This means that at the final setting someone weighing 75 kg is exposed to loads equivalent to 15 kg. What is particularly noteworthy is that gait and even running hardly differ from natural movement patterns at high speeds. This is a very significant and valuable difference from other forms of weight-reduced running, e.g. running in water or using harnesses  or crutches.

Use at the ZfS Münster

The AlterG anti-gravity treadmill first came into operation at the ZfS Centre for Sports Medicine in Münster on 01/10/2015 and has been used daily for the treatment of patients with a wide variety of indications ever since. Physio­therapeutic support is provided at the ZfS, i.e. a physiotherapist gives the patients initial instruction and guidance for training and is also present throughout the training session (essentially, 1 to 1 treatment). The treadmill first became known in the early 2010s through its use in elite sports. This also led us to focus initially at the ZfS on indications for the rehabilitation of competitive athletes and aspiring recreational athletes. In addition to its use in the rehabilitation of injured or operated athletes, this included runners, who were interested by the anti-gravity treadmill, as it can be set to speeds from 0 to 19 km/h and even to different gradients. This allows runners with injuries or repetitive strain damage to continue to train with incentive and helps prevent or at least reduce any fall-off in performance. Studies by the developers of the AlterG show that if the speed of the treadmill is increased during running training/running by approx. 0.96 km/h for each 10 % reduction in body weight, metabolic stress remains more or less the same.

Our own experience

With increasing experience, it became clear that the options for use with this new therapy equipment go far beyond the accelerated rehabilitation and gentle joint and tendon training of elite athletes. It has also been interesting for non-athletes of all ages following injury or surgery. The treadmill opens up unknown opportunities for getting back on one’s feet, particularly after hip or knee surgery, with virtually no loading involved. Due to the precision with which patients can be unweighted, it allows the early mobilisation of freshly injured or operated patients and thus significantly shortens the time they are unfit to return to work/competition. The positive results of long-term studies following the integration of the AlterG into rehabilitation are consistent with our own experience (cf. Palke et al. 2022). Some advantages over rehabilitation in water have been shown in relation to gait and running-oriented rehabilitation. Unlike running in water, no resistance needs to be overcome. Therapy can also start substantially earlier, as in water the risk of wounds becoming infected with microorganisms in the water must first be excluded. The training creates new opportunities especially for osteoarthritis sufferers. For many people with osteoarthritis, being able to walk or run without pain is an almost impossible dream. The reduced loading on the treadmill allows many osteoarthritis sufferers not only to walk but even to perform training runs. 

The therapy equipment is also being increasingly used in patients with neurological disorders such as stroke patients and patients with Parkinson’s disease or craniocerebral trauma. For these patients, it is helpful to carry out walking and running movements with virtually no loading, thus allowing them to gradually restore their natural gait. Running movements are recorded by a set of cameras, and patients can follow and correct their running movements via a monitor. During the training, the treating doctor and physiotherapist can first diagnose any walking and running deviations on the monitor and then directly show them to the patients while they are training. In this way corrections can be made immediately. This direct feedback while training allows patients to reduce even habitual or complex gait and running disturbances that could not be addressed with traditional gait training.

Indications

• following sports injuries and/or repetitive strain damage
• surgery of the lower extremities, e.g. hip or knee surgery
• osteoarthritis
• degenerative lumbar spine syndrome
• overweight
• neurological disorders
• gait or running disturbances
• arteriosclerotic changes in the legs
• impaired lymphatic drainage
• beginners and former athletes returning to sports
• elderly athletes who want to be able to run

HOW IS THE TREATMENT INVOICED?

We conduct training on the AlterG as a single physiotherapy session. As supplementary strengthening exercises are usually performed on training equipment and the training is integrated into an overall concept, it is considered a physiotherapy service and is invoiced in accordance with our price list for physiotherapy services. Of course, the price could also be calculated in the same way as a fitness studio subscription or a 10-session ticket.

What is the setting for practical routine use? 

• Two treatments a week (from the perspective of science-based training, three sessions would also be meaningful; ideally, there should be a break of one day between each training session)
• One treatment series comprises ten sessions to begin with
• The pure training time per session is usually approx. 20 min (in combination with blood flow reduction training [BFR]); other loading times, e.g. 5 x 1 minute intensive training
• In combination with strength, mobility and coordination training
• Especially for neurological patients, the evaluation of gait via a 3-camera system and combined with medical gymnastic (physiotherapy) on a neurophysiological basis

The future and patient examples

The AlterG will no doubt continue to be a wonderful adjunct to the treatment of athletes in the future. However, elderly patients with osteoarthritis of the knee or imminent (or actual) loss of the ability to walk might also be a patient group that benefit to an even greater extent from this training in the future. To date, there has been little targeted focus on these groups. See also the guidelines for osteoarthritis of the knee, 5.2.1. (Treadmill training with body-weight support improves walking speed and reduces pain). Another alternative treatment mentioned is aquatic training (recommendation 5.1.1), which results in significantly greater pain reduction than land-based training.

