Entwicklung, Überprüfung und Normierung eines Kraftmessverfahrens

411 Pages·2002·3.76 MB·English

Entwicklung,ÜberprüfungundNormierungeines
Kraftmessverfahrens
EinBeitragzurDiagnosedesStatusundderEntwicklungder
isometrischenMaximalkraftbei50-bis75-jährigenFrauenundMännern
Inaugural-Dissertation
zur
ErlangungderDoktorwürde
der
PhilosophischenFakultät
der
RheinischenFriedrich-Wilhelms-Universität
zuBonn
vorgelegtvon
SvenGoebel
aus
Kleve
Bonn2002
Gedruckt mit Genehmigung der Philosophischen Fakultät der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

1. Berichterstatter: Professor Dr. Heinz Mechling

2. Berichterstatter: Professor Dr. Georg Rudinger

Tag der mündlichen Prüfung: 10. Juli 2002
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die mich bei meinem „Disser-
tationsprojekt“ unterstützt haben.
Mein erster und besonderer Dank gilt meinem „Doktorvater“ und langjährigem Mentor
und Lehrer Prof. Dr. Heinz Mechling. Er hat mich motiviert, den sportwissen-
schaftlichen Weg einzuschlagen. Während der gesamten Arbeit hatte er immer ein
offenes Ohr und unterstützte mich durch seine fachkundige Betreuung und kom-
petente Kritik. Des Weiteren ermöglichte er die notwendigen personellen und appara-
tiven Arbeitsbedingungen.
Meiner Kollegin PD Dr. Christiane Okonek, die mir mit „Rat und Tat“ zur Seite stand, in
vielen Diskussionen wertvolle theoretische, methodische und statistische Anregungen
und konstruktive Kritik gab und mich in vielen Phasen unterstützte, danke ich ebenfalls
recht herzlich.
Ein weiterer und besonderer Dank gilt meiner Mitarbeiterin Anika Stephan, die mir bei
verschiedensten Arbeiten wie bspw. Datenerfassung, Dateneingabe, Literatur-
recherche und Korrekturlesen ständig behilflich war und mich durch ihre zuverlässliche
und professionelle Mitarbeit sehr unterstützt hat.
Danken möchte ich auch Dr. Christos Papadopoulos, der diese Arbeit maßgeblich mit
auf den Weg gebracht hat und mich vor allem in der Anfangsphase durch seine sehr
guten Ideen und Kontakte unterstützt hat.
Meinem Kollegen Martin Spahr möchte ich für seine kritischen Anregungen und die
Bereitstellung einer 3D-animierten Gliederpuppe ebenfalls meinen Dank aussprechen.
Nicht zuletzt war die Fertigstellung dieser wissenschaftlichen Arbeit durch die Unter-
stützung einiger Freunde möglich. Ich danke Christian zum Kolk, der mir mit seiner
außergewöhnlichen Kompetenz im Bereich der 3D-Animation durch die Visualisierung
des Messequipments und der Messpositionen sehr half.
Ich danke dem Tischlermeister und -techniker Ralf Veltkamp, der den „Kniekasten“
konstruierte und baute.
Ferner möchte ich Dr. Klaus Runggaldier meinen Dank aussprechen, der über den
gesamten Zeitraum der Arbeit mit seiner kritischen Betrachtungsweise wertvolle Ver-
besserungsvorschläge einbrachte.
Außerdem verdienen die Korrekteure dieser umfangreichen Arbeit Sonja Kittelmann,
Lutz Meyer und Stephanie Nöthen meinen Dank.
Ebenfalls danke ich den Firmen MECHATRONIC und FREI, die durch ihre Leihgabe ver-
schiedener Geräte die materiellen Voraussetzungen für die empirische Untersuchung
ermöglichten. Hierbei hat mir vor allem Herr Schweizer von der Firma FREI durch seine
Unterstützung bei der Konstruktion bzw. der Optimierung des Messequipments sehr
geholfen.
Dem Leiter des Zentrums für Rehabilitation Herrn Stommel und seinem Team gilt auch
mein Dank, da ich im Zentrum einen Teil der Messungen durchführen konnte.
Allen Probanden sei an dieser Stelle mein besonderer Dank für ihre kräftige Mitarbeit
in den einzelnen Untersuchungen ausgesprochen.
Zum Schluss möchte ich meiner Frau Renate Goebel danken für ihre Korrekturen, ihr
Verständnis, ihre Unterstützung sowie für ihren ausdauernden und mentalen Rückhalt
in allen Phasen dieser Arbeit.

