Das folgende Experiment wurde im Rahmen des Seminars Quantitative Forschungsmethoden unter der Leitung von Professor Andre Seyfarth und Dr. Christian Rode im Wintersemester 2012/2013 durchgeführt. Aufgabe war das Planen, Durchführen und Auswerten eines quantitativen Experimentes und dementsprechend ist das Ziel des Seminars das Erlernen von Forschungsmanagement und das Kennenlernen quantitativer Datenerhebungsmethoden und Untersuchungsdesigns, computergestützter Datenanalyse, sowie die Dokumentation und Präsentation wissenschaftlicher Ergebnisse. Der Ablauf der Forschung sollte am Beispiel einer Fragestellung aus der Biomechanik kennengelernt und praktisch umgesetzt werden.

Im Laufe des Seminars wurde erläutert,…

• wie eine Idee zum Forschungsprojekt ausgeweitet werden kann.
• wie man ein Forschungsprojekt beantragt.
• worauf bei der wissenschaftlichen Fragestellung und der Formulierung von Zielen und Hypothesen zu achten ist.
• was eine gute Hypothese ist.
• was bei der Formulierung des Arbeitsprogramms zu beachten ist.
• dass Forschungsansatz (Experimente/Modelle/Konstruktion), sowie Versuchsaufbau und Versuchsplanung genau beschrieben werden müssen.
• wie Qualitätsmanagement, -sicherung und Evaluation geplant werden.
• welche Fördermöglichkeiten für Forschungsprojekte existieren und wie diese beantragt werden können.
• dass bei Experimenten am Menschen oder Tier ein Ethikantrag bei der Ethikkommission gestellt werden, eine Probandeninformation gegeben und eine Einverständniserklärung eingeholt werden muss.

Viele Inhalte wurden aufgrund der begrenzten Zeit des Seminars nur in der Theorie besprochen. In der praktischen Umsetzung wurde/n

• Brainstorming zur Ideenfindung betrieben und sich auf ein Forschungsthema geeinigt.
• der Versuch geplant und organisiert.
• das Versuchsprotokoll und die Probandeninformation erstellt.
• ein Ethikantrag gestellt.
• zur Vorbereitung des Versuchs eine Probemessung durchgeführt, um die Machbarkeit zu prüfen.
• Probanden gesucht und ausgewählt.
• Termine für die Durchführung des Experimentes geplant.
• das Experiment durchgeführt und Daten erhoben.
• die Daten aufbereitet und statistisch ausgewertet.
• die Ergebnisse der Auswertung dokumentiert, formuliert und dargestellt.

Im Folgenden werden die einzelnen Schritte, die als Voraussetzungen zur Projektentwicklung auf Basis einer Projektidee erarbeitet werden müssen, dargestellt.

Die wissenschaftliche Fragestellung ist die Formulierung von Zielen und Hypothesen. Eine gute Hypothese

• muss mit aktuellen Forschungsmethoden zu beantworten, bzw. zu überprüfen sein.
• darf nicht trivial sein.
• muss möglicherweise widerlegt werden können.
• muss neu sein. Dies wird durch Literaturstudium überprüft.

• muss den aktuellen Wissensstand reflektieren.
• sollte thematisch fokussiert und nicht zu allgemein sein.

Ein Projekt sollte gleich 2-3 Hypothesen bearbeiten.

Der Forschungsansatz muss erklärt werden. Welche Experimente sind geplant? Welche Modelle, bzw. Konstruktionen werden verwendet? Fragen nach dem Versuchsaufbau und der Versuchsplanung werden gestellt und erörtert. Handelt es sich um ein Experiment am Menschen oder um ein Experiment am Modell? In letzterem Fall handelt es sich um eine Modell-Simulation. Wie sieht der Zeitplan/ die Projektstruktur aus? Das Projekt sollte in Teilprojekte, bzw. inhaltlich zusammenhängende Arbeitspakete eingeteilt werden.

Insbesondere bei EU Projekten wird ein Plan für die Qualitätssicherung und die Evaluation erstellt. Die EU schließt mit Projektpartnern einen Vertrag ab, dessen Inhalte jährlich evaluiert werden. Diese Evaluation umfasst einen Bericht und zwei bis drei Gutachten. Es ist wichtig, alternatives Vorgehen zu planen, wenn z.B. eine Messung nicht wie erwartet verläuft. Es muss geklärt werden, ob die benötigten Kompetenzen innerhalb der Projektgruppe zur Verfügung stehen bzw. wie diese beschafft werden können. Im nächsten Schritt werden Indikatoren und Kriterien festgelegt anhand derer sich der Erfolg des Projektes nachweisen lässt.

Es gibt eine Fülle von Fördermöglichkeiten und Optionen zur Suche eines Geldgebers. Es muss entschieden werden, welche am besten zum geplanten Projekt passen:

• EU (Europäische Union) sieht Forschung als Dienstleistung und als politisches Instrument
• DFG (Deutsche Forschungsgesellschaft) besteht darauf, dass Entscheidungen nicht durch Politik beeinflusst werden (Interessenvertretung der Wissenschaftler)
• BISP (Bundesinstitut für Sportwissenschaft) besteht darauf, dass Leistungssport erfolgreicher wird
• Die Industrie besteht darauf, dass Produkte besser verkauft werden
• BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) besteht darauf, dass regionale Wirtschaft (Mittelstand) gestärkt wird
• Stipendien/Stiftungen:
  • DAAD
  • VW-Stiftung
  • DFG

Die wissenschaftliche Expertise und die Vorarbeit des Antragstellers werden dargestellt. Ein Erstantrag bei der Deutschen Forschungsgesellschaft hat Sonderstatus. Die Kernziele der Arbeit sollen vorgestellt werden:

• Gibt es eine Notwendigkeit für die Forschungsfrage?
• Welche Möglichkeiten gibt es zur Beantwortung
 der Forschungsfrage?
• Warum ist der Antragsteller für die Durchführung des Projektes besonders geeignet?
• Die Ausführungen sollten das Projekt auf den Punkt bringen.
• Arbeiten mit aktuellem Forschungsstand einordnen.

Hilfreich sind Übersichtsartikel, die möglichst selbst geschrieben sein sollten, sowie eine übersichtliche Darstellung mit Hilfe von beispielsweise Tabelle, Schemata, Bildern oder Links auf ein Video.

Außerdem wird im Vorfeld geklärt wie viel Zeit, welche Mittel, welche potentiellen Projektmitarbeiter, welche Kooperationen, welche räumliche Infrastruktur und Kapazitäten, welche Messgeräte und Auswertungsmethoden zur Verfügung stehen. Entstehen Synergie-Effekte und damit Vorteile für andere Bereiche?

Bevor der Antrag eingereicht wird, sollte man die Vorgaben der jeweiligen Gesellschaft für den Antrag genau kennen. Während die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) maximal 20 Seiten für der Forschungsantrag fordert, sollten bei der Europäischen Union 80-100 Seiten eingereicht werden. Die DFG hat eine Vertrauensperson an der Universität, die über den Antrag informiert werden sollte. Experimente an Menschen oder Tieren müssen der Ethikkommission vorgestellt und ein Ethikvotum eingeholt werden. Eine Probandeninformation und eine Einverständniserklärung, welche von den Probanden unterzeichnet wird, müssen erstellt werden. Der Lebenslauf des Antragstellers wird hinzugefügt und sollte die Etappen des beruflichen Werdegangs und eine Publikationsliste mit bis zu fünf wissenschaftlichen Arbeiten inklusive Peer-Review enthalten. Ein Anschreiben an den Fachreferenten darf nicht fehlen. Es wird außerdem ein Vorschlag für die Themenzugehörigkeit, sowie für und gegen die Auswahl bestimmter Gutachter gemacht, da Interessenskonflikte in Konkurrenz mit Fachkollegen bestehen können.

