Geschlechtsspezifische Unterschiede in der ­posturalen Stabilität? Analyse mit dem Posturomed®

Medico Pascal^1, Overkamp Simon^2*, Schulze Christoph^3,4, Colcuc Christian⁵, Weber-Spickschen ­Thomas Sanjay^6
1 Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bundeswehrkrankenhaus Westerstede, Lange Strasse 38, 26655 Westerstede
² Olympiastützpunkt Magdeburg, Friedrich-Ebert-Strasse 68, 39114 Magdeburg
^{*Shared first author
3} Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universitätsmedizin Rostock, Doberaner Str. 142, 18057 Rostock
⁴ Zentrum für Sportmedizin der Bundeswehr, Dr.-Rau-Allee 32, 48231 Warendorf
⁵ Orthopädie und Unfallchirurgie Universitätsklinik Bielefeld, Burgsteig 13, 33617 Bielefeld
⁶ Klinik für Unfallchirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover

Abstract

Postural stability is critical for injury prevention and rehabilitation. An advantage in favor of female subjects compared to males could be determined in many studies, whereby the quantification, reliability and validity are limited due to the method. The Posturomed® allows to measure stability in the vertical and horizontal directions. So far, there are no studies that have recorded postural stability with the Posturomed® and examined gender-specific differences.

Hypothesis: The measured values show gender-specific differences in favor of female subjects.

Study design: Prospective, exploratory study.

Material and Methods: In our study, 100 subjects were tested on the Posturomed® using the test procedure specified by the manufacturer. The mean values of both legs were compared for differences depending on gender using the Mann-Whitney U test.

Results: The measurements revealed a significant difference in favor of the female subjects with a mean effect size r=0.22 (p<0.05) for right and a mean effect size r=0.24 (p<0.05) for left.

Conclusion: In our study female subjects can achieve higher postural stability measurements than male subjects. A mean effect size can be determined here.
This is the first study to demonstrate and quantify significant gender differences in postural stability in favor of female subjects.

Zusammenfassung

Die posturale Stabilität ist von entscheidender Bedeutung sowohl für die Prävention von Verletzungen als auch für die Rehabilitation. Ein Vorteil zugunsten weiblicher Probandinnen gegenüber den männlichen konnte in vielen Studien festgestellt werden, wobei die Quantifizierung, Reliabilität und Validität methodenbedingt eingeschränkt ist. Das Posturomed® erlaubt eine Messung der Stabilität in vertikaler und horizontaler Richtung. Bislang gibt es keine Studien, die die posturale Stabilität mit dem Posturomed® erhoben und auf geschlechterspezifische Unterschiede untersucht haben.

Hypothese: Die Messwerte weisen geschlechtsspezifische Unterschiede zugunsten weiblicher Probanden auf.

Studiendesign: Prospektive, explorative Studie.

Material und Methoden: In unserer Studie wurden 100 Proband*innen auf dem Posturomed® mittels dem vom Hersteller vorgegebenen Testverfahren getestet. Die Mittelwerte beider Beine wurden in Abhängigkeit vom Geschlecht mittels Mann-Whitney-U-Test auf Unterschiede verglichen.

Ergebnisse: Die Messungen ergaben einen signifikanten Unterschied zugunsten der weiblichen Probanden mit einer mittleren Effektstärke r=0,22 (p<0.05) für rechts und einer mittleren Effektstärke r=0,24 (p<0.05) für links.

Schlussfolgerung: In unserer Studie können weibliche Probanden höhere Messwerte in der posturalen Stabilität erzielen als männliche Probanden.
Dies ist die erste Studie, die signifikante geschlechtsspezifische Unterschiede in der posturalen Stabilität zugunsten der weiblichen Probanden nachweisen und quantifizieren konnte.

