Zielstellung der vorliegenden Studie ist es, die funktionelle muskuläre Aktivität und Koodination der freien unteren Extremität bei Start– und Stoppversuchen mittels einer dynamisch beweglichen Schlittenkonstruktion (vgl. Friedrichs 2000; Ertelt, 2007; Müller, 2003) zu untersuchen. Das Schlittengewicht ist variabel wählbar und dient demzufolge als flexibler Einflussparameter auf die Versuchsausführungen, um charakteristische und auffällige muskuläre, dynamographische und kinematische Merkmale bei der menschlichen Beinstreckbewegung sichtbar machen zu können.
Ausgangspunkt der Untersuchung sind bisherige und aktuelle theoretische und experimentelle Befunde, dass sich bei den durch dynamisch konzentrische Muskelarbeit gekennzeichneten Absprungbewegungen, sog. „Startbewegungen“ und den durch dynamisch ex-zentrische Muskelarbeit charakterisierten Landebewegungen sog. „Stoppbewegungen“ des Menschen und Sportlers vielfältige Besonderheiten bei den dynamographischen, kinematischen und elektromyographischen Eigenschaften nachweisen lassen (vgl. z.B. bei Ballreich und Baumann, 1988; Ertelt, 2007, Ertelt, Blickhan et al., 2006; Gollhofer, 1985; Minetti; Ardigo et al., 1998; Müller, 2003; Tittel, 2000; Viitasalo, Salo et al., 1998).
Auf der Grundlage der Überlegungen von Tittel (Tittel, 2000) zu den bei Streck –und Sprungbewegungen wirkenden Streckschlingen und Beugeschlingen im Ober –und Unterschenkel sollte vorrangig beleuchtet werden, ob grundsätzliche Aussagen über ein funktionelles Innervationsverhalten und einen spezifischen Aktivitätsverlauf der untersuchten Streck- und Beugemuskeln bei sprungähnlichen Aktivitäten möglich sind.
Dafür wurden an der Schlittenkonstruktion dynamische Einmalstart- und Stoppbewegungen durchgeführt und dabei die dynamischen Reaktionskräfte, die Winkelverläufe und die neuromuskulären Potentiale der Beinstreckbewegung aufgezeichnet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Begriffserklärungen
1.1.1 Die Biomechanik als Teilgebiet der Bewegungswissenschaften
1.1.2 Einsatzfelder der Biomechanik
1.1.3 Biomechanische Analysen
1.1.4 Allgemeine Erläuterungen zur Sprungbewegung des Menschen
1.2 Forschungsstand
1.2.1 Studien an Schlittenkonstruktionen
1.2.2 Untersuchungen mit der Schlittenkonstruktion in der Biomechanik des ISW Jena
1.2.3 Studien zur Muskelaktivität und Muskelkoordination bei Sprungaktivitäten
1.2.4 Theoretische Modellbildungen zum Springen
1.3 Biologische Grundlagen
1.3.1 Die Gelenke
1.3.1.1 Das Hüftgelenk
1.3.1.2 Das Kniegelenk
1.3.1.3 Der Fuß
1.3.2 Erläuterungen zur Muskelkoordination und zur Funktion der Muskulatur der freien unteren Extremität
1.3.3 Leistungsbeeinflussende Faktoren auf die Muskeltätigkeit
1.3.4 Nervale Innervation
1.4 Die biomechanischen Merkmale und Messmethoden zur Registrierung von Bewegungsmerkmalen
1.4.1 Die biomechanischen Merkmale
1.4.2 Die Einzelmessverfahren
1.4.2.1 Die Biomechanische Anthropometrie
1.4.2.2 Die Kinemetrie
1.4.2.3 Die Dynamometrie
1.4.2.4 Die Elektromyographie
2 Material und Methoden
2.1 Die Messinstrumente
2.1.1 Das µ-MUSYCS (IMC)
2.1.2 Die Messinstrumente zur Aufzeichnung der Muskelaktivität
2.1.3 Das Messsystem zur kinematischen Datenaufzeichnung
2.1.4 Die Schlittenkonstruktion
2.2 Die Versuchsvorbereitungen
2.2.1 Der Messplatzaufbau
2.2.2 Vorbereitung der Probanden für die EMG - und Qualisys -Messungen
2.2.2.1 Stör- und Einflussgrößen auf das elektromyographische Signal
2.2.3 Anthropometrische Daten der Probanden
2.3 Der Versuchsablauf
2.4 Die Aufbereitung der Messdaten
2.4.1 Die Synchronisation der Messdaten
2.4.2 Die Aufbereitung der dynamographischen Daten
2.4.3 Die Aufbereitung der kinematischen Daten
2.4.4 Die Aufbereitung der elektromyographischen Daten
2.4.5 Die Generierung der Gesamtmatrix und die Datenanalyse
2.4.5.1 Die Analyse der dynamographischen Daten
2.4.5.2 Die Analyse der elektromyographischen Daten
2.5 Die Datenauswertung (Statistik)
3 Ergebnisse
3.1 Ergebnisse der dynamographischen Datenanalyse
3.1.1 Die dynamographischen Merkmale der Startversuche
3.1.2 Die dynamographischen Merkmale der Stoppversuche
3.1.3 Einfluss der Versuchsbedingung und der Schlittenlast auf die dynamographischen Standardkraftparameter
3.2 Ergebnisse der elektromyographischen Datenanalyse
3.2.1 Einfluss der Versuchsbedingung und Schlittenlast auf die normierten Maximalwerte der EMG - Aktivität und deren Zeitpunkte
3.2.2 Einfluss der Versuchsbedingung und Schlittenlast auf die Muskelaktivitäten und Muskelkoordination der Beinmuskulatur
3.2.2.1 Einfluss der Versuchsbedingung und der Schlittenlast auf die zeitnormierten und gemittelten Bewegungsphasen
4 Diskussion und Ausblick
4.1 Diskussion der elektromyographischen Ergebnisse
4.2 Diskussion der dynamographischen Ergebnisse
4.3 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Analyse der funktionellen muskulären Aktivität und Koordination der freien unteren Extremität bei Start- und Stoppbewegungen an einer beweglichen Schlittenkonstruktion, um durch die Trennung in azyklische Phasen charakteristische biomechanische Merkmale zu identifizieren.
