Methodologische Aspekte biomechanischer Messungen unter Laborbedingungen: Eine kritische Betrachtung des gängigen Messprotokolls des Ausdauerlaufens

„Nun sag, wie hast du’s mit der Messung im Labor?“ So oder ähnlich lautet die sich anhand dieser Arbeit ergebende Gretchenfrage bezüglich biomechanischer Auswertungen und Studien des Laufsports, welche unter Laborbedingungen durchgeführt werden. Hierbei wird angenommen, dass eine Messung im Labor eine valide experimentelle Operationalisierung des Ausdauerlaufens darstellt. Aufgrund der räumlichen Begrenzung kann lediglich eine vergleichsweise geringe Anzahl an einzelnen Versuchen aufgezeichnet werden. Für die statistische Auswertung werden dann zumeist einzelne Parameter der Zeitreihen berechnet, welche wiederum zusammengefasst durch Mittelwerte den Probanden repräsentieren müssen. Bei der Verwendung von diskreten Parametern reduziert sich die aufgenommene Information der Zeitreihe dabei erheblich. Damit einhergehend muss die Frage geklärt werden, ob die Variabilität eines Probanden anhand diskreter Werte oder anhand der gesamten Kurve Beachtung finden muss. Des Weiteren stellt sich die Frage inwieweit das arithmetische Mittel über eine große Anzahl an Versuchen als die den Probanden repräsentierende Kennzahl verwendet und dessen Variabilität mittels einer endlichen Anzahl an Wiederholungen charakterisiert werden kann. Für die Untersuchungen wurden zunächst zwei Studien durchgeführt, wobei die Aufzeichnung von Bodenreaktionskräften und der Winkelgeschwindigkeit bei 100 Läufen an je zwei Messtagen im Labor erfolgte. Die statistischen Auswertungen umfassen sowohl die Betrachtung der Konvergenz von Folgen kumulierter Mittelwerte, Standardabweichungen und Root Mean Square Errors für diskrete Parameter und die gesamten aufgezeichneten Signale der Bodenreaktionskräfte und Winkelgeschwindigkeit als auch die Untersuchung von Prädiktionsbändern. Zudem wurden unterschiedliche Algorithmen zur Bestimmung der minimalen Anzahl an aufzuzeichnenden Versuchen entwickelt. Diese beinhalten nichtlineare Regressionsmodelle für die Anpassung der kumulierten Fläche der Prädiktionsbänder gesamter Kurven und die Analyse der Differenzen aufeinanderfolgender Standardabweichungskurven. Zusammenfassend geht aus dieser Arbeit hervor, dass die postulierte ausreichende und stabile Charakterisierung eines Probanden anhand des arithmetischen Mittels sowie der vollständigen und soliden Beschreibung der Variabilität für diskrete Parameter nicht nachgewiesen werden konnte. Für gesamte Kurven ergab sich ein anderes Bild. Die Probanden konnten anhand der mittleren vertikalen Bodenreaktionskräfte sowie der Bodenreaktionskräfte in anterior-posterior Richtung stabil und ausreichend charakterisiert werden. Für die Bodenreaktionskräfte in mediolateraler Richtung und die Kurve der Winkelgeschwindigkeit wurde dies nicht bestätigt. Die Möglichkeit der Charakterisierung der Variabilität eines Probanden konnte zudem verifiziert werden. Durch Beibehaltung der ursprünglichen Messprozedur ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass der begangene Fehler den Ausgang der statistischen Auswertung beeinflusst und damit Eigenschaften der vorliegenden Grundgesamtheit unter Umständen falsch widerspiegelt. Von einer Verwendung des Mittelwertes diskreter Parameter sollte daher abgesehen werden. Der Fehler sowie dessen unbekanntes Ausmaß sind zum Teil unkontrollierbar und dessen Auswirkungen auf weitere biomechanische Kenngrößen nicht überprüfbar. Die Annahme, dass eine Labormessung als valide experimentelle Operationalisierung des Ausdauerlaufens angesehen werden kann, ist damit hinfällig. Es ist zukünftig notwendig, die Erforschung neuer Aufnahme- und Auswerteprozeduren, die alternative Verwendung gesamter Kurven und die Entwicklung neuer Testverfahren zu forcieren