Rollstuhl oder Handbike: Was ist besser für die Schulter?

Die Hände wandern am Greifring entlang, treiben mit Druck die Räder nach vorne. Und das Tag für Tag, Jahr um Jahr. So sieht die normale Fortbewegung vieler Rollstuhlfahrer aus, und bei der Hälfte von ihnen verursacht gerade die tägliche Mobilität Schmerzen. Die Ursachen sind vielseitig und meist ist unklar, was der genaue Auslöser ist. Das Forschungsteam der Gruppe «Shoulder Health and Mobility» der Schweizer Paraplegiker-Forschung (SPF) verfolgt den Ansatz, dass die Schulterbelastung während des Rollstuhlfahrens zu hoch ist und somit Verletzungen auslösen kann. In mehreren Studien untersuchten die Wissenschaftler, ob Rollstuhl oder Handbike sich besser eignen, um die Schulterbelastung zu minimieren, und wie die optimale Einstellung des Handbikes aussieht.

Im Schnitt leiden fünf von zehn Personen mit einer Querschnittlähmung an Schulterschmerzen. Wie hoch diese Zahl ist, zeigt der Vergleich mit der allgemeinen Bevölkerung, bei der lediglich zwei von zehn Personen von Problemen mit der Schulter berichten. Bei Fussgängern erledigen die grössten und stärksten Muskeln und Gelenke der Beine die Fortbewegung, doch bei Querschnittgelähmten übernehmen die Schultern diese Aufgabe. Es überrascht deshalb nicht, dass Schulterschmerzen häufig auftreten. Oft ist unklar, was die genaue Ursache von Schulterschmerzen ist. Häufig spielen mehrere Faktoren zusammen: Es kann sein, dass die individuelle Anatomie der Schulter Verletzungen begünstigt, dass Bewegungsabläufe nicht optimal ausgeführt werden oder dass durch bestimmte Tätigkeiten eine zu hohe Belastung auf das Schultergelenk wirkt.

Welche Forschungsfrage haben sich die Forscher gestellt?

Das repetitive Antreiben des Rollstuhls wird häufig als einer der wichtigsten Gründe für Schulterschmerzen genannt. Deshalb wollten die Forscher in einer ersten Studie untersuchen, ob andere Fortbewegungsmittel, wie das Handbike, besser geeignet sind, um längere Distanzen zurückzulegen. Die individuelle Anpassung ist dabei sehr wichtig, da dadurch Bewegungsabläufe optimiert und Belastungen verringert werden. Zur Rollstuhl-Anpassung liegen schon zahlreiche Studien vor, aber Forschung im Bereich Handbike ist noch spärlich. Deshalb wollten die Wissenschaftler in einer zweiten Studie klären, wie man das Handbike einstellen sollte, um die Schulterbelastung möglichst gering zu halten.

Wie wird die Schulterbelastung gemessen?

• An beiden Studien haben insgesamt 26 Rollstuhlfahrer teilgenommen. Während der Tests mit dem Rollstuhl und dem Handbike wurden die Versuchspersonen mit Hilfe verschiedener Geräte analysiert:
• Die Bewegung ihrer Arme, Hände und Oberkörper wurden mit reflektierenden Markern aufgezeichnet und im dreidimensionalen Raum dargestellt.
• 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.
• Weiter wurde mit Hilfe eines EMG (Elektromyogramm) analysiert, wann einzelne Muskeln wie stark aktiv sind. Dies gibt die Information, ob gewisse Muskeln zu sehr beansprucht werden und ob das Risiko der Übermüdung und Überbelastung besteht.
• Mit einer Atemmaske wurde die Atemluft analysiert und der Sauerstoffverbrauch während der Versuche gemessen. Auf diese Weise liess sich feststellen, mit welchem der beiden Geräte die Versuchspersonen effizienter fahren und somit weniger Energie verbrauchen.

Alle Resultate wurden in ein Modell eingefügt, mit welchem die Kraft im Schultergelenk und in den einzelnen Muskeln berechnet wird. Dies ist aktuell die genaueste Methode zur Bestimmung der Gelenkbelastung.

