Many machine learning models show black box characteristics and, therefore, a lack of transparency, interpretability, and trustworthiness. This strongly limits their practical application in clinical contexts. For overcoming these limitations, Explainable Artificial Intelligence (XAI) has shown promising results. The current study examined the influence of different input representations on a trained model’s accuracy, interpretability, as well as clinical relevancy using XAI methods. The gait of 27 healthy subjects and 20 subjects after total hip arthroplasty (THA) was recorded with an inertial measurement unit (IMU)-based system. Three different input representations were used for classification. Local Interpretable Model-Agnostic Explanations (LIME) was used for model interpretation. The best accuracy was achieved with automatically extracted features (mean accuracy Macc = 100%), followed by features based on simple descriptive statistics (Macc = 97.38%) and waveform data (Macc = 95.88%). Globally seen, sagittal movement of the hip, knee, and pelvis as well as transversal movement of the ankle were especially important for this specific classification task. The current work shows that the type of input representation crucially determines interpretability as well as clinical relevance. A combined approach using different forms of representations seems advantageous. The results might assist physicians and therapists finding and addressing individual pathologic gait patterns

Strength training in youth soccer has both a preventive and a sports-specific component. Whole-body electromyostimulation (WB-EMS) could represent an interesting time-saving add-on to classical strength exercises in performance-oriented soccer. The objective of this study was to find out whether a 10-week superimposed WB-EMS training might have a more positive impact on strength parameters in male youth elite soccer players than regular athletic strength exercises alone. A total of 30 male youth soccer players from a youth academy aged 15 to 17 years participated in the study. Before and after the intervention, the isometric extension and flexion forces of trunk and knee, and the hip abduction and adduction forces were tested. Twelve players (control group) absolved a conventional 20-minute strength training once a week for a period of ten weeks. Eighteen players absolved the same exercises but with superimposed WB-EMS. Blood creatine kinase concentration was measured for training control. ANOVAs, Friedman tests and post hoc t-tests were calculated (p = 0.05) to examine the strength development during the training period between the groups. While we could not find significant strength increases in the leg, hip and trunk muscles in the control group (<4%), the strength of the WB-EMS group improved significantly in 4 of the 6 muscle groups tested. In this group, the strength of knee flexors increased significantly by 20.68 ± 21.55%, knee extensors by 31.43 ± 37.02%, hip adductors by 21.70 ± 12.86% and trunk flexors by 33.72 ± 27.43%. The rates of strength increase are partly in line with other studies, partly clearly higher, which might be explained by the athletically active target group. A 10-week superimposed WB-EMS training improves the strength of certain leg, hip and trunk muscles in male adolescent elite soccer players to a greater extent than a pure athletic strength training of the same duration.

Das Kniegelenk ist mitunter die am häufigsten betroffene Struktur bei Sportverletzungen, deren Auswirkungen nachhaltig die sportliche Leistung beeinträchtigen können. Für eine dynamische Kniestabilität sind neben einer kräftigen kniegelenksumgreifenden und hüftumgebenden Muskulatur eine optimale Oberkörperstabilität erforderlich, da eine erhöhte laterale Oberkörperneigung in erhöhten Knieabduktionswinkeln und -momenten resultieren kann. Die Hüftmuskulatur agiert als Bindeglied zwischen Oberkörper und unteren Extremitäten, beeinflusst die mechanische Kopplung und kann bei einer Schwäche in einer Veränderung des Schwerelots mit einhergehender Instabilität resultieren. Weiterhin beeinflusst die neuromuskuläre Kontrolle die Gesamtstabilität bei sportlichen Bewegungen, wobei die Ko-Kontraktion der ventralen und dorsalen Oberkörperseite in diesem Zusammenhang noch nicht untersucht wurde. Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag zur Aufklärung der Kniestabilität bei verletzungsrelevanten Bewegungen unter systematischer Variation von Belastungsstufen geleistet sowie ein besseres Verständnis der mechanischen Kopplung mit Implikationen zu geeigneten Screening-Verfahren und Trainingsinterventionen erlangt werden. Forschungsdefizite aufgreifend, wurde eine 3D Bewegungsanalyse bei sportlich Aktiven und Judoka konzipiert, die (a) die Erfassung kinematischer, kinetischer und elektromyographischer Indikatoren integrierte, (b) die untere Extremität und den Oberkörper einbezog und die (c) verschiedene repräsentative Bewegungsaufgaben beinhaltete und systematisch variierte: Landungen und Sprünge, ein- und beidbeinig, vertikal und lateral, stabiler und instabiler Untergrund sowie dabei jeweils systematische Variation der Fall- bzw. Sprungdistanz. Daraus ergaben sich zwei zentrale Forschungsgegenstände: 1. Biomechanische Belastungsstruktur, Sprungleistung und neuromuskuläre Aktivierung im Oberkörper bei verschiedenen Sprung- und Landungsaufgaben. 2. Zusammenhänge der dynamischen Kniegelenksstabilität mit Oberkörperkinematik und neuromuskulärer Aktivität im Oberkörper – Hüftkinematik und Hüftkinetik. Die biomechanischen Belastungsindikatoren unterschieden sich zwischen den verschiedenen, repräsentativen Bewegungsaufgaben beträchtlich. Dabei zeigten der einbeinige Drop Jump (DJ) und der Side Jump (SJ) besonders ausgeprägte Belastungsindikatoren. Des Weiteren stiegen die Belastungsindikatoren mit zunehmender Belastung (Fallhöhe- bzw. Sprungweite) an. Die Untergrundbedingung, das Geschlecht und die Sportart spielten eine untergeordnete Rolle. Zur Vorhersage der Kniestabilität eigneten sich die laterale Oberkörperneigung, das Hüftabduktionsmoment und die Hüftinnenrotation. Insbesondere die Hüftinnenrotation konnte als stärkster Prädiktor identifiziert werden. Eine hohe Hüftkraft ging mit schwächeren Zusammenhängen zwischen Knieabduktionsmoment und Knieabduktion einher. Non-lineare interaktive Prädiktoreffekte unterschieden sich zum einen zwischen den Bewegungsaufgaben und zeigten zum anderen einen hohen eigenen Aufklärungsbeitrag für die laterale Oberkörperneigung, wenn diese mit der Kniekinematik und Hüftinnenrotation zur kategorialen Zuordnung des Knieabduktionsmoments und der Knierotation untersucht wurde. Die Ko-Kontraktion im Oberkörper konnte als weiterer Indikator der Oberkörperkontrolle miteinbezogen werden. Die unilateralen DJs und SJs, welche unterschiedliche Belastungsmuster typischer sportlicher Aktionen abbilden, wiesen unterschiedliche Belastungscharakteristika auf. Deshalb empfiehlt es sich beide Tests mit Variation der Fallhöhen bzw. Sprungweiten auf stabilem Untergrund in ein Screening-Verfahren unter Einbezug der Oberkörperkontrolle (Kinematik, Ko-Kontraktion) aufzunehmen. Die Oberkörperkontrolle sollte als Prädiktor der Kniestabilität non-linear und in Verbindung mit der Kniekinematik und Hüftrotation untersucht werden. Weiterhin sollte die Hüftkraft in zukünftigen Studien zur Kniestabilität und in Trainingsinterventionen einbezogen werden.

Entscheidungen und Entscheidungsprozesse der Legislative der Vereinigten Staaten von Amerika

Whole-body electromyostimulation (WB-EMS) is an extension of the EMS application known in physical therapy. In WB-EMS, body composition and skinfold thickness seem to play a decisive role in influencing the Ohmic resistance and therefore the maximum intensity tolerance. That is why the therapeutic success of (WB-)EMS may depend on individual anatomical parameters. The aim of the study was to find out whether gender, skinfold thickness and parameters of body composition have an influence on the maximum intensity tolerance in WB-EMS. [Participants and Methods] Fifty-two participants were included in the study. Body composition (body impedance, body fat, fat mass, fat-free mass) and skinfold thicknesses were measured and set into relation to the maximum intensity tolerance. [Results] No relationship between the different anthropometric parameters and the maximum intensity tolerance was detected for both genders. Considering the individual muscle groups, no similarities were found in the results. [Conclusion] Body composition or skinfold thickness do not seem to have any influence on the maximum intensity tolerance in WB-EMS training. For the application in physiotherapy this means that a dosage of the electrical voltage within the scope of a (WB-) EMS application is only possible via the subjective feedback (BORG Scale).

