Handbikes ermöglichen eine aktive Freizeitgestaltung - und Leistungssport 

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Die Sportart Handcycling ist für Menschen, die temporär oder langfristig auf die Nutzung eines Rollstuhls angewiesen sind, eine hervorragende Möglichkeit, mit relativ wenig Aufwand sportlich aktiv zu sein. Neben leistungsmotivierten Gesichtspunkten liefert die Sportart gute Voraussetzungen, Sport im Rollstuhl auch als Mittel der Prävention zu nutzen.

Denn wie in der vorliegenden Studie festgestellt wurde, kann der Energieumsatz im Handcycling bereits durch moderate Trainingsintensitäten ausreichend erhöht werden. Dies zeigt, dass auch bei Menschen im Rollstuhl präventivmedizinische Effekte erzielt werden können. Es fehlen jedoch nach wie vor Längsschnittuntersuchungen zum Zusammenhang von regelmäßiger körperlicher Aktivität sowie Mortalität und Morbidität bei Rollstuhlfahrern.

Handcycling oder Handbiken, wie es inoffiziell heißt, ist primär eine Sportart für Menschen mit Rückenmarksschädigungen und -erkrankungen sowie Amputationen der unteren Extremitäten. Ein Handcycle wird über zwei Handkurbeln angetrieben, die über einen Ketten- oder Riemenantrieb mit dem Vorderrad eines dreirädrigen Fahrrads verbunden sind. Der Antrieb erfolgt also ausschließlich über die Kraft der Arme. Die Lenkung ist ebenfalls an die Armkurbel gekoppelt. Ähnlich der Unterscheidung diverser Fahrradtypen, wie Rennrad, Mountainbike, Tourenrad oder City-Rad, lassen sich auch Handbikes in verschiedene Kategorien unterteilen. Dazu zählen z. B. Rennbikes, Tourenbikes und Freizeit- bzw. Allroundbikes. Rennbikes (Abb.1a) sind ausschließlich für den Leistungssportbereich bestimmt. Sie bestehen aus einer starren Rahmenkonstruktion, d. h. der Nutzer muss in das Rennbike umsteigen. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei Freizeit- bzw. Allroundbikes – auch Adaptivbikes genannt – in der Regel um Vorspannbikes (Abb.1b), die innerhalb kürzester Zeit über verschiedene Systeme an den Alltagsrollstuhl angekoppelt werden können und sich so für den allgemeinen Gebrauch, etwa für eine gemeinsame Radtour oder zum Einkaufen, anbieten. Die Entwicklung der modernen Handbikes spielt nicht nur für leistungsorientierte Athleten eine wichtige Rolle [4], sondern ist generell für viele auf den Rollstuhl angewiesene Personen von großer Bedeutung, da deren Mobilität durch diese Bikes entscheidend erhöht wird [3, 5]. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rollstühlen können mit Handbikes problemlos längere Distanzen und v. a. auch Strecken mit Steigungen bewältigt werden, ohne dass dabei im Vergleich zum Antreiben eines Alltagsrollstuhls vergleichbare Formen der Ermüdung einsetzen. „Das Handbike erst ermöglicht eine aktive Freizeitgestaltung des Rollstuhlfahrers mit seiner Familie oder Freunden draußen in der Natur und gibt ihm die Möglichkeit zurück, wieder im öffentlichen Leben präsent zu sein.“ (Cagol, 2002, S. 271). Menschen, die auf die Nutzung des Rollstuhls angewiesen sind, können also mit Hilfe eines Handbikes ideal gemeinsam mit Menschen ohne Behinderung Sport betreiben oder Ausflüge unternehmen, die auf einer gelebten Mobilität beruhen. Die Benutzung eines Handbikes eignet sich im Besonderen auch für Untrainierte, da die Bikes im Vergleich zum Alltagsrollstuhl einen wesentlich höheren mechanischen Wirkungsgrad aufweisen [2, 9, 16]. Darüber hinaus können Überlastungssyndrome oder Schmerzen im Bereich des Schultergürtels, eine Rundrückenhaltung oder Probleme in den Handgelenken, wie sie beim Antrieb eines Rollstuhls über die beiden Greifringe an den Hinterrädern auftreten können, reduziert werden [8, 10, 17].

