• Interdisziplinäre Überblicke über spezielle und allgemeine Therapie- & Trainingsreize bieten Ihnen die Abstracts der wellwave.foren und die wisschenschafltichen Zusammenstellungen.

  • Ausgewählte und thematisch geordnete wissenschaftliche Publikationen zu den Vibrationsanwendungen (teilw. von uns zusammengefasst) finden Sie unter Studien und Reviews.
     

  • Was die ETH Zürich im Bereich der Vibrationsanwendungen forscht finden Sie unter ETH Studien.
     

  • Unter Grundlagen und Literatur sind die für die Leistungssteigerung und den Gesundheitserhalt relevanten Erkenntnisse aus der Sportphysiologie, Rehabilitationsmedizin, Biomechanik und Bewegungslehre aussortiert und nachlesbar.

Aktuelle Publikationen

Von wellwave.net publizierte Arbeiten:

Abstracts der wellwave.foren

Wissenschaftliche Zusammenstellungen

Zusammenfassungen ausgewählter Kolloquien

Normen

Aktuelle und relevante Studien und Reviews zu ausgewählten Themen der Vibrationsanwendungen:

Kraft & Leistung

 

Osteoporose

Mechanismus &

allg. Effekte

 

Therapie

Schmerzen

Arthrose

(engl. osteoarthritis)

Die ETH forscht aktiv im Departement für Gesundheitswissen-schaften und Technologie auf dem Gebiet der fremd-erzeugten, zyklischen Impulse.

Zusammenhänge über Deformationsgeschwindig-keit und Adaptations-prozesse von Zellen, anatomischen Strukturen sowie Funktionssystemen. Interdisziplinärere Forschungsarbeiten zum Thema mechanischer Reize (Impulse):

Knorpel

Knochen

Biomechanik

Manipulation

Neuroplastizität

Muskelgewebe    

Das detaillierte Verständnis der Zusammenhänge dieser Standardwerke ist die Voraussetzung, um mechanische Reize (Impulse) gesundheits-wirksam und leistungs-orientiert setzen zu können. Fehlt dieses Verständnis oder die Erfahrung, fehlt das Verständnis für die Vibrationsanwendung.

 

L Han, EH Frank, JJ Greene, H Lee, HK Hung, AJ Grodzinsky, C Ortiz

Time-Dependent Nanomechanics of Cartilage
Biophysical Journal 2011; 100(7) 1846–1854

Die Nanomechanik des Knorpels ist zeitabhängig. Der Knorpel zeigt höchste Dynamik bei Frequenzen zwischen 0.1 - 100 Hz und somit bei schnellen Deformationen. Ein hoher Proteoglykangehalt scheint die mechanischen Eigenschaften des Knorpels auch bei grossen Amplituden gleichförmig und stabil zu halten.

M.B. Albro, R.E. Banerjee, R Li, SR Oungoulian, B Chen, AP del Palomar, CT Hung, GA Ateshian

Dynamic Loading of Immature Epiphyseal Cartilage Pumps Nutrients out of Vascular Canals
J Biomech. 2011; 44(9): 1654–1659

Die Zyklische Belastung (0.2 Hz) vergrössert die Aufnahmerate von Nährstoffen im Knorpel. Diese mechanische zyklische Belastung fungiert als Pumpe für den Nährstofftransport aus der synovialen Umgebung in den Knorpel hinein. Dieser Pumpeffekt scheint eminent für den Knorpelaufbau und Funktionserhalt zu sein. Für Langzeiteffekte müssen Belastungen wahrscheinlich innerhalb von 35 Stunden wiederholt werden.