Sven Goebel
Bonn, Januar 2002
INHALTSVERZEICHNIS 1
Inhaltsverzeichnis:
I THEORETISCHER TEIL
1 Einleitung.................................................................................................... 6
2 Problemstellung und Untersuchungsziel................................................ 9
2.1 Methodenproblem.......................................................................................9
2.2 Datenproblem...........................................................................................19
2.3 Soziales Problem......................................................................................22
2.4 Beitrag dieser Arbeit hinsichtlich der drei Zielsetzungen...........................25
2.5 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit....................................................26
3 Spezifische Betrachtung der Kraft......................................................... 28
3.1 Was ist Kraft?...........................................................................................29
3.2 Systematisierung des menschlichen Kraftverhaltens................................31
3.3 Einflussgrößen auf die isometrische Maximalkraft....................................35
3.3.1 Morphologische Einflussgrößen................................................36
3.3.2 Neuronale Einflussgrößen........................................................41
3.3.3 Biomechanische Aspekte.........................................................45
3.3.4 Motivationale Aspekte...............................................................46
3.3.5 Weitere Einflussfaktoren...........................................................46
3.4 Kurzüberblick über die Methoden zur Kraftmessung................................47
4 Kraftverlust im Alter – ein reversibler Prozess?................................... 50
4.1 Die Kraftentwicklung im Alternsgang........................................................50
4.2 Einflussfaktoren auf den altersbedingten Kraftverlust...............................58
4.2.1 Altersbedingte Veränderungen im Muskelapparat....................60
4.2.2 Veränderungen im neuronalen System.....................................66
4.2.3 Veränderungen der Umgebung und externer Einfluss..............68
4.2.4 Zusammenfassung...................................................................71
4.3 Bedeutung des Kraftverlustes im Alltag....................................................72
4.4 Krafttraining im Alter.................................................................................78
4.4.1 Krafttrainingsadaptationen........................................................79
4.4.2 Aktueller Forschungsstand zum Krafttraining...........................82
4.4.3 Auswirkungen von Krafttraining im Alter auf Aktivitäten
des Alltags................................................................................93
5 Standortbestimmung nach der theoretischen Fundierung.................. 97
2 INHALTSVERZEICHNIS
II EMPIRISCHER TEIL
6 Empirisches Untersuchungsdesign....................................................... 99
7 Entwicklung und Evaluation des Kraftmessverfahrens..................... 101
7.1 Konzeption des Kraftmessverfahrens.....................................................102
7.1.1 Zum Gegenstandsbereich des Kraftmessverfahrens..............102
7.1.2 Zum Gültigkeitsbereich des Kraftmessverfahrens...................103
7.1.3 Anwendungsbereiche für das Kraftmessverfahren.................104
7.1.4 Konstruktionsmerkmale des Messverfahrens.........................105
7.2 Messequipment......................................................................................107
7.2.1 Untersuchungsliege................................................................107
7.2.2 Wandhalterung.......................................................................108
7.2.3 Messschlinge..........................................................................110
7.2.4 Messstrecke...........................................................................112
7.2.5 Kniekasten..............................................................................113
7.3 Messtechnik...........................................................................................115
7.3.1 Anzeigeeinheit mit LCD-Display (Handgerät)..........................116
7.3.2 Der Kraftsensor......................................................................116
7.3.3 Messsoftware.........................................................................117
7.4 Allgemeiner Messablauf.........................................................................118
7.5 Spezielle Messvorbereitungen................................................................120
7.5.1 Messposition Kniestreckung...................................................120
7.5.2 Messposition Kniebeugung.....................................................122
7.5.3 Messposition Ellbogenbeugung..............................................124
7.5.4 Messposition Ellbogenstreckung ............................................126
7.6 Evaluation des Kraftmessverfahrens......................................................128
7.6.1 Inhalt und Ablauf des Pretests................................................128
7.6.2 Personenstichprobe................................................................129
7.6.3 Ergebnisse des Pretests.........................................................129
