Effekte maschinengestützten Krafttrainings in der Behandlung chronischen Rückenschmerzes

Problemstellung: In diesem Beitrag wird die Wirkung apparativen Krafttrainings bei Personen mit Rückenschmerzen im vorwiegend frühen Chronifizierungsstadium mit gering-moderaten Alltagsbeeinträchtigungen quantifiziert. Methoden: In  einer  multizentrischen,  prospektiven,  randomisierten  Studie  absolvierten  58 Personen über 6 Monate 6-mal monatlich ein halbstündiges maschinengestütztes  Krafttraining.  Die  Warteliste-Kontrollgruppe  beinhaltete  16  Personen.  Zur Messung  von  Schmerz  und  Beeinträchtigung  wurden  initial,  nach  3  und  6  Monaten die Schmerzskalen Pain Severity (PS), Effects of Pain (EP), eine numerische Ratingskala zur mittleren Schmerzintensität sowie der Oswestry Disability Index (ODI) eingesetzt. Effekte werden mittels Effektgrößen d und korrigierter Effektgrößen d_korr beschrieben. Ergebnisse: Die mittlere Schmerzstärke wies mit einer Reduktion von 38% in der Trainingsgruppe und 26% in der Kontrollgruppe nach 6 Monaten einen Nettoeffekt zugunsten des Krafttrainings von d_korr =-0,34 auf. PS ergab keinen Nettoeffekt. Die Beeinträchtigungsreduktion besteht nach 6 Monaten überwiegend in der Trainingsgruppe mit Nettoeffekten von d_korr =-0,46 (ODI) und  0,13  (EP).  Diskussion:  Das  Krafttraining  führte,  gemessen  an  statistischen und klinischen Interpretationsrichtlinien, zu einer relevanten Schmerz- und Beeinträchtigungsreduktion.  In  der  Kontrollgruppe  wurden  größtenteils  nicht-signifikante mittlere Effekte festgestellt. Die konservativ ermittelten Nettoeffekte des Krafttrainings liegen im Erwartungsbereich metaanalytischer Angaben zu körperlichem Training bei chronischem Rückenschmerz. Das Krafttraining erwies sich damit als eine effiziente Möglichkeit zur Besserung des Beschwerdebildes.

Schlüsselwörter: Beeinträchtigung, Einsatztraining, Kräftigung, Lumbalextensoren, Nettoeffekt:

Objective:  The  aim  of  this  article  is  to  quantify  the  effects  of  machine-based strength  training  on  sufferers  of  back  pain,  predominantly  in  its  early  stage  of chronification  and  with  a  minor  to  moderate  effect  on  daily  life.  Methods:  In  a multi-centre,  prospective,  random  study,  58  individuals  completed  a  30-minute session of strength training 6 times a month for 6 months. The waiting-list control group consisted of 16 individuals. In order to measure pain and its effects, participants were assessed at the start, after 3 months and after 6 months using the pain scales Pain Severity (PS), Effects of Pain (EP), a numeric rating scale for average pain intensity and the Oswestry Disability Index (ODI). Effects were described by the effect-size d and corrected effect-size d_corr. Results: After 6 months, mean pain intensity  had  declined  by  38%  in  the  training  group  and  by  26%  in  the  control group, i.e. a net benefit from strength training of d_corr=-0.34. PS showed no net effect. After 6 months, the reduction in the effects of the pain was mainly evident in the training group with a net effect of d_corr=-0.46 (ODI) and 0.13 (EP) Discussion: Based on the statistical and clinical guidelines for interpretation, strength training produced a relevant reduction in both pain and the effects of pain. The control  group  showed  predominantly  non-significant  moderate  effects.  The  net effects of strength training, which were calculated on a conservative basis, were in the expected range for meta-analytical data on physical training for chronic back pain. Strength training was shown, therefore, to be an effective way of reducing symptoms.

Key Words: Disability, single-set training, strengthening, lumbar extensors, net effect.