Leistungssport

Die Wettkampfteilnahme von Athleten mit verschiedenen Behinderungsformen erfordert beim Handcycling wie in allen anderen Sportarten eine adäquate Einteilung in Wettkampfklassen, um die Chancengleichheit der Teilnehmer zu wahren und einen fairen Leistungsvergleich unter Sportlern mit ähnlichen oder gleichen Funktionen zu erlauben. Im Handcycling werden gegenwärtig drei Klassen mit verschiedenen Unterteilungen genutzt, um einen fairen Wettkampf sowohl für Menschen mit einer tetraplegischen Querschnittslähmung als auch für Menschen mit einer beidseitigen Oberschenkelamputationzu gewährleisten. Im Spitzensport sind ausgesprochen eindrucksvolle Ergebnisse zu verzeichnen. So liegt der Weltrekord über die Marathondistanz mittlerweile nur noch knapp über einer Stunde (Heidelberg 2009: 1:00,03). In Deutschland nehmen die Athletinnen und Athleten neben den Deutschen Meisterschaften v. a. an City-Marathon-Veranstaltungen teil, die auch als nationale und teilweise internationale Serie gewertet werden. Die Sportart gehört zum Kanon der Olympischen Spiele und es gibt Welt- sowie Europameisterschaften. In zunehmendem Maße gibt es Angebote, die als ausgesprochen Langstrecken-orientiert gelten dürfen. Dazu gehören Etappenrennen, z. B. in Alaska, ebenso wie Tages-Langstreckenrennen, wie z. B. das Rennen um den Genfer See. In diesem Jahr gelang 2 deutschen Teilnehmern die Querung Amerikas beim „Race Across America“. Die große Dynamik und Beliebtheit der Sportart in Deutschland sowie die Leistungsfähigkeit der nationalen Athleten führte im Jahr 2008 dazu, dass 8 Starterinnen und Starter des Deutschen Behindertensportverbands, Abteilung Radsport, an den Handcycling-Wettbewerben der Paralympics in Peking teilnahmen. Deutschland stellte damit doppelt so viele Athleten wie jedes andere Land im Bereich des Handcyclings.

Präventivmedizinische Aspekte

Aus medizinischer und volkswirtschaftlicher Sicht sind präventive Konzeptionen, welche die Situation von Menschen mit einer Rückenmarkserkrankung oder –verletzung berücksichtigen und auf systematischen Untersuchungen basieren, vor dem Hintergrund einer obligaten Kostenreduktion im Gesundheitswesen von großer Bedeutung. Dies gilt insbesondere auch, weil durch veränderte Lebensbedingungen und durch Errungenschaften der Medizin Menschen mit einer traumatischen Querschnittslähmung mittlerweile eine Lebenserwartung haben, die sich, insbesondere bei niedrigen Läsionshöhen, kaum von der Lebenserwartung vom „Fußgänger“ unterscheidet. Die besondere Relevanz dieser präventivmedizinischen Konzeptionen erschließt sich allerdings auch, weil für die Betroffenen neben der Rehabilitation zunehmend die individuelle Veränderung und Verbesserung der Lebenssituation und -qualität – in ihrer engen Verbindung mit der Prävention von sekundären Erkrankungen – in den Fokus des Interesses rückt [1]. Im Wesentlichen fußen die meisten präventivmedizinischen Konzeptionen auf umfangreichen Längsschnittuntersuchungen über den Zusammenhang zwischen dem zusätzlichen Energieverbrauch durch körperliche Aktivität einerseits und der Mortalitäts- und Morbiditätsrate andererseits [6, 7, 12, 18]. Aus diesen Erhebungen lassen sich entsprechende Empfehlungen für Sport und körperliche Aktivität ableiten, die das Risiko einer Herz-Kreislauf-Erkrankung minimieren. So empfiehlt das American College of Sports Medicine (ACSM) für nicht behinderte Menschen regelmäßige körperliche Aktivität an mindestens 3–5 Tagen pro Woche für etwa 20–60 Minuten in Abhängigkeit von der Intensität der Aktivität, die als ausdauerbetonter Sport durchgeführt werden sollte [11]. Nach der Harvard Alumni Studie führt ein zusätzlicher wöchentlicher Energieverbrauch von 2000–2500 kcal respektive einem täglichen zusätzlichen Energieverbrauch von etwa 300–350 kcal dazu, die Wahrscheinlichkeit eines Myokardinfarktes zu minimieren [14]. An diesen Empfehlungen und Studien orientiert sich auch die Deutsche Gesellschaft für Sportmedizin und Prävention (DGSP) in ihren 10 goldenen Regeln für gesundes Sporttreiben [15], wobei neben dem Optimum der Aktivitätsdosis insbesondere auf eine realistische körperliche Aktivität hingewiesen wird. Voraussetzung für die Möglichkeit zur Umsetzung dieser Vorgaben im alltäglichen Leben sind allerdings Quantifizierungen des Energieverbrauchs von körperlichen Aktivitäten, wie sie im Bereich der Nichtbehinderten für nahezu alle denkbaren körperlichen Aktivitäten existieren [6]. Für Menschen, die hinsichtlich ihrer Mobilität vom Rollstuhl abhängig sind, existieren derartige Empfehlungen nicht. Ursächlich ist dies darauf zurückzuführen, dass keine experimentellen Quantifizierungen des Energieverbrauchs vorliegen und systematische, prospektive Längsschnittuntersuchungen hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen dem Energieverbrauch und der Herz-Kreislauf-Mortalität und -Morbidität dementsprechend noch nicht durchgeführt werden konnten. Untersuchungen des Energieverbrauchs bei verschiedenen Rollstuhlsportarten sind somit zwingende Voraussetzung zur Überprüfung der dargestellten Wechselwirkungen. Dies gilt auch im Hinblick auf die Vorgabe von präventivmedizinischen Empfehlungen. Vor dem Hintergrund der gestiegenen Lebenserwartung und dem erhöhten Risiko für Erkrankungen des atherogenen Formenkreises aufgrund des gezwungenermaßen bewegungsarmen Lebensstils sind solche Untersuchungen von elementarer Bedeutung.

