Mechanographie

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Die Mechanographie (in der Literatur oft als ‘’jumping Mechanography’’ bezeichnet) ist ein diagnostisches Messverfahren der Medizin, welches anhand des zeitlichen Verlaufs der Bodenreaktionskräfte bei typischen Alltagsbewegungen wie Sprüngen oder dem Aufstehen von einem Stuhl, körperschwerpunktbezogene physikalischen Parameter wie Geschwindigkeit, Leistung, Sprunghöhe und Gesamtkörpersteifigkeit[1] ermittelt. Werden dabei die Bodenreaktionskräfte getrennt für linkes und rechtes Bein aufgezeichnet, so können zusätzlich Seitendifferenzen im zeitlichen Verlauf der physikalischen Parameter ermittelt werden, welche es ermöglichen, beispielsweise den Therapieverlauf zu quantifizieren.[2] Dieselbe Analysemethodik kann aber auch im Rahmen der Ganganlyse[3][4] oder beim Treppensteigen angewendet werden.

Einsatzgebiet

Klassische Anwendungsgebiete der Mechanographie sind die Geriatrie[5][6][7][8][9] wie auch die Pädiatrie[10][11][12][13][14][15][16][17]. Im Gegensatz zu vielen anderen Messverfahren (reine Zeitmessung beim weit verbreiteten Chair Rising Test, Standup and Go test usw.[18][19]) ist beispielsweise die körpergewichtsbezogene Spitzenleistung beim beidbeinigen Sprung maximaler Höhe ein sehr viel besser reproduzierbarer Messwert, der zudem auch bei häufigerer Anwendung keinen nennenswerten Trainingseffekt zeigt[20].

Auf Basis dieses Tests erarbeiteten Runge et al und Schönau et al Referenzwerte zur Zuordnung der individuellen Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von Geschlecht und Alter zu einem sogenannten optimal alternden Referenzkollektiv[5][21]. Tsubaki[22][23] konnte zeigen, dass sich unter Verwendung identischer Selektrionskriterien bei einer typischen japanischen Population identische Leistungsdaten zur westeuropäischen Referenzgruppe von Runge ergaben. Somit ist davon auszugehen, dass für die Mechanographie keine landesspezifischen Referenzdaten erhoben werden müssen. Runge et al zeigten zudem einen Zusammenhang zwischen der mittels der Mechanographie erfassten individuellen Leistungsfähigkeit und dem Neuromuskulären bedingten Sturzrisiko[24].

Aufgrund der objektiven und gut reproduzierbaren Quantifizierung von alltäglichen Bewegungsabläufen in physikalischen Größen eignet sich die Mechanographie besonders gut zur Bestimmung der momentanen Leistungsfähigkeit einer Person[5][25][26] als auch zur Dokumentation von Trainings- oder Therapieerfolgen[2][7][27][28][29][16]. Aus diesem Grund wird die Mechanography auch als eines der Strandardmessverfahren bei aktuellen und zukünftigen Bed-Rest-Studien der Europäischen Weltraumagentur (ESA) eingesetzt[27][30].

Mechanography wird auch zur Quantifizierung der Beziehungen zwischen Muskel und Knochen genutzt. Gemäß dem Mechanostat-Theorem beeinflusst die Muskelfunktion den Knochenaufbau. Durch die Kombination von Messmethoden zur Bestimmung der Muskelfuntion wie der Mechanographie und computertomographische Messverfahren wie der quantitativen Computertomographie die Knochendichte, Knochengeometrie und Knochenfestigkeit bestimmen können kann diese Muskel-Knochen-Beziehung in vivo quantifiziert werden [13][31][32][33]