Jeder Student brachte eine Idee für ein durchzuführendes Experiment ein. Folgende Vorschläge wurden genannt:

1. den Lernprozess beim Slacklinen beobachten
2. die Verbesserung aerober Ausdauer beim Radfahren oder Laufen überprüfen
3. den Einfluss der Sitzhöhe des Sportrollstuhls auf die Beschleunigung beim Rollstuhlbasketball untersuchen

Aus verschiedenen Gründen fiel die Entscheidung zu Gunsten des Rollstuhlbasketball Projektes aus:

1. Zeitersparnis: Im Gegensatz zu den anderen beiden Vorschlägen, welche jeweils einen Pretest, eine Trainingsphase und einen Posttest verlangen, konnte das dritte Experiment an einem einzigen Tag durchgeführt werden und lieferte umgehend die Testdaten.
2. Der dritte Vorschlag kam einem Problem aus der Biomechanik und dem Forschungsbereich des betreuenden Professors am nächsten und es war einfach Hypothesen für eine quantitative Untersuchung zu formulieren.
3. Das Thema des Rollstuhlsports war für fast alle Teilnehmer neu und weckte daher sehr großes Interesse.

Eine Studentin, die bereits seit vielen Jahren im Rollstuhlbasketball involviert ist, schlug das Thema vor. Im Rollstuhlbasketball kommt es immer wieder vor, dass bestimmten Spielern vorgeschlagen wird, einen Rollstuhl mit niedrigerer Sitzhöhe zu wählen um schneller zu sein. Ein Rollstuhlbasketballspieler wählt die Sitzhöhe des Sportgerätes normalerweise abhängig von der Funktionalität des eigenen Rumpfes. Dies bedeutet, dass ein Spieler mit vollständiger Rumpfkontrolle eine möglichst hohe Sitzhöhe wählt, um einen Größenvorteil gegenüber anderen Spielern zu erreichen. Ein Spieler mit geringer Rumpffunktion und -kontrolle wählt dagegen einen Stuhl mit sehr niedriger Sitzhöhe, sowie hoher Rückenlehne und hohen Seitenteilen um fehlende Stabilität zu kompensieren. Hat nun aber ein wenig eingeschränkter Spieler von Natur aus eine geringe Körperhöhe, so kann auch ein Sportstuhl mit hoher Sitzhöhe keinen bemerkenswerten Vorteil in Reichweite oder –höhe erzeugen. Solchen Spielern wird oft geraten, alternativ auf maximale Sitzhöhe zu verzichten und durch eine niedrigere Einstellung die Geschwindigkeit und Wendigkeit im Stuhl zu erhöhen. Subjektives Empfinden bestätigt diese Annahme sofort. Mit diesem Experiment sollte ein wissenschaftlicher Beweis für diese Alltagsweisheit erbracht werden.

Ziel dieses Experimentes ist es, einer Alltagsweisheit aus dem Bereich Rollstuhlbasketball wissenschaftlich auf den Grund zu gehen. Es wird behauptet, dass ein Spieler schneller wird, indem er anstelle der maximal möglichen Sitzhöhe eine niedrigere wählt. Dadurch wird nicht nur der Winkel der Gelenke zu den Greifringen verändert, sondern auch die Kontaktdauer von Händen und Greifring während des Schubes. Dies ist nur für Spieler mit geringem Behinderungsgrad oder ohne Behinderung möglich, da Spieler mit schwerwiegender Behinderung ohnehin eine niedrige Sitzhöhe wählen müssen, um eine Kompensation für fehlende Rumpfmuskulatur zu gewährleisten.

Somit lauten die Hypothesen für das Experiment:

H₀: Die Sitzhöhe und die Beschleunigung des Rollstuhls sind unabhängig voneinander. Es gibt keine Unterschiede zwischen den Ergebnissen.

H₁: Die Sitzhöhe und die Beschleunigung des Rollstuhls sind nicht unabhängig voneinander. Es gibt Unterschiede zwischen den Ergebnissen.

Zur Beantwortung dieser Forschungsfrage sollen Versuchspersonen mit verschiedenen Sitzhöhen eine vorgegebene, gerade Strecke schnellstmöglich absolvieren. Die Versuchsergebnisse sollen primär mit dem Qualisys-System, bestehend aus zehn hochauflösenden Kameras zum Motion Capturing, erfasst werden. Hierzu müssen die Probanden an relevanten Stellen mit Markern versehen werden. Zur Beschleunigungserfassung des Rollstuhls soll dabei ein Marker an der Achse angebracht werden. Durch jeweils einen Marker an Handmitte, Ellenbogen und Schulter soll die Kinematik des Fahrers erfasst werden. Zur Sicherheit soll die Zeit, die für den Track benötigt wird, zusätzlich mit einem Lichtschrankensystem gemessen werden.

Im Folgenden werden die angewandten Methoden und die dazu benötigen Materialien für die Versuchsplanung und -durchführung dargestellt. Dabei werden zunächst die organisatorischen Schritte kurz benannt und auf die entsprechend angefertigten Dokumente verwiesen (Kap. 2.2.1). Im Anschluss werden die benötigten Ausrüstungsgegenstände aufgeführt (Kap. 2.2.2). Die Räumlichkeiten, die für den Versuch ausgewählt wurden, werden in Kapitel 2.2.3 beschrieben, während Kapitel 2.2.4 die Auswahl der Probanden beschreibt. Die Kapitel 2.2.5, 2.2.6, 2.2.7 befassen sich mit der unmittelbaren Versuchsplanung und Versuchsvorbereitung, sowie dem letztendlich umgesetzten Versuchsaufbau. Die abschließende Auswertung der gewonnenen Daten wird in Kapitel 2.2.8 erläutert.

Zu den ersten organisatorischen Aufgaben gehörte das Erstellen einer Versuchserläuterung, welche die ausschlaggebenden Versuchsinformationen enthält (s. Anhang 4.6) und den Probanden ausgehändigt wird, bevor diese die Einverständniserklärung unterschreiben sollen. Das Verfassen einer Einverständniserklärung war damit eine weitere organisatorische Aufgabe (s. Anhang 4.5).

Um ethischen Bedenkenvorzubeugen wurde die Checkliste der Ethikkommission der TU Darmstadt auf den geplanten Versuch angewendet (s. Anhang 4.7).

Sportstühle für Rollstuhlbasketball sind in der Regel fest verschweißte Unikate, die an die Bedürfnisse des jeweiligen Spielers angepasst und maßgeschneidert werden. Aufgrund dessen und der Tatsache, dass die Sportgeräte von verschiedenen Herstellern in verschiedenen Modellen und mit unterschiedlichen Materialien produziert werden, unterscheiden sich die Stühle sehr stark in Höhe, Breite, Größe, Gewicht und Wendigkeit. Um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, war es notwendig, einen Rollstuhl zur Verfügung zu haben, dessen niedrige Originalsitzhöhe mit Keilkissen verändert werden kann und der von allen Probanden für das Experiment verwendet wird. Wir traten mit der Bitte um Hilfe und Vorschläge an den Rollstuhlhersteller Meyra heran. Pünktlich zum Experiment lieferte Meyra gleich drei Hurricane Basketballrollstühle und acht keilförmige Sitzkissen mit Höhen zwischen einem und acht Zentimetern. Nachdem privat noch zwei weitere Rollstühle organisiert werden konnten, standen damit vier Stühle für das Aufwärmen und Eingewöhnen der Probanden zur Verfügung. Der fünfte Stuhl für die Testreihe hatte eine Sitzhöhe von 51 cm am vorderen Rand der Sitzfläche und 31 cm am hinteren Ende. Er wurde von uns aufwendig präpariert um Reflexionen und damit Fehler beim Motion Capturing zu verhindern.