Versuchsaufbau

Rollstuhl oder Handbike

In der Vergleichsstudie fuhren die Testpersonen mit dem Rollstuhl und dem Vorspann-Handbike bei gleicher Leistung auf dem Laufband. Beim Vorspannbike wird ein zusätzliches Rad und eine Handkurbel vor den Alltagsrollstuhl gespannt.

Die Resultate zeigen, dass die Belastung des Schultergelenks während des Rollstuhlfahrens höher ist. Die Spitzenwerte der Gelenkkraft sind beim Rollstuhlfahren im Vergleich zum Handbikefahren doppelt so hoch. 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.

Kraft im Schultergelenk bei einer Leistung von 55 Watt

Zusätzlich zu den Gelenkkräften sind auch die Muskelkräfte beim Rollstuhlfahren höher. Vor allem die Muskeln der Rotatorenmanschetten, die das Schultergelenk stabilisieren, werden stärker beansprucht. Bei längerem Rollstuhlfahren ist somit das Risiko einer Übermüdung dieser Muskeln höher, was dazu führen kann, dass diese Muskeln das Schultergelenk nicht mehr optimal stützen und es zu einer Verletzung und Schmerzen kommt.

Die Studie bestätigt die Resultate anderer Forschungsgruppen: Das Handbike ist effizienter als der Rollstuhl, das heisst, man muss für die gleiche Leistung weniger Energie aufwenden.

Die optimale Anpassung des Handbikes

Die Einstellung des Handbikes wurde schon in anderen Studien untersucht. Ziel war dabei nicht die Minimierung der Schulterbelastung, sondern die Maximierung der Leistung. Um eine möglichst hohe Leistung zu erreichen, schlagen diese Studienergebnisse Folgendes vor: Die Kurbel sollte unterhalb der Schulter platziert werden, die optimale Kurbellänge ist 18 cm und die Handgriffe sollten schulterbreit und mit einem Neigungswinkel von 30° platziert werden (Hände 30° nach innen gekippt).

Die Thematik der hier vorgestellten Studien war die Schulterbelastung, deshalb fuhren die Studienteilnehmer in der zweiten Studie bei gleicher Leistung, aber mit unterschiedlichen Einstellungen des Liegebikes. Im Vergleich zum Vorspannbike ist das Liegebike ein eigenständiges Sportgerät, in dem man mit ausgestreckten Beinen und näher zum Boden liegt. Beim Test-Liegebike wurden der Winkel der Rückenlehne (15°, 30°, 45° und 60°) sowie Höhe und Distanz der Kurbelposition variiert.

Die Resultate der Studie zeigen eindeutig, dass die aufrechte Position der Rückenlehne (Winkel der Rückenlehne = 60°) optimal ist. Bei dieser Einstellung ist sowohl die Kraft im Schultergelenk wie auch die Belastung der Schultermuskeln (Rotatorenmanschetten) am geringsten. Je flacher die Rückenlehne eingestellt wird, desto höher ist die Schulterbelastung. Da der Test auf einem Ergometer durchgeführt wurde, konnte der Luftwiderstand nicht berücksichtigt werden. Bei aufrechter Sitzposition steigt dieser Widerstand und verringert somit die Geschwindigkeit, was vor allem für Wettkampfsportler nicht ideal ist. Für Freizeitsportler, bei denen nicht die Geschwindigkeit, sondern die Gesundheit im Vordergrund steht, wird empfohlen, wenn möglich eine aufrechtere Sitzposition einzunehmen.

Die Resultate der Kurbelhöhe zeigen, dass es keinen Unterschied macht, ob die Kurbelachse unterhalb, oberhalb oder auf Schulterhöhe platziert wird. Die Kurbeldistanz ist wiederum ausschlaggebend: wenn die Kurbel näher platziert wird, steigt die Schulterbelastung. Die Kurbel sollte deshalb so eingestellt werden, dass der Ellbogen nur leicht gebeugt (15°), aber zu keinem Zeitpunkt voll durchgestreckt ist.

Fazit

Um das Risiko einer Schulterüberbelastung zu verringern, sollte für lange Strecken ein Handbike dem Rollstuhl vorgezogen werden. Dabei sollte es mit einer aufrechten Sitzposition und einer entfernten Kurbelposition gefahren werden.

Referenz:

• Paracontact 1/2013, Schweizer Paraplegiker-Vereinigung