PROBLEM- UND ZIELSTELLUNG
In diesem Beitrag soll die Wirkung eines selbstständigen 6-monatigen apparativen Krafttrainings bei Personen mit Rückenschmerz im  frühen  Chronifizierungsstadium  im  Vergleich  zu  einer  Warteliste-Kontrollgruppe  untersucht  werden.  Vermutet  wird,  dass  die Intervention  zu  einer  Reduktion  des  Schmerz-  und  Beeinträchtigungserlebens führt.
Schmerzepisoden  im  frühen  Chronifizierungsstadium  mit mildem  bis  moderatem  Schmerzniveau  klingen  auch  unbehandelt wieder ab. Es finden sich Angaben von bis zu 20% innerhalb von 6 Monaten (12). Um diesem Umstand in der Bewertung einer Intervention Rechnung zu tragen, wird der Nettoeffekt (als Differenz von Interventionseffekt und Veränderungen in der Kontrollgruppe) berechnet.Allgemein  akzeptiert  ist  das  biopsychosoziale  Erklärungsmodell  für Rückenschmerz, in dem nicht nur biologische Ursachen als mögliche Auslöser  oder  Risikofaktoren  gelten,  sondern  auch  psychologische und  soziale  Einflussbedingungen.  Pfingsten  konstatiert:  „In  den meisten  Fällen  sind  anhaltende  Rückenschmerzen  zwar  auf  einen ursprünglich vorhandenen körperlichen Prozess (wie z.B. muskuläre Funktionsstörung)  zurückzuführen,  jedoch  verlieren  diese  körperlichen Ursachen schnell ihre Bedeutung und werden abgelöst durch psychologische  Faktoren,  bei  denen  kognitive  Überzeugungen  und ein daraus resultierendes Verhalten der Betroffenen im Vordergrund stehen“ (14). Auf lange Sicht führen z. B. Ängste vor körperlicher Belastung und körperliche Inaktivität zu einer muskulären Dekonditionierung. Nach Analyse der Hauptfunktionsmuskeln von Rumpf und Halswirbelsäule stellte Denner Kraft- und Leistungsfähigkeitsdefizite bei Rückenschmerzpatienten fest (2). Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit, Reduktion des Beeinträchtigungserlebens und bewegungsbezogener  Angst,  Schmerzkontrolle  und  Überwindung  körperlicher Inaktivität sind heute Ziele in der Behandlung chronischer Rückenschmerzpatienten.
Körperliches  Training  bietet  das  Potenzial,  diese  Behandlungsziele  zu  erreichen. Die  meisten  randomisierten  kontrollierten Studien  dazu  wurden  mit  chronischen  Lumbalschmerzpatienten  durchgeführt.  Reviews zeigen eine mindestens gleiche Effektivität für körperliches Training wie für konservative Behandlungen  (9).  Studien,  die  eine  Überlegenheit  der  Resultate  zeigten,  enthielten  meist Übungen  zur  Muskelkräftigung  und  Rumpfstabilisierung (9).

Die  verwendeten  Daten  wurden  im  Rahmen einer  multizentrischen  Studie  generiert,  die von April bis Oktober 2009 mit Freiwilligen unterschiedlichen Gesundheitszustandes in den Krafttrainingseinrichtungen  eines  internationalen Anbieters für Krafttraining stattfand.

Untersuchungsdesign und -ablauf
Die Probanden wurden über Medien aus der volljährigen  deutschen  Bevölkerung  geworben. Der Interventionszeitraum betrug 6 Monate. Jeder Teilnehmer wurde schriftlich über Ziele und Ablauf der Studie informiert und gab  sein  schriftliches  Einverständnis  zur  Teilnahme.  Die  Studie fand multizentrisch statt, um größere Repräsentativität zu erzielen. Abb. 1 zeigt den Ablauf von der Auslosung der Teilnahmeplätze bis hin zur Stichprobenziehung der hier vorgestellten Teilstudie „Chronischer Rückenschmerz“.

Einschlusskriterien:  

• Rückenschmerz    seit    mehr    als    12    Wochen    oder    mindestenszwei rezidivierende Schmerzschübe pro Jahr seit mindestens 2 Jahren
•  Chronifizierungsgrad    1    oder    2    (7) Befähigung    zum    selbstständigen    Krafttraining    nach    Einschätzung des Arztes

Ausschlusskriterien:

• bekannte    Osteoporose
• instabile     Herz-Kreislauf-Erkrankungen,     akute     Verletzungenund Entzündungen am Bewegungsapparat, motorische Ausfälle, postoperative Zustände
• Aktueller/ehemaliger    Kundenstatus    beim    Anbieter

Datenerhebungen  erfolgten  zu  Interventionsbeginn,  nach  3  und  6 Monaten.  Die  Standardisierung  der  Trainings-  und  Erhebungsmethoden wurde durch eine einheitliche Aus- und Weiterbildung aller beteiligten  Trainer  und  Ärzte  gewährleistet.  In  allen  Einrichtungen befinden  sich  identische  Trainingsgeräte;  Trainingsprogramme  und Belastungsnormative werden nach verbindlichen Regeln erstellt.