Für die genaue Zeitmessung, sowie die Aufzeichnung von kinematischen Daten wurde das Motion Capture System Qualisys eingesetzt. Das Lauflabor der TU Darmstadt ist im Besitz eines solchen Systems, welches aus 10 Kameras, 10 Stativen, einem Rechner, sowie Markern, Strom- und Datenkabeln besteht. Dieses System konnte für das Experiment benutzt werden.

Zum Zwecke der redundanten Datenerzeugung wurde außerdem eine Lichtschranke eingesetzt. Da die Zuverlässigkeit und das Verhalten des Qualisys Systems in den für das Experiment vorgesehenen Räumlichkeiten unbekannt war, wurde die Entscheidung getroffen, dass eine weitere unabhängige Quelle zur Datenerzeugung notwendig ist. Das Lichtschrankensystem sollte den Countdown und das Startsignal übernehmen und jeweils zur Mitte und zum Ende der Sprintstrecke die Zeit messen. Zur Auswertung sollten diese Daten jedoch nur dann herangezogen werden, falls die Erfassung mit Hilfe des Qualisys Systems versagt. Dieses System konnte ebenfalls vom Sportinstitut der TU Darmstadt ausgeliehen werden.

Für das Experiment wurden weitere Materialien benötigt. Mit turnhallenüblichen Bänken wurde die Sprintstrecke eingegrenzt und die Kameras vor einer Kollision mit dem Rollstuhl geschützt. Der Zugang zu den Kameras wurde außerdem mit Pylonen begrenzt, um möglichst viele Störfaktoren für das kalibrierte System auszuschalten. Große Weichbodenmatten wurden benötigt, um die Spiegel der Turnhalle zu schützen und den Probanden, die nicht die komplette Bremsarbeit mit den Händen durchführen wollten, eine Möglichkeit zum gefederten Auffahren zu geben. Diese Mittel, ebenso wie ein Tisch für den Computer, Stühle und ein Maßband waren in der Halle der TU Darmstadt vorhanden. Darüber hinaus musste Klebeband, Schreibzeug, Kabeltrommeln, Mehrfachstecker und Verlängerungskabel organisiert werden. Für die Notwendigkeit einer medizinischen Erstversorgung konnte das Erste-Hilfe-Equipment vor Ort verwendet werden. Dieses wurde am Versuchstag vom Hallenwart zur Verfügung gestellt.

Als Räumlichkeiten standen die Spielhalle und die Turnhalle der TU Darmstadt zur Diskussion. Da für Aufbau und Systemtest bereits ein ganzer Tag nötig war und gleich im Anschluss ein weiterer Tag für die Durchführung des Experiments bestand eine zeitliche Abhängigkeit von den Belegungsplänen der Halle. Für die Turnhalle ließ sich ein freies Wochenende finden. Diese bot genug Raum um eine bis zu 15 Metern lange Sprintstrecke inklusive kurzem Bereich zum Ausrollen abzustecken.

Die Probanden für dieses Experiment müssen nicht behinderte Sportler („Fußgänger“) oder zumindest Spieler höherer Behinderungsklassen (> 3 Punkte) sein, da sich ein Spieler der unteren Behinderungsklassen in einem Stuhl mit maximaler Sitzhöhe nicht oder nur sehr schwer halten kann und daher kein adäquater Vergleich der Testergebnisse zu anderen Spielern möglich ist. Es wurde entschieden, Sportstudenten der eigenen Universität und hochpunktige Rollstuhlbasketballnationalspieler der Mainhatten Skywheelers aus Frankfurt anzusprechen. Auf diese Weise sollte auch ein Vergleich zwischen rollstuhlerfahrenen Spielern und Anfängern gezogen werden. Ziel war es, sechs Anfänger und drei Nationalspieler für das Experiment zu begeistern. Leider stand aus Verletzungsgründen nur ein Nationalspieler zur Verfügung. Die übrigen Probanden sollten Studenten der TUD sein. Zur Akquirierung wurde das geplante Experiment in zwei uniinternen Sportveranstaltungen (GK Basketball 1 & 2) vorgestellt. Interessierte Studenten und Studentinnen konnten sich mit ihrer Email-Adresse in eine Liste eintragen und erhielten von uns direkt nach der Vorstellung, sowie drei und eine Woche(n) vor dem Experiment per Email weitere Informationen und ihren letztendlichen Einladungszeitpunkt mitgeteilt. Am Versuch teilgenommen haben insgesamt acht Studenten und Studentinnen, sowie der Nationalspieler (s. Tab. 1).

Tabelle 1: Charakteristische Werte der teilnehmenden Probanden (6 männlich, 3 weiblich)

Da keiner der Studenten mit dem Qualisys System vertraut war, wurde ein Testlauf im Labor durchgeführt. Dieser sollte einen möglichst reibungsfreien Ablauf am Tag des Experimentes garantieren. Das System musste zunächst von fest installierten Wandhalterungen abmontiert und in ein anderes Labor transportiert werden. Dort wurde der Aufbau des Systems erklärt und mit Stativen durchgeführt. Zur Kalibrierung standen zwei unterschiedliche Kits (calibration kit) zur Verfügung. Da die Kameras in dem kleinen Laborraum recht eng aufeinander standen, hat die Kalibrierung mit dem großen Kit nicht funktioniert. Das kleine Kit zeigte jedoch sofort Erfolg. Nachdem die Kalibrierung abgeschlossen war, konnten erste Tests mit dem Rollstuhl und einigen Markern durchgeführt werden. Da die Kameras mehrere hundert Marker verzeichneten, war schnell klar, dass das Material des Rollstuhls selbst die Infrarotstrahlen der Kameras reflektiert. Dieses Problem konnte durch Abkleben aller Metallteile des Stuhls mit Kreppklebeband gelöst werden.

Impressionen von dem Testlauf im Labor

Der erste Schritt der Versuchsplanung umfasste die Organisation des Versuchsaufbaus. Dabei wurde zunächst die verfügbare Halle am Böllenfalltor begutachtet. Hierbei wurde notiert, welche Materialien vorhanden waren, wie die Breite und Länge der Halle war, wo Stromanschlüsse waren, etc. Nachdem die Rahmenbedingungen abgesteckt waren, konnte mit der eigentlichen Planung des Aufbaus begonnen werden. Da aus dem Versuchsteam zuvor niemand praktische Erfahrungen mit dem Qualisys-System gemacht hatte, wurden Erfahrungen von anderen Institutsmitarbeitern eingeholt. Problematisch hierbei erwies sich die große Strecke, die mit den zehn verfügbaren Kameras abgedeckt werden musste. Hierbei konnte uns niemand sagen, ob eine lückenlose Markerverfolgung möglich ist und wie die Qualität der Daten beeinflusst wird. Mit der Vorgabe, dass immer mindestens zwei Kameras den Marker in ihrem Sichtfeld haben müssen, entschieden wir uns für einen ovalen Aufbau des Kamerasystems mit jeweils fünf Kameras zu jeder Seite (s. Anhang 4.2). Die Stromversorgung der Kameras stellte sich dank einer Vielzahl an Steckdosen als unproblematisch dar.

