Clevere Klamotten
Textilbasierte Elektromyostimulation für aktive Trainingsbekleidung
Aktive Trainingsbekleidung, welcher Sportler wünscht sich das nicht. Einfach eine
Trainingshose anziehen, das Stimulationsgerät einschalten und schon werden die Muskeln aufgewärmt, die Durchblutung gefördert und der Körper trainiert. Um dies Realität werden zu lassen, machten sich die Wissenschaftler des TITV Greiz auf, textile Elektroden zu
entwickeln, die genauso wie die Trainingsbekleidung angenehm, weich und kaum spürbar ihre Funktion ausüben.
Elektromyostimulation im Sport
Die therapeutischen Vorzüge künstlicher Muskelstimulationen sind schon seit längerem bekannt. Bereits 1902 konstruierte der Franzose Leduc ein auf elektromagnetischer Induktion beruhendes Stimulationsgerät und behandelte erfolgreich Muskellähmungen. Dies war Anlass für weitere Forschungsarbeiten und führte in den nachfolgenden 50 Jahren zur Begründung der Elektrotherapie. In dieser Zeit wurde eine Reihe von Verfahren entwickelt, welche bei den verschiedensten Krankheiten des Stütz- und Bewegungsapparates angewendet wurden.
Zugleich führte man zahlreiche Tierversuche durch, um Möglichkeiten und Grenzen des therapeutischen Einsatzes von elektrischen Strömen auszuloten. So wurde zum Beispiel 1939 herausgefunden,
dass niedere Säugetiere während einer künstlichen Stimulation der Skelettmuskulatur wesentlich höhere Kontraktionskräfte freisetzen, als sie mit Willkürkontraktionen überhaupt produzieren können. 1971 griffen die russischen Wissenschaftler Kotz und Chwilon diesen Ansatz auf und belegten dieses Phänomen am Menschen. Darüber hinaus führten sie Versuche mit gesunden Sportlern durch, um so ausgewählte und gut entwickelte Muskeln maximal zu kontrahieren.
Nach ihren Experimenten stellten sie fest, dass alle ihre Probanden einen Kraftzuwachs von 30 bis 40 % aufwiesen. Das Besondere hieran war, dass dies mit minimalen psychisch-physischen Anstrengungen in kürzester Zeit geschah. Folglich stellte sich die Elektromyostimulation als eine anerkannte Trainingsmethode heraus und wurde als zusätzliches Trainingsmittel für ausgewählte und wichtige Muskeln in Betracht gezogen [www.feel-fit.com].
Entwicklung textiler Elektroden
Die Wirkung des elektrischen Stromes zur medizinischen Therapie oder zum gezielten Aufbau spezieller Muskeln und Muskelgruppen bei Sportlern findet heutzutage sehr verbreitet Anwendung. Die Elektrotherapie nutzt hierbei unterschiedliche Wirkungen elektrischer Ströme auf den menschlichen Organismus. Hauptsächliche Anwendungsgebiete sind neben der Schmerztherapie (analgetische Wirkung des Stromes) die Muskelstimulation (durch den elektrischen Strom werden Muskelkontraktionen ausgelöst). Standardmäßig werden zur Elektrostimulation Ag-/AgCl-Klebeelektroden, welche nur wenige Male verwendet werden können, eingesetzt. Diese werden durch den Sportmediziner oder nach Anleitung durch den Sportler selbst an entsprechenden Punkten auf der Hautoberfläche fixiert.
Das Anbringen der Klebeelektroden ist für den Anwender insbesondere im Rumpfbereich schwierig. Auch werden die Klebeelektroden, die durch ein Klebegel fixiert werden, nicht als angenehm empfunden.
Dies wirkt nicht nur im Bereich der Extremitäten sehr störend aus, sondern es führt bei längeren Anwendungen zu vermehrter Schweißbildung unter der geschlossenen Oberfläche der Elektroden, was wiederum die Klebkraft herabsetzt. Damit wird neben dem Tragekomfort auch die Wirkung beeinträchtigt. Die Leitungen von den Elektroden zum Gerät behindern die Anwender in ihrer Bewegungsfreiheit.
Um den Tragekomfort, das Handling und somit die Akzeptanz solcher Systeme zu verbessern, wurde im TITV Greiz ein neues, mehrfachverwendbares Elektrodensystem auf der Basis elektrisch leitfähiger Garne entwickelt.
Textile Elektroden und ihre Wirkung
Die Textilelektroden wurden im institutseigenen Labor nach unterschiedlichen Parametern bewertet.
Neben der Bestimmung des Flächenwiderstandes konnte mittels Elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) am Hautmodell und am Probanden gezeigt werden, dass die präparierten ELITEX®-Elektroden eine optimale Kontaktimpedanz aufweisen. Durch die eingesetzte Präparation kann auf Koppel-/Leitgel verzichtet werden. Eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stromes über die Elektrodenfläche konnte mit Hilfe der Thermographie nachgewiesen werden. Die neuen textilen Elektroden zeigten bei allen Untersuchungen vergleichbare Ergebnisse wie herkömmliche Klebeelektroden.
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Physiotherapie des Universitätsklinikums Jena wurden textile Elektrodensysteme für Stimulation der Oberschenkelmuskulatur entwickelt und getestet. Die therapeutische Wirksamkeit der textilen Elektroden im Vergleich zu klassischen Klebeelektroden konnte mit Hilfe einer in vivo Studie an 25 Testpersonen nachgewiesen werden.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigte, das die textilen Elektroden in Bezug auf die getesteten Parameter
Hautwiderstand
Hauttemperatur
Einstellparameter der eingesetzten Stimulationssysteme ( Stromintensitäten)
und subjektive Einschätzung durch die Probanden (visuelle Analogskala) absolut vergleichbare Ergebnisse brachten.
Fazit
Die Vorteile der textilen Elektroden lassen sich kurz wie folgt zusammenfassen:
Sie zeigen im Labor- und Probandenversuch vergleichbare Ergebnisse wie Klebeelektroden.
Sie können ohne zusätzlichen Elektrolyt als Trockenanwendung benutzt werden.
Die Funktionalität ist voll gewährleistet.
Die Elektroden sind waschbar und desinfiszierbar.
Durch ihre Flexibilität können sie problemlos in Bandagen oder elastische Bekleidung integriert werden und gewährleisten damit eine einfache Positionierung.
Zusätzliche Klebegele werden nicht benötigt.
Die notwendigen Zuleitungen sind aus textilen, leitfähigen Fäden (ELITEX®) komfortabel integriert.
Für die Elektroden ist handelsübliche Gerätetechnik einsetzbar.
Integriert in textilen, elastischen Kleidungsteilen wie spezielle Trainingshosen oder -shirts wird neben einer leichten, optimalen, anatomiegerechte Positionierung der Elektroden ein deutlich verbesserter Tragekomfort und damit eine bessere Akzeptanz durch den Träger erreicht.
Sabine Gimpel
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