Vibrationstraining  

Vibrationstraining (auch als Whole-Body-Vibration (WBV) oder vibration exercise (VbX) bezeichnet) hat sich als Trainingsform fest in vielen Fitnessstudios und therapeutischen Einrichtungen etabliert[16].

Die „Vibrationslast“, die auf den Körper wirkt, ist von vier wesentlichen Parametern abhängig: der Frequenz, der Amplitude, der Beschleunigung (in g oder m/s²) und der Dauer[6]. Die Anzahl der Schwingungszyklen bestimmt die Frequenz (in Hz), die Amplitude (in mm) hängt von der vertikalen Oszillation der Plattform ab. Üblicherweise wird ein Vibrationstraining im Bereich von 0-45 Hz, mit 0-12 mm peak-to-peak Amplitude und Spitzenbeschleunigungen zwischen 0-18 g durchgeführt[6]. Die zahlreichen Untersuchungen mit unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und Dauer sowie unzureichende Protokollierung dieser Messgrößen ergeben ein uneinheitliches Bild hinsichtlich der Effekte von Vibrationstraining[6].

Mechanische Prinzipien

Neben der direkten Applikation von vibrierenden Einheiten auf Muskelpartien und der Anbringung an Krafttrainingsgeräten haben sich prinzipiell zwei Typen der Vibrationsplatte im Gesundheits- und Fitnessbereich durchgesetzt. Man unterscheidet zwischen seitenalternierenden Platten (SV für side-alternating vertical sinusoidal vibration, z.B. Galileo) und vertikal vibrierenden Platten (VV für vertical synchronous vibration, z.B. Power Plate, Nemes, Vibra Pro, Vibrafit, u.a.), deren Vibrationsübertragungen auf den Körper unterschiedliche Ausprägungen und Charakteristiken zeigen. Demnach werden entsprechend der ausgewählten Vibrationsplatte auch andere Trainingseffekte erzielt.

Die Vibration wird von einem Segment zum nächsten übertragen, wobei die Summe der Vibrationsenergie vom muskoskelettalen System und der Dämpfung durch die Sehnen, Flüssigkeiten und Geweben abhängig ist[6][16]. Die menschliche Anatomie berücksichtigend, sind die Übertragungen in gestreckten Gelenkpositionen höher als in gebeugten (z.B. Kniebeuge), wobei die Größe des eingenommenen Winkels ausschlaggebend für eventuelle negative Effekte wie Kopfschmerzen ist. Der Vibrationsstimulus auf den Rumpf wird vermindert, wenn das Körpergewicht auf den Vorfuß verlagert wird, weil dadurch u.a. verstärkt die Wadenmuskulatur dämpfend wirken kann [16].

Da die SV um eine anterior-posterior Horizontalachse rotiert, ist die Fußstellung entscheidend für die Vibrationsamplitude; d.h., je weiter die Füße von der Achse entfernt stehen, desto größer ist die Vibrationsamplitude. Ein schmaler, achsennaher Stand bewirkt eine kleine Amplitude (~3 mm), wohingegen ein breiter Stand die Amplitude vergrößert (~12 mm). Dadurch dass ein Fuß immer höher als der andere auf der Platte positioniert ist, werden Rotationen im Becken und im lumbosakralem Bereich vermutet,  die die Vibrationsübertragung zum Kopf im Gegensatz zur VV vermindern [17][1]. Bei der VV ist die Amplitude unabhängig von der Position auf der Platte und der Standbreite der Füße, da die Amplitude durch eine Voreinstellung von 0-2 mm oder 4-6 mm festgelegt ist.

Neuromuskuläre und hormonelle Anpassungen

Akute Effekte

Die Applikation eines Vibrationsreizes führt zur Aktivierung von neuromuskulären Mustern, die eine reflektorische Muskelkontraktion bewirken können. Die vibrationsinduzierte Muskelkontraktion wurde 1966 von Eklund und Hagbarth als tonic vibration reflex (TVR) beschrieben[11]. Durch EMG-Messungen  konnte gezeigt werden, dass diese muskuläre Reaktion eine Frequenzabhängigkeit besitzt[3]. Ob der TVR auch bei der WBX eine Rolle spielt, ist bislang ungeklärt[2].