7.6.4 Resümee der Evaluation des Kraftmessverfahrens................136
8 Standardisierung des Kraftmessverfahrens........................................ 138
8.1 Validität...................................................................................................139
8.1.1 Inhaltliche Validität..................................................................140
8.1.2 Kriteriumsvalidität...................................................................140
8.1.3 Konstruktvalidität....................................................................142
8.2 Konzept zur Überprüfung der Validität....................................................143
INHALTSVERZEICHNIS 3
8.3 Reliabilität...............................................................................................144
8.3.1 Empirische Reliabilitätsbestimmung.......................................144
8.3.2 Statistische Reliabilitätsbestimmung.......................................146
8.4 Konzept zur Überprüfung der Reliabilität................................................150
8.4.1 Empirischer Teil des Reliabilitätskonzeptes............................151
8.4.2 Statistischer Teil des Reliabilitätskonzeptes...........................151
8.5 Objektivität..............................................................................................157
8.6 Konzept zur Überprüfung der Objektivität...............................................158
8.7 Standardisierungsstichprobe..................................................................159
8.8 Auswertungsstrategie Standardisierung.................................................159
8.9 Standardisierungshypothesen................................................................160
9 Darstellung der Ergebnisse der Standardisierung............................. 162
9.1 Validität...................................................................................................162
9.1.1 Inhaltliche Validität..................................................................162
9.1.2 Kriteriumsvalidität...................................................................163
9.1.3 Konstruktvalidität....................................................................164
9.2 Reliabilität...............................................................................................167
9.2.1 Kennwertstabilität...................................................................167
9.2.2 Relative und mittlere Stabilität................................................170
9.2.3 Instrumentale Stabilität...........................................................171
9.2.4 Messfehlergrößen des Kraftmessverfahrens..........................173
9.3 Objektivität..............................................................................................174
9.3.1 Kennwertstabilität...................................................................175
9.3.2 Relative und mittlere Stabilität................................................177
9.3.3 Instrumentale Stabilität...........................................................177
9.4 Nebengütekriterien.................................................................................178
9.5 Aggregierungen in Vorbereitung auf die Normierung..............................180
9.5.1 Zusammenlegung der beiden Seiten......................................180
9.5.2 Berechnung eines Maximalkraftindexes (MKI)........................182
9.6 Zusammenfassung der Ergebnisse der Standardisierung......................185
10 Querschnittsuntersuchung................................................................... 191
10.1 Zusätzlich eingesetzte Methoden neben der Kraftmessung....................191
10.1.1 Anamnesefragebogen............................................................191
10.1.2 Persönlicher Fragebogen.......................................................195
4 INHALTSVERZEICHNIS
10.2 Ablauf der Querschnittsuntersuchung.................................................... 199
10.2.1 Theoretischer Teil................................................................... 200
10.2.2 Praktischer Teil ...................................................................... 200
10.3 Beschreibung der Querschnittsstichprobe.............................................. 201
10.4 Gruppenspezifische Aspekte für die Datenauswertung der
Querschnittsstichprobe........................................................................... 205
10.5 Auswertungsstrategie und Querschnittshypothesen............................... 213
11 Ergebnisse der Querschnittsuntersuchung ........................................217
11.1 Deskriptive Darstellung der Ergebnisse.................................................. 217
11.1.1 Rohwertverteilung .................................................................. 217
11.1.2 Subjektive Krafteinschätzung versus objektive
Kraftausprägung..................................................................... 228
11.1.3 Antagonist versus Agonist...................................................... 229
11.2 Einfluss von Alter, Geschlecht sowie sportlicher und körperlicher
Aktivität.................................................................................................. 232
11.2.1 Überprüfung der Normalverteilungshypothese....................... 232
11.2.2 Kraft der Frauen versus Kraft der Männer.............................. 235
11.2.3 Kraftverlust im Alter................................................................ 236
