Isokinet Aufbau

Isokinet mit simultaner Gelenkwinkelerfassung

Isokinet

Das Messgerät wurde im Rahmen eines DFG-Großgeräteantrages finanziert (INST41/1101-1FUGG)

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Das Hauptforschungsgebiet der Abteilung Bewegungs- und Trainingswissenschaft (BTW, Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft, Universität Stuttgart) ist die experimentelle Untersuchung und Modellierung des muskuloskelettalen Systems.  Ein wesentlicher Aspekt der Forschungen ist dabei der Transfer der Ergebnisse von der mikrostrukturellen Ebene (z.B. Muskelfasern) auf komplexere Muskel-Skelett Systeme (z.B. Mehrgelenksketten) und die Entwicklung realistischer Menschmodelle. Für die Entwicklung und Validierung dieser Modelle sind Kraftmessungen am Mensch notwendig.  Darüber hinaus sind Kraftmessungen bei verschiedenen Bewegungsaufgaben des Menschen eine wesentliche Voraussetzung für das neuromuskuläre Verständnis der Bewegungserzeugung, die Bestimmung individueller Muskeleigenschaften sowie die Analyse krankheits-, alters,- oder trainingsinduzierter Anpassungen der Muskulatur.

Hierfür steht am Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft der Universität Stuttgart ein ISOMED 2000, welcher im Rahmen eines DFG Großgeräteantrages beschafft wurde, zur Verfügung. Durch verschiedene Module und Erweiterungen ermöglicht das isokinetische Messsystem die Analyse der Muskelkräfte und Bewegungen verschiedener Gelenke (z.B. Messung eingelenkiger Bewegungen: Kniegelenk, Sprunggelenk, Ellbogengelenk; Messung mehrgelenkiger Bewegungen (Beinstreckung durch Verwendung des Linearmoduls).  Die Kombination des Isokineten mit einem Infrarot Hochgeschwindigkeits-Kamerasystem (Vicon) ermöglicht die Erfassung der exakten Skelettbewegungen bei submaximalen oder maximal willkürlichen Kontraktionen. Dies ist für die Bestimmung realistischer Muskellängen und Muskelkräfte essentiell, welche in einer Vielzahl von Forschungsprojekten benötigt werden.  So sollen z.B. Methoden zur Muskeleigenschaftsbestimmung beim Menschen weiterentwickelt werden. Die individuellen neuromuskulären Eigenschaften werden in Menschmodelle intergiert und zur Bearbeitung unterschiedlicher Fragestellungen (z.B. Crash-test Simulationen) verwendet. Die Untersuchungen zur Anpassung der Strukturen des Muskel-Skelett-Systems an Training, Belastung und Alter tragen wesentlich zu einem besseren Verständnis der Plastizität des neuromuskulären Systems sowie der funktionellen Auswirkungen alters- und wachstumsinduzierter Veränderungen bei.

Nutzungsmöglichkeiten

Bei Interesse an Forschungen unter Verwendung des Isokineten wenden sie sich bitte an:
PD Dr. Norman Stutzig  /  Prof. Tobias Siebert 

Für die Nutzung ist eine Terminbuchung im ILIAS Laborkalender notwendig. Die Terminbuchung erfolgt über den Laborleiter.Formular Nutzung ISOMED
 

technische Daten

Informationen zu den technischen Daten sowie zur Handhabung und Ausstattung finden sie hier (Link)

Forschungsprojekte

 

 

