Training mit Schwungscheibe

Hintergrund und Funktionsweise

Wer träumt nicht davon, einmal in Schwerelosigkeit die Erde aus dem Weltall zu betrachten? Bodybuilder könnten bis in die frühen 90er Jahre zu dieser Kategorie gezählt haben – Sie hätten Angst vor dem Muskelschwund in Schwerelosigkeit gehabt. Auch wenn dies zunächst witzig klingt, so ist Muskelschwund und Verlust von Knochendichte in Raumstationen tatsächlich ein Problem. Ohne ausreichende Gravitation ist Training mit Gewichten schwierig und es wurde deshalb ein System entwickelt, das auf Massenträgheit beruht. Dieses wurde selbstverständlich auch auf der Erde getestet und die Versuche offenbarten unter anderem für Kraft- und Muskelwachstum, sowie Rehabilitation beeindruckendes Potential. Wer es nicht erwarten kann mehr über diese Effekte zu erfahren, kann direkt in das nächste Kapitel springen.

An dieser Stelle soll allerdings noch die Funktionsweise von dem Training mit Massenträgheit erklärt werden. Am einfachsten lässt sich das Prinzip am Beispiel des Jo-Jo’s erklären. Das aufgewickelte Jo-Jo wird losgelassen und durch eine Kraft (die Erdanziehungskraft) abgewickelt. Beim Abwickeln wird das Jo-Jo in Drehung versetzt und speichert dabei Energie. Diese Energie hängt mit der Massenträgheit zusammen und ist intuitiv jedem verständlich, der als Kind einmal ein Karussell gegen den Kopf bekommen hat. Sobald das Jo-Jo ganz abgewickelt ist, führt die gespeicherte Energie dazu, dass sich das Jo-Jo wieder aufwickelt. Abgebremst wird es dabei wieder von der Erdanziehung. Das ist bereits das ganze physikalische Prinzip hinter Training mit Schwungscheibe (TmS).

Übertragen auf die Praxis, bedeutet das, eine auf einer Welle befestigte Scheibe. Die Welle sitzt in Kugellagern und wird über einen Gurt mit Muskelkraft angedreht wird. Am Ende des Zugs wickelt sich der Gurt wieder auf die Welle und der Trainierende muss die zuvor aufgebaute Energie wieder abbauen. Dabei können noch spezielle Techniken angewendet werden, auf die ebenfalls in einem der folgenden Kapitel eingegangen wird. Bevor es damit weitergeht, folgen jetzt aber die Erkenntnisse zu den einzigartigen Effekten des Trainings mit Massenträgheit.

Einsatzbereiche

Wie bereits erwähnt, lassen sich die Effekte in verschiedenen Bereichen beschreiben. Hierzu zählen Muskel- und Kraftaufbau, sowie Rehabilitation und Prävention. Auf diese wird jetzt im Einzelnen eingegangen.

Muskelaufbau

Für Muskelwachstum oder –hypertrophie spielen nach heutiger Erkenntnis in der Praxis folgende drei Mechanismen eine Rolle:

– mechanische Spannung

– Muskelschäden

und

– metabolische Belastung

Bei der mechanischen Spannung kommt es darauf an, welche äußere Last während der Kontraktion auf den Muskel wirkt. An dieser Stelle macht es Sinn, Kontraktionen noch in Flexion und Extension zu unterscheiden. Bei der Flexion zieht sich der Muskel zusammen, während er sich bei der Extension verlängert. Beide besitzen unterschiedliche Eigenschaften, die sowohl ihre neuronale Ansteuerung, als auch die folgenden Anpassungsvorgänge betreffen. Diese sind auch für weitere Einsatzbereiche des TmS, wie die Leistungssteigerung und Rehabilitationszwecke, von Bedeutung. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften sind für maximale Hypertrophie weder der Flexion noch der Extension Exklusivrechte zu gewähren und eine Kombination von beiden Aktionen sinnvoll.