Schlüsselwörter: Gleichgewicht, Koordination, Stabilität, geschlechtsspezifische Differenzen

Einleitung

Sowohl die Verletzungsprävention als auch die Rehabilitation nach Verletzungen spielen im Hobby- und Leistungssport eine bedeutende Rolle [1,2]. Die posturale Stabilität ist ein wichtiger Faktor, so konnten Boeer et al. zeigen, dass ein verbesserter Gleichgewichtssinn drohende Stürze verhindern kann [3].
Dargo et al. untersuchten 2017 den Einfluss von propriozeptivem Training auf Knieverletzungen und zeigten, dass die Inzidenz deutlich verringert wurde [4]. Dies bestätigten Mayer et al. 2019 in ihrer Studie zur Verletzungsprävention bei Handballspieler*innen. In ihrer Studie konnten sie ausserdem zeigen, dass Knieverletzungen im Bereich der Hobbysportler*innen aufgrund unzureichender Trainingskonzepte deutlich verbreiteter sind. Ein regelmässiges, wöchentliches Training konnte die Anzahl der Verletzungen minimieren [5].
Auch wenn mittlerweile anerkannt ist, dass die Quantifizierung der posturalen Stabilität eine grosse Bedeutung im Sport hat [1,2], gibt es bis heute keinen Goldstandard. Es existieren unterschiedliche Messverfahren, welche die Koordination in vereinfachte Messwerte überführen. Verschiedene Studien zeigten die Eignung einzelner Messverfahren für spezifische Muskel- oder Gelenkgruppen [6,7], ein einzelnes Verfahren mit globaler Aussagekraft ist bislang nicht definiert.
In Deutschland ist im Leistungs- und Profisport die Messung der posturalen Stabilität mit dem Posturomed® weit verbreitet. So verfügt ein Grossteil der Olympiastützpunkte über ein Posturomed®, um die posturale Stabilität systematisch zu erfassen.
Hierbei handelt es sich um eine an acht Aufhängungen gekoppelte frei oszillierende Plattform, sodass Auslenkungen in allen Richtungen durch die Sportler*innen kompensiert werden müssen (siehe Abbildung 1).

Das Posturomed® ist ein Medizinprodukt, welches zu Diagnostik in der Prävention und zum Training in der Rehabilitation genutzt wird [8]. Vorteilhaft ist die ganzheitlich globale Quantifizierbarkeit, da im Vergleich zu anderen Methoden sehr viele Muskelgruppen adressiert und die posturale Stabilität der Bewegung in horizontaler und vertikaler Ebene gemessen werden kann [6].
Mittels der Microswing-Software® von Haider^© zu Analyse mit einem Punktwert zwischen 0 und 1000 konnte eine gute Inter- und Intra-Tester-Reliabilität sowie Validität nachgewiesen werden [9–11], was für eine professionelle Nutzung in der Prävention und Rehabilitation entscheidend ist.
Ziel unserer Studie war es, eine quantitative Aussage zur posturalen Stabilität hinsichtlich geschlechtsspezifischer Unterschiede zwischen Sportlerinnen und Sportlern treffen zu können.

Material und Methode

In unserer explorativen Studie wurden 100 gesunde Sportler*innen im Einbeinstand am Posturomed® von Haider© hinsichtlich ihrer posturalen Fähigkeiten getestet.
Es wurden jeweils 25 männliche und weibliche Leistungsportler*innen im Alter zwischen 18 und 30 Jahren in der Studie eingeschlossen. Die Hobbysportler*innen wurden über Aushänge in der Uniklinik sowie über einen E-Mail- Verteiler, die Leistungssportler*innen am Olympiastützpunkt Niedersachen in Hannover rekrutiert. Bei den Leistungssportler*innen handelt es sich um Kaderathleten, die im Rahmen ihrer jährlichen medizinischen Grundunter­suchung an der Studie teilnahmen. Insgesamt nahmen 14 Kampfsportler*innen, 10 Leichtathlet*innen, 13 Ballsportler*innen, 5 Ruder*innen sowie 8 Sportler*innen aus anderen Sportarten teil. Zur weiteren Abgrenzung zwischen Leistungs- und Hobbysportler*innen erfolgte zusätzlich eine Abfrage der Trainingsstunden pro Woche.
Vor Studienbeginn erfolgte eine ausführliche Anamneseerhebung sowie Untersuchung des Bewegungsapparates, um ggf. leistungslimitierende Verletzungen im Vorfeld der Studie zu detektieren und nicht vollständig sporttaugliche Probanden aus der Studie auszuschliessen.
Die Messungen wurden in standardisiertem Messablauf im vom Hersteller empfohlenen Posturokybernetiktest durchgeführt: Die Proband*innen traten auf Anweisung auf die mittige Markierung der frei oszillierenden Plattform in den Einbeinstand, das nicht-beübte Bein wurde angewinkelt, die Arme hingen neben dem Körper frei nach unten.