Die unterschiedlichen Bedarfserhebungen im EB-Projekt machen deutlich, dass es einen Be-darf an weiterbildenden Studienangeboten gibt, die den Studierenden ein individuelles und flexibles Studium ermöglichen. Besonders hoch ist dieser Bedarf bei den sogenannten nicht-traditionellen Studierenden. Dadurch steht die wissenschaftliche Weiterbildung vor der Chance und Herausforderung, die individuellen Ausgangslagen sowie Wünsche der Studierenden zu berücksichtigen. Mit Blick auf die Entwicklung von weiterbildenden Studienangeboten stellt sich die Frage, wie diesen individuellen Ausgangslagen und Wünschen entsprochen werden kann, um die Hochschulen zu einem Ort des lebenslangen Lernens zu machen. Es wird gezeigt, dass strukturelle und organisatorische Flexibilisierungsmöglichkeiten dazu beitragen können, Studienangebote noch besser auf Studierende anzupassen. Es werden Implikations- und Strukturentwicklungsmöglichkeiten für Einrichtungen der wissenschaftlichen Weiterbildung aufgezeigt. Ergänzend hierzu werden Überlegungen für die (Weiter-)Entwicklung der Studienberatung in wissenschaftlichen Weiterbildungseinrichtungen angestellt.

Die Ergebnisse der vorliegenden Synopsis konnten an vergleichsweise hohen Probandenzahlen zeigen, dass die auftretenden Amplituden der Kopfbeschleunigungen stark von der Herangehensweise (Stand, Sprung, Lauf) abhängen. Was zunächst trivial erscheint, ist nun evidenzbasiert und von hoher praktischer Relevanz. Bei der Technikvermittlung sind somit zunächst Kopfballvarianten aus der Standposition vorzuziehen, da diese zu einer geringeren Beschleunigung des Kopfes führen als Varianten welche mit einem Anlauf gekoppelt werden (Stand vs. Sprung). Kopfballvarianten mit einem erhöhten koordinativen Anforderungsprofil (Sprung) führen nicht zwangsläufig zu einer erhöhten Kopfbeschleunigung, sollten jedoch aus methodischen Gründen trotzdem zu einem späteren Zeitpunkt trainiert werden. Das eingesetzte Kopfballpendel führte zu Kopfbeschleunigungen zwischen 5.2 und 7.8 G. Diese Werte liegen deutlich unterhalb derer, die bei beschleunigten Bällen gemessen werden, was für den Einsatz des Kopfballpendels bei der Technikschulung spricht. Der Rumpfmuskulatur wird eine große Bedeutung bei der technischen Umsetzung von Kopfbällen zugesprochen [120]. Die vorliegenden Ergebnisse konnten jedoch keinen Anstieg der Kopfbeschleunigung nach Ermüdung der Rumpfmuskulatur darlegen. Ein Pre-Post-Vergleich bei beschleunigten Bällen muss folgen, um dies weiterführend untersuchen zu können. Vergleichbare Ergebnisse und Interpretationen liegen nun zur Wirksamkeit einer 6-wöchigen Hals-Nackenkräftigung vor, welche bei dem statischen Kopfballpendel keine Änderungen der Kopfbeschleunigung zur Folge hatten. Kritisch reflektiert werden müssen insbesondere die Art und Dauer sowie die Inhalte einer solchen Intervention. Dennoch steckt hinter dieser Hypothese weiterhin ein vielversprechender Ansatz das Kopfballspiel sicherer zu machen. Die Ausrichtung des Kopf-Hals-Rumpfsegmentes steht in keinem direkten Zusammenhang zur resultierenden Beschleunigung des Kopfes, wonach eine erhöhte Nickbewegung nicht mit einer erhöhten Kopfbeschleunigung korreliert. Im nächsten Schritt muss ein intraindividueller Vergleich vorgenommen werden, da die Kompensationsmechanismen höchst individuell sind. Außerdem sollte zukünftig die maximale Kopfbeschleunigung - unabhängig von dem Zeitpunkt - mit dem Winkel (Kopf, HWS) während des ersten Ballkontaktes verglichen werden, statt den zeitsynchronen Vergleich des Winkels und der in diesem Moment messbaren Kopfbeschleunigung vorzunehmen.

