf Seitenalternierenden Vibrationsplatten (Kaeding, 2016).

Seitenalternierende Vibrationsplatten verfügen meist über eine einstellbare Frequenz zwischen 5 und 35 Hz. Auch unterschiedliche seitenalternierende Systeme werden im Folgenden nach Beutler (2011) in Tab.2 gegenübergestellt.

Tab. 2: Vergleich von verschiedenen seitenalternierenden Systemen in ihren Einstellungsparametern (Beutler, 2011)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]


1 ein römischer Philosoph Dramatiker, Naturforscher, Politiker und als Stoiker einer der meistgelesenen Schriftsteller seiner Zeit.

Details

Seiten
73
Jahr
2017
ISBN (eBook)
9783668560758
ISBN (Buch)
9783668560765
Dateigröße
1.3 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v378213
Institution / Hochschule
Westfälische Wilhelms-Universität Münster – Sportwissenschaften
Note
1,3
Schlagworte
Vibrationsplatte Prävention Rehabilitation Metaanalyse Trainingswissenschaften Frequenz optimale Frequenz Krafttraining

Autor

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Titel: Einsatz von Vibrationsplatten in der Prävention und Rehabilitation