Zur Kollisionsvermeidung planten wir eine Eingrenzung des Tracks mit den vor Ort verfügbaren Bänken. Diese stellten für die Probanden keine Verletzungsgefahr dar und schützten gleichzeitig die teuren und kalibrierten Kameras, sowie die Lichtschranken vor möglichen Zusammenstößen. Da die Länge der Halle für ein sicheres Ausrollen zu gering war, und das schnelle Abbremsen des beklebten Rollstuhls eine Verletzungsgefahr für die Hand barg, entschieden wir uns dafür, die Wand in Zielrichtung mit mehreren Weichbodenmatten zu präparieren. Dort konnten die Probanden auch aus vollem Schwung gefahrlos hineinfahren.

Für die Versuchsdokumentation, sowie die Versuchsüberwachung wurden zwei Tische, sowie mehrere Stühle eingeplant, die auf einer Seite der Halle so positioniert wurden, dass eine gute Übersicht über das Versuchsgeschehen gewährleistet wurde.

Bei der Planung des Versuchstages wurde zur zeitlichen Organisation eine Blockstruktur gewählt. Diese bot die Möglichkeit die Versuchspersonen gruppenweise zu verschiedenen Zeitpunkten einzuladen, sodass Warte- und Aufwandszeit so gering und der Aktivitätsfaktor so groß wie möglich gestaltet werden konnte. Da der Versuch mit neun Probanden durchgeführt werden sollte, wurde der Versuchstag in drei Blöcke unterteilt.

Im Anschluss wurde die Zeit pro Sitzhöhe einer Versuchsperson strukturiert (s. Tab. 2). Dabei wurde die Zeit zur Sitzhöheneinstellung und zum Rollstuhleinstieg mit beachtet. Um eine Überlastung auszuschließen sollte eine Versuchsperson dabei aufeinanderfolgend immer nur drei Versuche mit einer Sitzhöhe durchführen. Zwischen den einzelnen Versuchen erhielt die Versuchsperson jeweils ca. eine Minute Pause. Nach den drei Durchgängen wurde eine längere Pause eingeplant.

Tabelle 2: Zeitstruktur pro Sitzhöhe einer Versuchsperson.

In dieser Pause wurde für die nächsten beiden Probanden des Dreier-Blocks jeweils ein Sitzhöhendurchgang eingeplant, da kein Leerlauf entstehen sollte (s. Tab. 3). Die Probanden eines jeden Blocks erhielten jedoch zunächst 15 Minuten um sich umzuziehen und auf den Versuch vorzubereiten. Darauf folgend wurde eine 30minütige Gewöhnungsphase eingeplant, bei der die Probanden mit weiteren verfügbaren Sportrollstühlen außerhalb der Versuchshalle erste Erfahrungen mit dem Gerät sammeln und sich aufwärmen konnten. Hierbei sollten sie ihr Datenblatt ausfüllen und von einem Versuchsteammitglied mit den Markern versehen werden. Außerdem sollten in dieser Zeit die benötigten Kissen für die verschiedenen Sitzhöhen ermittelt und notiert werden, sodass während des Versuchs lediglich die jeweiligen Kissen aufgelegt werden müssen.

Damit kein Leerlauf zwischen den einzelnen Blöcken entstehen konnte, wurden die drei Blöcke überschneidend eingeladen. Während der vorherige Block also den eigentlichen Versuch durchführte, war der folgende Block bereits in der Eingewöhnungsphase (s. Anhang 4.3).

Tabelle 3: Zeitstruktur pro Dreier-Block.

Die Festlegung der drei Sitzhöhen pro Proband wurde wie folgt durchgeführt:

Der Proband sitzt aufrecht mit geradem Rücken im Stuhl und lässt die Arme gestreckt neben den Rädern hängen. Liegt die Radnabe am Handgelenk, so ist die niedrigste Sitzhöhe identifiziert. Liegt das Handgelenk am Greifring so ist die höchste Sitzhöhe identifiziert. Die mittlere Höhe wird aus der Hälfte der Differenz der beiden anderen Sitzhöhen errechnet.

Zur Dokumentation der Versuchsergebnisse wurde ein Datenblatt für jede Versuchsperson eingeplant (s. Anhang 4.4). Dabei sollte jeder Versuchsperson eine eindeutige ID zugeordnet werden, anhand derer die Qualisys-Daten benannt werden können. Darüber hinaus sollten die persönlichen Daten Behinderungsklassifizierung, Alter, Gewicht, Geschlecht, Größe, sowie die Längen des Oberkörpers, des Oberarms und des Unterarms notiert werden. Eine weitere wichtige Dokumentationsgröße sollten die benötigten Kissen pro Sitzhöhe darstellen. Letztendlich mussten die einzelnen Versuche den jeweiligen Versuchsperson, sowie den entsprechenden Sitzhöhen und Durchgängen zugeordnet werden. Hierzu entschieden wir uns für ein ID-System, bei dem die erste Ziffer für die jeweilige Versuchsperson stand, die zweite Ziffer die Sitzhöhe angab, wobei 1 die niedrigste und 3 die höchste indizierte, und die dritte Ziffer dem jeweiligen Durchgang entsprach. Da die Sitzhöhenreihenfolge bei den Versuchsperson randomisiert werden sollte, um mögliche Lerneffekte zu minimieren, konnten die Versuchsergebnisse durch dieses ID-System dennoch einfach dokumentiert werden. Die Zeiten des Lichtschrankensystems bedurften einer manuellen schriftlichen Dokumentation, während die Qualisys-Daten lediglich nach den entsprechenden Versuchs-IDs benannt und abgespeichert wurden.

Vor dem Testlauf in der Turnhalle gab es einige Aspekte, die als potentielle Störfaktoren im System angesehen wurden. Der Hallenboden ist aus Parkett und explizit dazu ausgelegt zu schwingen und dadurch Stöße abzufangen. Hier wurde befürchtet, dass sich diese Eigenschaft auf die Kalibrierung der Kameras auswirkt. Da die Einführung, das Aufwärmen und die Eingewöhnung der Probanden am Sonntag in der Spielhalle stattfinden konnten, stellte sich diese Sorge als unnötig heraus. Der zweite erwartete Störfaktor bestand darin, dass durch die großen Fenster der Turnhalle, die nicht verdunkelt werden können, zu viel Licht hereinfällt und Reflektionen auf dem lackierten Boden verursachen, welche sich dann wiederum störend auf die Erkennung und Aufzeichnung der Marker auswirken. Dieser Störfaktor konnte durch die Positionierung der Kameras und Filtereinstellungen in der Software eliminiert werden. Eine Kamera wurde wegen zu starker Fehler als defekt deklariert und aus dem Verbund entfernt.

Zunächst wurden die Kameras, gemäß der Planung (s. Anhang 4.2), oval um die Sprintstrecke aufgestellt, um die Probanden von allen Seiten aufzeichnen zu können. Eine Kalibrierung war möglich, doch die Marker konnten nicht kontinuierlich getrackt werden. Dieses Problem wurde darauf zurückgeführt, dass zwar zu jedem Zeitpunkt mindestens zwei Kameras das Testobjekt sahen, nicht jedoch die gleichen Marker, die seitlich an den Probanden befestigt waren. Wir testeten als nächstes einen Aufbau der Kameras auf einer Seite der Sprintstrecke (s. Anhang 4.1). Durch diese Anordnung war eine lückenlose Verfolgung der Marker auf der linken Seite der Probanden mit den Kameras möglich (s. Abb. 1).

Abbildung 1: Abdeckung des Tracks durch die Sichtvolumen der neun eingesetzten Qualisys-Kameras. Markertracks grün.

Im Gegensatz zum Labor erwies sich hier das große Kalibrierungskit als notwendig, da die kleinen Marker von den recht weit entfernten Kameras in dem großen Raum nicht mehr gesehen werden konnten. Außerdem konnten wir feststellen, dass die Kalibrierung schneller gelang, wenn man den Kalibrierstab langsam durch den zu kalbrierenden Raum bewegte.