Im Nachwuchsleistungssport erfahren psychologische, speziell leistungsmotivationale Merkmale zunehmende Beachtung. Nach Ansicht von Praktikern und Wissenschaftlern sollen diese verstärkt zur Talentauswahl genutzt werden. Die insgesamt inkonsistente empirische Forschungs- und Befundlage aus explorativen und korrelativen Studien – im Vergleich zum angestrebten Vorhersagezeitraum oft über relativ kurze Beobachtungszeiträume – lässt an einer verlässlichen praktischen Anwendung aber zweifeln. Die Voraussetzungen für eine Anwendung in systematischen Identifikations- und Auswahlprozessen sind (1) verlässliches Diagnostizieren anhand leistungsmotivationaler Erhebungsinstrumente mit ausreichender Testgüte, (2) hohe differenzielle Entwicklungsstabilität sowie Effekte der Leistungsmotivation auf (3) aktuelle und (4) künftige Leistungen bzw. Erfolge und deren Entwicklung. Die Prüfung dieser Annahmen ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Anhand von zwei Studien wurden leistungsmotivationale Merkmale mit AMS-S (Wenhold et al., 2009), SMS-28 (Burtscher et al., 2011) und TEOSQ-D (Rethorst & Wehrmann, 1998) sowie Erfolgs- bzw. Leistungsindikatoren bei Nachwuchssportlern erfasst. 83 bis 144 Sportler einer Eliteschule des Sports (Alter 14,89 < MW < 15,35 Jahre; 1,46 < SD < 1,57) wurden hierbei über ein Jahr, 51 Fußballspieler aus fünf Vereinen (11,02 < 0,7 Jahre) über vier Jahre beobachtet. Die Untersuchungen erbrachten vier zentrale Ergebnisse. 1. Die psychometrischen Ergebnisse deuten auf eine überwiegende Konstruktabdeckung durch die Instrumente hin, wobei die Reliabilitäten teilweise beeinträchtigt waren (0,60 < rtt < 0,82). 2. Hinsichtlich der differenziellen Stabilität waren Veränderungen der leistungsmotivationalen Merkmale über die Zeit meist durch beträchtliche interindividuelle Heterogenität gekennzeichnet (0,20 < rtt < 0,77). 3. Die leistungsmotivationalen Merkmale wiesen keine signifikanten Effekte auf aktuelle und künftige Leistungen bzw. Erfolge auf. Auch bei multivariater linearer und non-linearer Analyse mehrerer leistungsmotivationaler Merkmale zeigten sich im Quer- und Längsschnitt keine bedeutsame Erklärungskraft für Leistungs- oder Erfolgsunterschiede. 4. Es zeigten sich ebenfalls keine signifikanten Effekte der ein- bzw. zweijährigen Erfolgs- und Leistungsentwicklung mit den zuvor erhobenen Merkmalen der Leistungsmotivation. Bei wenigen Analysen schienen extrinsische Motivation und Egoorientierung allerdings signifikante Prädiktoren zu sein. Die Ergebnisse dieser mehrjährigen prospektiven Analysen sprechen gegen die Einbindung leistungsmotivationaler Merkmale in Talentauswahlprozesse. Die Ergebnisse anderer Untersuchungen mit teilweise inkonsistenten Ergebnissen werden vor dem Hintergrund dieser Arbeit eingeordnet und die vorliegenden Ergebnisse hinsichtlich unterschiedlicher Tendenzen diskutiert. Daraus ergeben sich neue Perspektiven für die zukünftige Forschung.

