Die Wirksamkeit von "Cross-education" auf verletzte oder operierte Gelenkstrukturen bei einseitigem Training und die Auswirkungen für ein Training im Rehabilitationskontext

Thèse de Master , 2022 , 70 Pages , Note: 1,1

Sport - Médecine du sport, Thérapie, Nutrition

Eine systemische Übersichtsarbeit zum Thema "Cross-education" bei einseitigem Training und die Wirksamkeit, sowie die Sinnhaftigkeit im rehabilitationsbezogenen Kontext. Hierfür wurden 16 Studien mit insgesamt 320 Probanden ausgewertet. Zusätzlich werden mögliche Ursprünge des "Cross-education"-Effekts erläutert und weitere Aspekte des Rehabilitationstrainings beleuchtet.

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin herauszufinden, ob es sinnvoll ist eine Extremität zu trainieren, um die kontralaterale Seite zu stärken, wenn diese beispielsweise auf Grund einer vorangegangenen Operation oder einer Verletzung nicht in der Lage ist trainiert zu werden. Zahlreiche Studien haben sich bereits mit diesem Trainingseffekt, der sogenannten Cross-education, befasst. Die Übersichtsarbeit gibt einen Überblick über die gegenwärtige Studienlage, fasst diese zusammen und veranschaulicht sie. Dies soll aufzeigen ob diese Art des Trainings eine nennenswerte Relevanz für die Praxis hat - vor allem in Bezug auf Rehabilitationseinrichtungen aber auch allgemein für das Training nach vorangegangenen Operationen oder Verletzungen.

Um dies herauszufinden wird zunächst der gegenwärtige Kenntnisstand der hiermit im Zusammenhang stehenden Themenfelder beleuchtet. Diese sind muskuläres Aufbautraining, kraftbeeinflussende Faktoren, Endoprothetik, die Wiederaufnahme des Krafttrainings mit künstlichen Gelenken sowie die Funktion des Kortex. Im Anschluss daran wird die aktuelle Studienlage zum Thema Cross-education genauer untersucht werden. Im letzten Schritt werden die Ergebnisse der Studien dargestellt und diskutiert.

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG

2 ZIELSETZUNG

3 GEGENWÄRTIGER KENNTNISSTAND
3.1 Muskuläres Aufbautraining
3.2 Kraftbeeinflussende Faktoren
3.3 Endoprothetik
3.4 Wiederaufnahme Krafttraining mit künstlichen Gelenken
3.5 Funktion Kortex

4 METHODIK

5 ERGEBNISSE

6 DISKUSSION
6.1 Diskussion der Studienergebnisse
6.2 Umsetzbarkeit aus Sicht der Abrechnung mit Krankenkassen
6.3 Sinnhaftigkeit eines Trainings der gesunden Seite aus zeitlichem Aspekt

7 ZUSAMMENFASSUNG

8 LITERATURVERZEICHNIS

9 ABBILDUNGS-, TABELLEN-, ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
9.1 Abbildungsverzeichnis
9.2 Tabellenverzeichnis
9.3 Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung

Um einen Muskel stärken zu können oder ein Muskelwachstum auszulösen, ist es not­wendig den Muskel überschwellig zu reizen. Hierfür wird eine ausreichende Reizstärke, in Form der Belastungsintensität und eine gewisse Reizspannung benötigt. Zudem sind weitere Faktoren wie beispielsweise das Trainingsvolumen entscheidend. Es gibt diverse Studien, die sich mit den optimalen Werten für die genannten Parameter beschäftigen, um die oben erwähnte Effekte zu erzielen. Jedoch muss ein Muskel laut diesen Studien immer auf eine gewisse Art und Weise trainiert bzw. gereizt werden, um ein Muskel­wachstum oder eine Kraftsteigerung zu erreichen (American College of Sports And Medicine, 2009; Lopez, et al., 2021). Allerdings ist es auch bei einseitig ausgeführten Krafttrainingsübungen möglich, dass sich neben der Kraft der trainierten Seite auch die Kraft der kontralateralen, also der nicht trainierten Seite, steigert. Seit über einem Jahr­hundert werden hierzu Studien durchgeführt, die dies beweisen und zudem auch aufzei­gen, dass diese sogenannte Cross-education oder auch Cross-Effect nicht auf eine Art Gewöhnung an die Übung aufgrund des Testverfahrens zurückzuführen ist. Für die An­passungserscheinung auf der kontralateralen Seite gibt es diverse Erklärungsversuche. Zwei Beispiele wären zum einen ein ausgelöstes „spillover“, also ein Überlauf von neu­ralem Antrieb, der die Effekte auslöst und zum anderen eine Anpassung aufgrund einer neuromuskulären Veränderung, welche von der nicht trainierten Seite aufgegriffen wird. Beteiligt an dieser Entwicklung könnten das Rückenmark, der Kortex und der Subkortex sein (Carroll, Herbert, Munn, Lee, & Gandevia, 2006). Nach Operationen oder Verlet­zungen eines Gelenks, wie beispielsweise dem Einsetzen einer Totalendoprothese im Kniegelenk, ist es zunächst nicht bzw. kaum möglich das Gelenk ausreichend zu belasten, um einen Effekt im Bereich der Kraftsteigerung oder sogar Muskelwachstum zu errei­chen. Jährlich werden in Deutschland insgesamt etwa 379.900 Endoprothesen für Schul­ter-, Hüft- und Kniegelenke eingesetzt (Bleß & Kip, 2016, S. 18, Conrad & Hofmann, 2016, S. 421). Zusätzlich kommt es jährlich pro 100.000 Einwohnern etwa zu 46 Kreuzbandrissen, einer der häufigsten Sportverletzungen, was 40.000 Operationen der Kreubänder nach sich zieht (Kohn, Rembeck, & Rauch, 2020, S. 1013). Gerade in diesem Bereich könnte es daher besonders interessant sein, den Cross-Effect von einseitigem Training näher zu betrachten. Unter anderem um herauszufinden ob es Auswirkungen auf die benötigte Zeit zur Rehabilitation der betroffenen Extremität hat und diese eventuell sogar dadurch verkürzt werden kann. Beispielsweise wurde nach einer Meniskusnaht in Folge der Immobilisation ein Verlust an Muskelquerschnitt von 38% festgestellt. Dieser war erst nach 18 Monaten vollständig kompensiert (Diemer & Sutor, 2018, S. 18). Daher wäre es vor allem im Umfeld des Rehabilitationssports sowie in den ersten Tagen und Wochen nach beispielsweise einer Operation und einer damit in Verbindung stehenden Immobilisation eines Körperteils sinnvoll die Studienlage zu diesem Effekt näher zu be­trachten (Green & Gabriel, 2018; Magnus, Barss, Lanovaz, & Farthing, 2010). Die Art und der Umfang des Trainings, welches die kontralaterale Anpassung bestmöglich auslöst ist noch zu erforschen (Cirer-Sastre, Beltra-Garrido, & Corbi, 2017).