Es können auch Effekte auf nicht-muskuläre Systeme wie bspw. Konzentrationen an Bluthormonen durch WBV beobachtet werden. Bosco et al. (2000) zeigten bei jungen Männern (10 min WBV, 26 Hz, 4 mm) neben einer verbesserten vertikalen Sprungfähigkeit, erhöhte Plasmakonzentrationen an Testosteron und Wachstumsfaktoren bei gleichzeitig erniedrigten Cortisol-Level[4]. Diese Ergebnisse veranlassten Hersteller der Vibrationsplatten dazu, die Effekte eines WBV als „anabolic hormone boost, stress reduction and acceleration of muscle remodeling“ zu bewerben[5]. Folgestudien, die im Gegensatz zur Vorläuferstudie von Bosco et al.[4] auch Kontrollgruppen inkludierten, widerlegten die Effekte. Torvinen et al. (2002) bestätigten eine amplitudenabhängige Verbesserung der maximalen Knieextensionskraft und der vertikalen Sprunghöhe bei einer Amplitude von 4 mm, jedoch zeigte sich kein signifikanter Effekt bei einer reduzierten Amplituden (2 mm)[19]. Schließlich beobachteten  Di Loreto et al. (2004), dass durch ein WBV bei kleiner Amplitude weder die Serumkonzentrationen an Wachstumsfaktoren, des Insulin-like growth factor 1 oder freies und totales Testosteron beeinflusst werden[10].

Einige Studien könnten durch ein unangepasstes Studiendesign und einer Fokussierung auf die Untersuchung der Beinstreckmuskulatur verfehlt haben, positive Effekte der Vibration zu bestätigen, da die Zielmuskulatur durch die verabreichte Vibration möglicherweise nicht in ihrer Resonanzfrequenz abgesprochen wurde[5].

Chronische Effekte

In der Literatur wird davon ausgegangen, dass chronische Trainingseffekte bezogen auf eine Zunahme der Muskelaktivität mit erhöhten erregenden Inputs auf die Muskelspindeln einhergehen. Die experimentellen Ergebnisse von isoliert durchgeführten und kurz andauernden Stimulationen der Sehnen und Muskeln können allerdings nicht auf ein Ganzkörpervibrationstraining übertragen werden, zumal dieses üblicherweise länger als 30s durchgeführt wird. Außerdem führt eine Aktivierung der Muskelspindel durch Vibrationsstimulus auf einen Muskel oder Sehne auch zu einer Erregung von Interneuronen im Rückenmark, die durch eine reziproke Inhibition die Motoneurone des jeweiligen antagonistischen Muskels hemmen. Vor dem Hintergrund, dass höhere Agonistenaktivitäten auch höhere Antagonistenaktivitäten implizieren und diese nicht isoliert, sondern logischerweise bei einer WBV den ganzen Körper betreffen, kann die Frage nach der Beeinflussung der Koordination aufgeworfen werden. Durch die Wirkung der reziproken Hemmung und einem Mangel an Spezifität auf einer WBV-Platte kann die Anwendung bei koordinativ anspruchsvollen Bewegungsaufgaben wie z.B. Springen hinterfragt werden[14].

Cardinale und Wakeling (2005) vertreten die Meinung, dass bisherige Trainingsmethoden nur geringe Leistungszuwächse bei trainierten oder jungen, aktiven Menschen erwarten lassen und falls Verbesserungen erzielt werden, dann in einem niedrigeren Ausmaß als durch konventionelle Trainingsmethoden (bspw. Krafttraining)[5]. Die Autoren sprechen sich gleichzeitig dafür aus, dass in anderen Zielgruppen (Herzpatienten, Schlaganfallpatienten oder Ältere) eine Anwendung von Vibrationstraining eine nützliche Intervention sein kann.

Muskelkraftzuwächse durch WBV?

Nordlund und Thorstensson (2006) haben sich in einer Übersichtsarbeit kritisch mit den Muskelkraftzuwächsen durch WBV auseinander gesetzt[14]. Hingegen aller Erwartungen hat das Training auf einer Vibrationsplatte in den meisten Studien – im Vergleich zu Kontrollgruppen – nicht oder nur zu geringen Leistungszuwächsen in der Sprunghöhe bzw. -kraft, der Greifkraft oder der Beinpresskraft geführt. Dies war besonders deutlich in Studiendesigns, in denen die Kontrollgruppen das gleiche Training absolvierten wie die Interventionsgruppen, lediglich ohne die Vibrationsexposition. Die Effekte, bspw. gemessen an der Zunahme der Muskelkraft oder der Sprungkraft, sind somit eher auf die eigentliche Ausführung der Übung zurückzuführen, als auch die WBV[14]. Verglichen mit Kontrollgruppen, die ein konventionelles Krafttraining absolvierten, zeigten die WBV-Interventionsgruppen keine signifikant größeren Trainingseffekte. Eine Betrachtung einiger neuronaler Mechanismen kann die fehlende bzw. unzureichende Wirkung einer WBV erklären. Betrachtet man das 1-RM (Einer-Wiederholungsmaximum) im parallelen Squat von Gewichtshebern kann durch ein WBV (50 Hz) kein zusätzlicher Kraftgewinn erreicht werden und ist somit nicht im Training zur Verbesserung des 1-RM zu empfehlen [18].

