Studie Nervenleitgeschwindigkeit

Die Nervenleitgeschwindigkeit der Handnerven 

Ulnar-Nervenläsionen und die damit verbundenen sensorischen und motorischen Störungen der Hand sind beim Radfahren häufig. Sie betreffen typischerweise die knöcherne Engstelle „Loge de Guyon“ am Handgelenk. Ist über einen längeren Zeitraum Druck auf dieser Stelle, wird die Funktionsweise des Ulnar Nervs beeinträchtigt. Hier kann entweder nur der motorische Ast des Nervs, der sensorische Ast oder Beide betroffen sein.

Es gab mehrere neurologische Fallstudien, die zeigen, dass Nervenläsionen des Ulnar Nervs nicht ungewöhnlich sind. Die Studie von Patterson et al. (2003), untersuchte die Inzidenzrate von Ulnar- und Medianus Nervenlähmung bei Teilnehmern eines 600 km langen Radrennens, mit dem Ergebnis, dass 92% der Teilnehmenden nach dem Rennen Taubheitsgefühle oder motorische Einschränkungen hatten.

Versuchsaufbau

Eine randomisierte, kontrollierte Cross-Over-Studie wurde entworfen, um die neurologische Funktion des Median- und Ulnarnervs nach einer 112 km langen Rennradtour an drei Messpunkten zu bewerten. Eine Ausgangsmessung (T0) und zwei Interventionen (V1/V2) wurden durchgeführt.
Zur Bewertung der neurologischen Funktion des Ulnar- und Medianusnervs am Handgelenk wurde bei jeder Hand eine Neurographie durchgeführt. Ein Komfortfragebogen und eine Oberflächendruckmessung an der Hand-Lenker-Schnittstelle wurden ausgewertet, um einen 3D-gedruckten Prototyp zu bewerten.

Das Studiendesign wurde von der Ethikkommission der Technischen Universität München genehmigt.

Versuchsablauf

16 Probanden sind zweimal den gleichen Rundkurs, mit insgesamt 112 km gefahren. Die Teilnehmenden fuhren mit ihrer regulären Fahrradeinstellung, lediglich das Lenkerband wurde standardisiert (712 SQlab). Während der beiden Interventionen fuhren die Probanden ausschließlich an der Schalt-Bremshebeleinheit. Die Durchschnittsgeschwindigkeiten war bei beiden Ausfahrten gleich und die Herzfrequenz der Probanden wurde überwacht, um eine gleiche Belastung zu gewährleisten.
Die Probanden wurden randomisiert in zwei Gruppen eingeteilt, sodass alle einmal mit dem 3D-gedruckten Prototyp und einmal ohne den Prototyp gefahren sind.
Nach der Tour wurde die Druckmessung durchgeführt, der Fragebogen ausgefüllt und anschließend die Nervenleitgeschwindigkeit in der Klinik gemessen.

Ergebnis

Die vorliegende Studie zeigt, dass eine einzelne Ausfahrt von etwas mehr als 4 Stunden einen messbaren Einfluss auf die Nervenleitgeschwindigkeit der Ulnar- und Medianusnerven hat. Zusätzlich kann die verhältnismäßig kurze Belastung das Karpaltunnelsyndrom verursachen oder verschlimmern.
Die maximalen Werte und die Durchschnittswerte der Druckmessung sind mit dem Prototyp niedriger und es wurde eine größere Fläche belastet.
Der evaluierte Prototyp reduziert wirksam das Auftreten von Taubheit in den vierten und fünften Fingern (17 Fälle anstatt 23 Fälle).  Gleichzeitig verbessert sich die Spitzenlatenz des Ulnarnervs signifikant.

Umsetzung der Erkenntnisse in SQlab Produkte

Die Studie hat gezeigt, wie relevant die Druckentlastung beim Rennradfahren und Graveln ist und wie effektiv die Oberflächenvergrößerung funktionieren kann.
Bei den SQlab 312R und 314 Lenkern wurden die Erkenntnisse umgesetzt und in allen Griffpositionen vergrößerte Auflageflächen geschaffen.
Mit dem Gravel-Lenkerband 714 kommt dazu ein Schaumsetup, dass Vibrationen und Schläge effektiv reduzieren kann,  was die Belastung auf die Handnerven weiter senkt. 

Rebound Test von Lenkerbändern

Versuchsaufbau und Auswertung

Der Rebound wird mit einem Aufbau, bestehenden aus einer Platte, einem Fallrohr mit Distanzmarkierungen und einer kleinen Metallkugel ermittelt. Das jeweils zu untersuchende Material wird unter das Fallrohr positioniert und die Metallkugel wird fallen gelassen. Mit einer Hochgeschwindigkeitsaufnahme wird an der Markierung am Fallrohr die Sprunghöhe der Kugel nach dem ersten Aufprall abgelesen. Je höher die Kugel springt, desto niedriger ist die Energieaufnahme des Materials.