Bei der Extension ist für die Hypertrophie beim TmS aber eine Eigenschaft besonders interessant. Exzentrisch können Muskeln mehr Kraft erzeugen. Mehr Kraft bedeutet in diesem Fall, dass gleichzeitig mehr Spannung auf den Muskel wirkt. Wenn also mechanische Spannung ein Auslöser für Muskelwachstum ist, macht es Sinn, die Muskulatur entsprechend der Fähigkeit während der Bewegung zu belasten. In dem exzentrischen Teil der Bewegung sollte also optimaler Weise der Widerstand erhöht werden. Unter Bodybuildern wird seit langem intuitiv bereits teilweise ein solches Prinzip genutzt, wenn der Trainingspartner beim Bizepscurl die Stange auf dem Weg nach unten zusätzlich runterdrückt. Aufgrund der schlechten Kontrollierbarkeit und der fehlenden Praktikabilität für viele Übungen, lässt sich das aber mit konventionellem Gewichtstraining nur schlecht auf andere Übungen übertragen. Da beim TmS nicht gegen ein Gewicht, sondern gegen die in der konzentrischen Phase aufgebaute Energie gearbeitet wird, bietet es in diesem Bereich ein Alleinstellungsmerkmal. Durch die flexible Wahl der exzentrischen Phase, in der die Energie abgebaut wird, kann die benötigte Kraft theoretisch unbegrenzt vergrößert werden. Beide Kontraktionsarten werden also besser entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit genutzt.

Neben diesem Vorteil bietet sich bei jeder einzelnen Wiederholung noch ein weiterer Vorteil. Aus eigener Erfahrung kann jeder bestätigen, dass mit jeder ausgeführten Wiederholung in einem Satz die Kraft abnimmt – man kann sein Maximalgewicht nur für eine Wiederholung bewegen. Alternativ kann ein Gewicht gewählt werden, das man für mehrere Wiederholungen bewegen kann. Die ersten Wiederholungen sind dann allerdings nicht maximal anstrengend und es werden auch weniger Muskelfasern aktiviert. Das theoretische Belastungsmaximum für einen Satz wird also erreicht, wenn jede Wiederholung mit maximalem Widerstand ausgeführt wird. Auch hier hat TmS ein Alleinstellungsmerkmal. Da der Widerstand von der Beschleunigung der Scheibe abhängt kann bei jeder konzentrischen Phase die maximale Kraft eingesetzt werden und mit einsetzender Erschöpfung wird die Widerstandskraft individuell und automatisch durch die physikalischen Gesetze reguliert.

Mit diesen theoretischen Kenntnissen lässt sich also die These aufstellen, dass TmS große Vorteile für Wachstumsinteressierte bietet. Dem sind in den letzten Jahrzehnten bereits viele Forscher nachgegangen und haben interessante Erkenntnisse gewonnen.

In einer Meta-Analyse von Petré et al. aus dem Jahr 2018 wurden insgesamt 10 aufgenommene Studien bezüglich ihrer Ergebnisse im Bereich der Hypertrophie analysiert. Bei einer Studiendauer von 35-70 Tagen und 2-3 Trainingstagen pro Woche, erreichten die Teilnehmer ein durchschnittliches Muskelwachstum von 0,2% pro Tag. Im Vergleich hierzu ermittelte eine ähnliche Meta-Analyse von Wernborn et al. aus dem Jahr 2007 mit konventionellem Krafttraining nur ein tägliches Wachstum von 0,11% pro Tag. Im Bereich der Trainingsforschung ist die Übertragbarkeit von Studienergebnissen auf Sportler häufig fraglich, weil die Probanden untrainiert sind. Bei Petrés Analyse wurden Studien mit verschiedenen Teilnehmerprofilen integriert und auch Studien an trainierten Athleten erzielten erstaunliche Effekte.