- Biomechanische Analyse von Start- und Stoppbewegungen
- Einfluss von Schlittenlast und Versuchsbedingungen auf Muskelaktivität
- Untersuchung der neuromuskulären Koordination der unteren Extremität
- Vergleich von Start- und Stoppstrategien mit repetitiven Bewegungen
- Methodische Quantifizierung dynamographischer und elektromyographischer Merkmale
Auszug aus dem Buch
1.1.3 Biomechanische Analysen
Biomechanische Analysen versuchen das allgemeine Verständnis der komplexen Zusammenhänge von Ursache- und Wirkungsprinzipien innerhalb des menschlichen Bewegungsverhaltens unter der Einbeziehung der Vielzahl von möglichen Einflüssen darauf und deren Wechselwirkungen untereinander zu verbessern.
Hierfür müssen wiederum die mechanischen Kennwerte und Größen der jeweils relevanten passiven und aktiven Elemente (z.B. des Muskel – Sehnen Komplexes, der ossären Strukturen usw.) ermittelt bzw. quantifiziert werden. Eine biomechanische Analyse umfasst dabei stets die gleichen charakteristischen und klassischen Arbeitschritte, die sich in dieser Form auch in der vorliegenden Arbeit wieder finden lassen:
A. Fragestellung / Modellbildung: Muskuläre Aktivität und Koordination bei Sprungbewegungen
B. Untersuchung / Beobachtung: qualitative und quantitative Datengewinnung (Messung)
C. Datenbearbeitung: (PC – gestützte) Bearbeitung der Roh - Daten
D. Datenauswertung: Analyse, Beschreibung und Darstellung (Plotting, Statistik etc.)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die biomechanische Forschung ein und definiert die Zielsetzung, muskuläre Aktivität bei Start- und Stoppbewegungen mittels Schlitten zu analysieren.
2 Material und Methoden: Hier werden die verwendeten Messinstrumente wie µ-MUSYCS, EMG und das Qualisys-System sowie der Versuchsaufbau und die Datenaufbereitung ausführlich beschrieben.
3 Ergebnisse: Die Ergebnisse präsentieren die dynamographischen und elektromyographischen Datenanalysen, einschließlich der Klassifizierung von Start- und Stopptypen sowie deren statistische Auswertung.
4 Diskussion und Ausblick: In diesem Kapitel werden die Ergebnisse kritisch interpretiert, insbesondere im Hinblick auf Muskelkoordination und verschiedene Stoppstrategien, gefolgt von einem Fazit und Ausblick für zukünftige Forschungen.
Schlüsselwörter
Biomechanik, Muskelaktivität, Muskelkoordination, Schlittenkonstruktion, Startbewegung, Stoppbewegung, Elektromyographie, Dynamographie, Kinematik, Sprungbewegung, Dehnungsverkürzungszyklus, Bodenreaktionskräfte, neuromuskuläre Kontrolle, Muskelinnervation, Bewegungsanalyse.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht die funktionelle muskuläre Aktivität und Koordination der menschlichen unteren Extremität bei Start- und Stoppbewegungen unter kontrollierten Bedingungen an einer Schlittenkonstruktion.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Themenfelder umfassen die Biomechanik des Springens, die neuromuskuläre Kontrolle, die Anwendung von Elektromyographie (EMG) und die kinematische sowie dynamische Datenanalyse.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, charakteristische und auffällige muskuläre, dynamographische und kinematische Merkmale bei der Beinstreckbewegung zu identifizieren und von repetitiven Sprungbewegungen abzugrenzen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden biomechanische Messverfahren kombiniert: Elektromyographie zur Erfassung von Muskelpotentialen, Dynamometrie zur Messung der Bodenreaktionskräfte und Kinemetrie zur Positionsdatenaufzeichnung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen (Anatomie, Biomechanik), die methodische Beschreibung der Versuche sowie die detaillierte Präsentation und Diskussion der empirischen Ergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Die wichtigsten Schlagworte sind Biomechanik, Muskelaktivität, Muskelkoordination, Start- und Stoppbewegung, sowie Elektromyographie und Bodenreaktionskräfte.
Welchen Einfluss hat die Schlittenlast auf die Ergebnisse?
Die Schlittenlast hat zwar einen Einfluss auf die Kraftwerte (höhere Last führt zu höheren Kräften), zeigt jedoch erstaunlicherweise bei vielen Probanden keinen signifikanten Einfluss auf das muskuläre Innervationsmuster.
Was ist das auffälligste Ergebnis bezüglich der Stoppbewegungen?
Beim Stoppen zeigen sich hochgradig individuelle "Stoppstrategien" und eine deutliche Verminderung der maximalen muskulären Aktivität im Vergleich zu Startbewegungen, was auf eine Schutzfunktion oder Stoßdämpfermechanismen hindeutet.
- Quote paper
- André Schilhabel (Author), 2007, Muskelaktivität und Muskelkoordination der unteren Extremität bei Start- und Stoppversuchen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/90665