Quellen

  1. ↑ Farley CT, Houdijk HH, Van Strien C, Louie M: Mechanism of leg stiffness adjustment for hopping on surfaces of different stiffnesses, Mechanism of leg stiffness adjustment for hopping on surfaces of different stiffnesses, PMID 9729582
  2. ↑ a b Fricke O, Witzel C, Schickendantz S, Sreeram N, Brockmeier K, Schoenau E: Mechanographic characteristics of adolescents and young adults with congenital heart disease, Eur J Pediatr. 2007 May 22, PMID 17516086
  3. ↑ Veilleux LN, Robert M, Ballaz L, Lemay M, Rauch F: Gait analysis using a force-measuring gangway: Intrasession repeatability in healthy adults, J Musculoskelet Neuronal Interact., 11(1):27-33, 2011; PMID 21364272
  4. ↑ Veilleux LN, Cheung M, Ben Amor M, Rauch F: Abnormalities in Muscle Density and Muscle Function in Hypophosphatemic Rickets., J Clin Endocrinol Metab, 97(8):E1492-E1498, 2012; PMID 22639288
  5. ↑ a b c Martin Runge, Jörn Rittweger, Cosimo Roberto Russo, Hans Schiessl, Dieter Felsenberg: Is muscle power output a key factor in the age-related decline in physical performance? A comparison of muscle cross section, chair-rising test and jumping power. In: Clinical Physiology and Functional Imaging. Band 24, Nr. 6, 2004, ISSN 1475-0961, S. 335–340, doi:10.1111/j.1475-097X.2004.00567.x, PMID 15522042.
  6. ↑ Buehring B, Krueger D, Binkley N: Jumping Mechanography: A Potential Tool for Sarcopenia Evaluation in Older Individuals, J Clin Densitom., 2010; PMID 20554231
  7. ↑ a b Buehring B, Valentine S, Woods A, Checovich M, Krueger D, Binkley N: Jumping Mechanography Safely Evaluates Muscle Performance in Older Adults, ASBMR 2008.
  8. ↑ Dionyssiotis Y, Galanos A, Michas G, Trovas G, Lyritis GP: Assessment of musculoskeletal system in women with jumping mechanography, International Journal of Women’s Health, 1:113–118, 2009.
  9. ↑ Buehring B, Fidler E, Libber J, Krueger D, Binkley N: Muscle Function, but Not Muscle Mass, is Related to Balance Confidence in Older Adults, ISCD 2012.
  10. ↑ Fricke O, Stabrey A, Tutlewski B, Schoenau E: Mechanographic analyses in pediatrics: allometric scaling of 'peak jump force' and its relationship to 'maximal isometric grip force' in childhood and adolescence, Klin Padiatr., 221(7):436-9, 2009; PMID 20013567
  11. ↑ Richter A, Lang D, Strutzenberger G, Schwameder H: EFFECT OF SPORT ACTIVITY ON COUNTER MOVEMENT JUMP PARAMETERS IN JUVENILE STUDENTS, ISBS, Conference Proceedings Archive, 27 International Conference on Biomechanics in Sports (2009).
  12. ↑ Fricke O, Schoenau E: Examining the developing skeletal muscle: Why, what and how, J Musculoskelet Neuronal Interact., 5(3):225-31, 2005; PMID 16172513
  13. ↑ a b T. L. Binkley, B. L. Specker: Muscle-bone relationships in the lower leg of healthy pre-pubertal females and males. In: Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. Band 8, Nr. 3, 2008, ISSN 1108-7161, S. 239–243, PMID 18799856.
  14. ↑ Fricke O, Weidler J, Tutlewski B, Schoenau E: Mechanography - a new device for the assessment of muscle function in pediatrics. In: Pediatr Res. 2006 Jan;59(1):46-9. Epub 2005 Dec 2, PMID 16327004
  15. ↑ Veilleux LN, Rauch F: Reproducibility of jumping mechanography in healthy children and adults, J Musculoskelet Neuronal Interact., 10(4):256-66, 2010; PMID 21116062
  16. ↑ a b R. Rauch, L.-N. Veilleux, F. Rauch, D. Bock, E. Welisch, G. Filler, T. Robinson, E. Burrill, K. Norozi: Muscle force and power in obese and overweight children. In: Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. Band 12, Nr. 2, 2012, ISSN 1108-7161, S. 80–83, PMID 22647281.
  17. ↑ Edouard T, Deal C, Van Vliet G, Gaulin N, Moreau A, Rauch F, Alos N: Muscle-Bone Characteristics in Children with Prader-Willi Syndrome., J Clin Endocrinol Metab, ():, 2011; PMID 22162467