Impressionen aus der Turnhalle

Zur Auswertung der Daten aus dem Qualisys System wurde Matlab® verwendet.

Dazu mussten die Trajektorien der Marker zunächst in QTM (Qualisys Track Manager) benannt und exportiert werden. Ein vorhandenes Matlab-Skript aus der AG Lauflabor vereinfachte den Import in Matlab. Die Trajektorien wurden jeweils als Variable in dem Format qtm_xyz_M__ abgespeichert. Dabei ist xyz die eindeutige ID des Versuchs (x: Versuchsperson, y: Sitzhöhe, z: Versuch). M ist die Markerbezeichnung (A: Achse, W: Handgelenk, E: Ellenbogen, S: Schulter, H: Kopf).

Zur Auswertung schrieben wir ein Matlab-Skript.

Zunächst muss der Start definiert werden (fehlendes Triggersignal). Wir entschieden uns, das Positionssignal des Achsmarkers dafür zu nutzen. Wir bestimmten seine mittlere y-Position innerhalb der ersten 0,5s der Messung. Zu diesem Wert werden 10cm hinzu addiert. Somit ist sichergestellt, dass bei Überschreitung dieser Position gestartet wurde und nicht leichtes Vor/Zurückrollen an der Startlinie versehentlich als Start angesehen wird.

Daraufhin wird die Position der Achse und die Zeit zu diesem Zeitpunkt auf null gesetzt. Somit ist das entstehende Array bei allen Versuchen gleich.

Es werden zwei Ableitungen gebildet, um die Geschwindigkeit und die Beschleunigung zu erhalten. Die Auswertung der Beschleunigungen erfolgte in 3m-Intervallen (0m-3m, 3m-6m, 6m-9m, 9m-12m), um detaillierter vergleichen zu können, wann sich welche Sitzhöhe positiv oder negativ auswirkt. Anhand der Positionsangaben wird in int3m-int12m die Zeilenanzahl des Arrays gespeichert, an dem das Intervall beginnt.

Schließlich werden die Zeitdauer, die mittlere Geschwindigkeit und die mittlere Beschleunigung jedes Intervalls bestimmt.

Das folgende Skript wurde verwendet. Eingangsparameter ist die umgewandelte QualiSys-Datei.

function [out] = Beschleunigung(file)

% Intervall
intervall = 0.5;

% Mittelwert berechnen der ersten 0.5s; Messfrequenz 250 Hz
mittelwert = mean(file(1:intervall*250,3));

% addiere Offset (10cm = 0,1m), damit sichergestellt, dass gestartet wurde
mittelwert = mittelwert + 0.1;

% Array umbenennen
a = file;

% Finde alle Zeilen größer Mittelwert in dritter Spalte (y-Koordinate entlang der Sprintstrecke)
indexMin = find(a(:,3) >= mittelwert);

% Lösche alle Zeilen bevor Start
a = a(indexMin(1):end,:);

% Setze t=0, y=0
a(:,1) = a(:,1) - a(1,1);
a(:,3) = a(:,3) - a(1,3);

% Geschwindigkeit und Beschleunigung bestimmen
vel = 1./0.004.*diff(a(:,3));
acc = 1./0.004.*diff(vel);

% Index von Intervall 0-3m
int3m = find(a(:,3) >= 3);

% Intervall 3-6m
int6m = find(a(:,3) >= 6);

% Intervall 6-9m
int9m = find(a(:,3) >= 9);

% Intervall 9-12m
int12m = find(a(:,3) >= 12);

% Berechnung Zeit
t3 = a(int3m(1)) - a(1);
t6 = a(int6m(1)) - a(int3m(1));
t9 = a(int9m(1)) - a(int6m(1));
t12 = a(int12m(1)) - a(int9m(1));

% Berechnung Geschwindigkeit
v3 = mean(vel (1:int3m(1)));
v6 = mean(vel (int3m(1):int6m(1)));
v9 = mean(vel (int6m(1):int9m(1)));
v12 = mean(vel (int9m(1):int12m(1)));

% Berechnung Beschleunigung
a3 = mean(acc (1:int3m(1)));
a6 = mean(acc (int3m(1):int6m(1)));
a9 = mean(acc (int6m(1):int9m(1)));
a12 = mean(acc (int9m(1):int12m(1)));

% Ausgabe
out = [t3;t6;t9;t12;t3+t6+t9+t12];
end

Nachfolgend werden nun die Ergebnisse der Versuche dargestellt. Unterkapitel 1 bezieht sich hierbei auf die mittleren Beschleunigungen und Unterkapitel 2 analysiert die mittleren Zeiten pro Intervall.

Tabelle 4: Gemittelte Beschleunigungswerte (m/s²)

Es zeigt sich, dass innerhalb der gleichen Sitzhöhe die Beschleunigung pro Intervall abnimmt. Die Startbeschleunigung weißt hierbei jeweils die größten Werte auf. Das letzte Intervall 9-12m zeigt die geringsten Beschleunigungen. Werden nur die Mittelwerte betrachtet, so kann festgestellt werden, dass die niedrigste Sitzhöhe die größte und die höchste Sitzhöhe die langsamste durchschnittliche Beschleunigung ermöglicht. Allerdings zeigt eine genauere Analyse der Intervalle, dass in den ersten drei Intervallen die niedrigste Sitzhöhe sogar niedrigere Beschleunigungen aufweist als die mittlere Sitzhöhe. Erst im vierten Intervall dominiert die niedrigste Sitzhöhe.

Tabelle 5: Gemittelte Zeitwerte (s)

Im Gegensatz zu den gemittelten Beschleunigungswerten zeigen die gemittelten Zeitwerte keine klare Tendenz, dass eine niedrigere Sitzhöhe zu einer kürzeren Gesamtzeit führt. Die niedrigste und mittlere Sitzhöhe sind hierbei fast gleich schnell und heben sich nur deutlich von der hohen Sitzhöhe ab. Die Intervalle der niedrigsten Sitzhöhe weisen, bis auf das Startintervall, allerdings immer die schnellsten Zeiten auf.

Die Beschleunigungs- und Zeitdaten wurden mit Hilfe des t-Test für zwei unabhängige Stichproben mit ungleicher Varianz und des Chi-Quadrat-Tests auf Unterschiede untersucht. Es wurde jeweils ein Signifikanzniveau von 5% verwendet.

H₀: Die Sitzhöhe und die Beschleunigung des Rollstuhls sind unabhängig voneinander. Es gibt keine Unterschiede zwischen den Ergebnissen.

H₁: Die Sitzhöhe und die Beschleunigung des Rollstuhls sind nicht unabhängig voneinander. Es gibt Unterschiede zwischen den Ergebnissen.

Im ersten Schritt wurden mit dem t-Test pro Intervall und einmal für die durchschnittliche Beschleunigung pro Sprint die Beschleunigungswerte der niedrigsten Sitzhöhe mit der mittleren, der mittleren Sitzhöhe mit der höchsten, sowie der niedrigsten Sitzhöhe mit der höchsten verglichen. Außerdem wurde der Test einmal pro Proband und einmal auf die Gesamtheit der Daten angewendet. Diese Aufteilung ergab 150 t-Tests, von welchen lediglich 8% Signifikanz zeigten. Daher liegen nicht genügend Hinweise vor, um H₀ abzulehnen.

