Integration sensomotorischer Testverfahren zur Bewertung der Propriozeption in Return-to-Sport Testbatterien: Implikationen für Forschung und Praxis

Abstract

Returning to sports after an anterior cruciate ligament injury is a complex and highly individualized decision-making process. Such injuries destroy sensorimotor receptors, which cannot be restored even through surgical reconstruction. The resulting reduction in proprioceptive abilities can impair knee joint stability and athletic performance, increasing the risk of re-injury to the ipsilateral and contralateral knees. Various return-to-sport test batteries have been proposed in the literature. Based on cut-off criteria, these test batteries aim to determine whether an athlete can safely resume sports activity without a high risk of re–injury following an anterior crucitae ligament injury. They consist of different combinations of strength, jump, balance, agility, and psychological tests. However, there is currently no test battery that reliably predicts a safe return to sports, as evidenced by the high re–injury rates in both the previously affected and contralateral knees. Notably, none of the existing test batteries include sensorimotor assessments to evaluate proprioception. Active knee joint angle reproduction tests are commonly used to assess proprioceptive abilities and fall under joint position sense tests. These tests measure knee angle reproduction errors by comparing the actively reproduced angle from the ipsilateral or contralateral limb to a predetermined reference angle. The reproduction error is defined as the difference between the set and reproduced angles. Comparisons are made between the left and right legs or between the injured and uninjured extremities. Different testing protocols are used, including variations in body position, knee movement direction, reference angles, joint angle speeds, and measurement instruments. However, the lack of standardization limits the comparability of results. Furthermore, there is currently no clear evidence of how body position, movement direction, and the dominance of the reference limb influence reproduction errors in the active contralateral knee joint angle reproduction test. Understanding these factors is essential for integrating sensorimotor testing into return–to–sport test batteries. Establishing a standardized protocol could enhance the reliability of such assessments and improve clinical decision-making. This dissertation aimed to systematically review the literature to identify key person–independent factors influencing reproduction errors in active knee joint angle reproduction tests. Through empirical studies, the active contralateral knee joint angle reproduction test was examined in a healthy cohort under different controlled testing conditions. Understanding these influencing factors is crucial for developing valid return–to–sport test batteries. This scientific advancement could improve rehabilitation protocols, enable athletes to return to sports more safely and effectively, and reduce the risk of re–injury. To enhance one’s understanding of , a systematic review with an additional meta–analysis was first conducted to investigate the key non-person-dependent test factors in active knee joint angle reproduction tests. The findings revealed significant differences in knee joint angle reproduction errors based on body position, movement direction, and pre–fatigue. Limited literature was available specifically for the active contralateral knee joint angle reproduction test, although this test appears to be particularly sensitive in detecting proprioceptive deficits after anterior cruciate ligament rupture. Building on these findings, two experimental studies were conducted to investigate differences in active contralateral knee joint angle reproduction errors with respect to body position, movement direction, and leg dominance. The results indicated that body position and the dominance of the reference limb were the primary factors influencing test outcomes in a healthy, physically active cohort, whereas movement direction had no statistically significant effect. To support the application of these results in clinical and sport science practice, a prospective cohort study was implemented in the final phase. This study examined patients two years post anterior cruciate ligament reconstruction, comparing them with a healthy controls with the active contralateral knee joint angle reproduction test. The results demonstrated no significant differences in reproduction errors between the patient group and the control group, nor between the reconstructed and contralateral limbs within the patient cohort. These findings have practical implications for integrating active knee joint angle reproduction testing into return to sport test batteries. A standardized test protocol comprising a defined body position, controlled movement direction, bilateral assessment within the mid–range of motion, exclusion of pre–fatigue, and prior activation to counteract thixotropic effects may serve as a foundational framework for proprioceptive testing in return to sports decision–making following knee injuries. Future research should focus on the metric validation of the procedure using quantitative quality criteria, the development of normative reference values and its application in the course of rehabilitation. A technology–based development for broader clinical integration might also be pursued.