Energieverbrauch im Rollstuhlsport

Aus diesem Grund wurde in eigenen Untersuchungen der Energieverbrauch bei verschiedenen Rollstuhlsportarten untersucht, um die bestehende defizitäre Informationslage zu verbessern. Beim Handcycling wurden Energieverbrauchswerte für 2 unterschiedliche Intensitäten ermittelt. Dies diente dazu, sowohl Orientierungen im Sinne eines moderaten Ausdauertrainings zu ermitteln als auch Energieumsätze zu bestimmen, die repräsentativ für Wettkampfintensitäten sind (z. B. im Marathon). Um beide Gegebenheiten zu gewährleisten, wurde in einem vorgeschalteten Stufentest die Herzfrequenz bei Laktatkonzentrationen von 2 und 4 mmol/l ermittelt. Diese Herzfrequenzen wurden im Anschluss zur Steuerung eines Dauertests von jeweils 20 Minuten für jede Intensität verwendet (Abb. 2). Der Energieverbrauch wurde über die indirekte Kalorimetrie aus den spirometrisch ermittelten Werten der Sauerstoffaufnahme (VO2) und der Berücksichtigung der Kohlendioxydabgabe (VCO2) durch den Respiratorischen Quotienten (RQ) berechnet. Aus den spirometrisch gemessenen Werten wurde in 5-minütigen Sequenzen der jeweilige Mittelwert gebildet und daraus dann der Energieverbrauch errechnet (Abb. 3). Die ermittelten Werte wurden im Weiteren in Relation zu den oben angegebenen präventivmedizinischen Empfehlungen gewichtet. Innerhalb der beschriebenen Studie konnten Energieverbrauchswerte von 389,6±105,4 kcal/h für die moderate und von 530,1±115,4 kcal/h für die intensive Belastung als Mittelwert der 17 beteiligten männlichen und weiblichen Athleten ermittelt werden. Nach den oben genannten Untersuchungen von Paffenbarger et al. [13] ist die Ableitung auf eine zu erbringende Trainingszeit im Handcycle möglich. Dementsprechend müsste in der Sportart Handcycling mit den in Tab.1 dargestellten zeitlichen Umfängen moderat trainiert werden, um die Vorgaben zu realisieren.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die erhobenen Werte auf ein moderates Training beziehen (die metabolische Ziellaktatkonzentration von 2mmol/l führte im Dauertest zu einer Utilisation von 62 % der VO2max). Mit eher wettkampfspezifischen Trainingseinheiten, wie sie bei den Athleten während des 2. Teils des Dauertests simuliert wurden, werden entsprechend höhere Arbeitsumsätze erzielt.