Signifikante Unterschiede in den Werten wurden bei Proband 1 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des gesamten Sprints für niedrigste und höchste Sitzhöhe), Proband 4 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des gesamten Sprints für niedrigste und höchste Sitzhöhe; Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des Intervalls 6-9m für niedrigste und höchste Sitzhöhe), Proband 5 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des gesamten Sprints für niedrigste und höchste Sitzhöhe; Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des Intervalls 0-3m für niedrigste und höchste Sitzhöhe, sowie niedrigste und mittlere Sitzhöhe), Proband 6 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung des Intervalls 6-9m für mittlere und höchste Sitzhöhe), Proband 7 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung der Intervalle 3-6m und 6-9m für niedrigste und höchste Sitzhöhe), sowie Proband 9 (Vergleich durchschnittlicher Beschleunigung der Intervalle 0-3m, 3-6m und 6-9m für mittlere und höchste Sitzhöhe) gefunden.

94% der entsprechenden 95% Konfidenzintervalle für die Unterschiede beinhalten den Wert Null. Dies bedeutet, dass der Unterschied zwischen den verglichenen durchschnittlichen Beschleunigungswerten mit 95% Wahrscheinlichkeit nahe Null liegt.

Im nächsten Schritt wurden mit dem t-Test pro Intervall und einmal für die gesamte Sprintstrecke die Zeitwerte der niedrigsten Sitzhöhe mit der mittleren, der mittleren Sitzhöhe mit der höchsten, sowie der niedrigsten Sitzhöhe mit der höchsten verglichen. Außerdem wurde der Test einmal pro Proband und einmal auf die Gesamtheit dieser Zeitwerte angewendet. Diese Aufteilung ergab erneut 150 t-Tests, von welchen lediglich 14,7% Signifikanz zeigten. Daher liegen nicht genügend Hinweise vor, um H₀ abzulehnen.

Besonders auffällig ist hier Proband 7. Neun von Zehn Tests, welche die niedrigste oder die mittlere Sitzhöhe mit der höchsten Höhe vergleichen fallen signifikant aus. Während Proband 7 mit der niedrigen und der mittleren Sitzhöhe gleiche Ergebnisse erzielt, sind die Werte der höchsten Sitzhöhe langsamer.

Darüber hinaus wurden signifikante Unterschiede in den Werten bei Proband 1 (Vergleich der Zeiten des gesamten Sprints, sowie für das Intervall 0-3m für niedrigste und höchste Sitzhöhe; Vergleich der Zeiten des gesamten Sprints, sowie für das Intervall 9-12m für niedrigste und mittlere Sitzhöhe), Proband 4 (Vergleich der Zeiten des gesamten Sprints, sowie für das Intervall 6-9m für mittlere und höchste Sitzhöhe; Vergleich der Zeiten für das Intervall 6-9m für niedrigste und mittlere Sitzhöhe), Proband 5 (Vergleich der Zeiten für die Intervalle 0-3m und 3-6m für niedrigste und mittlere Sitzhöhe), Proband 6 (Vergleich der Zeiten für das Intervall 3-6m für mittlere und höchste Sitzhöhe), Proband 8 (Vergleich der Zeiten für das Intervall 9-12 für niedrigste und mittlere Sitzhöhe), sowie Proband 9 (Vergleich der Zeiten für das Intervall 9-12 für mittlere und höchste, sowie niedrigste und höchste Sitzhöhe) gefunden.

Der Chi-Quadrat-Test wurde einmal für jedes Intervall und einmal für die durchschnittliche Beschleunigung des gesamten Versuchs durchgeführt. Außerdem wurde der Test einmal für die Zeit jedes Intervalls und einmal für die Zeit des gesamten Versuchs durchgeführt. Alle zehn Tests zeigten keine Signifikanz auf dem 5% Niveau. Es liegen nicht genügend Hinweise vor, um H₀ abzulehnen.

Es wurden keine Beweise gefunden, um die Nullhypothese zurückzuweisen. Die Sitzhöhe des Rollstuhls und dessen Beschleunigung sind daher mit hoher Wahrscheinlichkeit voneinander unabhängig. Bei t-Test und Chi-Quadrat-Test sind keine ausreichenden signifikanten Unterschiede feststellbar. Bei den in Kapitel 2.3.3.1 beschriebenen signifikaten Unterschieden der einzelnen Probanden ist kein Muster erkennbar.

Die durchschnittlichen Zeiten, welche zur Bewältigung der Sprintstrecke benötigt werden zeigen die Tendenz, dass es keine Unterschiede zwischen den beiden niedrigeren Sitzhöhen gibt und dass lediglich die maximale Höhe einen Einfluss auf die Leistung des Sportlers hat. Diese Tendenz sollte durch ein Experiment mit größerer Probandenzahl überprüft werden. Die durchschnittlichen Beschleunigungswerte unterstützen diese These.

Die Auffälligkeiten von Proband 7 (Nationalmannschaftsmitglied) könnten zum einen damit erklärt werden, dass dieser Proband der einzige ist, der Rollstuhlbasketball auf Leistungssportniveau betreibt und daher mit den Sitzhöhen, die seiner gewohnten Höhe am nächsten kommen, die besten Ergebnisse erzielt. Zum anderen war dieser Proband der einzige mit wirklicher Lähmung (IWBF Klassifizierung 3,0) und erfährt damit auf höchster Sitzhöhe möglicherweise bereits einen Stabilitätsverlust, der zu schlechteren Ergebnissen im Sprint führt. Dieser Aspekt kann nur in weiteren Tests untersucht werden. Hier wäre es nötig, mehr Probanden auf dem Leistungssportniveau in Rollstuhlbasketball mit verschiedenen Behinderungsgraden, bzw. Klassifizierungen zu untersuchen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir die zu Beginn erläuterte Alltagsannahme entkräften konnten. Möglicherweise sind Wahrnehmungsveränderungen (Gefühl von Schnelligkeit durch schnellere Relativbewegung des näheren Bodens zum Auge) eine Erklärung für diese verbreitete Annahme. Es bleibt die Frage, ob die Ergebnisse in umfangreicheren Experimenten bestätigt werden können. Außerdem bleibt zu überprüfen, ob sie auf erfahrene Rollstuhlbasketballspieler übertragen werden können.

Aus den Bewegungsdaten können sowohl im quantitativen Bereich als auch in qualitativer Hinsicht noch weitere Informationen gewonnen werden und interessante Fragestellungen bearbeitet werden. So könnte in quantitativer Hinsicht versucht werden zu ermitteln, wie sich die Begleitung der Greifring mit der Hand in Abhängikeit der Sitzhöhe verändert. Abschließend soll hier kurz die Technik eines Nationalspielers einer Bewegung eines Anfängers gegenübergestellt und qualitativ analysiert werden.

Abbildung 2+3: Vergleich der Bewegungstrajektorien.

Die Abbildungen zeigen die Trajektorien von Schulter (rot), Ellenbogen (grün) und Handgelenk (blau) von jeweils einem rollstuhlunerfahrenen (links) und einem rollstuhlerfahrenen Probanden (rechts) während eines Versuchs. Es handelt sich um die höchste Sitzhöhe. Der erfahrene Proband weist eine stärkere Vorneigung des Oberkörpers auf, als der unerfahrene Proband. Außerdem findet die Rückführung des Handgelenks des unerfahrenen Probanden oberhalb des Rades statt, während der professionelle Spieler sein Handgelenk aussen am Rad entlang zurückführt.

Abbildung 4+5: Vergleich der Handgelenkstrajektorien verschiedener Sitzhöhen.