Die Rückkehr zum Sport nach einer vorderen Kreuzbandverletzung ist ein komplexer und individueller Entscheidungsprozess. Solche Verletzungen führen zur Schädigung sensomotorischer Rezeptoren, welche auch durch chirurgische Rekonstruktion nicht wiederhergestellt werden können. Die sich daraus ergebende Verringerung propriozeptiver Fähigkeiten kann die Stabilität des Kniegelenks und die daraus resultierende motorische Leistung beeinträchtigen und damit das Risiko einer erneuten Verletzung am ipsilateralen und kontralateralen Knie erhöhen. In der Literatur gibt es verschiedene Return–to–Sport Testbatterien, welche anhand von Cutt–off Kriterien beurteilen sollen, ob der Sportler nach einer Kreuzbandverletzung wieder mit der sportlichen Aktivität und ohne das Risiko einer erneuten Verletzung beginnen kann. Die Testbatterien beinhalten unterschiedliche Zusammensetzungen verschiedener Kraft–, Sprung– und Balance–, Agilitäts– und psychologische Tests. Aktuell gibt es keine Testbatterien, welche hier zuverlässige Ergebnisse zur Verfügung stellen, was sich primär in den hohen Re–und kontralateralen Verletzungsraten zeigt. Keine dieser Testbatterien bezieht sensomotorische Testverfahren mit in den Entscheidungsprozess der sicheren Rückkehr in die sportliche Aktivität mit ein. Aktive Winkelreproduktionstest werden in der sportorthopädischen Diagnostik zur Bewertung der propriozeptiven Fähigkeiten verwendet und fallen unter den Oberbegriff der ’Joint Position Sense’ Tests. Diese Verfahren messen einen Kniewinkel, welcher aktiv von der ipsilateralen oder kontralateralen Beinseite reproduziert wird. Der Winkelreproduktionsfehler ist hierbei die Differenz zwischen dem vorgegebenen und reproduzierten Winkeln. Hierzu werden Vergleiche zwischen der linken und rechten, beziehungsweise der betroffenen und nicht–betroffenen Extremität gezogen. Die einzelnen Kniewinkelreproduktionstests werden dazu mit unterschiedlichen Testverfahren durchgeführt. Hierzu zählen zum Beispiel unterschiedliche Positionen des Körpers, der Bewegungsrichtung des Knies, der Referenzwinkelvorgaben, der Gelenkwinkelgeschwindigkeiten, sowie der Messmethodik. Diese uneinheitliche Anwendung schließt die Vergleichbarkeit der Testergebnisse aus. Zusätzlich besteht im aktiven kontralateralen Kniewinkelreproduktionstest noch keine Evidenz zur Abhängigkeit der Winkelreproduktionsfehler von der Körperposition, der Bewegungsrichtung und der Dominanz des Beins welches den Referenzwinkel vorgibt. Dies wird relevant für die Integration des sensomotorischen Testverfahrens in eine Return–to–Sport Testbatterie, um ein Verständnis für das Testverfahren zu entwickeln und davon ein erstes Modell eines standardisierten Verfahrens in eine Return–to–Sport Testbatterie zu etablieren. Ziel der Dissertation ist es daher, durch systematische Literaturrecherche die Faktoren zu identifizieren und zu analysieren, die den absoluten Winkelreproduktionsfehler in aktiven Kniewinkelreproduktionstest beeinflussen, um wissenschaftlich fundierte Grundlagen für die Standardisierung und Integration dieses sensomotorischen Tests zur Beurteilung propriozeptiver Fähigkeiten in Return–to–Sport Testbatterien der klinischen Praxis zu schaffen. Durch empirische Untersuchungen soll der aktive kontralaterale Kniegelenkwinkelreproduktionstest als Maß für den ‚Joint Position Sense‘ in einer gesunden Kohorte unter verschiedenen personenunabhängigen Testungen untersucht werden. Das Verständnis dieser Faktoren ist entscheidend für die Entwicklung valider Return–to–Sport Testbatterien. Dieser wissenschaftliche Fortschritt könnte Rehabilitationsprotokolle verbessern, Athleten eine sicherere und effektivere Rückkehr zum Sport ermöglichen und das Risiko erneuter Verletzungen verringern. Hierzu wurde zunächst eine systematische Übersichtsarbeit mit zusätzlicher Meta–Analyse zu den personenunabhängigen Haupttestfaktoren in aktiven Kniewinkelreproduktionstest durchgeführt. Die Arbeit zeigte, dass sich signifikante Unterschiede im aktiven Kniewinkelreproduktionsfehler abhängig von der Körperposition, der Bewegungsrichtung und der Vorermüdung ergeben. Geringe Literaturevidenz zeigte sich vor allem für den aktiven kontralateralen Kniewinkelreproduktionstest, welcher jedoch als besonders sensitiv für propriozeptive Defizite nach vorderer Kreuzbandruptur scheint. Aus den Erkenntnissen resultierend wurden zwei experimentelle Studien durchgeführt, bei welchen der Unterschied im aktiven kontralateralen Kniewinkelreproduktionstest zwischen der Körperposition, der Bewegungsrichtung und der Beindominanz geprüft wurde. In einer aktiven und gesunden Kohorte zeigten sich die Körperposition und die Dominanz des Referenzbeins als Haupteinflussfaktoren auf das Ergebnis des aktiven kontralateralen Kniewinkelreproduktionstest. Die Bewegungsrichtung hatte keinen Einfluss auf den absoluten Winkelreproduktionsfehler. Um den Übertrag in die klinisch sportwissenschaftliche Praxis zu schaffen, wurde im letzten Schritt eine prospektive Kohortenstudie angeschlossen. In dieser Studie wurden Patienten mit vorderer Kreuzbandruptur zwei Jahre nach Rekonstruktionsplastik mit der Semitendinosus-Sehne mit einer gesunden Kohorte im aktiven kontralateralen Kniewinkelreproduktionstest verglichen. Patienten zwei Jahre nach vorderer Kreuzbandruptur zeigten keine Unterschiede im absoluten Winkelreproduktionsfehler im Vergleich zu einer gesunden Kohorte, als auch zum gesunden Referenzbein. Durch die erlangte Forschungserkenntnis ergibt sich eine direkte praktische Implikation auf die Return–to–Sport Testbatterie. Ein standardisiertes Test–Retest–Verfahren mit festgelegter Körperposition, Bewegungsrichtung, beidseitiger Messung eines Winkels im mittleren Range–of–Motion unter Ausschluss einer Vorermüdung und vorheriger Anregung der Thyxopathie bildet einen ersten Entwurf eines sensomotorischen Testverfahrens zur Messung der Propriozeption zur Integration in eine Return–to–Sport Testbatterie nach Knieverletzungen. Zukünftige Forschung sollte auf dieser Basis die metrische Absicherung des Verfahrens durch quantitativen Gütekriterien, die Entwicklung normativer Referenzwerte sowie die Anwendung im Rehabilitationsverlauf fokussieren. Auch eine technologiebasierte Weiterentwicklung zur breiteren klinischen Integration sollte angestrebt werden.