Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Ermittlung von Messdaten als Grundlage für die technische Entwicklung einer Ansteuerungsmethode, welche mittels Repetitiver Peripherer Magnetstimulation (RPMS) gezielte Bewegungen induziert. Dazu sollten die quantitativen mechanischen Komponenten des Muskeltonus - Elastizität (stiffness), Vikosität (viscosity) und Massenträgheit (inertia) – und die EMG-Aktivität während RPMS ausgewertet werden. Im ersten Teil der Untersuchung wurden anhand von gesunden Probanden (n=12) Normwerte für die mechanischen Komponenten des Muskeltonus um das Ellbogengelenk erstellt. Dazu wurden unter Zuhilfenahme eines Drehmomentmotors Untersuchungen bei willkürlicher isometrischer Haltetätigkeit im Ellbogengelenk durchgeführt. Es bestätigte sich, dass die Viskosität und Elastizität von der Höhe der isometrischen Kraftentwicklung im Muskel linear abhängig sind. Die ermittelten Messwerte stellten die Basis für den Vergleich mit, den im zweiten Versuchsabschnitt während RPMS-Stimulation, gewonnenen Daten dar. Im zweiten Abschnitt der Versuchsreihe wurde die Beugung im Ellbogen mittels RPMS induziert und den Ergebnissen der Tonusmessung bei willkürlicher Beugung gegenübergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass sich beim Muskeltonus und dessen Komponenten je nach Art der Muskelaktivierung deutliche Unterschiede ergeben. Unter anderem bedingt durch das starre Innervationsmuster von 20 Hz lag der Dehnungswiderstand des Gelenkes während RPMS weitaus niedriger als bei willkürlicher Beugung. Zusätzlich fällt die Kokontraktion des M. triceps brachii, welcher am Muskeltonus rund um das Ellbogengelenk beteiligt ist, während der RPMS niedriger aus. Im dritten Versuchsteil wurde der Einfluss ermüdender Muskeltätigkeit (fatigue) auf die gemessenen mechanischen Parameter untersucht. Zusätzlich wurden die, unter den verschiedenen Versuchsbedingungen auftretenden EMG-Aktivitäten dokumentiert. Der Muskeltonus sank nach muskulärer Ermüdung im Falle einer RPMS-induzierten Beugung deutlich. Dies war während willkürlicher Beugung nur in geringem Maße zu beobachten. Das ZNS besitzt demnach Kompensationsmechanismen, welche die Höhe des Dehnungswiderstandes bei muskulärer Erschöpfung aufrecht erhalten. Die bei willkürlicher Beugung gesteigerte EMG-Aktivität nach erschöpfender Muskeltätigkeit spricht für die vermehrte Rekrutierung von Motorischen Einheiten (v.a. der S-Fasern), die erhöhte Reflexaktivität unter anderen für eine gesteigerte Empfindlichkeit der Muskelspindeln. Bei RPMS-induzierter Beugung fallen die EMG-Aktivitäten deutlich niedriger aus. Die Stimulationsintensität muss nach muskulärer Erschöpfung gesteigert werden, um das erzeugte Drehmoment aufrecht zu erhalten. Trotz des deutlich sinkenden Dehnungswiderstandes nimmt die EMG-Aktivität dabei zu.     «

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Ermittlung von Messdaten als Grundlage für die technische Entwicklung einer Ansteuerungsmethode, welche mittels Repetitiver Peripherer Magnetstimulation (RPMS) gezielte Bewegungen induziert. Dazu sollten die quantitativen mechanischen Komponenten des Muskeltonus - Elastizität (stiffness), Vikosität (viscosity) und Massenträgheit (inertia) – und die EMG-Aktivität während RPMS ausgewertet werden. Im ersten Teil der Untersuchung wurden anhand von gesunden Proban...     »

The object of this work is the investigation of elementary data as basis for the technical development of an method to control target movements via repetitive peripheral magnetic stimulation (RPMS). For this purpose, the quantitative mechanical components of the muscle-tone – stiffness, viscosity and inertia – and the EMG-activity should be analyzed during RPMS. In the first part of the investigation standard values for the mechanical properties of the ellbow joint were generated with healthy Subjects (n=12). With the aid of a torque motor, investigations during voluntary isometric flexion work were executed. A linear dependency of the parameters stiffness and viscosity on the level of the isometric force was confirmed. In the second part of the test series the flexion of the ellbow was induced by RPMS. The attained data was compared with the standard values during voluntary movement. Significant differences in the components of the muscle tone depending on the type of muscle activation showed up. Among other things, because of the fixed innervation pattern of 20Hz, the muscle tone during RPMS induced movement represented far lower than during voluntary movement. Beside this, the co-contraction of the M. triceps brachii, which is involved in the muscle-tone around the ellbow-joint decreased during RPMS. During the third part, the influence of exhausting muscle exercise (fatigue) on the investigated parameters was analyzed. In addition, the EMG-activities during the different test conditions were documented. The muscle-tone decreased significantly post-fatigue during RPMS. This phenomena could not be experienced during voluntary movements. According to this, the CNS posseses compensation mechanisms, which hold up the level of muscle tone during mucular fatigue. On the one hand, the increased EMG-activity post-fatigue during voluntary movements shows an increased recruiting of motor units (above all S-fibers). On the other hand, the increased reflex-activity shows an increased sensitivity of the muscle-spindles. During RPMS, the EMG-activities showed up significantly lower. The stimulation intensity had to be increased significantly after muscle fatigue, to hold up the induced torque. Despite of the significantly decreasing muscle-tone, the EMG-activity increased.     «

The object of this work is the investigation of elementary data as basis for the technical development of an method to control target movements via repetitive peripheral magnetic stimulation (RPMS). For this purpose, the quantitative mechanical components of the muscle-tone – stiffness, viscosity and inertia – and the EMG-activity should be analyzed during RPMS. In the first part of the investigation standard values for the mechanical properties of the ellbow joint were generated with healthy Su...     »