Dargestellt werden die Trajektorien des Handgelenks für die drei Sitzhöhen des Experimentes (blau = niedrig; rot = mittel; grün = hoch). Die Daten der linken Graphik stammen von einer Versuchsperson ohne Erfahrung im Rollstuhlfahren, während die rechte Graphik auf Daten eines Nationalmannschaftsspielers beruht. Im Vergleich sind zwei Aspekte auffällig: Die Rückführung des Handgelenks nach Loslassen des Greifrings erfolgt beim unerfahrenen Probanden oberhalb des Reifens, so dass das Gesamtbild einen Halbkreis beschreibt, während der erfahrene Proband mit dem Handgelenk ein Oval beschreibt. Ausserdem scheint der erfahrene Proband den Greifring länger zu begleiten oder zumindest die Begleitung auf dem Rad nach vorne zu verschieben, was von einem stark nach vorne gebeugten Oberkörper im Vergleich zum unerfahrenen Probanden zeugt. Hier wäre es interessant, die Vor- und Nachteile dieser Techniken biomechanisch zu untersuchen.

Animation 1+2: Animation verschiedener Bewegungstechniken (links: Profi, rechts: Unerfahrener Proband)

Die beiden Animationen verdeutlichen erneut die qualitativen Unterschiede in den Techniken von rollstuhlerfahrenen und -unerfahrenen Probanden. Die obere Animation stellt den erfahrenen Probanden dar, die untere den unerfahrenen. Beide Probanden fahren mit niedrigster Sitzhöhe. Der grüne Punkt stellt das Schultergelenk dar, rot ist der Ellenbogen und blau das Handgelenk. Um die Trajektorien zu beschreiben wird je ein Punkt pro Zeiteinheit ausgegeben. Dies bedeutet, dass dichte Linien eine langsame Bewegungsgeschwindigkeit repräsentieren, während Linien mit wenigen Punkten hohe Geschwindigkeiten darstellen. Wie oben sind Unterschiede in der Rückführung des Handgelenks und dem Vorbeugen des Oberkörpers zu erkennen.

Rückblickend war es sehr spannend zu sehen, was alles schief gehen kann, wenn man ein Experiment plant, wie viele Probleme es auf dem Weg zu lösen gilt und mit welcher Art von Problemen man generell rechnen sollte und wofür immer ein Plan B bereitstehen sollte. Die Organisation und Durchführung waren sehr interessant und spannend. Das Kennenlernen und Arbeiten mit den größtenteils unbekannten Systemen (Qualisys, Matlab) war wichtig, lehrreich und ebenfalls interessant. Die erfassten Daten können leider im Rahmen dieses Seminars nicht erschöpfend ausgewertet werden, da bereits die Organisation, Vorbereitung und Durchführung des Experimentes sehr viel Zeit in Anspruch genommen hat und die Studenten noch andere universitäre Verpflichtungen haben. Dies ist sehr bedauernswert, da insbesondere die Daten des Qualisys Systems eine hohe Qualität aufweisen.

Positiv bei dem Seminar war, dass wir eine von uns selbst gewählte spannende Idee umsetzen durften. In dem Seminar wurde schnell in die Praxis und den „Forschungsalltag“ übergegangen. Allerdings gab es große Freiheit bei der Strukturierung. Wünschenswert wäre hier etwas mehr Beratung und Klarheit bezüglich des Ziels gewesen. Dies ist aber schwierig, da der Kurs zum ersten Mal in dieser Form angeboten wurde.

Der Umfang des Seminars wurde, vor allem durch die selbstgewählte komplexe Fragestellung, deutlich überschritten und wäre mind. 5 CPs Wert gewesen. Am Ende der Vorlesungszeit hätten wir uns eine bessere Betreuung gewünscht, da dort die statistische Auswertung durchgeführt wurde. Da im Rahmen des Studiums die Statistik nur ein Mal im zweiten Semester besprochen wurde, wäre es wünschenswert, dass aufgezeigt wird, welche Möglichkeiten es zur Auswertung gibt und diese danach von den Studenten angewendet werden kann. Insgesamt lag der Schwerpunkt des Kurses bei der Versuchplanung und Durchführung, die Auswertung ist aufgrund der Zeit unterrepräsentiert. Dies ist allerdings gleichzeitig negativ und positiv. Negativ zu bewerten ist, dass zu wenig Statistik mit theoretischem Hintergrund und Umsetzung gelehrt wurde. Positiv hingegen ist, dass im Lehrplan solch ein Kurs mit ausführlicher Versuchplanung und Durchführung nicht vorgesehen ist und dies uns für die Praxis viel geholfen hat. Somit ist der Kurs trotz anderer Erwartungen zu Beginn zufriedenstellend gelaufen und hat uns viele interessante Einblicke gebracht.

Die Kontaktaufnahme mit der Firma Meyra Orthopedia (http://www.meyra.de/) wurde durch persönliche Bekanntschaften und vorhandene Involvierung mit dem Rollstuhlbasketball erleichtert. Einzelheiten wurden schnell und effizient per Email oder Telefon geklärt. Die zur Verfügung gestellten Sportrollstühle wurde pünktlich zum Experiment durch eine Spedition geliefert und eine Woche später wieder in Empfang genommen. Für diesen reibungslosen Ablauf, die Unterstützung, sowie die Hilfsbereitschaft und engagierte Kommunikation von und mit Frau Hackmann möchten wir uns herzlich bedanken.

Datei:zeitstruktur_messtag_gantt.xls

Datei: datenblatt_vpn_1.doc

Datei: erklaerung_zum_einverstaendnis.docx

ERLÄUTERUNGEN ZUM PROJEKT
PROJEKT: Biomechanische Untersuchung des Einflusses der Sitzhöhe auf die maximale Beschleunigung beim Rollstuhlbasketball
VERSUCHSLEITER

1. STELLUNGNAHME ZUR FORSCHUNG
Bevor Sie eine Teilnahme an dieser Untersuchung in Erwägung ziehen, ist es erforderlich diese Einverständniserklärung sorgfältig zu lesen. Das folgende Dokument wird die Absicht der Untersuchung erläutern. Falls Sie weitere Details über folgende Ausführung erfahren möchten oder Unklarheiten bezüglich der Untersuchung bestehen, wenden Sie sich bitte an die Versuchsleiter.

2. INFORMATION ZUR UNTERSUCHUNG
Diese Studie wird im Rahmen der Lehrveranstaltung Seminar quantitative Forschungsmethoden durchgeführt. Sie beinhaltet die biomechanische Analyse des Einflusses der Sitzhöhe auf die maximale Beschleunigung im Rollstuhlbasketball. Eine kurze Beschreibung der Bewegungsaufgabe wird im Folgenden gegeben: Im Rollstuhlbasketball gibt es innerhalb des offiziellen Reglements eine gewisse Range, innerhalb derer sich die Sitzhöhe des Rollstuhls befinden muss. Die genaue Einstellung ist dann dem einzelnen Sportler überlassen. Neben der Auswirkung der Sitzhöhe auf das Werfen, Blocken oder Passen, beeinflusst diese auch die Bewegungseigenschaften beim Rollen. Wir interessieren uns im Besonderen für die Auswirkung verschiedener Sitzhöhen auf die maximale Beschleunigung, die ein Sportler erreichen kann. Also: Ziel des Versuchs ist es herauszufinden, ob die Sitzhöhe einen direkten Einfluss darauf hat, wie schnell man den Rollstuhl in einer bestimmten Strecke beschleunigen kann. Zunächst bekommt jeder Proband eine halbe Stunde Zeit, um sich mit dem Sportgerät (Meyra-Basketballrollstuhl) einzugewöhnen. Im Anschluss daran wird er von uns mit Markern an Schultern, Ellebogen und Händen versehen. Danach beginnt die Messung und er bekommt in dem vorbereiteten 20m-Track die Möglichkeit Vollgas zu geben. Während eines solchen Messdurchgangs werden zwei unabhängige Messsysteme Daten von seinem Versuch generieren. Zum einen werden mittels Infrarotschranken Zeitmessungen durchgeführt, zum Anderen nimmt das QualiSys-Kamerasystem mit insgesamt 10 Kameras seinen Lauf auf. Mit Hilfe der Marker können wir dann die Daten gewinnen, die wir zur Beantwortung der oben genannten Frage benötigen.