  • Siebert, T., Tomalka, A., Stutzig, N., Leichsenring, K., & Bol, M. (2017). Changes in three-dimensional muscle structure of rabbit gastrocnemius, flexor digitorum longus, and tibialis anterior during growth. J Mech Behav Biomed Mater, 74, 507-519. [link]
  • Siebert, T., Stutzig, N., & Rode, C. (2017). A hill-type muscle model expansion accounting for effects of varying transverse muscle load. J Biomech. [link]
  • Heidlauf, T., Klotz, T., Rode, C., Siebert, T., & Rohrle, O. (2017). A continuum-mechanical skeletal muscle model including actin-titin interaction predicts stable contractions on the descending limb of the force-length relation. PLoS Comput Biol, 13(10), e1005773. doi:10.1371/journal.pcbi.1005773 [link]
  • Tomalka A, Rode C, Schumacher J & Siebert T. (2017). The active force-length relationship is invisible during extensive eccentric contractions in skinned skeletal muscle fibres. Proc Biol Sci, 284. [link]
  • Heidlauf T, Klotz T, Rode C, Altan E, Bleiler C, Siebert T & Rohrle O. (2016). A multi-scale continuum model of skeletal muscle mechanics predicting force enhancement based on actin-titin interaction. Biomech Model Mechanobiol 15, 1423-1437. [link]
  • Reinhardt L, Siebert T, Leichsenring K, Blickhan R & Böl M. (2016). Intermuscular pressure between synergistic muscles correlates with muscle force. J Exp Biol 219, 2311-2319. [link]
  • Rode C, Siebert T, Tomalka A & Blickhan R. (2016). Myosin filament sliding through the Z-disc relates striated muscle fibre structure to function. Proc R Soc B., 283. [link]
  • Siebert T, Rode C, Till O, Stutzig N & Blickhan R. (2016). Force reduction induced by unidirectional transversal muscle loading is independent of local pressure. J Biomech. 49, 1156-1161. [link]
  • Siebert T, Leichsenring K, Rode C, Wick C, Stutzig N, Schubert H, Blickhan R & Bol M. (2015). Three-Dimensional Muscle Architecture and Comprehensive Dynamic Properties of Rabbit Gastrocnemius, Plantaris and Soleus: Input for Simulation Studies. PLoS ONE 10, e0130985. [link]
  • Morl F, Siebert T & Haufle D. (2015). Contraction dynamics and function of the muscle-tendon complex depend on the muscle fibre-tendon length ratio: a simulation study. Biomech Model Mechanobiol. DOI: 10.1007/s10237-015-0688-7   [link]
  • Siebert T., Till O., Stutzig N., Günther M. & Blickhan R. (2014). Muscle force depends on the amount of transversal muscle loading.  J Biomech 47, 1822-1828.  [link]
  • Till O., Siebert T., Blickhan R. (2014). Force depression decays during shortening in the medial gastrocnemius of the rat.   J Biomech  47, 1099-1103.  [link]
  • Siebert T, Till O & Blickhan R. (2014). Work partitioning of transversally loaded muscle: experimentation and simulation.  Comput Methods Biomech Biomed Engin, 17, 217-229  [link
  • Morl F, Siebert T, Schmitt S, Blickhan R & Gunther M. (2012). Electro-mechanical delay in Hill-type muscle models.  Journal of Mechanics in Medicine and Biology  12,18 pages. Doi: 10.1142/S0219519412500856.  [link]
  • Muller R, Siebert T & Blickhan R. (2012). Muscle Preactivation Control: Simulation of Ankle Joint Adjustments at Touchdown During Running on Uneven Ground.  J Appl Biomech  28, 718-725.  [link]
  • Maas R, Siebert T & Leyendecker S. (2012). On the relevance of structure preservation to simulations of muscle actuated movements.  Biomech Model Mechanobiol 11, 543-556.  [link]
  • Till O, Siebert T & Blickhan R. (2010). A mechanism accounting for independence on starting length of tension increase in ramp stretches of active skeletal muscle at short half-sarcomere lengths.  J Theor Biol  266, 117-123.  [link]
  • Rode C, Siebert T & Blickhan R. (2009). Titin-induced force enhancement and force depression: a 'sticky-spring' mechanism in muscle contractions?  J Theor Biol  259, 350-360.  [link]
  • Rode C, Siebert T, Herzog W, & Blickhan R (2009). The effects of parallel and series elastic components on the active cat soleus force-length relationship.  Journal of Mechanics in Medicine and Biology, 9(1), 105-122.  [link]
  • Till O, Siebert T, Rode C & Blickhan R. (2008). Characterization of isovelocity extension of activated muscle: a Hill-type model for eccentric contractions and a method for parameter determination.  J Theor Biol  255, 176-187.  [link]
  • Siebert T, Rode C, Herzog W, Till O, Blickhan R (2008) Nonlinearities make a difference: comparison of two common Hill-type models with real muscle.  Biol Cybern 98 (2), 133-143.  [link]
Isokinet
Isokinet
Bild: Tobias Siebert

Publikationen

2024

  • Holzer, D., Hahn, D.., Schwirtz, A., Siebert, T., & Seiberl, W. (2024). Decoupling of muscle-tendon unit and fascicle velocity contributes to the in vivo stretch-shortening cycle effect in the male human triceps surae muscle. Physiological Reports, 12, e70131.[link] 
  • Frese, C., Siebert, T., Bubeck, D., Astner, I., Sitte, D., & Alt, W. (2024). Peak hip external rotation torque and single-rater reliability is influenced by measurement position in the ISOMED2000. Journal of Biomechanics, 112430. [link] 
  • Bubeck, F., Tomalka, A., Siebert, T., Röhrle, O., Gizzi, L. (2024). Altered muscle fibre activation in an antagonistic muscle pair due to perturbed afferent feedback caused by blood flow restriction. Journal of Electromyography and Kinesiology. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2024.102922 [ link]
  • Goecking, T., Holzer, D., Hahn, D., Siebert, T., & Seiberl, W. (2024). Unlocking the benefit of active stretch: The Eccentric muscle action not the preload maximizes muscle-tendon unit stretch-shortening cycle performance. J Appl Physiol (1985).Doi:00809.2023[Link]
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