Forschungsbericht 2009 473

Institut für Sportmedizin

Direktor: Prof. Dr. Uwe Tegtbur Tel.: 0511 / 532-5499 • E-Mail: sportmedizin@mh-hannover.de • http://www.mh-hannover.de/sportmedizin.html

Forschungsprofil

Das Institut für Sportmedizin betreut Spitzensportler im Olympiastützpunkt Niedersachsen und Patienten wie Mitarbei-

ter mit sportmedizinischen Trainingsprogrammen für Prävention, Therapie und Rehabilitation. Durch diese Aufgaben

bedingt leiten sich die Forschungsschwerpunkte ab:

Im Spitzensport werden sportartspezifische Studien bei behinderten Ahtleten durchgeführt. Studienziele sind,

Langzeitschäden durch Spitzensport bei Rollstuhlathleten frühzeitig zu erkennen und Präventionsstrategien zu ent-

wickeln.

Darüber hinaus stehen Forschungsarbeiten zu Effekten von körperlichem Training auf den Krankheitsverlauf und

die Belastbarkeit bei chronisch Kranken im Vordergrund. Schwerpunkte sind hier Trainingseffekte bei Patienten nach

Herz- oder Lungentransplantation, bei Patienten nach Kunstherzimplantation, bei Kindern mit Mukoviszidose und bei

Patienten mit MS. Die Studienfragestellungen umfassen kardiozirkulatorische und pulmonale Anpassungen wie auch

Veränderungen der Muskelstruktur auf zellulärer Ebene.

Der sportphysiologische Schwerpunkt umfasst grundlagenorientierte Forschung im Bereich muskuläre Ermüdung,

muskuläre Erregbarkeit, Gewebepufferung, Atmungsregulation sowie Hypoxie.

Forschungsprojekte

Messung der Alltagsaktivität – Ein Vergleich von Ergospirometrie und Multisensorsystemen

EinführungNeben sportlichem Training hat das Ausmaß der körperlichen Alltagsaktivität große präventiv-medizinische Bedeutung. Assistierende Gesundheitstechnologien werden neuerdings eingesetzt, um Intensität und Umfang körperlicher Aktivität im Alltag zu erfassen. Ziel dabei ist, die genaue Untersuchung von „health benefits“, resultierend aus körperlicher Alltagsaktivität zu fördern (Welk et al., 2000). Ohne exakte Messungen von körperlicher Aktivität ist es schwer möglich, eine Beziehung von Bewegung und Gesundheit zu quantifizieren (Powell & Rowlands, 2004). Mit Hilfe von analysierten Daten soll das Selbstmanagement des Einzelnen zur Steigerung der Aktivität im Alltag verbessert werden. Eine gesteigerte Alltagsaktivität ist immer mit einem erhöhten Energieumsatz verbunden, welcher als eine Maßnahme zur Prävention von Zivilisationskrankheiten gilt.

Entwicklungen des „modernen Lebens“ steigerten das Forschungsinteresse in den vergangenen Jahren vor allem in diesem Bereich. Aktivitätsmonitore können große Vorteile gegenüber dem bisherigen wissenschaftlichen Standard, der retrospektiven Befragung, erlangen. Sie gelten als objektive Messgeräte von Frequenz, Intensität und Dauer körperlicher Aktivität; somit sind sie gut geeignet, Fragen hinsichtlich Aktivitätsmustern zur beantworten (King et al., 2004).

Die vorliegende Arbeit untersuchte Verfahren, alltägliche körperliche Aktivität mittels assistierender Gesundheits-technologien zu erfassen und zu analysieren. Ziel der Arbeit war zu untersuchen, ob ein unter standardisierten Bedin-gungen durchgeführter Bewegungsparcours Alltagsaktivitäten realitätsnah messen kann. Dabei werden Energieumsätze der Aktivitäten mittels verschiedener Sensorsysteme erfasst und hinsichtlich ihrer Messgenauigkeit verglichen.

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Forschungsbericht 2009474

Methodik:Untersucht wurden 20 gesunde Erwachsene (10 männlich, 10 weiblich; 25±5 Jahre) in einem Bewegungsparcours, der folgende Alltagsaktivitäten umfasste (Liegen (Ruheenergieumsatz), sitzende Tätigkeit am Computer, Gehen (6 Minuten Walking Test), Staub saugen, Treppesteigen und Radfahren. Jede Tätigkeit, außer Gehen (6min), wurde jeweils 15 Minuten lang gemessen, um ein ‘steady state’ der Sauerstoffaufnahme zu gewährleisten. Während des Parcours trugen die Probanden ein Multisensorsystem (biaxiale Accelerometer, Temperatur, Hautwiderstand; SenseWear® (SW)) am rechten Oberarm. Außerdem wurde ein dreiaxialer Beschleunigungssensor (RT3®, Stayhealty) auf Hüfthöhe befestigt. Die Messung der Sauerstoffaufnahme ist der Goldstandard zur Erfassung des Energieumsatzes bei körperlicher Belas-tung. Hier wurde das tragbare Spiroergometriesystem Oxycon Mobile® (OM) eingesetzt (Abb.1).