11.2.4 Einfluss von sportlicher Aktivität............................................. 238
11.2.5 Einfluss von körperlicher Aktivität........................................... 239
11.2.6 Analyse des Gesamtmodells.................................................. 240
11.3 Zusammenfassung der Ergebnisse........................................................ 246
12 Normierung des Kraftmessverfahrens.................................................251
12.1 Beschreibung der Normierungsstichprobe............................................. 251
12.2 Normskalen............................................................................................ 253
12.3 Gesamtnorm und/oder Gruppennormen................................................. 256
12.4 Ermittlung der Normen........................................................................... 262
12.4.1 Überprüfung der Normalverteilung......................................... 262
12.4.2 Berechnung............................................................................ 263
12.4.3 Darstellungsformen................................................................ 264
12.4.4 Einfluss der Messgenauigkeit auf die Normskalen................. 266
12.4.5 Transformation....................................................................... 267
12.4.6 Darstellung der eigenen Normen............................................ 269
12.5 Auswertung und Interpretation der Messergebnisse............................... 272
12.5.1 Berechnung und Beurteilung eines Kraftindexes.................... 272
12.5.2 Erstellung eines Kraftprofils.................................................... 274
12.6 Bewertung der erzielten Normwerte....................................................... 276
INHALTSVERZEICHNIS 5
III ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
13 Bündelung der Ergebnisse................................................................... 279
13.1 Standardisierung....................................................................................280
13.2 Querschnittsuntersuchung......................................................................281
13.3 Normierung.............................................................................................282
14 Fazit und Perspektiven.......................................................................... 284
14.1 Fazit zu den drei Ausgangsproblemen....................................................284
14.2 Perspektiven zu den drei Ausgangsproblemen.......................................286
15 Literaturverzeichnis............................................................................... 291
Abkürzungsverzeichnis............................................................................... 319
Abbildungsverzeichnis................................................................................ 320
Tabellenverzeichnis..................................................................................... 325
Anhangsverzeichnis..................................................................................... 331
6 1 EINLEITUNG
I THEORETISCHER TEIL
1 Einleitung
Zur gezielten Trainingssteuerung im Sport (Breitensport bis Leistungssport) und in der
Rehabilitation muss das Ausgangsniveau (Ist-Wert) einer motorischen Fähigkeit oder
Fertigkeit eines Sportlers oder einer Sportlerin1 bzw. eines Rehabilitanten durch ein
Diagnose- oder Testverfahren bestimmt werden. Das Trainingsziel (Soll-Wert) muss
gesetzt oder durch vorhandene Referenzwerte bzw. Normwerte festgelegt werden. Für
die Diagnose des Ist-Wertes motorischer Fähigkeiten existiert heute eine große Anzahl
unterschiedlicher Methoden. Alleine für die Kraft (sowohl statisch als auch dynamisch)
lassen sich sehr viele Verfahren anführen, die sich durch die Art der Kraftmessung, die
erzielte Messgenauigkeit, den Messaufwand und die Messkosten unterscheiden.
Warum soll nun ein neues Kraftmessverfahren entwickelt, standardisiert und normiert
werden?
(1) Ausgangspunkt für diese Entwicklung war die Idee, ein in der Rehabilitation
bewährtes manuelles Verfahren apparativ zu erweitern. Dieses Verfahren, bekannt als
manueller Muskeltest (MMT) oder Muskelfunktionsprüfung (MFP), wird zur manuellen
und subjektiven Einschätzung der Funktion, des Bewegungsausmaßes und der Kraft
einer bestimmten Muskelgruppe eingesetzt. Problematisch gestaltet sich bei der sub-
jektiven Krafteinschätzung die Operationalisierung der Kraftausprägung und die Aus-
sagekraft der durch diese Methode gewonnenen Ergebnisse.
(2) Als zentrale konditionelle Fähigkeit neben der Ausdauer wurde der Kraft lange
Zeit nur eine geringe Bedeutung beigemessen:
Während bis in die 80iger Jahre hinein in der internistisch geprägten Sportmedizin
vornehmlich die Bedeutung des Ausdauertrainings für die Gesundheit hervorgehoben
wurde, mehren sich in den letzten Jahren die Publikationen, die zu Recht den gesund-
heitlichen Wert des Krafttrainings sowohl im rehabilitativen Bereich, als auch vor allem
in der Prävention betonen. (BUSKIES, 1999, S. 1)
Auch ZIMMERMANN hält die ungleiche Bewertung des Krafttrainings im Vergleich zum
Ausdauertraining für ungerechtfertigt, wenn einerseits die Bedeutung der Skelett-

1 Aus Gründen der Lesbarkeit wird auf die durchgängige Verwendung der weiblichen und
männlichen Form verzichtet. Gemeint sind hier und im Folgenden immer Frauen und Männer
gleichermaßen.