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Der Einsatz von Elektromyostimulation (EMS) verspricht ein zeiteffizientes und effektives Training und erfreut sich daher großer Beliebtheit. Eine aktuelle Studie befasste sich nun mit den Wirkungen eines EMS-basierten Trainingsprogramms auf Kraftleistungen bei Erwachsenen unterschiedlichen Alters – mit vielversprechenden Ergebnissen.

Der altersbedingte Rückgang der Muskelkraft und -funktion ist ein gut dokumentiertes Phänomen. Dabei stellt der Rückgang der funktionellen Leistungsfähigkeit der unteren Extremitäten wohl den bedeutendsten Parameter für Gebrechlichkeit und den Verlust der Selbstständigkeit dar. Zwar kann Krafttraining generell einem Schwund der Muskelkraft entgegenwirken, allerdings gibt es über die Trainierbarkeit des neuromuskulären Systems über die Lebensspanne hinweg keine konsistenten Erkenntnisse. Darüber hinaus sind gerade ältere Menschen häufig weniger motiviert, intensivere Trainingseinheiten zu absolvieren, die die notwendigen neuromuskulären Anpassungen hervorrufen.

Effektivität von EMS in verschiedenen Altersstufen?

Vor diesem Hintergrund wird die Ganzkörper- Elektromyostimulation (EMS) als zeitsparende und variable Technologie angesehen, um dieser Zurückhaltung gegenüber Krafttraining entgegenzutreten. Tatsächlich bestätigen einige Studien einen vergleichbaren Effekt von EMS und konventionellem Krafttraining auf Muskelmasse und -funktion. Allerdings stellt sich auch in diesem Zusammenhang die Frage, inwieweit mittels EMS neuromuskuläre Leistungsfaktoren über verschiedene Lebensphasen hinweg positiv beeinflusst werden können.

Eine Gruppe deutscher Wissenschaftler gingen dieser Frage nun auf den Grund und verglich die Effektivität von EMS-basierten Interventionen bei Erwachsenen unterschiedlichen Alters. Der Schwerpunkt lag dabei auf Kraftleistungen der unteren Extremitäten. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich in dem Fachmagazin Clinical Interventions in Aging1 veröffentlicht.

Die Studie

Für die Studie wurden Daten aus bereits veröffentlichten sowie laufenden Untersuchungen zusammengetragen. Dabei wurden alle Daten von derselben Institution – der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg – erhoben und ausgewertet. Insgesamt waren damit 118 Männer im Alter von 27 bis 89 Jahren Teil der Studie. Von den Untersuchungen ausgeschlossen wurden Personen, die ein oder mehrere der folgenden Kriterien erfüllten: Einnahme von Medikamenten, Vorhandensein von Muskelschwund, Absolvieren von mehr als zwei Trainingseinheiten pro Woche, keine Gewährleistung einer korrekten Durchführung der geforderten Krafttests, Teilnahme an weniger als 80 Prozent der Einheiten im Rahmen der Intervention.

Vor und nach Beendigung der 14- bis 16-wöchigen Trainingsprogramme wurde mithilfe isokinetischer Tests die funktionelle Leistungsfähigkeit der unteren Extremitäten erfasst.

Was wurde untersucht?

Als Kennwerte für die Beinkraft wurde die isometrische Maximalkraft der Hüftextensoren (Strecker) und der Hüftflexoren (Beuger) erfasst. Die Messung erfolgte im Sitzen mittels einer isokinetischen Beinpresse im Anschluss an ein fünfminütiges Warm-up auf dem Radergometer und einem Probeversuch. Die Probanden der Studie führten zwei Versuche – maximales Drücken für Extension sowie maximales Ziehen für Flexion – durch, bei denen jeweils der höchste Wert für Extension und Flexion erfasst wurde. Zusätzlich wurde das Verhältnis beider Parameter zueinander berechnet. Aus Standardisierungsgründen war, wenn möglich, der gleiche Testleiter für die korrekte Durchführung der Krafttests verantwortlich.

Wie wurde trainiert?

Alle in das Gesamtprojekt einbezogenen Teilstudien umfassten einen Interventionszeitraum von 14 bis 16 Wochen. Trainiert wurde dabei 1,5-mal pro Woche (z.B. jeden Dienstag und jeden zweiten Donnerstag) für jeweils 20 Minuten. Das EMS-Protokoll bestand aus bipolaren Impulsen von 85 Hz (Impulsbreite 350 μs) mit Zyklen von jeweils 4 bis 6 Sekunden Stromapplikation und 4 Sekunden Pause. Während der 4- bis 6-sekündigen Stimulationsphase führten die Teilnehmer zwischen 10 und 14 dynamische Übungen – jeweils zwei Sätze à acht Wiederholungen – durch. Die Übungen erfolgten im Stehen und ohne zusätzliches Gewicht. Die Reizintensität wurde vom Übungsleiter in Absprache mit dem jeweiligen Teilnehmer individuell auf Basis einer Skala zum subjektiven Belastungsempfingen angepasst. Hierdurch sollte eine ausreichend hohe, aber gleichzeitig von den Teilnehmern tolerierbare Intensität aller stimulierten Körperregionen gewährleistet werden. Im Mittel wurde das Belastungsempfinden mit „anstrengend“ bis „sehr anstrengend“ angegeben.