3. RISIKO UND UNANNEHMLICHKEITEN
Wie bei jeder wissenschaftlichen Untersuchung können unvorhergesehene Risiken auftreten. Da Sie sich ungewohnterweise in einem Rollstuhl fortbewegen, besteht die Gefahr, gewisse Formen einer Verletzung zu erleiden. Das potentielle Verletzungsrisiko während der Teilnahme an dieser Untersuchung schätzen wir als gering ein. Genügend Zeit für ein Aufwärmen vor den Versuchen wird gegeben, um Muskelverletzungen vorzubeugen.

4. NUTZEN
Durch die Analyse der Daten erhalten wir wichtige Informationen über den Einfluss der Sitzhöhe auf die maximale Beschleunigung im Rollstuhlbasketball.

5. VERTRAULICHKEIT
Vertraulichkeit der Daten wird selbstverständlich gewährleistet sein. Um die Anonymität zu gewährleisten, wird Ihnen im Rahmen der Untersuchung ein Identifizierungscode zugeteilt (z.B. Versuchsperson M1).

6. VERSICHERUNG
Während der Untersuchung sind Sie im Rahmen ihres eigenen Versicherungsschutzes abgesichert.

7. FRAGEN ZUR UNTERSUCHUNG
Falls Sie Fragen zu dieser Untersuchung haben oder sich ein untersuchungsbezogenes Problem ergibt, wenden Sie sich an die Versuchsleiter.

8. FREIWILLIGE TEILNAHME
Ihre Teilnahme an dieser Untersuchung ist freiwillig und kann jederzeit abgebrochen werden.

Datei: checkliste_zu_ethischen_bedenklichkeit_von_forschungsvorhaben.doc

1. Sind im Rahmen Ihres Projekts Gefahrstoffe (Chemikalien, biologische Agenzien, radioaktive Materialien) im Einsatz – ggf. auch innerhalb gesetzlicher Grenzen? Ist dies für alle Beteiligten transparent und werden maximale Schutzmaßnahmen getroffen?
Keine Gefahrenstoffe im Einsatz

2. Sind mit der Durchführung Ihres Forschungsvorhabens für Beteiligte körperliche Gefahren (z.B. durch Laserstrahlen, Lärm, starke sportliche Belastung) verbunden?
Geringe körperliche Gefahren sind durch das Fahren mit den Rollstühlen vorhanden. Das Verletzungsrisiko wird verringert durch eine Eingewöhnungszeit, eine Bahneingrenzung und eine Weichbodenmatte an der Wand. Außerdem nehmen nur junge und gesunde Probanden an der Studie teil. Bei den Versuchen soll mit dem Rollstuhl auf einer geraden, 15 m langen Strecke maximal beschleunigt werden. Die Probanden erhalten genug Zeit zur Aufwärmung vor der Belastung. Die Versuche können jederzeit auf Wunsch des Probanden abgebrochen werden.

3. Stellen Sie sicher, dass am Projekt beteiligte Personen keine Vorschädigungen mitbringen, welche die Wirkung körperlicher Belastungen in gefährlicher Weise verstärken?
Die Versuche werden nur mit körperlich gesunden Probanden durchgeführt. Dies wird vor Versuchsbeginn abgefragt. Vornehmlich werden Sportstudenten als Probanden ausgewählt.

4. Wenn Ihre Untersuchung bei Teilnehmer/innen Schmerz, psychischen Stress, Furcht, Erschöpfung oder andere negative Effekte hervorruft: Sind sie sicher, dass ein über das im Alltag zu erwartende Maß nicht überschritten wird? Gibt es vergleichbare Studien?
Eine Erschöpfung über das alltägliche Maß hinaus ist nicht zu erwarten, da die Strecke sehr kurz, die Wiederholungszahl (9) gering und die Pausengestaltung großzügig sind.

5. Haben Sie geprüft, ob es indirekte Beteiligte bzw. Betroffene des Vorhabens gibt (beispielsweise Angehörige durch Nachwirkungen von Stress oder Nebenwirkungen eingenommener Medikamente)?
Nach Prüfung ist niemand indirekt betroffen.

6. Wenn personenbezogene Daten erhoben werden – sind es so wenig wie möglich, wurde hierzu informiert eingewilligt und ist der gesamte Lebenszyklus der Daten bis zu ihrer abschließenden Löschung kontrollierbar?
Ja.

7. Erfolgen die Einwilligungen schriftlich und werden die Einwilligungsdokumente sorgfältig aufbewahrt?
Ja.

8. Ist der Fall des Rücktritts vom Versuch – auch während der Durchführung – sowie die Löschung von Daten auf Wunsch von Versuchsbeteiligten vorgesehen?
Ja.

9. Ist bei der Publikation der Forschungsergebnisse die Anonymität der Versuchsbeteiligten gewahrt? Werden auch nicht Minderheiten oder sozial verletzliche Gruppen – zum Beispiel durch die statistische Verknüpfung von Daten – in kollektiver Form bloßgestellt?
Ja, die Anonymität bleibt gewahrt. Die Probanden werden nicht bloßgestellt.

Sie können zu Ihrem Forschungsprojekt ein Votum der Ethikkommission der TU Darmstadt einholen. In diesem Fall bitten wir Sie, das Antragsformular auszufüllen, das auf der Webseite der Kommission [http://www.intern.tu-darmstadt. de/gremien/ethikkommisson/index.de.jsp] zu finden ist. Sie können aber auch die Ethikkommission – ohne ein Votum zu beantragen – lediglich über ihr Forschungsvorhaben informieren. In diesem Falle können Sie die diese Checkliste nutzen. Verwenden Sie dann die nachfolgenden Zeilen für eine Kurzbeschreibung Ihres Projekts und senden Sie die Liste der Ethikkommission zu:

Projektleitung/Ansprechpartner/in: Dr. Christian Rode

Email-Adresse: rode@sport.tu-darmstadt.de

Titel des Vorhabens: Biomechanische Untersuchung des Einflusses der Sitzhöhe auf die maximale Beschleunigung beim Rollstuhlbasketball

Beschreibung der wesentlichen Züge der Projektdurchführung:
Im Rollstuhlbasketball gibt es die Auffassung, dass niedrigere Sitzhöhen größere Beschleunigungen ermöglichen. Dies resultiert in Empfehlungen für kleine Spieler, die Sitzhöhe niedrig zu wählen, um schneller zu sein. Dadurch könnten sie Reichweitennachteile kompensieren. In diesem Projekt im Rahmen einer Lehrveranstaltung soll diese weit verbreitete Annahme überprüft werden. Dazu werden den Probanden Sportrollstühle zur Verfügung gestellt. Jeder Proband soll mit verschiedenen Sitzhöhen auf einer definierten Strecke so schnell wie möglich beschleunigen. Mit einem Lichtschrankensystem werden die erreichten Zeiten gemessen, aus denen durchschnittliche Beschleunigungen ermittelt werden. Gleichzeitig wird die Bewegungsausführung mit einem Kamerasystem mit Markern erfasst, um eine biomechanische Analyse der Gründe für eventuell auftretende Unterschiede zu ermöglichen.

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 1

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 2

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 3

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 4

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 5

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 6

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 7

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 8

Tabelle: Beschleunigungswerte (m/s²) Proband 9

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 1

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 2

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 3

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 4

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 5

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 6

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 7

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 8

Tabelle: Zeitwerte (s) Proband 9

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