Eine der integrierten Studien von Núñez aus dem Jahr 2018 untersuchte beispielsweise Unterschiede von uni- und bilateralem Beintraining mit Schwungscheibe anhand von Sportlern. Die Übungsauswahl verursachte dabei unterschiedlich starkes Wachstum in verschiedenen Muskelgruppen. Beide erzielten allerdings signifikante Zuwächse. Vergleichbares Wachstum wurde in beiden Gruppen in vastus medialis und im medialen Kopf des gastrocnemius festgestellt – 11-12% respektive 7-8%. Dies entspricht bei der 6 wöchigen Interventionsdauer einem Wachstum von 0,17-0,29% pro Tag. Es zeigen sich somit nicht nur bei untrainierten Personen die beeindruckenden Wachstumsraten der Meta-Analyse.

Auch der direkte Vergleich von Gewichtstraining und TmS wurde untersucht. Norrbrand et al. nutzten hierzu zwei Beinstreckermaschinen, eine mit Gewichtscheiben und eine mit Schwungscheibe. In der Gruppe mit konventionellem Gewichtstraining wuchs dabei lediglich der rectus femoris signifikant, während das TmS ein signifikantes Wachstum in allen vier Muskeln des quadriceps erzeugte. Neben diesem Ergebnis zeigte sich auch in dieser Untersuchung wieder eine mit 6% Gesamtwachstum gegenüber 3% in der konventionellen Gruppe deutlich größere Hypertrophie beim Einsatz von Schwungscheiben.

Ein weiterer direkter Vergleich von Gewichtswiderstand und Trägheitswiderstand wurde mit Handballern der ersten spanischen Liga an Beinpressen durchgeführt. Hier zeigte sich ein weiterer interessanter Effekt. Die professionellen Sportler erzielten zwar insgesamt kleinere Kraftsteigerungen als untrainierte Sportler, aber die Unterschiede zwischen den beiden Trainingsmethoden blieben signifikant. Es besteht die Hypothese, dass dies durch eine bessere technische Umsetzung der exzentrischen Überladung aufgrund eines besseren Gefühls für die Ausführung entsteht. Diese Untersuchung zeigt in jedem Fall ebenfalls, dass die Überlegenheit des TmS auch mit steigendem Trainingsstand erhalten bleibt.

Ob die höheren Muskelschäden bei einer überladenen Exzentrik, die höhere akkumulierte Spannung, eine Kombination beider Aspekte oder eine andere Besonderheit beim TmS für das beeindruckende Wachstum verantwortlich ist, kann anhand dieser Studien nicht ermittelt werden. Das ist allerdings für die Praxis zunächst irrelevant und es kann bereits jetzt gesagt werden – Wer Muskelwachstum maximieren will, sollte TmS in sein Training integrieren.

Leistungssteigerung

Bezüglich der Leistungssteigerung muss zunächst festgelegt werden, welche Leistungsparameter beurteilt werden sollen. An dieser Stelle macht es keinen Sinn den Einfluss auf sportspezifische Bewegungen, wie die Anzahl der getroffenen Freiwürfe im Basketball oder die Last bei einem Maximalversuch in der Kniebeuge beim Powerlifting zu vergleichen. Diese müssen selbstverständlich zusätzlich spezifisch trainiert werden. Es geht somit um Leistungsparameter, die für möglichst viele Sportarten als Bewertungskriterium für die generelle Leistungsfähikeit herangezogen werden. Hierzu beschränken sich die meisten Untersuchungen auf den counter movement jump, Sprintzeiten und power output.

Zusammenfassende Erkenntnisse bezüglich der Effekte auf die Steigerung der Leistungsparameter mittels TmS lassen sich aus zwei Meta-Analysen von Petré et al., sowie von Maroto-Izquierdo et al. gewinnen. Neben der bereits zitierten Studie von Petré, wurde in der Analyse von Maroto-Izquierdo insbesondere auf den Vergleich von TmS und Gewichtstraining geachtet. Zunächst zeigt sich weiterhin, dass TmS für jeden Trainingsstand geeignet ist und bei trainierten Athleten im Bereich der Leistungssteigerung sogar noch größere Erfolge erzielt als bei untrainierten. Gut trainierte steigerten ihren power output im Schnitt in den Studien um 0,6% pro Tag, während es bei untrainierten Personen immer noch beeindruckende 0,3% pro Tag waren. Im direkten Vergleich von TmS und Gewichtstraining ist der Effekt beim power output in Maroto-Izquierdos Analyse ebenfalls sehr deutlich ausgeprägt.