2 Zielsetzung

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin herauszufinden, ob es sinnvoll ist eine Extremität zu trainieren, um die kontralaterale Seite zu stärken, wenn diese beispielsweise auf Grund einer vorangegangenen Operation oder einer Verletzung nicht in der Lage ist trainiert zu werden. Zahlreiche Studien haben sich bereits mit diesem Trainingseffekt, der sogenann­ten Cross-education, befasst. Die Übersichtsarbeit gibt einen Überblick über die gegen­wärtige Studienlage, fasst diese zusammen und veranschaulicht sie. Dies soll aufzeigen ob diese Art des Trainings eine nennenswerte Relevanz für die Praxis hat - vor allem in Bezug auf Rehabilitationseinrichtungen aber auch allgemein für das Training nach vo­rangegangenen Operationen oder Verletzungen.

Um dies herauszufinden wird zunächst der gegenwärtige Kenntnisstand der hiermit im Zusammenhang stehenden Themenfelder beleuchtet. Diese sind muskuläres Aufbautrai­ning, kraftbeeinflussende Faktoren, Endoprothetik, die Wiederaufnahme des Krafttrai­nings mit künstlichen Gelenken sowie die Funktion des Kortex. Im Anschluss daran wird die aktuelle Studienlage zum Thema Cross-education genauer untersucht werden. Im letz­ten Schritt werden die Ergebnisse der Studien dargestellt und diskutiert.

3 Gegenwärtiger Kenntnisstand

3.1 Muskuläres Aufbautraining

Muskuläres Aufbautraining zählt zum Krafttraining. Als Krafttraining werden Belas­tungsformen bezeichnet, bei denen Widerstände oder Zusatzlasten überwunden werden, die eine Steigerung der Maximal- oder Schnellkraft sowie eine Steigerung der Kraftaus- dauer zur Folge haben sollen. Dies kann einerseits zur Wettkampfvorbereitung im Leis­tungsbereich dienen oder andererseits der allgemeinen Kräftigung der Muskulatur, um beispielsweise eine erhöhte Belastbarkeit und eine verringerte Verletzungsanfälligkeit für den Alltag oder Beruf zu erreichen. Letzteres betrifft vor allem den Breiten- und Gesund­heitssport. Weitere Ziele können hier das Stärken abgeschwächter Muskulatur oder das Ausgleichen von Disbalancen sein, um darauf beruhende Haltungsschwächen oder Ähn­liches zu verbessern.

Entscheidend im Krafttraining sind vor allem die Kontraktionsformen der Muskulatur. Hierzu zählen die konzentrische, exzentrische, isometrische und die reaktive Arbeits­weise. Unter konzentrisch ist die dynamisch-überwindende Arbeitsweise zu verstehen. Diese wird vor allem bei herkömmlichem Krafttraining mit Hanteln oder Maschinen so­wie an Seilzügen genutzt. Bei einer dynamisch-nachgebenden Arbeitsweise spricht man von der Exzentrik. Diese kommt vorrangig vor, wenn eine Last abgefangen werden muss und der Muskel dementsprechend zwangsweise gedehnt wird. Auch im herkömmlichen Krafttraining ist diese sehr häufig zu finden, da ein Muskel nachdem er ein Gewicht dy- namisch-überwindend beschleunigt hat, ab dem Umkehrpunkt dynamisch-nachgebend arbeiten muss, um das Gewicht zurück in die Ausgangsposition zu bringen. Somit treten diese beiden Arbeitsweisen immer in Verbindung mit einander auf. Eine Ausnahme kann durch das hinzunehmen von Hilfestellungen erreicht werden, die dem Überbrücken einer der beiden Phasen dienen kann, um den Fokus auf eine Arbeitsweise zu legen. Eine wei­tere Kontraktionsform ist die reaktive Arbeitsweise. Hierbei spricht man von dynamisch überwindend-nachgebender Arbeit. Das bedeutet das es hier einen schnellen Wechsel von der konzentrischen Phase zur Exzentrik gibt. Dies ist beispielsweise bei unterschiedlichen Sprungvarianten wie bei Drop-Jumps der Fall. Jedoch kommt diese Arbeitsweise auch beim Bergabgehen zum Tragen. Die letzte Arbeitsweise ist die Isometrische. Diese ent­steht, wenn der Muskel gegen einen Widerstand kontrahiert, ohne sich dabei zu verkürzen oder gedehnt zu werden, also statisch gehalten wird.