Nach einer zehnsekündigen Übungsphase trat der Proband/die Probandin zurück von der Plattform in die Ausgangsposition. Mittels Microswing-Software wurde ein Ergebnis zwischen 0–1000 Punkten in Abhängigkeit von der gemessenen Auslenkung der Plattform ermittelt. Pro Seite erfolgten in randomisierter Reihenfolge zehn Messungen. Sobald eine fehlerhafte Körperhaltung während der Messung festgestellt wurde oder der Proband/die Probandin das Gleichgewicht verloren hat, wurde die Messung abgebrochen und wiederholt. Nach Abschluss der Messung wurden die beiden ersten Messungen jeder Seite verworfen, um etwaige Fehlmessungen durch Verständnisprobleme zu verhindern. Aus den restlichen Messergebnissen wurde für beide Seiten (rechts und links) ein Mittelwert gebildet und für die weitere Analyse verwendet.
Die Mittelwerte für das linke und rechte Bein wurden grafisch aufbereitet und aufgrund einer fehlenden Normalverteilung der Messwerte mittels Mann-Whitney-U-Test für beide Geschlechter ausgewertet. Anhand des Z-Wertes erfolgte die Berechnung des Korrelationskoeffizienten zur Ermitt­lung der Effektstärke. Zusätzlich wurden die Mittel­werte der 50 Leistungssportler*innen und 50 Hobby-
sportler*innen in ihrer Subgruppe hinsichtlich geschlechtsspezifischer Unterschiede untereinander verglichen. Für signifikante Unterschiede wurde ein Niveau von p>0.05 fest­gelegt.
Mittels Regressionsanalyse wurden die Messwerte anschliessend auf Grösse und Gewicht adjustiert, um potenzielle Einflussgrössen zu identifizieren.

Ergebnis

Es gab keine medizinischen Komplikationen während der Messung am Posturomed. Die Datensätze von 96 Proband*innen konnten analysiert werden, bei 4 Proband*innen gab es Fehlmessungen bzw. unvollständige Datensätze, sodass die Daten nicht zur Analyse verwendet wurden (siehe Tabelle 1).
Für männliche Probanden zeigte sich ein Mittelwert von 613,05 Punkten (±207,80) für das rechte und 618,98 Punkten (±191,45) für das linke Bein.
Bei den Probandinnen zeigte sich ein Mittelwert von 701,92 Punkten (±139,75) für das rechte und 708,60 Punkten (±109,23) für das linke Bein (siehe Abbildungen 2 und 3).
Im Mann-Whitney-U-Test ergab sich ein Z-Wert von –2,19 (p=0,029) zugunsten der Probandinnen für das rechte und von Z= -2,34 (p=0,019) für das linke Bein. Beide Mess­ergebnisse weisen auf einen signifikanten Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Proband*innen sowohl für das linke als auch für das rechte Bein hin.
Dies ergab einen Korrelationskoeffizient r nach Pearson von r= 0,22 für das rechte und r=0,24 für das linke Bein.

Zusätzlich wurde eine Subgruppenanalyse für die Leistungssportler*innen und die Hobbysportler*innen durchgeführt.
Bei den Leistungssportlern*innen ergab sich ein Z-Wert von –2,12 (p=0,034) für das rechte und ein Z-Wert von –2,32 (p=0,020) für das linke Bein zugunsten der Sportlerinnen (rechts: r=0,31; links: r=0,33). Auch hier weisen beide Messungen einen signifikanten Unterschied zwischen den Geschlechtern auf.