Besonders umfangreich wurde der power output in der bereits zitierten Studie an Handballern untersucht. Es wurde dabei der power output bei Intensitäten zwischen 50% und 90% des 1RM untersucht. Die Tests wurden hierbei sogar zum Vorteil der Gruppe mit konventionellem Gewichtstraining an der konventionellen Beinpresse ausgeführt. Die nicht mit dieser Maschine vertrauten Probanden aus der TmS Gruppe erzielten trotzdem je nach Intensität eine Steigerung ihres power output zwischen 10% und 22% während die Gewichtstrainingsgruppe ihre Leistung lediglich um 5-8% steigern konnte. Auch in allen anderen Tests (unter anderem counter movement jump, 20m Sprint und 1RM) verbesserte sich die TmS Gruppe stärker.

Prävention & Rehabilitation

Beginnen wir mit der Prävention, denn falls möglich, sollten zunächst natürlich alle Möglichkeiten ergriffen werden um eine Verletzung vorab zu vermeiden. TmS bietet aufgrund seines Lastverlaufs hier besondere Vorteile gegenüber konventionellem Gewichtstraining. Die genauen Gründe für die meisten Verletzungen sind immer noch unklar, weshalb eine Verletzungsvorhersage nicht leistbar ist. Allerdings lässt sich die Wirksamkeit von präventiven Maßnahmen sehr wohl untersuchen und ermitteln. Da die Vermeidung von Verletzungen speziell für Sportler und ihre Vereine von Bedeutung ist, gibt es in diesem Bereich sogar überdurchschnittlich viele Untersuchungen an trainierten Probanden bis hin zum Elitesportlerlevel.

Eine der häufigsten Verletzungen unter Spielsportlern betrifft die Beinbeuger. Sie tritt vor allem während der exzentrischen Phase auf, weshalb eine Stärkung der Muskulatur in diesem Bereich sinnvoll ist. Aufgrund der größeren Muskelschäden bei dem exzentrisch fokussierten Training, ist die Verwendung während der Saison in jedem Fall mit Vorsicht zu genießen. Der bessere Zeitpunkt für den Einbau ist in den meisten Fällen außerhalb der Spielsaison. Dies wurde mit 30 schwedischen Fußballspielern der ersten Liga umgesetzt. Dabei wurden die Spieler mit extrem geringem Zeitaufwand 1-2 mal wöchentlich für 4 Sätze mit einem TmS trainiert. In der Saison verletzten sich anschließend gegenüber 10 Spielern der Kontrollgruppe lediglich 3 Spieler der TmS Gruppe. Den eingeschränkten Regenerationskapazitäten zum Trotz wurde ein ähnliches Trainingsprogramm mit spanischen Nachwuchsfußballern während der Spielsaison getestet. In dieser Studie wurde lediglich der Verletzungsgrad der Beinbeuger deutlich gegenüber der Kontrollgruppe reduziert und die Sprintleistung konnte ebenfalls gesteigert werden, bezüglich der Verletzungsrate ergaben sich allerdings keine Verbesserungen. Hieran lässt sich durchaus erkennen, dass auch TmS keine allzweck, allzeit Wunderwaffe ist. Es kommt weiterhin auf eine sinnvolle Belastungssteuerung und den Kontext an. Dass es trotz der zusätzlichen Belastung noch zu einer deutlichen Reduktionen des Verletzungsgrades kam, zeigt das Potential von TmS bei einer passenden Integration in die Jahresplanung.