  18. ↑ Robbins AS, Rubenstein LZ, Josephson KR, Schulman BL, Osterweil D, Fine G: Predictors of falls among elderly people. Results of two population-based studies, Arch Intern Med. 1989 Jul;149(7):1628-33, PMID 2742437
  19. ↑ Cummings SR, Nevitt MC, Browner WS, Stone K, Fox KM, Ensrud KE, Cauley J, Black D, Vogt TM: Risk factors for hip fracture in white women. Study of Osteoporotic Fractures Research Group, N Engl J Med. 1995 Mar 23;332(12):767-73, PMID 7862179
  20. ↑ Rittweger J, Schiessl H, Felsenberg D, Runge M: Reproducibility of the jumping mechanography as a test of mechanical power output in physically competent adult and elderly subjects, J Am Geriatr Soc. 2004 Jan;52(1):128-31, PMID 14687327
  21. ↑ Fricke O, Weidler J, Tutlewski B, Schoenau E: Mechanography - a new device for the assessment of muscle function in pediatrics, Pediatr Res. 2006 Jan;59(1):46-9. Epub 2005 Dec 2, PMID 16327004
  22. ↑ Tsubaki A, Kubo M, Kobayashi R, Jigami H, Takahashi HE: Normative values for maximum power during motor function assessment of jumping among physically active Japanese, J Musculoskelet Neuronal Interact., 9(4):263-7, 2009; PMID 19949284
  23. ↑ Tsubaki A, Kubo M, Kobayashi R, Jigami H, Takahashi HE: Age-Related Changes in Physical Function in Community-Dwelling People Aged 50-79 Years, J. Phys. Ther. Sci, 22/1:23-27, 2010
  24. ↑ Runge M, Hunter G: Determinants of musculoskeletal frailty and the risk of falls in old age, J Musculoskelet Neuronal Interact. 2006 Apr-Jun;6(2):167-73, PMID 16849828
  25. ↑ Ward KA, Das G, Berry JL, Roberts SA, Rawer R, Adams JE, Mughal Z: Vitamin D status and muscle function in post-menarchal adolescent girls, J Clin Endocrinol Metab., :, 2008; PMID 19033372
  26. ↑ Yanovich R, Evans R, Israeli E, Constantini N, Sharvit N, Merkel D, Epstein Y, Moran DS: Differences in physical fitness of male and female recruits in gender-integrated army basic training, Med Sci Sports Exerc., 40(11 Suppl):S654-9, 2008; PMID 18849869
  27. ↑ a b Rittweger J, Felsenberg D, Maganaris C, Ferretti JL: Vertical jump performance after 90 days bed rest with and without flywheel resistive exercise, including a 180 days follow-up, Eur J Appl Physiol., 100(4):427-36, 2007; PMID 17406887
  28. ↑ Rittweger J, di Prampero PE, Maffulli N, Narici MV: Sprint and endurance power and ageing: an analysis of master athletic world records, Proc Biol Sci., 276(1657):683-9, 2009; PMID 18957366
  29. ↑ Item F, Denkinger J, Fontana P, Weber M, Boutellier U, Toigo M: Combined Effects of Whole-Body Vibration, Resistance Exercise, and Vascular Occlusion on Skeletal Muscle and Performance., Int J Sports Med, 32(10):781-7, 2011; PMID 21870317
  30. ↑ Buehring B, Belavy DL, Michaelis I, Gast U, Felsenberg D, Rittweger J: Changes in lower extremity muscle function after 56 days of bed rest., J Appl Physiol, 111(1):87-94, 2011; PMID 21527664
  31. ↑ E. Anliker, C. Dick, R. Rawer, M. Toigo: Effects of jumping exercise on maximum ground reaction force and bone in 8- to 12-year-old boys and girls: a 9-month randomized controlled trial. In: Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. Band 12, Nr. 2, 2012, ISSN 1108-7161, S. 56–67, PMID 22647278.
  32. ↑ E. Anliker, M. Toigo: Functional assessment of the muscle-bone unit in the lower leg. In: Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. Band 12, Nr. 2, 2012, ISSN 1108-7161, S. 46–55, PMID 22647277.
  33. ↑ Elmar Anliker, Rainer Rawer, Urs Boutellier, Marco Toigo: Maximum ground reaction force in relation to tibial bone mass in children and adults. In: Medicine and Science in Sports and Exercise. Band 43, Nr. 11, 2011, ISSN 1530-0315, S. 2102–2109, doi:10.1249/MSS.0b013e31821c4661, PMID 21502901.
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