CT Hung, RL Mauck, CCB Wang, EG Lima, GA Ateshian

A Paradigm for Functional Tissue Engineering of Articular Cartilage via Applied Physiologic Deformational Loading
Annals of Biomedical Engineering, Vol. 32, No. 1, January 2004 pp. 35–49

Gewebedeformierende Belastungen und hydrostatischer Druck sind die beiden bedeutendsten Einflussfaktoren für Chondrocyten. Die Höhe und Frequenz der Belastungen sind entscheidend, wobei besonders eine höhere zyklische Belastungsfrequenz die Proteoglykansyntheserate steigert. Ein ungenügender Nährstoffaustausch kombiniert mit fehlenden zyklischen Belastungen nach erfolgreicher Knorpeltransplantation führt zwangsläufig wieder zur Degeneration.

 

PF Yang, GP Brüggemann, J Rittweger

What do we currently know from in vivo bone strain measurements in humans?
J Musculoskelet Neuronal Interact 2011; 11(1):8-20

Due to the restriction of externally available specific zones of bone in vivo, strain measurements are limited to few locations only, for example the anteromedial aspect in the human tibia and dorsal surface in the metatarsal. According to these data, the strain magnitude in the tibia is within the range of 0-5000 με, and in some vigorous activities, such as jumping, basketball rebounding, the tibia strain magnitude can reach approximately 9000 με. Relative to strain magnitude, high rate strain is another potential stimuli factor to stimulate osteogenic responses. Depending on the specific kinds of exercise, bone strain rate is normally in the range of 1500-20000 με/s and could reach up to 58000 με/s during vigorous activities.

E Ozcivici, YK Luu, B Adler, YX Qin, J Rubin, S Judex, CT Rubin

Mechanical signals as anabolic agents in bone
Nat. Rev. Rheumatol. 6, 50–59 (2010)

Large, intense challenges to the skeleton are generally presumed to be the most osteogenic, but brief exposure to mechanical signals of high frequency and extremely low intensity, several orders of magnitude below those that arise during strenuous activity, have been shown to provide a significant anabolic stimulus to bone. Along with positively influencing osteoblast and osteocyte activity, these low‐magnitude mechanical signals bias MSC differentiation towards osteoblastogenesis and away from adipogenesis. Mechanical targeting of the bone marrow stem‐cell pool might, therefore, represent a novel, drug‐free means of slowing the age‐related decline of the musculoskeletal system.

A Torcasio, GH van Lenthe, H Van Oosterwyck

The importance of loading frequency, rate and vibration for enhancing bone adaptation and implant osseointegration
EuTrorpceaasnioCeet lalls. and Materials Vol. 16 2008 (pages 56-68)

Mechanical loading is one of the key factors that influence bone mass and the osseointegration of bone-anchored implants. From a clinical point of view, mechanical stimulation may be used to enhance bone strength and implant osseointegration. Among the many loading parameters that influence the response to mechanical loading, the effects of loading frequency and rate have been investigated in many studies. In this paper the most relevant animal studies that have addressed the effect of loading frequency, rate, and vibration on either bone adaptation or implant osseointegration are systematically reviewed.

 

JM Wakeling, AM Liphardta, BM Nigg

Muscle activity reduces soft-tissue resonance at heel-strike during walking
Journal of Biomechanics 36 (2003) 1761–1769

Ground reaction forces,soft-tissue accelerations and myoelectric activity were measured during walking for 40 subjects. Soft-tissue mass was estimated from anthropologic measurements, allowing inertial forces in the soft-tissues to be calculated. The force transfer from the ground to the tissues was compared with changes in the muscle activity. The soft condition resulted in relative frequencies (input/tissue) to be closer to resonance for the main soft-tissue groups. However, no increase in force transmission was observed. Therefore, the vibration damping in the tissues must have increased. This increase concurred with increases in the muscle activity for the biceps femoris and lateral gastrocnemius. The evidence supports the proposal that muscle activity damps soft-tissue resonance at heel-strike.

