Vergleich der Schulterbelastung während des Rollstuhl- und Handbikefahrens

Was war das Ziel dieser Studie?

Im Schnitt leidet die Hälfte aller Personen mit einer Querschnittlähmung an Schulterschmerzen. Oft ist unklar, was die genaue Ursache der Schulterschmerzen ist, da verschiedene Faktoren zusammenspielen. Das repetitive Antreiben des Rollstuhls wird häufig als einer der wichtigsten Gründe für Schulterschmerzen genannt. Deshalb wollten Forscher untersuchen, ob andere Fortbewegungsmittel, wie zum Beispiel das Handbike, besser geeignet sind, um längere Distanzen zurückzulegen. Da die Alltagssituation im Vordergrund der Studie stand, wurde das Vorspann-Handbike getestet. Dieses Fortbewegungsmittel wird aus dem eigenen Rollstuhl und einem Vorbau kombiniert, der aus einem zusätzlichen Rad und einer Handkurbel besteht. Dieser Vorbau kann am Rollstuhl befestigt werden, um sich draussen fortzubewegen.

Wie sind die Forscher vorgegangen?

Es wurden acht Rollstuhlfahrer mit einer Paraplegie in das Bewegungslabor der Schweizer Paraplegiker-Forschung eingeladen. Auf dem Laufband fuhren sie mit dem Rollstuhl und dem Handbike auf vier Leistungsstufen: von ganz lockerer Alltagsbelastung (25 Watt) bis zu einer Leistung, die eine Steigung von 4% simuliert (55 Watt).
Während der Tests wurde die Fahrweise der Versuchspersonen analysiert:

• Die angewendete Kraft wurde mit Sensoren im Handgriff des Handbikes und im Treibring des Rollstuhls gemessen. Damit wird deutlich, bei welchem Fortbewegungsmittel mehr Kraft aufgewendet werden muss.
• Die Bewegung der Arme, Hände und Oberkörper wurden mit reflektierenden Markern aufgezeichnet und im dreidimensionalen Raum dargestellt.

Abbildung: 1: Versuchsaufbau

Diese Resultate wurden in einem mathematischen Modell der Schulter zusammengefügt. Somit konnte einerseits berechnet werden, welche Kraft im Schultergelenk wirkt, d.h. mit wie viel Kraft der Oberarmknochen in die Pfanne des Schultergelenks drückt. Zusätzlich konnte analysiert werden, wann welcher Schultermuskel wie stark aktiv ist. Diese beiden Resultate spiegeln die Belastung des Schultergelenks wider. Somit konnte die Schulterbelastung beim Rollstuhlfahren mit der beim Handbikefahren verglichen werden.

Was haben die Forscher entdeckt?

Die Resultate zeigen, dass die Schulterbelastung während des Rollstuhlfahrens höher ist. Die Spitzenwerte der Gelenkkraft sind beim Rollstuhlfahren im Vergleich zum Handbikefahren doppelt so hoch (siehe Abbildung 2). Die höchsten Kräfte treten beim Rollstuhlfahren in der Mitte der Antriebsphase auf, wohingegen beim Handbikefahren die höchsten Kräfte beim Heben der Kurbel gemessen wurden. Auch die Durchschnittswerte der Kräfte über einen ganzen Zyklus (eine Kurbelumdrehung beim Handbike, Antriebs- und Rückführphase beim Rollstuhl) sind beim Handbikefahren tiefer.

Abbildung 2: Kraft im Schultergelenk bei einer Leistung von 55 Watt

Zusätzlich zu den Gelenkkräften sind auch die Muskelkräfte beim Rollstuhlfahren höher. Die grössten Unterschiede gab es bei den beiden Muskeln Supraspinatus und Infraspinatus. Dies sind beides Muskeln der Rotatorenmanschetten, die das Schultergelenk stabilisieren und so vor Verletzungen schützen.

Was bedeuten die Ergebnisse?

Frühere Studien haben gezeigt, dass hohe und häufig auftretende Kräfte im Schultergelenk zu Verletzungen führen können. Durch die kurze Antriebsphase sind die Spitzenkräfte beim Rollstuhlfahren sehr hoch. Da die Schultergelenkkräfte auch über den ganzen Zyklus gesehen höher sind als beim Handbikefahren, ist das Risiko für Schulterverletzungen beim Rollstuhlfahren höher.
Beim Rollstuhlfahren sind die Muskeln der Rotatorenmanschetten, die das Schultergelenk stabilisieren, stärker beansprucht als beim Handbikefahren. Bei längerem Rollstuhlfahren ist somit das Risiko einer Übermüdung dieser Muskeln höher, was dazu führen kann, dass sie das Schultergelenk nicht mehr optimal stützen und es zu einer Verletzung und Schmerzen kommt.
Die Resultate dieser Studie haben gezeigt, dass das Handbike nicht nur effizienter ist, sondern auch die Schulter weniger belastet als der Rollstuhl. Deshalb sollte das Handbike dem Rollstuhl vorgezogen werden, um draussen längere Strecken zu fahren oder um zu trainieren.

Wer hat die Studie durchgeführt und finanziert?

Die Studie wurde von der Schweizer Paraplegiker-Forschung in Nottwil (Schweiz) durchgeführt und finanziert.