Probanden
Die Stichprobenbeschreibung und Merkmalsausprägung zum Startzeitpunkt  der  Intervention  liefert  Tab. 1  (keine  signifikanten  Unterschiede).  Bei  den  Teilnehmern  handelt  es  sich  überwiegend  um Personen  mit  Rückenschmerz  im  Chronifizierungsstadium  1  mit moderatem Schmerzniveau. Diagnosen wurden im Rahmen der Studie nicht übermittelt, bekannt sind die in Tab. 1 genannten Symptomatiken.  Nahezu  alle  Teilnehmer  berichten  über  Schmerzen  in  der Lendenwirbelsäule  innerhalb  des  letzten  Monats.  Ausstrahlungen und  Sensibilitätsstörungen  treten  eher  selten  auf.  Die  körperliche Dekonditionierung  ist,  gemessen  an  der  Lumbalextensionskraft  im Vergleich zu rückengesunden Personen, noch nicht weit fortgeschritten.  Beeinträchtigungserleben  und  Funktionseinschränkungen  sind gering bis moderat.

Intervention
Die  Trainingsgruppe  absolvierte  ein  progressives  hypertrophieorientiertes  Krafttraining  an  Trainingsmaschinen  mit  variablem Widerstand. Das Ziel war eine Funktions- und Strukturverbesserung der Muskulatur, insbesondere des Rumpfes. Das Training der Lumbalextension mit stabilisiertem Becken (Abb. 2) war Bestandteil des Trainingsprogramms. In den ersten drei Trainingseinheiten erfolgte eine  Einweisung  durch  qualifiziertes  Personal;  im  10.  und  jedem 20. Training individuelle Trainingskontrollen und ggf. -anpassungen. Das  Trainingsprogramm  umfasste  alle  großen  Muskelgruppen des  Körpers.  Tab. 2  zeigt  die  Belastungsnormative  des  durchgeführten Krafttrainings.
Die  Kontrollgruppe  erhielt  während  des  Interventionszeitraumes  keine  Trainingsmaßnahme,  hatte  anschließend  aber  die Möglichkeit,  über  6  Monate  kostenfrei  zu  trainieren  (WartelisteKontrollgruppe).

Messverfahren
Es  wurden  zwei  Schmerzskalen  aus  der  Medical  Outcomes  Study (MOS) sowie der Oswestry Disability Index (ODI) in Bezug auf die  letzten  4  Wochen  als  schriftliche  Befragung  eingesetzt  (10, 3). Zudem  wurde  eine  Maximalkraftmessung  der  Lumbal extensoren durchgeführt.

Intensität des Rückenschmerzes
Die Fragen der MOS-Skala „Pain Severity“ (PS) beinhalten Schmerzhäufigkeit,  Schmerzdauer,  durchschnittliche  und  größte  Schmerzstärke. PS wird in einem Wert von 0- 100 ausgedrückt; je höher der Wert, desto geringer die Schmerzintensität.
Das Item zur durchschnittlichen Schmerzstärke wird zur Vergleichbarkeit mit anderen Studien einzeln analysiert und vom MOSWertebereich 0- 20 auf den Wertebereich 0- 100 transformiert.

Beeinträchtigung durch Rückenschmerz
Die  MOS-Skala  „Effects  of  Pain“  (EP)  drückt  aus,  wie  stark  die Schmerzen bestimmte Lebensbereiche des Befragten beeinflussen (Stimmung, Gehfähigkeit, Schlaf, Freizeit, Lebensfreude). EP wird mit einem Wert von 0- 100 dargestellt, höhere Werte repräsentieren eine geringere Beeinträchtigung.
Der ODI erfragt das Schmerzausmaß und die Beeinträchtigung bei persönlicher Versorgung, Heben/Tragen, Gehen, Sitzen, Stehen, Schlafen,  Sexualität,  gesellschaftlichen  Aktivitäten  und  Reisen.  Je höher sein Wert (0- 100), desto stärker die Beeinträchtigung.