JM Wakeling, BM Nigg, AI Rozitis

Muscle activity damps the soft tissue resonance that occurs in response to pulsed and continuous vibrations
Journal of Applied Physiology, 2002 vol. 93 no. 3 1093-1103

This study tested the hypotheses that when the excitation frequency of mechanical stimuli to the foot was close to the natural frequency of the soft tissues of the lower extremity, the muscle activity increases 1) the natural frequency and 2) the damping to minimize resonance. Subjects were presented vibrations while standing on a vibrating platform. Both continuous vibrations and pulsed bursts of vibrations were presented, across the frequency range of 10–65 Hz. Elevated muscle activity and increased damping of vibration power occurred when the frequency of the input was close to the natural frequency of each soft tissue. However, the natural frequency of the soft tissues did not change in a manner that correlated with the frequency of the input. It is suggested that soft tissue damping may be the mechanism by which resonance is minimized at heel strike during running.

 

JG Pickar, PS Sung, YM Kang, W Ge

Response of lumbar paraspinal muscles spindles is greater to spinal manipulative loading compared with slower loading under length control
Spine J. 2007 ; 7(5): 583–595

Distinctive neural responses were observed which related to both the impulse thrust's duration and its displacement amplitude. Short duration thrusts simulating a high velocity, low amplitude spinal manipulation produced a higher frequency discharge compared with longer thrust durations. The relationship between thrust duration and neural discharge was curvilinear with a concave-up inflection occurring near the 25 to 100 ms duration. Paradoxically, spindle afferents were almost twice as sensitive to a 1 mm compared to a 2 mm displacement amplitude. The high velocity and low amplitude characteristics of a spinal manipulation appear to take advantage of inherent signaling properties of muscle spindles including their high sensitivity to very rapid changes in length and their non-linear response to small stretches. The data suggest that, in the clinical practice of spinal manipulation, control of both thrust duration and thrust amplitude are determinants of the level to which paraspinal muscle spindles are activated.

JG Pickar

Neurophysiological effects of spinal manipulation
Spine J, 2 (2002) 357–371

Muscle spindle afferents and Golgi tendon organ afferents are stimulated by spinal manipulation. Smaller-diameter sensory nerve fibers are likely activated, although this has not been demonstrated di- rectly. Numerous studies show that spinal manipulation increases pain tolerance or its threshold. Spinal manipulation is also thought to affect reflex neural outputs to both muscle and visceral organs. Substantial evidence demonstrates that spinal manipulation evokes paraspinal muscle reflexes and alters motoneuron excitability. The effects of spinal manipulation on these somatosomatic reflexes may be quite complex, producing excitatory and inhibitory effects.

 

T Gisler

Plastizität und Training der sensomotorischen Systeme
Schweizerische Zeitschrift für «Sportmedizin und Sporttraumatologie» 60 (3), 116–124, 2012

Erkenntnisse über die neuronalen Zusammenhänge belegen die Interaktion der verschiedenen Sensorsysteme, deren sensorische Variabilität, deren enormen Plastizität und Kapazität der reizverarbeitenden zentralnervösen Areale sowie der moto- rischen Kompetenzen. Dabei wird offensichtlich, dass spinale, supraspinale und kortikale Zentren eine übergeordnete Position einnehmen, die bei uneingeschränkter Sensorik mit hoher Geschwindigkeit präzise motorische Ergebnisse produzieren. Doch genau diese Geschwindigkeit und Präzision muss durch repetitives Üben stetig erarbeitet und bewahrt werden.

R Yuste, T Bonhöffer

Genesis of dendritic Spines.Insights from ultrastructural and imaging studies
Nature, 5/2004

There is clear evidence that the presynaptic terminal and neuronal activity have important roles in the pruning and maintenance of spines. In systems as different as the cerebellar climbing fibres and pyramidal neurons in the mouse visual cortex, neuronal activity can have a massive influence on the final number of spines. However, although activity deprivation decreases the number of spines in the visual cortex, it actually increases the spine number in the climbing fibre experiments, so the role of activity varies depending on the specific spine.