Die Regelung der Unternehmensnachfolge stellt die mittelständische Wirtschaft aktuell und zukünftig vor eine große Herausforderung. Neben Fragen der Finanzierung stellen dabei insbesondere Qualifikationsdefizite häufig Gründe für das Scheitern einer Unternehmensnachfolge dar. Vor diesem Hintergrund wurde zum Zwecke der genaueren Einschätzung der Potenziale und Anforderungen an ein mögliches Weiterbildungsangebot eine Bedarfsanalyse durchgeführt. Der vorliegende Arbeits- und Forschungsbericht dokumentiert dabei die verschiedenen Schritte: von dem Hintergrund und der Ausgangslage zur Idee, über die verschiedenen Bedarfserhebungen und -analysen zu den zentralen Ergebnissen und den daraus abzuleitenden Handlungsempfehlungen, welche die Grundlage zur weiteren Konzeptualisierung des Studienangebots bilden.

Forschungsrelevanter Hintergrund: Mitunter die häufigsten Verletzungen im Sport sind am Kniegelenk zu lokalisieren. Neben der hohen Prävalenzrate sind vor allem ligamentäre Schädigungen wie eine Ruptur des vorderen Kreuzbandes besonders schwerwiegend. Es sind lange Ausfallzeiten von durchschnittlich 7,5 Monaten zu verzeichnen, wobei eine vollständige Rückkehr zum ursprünglichen Leistungsniveau ungewiss ist. Auch die Wahrscheinlichkeit einer Reruptur ist deutlich erhöht und häufig bedeutet eine schwere Knieverletzung das frühzeitige sportliche Karriereende. Auch müssen betroffene Sportler oftmals mit schweren Folgeerscheinungen wie einer Gelenksarthrose rechnen. Als Risikosportarten für diese Art von Verletzungen gelten Ballsportspiele wie Fußball, Handball oder Basketball. Charakteristisch für das Auftreten einer Knieverletzung in diesen von hoher Dynamik und Schnelligkeit geprägten Mannschaftsspielen ist die Tatsache, dass sich diese mehrheitlich ohne direkten Gegnerkontakt als „non-contact“ Trauma ereignen. In der Regel findet eine Verletzung bei sportspieltypischen Manövern wie Landungen nach Sprüngen, spontanen Richtungsänderungen oder plötzlichen Drehbewegungen statt. Als Verletzungsmechanismus bei diesen Bewegungsformen ist in den meisten Fällen der sog. „Dynamische Knievalgus“ verantwortlich. Dieser ist gekennzeichnet durch ein Abknicken des Kniegelenks nach innen (Knieabduktion/Valgisierung) in Verbindung mit einer Rotation der Tibia bei geringem Flexionsgrad des Kniegelenks. Die maximale Kraftleistungsfähigkeit sowie das neuromuskuläre Aktivierungsverhalten der knieumschließenden Muskelgruppen und der Hüftmuskulatur können den Verletzungsmechanismus beeinflussen. Insbesondere die Hüftmuskulatur kann durch ihre Eigenschaften korrigierend auf die Beinachse und damit auf die Kontrolle des Kniegelenks einwirken. Die Forschungslage über die Zusammenhänge der Hüfte und deren muskulärer Strukturen hinsichtlich ihrer protektiven Wirkungsweise bildet sich jedoch defizitär und teilweise unspezifisch ab. Daher ist die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, Kontrollmechanismen ausgehend vom Hüftgelenk in Bezug auf eine verbesserte dynamische Kniegelenksstabilität mittels eines ganzheitlichen Ansatzes zu evaluieren. Des Weiteren wird in der vorliegenden Arbeit die Wirkungsweise eines apparativen Krafttrainings gegenüber eines koordinativen Sprungtrainings mit jeweiliger Fokussierung des Hüftgelenks analysiert. Methodik: Anhand relevanter