Lumbale Extensionskraft
Die lumbale Extensionskraft wurde als isometrische Maximalkraft am  Testgerät  MedX  Lumbar  Extension  in  maximal  sieben  Winkelpositionen  getestet.  Eine  spezielle  Beckenfixierung  isoliert  die Lumbalextensoren  funktionell,  so  dass  unter  Ausschluss  anderer Rumpfextensoren  Kraft  auf  die  Rückenlehne  der  Testmaschine ausgeübt wird. Die Kraftmessung erfolgt unter Ausgleich der Oberkörpermasse.  Die  Reliabilität  des  Messverfahrens  liegt  zwischen r =0,81 und 0,98 (8).

Statistische Verfahren
Die    Datenauswertung    erfolgte    mittels    SPSS    Statistics    17.0.    Da    einige Variablen nicht normalverteilt sind (Shapiro-Wilk-Test), wurden Veränderungshypothesen in verbundenen Stichproben mittels Wilcoxon-Vorzeichenrangtest und in nichtverbundenen Stichproben  mittels  U-Test  von  Mann-Whitney  geprüft.  Zur  Überprüfung der  statistischen  Bedeutsamkeit  wird  das  Signifikanzniveau  auf α=5% festgelegt. Mit der Stichprobengröße sind Effekte für die Trainingsgruppe ab d > 0,37    und    für    die    Kontrollgruppe    ab    d_korr> 0,75nachweisbar (Testpower =0,8). Zur Beurteilung der praktischen Bedeutsamkeit von Unterschieden wurden Effektstärken d und korrigierte  Effektstärken  dkorr (11)  ermittelt;  letztere  berücksichtigen Gruppenunterschiede im Vortest sowie die Stichprobengröße.

Der  Trainingszeitraum  betrug  durchschnittlich  24,5  (±2,0)  Wochen.    Es    wurde    1,6-mal    (±0,4)    pro    Woche    trainiert    (min:    0,7;    max:2,4). Am Ende der Intervention waren 20 Personen der Trainingsgruppe schmerzfrei, davon hatten vorher 9 mäßige/starke Schmerzen und 11 leichte/sehr leichte Schmerzen. In der Kontrollgruppe wurden 6 Personen schmerzfrei, von denen zuvor jeweils 3 über sehr  leichte  bzw.  mäßige  Schmerzen  berichteten.  Keine  dieser jetzt schmerzfreien Personen unterzog sich in der Interventionszeit einer medizinischen Behandlungsmaßnahme. Tab. 3 zeigt eine Ergebnisübersicht  der  beiden  Folgemessungen.  Die  statistischen Tests  und  Effektgrößen  beziehen  sich  auf  den  Startzeitpunkt. Abb. 3 zeigt die prozentuale Veränderung der Merkmale.

Intensität des Rückenschmerzes
Für Schmerzmessungen bei Gruppen mit gering-moderatem Eingangsschmerz  gilt  eine  Veränderung  von  30%  als  klinisch  relevant (4). Dieses Kriterium erreicht die Trainingsgruppe in beiden Intensitätsmerkmalen  nach  3  Monaten;  die  Kontrollgruppe  in der Skala PS nach 6 Monaten. Die korrigierten Effektstärken für PS nach 3 und 6 Monaten betragen d_korr=0,3 und 0,08. In beiden Gruppen besserte sich PS nach 6 Monaten vergleichbar, jedoch ging es der Trainingsgruppe schon früher wieder besser.
Als einzelnes Merkmal betrachtet, sank die mittlere Schmerzstärke  der  letzten  4  Wochen  in  der  Trainingsgruppe  innerhalb der 6 Monate um 11,2 (±16,55; d=- 0,55) Punkte und in der Kontrollgruppe    um    6,87    (±17,4;    d=- 0,33)    Punkte.    Dies    ent-sprichteiner relativen Reduktion des Anfangsschmerzes um 38,2% bzw. 25,6%. Als klinisch bedeutsam ist somit nur Senkung der durchschnittlichen  Schmerzstärke  in  der  Trainingsgruppe  zu  bewerten. Der Nettoeffekt für das Krafttraining beträgt nach 3 Monaten d_korr=- 0,42 und nach 6 Monaten d_korr=- 0,34 (entspricht 4,33 Punkten). Dieser festgestellte Effekt liegt im Erwartungsbereich metaanalytisch  ermittelter  Nettoeffekte  von  6-monatigem  Körpertraining gegenüber keiner Intervention bei chronischem Rückenschmerz (Konfidenzintervall dort: 1,31- 19,09) (9).