Um altersspezifische Aussagen über die Effektivität der EMS-Intervention treffen zu können, wurden die Studienteilnehmer in die Altersgruppen < 35 Jahre, 35–49 Jahre, 50–64 Jahre, 65–79 Jahre sowie ≥ 80 Jahre aufgeteilt.

Leistungsverbesserungen in allen Altersgruppen

Die Forscher stellten im Anschluss an die Interventionen Leistungsverbesserungen in allen Altersgruppen fest. Im Durchschnitt steigerten die Probanden ihre Maximalkraft in der Hüftextension um 11,5 Prozent und in der Hüftflexion um 21,6 Prozent. Das Verhältnis von Flexion zu Extension als Parameter der Muskelbalance stieg entsprechend um 9,4 Prozent. Diese Ergebnisse zeigen, dass die angewandte EMS-basierte Intervention eine effektive Möglichkeit zur Steigerung der Beinkraft darstellt. Während die Maximalkraft der Strecker im Mittel etwa das Doppelte der Beuger erreichte, waren die Kraftzuwächse der Beuger deutlich höher, wodurch auch der Anstieg des Quotienten dieser beiden Parameter zu erklären ist. Den Autoren nach könnte dies zu einer funktionelleren Muskelbalance der unteren Extremitäten führen.

Abnehmende Trainierbarkeit mit steigendem Alter

Die Ergebnisse der Maximalkraft deuten auf eine abnehmende Trainierbarkeit mit steigendem Alter hin. Signifikant wurde dieser Unterschied allerdings nur für die Hüftextensoren und nicht für die Hüftflexoren. Das Kraftverhältnis stieg durch die EMS-Intervention in allen Altersgruppen ähnlich stark an (siehe Abbildung 1). Auch wenn von den Autoren der Studie nur am Rande thematisiert, ist es interessant, sich die Ergebnisse der Kontrollgruppen anzuschauen. Die Kontrollgruppen führten keine EMSIntervention durch, nahmen allerdings, wie die Interventionsteilnehmer, an den Vorher- und Nachher-Messungen teil. Da die Teilnehmer der Kontrollgruppen kaum Leistungsänderungen zu verzeichnen hatten, können die Kraftzuwächse innerhalb der Interventionsgruppen als sehr aussagekräftig angesehen werden.

Nur wenige Vergleichsstudien vorhanden

Da die beschriebene Studie die erste ist, die die Trainierbarkeit mit steigendem Alter mittels EMS untersucht, können Vergleiche nur zu herkömmlichen Krafttrainingsstudien gezogen werden. Ein eindeutiges Bild zeichnet sich in diesen allerdings nicht ab. So zeigte eine Studie, dass 65-Jährige nur ein Drittel des Kraftzuwachses von 25-Jährigen durch eine Kraftintervention erfahren. Ein ähnliches Ergebnis wurde in zwei weiteren Untersuchungen berichtet, die Maximalkraftzuwächse der unteren Extremitäten im Anschluss an ein 24- bis 26-wöchiges Krafttraining bei jüngeren sowie älteren Männern analysierten. Auf der anderen Seite zeigten drei unabhängige Studien keinen Rückgang der Trainierbarkeit der Beinkraft nach 8, 12 bzw. 20 Wochen moderaten bis hochintensiven Krafttrainings bei älteren Menschen. Dabei scheinen die Interventionsdauer, die Intensität der Übungen und die Verwendung von Tests mit offener bzw. geschlossener kinetischer Kette keinen Einfluss auf die Ergebnisse zu haben. Insgesamt schließen die Autoren in Kombination mit ihrer eigenen Studie, dass es zumindest einen Trend für eine reduzierte Trainierbarkeit der Kraft mit steigendem Alter gibt.

Als Limitation der Untersuchung kann die Stichprobengröße betrachtet werden, da einzelne Altersgruppen relativ wenige Teilnehmer beinhalteten und somit die statistische Aussagekraft eingeschränkt ist. Weiter wurden als Kraftparameter lediglich die Hüftextension und die Hüftflexion analysiert, während weitere wichtige Messgrößen wie die Kraft in den oberen Extremitäten unberücksichtigt blieben.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Trainierbarkeit der Beinkraft mithilfe von EMS mit zunehmendem Alter abzunehmen scheint, auch wenn nicht alle betreffenden Parameter statistische Signifikanz erreichten. Da eine gut ausgeprägte Maximalkraft von Hüftbeuger und -strecker jedoch einen entscheidenden Teil zu einem selbstständigen Lebensstil beiträgt, ist die Erkenntnis, dass alle untersuchten Altersgruppen Leistungszuwächse durch das EMSTraining verzeichnen konnten, das wohl entscheidende Ergebnis der Studie. Zusätzlich kann der deutlich höhere Kraftzuwachs der Beuger zu einer besseren Muskelbalance der unteren Extremitäten führen.

- Stefan Altmann - 

Literatur:
1 von Stengel, S., & Kemmler, W. (2018). Trainability of leg strength by whole-body electromyostimulation during adult lifespan: a study with male cohorts. Clinical Interventions in Aging, 13, 2495.

Stefan Altmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Sport und Sportwissenschaft des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und beschäftigt sich mit den Themen „Fitness im Alter“ sowie „Ausdauer- und Schnelligkeitsdiagnostik“.

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