Eine Meta-Analyse von Marín und Rhea (2010) bestätigt jedoch chronische Effekte definiert als solche, die mindestens eine Woche nach absolvierter Trainingseinheit gemessen wurden[12]. Hierbei stellte sich das Training auf einer VV-Platte als effektiver heraus, als auf einer SV-Platte, wobei die Vielzahl von moderierenden Faktoren wie die Trainingsdauer der beschriebenen Programme nicht zu vernachlässigen sind.

Empfehlungen und Hinweise

Kontraktionsformen der Muskulatur

Die Anwendung von isometrischen Muskelkontraktionen ist vor allem für Anfänger ratsam, da diese Übungsform einfach zu erlernen ist und geringere technische Anforderungen stellt. Allerdings scheint die Kombination von isometrischen und dynamischen Bewegungen doppelt so hohe Kraftgewinne zu versprechen, als das isometrische Training allein[12]. Somit kann eine Empfehlung für dynamische Übungsformen ausgesprochen werden, da hierbei ein größerer koordinativer Anspruch für die Synchronisation und die Koordination der rekrutierten motorischen Einheiten besteht.

Frequenz

Es scheint einen linearen Trend zwischen der gewählten Frequenz und dem Trainingseffekt zu geben, wobei der Effekt bei Frequenzen zwischen 40-50 Hz am deutlichsten ist[12]. Es liegen keine Ergebnisse zu Frequenzen von über 50 Hz vor, sodass über eine eventuelle Stagnation oder schädliche Wirkungen keine Aussagen getroffen werden können.

Amplitude

Kleine peak-to-peak Amplituden (2-4 mm) zeigen einen geringeren Effekt als Amplituden von 8-10 mm. Die Aussagekraft wird ebenfalls durch das Fehlen von Studienergebnissen bei höher gewählten Amplituden limitiert[12]. Trainingseinheiten (2/Woche, über 6 Wochen) mit höher gewählten Amplituden (4 mm) zeigten bessere Kraftentwicklungen bei Freizeitsportlern als bei niedrigeren Amplituden[13].

Dauer

Eine definitive Empfehlung für die Trainingsdauer kann aufgrund der verschiedenen Trainingsprotokolle nicht ausgesprochen werden. In der Praxis werden häufig kurze Trainingssessions von 60-90 s (mit ~ 60 s Pause) durchgeführt. Eine Summe von 12-15 min pro Trainingseinheit scheint die Muskelkraft am besten zu beeinflussen, wobei ungeklärt bleibt, ob auch ein kontinuierliches Training von insgesamt 15 min einen optimalen Stimulus darstellt[12].

Widerlegte „Vibrationsmythen“

  • Keine Verbesserung der Handkraft durch den Gebrauch von Vibrationshantel[7].
  • Zwar führt eine 5-minütige WBV zu einer Muskelerwärmung von 1,5 °C, diese ist jedoch auch durch ein warmes Bad oder ein Einfahren auf dem Fahrradergometer zu erreichen[8].
  • Keine Verbesserung der Sprintfähigkeit, über eine Steigerung der Erregbarkeit der Motoneurone[9].
  • Ein Effekt auf die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit durch Erhöhung der Herzfrequenz und Senkung des Blutdrucks bleibt verglichen mit einem konventionellen aeroben Training aus [6]. Aufgrund des zu geringen Stimulus für das kardiovaskuläre System ist keine Verbesserung der aeroben Leistungsfähigkeit für die sporttreibende Bevölkerung durch ein WBV zu erwarten[5].
  • Die Trainingseffekte durch Vibrationsplatten sind nicht zu überschätzen. Es zeigen sich beinahe immer vergleichbare Effekte in alternativen (Kraft-) Trainingsmethoden. Demnach kann ein WBV als ergänzende Methode angesehen werden, da die Trainingseffekte bezüglich der Muskelkraft eher als „moderat“ gelten [12].

Vorteile des Vibrationstrainings

  • Zeitersparnisse, da Trainingseinheiten meist kürzer als 15 min dauern.
  • Abwechslung, wenn Trainingsplateaus oder Langeweile auftreten, wodurch die langfristige Adhärenz zum Sport gestärkt werden kann.