Ergebnis

Vibrationsanalyse

Durch Unebenheiten in der Bodenbeschaffenheit sind die Hände und Arme durch das Aufstützen auf dem Lenker vielen Vibrationen ausgesetzt. Radhandschuhe können Vibrationen laut einer Studie der TU Hamburg, nicht senken. Ist ein Fahrer dadurch über einen längeren Zeitraum starken Vibrationen ausgesetzt, kann dies zu einer Schädigung des Ulnar Nervs oder zum Hand-Arm-Vibrationssyndrom führen.

Um die Auswirkungen dieser Vibrationen auf die Hände zu untersuchen, haben wir die Beschleunigung am Handgelenk mittels 3-Achsen-Beschleunigungssensoren beim Fahren des SQlab 312 R mit verschiedenen Lenkerbändern untersucht. Zusätzlich wurde ein Beschleunigungssensor am Vorbau angebracht, um die Unebenheiten des Untergrundes in Form von Vibrationen aufzunehmen. Damit die Muskelaktivität abgebildet werden kann, wurden die Probanden mit Elektromyographie (EMG)-Sensoren am Arm ausgestattet.

Versuchsaufbau

Es wurde mit dem SQlab Lenker 312 R und drei verschiedenen Lenkerbändern eine vordefinierte Strecke auf Kopfsteinpflaster in den drei Griffpositionen Unterlenker, Bremsgriffe und Oberlenker gefahren.
Wir haben unser SQlab Lenkerband 714 mit einem dämpfenden Lenkerband und einem Standard-Lenkerband verglichen. Die 3-Achsen-Beschleunigungssensoren am Vorbau und an beiden Handgelenken haben über die Messdauer mit 1600 Hz aufgezeichnet. Es wurden Elektromyographie (EMG) Sensoren zur Messung der Muskelaktivität an Extensor und Flexor Carpi Ulnaris sowie Triceps Brachii angebracht.

Versuchsablauf

Die Teststrecke wurde jeweils mit einer anderen Lenker-Lenkerband-Kombination in den drei verschiedenen Griffpositionen jeweils 30 Sekunden lang gefahren. Die Muskelaktivität im Arm und die Beschleunigungsdaten der X-, Y- und Z-Achse am Vorbau sowie an den Handgelenken wurden über die gesamte Fahrdauer aufgenommen. 

Auswertung

Aus den Beschleunigungsdaten der drei Achsen (X, Y, Z) wurde zuerst eine resultierende Achse gebildet, indem die quadrierten Beschleunigungswerte der drei Achsen addiert und daraus die Wurzel gezogen wurde. Über die Root Mean Square (RMS), welche den Mittelwert der resultierenden Achse über die Fahrdauer widerspiegelt, haben wir die Beschleunigungsdaten miteinander verglichen. So kann herausgefunden werden, welches Lenkerband die Vibrationen durch den Untergrund besser aufnimmt.
Dazu wurden die Beschleunigungsdaten der Resultierenden quadriert und daraus die Summe aus 30.000 vergleichbaren Datenpunkten gebildet. Aus dieser Summe wurde die Wurzel gezogen.
Je niedriger die RMS, desto besser ist die Vibrationsaufnahme des Lenkerbandes.

Ergebnis

Es sind Unterschiede in den Beschleunigungsdaten zu erkennen. Das SQlab 714 Lenkerband zeigt die niedrigsten, somit die besten Beschleunigungsdaten im Vergleich zu dem dämpfenden und Standard Lenkerband. In Zahlen hat das 714 Lenkerband im Vergleich zu dem dämpfenden Lenkerband beim Fahren im Unterlenker eine um 11%, im Oberlenker eine um 13% sowie beim Fahren in den Bremsgriffen einem um 14% geringere Root-Mean-Square (RMS). Das spricht für eine höhere Vibrationsaufnahme des SQlab 714. Auffällig ist, dass wir keinen wesentlichen Unterschied zwischen dem dämpfenden Lenkerband und dem Standard-Lenkerband zeigen konnten. 

Druckmessung im SQlab Labor

Vergleich Runder Lenker mit dem SQlab 714 Lenkerband und einem Standard Lenkerband

Runder Lenker mit SQlab 714 Lenkerband

Runder Lenker mit Standard Lenkerband

Die runde Lenkerform bietet wenig Auflagefläche und sorgt somit für hohe Druckspitzen in allen Griffpositionen. Mit einem Standard-Lenkerband kann der Druck kaum reduziert werden. Die Folgen sind Druckschmerzen und Taubheitsgefühle. Die spezielle Dämpfungsschicht im 714 Lenkerband führt hier zu einer verbesserten Druckverteilung und einer größeren Auflagefläche, was an einer deutlichen Reduzierung der Druckwerte gegenüber dem Standard-Lenkerband ersichtlich ist. 

Der mittlere Druck ist beim 714 Lenkerband gegenüber dem Standard Lenkerband um 22,7% reduziert, die Druckspitzen sinken um 24%.

Vergleich SQlab 312R Lenker mit dem 714 Lenkerband und einem Standard Lenkerband

SQlab 312R mit 714 Lenkerband

SQlab 312R mit Standard Lenkerband

Die gleichen Effekte sind in Kombination mit dem SQlab Lenker 312R erkennbar. Das SQlab Lenkerband 714 vergrößert die Fläche um 31,2%, so kann es die Druckspitzen um 46% und den mittleren Druck um 38,5% senken.