Es gibt unzählige unterschiedliche Trainingsmethoden im Bereich des Krafttrainings, welche je nach Ziel entsprechend eingesetzt werden können. Um das Muskelwachstum zu forcieren und somit ein muskuläres Aufbautraining zu erreichen, müssen Trainings­methoden gewählt werden, die auf die Vergrößerung des Muskelquerschnitts und somit eine daraus resultierende Kraftsteigerung abzielen. In diesem Fall kann man auch von Hypertrophietraining sprechen (Schnabel, Harre, & Krug, 2014, S. 320-325).

Die maßgeblich entscheidenden Einflussfaktoren auf die Trainingsmethode und den ge­wünschten Effekt sind die Belastungsnormativa. Sie dienen der Trainingssteuerung und dem Auslösen eines bestimmten Reizes auf die Muskulatur. Reize dienen dazu Zellen zu depolarisieren und physikalisch-energetische Veränderungen hervorzurufen. Daraus folgt eine Veränderung in Form von Strukturanpassungen, wie beispielsweise das Wachstum des Querschnitts der Muskelfasern, oder in Form von Funktionsveränderungen, wie bei­spielsweise die intramuskuläre Koordination, zur Folge hat. Die Belastungsnormativa sind die Belastungsdauer, -intensität, -dichte und -umfang. Die Dauer wird durch die Zeit der Belastungseinwirkung bestimmt. Diese kann angegeben werden in Sekunden, Minu­ten oder Stunden. Die Intensität ist über den Anstrengungsgrad und die Art und Weise der Übungsausführung bestimmt. Hierfür können beispielsweise sowohl physiologische Größen wie Watt oder Herzschlagfrequenz/Minute, als auch Lasten im Krafttraining in Form von Kilogramm, sowie Geschwindigkeiten in Meter/Sekunde zur Bestimmung der Intensität zur Hand genommen werden. Die Belastungsdichte wird durch das Verhältnis von Belastung zu Erholung, also in Zeitintervallen von Sekunden oder Minuten, angege­ben. Zuletzt definiert sich der Belastungsumfang über die Gesamtleistung während des Trainings. Dies geschieht beispielsweise durch die zurückgelegte Gesamtstrecke, die be­wegte Gesamtlast oder die Gesamtzeit einer Trainingseinheit (Dietrich, Klaus, & Klaus, 2001, S. 92). Ein weiterer Belastungsfaktor ist die Art der Trainingsübung. Unterschied­liche Übungen wirken sich unterschiedlich auf den gesetzten Reiz aus. Es können bei­spielsweise unterschiedlich große Muskelgruppen oder -anteile trainiert werden oder sich in der koordinativen Schwierigkeit unterscheiden (Schnabel, Harre, & Krug, 2014, S. 221).

Die oben genannten Belastungsnormativa gilt es nun im Falle des muskulären Aufbau­trainings so zu gestalten, dass ein Hypertrophiereiz in der Muskulatur ausgelöst wird, der eine Zunahme des Querschnitts und somit eine Kräftigung zur Folge hat. Nach aktueller Kenntnislage ist der Effekt der Hypertrophie bei einer Belastungsintensität von 70 bis 90 Prozent der Maximalkraft am stärksten. Die Pausenzeit, das heißt die Dichte in einem Muskelaufbautraining wird mit ca. zwei bis drei Minuten angesetzt. Der Umfang des Trainings ergibt sich anhand der Anzahl der gewählten Übungen und deren der Intensität. Für einen bestmöglichen Effekt sollten etwa drei bis fünf Übungen mit jeweils drei Serien ausgeführt werden. Zudem sollte das Training einer Grenzbelastung entsprechen, also einer annähernden Ausbelastung der Muskulatur. Eine Alternative zu dem hier beschrie­benen Mehrsatztraining ist das Einsatztraining. Die Frage, welche der beiden Methoden die bessere Wirksamkeit hat, ist umstritten. Beim Einsatztraining wird pro Übung nur ein Satz bis zum Muskelversagen ausgeführt und anschließend das Gewicht reduziert.

Nach einer kurzen Pause wird die Ausführung nochmals bis zum Muskelversagen durch­geführt. Dieser Vorgang wird zwei bis dreimal je Übung wiederholt. Ein großer Vorteil dieser Methode ist die Zeitersparnis (Schnabel, Harre, & Krug, 2014, S. 324-325).

Es gibt heutzutage noch diverse andere Methoden die den Muskelaufbau besonders stark stimulieren. Ein weiteres Beispiel ist die von Karsten Pfützenreuter (2009) beschriebene P.I.T.T.-Force-Methode, bei welcher eine Trainingslast gewählt wird mit der es möglich ist ca. zwölf Wiederholungen auszuführen. Durch eine gezielte Pause zwischen jeder ein­zelnen Ausführung wird die Gesamtanzahl jedoch auf 20 Wiederholungen gesteigert. Die Pause sollte dabei so kurz wie möglich gehalten werden und darf ein Maximum von 20 Sekunden nicht überschreiten.