Bei den Hobbysportler*innen ergaben sich nicht-signifikante Z-Werte von –1,02 (p=0,31) für das rechte und Z = –1,19 (p=0,235) für das linke Bein (rechts: r=0,15; links: r=0,17).
Die Regressionsanalysen sowohl für das linke als auch für das rechte Bein zeigten signifikante lineare Zusammenhänge bei dem Gewicht der Probanden und den Punkten im Posturomed. Mit steigendem Gewicht zeigt sich hierbei eine abnehmende Punktzahl im Posturomed^©. Ein signifikanter Zusammenhang zur Körpergrösse konnte nicht festgestellt werden (Tabellen 2 und 3).

Diskussion

Die posturale Stabilität spielt eine entscheidende Rolle in der Prävention von Sportverletzungen sowie in der Rehabilita­tion [1].
In verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Sportlerinnen bessere Fähigkeiten in der posturalen Stabilität aufweisen als Sportler [12–15]. Aufgrund von mess­methodischen Mängeln konnten bislang jedoch keine quantitativen Aussagen und detaillierten Vergleichsanalysen durchgeführt werden.
Gleichzeitig gibt es in der Literatur kein standardisiertes Testverfahren zur Messung und Quantifizierung der posturalen Stabilität, obwohl die Bedeutung der posturalen Stabilität allgemein anerkannt ist [6].
Mit dem Posturomed kann die posturale Stabilität global erfasst und mit Messwerten von 0 bis 1000 reliabel und valide quantifiziert werden.
In unserer Studie konnten wir zeigen, dass Sportlerinnen signifikant bessere Fähigkeiten in der posturalen Stabilität zeigen. Auch in der Subgruppenanalyse bei Leistungssportler*innen zeigte sich ein signifikanter Unterschied zugunsten der Sportlerinnen.
Dohm et al. untersuchten in ihrer Studie verschiedene Messverfahren. Sie konnten zeigen, dass das Posturomed im Vergleich zu anderen Messverfahren gut geeignet ist, die posturalen Fähigkeiten zu messen, da nicht nur bestimmte Muskelgruppen adressiert werden [6]. Ein grosser Vorteil beim Posturomed ist die Quantifizierungsmöglichkeit mit der Microswing-Software®, welche einen Zahlenwert von 0 bis 1000 gibt, was eine intra- und interindividuelle Vergleichbarkeit ermöglicht. Daher konnten wir mit dieser Studie erstmals den signifikanten, geschlechterspezifischen Unterschied mit Angaben von Punktzahlen quantifizieren.
In verschiedenen Studien konnte bereits gezeigt werden, dass Probandinnen in Testungen zur posturalen Stabilität bessere Ergebnisse erzielten als ihre männlichen Kollegen [12–15]. Ein genauer geschlechtsspezifischer Vergleich konnte bislang jedoch nicht durchgeführt werden, da reliable und valide Messwerte für eine quantitative Analyse nicht zur Verfügung standen.
In unserer Studie konnten wir bestätigen, dass Sportlerinnen bessere Ergebnisse in der posturalen Testung erzielten als männliche Sportler. Durch die Nutzung des Posturomed in Kombination mit der Microswing-Software konnten wir die Unterschiede erstmals detailliert erfassen und auf Signifikanzen und Korrelationen untersuchen.
In unserer Studie zeigte sich, dass die Messwerte der Damen signifikant besser waren als die der Herren. Erstmals konnten Korrelationskoeffizienten ermittelt werden (r=0,22 für das rechte und r=0,24 für das linke Bein).
Im Gegensatz zu den Studien von Smith et al. und Raschner et al., welche ihre Studien mit einem Kollektiv von Kindern und Jugendlichen durchführten, haben wir in unserer Studie Proband*innen im Alter zwischen 18 und 30 Jahren untersucht [12,15]. Dennoch konnten wir, ebenso wie Sell et al., welche ebenfalls Erwachsene untersucht haben, einen Vorteil in der posturalen Stabilität bei Probandinnen feststellen [14].