Fazit

Da die Werte des Energieverbrauchs im Vergleich zu Werten im Rollstuhltennis, Rollstuhlrugby oder Rollstuhlbasketball erfreulich hoch waren, darf davon ausgegangen werden, dass die Sportart Handcycling aus präventivmedizinischer Sicht ideal geeignet ist, adäquate wöchentliche Energieumsätze zu realisieren. Allerdings soll an dieser Stelle auf 2i Probleme innerhalb des gegenwärtigen Wissenstands hingewiesen werden. Es liegen gegenwärtig keine Längsschnittuntersuchungen für den Bezug zwischen Motilität und Morbiditätsrisiko auf der einen Seite und körperlichem Energieverbrauch auf der anderen Seite für Menschen mit einer Behinderung vor. Alle Empfehlungen können deshalb nur eine eingeschränkte Validität für den Kreis der Betroffenen reklamieren. Andererseits sollten Aktivitäten und Trainingsumfänge niemals eindimensional betrachtet werden. Insbesondere im Sport von Menschen, die den Rollstuhl als Fortbewegungsmittel nutzen, sind in jedem Fall medizinische Aspekte mit zu berücksichtigen, um z. B. eine Überbelastung der Schultergelenke zu vermeiden. Die Reduktion des Risikos einer Herz-Kreislauf-Erkrankung darf z. B. nicht mit einer Überbelastung der Schulter „erkauft“ werden. Darüber hinaus ist, wie in allen Maßnahmen der Prävention, die Orientierung an realistischen Zielen zweifelsfrei dem vermutlich kurzzeitigen Erfüllen eines optimalen Ziels vorzuziehen.

Dr. Thomas Abel

Literatur

1) Abel T: Energetische und leistungsphysiologische Untersuchungen im Rollstuhlsport unter besonderer Berücksichtigung präventivmedizinischer Aspekte [Dissertation]. Köln; 2002

2) Abel T, Bleicher IM, Kroener M et al.: Physiological responses to synchronous and asynchronous arm cranking in handbiking. Med Sci Spors Exerc. 2001; 33 (Suppl.): 177

3) Abel T, Kröner M, Rojas Vega S et al.: Energyexpenditure in wheelchair racing and handbiking – a basis for prevention of cardiovascular diseases in those with disabilities. Eur J Cardiovascular Prevention and Rehabilitation. 2003; 10: 371–376

4) Abel T, Platen P, Rojas Vega S et al.: Energy expenditure in ball games for wheelchair users. Spinal Cord. 2008; 46: 785– 790.

5) Abel T, Schneider S, Platen P et al.: Performance diagnostics in handbiking during competition. Spinal Cord. 2006; 44: 211–216.

6) Ainsworth BE, Haskell WL, Leon AS et al.: Compendium of physical activities: classification of energy costs of human physical activities. Med Sci Sports Exerc. 1993; 25: 71–80.

7) Blair SN, Kohl HW, Gordon NF et al.: How much physical activity is good for health? Annu Rev Public Health. 1992; 13: 99– 126. 

8) Dallmeijer AJ, Kappe YJ, Veeger DH et al.: Anaerobic power output and propulsion technique in spinal cord injured subjects during wheelchair ergometry. J Rehabil Res Dev. 1994; 31: 120–128.

9) Dallmeijer AJ, Zentgraaff ID, Zijp NI et al.: Submaximal physical strain and peak performance in handcycling versus handrim wheelchair propulsion. Spinal Cord. 2004; 42: 91–98.

10) Janssen TW, van Oers CA, Hollander AP et al.: Isometric strength, sprint power, and aerobic power in individuals with a spinal cord injury. Med Sci Sports Exerc. 1993; 25: 863–870.

11) American College of Sport Medicine (ACSM): Position Stand. The recommended quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory and muscular fitness, and flexibility in healthy adults. Med Sci Sports Exerc. 1998; 30: 975–991.

12) Paffenbarger RSJ, Hyde RT, Wing AL et al.: Physical activity, all-cause mortality, and longevity of college alumni. N Engl J Med. 1986; 314: 605–613.

13) Paffenbarger RSJ, Hyde RT, Wing AL et al.: The association of changes in physical-activity level and other lifestyle characteristics with mortality among men. N Engl J Med. 1993; 328: 538–545.

14) Paffenbarger RSJ, Wing AL, Hyde RT: Physical activity as an index of heart attack risk in college alumni. Am J Epidemiol. 1978; 108: 161–175.

15) Sektion Breiten-, Freizeit- und Alterssport der DGSP: 10 Goldene Regeln für gesundes Sporttreiben (Patienteninformation). Dtsch Z Sportmed. 1998; 49: 351ff.

16) van der Woude LH, Horstman A, Faas P et al.: Power output and metabolic cost of synchronous and asynchronous submaximal and peak level hand cycling on a motor driven treadmill in able-bodied male subjects. Med Eng Phys. 2008; 30: 574–580.

17) Vanlandewijck Y, Theisen D, Daly D: Wheelchair propulsion biomechanics: implications for wheelchair sports. Sports Med. 2001; 31: 339–367.

18) Wei M, Kampert JB, Barlow CE et al.: Relationship between low cardiorespiratory fitness and mortality in normal-weight, overweight, and obese men. JAMA. 1999; 282: 1547–1553.

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