3.2 Kraftbeeinflussende Faktoren

Zunächst sollte definiert werden was unter Kraft oder im engeren Sinne der motorischen Fähigkeit Kraft zu verstehen ist. Muskelkraft wird als konditionelle Fähigkeit des Mus­kel-Skelett-Systems verstanden und ist im Stande Widerstände zu überwinden, ihnen ent­gegenzuwirken oder sie zu halten. Die drei hier beschriebenen Arbeitsweisen der Musku­latur werden auch als konzentrisch, exzentrisch und statisch beschrieben (Brauner, Müller, & Beinert, 2021, S. 201).

Kraft kann in drei Arten unterteilt werden: die Maximalkraft, Schnellkraft und Kraftaus­dauer (Spring, et al., 2005, S.35). Maximalkraft ist die höchstmögliche Kraft, die das Nerv-Muskel-System willkürlich erzeugen kann. Hierbei werden zwei Arten unterschie­den. Die isometrische oder auch statische Maximalkraft beschreibt die höchstmögliche Kraft die willkürlich gegen einen unüberwindbaren Widerstand erzeugt werden kann und die dynamische Maximalkraft bezieht sich auf die höchstmögliche Kraft die innerhalb eines Bewegungsablaufes erzeugt werden kann (Brauner, Müller, & Beinert, 2021). Unter anderem zählen zu den kraftbeeinflussenden Faktoren, die vor allem Einfluss auf die Ma­ximalkraft haben, der physiologische Muskelquerschnitt, die intramuskuläre Koordina­tion, die intermuskuläre Koordination sowie die Muskelfaserzusammensetzung.

Unter Schnellkraft versteht man die Fähigkeit, Kraft möglichst explosiv zu entwickeln. Ziel ist es Körperteile, Geräte oder Ähnliches auf eine möglichst hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen. Die beeinflussenden Faktoren der Schnellkraft sind die Maximalkraft sowie die intramuskuläre und intermuskuläre Koordination.

Kraftausdauer beschreibt die Fähigkeit der Muskulatur einer langen oder sich wiederho­lenden Kraftleistung Widerstand leisten zu können. Um von einer Kraftausdauerleistung zu sprechen, muss der Krafteinsatz mindestens 30% der Maximalkraft betragen, andern­falls spricht man hier von der motorischen Fähigkeit Ausdauer. Die Einflussfaktoren der Kraftausdauer sind die Maximalkraft sowie die anaerobe und aerobe Ausdauer (Spring, et al., 2005, S. 35 - 37).

Die Maximalkraft beeinflusst alle drei Kraftfähigkeiten und ist somit die Basisfähigkeit aller Kraftarten (Brauner, Müller, & Beinert, 2021, S.201).

Der Muskelquerschnitt kann auf unterschiedliche Arten definiert und beschrieben wer­den. Der einfache Querschnitt des Gesamtmuskels wird als anatomischer Querschnitt be­zeichnet, während der physiologische Muskelquerschnitt die Summe der Querschnitte der einzelnen Muskelfaserquerschnitte darstellt. Bei spindelförmigen Muskeln sind beide Querschnitte gleich, wohingegen bei gefiederten Muskeln der physiologische Querschnitt deutlich größer ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Muskelfasern bei gefiederten Muskeln schräg zur Längsachse verlaufen und somit bei einem Querschnitt schräg ange­schnitten werden. Die mögliche zu entwickelnde Kraft ist proportional zum physiologi­schen Muskelquerschnitt.

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Abb. 1: Muskelformen (a = spindelförmiger Muskel, b = zweiköpfiger Muskel, c = dreiteiliger Muskel, d = vielfach gezackter Muskel, e = einseitig gefiederter Muskel, f = doppelseitig gefiederter Muskel, g = Muskel mit sehniger Einschreibung, h = zweibäuchiger Muskel, i = mehrschwänziger Muskel) (Tittel, 1994, S. 65)

Bei der intramuskulären Koordination handelt es sich um die nervöse Steuerung der Mus­kelfasern, welche auch als motorischen Einheit bezeichnet wird. Desto synchroner sich alle Muskelfasern eines Muskels aktivieren desto größer ist die maximale Kraftentwick­lung. Dies geschieht in Abhängigkeit zu den jeweiligen Reizschwellen der einzelnen mo­torischen Einheiten.

Das Zusammenspiel der agonistischen, also der primär genutzten Muskeln, und der anta­gonistischen Muskeln, den sogenannten Gegenspielern, wird durch die intermuskuläre Koordination beschrieben. Wenn die einzelnen Muskeln während eines Bewegungsab­laufes optimal aufeinander abgestimmt sind, wird eine maximale Kraftentwicklung mög­lich.