Beeinträchtigung durch Rückenschmerz
Eine  Empfehlung  zur  Interpretation  von  Lebensqualitätsmessungen, unter die EP und im weiteren Sinne auch ODI fallen, bezieht sich auf die Beurteilung der Effektgröße. Eine Verschiebung des  Mittelwertes  um  eine  halbe  Standardabweichung  (d=0,5) wird bei den meisten Messinstrumenten als klinisch relevant beurteilt (13). Dies erreichen beide Gruppen in beiden Merkmalen nach  3  Monaten,  allerdings  fehlt  für  EP  in  der  Kontrollgruppe der Signifikanznachweis. Nach 6 Monaten zeigen sich in beiden Merkmalen weitere Verbesserungen in der Trainingsgruppe, jedoch nicht in der Kontrollgruppe. Die mittlere individuelle Verbesserung    von    EP    lag    für    die    Trainingsgruppe    bei    13,99±27,93Punkten  (31,8%)  und  für  die  Kontrollgruppe  bei  11,46±25,25 Punkten (19,3%). Die korrigierte Effektstärke beträgt für 3 und 6 Monate d_korr=0,13.
Nach 6 Monaten reduzierte sich ODI in der Trainingsgruppe  um  6,45±10,48  Punkte  (58,5%),  in  der  Kontrollgruppe  um 2,07±8,67    Punkte    (36,2%).    Die    korrigierte    Effektstärke    zum    Zeitpunkt  6  Monate  beträgt  d_korr=- 0,46  (entspricht  4,38  Punkten). Dies liegt ebenfalls im Erwartungsbereich metaanalytisch ermittelter Nettoeffekte (Konfidenzintervall: - 0,53- 6,48 Punkte) (9).

Lumbale Extensionskraft
In der Kontrollgruppe ergaben sich keine Veränderungen. In der Trainingsgruppe nahm die Maximalkraft in den Extensionswinkeln    12°,    24°,    36°,    58°,    60°    und    72°   signifikant    zu.    Die    Test-Retest-Differenzen    betragen    für    diese    Testpositionen: 25,76 Nm, 28,74 Nm, 24,94 Nm, 23,58 Nm, 29,53 Nm und 34,91 Nm. Diese Werte entsprechen  Kraftzuwächsen  um  42,8%,  24,2%,  18,8%,  20,2%, 15,2%    und    19,7%.   Ähnliche    Werte    werden    von    Rückenschmerzpatienten sonst durch zwei- bis dreimonatiges Training an speziellen Therapiemaschinen erreicht, wobei dort die Kraftgewinne bei 0° und 12° größer sind (15). Im selbstständigen Training konnte  bei  verdoppeltem  Zeiteinsatz  annähernd  ein  Kräftigungsergebnis wie an der speziellen Therapiemaschine erzielt werden. DIsKussION

