Effektivere Prävention von Kreuzbandverletzungen durch mobile Analyse und Simulation von athletischen Bewegungen auf dem Spielfeld.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Anne Koelewijn
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520189992

Forschungskontext: Die Präventionsforschung in Bezug auf Rupturen des vorderen Kreuzbands (ACL) im Sport steht vor einer Herausforderung. Obwohl Trainingsprogramme für die Prävention (IPEPs) von ACL Rupturen entwickelt wurden, die auch in kontrollierten Studien gute Ergebnisse erzielten, werden diese Programme zu wenig implementiert und führen damit nicht zu der erhofften großflächigen Reduzierung von ACL Verletzungen. Ein zentraler Grund dafür ist, dass die Wirkungsmechanismen der Trainingsprogramme nicht ausreichend verstanden sind, sodass eine flexible und individuelle Anpassung der Programme an ein bestimmtes Trainingssetting nicht möglich ist. Das hier beschriebene Forschungsprojekt stellt sich dieser Herausforderung und verfolgt das Ziel, die Wirkungsmechanismen von ACL IPEPs durch mobile Analysen und Simulationen von athletischen Bewegungen auf dem Spielfeld zu untersuchen. Projektziele: 1) Entwicklung und Validierung von FAME – eines mobilen Systems für die Messung von Ganzkörperbewegungen einschließlich Muskel- und ACL-Kräfte während athletischer Bewegungen (Ziele 1&2) 2) Anwendung von FAME im Fußball, um Effekte eines 8-wöchigen ACL IPEPs auf die Bewegungsstrategien bei Richtungswechselbewegungen (CODs) im freien Spiel zu untersuchen (Ziel 3) 3) Durchführung von Experimenten mit ‘virtuellen Athlet*innen’, um Ansatzpunkte für effektivere Trainingsinhalte von ACL IPEPs zu identifizieren (Ziel 4) Methodik: Der technische Ansatz des FAME-Systems ist die Rekonstruktion von athletischen Bewegungen inkl. Muskel- und ACL-Kräfte basierend auf einem skalierten, Ganzkörpermodell des Skeletts und des Muskel-Sehnen-Apparats. Mithilfe von Optimal Control Simulationen rekonstruiert das Körpermodell die zu erfassende athletische Bewegung, indem es die experimentell gemessenen Bewegungssignale von Inertial- und Elektromyographie-Sensoren nachahmt. Nach der Entwicklung und Validierung von FAME (Ziele 1&2) werden wir das System einsetzen, um die Hypothese zu prüfen, dass ein 8-wöchiges ACL IPEP zu einer Verbesserung der Bewegungs- und Muskelaktivierungsstrategie bei realen CODs auf dem Spielfeld führt, die die wirkenden Kräfte auf das ACL effektiver reduziert (Ziel 3). Abschließend werden wir Optimal Control Simulationen einsetzen, um vorauszusagen, welche COD Bewegungsstrategien und neuromuskuläre Anpassungen zu einer noch effektiveren Reduzierung von ACL-Kräften führen könnten, um somit Trainingsvorschläge für zukünftige ACL IPEPs zu generieren (Ziel 4). Neuwert: Diese Studie wird erstmals ACL-Kräfte bei athletischen Bewegungen im freien Spiel abschätzen. Wir nutzen diese Innovation, um ein besseres Verständnis der Wirkungsmechanismen von ACL Präventionstraining zu erzielen und somit eine flächendeckende und effektivere Reduzierung von ACL Verletzungen im Sport zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Peter Federolf; Dieter Heinrich, Ph.D.; Maurice Mohr, Ph.D.