Abb. 1: Proband mit mobiler Ergospiro-metrie, Multisensorsystem (rechter Arm) und triaxialem Accelerometer (Hüfte)

Die Energieumsatzmessungen der beiden Aktivitätsmonitore SW und RT3 wurden mit OM verglichen, da die indi-rekte Kalorimetrie (OM) als Referenzmethode zur Bestimmung des Belastungs-Energieverbrauches gilt. Des weiteren wurden die Aktivität der Probanden mittels SW für 4-7 Tage zu Hause aufgezeichnet, um die Parcoursdaten mit den Heimmessungen zu vergleichen.

ErgebnisseDer Energieumsatz für 24 Stunden, bestehend aus den hochgerechneten Aktivitäten 9 Std. Ruheenergieumsatz, 11 Std. Sitzen, 2 Std. Gehen, 1 Std. Staubsaugen, 30 min Treppesteigen, 30 min Radfahren betrug für OM 3311±759 kcal. Der Energieumsatz des RT3 war mit 565±391 kcal signifikant niedriger als OM. SW berechnete einen um 138±403 kcal geringfügig niedrigeren 24-Energieumsatz als das Ergospirometriesystem OM (Tab.1).

Der Vergleich von SW im Parcours und SW zu Hause war nicht signifikant für die analysierten Aktivitäten, außer Staubsaugen (p±0,001) und Radfahren. Die Aktivität Radfahren differierte bis zu 30% (p±0,05), wohingegen der Ruheumsatz um nur 1% von den Werten aus dem Parcours abwich.

DiskussionDie Messgenauigkeit des reinen Beschleunigungssensors RT3 nimmt bei Aktivitäten mit wenig vertikaler oder horizontaler Beschleunigung ab. Die Abweichungen des Multisensorsystems im Vergleich zu OM sind geringer aufgrund weitergehender Datenerhebung mit zusätzlicher Sensorik (Haut- und Umgebungstemperatur, Leitfähigkeit der Haut) (Arvidsson, 2007).

Tab. 1: Energieumsatzmessung mit mobiler Ergospirometrie (OM), Multisensorsystem (SW) und triaxialem Accelerometer (RT3) im simulierten Alltag

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Forschungsbericht 2009 475

Einfach anwendbare und kostengünstige Monitorsysteme objektivieren die Erfassungen der Alltagsaktivität ausrei-chend genau und sollten die retrospektive Fragebogenerhebung in Studien und in der Verhaltensberatung ablösen.

Literatur:Arvidsson, D. Slinde, Larsson, S. F. & Hulthen, L. (2007). Energy cost of physical activities in children: Validation of SenseWear Armband. Med Sci Sports Exerc. 39 (11), 2076-2084.King, G.A., Torres, N., Potter, C., Brooks, T.J. & Coleman, K.J. (2004), Comparison of activity monitors to estimate energy expenditure cost of treadmill exercise. Med Sci Sports Exerc, 36 (7), 1244-1251.Powell, S.M. & Rowlands, A.V. (2004), Intermonitor variability of the RT3 accelerometer during typical physical activities. Med Sci Sports Exerc, 36 (2), 324-330.Welk, G.J., Blair, S.N., Wood, K., Jones, S. & Thompson, R.W. (2000), A comparative evaluation of three accelerometry-based physical activity monitors. Med Sci Sports Exerc, 32 (9 Suppl), 489-497.

Projektleitung: Grams, Lena; Kooperationspartner: Marschollek, Michael, PLRI

Weitere Forschungsprojekte

Die Auswirkung von Veränderungen von gebundenem Wasser und im Lipidgehalt auf die Kinetik der Veränderungen des Muskelvolumens während und nach Bettruhe und die Folgen für die Muskelfunktion untersucht mit nicht invasiven Methoden.

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof. Dr.); Förderung: DLR

Untersuchung der Wirkung von intervallartigem Training bei 3monatiger Anwendung

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft

Die Auswirkungen der Kohlenhydratgabe während eines hochintensiven, intervallartigen Trainings auf die Ausdauerleistungs-, Sprint- und Regenerationsfähigkeit

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft

Planung, Durchführung und Evaluation des Betriebssports der Berufsfeuerwehr in Hannover.

Projektleitung: Maasen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Personalmittel durch Stadt Hannover

Planung, Durchführung und Evaluation des Betriebssports der freiwilligen Feuerwehr in Hannover.

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.); Förderung: Personalmittel durch Stadt Hannover

Das Verhalten von Ionenkonzentrationen und Energiestoffwechselmetaboliten bei hochintensiver Intervallartiger Arbeit einer kleinen Muskelgruppe

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.)

Die Beziehung zwischen Plasmalaktatkonzentration, Osmolalität und Durchblutung nach hochintensiven Belastungen

Projektleitung: Maassen Norbert (Prof.Dr.)