Q Zhou, KJ Homma, M Poo

Shrinkage of Dendritic Spines Associated with Long-Term Depression of Hippocampal Synapses
Neuron, Vol. 44, 749–757, 2004

Activity-induced modification of neuronal connections is essential for the development of the nervous system and may also underlie learning and memory functions of mature brain. Previous studies have shown an increase in dendritic spine density and/or enlargement of spines after the induction of long-term potentiation (LTP). Using two-photon time-lapse imaging of dendritic spines in acute hippocampal slices from neonatal rats, we found that the induction of long-term depression (LTD) by low-frequency stimulation is accompanied by a marked shrinkage of spines, which can be reversed by subsequent high-frequency stimulation that induces LTP. This activity-induced spine shrinkage may contribute to activity-dependent elimination of synaptic connections.

C Lüscher, RA Nicoll, RC Malenka, D Muller

Synaptic plasticity and dynamic modulation of the postsynaptic membrane

nature neuroscience, volume 3 no 6, 2000, 545
The biochemical composition of the postsynaptic membrane and the structure of dendritic spines may be rapidly modulated by synaptic activity. Here we review these findings, discuss their implications for long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD). We present a model, that suggests a succession of different expression mechanisms during the first hour of LTP. The associated trafficking events lead to an increase in the size of the PSD and, eventually, to the production of perforated synapses. LTD would involve the converse of these events, eventually, complete loss of the dendritic spine.
 

 

W Laube

Muskelaktivität: Prägung des ZNS und endokrine Funktion. Somatische oder degenerativ-nozizeptive Körperstruktur

Manuelle Medizin 2013, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013
Nur die aktiven Muskeln sind Quelle bewegungsspezifischer myofaszialer Afferenzen und von Signalstoffen, den Myokinen. Die Afferenzen bedingen die Adaptationen des Gehirns (Repräsentationen), die Myokine die des Energie- und Intermediärstoffwechsels und die Kommunikation besonders mit dem viszeralen Fett. Im ZNS sorgen Lern-, Ausdauer- und Krafttraining für hochspezifische Anpassungen. Die Hirnstrukturen der Sensomotorik sind mit denen des Schmerzes deckungsgleich oder eng verknüpft und Ursprung der endogenen Schmerzhemmsysteme.

W Laube

Der Zyklus Belastung – Adaptation. Grundlage für Struktur, Funktion, Leistungsfähigkeit und Gesundheit

Manuelle Medizin 2011 · 49: 335–343, Springer-Verlag 2011
Der Organismus benötigt Belastung, um die Organe und ihr Zusammenspiel strukturell und funktionell zu entwickeln, zu erhalten und die Alterungsprozesse zu beeinflussen. Zum Vollzug der Leistungsvorgabe, der Belastung, realisiert der Organismus einen biologischen Aufwand, die Beanspruchung, und es entsteht eine beanspruchungsspezifische Ermüdung. Essenziell für alle Erholungsprozesse (Restitution, Reparatur, Adaptation) sind die Beanspruchungen der anabolen hormonellen, parakrinen und autokrinen Systeme.

T Gisler

Dehnung des M. quadriceps femoris aus anatomisch-physiologischer Sicht

Schweizerische Zeitschrift für «Sportmedizin und Sporttraumatologie» 60 (3), 116–124, 2012
Am Beispiel des M. quadriceps femoris werden einerseits die klinische Evaluation der Muskellänge (M. rectus femoris) und die Mobilität der drei Mm. vasti aufgezeigt, anderseits indizierte anatomisch und physiologisch differenzierte Dehnprinzipien, Dehnmethoden sowie Interventionen ausführlich beschrieben. Der Artikel zeigt stellvertretend die komplexen lokalen und interaktiven Überlegungen, welche einer beweglichkeitsassoziierten Intervention vorausgehen und die hohen Ansprüche, die an die Wahl und die Ausführung eines geeigneten Übungskonstruktes gestellt werden.

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