Ein Muskel besteht, wie bereits zuvor beschrieben, aus Muskelfasern. Es gibt unter­schiedliche Arten von Fasern. Einerseits gibt es die FT oder auch Typ II-Fasern, die schnellzuckenden und weniger ausdauernden Muskelfasern, andererseits gibt es die ST oder auch Typ I-Fasern, die langsam zuckenden und ausdauernden Muskelfasern. Wäh­rend ein Muskel mit überwiegend schnellzuckenden FT- oder Fast-Twitch-Fasern eine Maximalkraft von bis zu zehn kg pro Quadratzentimeter Muskelquerschnitt erreichen kann, schafft es ein Muskel mit überwiegend ST- oder auch Slow-Twitch-Fasern lediglich eine Maximalkraft von bis zu vier bis sechs kg pro Quadratzentimeter Muskelquerschnitt zu gewährleisten (Spring, et al., 2005). Je nach Literatur gibt es noch weitere Untertei­lungen der Typ II-Fasern. Von Weineck werden 2014 demzufolge drei unterschiedliche Fasertypen beschrieben. Typ IIa-, Typ IIx- (auch Typ IIb genannt) und Typ IIc-Fasern. Diese unterscheiden sich in diversen Eigenschaften, wie der folgenden Tabelle zu ent­nehmen ist.

Tab. 1: Eigenschaften der unterschiedlichen Muskelfasern (modifiziert nach Weineck, 2014, S. 143)

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Bei den Typ IIc-Fasern handelt es sich laut Weineck um sogenannte Intermediärfasern, welche besonders im Alter von 12 - 14 Jahren verhältnismäßig stark vertreten sind. Bei Jungen zu einem Anteil von bis zu 14%, bei Mädchen mit bis zu 10%. Im Kindes- und Jugendalter ist es noch möglich diese durch gezieltes Training entweder in Typ I- oder Typ II-Fasern umzuwandeln, später ist es nur noch möglich die schnellzuckenden Typ II- Fasern in ausdauernde Typ I-Fasern umzuwandeln.

Muskelwachstum ist bei allen Fasertypen möglich. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrer Reaktivität auf unterschiedliche Belastungen. So werden bei geringen Belastungen haupt­sächlich die Typ I-Fasern zum Muskelwachstum angeregt, bei mittleren Belastungen wer­den zusätzlich die Typ IIc- und später auch die Typ IIa-Fasern angeregt und erst bei stei­gender Belastung bis hin zu schweren Belastungen kommt es letztlich zu Anregung der Typ IIx-Fasern. (Weineck, 2014)

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Abb. 2: Aktivierung Muskelfasern (Spring, et al., 2005, S. 43)

3.3 Endoprothetik

Endoprothetik gibt es bereits seit dem 19. Jahrhundert. Die ersten erfolgreichen Implan­tationen in größerem Umfang kamen jedoch erst im Jahr 1960 zu Stande und beschränk­ten sich zunächst vor allem auf Hüftendoprothesen (Rüther & Simmen, 2013, S. 1). Das vorrangige Ziel der Endoprothetik ist die Steigerung oder das Erhalten der Lebensqualität der Patienten. Des Weiteren sollen durch Arthrose oder andere Erkrankungen verursachte Schmerzen verringert werden. Zusätzlichsolldie Mobilisation gesteigert oder schnellst­möglich wieder erreicht werden, insbesondere nach beispielsweise einem Oberschenkel­halsbruch, um einen Verlust an Lebensqualität vorzubeugen (Bleß & Kip, 2016, S. 8). 2014 wurden in Deutschland rund 219.000 Hüft- und 149.000 Knieersteingriffe vorge­nommen, was einem Anteil an 0,26% im Falle der Hüfte und 0,19% im Falle der Knie in Bezug auf die Gesamtbevölkerung entspricht. Rund 40% dieser Operationen finden in der Altersgruppe von 70 - 79 Jahren statt (Bleß & Kip, 2016 S. 18). In den USA sind es jährlich sogar etwa 687.000 Operationen von Knieendoprothesen (Bade & Stevens- Lapsley, 2021). Eine 2007 aufgestellte Prognose ging davon aus, dass diese Zahlen bis zum Jahre 2030 noch wesentlich weiter steigen werden. So wurde auf der Basis gesam­melter Daten zumThema Endoprothetik von 1990 bis 2003 berechnet das es in acht Jah­ren zu einer Nachfrage von 572.000 Hüft- und 3,48 Millionen Knieendoprothesen kom­men soll. Dies würde einer Steigerung von 174% für künstliche Hüft- bzw. 673% für künstliche Kniegelenke entsprechen. Für die tatsächlich durchgeführten Operationen wurde ein Zuwachs von 137% und 601% von 2005 bis 2030 vorausberechnet (Kurz, Ong, 11/70

Lau, Mowat, & Halpern, 2007, S. 780). Neben Hüft- und Knieendoprothesen gehören zu den häufigsten künstlichen Gelenken die Schultertotalendoprothesen. Während für die beiden erstgenannten Prothesen eine umfassende Studienlage zur Häufigkeit existiert, gibt es zur Schulterendoprothetik keine statistische Auswertung. Schätzungen zu Folge werden in Deutschland auf 100.000 Einwohner 10,8 Schulterendoprothesen jährlich ein­gesetzt, was in etwa 8.900 eingesetzten Implantaten entspricht (Conrad & Hofmann, 2016, S. 421). 2011 waren es 25.000 Schulterendoprothesen und zusätzlich weitere 1.300 Sprunggelenksendoprothesen (Cassel, Brecht, Günther, & Mayer, 2017, S. 38). Noch seltener als Sprunggelenksendoprothesen finden sich Ellenbogenendoprothesen. In den USA beispielsweise werden jährlich 1,4 dieser künstlichen Gelenke pro 100.000 Einwohner implantiert. Bei der Hüfte - als Vergleich sind es bis zu 99 pro 100.000 Einwohner und Jahr (Prkic, van Bergen, The, & Eygendaal, 2016, S. 45).