Einzelnachweise

  1. Abercromby, A. F. J.; Amonette, W. E.; Layne, C. S.; McFarlin, B. K.; Hinman, M. R.; Paloski, W. H. (2007a): Variation in neuromuscular responses during acute whole-body vibration exercise. In: Med Sci Sports Exerc 39 (9), S. 1642–1650.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17805098
  2. Abercromby, Andrew F. J.; Amonette, William E.; Layne, Charles S.; McFarlin, Brian K.; Hinman, Martha R.; Paloski, William H. (2007b): Vibration exposure and biodynamic responses during whole-body vibration training. In: Med Sci Sports Exerc 39 (10), S. 1794–1800.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17909407
  3. Berschin, G.; Sommer, H.-M. (2004): Vibration strength training and joint stabilization: EMG based examination of the influence of vibration frequency and posture on muscle activation and co-activation. In: Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 55 (6), S. 152–156.→ http://www.zeitschrift-sportmedizin.de/fileadmin/content/archiv2004/heft06/Berschin.pdf
  4. Bosco, C.; Iacovelli, M.; Tsarpela, O.; Cardinale, M.; Bonifazi, M.; Tihanyi, J. et al. (2000): Hormonal responses to whole-body vibration in men. In: Eur. J. Appl. Physiol 81 (6), S. 449–454.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10774867
  5. Cardinale, M.; Wakeling, J. (2005): Whole body vibration exercise: are vibrations good for you? In: British Journal of Sports Medicine 39 (9), S. 585–589.→ http://bjsm.bmj.com/content/39/9/585.full
  6. Cochrane, D. J. (2011): Vibration Exercise: The Potential Benefits. In: Int J Sports Med 32 (02), S. 75–99.→ http://www.wellwave.net/resources/Reviews/Review_11_VT_Cochrane.pdf
  7. Cochrane, D. J.; Hawke, E.J. (2007): Effects of acute upper-body vibration on strength and power variables in climbers. In: J Strength Cond Res 21 (2), S. 527–531.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17530943
  8. Cochrane, D. J.; Stannard, S. R.; Sargeant, A. J.; Rittweger, J. (2008): The rate of muscle temperature increase during acute whole-body vibration exercise. In: Eur. J. Appl. Physiol 103 (4), S. 441–448.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18392845
  9. Cochrane, D.J (2010): The effect of vibration exercise on aspects of muscle physiology and muscular performance. Dissertation. Massey University, Palmerston North (Neuseeland), zuletzt geprüft am 12.12.2012.
  10. Di Loreto, C.; Ranchelli, A.; Lucidi, P.; Murdolo, G.; Parlanti, N.; Cicco, A. de et al. (2004): Effects of whole-body vibration exercise on the endocrine system of healthy men. In: J. Endocrinol. Invest 27 (4), S. 323–327.→ http://www.savo.ch/wp-content/uploads/2014/08/37-einwirkung-durch-wbv-auf-die-leistung-der-muskelkraft-und-nervenstystem-mcbride-2009.pdf
  11. Eklund, G.; Hagbarth, K.-E (1966): Normal variability of tonic vibration reflexes in man. In: Experimental Neurology 16 (1), S. 80–92.
  12. Marín, P. J.; Rhea, M. R. (2010): Effects of Vibration Training on Muscle Strength: A Meta-Analysis. In: Journal of Strength and Conditioning Research 24 (2), S. 548–556, zuletzt geprüft am 13.12.2012.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20072044
  13. Martínez-Pardo, E.; Romero-Arenas, S.; Alcaraz, Pedro E. (2012): Effects of Different Amplitudes (High vs. Low) of Whole-Body Vibration (WBV) Training in Active Adults. In: J Strength Cond Res.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23096064
  14. Nordlund, M. M.; Thorstensson, A. (2006): Strength training effects of whole-body vibration? In: Scand J Med Sci Sports 0 (0), S. 12-17.→ http://documents.tecnosport.es/TECNOSPORT/Power%20Plate/Estudios%20Cientificos/Strength%20training%20effects%20of%20whole-body%20vibration.pdf
  15. Pel, J.J.M; Bagheri, J.; van Dam, L.M; van den Berg-Emons, H.J.G; Horemans, H.L.D; Stam, H.J; van der Steen, J. (2009): Platform accelerations of three different whole-body vibration devices and the transmission of vertical vibrations to the lower limbs. In: Medical Engineering & Physics 31 (8), S. 937–944.→ http://blog.simove.es/media/bibliografia/1828.pdf
  16. Rittweger, J. (2010): Vibration as an exercise modality: how it may work, and what its potential might be. In: Eur J Appl Physiol 108 (5), S. 877–904.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20012646
  17. Rittweger, J.; Schiessl, H.; Felsenberg, D. (2001): Oxygen uptake during whole-body vibration exercise: comparison with squatting as a slow voluntary movement. In: Eur. J. Appl. Physiol 86 (2), S. 169–173.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11822476
  18. Rønnestad, B.R.; Holden, G.; Samnøy, L.E.; Paulsen, G. (2012): Acute effect of whole-body vibration on power, one-repetition maximum, and muscle activation in power lifters. In: J Strength Cond Res 26 (2), S. 531–539.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22240544
  19. Torvinen, S.; Sievänen, H.; Järvinen, T. A.; Pasanen, M.; Kontulainen, S.; Kannus, P. (2002): Effect of 4-min vertical whole body vibration on muscle performance and body balance: a randomized cross-over study. In: Int J Sports Med 23 (5), S. 374–379.→ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12005157