Belastungsformen (uni- und bilaterale Drop Jumps, einbeinige Landemanöver und reaktive laterale Sprungbewegungen) unter Belastungsstufen wurden bei Ballspielsportlern Situationen simuliert, in denen der beschriebene Verletzungsmechanismus auftreten kann. Dabei wurden im Sinne eines ganzheitlichen, multimodularen Screening-Verfahrens die Knie- und Hüftgelenksbewegungen mittels 3-D Kinematik erfasst. Die kinetische Analyse umfasst die Berechnung der Gelenksmomente, Bodenreaktionskräfte und die Ermittlung der maximalen Kraftfähigkeit der relevanten Hüftmuskulatur sowie der Oberschenkelstreckerkette. Der Einfluss des neuromuskulären Aktivierungsverhaltens auf die dynamische Kniegelenkskontrolle wurde über elektromyographische Verfahren abgebildet. Der Studienteil 1 untersuchte in einem Querschnittdesign die Auswirkungen der unterschiedlichen Belastungsformen hinsichtlich der Determinanten der dynamischen Kniegelenksstabilität, der Studienteil 2 diesbezügliche Zusammenhänge mit Hüftgelenksexkursionen und deren (neuro-) muskulären Strukturen. Im Rahmen des Studienteils 3 wurden in einem Längsschnittdesign zwei Interventionsgruppen (apparatives Krafttraining vs. koordinatives Sprungtraining) im Pre- zu-Posttest-Vergleich auf Unterschiede der kniestabilisierenden Parameter sowie Indikatoren für eine Verletzungsexposition hin untersucht. Zentrale Ergebnisse: In der vorliegenden Studie kann gezeigt werden, dass laterale Sprungmanöver im Vergleich zu vertikalen Sprung- oder Landemanövern größere Knie- und Hüftgelenksexkursionen aufweisen und damit eine erhöhte Belastung für diese spieltypischen Situationen einhergeht. Im Vergleich der Belastungsformen scheinen Belastungssteigerungen innerhalb einer Belastungsform einen untergeordneten Einfluss auf eine Verletzungsexposition zu haben. Vielmehr entscheidend ist die verhältnismäßige Risikoeinordnung der Belastungsformen zueinander. Für alle Bewegungen wird ein starker Zusammenhang der Hüftstellung in der Rotation mit der dynamischen Kniegelenkskontrolle festgestellt. Um die Komplexität der Kniegelenkskontrolle über die gesamte Belastungsphase abbilden zu können, wurde als neue Messmethodik die „medio-laterale Knieschlackerbewegung“ erarbeitet und mit den maximalen kinematischen Knieparametern als Indikator für die (In-)Stabilität des Kniegelenks eingesetzt. Die (neuro-) muskulären Eigenschaften der Hüftmuskulatur können insbesondere durch ihre außenrotatorische und abduzierende Wirkung Einfluss auf die Ausrichtung der Gelenkachse und damit auf die Kniegelenkskontrolle nehmen. Dabei scheinen Elemente eines koordinativen Sprungtrainings effektiver als ein apparatives Krafttraining zu sein. Fazit: Die Arbeit liefert einen Beitrag, um die komplexen Zusammenhänge der dynamischen Kniegelenkskontrolle im Kontext verletzungsrelevanter Szenarien im Sport zu evaluieren. Durch eine ganzheitliche Analyse der Knie- und Hüftgelenksbewegungen sowie der dazugehörigen kinetischen sowie (neuro-)muskulären Parameter können die gewonnenen Erkenntnisse helfen, Verletzungsmechanismen des Kniegelenks besser zu kontrollieren. Diagnostische Verfahren und Trainingsprogramme können auf dieser Basis weiterentwickelt werden, woraus durch ein tieferes Verständnis die Möglichkeiten der Verletzungsprävention zukünftig optimiert gestaltet werden können.