Es gibt mehrere Ursachen welche zur Implantation eines künstlichen Gelenks führen kön­nen. Nachfolgend werden kurz die Hauptursachen für die Implantation einer Endopro­these am Beispiel der Hüfte genannt. Die häufigste Ursache ist die primäre Osteoarthrose. Sie ist in 79,6% der Fälle dafür verantwortlich, dass es nötig wird eine künstliche Hüfte einzusetzen. Darauf folgen Frakturen mit 10,6%, entzündliche Arthritis mit 3,2%, Femur­kopfnekrose mit 2,9%, kindliche Erkrankungen wie beispielsweise Morbus Perthes mit 1,9% und zuletzt sonstige Ursachen wie etwa Tumore oder ähnliches mit 1,8% (Diemer & Sutor, 2018, S. 342).

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Abb. 3: Röntgenaufnahme Hüfttotalendoprothese beidseits (Perka & Janz, 2018, S. 311)

Im Falle der Knieendoprothese ist die häufigste Ursache die Gonarthrose mit 96%. Wei­tere Gründe für eine Operation, mit oder an künstlichen Kniegelenken, sind die Kompli­kation durch orthopädische Endoprothesen mit zwei Prozent, sonstige Krankheiten des Muskel-Skelett-Systems mit 1,6% sowie letztlich übrige Diagnosen mit 0,3%. Eine Besonderheit bei den künstlichen Kniegelenken ist, dass häufig nur eine Seite des Kniegelenks von dem Knorpelverschleiß, sowie dem daraus resultierenden Knochenabrieb, betroffen ist. Hier gibt es die Möglichkeit eine Teilendoprothese einzusetzen, welche auch unikondyläre Schlittenprothese, Hemi-Schlittenprothese oder Monoschlitten genannt werden. Dennoch kommt es am häufigsten zu einem Ersatz des kompletten Kniegelenks - wie man aus Abb. 6 entnehmen kann. Lediglich in 15,1% der Fällen kam es im Jahr 2013 zu einem Teilersatz. Zumeist ist die mediale Seite des Kniegelenks betroffen (Bleß & Kip, 2016, S. 49, S. 11).Es gibt bereits Studien und Meta­Analysen die untersuchen, ob ein Teilersatz des Kniegelenks im Vergleich zu einer To­talendoprothese signifikant besser abschneidet. Ziel dieser Analysen war, herauszufin­den, ob es bezüglich der auftretenden Komplikationen, der nachfolgenden Sterberate, der Geschwindigkeit der Erholung und dem insgesamt funktionellen Ergebnis Vorteile bei einer Teilendoprothetik im Vergleich zu einer Totalendoprothetik gab. Die Ergebnisse zeigten, dass die Klinikaufenthalte in Folge einer Teilendoprothetik signifikant kürzer sind und dass das Sterberisiko nach einer Totalendoprothetik signifikant höher ist. Abge­sehen von den beiden zuletzt genannten Punkten konnte keine klare Empfehlung getrof­fen werden, welcher Eingriff der Bessere ist (Leiner, 2019).

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Abb. 4: Röntgenaufnahme Knietotalendoprothese (li.) und Hemischlitten (re.) (Ostermeier, 2022)

Sowohl bei Knie- als auch bei Hüftimplantaten gibt es die Möglichkeit das komplette Gelenk zu ersetzen oder aber auch nur einen Teil des Gelenks auszutauschen. Zumeist wird das komplette Gelenk in Form einer Totalendoprothese ausgetauscht. In den nach­folgenden Abbildungen kann entnommen werden wie oft es zu Teil- oder Totalendopro­thesen im Falle von Knie- und Hüftgelenken im Jahr 2013 kam. Zusätzlich wird aufge­zeigt wie häufig zementierte und zementfreie künstliche Gelenke eingesetzt wurden. Eine genauere Erklärung hierzu erfolgt später in diesem Kapitel.

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Abb. 5: Verteilung der Inanspruchnahme eines Hüftgelenkersatzes laut statistischem Bundesamt 2014 für das Jahr 2013 (Bleß & Kip, 2016, S. 21)

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Abb. 6: Verteilung der Inanspruchnahme eines Kniegelenkersatzes laut statistischem Bundesamt 2014 für das Jahr 2013 (Bleß & Kip, 2016, S. 22)