Garcia-Lineira et al. konnten ebenfalls zeigen, dass das Alter offensichtlich keinen Einfluss auf die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der posturalen Stabilität hat [13].
In der Subgruppenanalyse Leistungssportler vs. Leistungssportlerinnen zeigte sich ein signifikanter Vorteil, im Vergleich Hobbysportler vs. Hobbysportlerinnen ein Vorteil ohne Signifikanz auf Seiten der Probandinnen.
Unsere Ergebnisse zeigen ausserdem, dass bei höherem Trainingsumfang der Proband*innen eine höhere Effektstärke auftritt. Dies lässt vermuten, dass eine bessere allgemeine körperliche Fitness den Effekt des geschlechtsspezifischen Unterschiedes sogar noch stärken könnte, was in der Betreuung von Leistungssportlern berücksichtigt werden sollte.
Itamar et al. verglichen in ihrer Studie Judokas mit Schwimmern in Bezug auf die posturale Stabilität. Sie konnten zeigen, dass die posturale Stabilität durch regelmässiges Training bei den Judokas ausgeprägter war, eine geschlechtsspezifische Subgruppenanalyse wurde in ihrer Studie nicht durchgeführt [16].
Im Unterschied zu Itamar et al. haben wir hingegen keine Subgruppenanalyse zur Vergleichbarkeit einzelner Sportarten durchgeführt. Unsere Leistungssportler*innen haben wir aus verschiedenen Sportarten rekrutiert, der Vergleich einzelner Sportarten war nicht vorgesehen [16]. Für eine retrospektive Subgruppenanalyse hinsichtlich sportartspezifischer Unterschiede wären die Fallzahlen der Sportler aus einzelnen Sportarten zu klein, weshalb wir diese nicht durchgeführt haben.
Limitierend ist denkbar, dass Sportler bedingt durch frühere Verletzungen in ihren posturalen Fähigkeiten eingeschränkt sind und dies zu geringeren Werten geführt haben könnte. Letztlich könnte dies jedoch sowohl die Gruppe der Leistungs- als auch die Gruppe Hobbysportler*innen beeinflussen. Um den Einfluss durch Vorverletzungen so gering wie möglich zu halten, haben wir durch eine ausführliche Anamneseerhebung und klinische Untersuchung alle entsprechenden Sportler*innen aus dieser Studie ausgeschlossen.
Weiterhin ist ein «Lerneffekt» bei der Nutzung des Posturomed© denkbar, welcher die Ergebnisse beeinflussen könnte. Um die Wahrscheinlichkeit dieser potenziellen Verzerrung zu minimieren, wurden alle Proband*innen in randomisierter Reihenfolge der Beinseiten (rechts versus links) am Gerät getestet.
Weiterhin sollte ausgehend von unserer durchgeführten Regressionsanalyse berücksichtigt werden, dass das Körpergewicht ein zusätzlicher, wichtiger Einflussfaktor bei der Messung zu sein scheint. In weiteren Studien sollten daher geschlechtsspezifische Normwerte erarbeitet werden. Diese könnten neben einer Quantifizierung der posturalen Stabilität auch eine Empfehlung für ein angepasstes Training erlauben.

Schlussfolgerung

Mit dieser Studie konnte der geschlechterspezifische Unterschied in der posturalen Stabilität zwischen männlichen und weiblichen Sportlern nicht nur bestätigt, sondern messmethodisch bedingt erstmals quantifiziert werden. Hierbei lässt sich eine mittlere Effektstärke ermitteln.
Das Ziel weiterer Studien sollte die Ermittlung geschlechterspezifischer Normwerte sein, um so gezieltere Trainingspläne zur Verbesserung der posturalen Stabilität entwickeln zu können.

Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt für sich und seine Ko­autoren an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Korrespondenz

PD Dr. Thomas Sanjay Weber-Spickschen
Klinik für Unfallchirurgie
Medizinische Hochschule Hannover
Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover
E-Mail: weberspickschen1@gmail.com
Phone: +49 (0)17631294278

Literaturverzeichnis

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