Sprungsportler haben neben der muskulären Belastung der Beinbeuger auch eine starke Belastung der Patellasehne und dementsprechend häufig mit Verletzungen in diesem Bereich zu kämpfen. Während ihrer Karriere sind beispielsweise 25% aller Volleyballspieler betroffen und die Symptome halten durchschnittlich über 1,5 Jahre an. Nach einer lediglich 6 Wochen andauernden Intervention zeigten sich die Patellasehnen gegenüber der Kontrollgruppe anhand von Gesundheitsmarkern (unter anderem Sehnengeometrie und Blutgefäßmarker) im Anschluss an drei Tage intensive Kniebeanspruchung als weniger belastet. Auch für die Sehnenstruktur gibt es somit Hinweise für das Potential von TmS zur Prävention. Diese lassen sich vermutlich zu einem großen Teil auf die überladene Exzentrik der Bewegung zurückführen, da rein exzentrisches Training auch in anderen Untersuchungen sein Potential in der Rehabilitation von Sehnen gezeigt hat. Diese beschränkten sich dabei nicht nur auf die Patella-, sondern untersuchten ebenfalls die Achillessehne.

Für Rehabilitationsprozesse gibt es zwei entscheidende Kriterien für die Bewertung. Das erste Kriterium ist selbstverständlich, ob die volle Funktion wieder hergestellt werden konnte und die Rehabilitation somit erfolgreich war. In Folge ist allerdings als zweites Kriterium ebenso entscheidend in welchem Zeitraum die Rehabilitation erreicht wurde. Je nachdem, welche Funktionen von der Verletzung oder Erkrankung betroffen sind, ergeben sich erhebliche Einschränkungen im Alltag und diese können sich beispielsweise über Schutzhaltungen auf andere Körperbereiche übertragen. Auch psychologisch kann es zu negativen Folgen kommen und gerade für Berufssportler ist es besonders wichtig schnell wieder in ihren Sport zurückkehren zu können. Das TmS bietet hier durch zwei spezielle Eigenschaften große Vorteile. Zunächst erzielt es, wie bereits dargelegt, in besonders kurzer Zeit große Erfolge im Muskel- und Kraftaufbau. Außerdem ist es sehr gut geeignet um Muskulatur zu erhalten. Dies wurde in einer Vielzahl von sogenannten Bed-Rest-Studien gezeigt. In diesen lagen die Probanden bis zu 90 Tage dauerhaft im Bett. Diese Art der Entlastung ist insbesondere relevant für Situationen in denen Patienten nach Operationen längere Zeit ans Bett gefesselt sind. Außerdem zeigt sich in diesen Studien besonders eindrucksvoll wie TmS, durch sein großes Potential effizient Hypertrophie zu erzeugen, Atrophie entgegen wirken kann. Nach der OP mit anschließender Bettruhe wurde die Leistungsfähigkeit bei den Probanden bereits nach 4 Tagen zu einem großen Teil wieder hergestellt und konnte über den gesamten Versuch trotz Bettruhe weiter gesteigert werden. Im Anschluss an die 90 Tagen Bettruhe waren die Probanden mit TmS bereits nach wenigen Tagen wieder so leistungsfähig wie vor der OP.

Trainingstechniken

Wichtig ist selbstverständlich, wie auch bei anderen Trainingsmethoden, eine korrekte Ausführung. Aber beim TmS gibt es zusätzlich die Möglichkeit besondere Akzente zu setzen. Nach einer Eingewöhnung in das Gerät können die speziellen Ausführungen zur Anwendung kommen.

Die erste Möglichkeit ist jede Wiederholung in der konzentrischen Phase mit maximaler Kraft auszuführen. Dabei wird selbstverständlich auch in der exzentrischen Phase mehr Kraft erfordert und als Nutzer erfährt man am eigenen Leib, welches Potential in einem steckt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch eine submaximale Ausführung der Konzentrik selbstverständlich möglich ist. Diese gleicht das TmS dann allerdings an das konventionelle Gewichtstraining an.