Bei  der  vorliegenden  Stichprobe  handelt  es  sich  um  freiwillige, zur  Teilnahme  motivierte  Personen.  Dass  sich  die  Teilnehmer für  ein  Krafttraining  bewarben,  spricht  für  ein  Mindestmaß  an Bewegungs-  und  Sportaffinität.  Dies  ist  bei  der  Bewertung  der Effekte in beiden Gruppen zu beachten. Bei Rückenschmerzpatienten,  denen  ein  Training  verordnet  wird,  ist  die  intrinsische Motivation zur Teilnahme geringer und mit einem höheren Abbruchrisiko verbunden.
Eine  genauere  Beschreibung  von  Diagnosen,  allfälligen  Arbeitsunfähigkeitstagen und der Schmerzhistorie wäre wünschenswert gewesen.
Das Krafttraining führte, gemessen an statistischen und klinischen  Interpretationsrichtlinien,  zu  einer  relevanten  Schmerz- und Beeinträchtigungsreduktion. Die Gründe dafür sind multifaktoriell (6): Durch die Wechseldruckbelastung im Krafttraining wird der  lokale  Stoffwechsel  aktiviert  und  normalisiert;  die  Empfindlichkeit des nozizeptiven Systems wird sowohl peripher als auch spinal und zentral herabgesetzt und somit die Schmerzwahrnehmung verändert. Strukturelle Muskelathrophien werden beseitigt, Gelenkpartner  (Wirbel,  Facettengelenke)  durch  eine  verbesserte intra- und intermuskuläre Koordination stabilisiert und dadurch geringeren  schmerzverursachenden  Scherkräften  ausgesetzt. Auch kognitiv-evaluative Parameter gehen in die aktuelle Bewertung  des  Schmerzempfindens  ein,  aus  experimenteller  Sicht  ist hier besonders die Erwartungshaltung der Probanden nach einer Intervention zu nennen.
In der Kontrollgruppe wurden größtenteils nicht-signifikante mittlere Effekte festgestellt. Man kann behaupten, dass eine größere Kontrollgruppe hier zu signifikanten Ergebnissen geführt hätte. Jedoch  spricht  die  Analyse  der  Konfidenzintervallbreiten  dieser Merkmale  eine  andere  Sprache:  sie  weiten  sich  in  der  Kontrollgruppe als Ausdruck heterogener Merkmalsveränderungen auf.
Aufgrund  der  geringen  Kontrollgruppengröße  wurden  die Nettoeffekte  des  Krafttrainings  konservativ  ermittelt;  das  heißt es erfolgte auch dann eine Wertekorrektur anhand der Kontrollgruppeneffekte,  wenn  Veränderungen  der  Kontrollgruppe  nicht signifikant  waren.  Die  Nettoeffekte  liegen  innerhalb  der  zu  erwartenden Bereiche. Besonders auf einen längeren Zeithorizont gesehen,  vermuten  die  Autoren  eine  Zunahme  der  Nettoeffekte durch Krafttraining.

FAZIT
Ein  selbstständiges  Ganzkörperkrafttraining  mit  einer  Trainingsfrequenz von 6-mal im Monat eignet sich für Personen mit chronischem  Rückenschmerz  im  Anfangsstadium,  um  das  Schmerzniveau  zu  senken,  das  Beeinträchtigungserleben  zu  reduzieren, körperliche Inaktivität zu überwinden und Kraft aufzubauen. Der Kraftgewinn ist nicht nur als Ergebnis einer besseren Muskelfunktion zu interpretieren, sondern ist „ebenfalls eine Funktion der subjektiven Erwartungen sensorischer Konsequenzen“ (5). Eine Überwindung  psychischer  Hemmschwellen  (Angst,  Schmerz)  durch Krafttraining  ist  bekannt  (14).  Alle  diese  vorab  genannten  Sachverhalte  sind  entscheidende  Ziele  aktueller  Rehabilitationsprogramme. Der Besserung des Beschwerdebildes kann ein deutlicher Beitrag zum Abbau der Chronifizierung und zur Vermeidung von Rezidiven  unterstellt  werden.  Im  Falle  von  Rezidivepisoden  wird aufgrund der verbesserten strukturellen und funktionellen Muskelqualität eine schnellere Funktionswiederherstellung erwartet.
Die Zeit, die unmittelbar für das Training aufgewendet wurde, betrug nur 3 Stunden pro Monat; auf das halbe Interventionsjahr gesehen also 18 Stunden. Das selbstständige maschinengestützte Training    wurde    gut    angenommen,    die    Drop    Out-Quote    von    27%liegt  unter  dem  entsprechenden  Wert  für  deutsche  Fitnessketten (35,3%)  (1).  Für  Heimtrainingsprogramme  sind  weitaus  höhere Drop  Out-Raten  und  eine  unzureichende  Umsetzung  der  Trainingsinhalte zu vermuten (16).

Frau  Stephan  und  Herr  Goebel  sind  Mitarbeiter  der  Abteilung  Forschung  und  Entwicklung  der  Kieser  Training  AG.  Herr  Prof.  Dr. Schmidtbleicher  erhält  ein  Vertragshonorar  von  der  Firma  Kieser Training AG.