Die klassische Indikation für einen künstlichen Gelenkersatz der Schulter ist eine fortge­schrittene primäre oder sekundäre Omarthrose (Kircher, 2020, S. 374). Bei den weiteren Indikationen für eine Schulterendoprothese muss zunächst zwischen primärer und sekun­därer Schulterendoprothetik unterschieden werden. Zur primären Schulterendoprothetik kommt es vor allem durch eine Fraktur des proximalen Humerus, welche mit fünf Prozent zu den am häufigsten auftretenden Frakturen gehört. Bei einfachen und stabilen Frakturen wird in erster Linie konservativ behandelt. Bei komplizierteren Brüchen kommt es zu­nächst zur Osteosynthese mit winkelstabilen Implantaten oder in schwereren Fällen zur Implantation einer Endoprothese (Conrad & Hofmann, 2016, S. 423 - 424). Indikationen der sekundären Schulterendoprothetik können unter anderem eine Humeruskopfnekrose, fehlverheilte Fragmente, chronische Luxation bzw. Subluxation oder symptomatische Knorpelläsionen sein (Königshausen, Gessmann, Schildhauer, & Seybold, 2014, S. 107). Eine weitere Besonderheit bei der Schulterendoprothese ist die Möglichkeit eines inver­sen Gelenkersatzes. Das heißt, dass hier die Pfanne des Gelenks mit der Kugel vertauscht wird - das Gelenk wird sozusagen verkehrtherum eingesetzt. Diese Art der Prothese wird vor allem verwendet, wenn es zu einer degenerativen Rotatorenmanschettenläsion oder zu komplizierten Frakturfolgen kommt. Zudem ist eine Indikation für das Einsetzen einer inversen Schulterendoprothese ein erhöhtes Alter des Patienten, also über 70 Jahre. In seltenen Fällen kann eine Prothese dieser Art auch bei komplexen proximalen Humerus­frakturen eingesetzt werden (Königshausen, Gessmann, Schildhauer, & Seybold, 2014, S. 109). Ähnlich wie bereits bei der Knieendoprothetik gibt es auch im Falle eines Gelen­kersatzes der Schulter weitere unterschiedliche Implantatarten neben der inversen Pro­these. So gibt es beispielsweise auch Hemiprothesen oder Frakturendoprothesen ohne Pfannenimplantation. Das bedeutet, in diesen Fällen wird lediglich der kugelige Teil des Gelenks, also der Oberarmkopf, künstlich ersetzt und die natürliche Pfanne des Gelenks bleibt vorhanden (Kircher, 2020, S. 370).

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Abb. 7: inverse Schultertotalendoprothese (Königshausen, Gessmann, Schildhauer, & Seybold, 2014, S. 110)

Um eine möglichst lange Lebensdauer der Prothese zu gewährleisten müssen die hierfür genutzten Materialen umfangreich geprüft werden. Auch wenn dies leider nicht bei allen Patienten erreicht werden kann, sollte das Ziel einer erstmalig eingesetzten Endoprothese immer eine lebenslange Verweildauer sein. Ein Problem hierbei stellt vor allem die hohe Traglast dar, welche sowohl Hüft- als auch Knieendoprothesen aushalten müssen. Um dem entgegenzuwirken werden die Materialien umfangreichen Tests unterzogen, dievor allem Funktion, Qualität, Zuverlässigkeit und Sicherheit überprüfen. Diese Tests sind in internationalen Normen festgehalten und werden im fünf Jahres-Zyklus einer Überarbeitung unterzogen. Es werden vor allem Metalle, beispielsweise Kobald-Chrom- oder Titan-Legierungen, Kunststoffe, meistens Polyethylene oder auch Keramik verwendet. Diese weisen, auch in Kombination, ein Minimum an Verschleiß auf, bieten eine gute Stabilität und werden zumeist vom Körper akzeptiert. Von besonderer Bedeutung ist die Kontakstelle von Knochen zu Implantat. Es ist möglich das künstliche Gelenk zementiert oder zementfrei einzubringen. Zementiert bedeutet hier, dass ein spezieller Kunststoffzement, bestehend aus Polymethylmetacrylat, verwendet wird, um das jeweils verwendete Material mit dem Knochen zu verkleben. Im Falle eines zementfreien Einsetzens ist es notwendig den Knochen mit einer speziellen Oberflächengestaltung oder Beschichtung zu versehen, um ein späteres Verwachsen des Knochens mit dem künstlichen Gelenk zu gewährleisten. Primär dient zunächst das Verklemmen im Knochen als Verankerung, welches man als „Presssitz“ bezeichnet.

Mit dem Einsetzen eines Künstlichen Gelenks sind auch Risiken verbunden, welche im Zusammenhang mit dem chirurgischen Eingriff oder dem Anästesieverfahren sowie mit der Einbringung des Implantats verbunden sein können. Zu diesen Risiken gehören unter anderem die Entzündung und Vereiterung, die Bildung eines Blutgerinnsels, Nervenschäden, Verletzung von Blutgefäßen und Nachblutung, Allergie auf die Prothesenbestandteile, Kalkbildung und Lockerung der Prothese oder Materialverschleiß. Im Falle der Hüftendoprothese kann zusätzlich ein Beinlängenunterschied auftreten (Bleß & Kip, 2016, S. 8-13). Einige dieser genannten Risiken können auch dazu führen, dass eine Revision nötig wird. Das bedeutet eine erneute Operation um das eingesetzte künstliche Gelenk beispielsweise zu ersetzen. Weitere Indikationen für die sogenannte Revisionsendoprothetik sind periprothetische Frakturen, Implantatbrüche, Implantatfehlpositionierungen, Abrieb oder rezidivierende Lockerungen (Perka, et al., 2012, S. 441).

Im Bereich des „Return to sports“, also der Wiederaufnahme sportlicher Aktivität nach der Implantation eines künstlichen Gelenks, bewegen sich die Studien bei Hüftendoprothesen zwischen 89 und 98 Prozent und bei Knieendoprothesen zwischen 79 und 89 Prozent. Die Fallzahlen der jeweiligen Studien bewegen sich zwischen 38 und 516 beobachteten Fällen (Nehrer & Moser, 2021, S. 34).