Die Wirkung eines hochintensiven Trainings auf die Dauerleistungsfähigkeit und Regenerationsfähigkeit

Projektleitung: Maassen, Norbert (Prof.Dr.)

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Forschungsbericht 2009476

Medizinisch-wissenschaftliche Betreuung der Sledge-Eishockeymannschaft Entwicklung leistungs-diagnostischer Testverfahren für die Behindertensportart

Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof.Dr.); Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft

Effekte von Ausdauer- vs. Krafttraining auf das Fatigue-Syndrom bei MS-Patienten

Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Windhagen, Anja (Prof. Dr.), Abt.Neurologie; För-derung: Wirtschaft

Körperliche Aktivität und Training bei Kindern und Jugendlichen mit CF

Projektleitung: Stein, Lothar; Kooperationspartner: Junge, Sybille (Dr.),Abt. Pädiatrische Pneumologie

Niedersächsischer Forschungsverbund „Gestaltung altersgerechter Lebenswelten“ (GAL), Informations- und Kommunkationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität, Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebenshälfte

Projektleitung: Tegtubr, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Haux, Reinhold (Prof. Dr.), PLRI, OFFIS; Förderung: Land Niedersachsen

Psychosoziale Betreuung, Enährungsmanagement sowie kontrolliertes Rekonditionierungstraining und deren Einfluss auf die Lebensqualität bei Kunstherzpatienten

Projektleitung: Tegrbur, Uwe (Prof.Dr.); Kooperationspartner: Kugler, Christiane (Dr.), HTTG; Förderung: Deutsche Herzstiftung

Sport und CF

Projektleitung: Stein, Lothar; Kooperationspartner: Junge, Sybille (Dr.med.), Pädriatrische Pulmologie, CF-Ambulanz; Förderung: CF-Selbsthilfen, Braunschweig, Bremen, Hannover, Osnabrück und „Mehr Aktion für Kinder“

Längsschnittstudie zur Anpassung bzw. Schädigung der Schulter bei Rollstuhlathleten

Projektleitung: Tegtbur, Uwe (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Olympiastützpunkt Niedersachsen; Förderung: Bundesinstitut für Sportwissenschaft

Originalpublikationen

Dreißigacker U, Suchy MT, Maassen N, Tsikas D. Human plasma concentrations of malondialdehyde (MDA) and the F(2)-isoprostane 15(S)-8-iso-PGF(2alpha) may be markedly compromised by hemolysis: Evidence by GC-MS/MS and po-tential analytical and biological ramifications. Clin Biochem 2009;43(1-2):159-167

Eichelberg M, Appell JE, Boll S, Fachinger U, Haux R, Hein A, Huber R, Künemund H, Marschollek M, Nebel W, Neyer FJ, Remmers H, Schilling M, Schulze GC, Steinhagen-Thiessen E, Tegtbur U, Winkelbach S, Wolf L. Der Niedersächsische Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebens-welten: Informations- und Kommunikationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität,

Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebens-hälfte. 2009;29-33

Song B, Wolf KH, Gietzelt M, Al Scharaa O, Tegtbur U, Haux R, Marschollek M. Decision Support for Teletraining of COPD Patients. Methods Inf Med 2010;49(1):96-102

Tegtbur U, Busse MW, Kubis HP. Körperliches Training und zellulare Anpassung des Muskels. Unfallchirurg 2009;112(4):365-372

Buchbeiträge, Monografien

Brinkmeier U, Frank M, Tewes A, Tegtbur U. Diabetes & Verhalten: Schulungsprogramm für Menschen mit

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Forschungsbericht 2009 477

Typ-2-Diabetes, die Insulin spritzen. Mainz: Kirchheim, 2009. 198 S.

Abstracts

2009 wurden 15 Abstracts publiziert.

Promotionen

Robin Chudalla: Local and systemic effects on blood lactate concentration during exercise with small und large muscle groups

Diplome

Annette Varnhorn: Ernährungs- und Aktivitätsverhalten - Ein praxisorientierter Methodenvergleich zur Messung von Energiezufuhr und Energieverbrauch

Magister

Haider, Hessan: Zusammenhang zwischen Co²Kinetik bei Belastung und der Leistungsfähigkeit bei Dauer, Sprint- und wiederholten Sprintbelastungen

Leif Schumacher: Der Zusammenhang zwischen aerober Kapazität, Ausdauerkapazität und der Fähigkeit zu wie-derholten Sprints

Philipp Tillmanns: Vergleich des Verhaltens spirometri-scher Größen bei Dauer- und Intervallbelastungen gleicher Intensität

Christel Rosenbaum: Sport und Bewegung als eine Maßnah-me erhöhter Einstzfähigkeit im Berufsstand der Polizei.

Friedrich Michaelis: Das Verhalten des Elektromyogramms während stufenförmig ansteigender fahrradergometrischer Belastung im Zusammenhang mit der Milchsäurekonzen-tration

Lena Grams: Messungen des Energieumsatzes im Alltag - Ein Vergleich von Ergospirometrie und Multisensorsys-temen

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