Als nächste Möglichkeit bietet sich die bereits viel erwähnte, die Exzentrik der Bewegung in einem bestimmten Bereich zu überladen. Bei dieser Methode wird während dem ersten Teil der exzentrischen Bewegung lediglich mit wenig Kraft gearbeitet um dann die gesamte verbleibende Energie im letzten Teil der Bewegung abzubauen. Mit der Zeit entwickelt sich ein immer besseres Gefühl für diese Technik und es können immer stärkere Akzente gesetzt werden. Der letzte Bereich in dem mit viel Kraft gegen die Energie gearbeitet wird, kann hier variiert und auch sportartspezifisch gewählt werden.

Eine ähnliche Variante der exzentrischen Überladung wurde bisher nicht untersucht, bietet aber die Möglichkeit den anderen Teil der exzentrischen Bewegung, direkt im Anschluss an die konzentrische Phase, zu überladen. Dabei besteht eine Wiederholungen aus zwei konzentrischen und zwei exzentrischen Phasen. In der ersten konzentrischen Phase wird mit maximaler Kraft kontrahiert und im Anschluss direkt mit voller Kraft exzentrisch die Energie wieder abgebaut. Aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit in der exzentrischen Bewegung, wird die Energie bereits innerhalb einer kürzeren Bewegungsamplitude abgebaut. Die darauf folgende konzentrische und exzentrische Phase wird deshalb lediglich genutzt, um wieder die ganze Bewegungsamplitude herzustellen.

Bei einigen Übungen besteht außerdem die Möglichkeit für den Aufbau von zusätzlicher Energie während der Konzentrik weitere Muskeln zu nutzen. Der Bizepscurls ist hierfür ein gutes Beispiel. Während der konzentrischen Phase kann hier durch einen Dip aus den Beinen noch mehr Energie aufgebaut werden. In der exzentrischen Phase werden dann die Beine nicht genutzt und der Bizeps erhält eine noch größere Überladung.

Die verschiedenen Techniken lassen sich selbstverständlich kombinieren und können abgewechselt werden. Da TmS erst am Anfang seines Einzugs in die Trainingswelt steht und die Einsatzmöglichkeiten extrem vielseitig sind, werden sich die Methoden mit der Zeit noch weiterentwickeln.

Ausblick

TmS benötigt für die vielseitigen Trainingsmöglichkeiten des gesamten Körpers extrem wenig Platz. Es ist sehr zeiteffizient, sowohl bezüglich der benötigten Zeit für einen Trainingserfolg, als auch bezüglich der Trainingszeit an sich, da keine langes Be- und Entladen der Hantel nötig ist. Durch das erhebliche Potential für Muskel- und Kraftaufbau, sowie Verletzungsprävention und –rehabiliation ergibt sich eine riesige Anzahl von Personen für die die Entwicklung in diesem Bereich interessant ist – Physiotherapeuten/-praxen, Leistungssportzentren, Fitnessstudios, Crossfit-Boxen oder Home-Gyms sind hier nur ein beispielhafter Teil der Einsatzorte. Die einzigartigen Möglichkeiten von TmS den Körper zu rehabilitieren, zu stärken und widerstandsfähiger zu machen wurden bereits zur Genüge dargelegt. Auf den Vorteil des geringen Platzbedarfs wurde allerdings noch nicht ausreichend eingegangen. Für das TmS wird lediglich der Platz eines großen Steppers benötigt. Das ist noch einmal deutlich weniger Platz als das bereits platzsparende Konzept von einem Rack mit Langhantel. Damit lässt sich in jeder Trainingsstätte ein Platz für diese Trainingsform finden und die Trainingsmöglichkeiten werden um einen großen Teil erweitert. In vielen Profivereinen aus den unterschiedlichsten Sportarten, wie Fußball oder American Football, wird TmS bereits eingesetzt und es ist somit zu erwarten, dass es auch im kommerziellen Rahmen seinen Einzug finden wird.

Head of Nutrition & Endurance Department

Qualifikationen:

Studium Ernährungswissenschaften
Wettbewerbsorientierter Ausdauersport

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