Um die Rückkehr zum Sport zu gewährleisten müssen verschiedene Vorraussetzungen gegeben sein. Hierzu zählen unter anderem ein Zurückliegen der Prothesenimplantation von drei bis sechs Monaten, eine primär stabile Implantatverankerung ohne radiologische Lockerungsanzeichen, muskulo-ligamentäre Gelenkstabilität und ein angemessener Bewegungsumfang. Um die geeignete Sportart zu finden müssen gewisse Schlüsselkomponenten beachtet werden. Einige dieser Komponenten sind das Verletzungs- und Luxationsrisiko, wie hoch die Wahrscheinlichkeit einer Implantatlockerung und der Inlayverschleiß sind, die körperliche Belastbarkeit und sportliche Vorerfahrung des Patienten sowie die Risiko-Nutzen-Abwägung der jeweiligen Sportart. Je nach Endoprothese gliedern sich die Aktivitäten in empfehlenswert, eingeschränkt empfehlenswert und nicht empfehlenswert. Beispiele für empfehlenswerte Aktivitäten für Knie-, Hüft- und Schulterendoprothesen sind Aerobic ohne Sprünge, angeleitetes Krafttraining oder Schwimmen. Eingeschränkt empfehlenswert sind Ski Alpin, Inline-Skating und Golf. Nicht empfehlenswert für alle drei Prothesenarten sind Kampfsportarten, die meisten Ballsportarten und Turnen. Die Einteilungen der Aktivitäten sind weit umfangreicher als die hier genannten Beispiele (Cassel, Brecht, Günther, & Mayer, 2017, S. 40 - 41).

Zusätzlich kann es hilfreich sein bereits vor der Operation aktiv zu sein. Es wurde mehrfach nachgewiesen, dass Training und zusätzliche Edukation der Patienten im Vorfeld einer Totalendoprothesen-Operation positive Auswirkungen auf den Rehabilitationsprozess haben kann. So ist es möglich den postoperativen Schmerz zu verringern, die postoperative Funktionalität des jeweiligen Gelenks zu erhöhen und beispielsweise im Falle einer Knietotalendoprothese die Kraft des M. Quadrizeps zu erhöhen. Zusätzlich war der benötigte Krankenhausaufenthalt deutlich verringert (Moyer, Ikert, Long, & Marsh, 2017, S. 1).

Im Falle einer Endoprothese gibt es mehrere Kontraindikationen die bei der Ausübung jeglicher sportlicher Aktivität beachtet werden müssen. Zu den absoluten Kontraindikationen zählen Infektionen, Gelenkinstabilität und Lockerungszeichen der Prothese. Sollte eines dieser Zeichen auftreten, muss der Operateur bei der routinemäßig durchgeführten Nachsorge ein besonderes Augenmerk hierauf legen. Es gibt zudem weitere relative Kontraindikationen. Diese beinhalten Revisionseingriffe der Prothese, muskuläre Insuffizienz sowie Adipositas, sprich einen BMI von über 30 kg/m[2] (Nehrer & Moser, 2021, S.36-37).

3.4 Wiederaufnahme Krafttraining mit künstlichen Gelenken

Grundsätzlich wird es empfohlen frühzeitig nach dem Einsetzen eines künstlichen Ge­lenks mit dem Training bzw. der Rehabilitation zu beginnen um eine schnellere Regene­ration und Wiederherstellung der Belastbarkeit zu gewährleisten. Vor allem in Bezug auf die Kraft und die funktionelle Performance konnten durch ein frühzeitiges intensives Training gute Ergebnisse erzielt werden (Bade & Stevens-Lapsley, 2021). Es gibt bereits anerkannte und vielfach eingesetzte Trainingsmethoden und -ansätze im Bereich der Re­habilitation. Eine Methode zur Bestimmung des Trainingsumfangs und der Intensität ist das „physical rehabilitation training“ oder auch PRT-Konzept genannt. Dieses Konzept ist Teil der sogenannten Reha-Pyramide. Jenes Training gliedert sich in unterschiedliche Trainingsstufen, welche sich am jeweiligen Leistungsniveau und Fortschritt orientieren. Das Training wird unterteilt von PRT A bis PRT G. Je nach Eingliederung werden mit unterschiedlichen Wiederholungszahlen die aktuellen Trainingsziele verfolgt. So beginnt man bei dieser Methode bei PRT A mit Trophiktraining, dasin erster Linie die Durchblu­tung steigern soll. Anschließend folgt das Training der extensiven und intensiven Kraft­ausdauer in den Stufen PRT B und PRT C. PRT D ist die Bodybuildingmethode, in der vor allem Hypertrophie, also eine Zunahme des Muskelquerschnitts angestrebt werden soll. Die letzten drei Stufen von PRT E bis PRT G sind den Sportlern vorbehalten und sollen dem Wiedereinstieg in den Leistungssport dienen. Mit dieser Methode kann in je­der Rehabilitationsphase der richtige Trainingsumfang festgelegt werden. Außerdem gibt es zusätzliche Regeln, die vor einer Überlastung schützen sollen. Beispielsweise zunächst nur an Geräten zu trainieren oder die Atmung zu beachten. Auch die Pausenzeiten sind in diesem Trainingssystem für jede einzelne PRT-Trainingsstufe festgelegt. Ebenso wird ein großer Wert auf die Superkompensationszeit gelegt. (Streeck, Focke, Melzer, & Streeck, 2017, S. 16 - 17).

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• Université: Deutsche Hochschule für Prävention und Gesundheitsmanagement GmbH
• Note: 1,1
• Auteur: Nico Nussbauer (Auteur)
• Année de publication: 2022
• Pages: 70
• N° de catalogue: V1332142
• ISBN (PDF): 9783346822802
• ISBN (Livre): 9783346822819
• Langue: allemand
• mots-clé: unilaterales Training, Cross-educatin, Rehabilitation