Example patient 1: 54 years old, osteoarthritis of the knee, affinity for sports. Any form of running training under normal gravity conditions results in knee pain/joint effusion. The previously well-developed leg muscles have atrophied significantly in recent years. The patient has not run fast for 10 years. The opportunity to do so again would act as a powerful incentive to train.

Example patient 2:74 years old, mild obesity, marked sarcopenia/dynapenia, maximum walking distance has shortened from approx. 200 m to 1 – 2 m now in the last 4 years. The patient is no longer able to go upstairs and now uses a wheeled walker even for short distances. Due to osteoarthritis of the shoulder, the patient avoids distances of more than 10 m. His family fear that he will soon lose the ability to walk completely.

More than normal strength training?

The transfer to everyday walking and running is higher, as anti-gravity training is much more similar to the target activity in terms of movement speed, intramuscular coordination, intermuscular coordination, sensory motor activity than, for example, strengthening of the quadriceps on a leg curl machine. The combination of targeted strength training with the AlterG training is ideal. An important factor in itself is that the AlterG training is fun for most patients. The recurring experience of running without pain is also a significant success factor in our personal view, as this experience generates confidence and pleasure in walking/running, also when not training. For some patients, this positive experience has an almost euphoric  effect.

Further ideas – new treatment and training incentives 

We have been experimenting with this equipment at the ZfS for several years and combining it with other treatment measures. More recently, we have combined it with BFR training. The aim is to develop hypertrophic muscle effects during the AlterG training. Our initial experiences have been positive and we consider this approach to be highly interesting. However, due to the lack of a CE certification for BFR training equipment such as AirBands, we have so far refrained from integrating these measures into our standard procedures. The training allows patients even with severe osteoarthritis of the knee to run at very high speeds. The high movement speed in particular has surprising therapeutic effects. When combined with BFR training, it also has a good hypertrophic effect. There is a very marked difference between this training and the patients‘ everyday weight-bearing as well as the therapy incentives that have been previously used in most physiotherapy practices. This training thus provides a far greater incentive to train.

Fast running is a very appealing training incentive particularly for athletes over the age of 45. Study results are consistent with our experience that the attainable running speed at 80% partial loading is approx. 20 % higher, and at 60 % partial loading is even 30 % higher. The high running speeds act as a “new“ training incentive for the person training , which is thrilling particularly for older people. This training is also interesting in terms of the typical marked leg muscle atrophy associated with ageing, which affects type II fibres much more than type I fibres. Fast running is also a valuable training aid in this respect.

WARNING: Impact forces that arise during running on the treadmill are determined not only by the reduced weight-bearing set on the AlterG but also, of course, by the speed. This is one of the reasons why we conduct this training at the ZfS only with operated and injured patients in a one-to-one physio­therapy session. A study on tibial impact acceleration peaks in 2019 showed, for example, that impact forces for the tibia are determined by running speed in particular. If this is not taken into account, there is a risk of overload. For example, a patient for whom the surgeon has currently planned 50 % partial weight-bearing, can go on the AlterG at a 50 % setting. If I let this patient run at 15 km/h with 50 %, for example, the resulting impact forces would be far too high.

Eine Person, die 75 kg wiegt, ist bei dieser Endeinstellung dann nur noch Belastungen ausgesetzt, die einem Körpergewicht von 15 kg entsprechen. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass das Gang- oder auch Laufbild bei höheren Geschwindigkeiten kaum von einem natürlichen Bewegungsmuster abweicht. Das ist ein sehr wesentlicher und wertvoller Unterschied zu anderen Formen des gewichtsentlasteten Laufens, z. B. das Laufen im Wasser, in Haltegurten oder mit Gehstützen. 

Einsatz im ZfS Münster

Wir haben das AlterG-Antischwerkraft-Laufband im ZfS-Zentrum für Sportmedizin in Münster am 01.10.2015 in Betrieb genommen und behandeln seitdem täglich Patienten mit unterschiedlichsten Indikationen. Das Training wird bei uns im ZfS physiotherapeutisch begleitet, d. h. ein Physiotherapeut führt die Patienten in das Lauftraining ein und ist auch während der kompletten Trainingsphase direkt vor Ort (grundsätzlich 1 zu 1 Behandlung). Bekannt wurde das Gerät in den frühen 2010er Jahren durch seine Anwendung im Spitzensportbereich. Dies lenkte auch unseren gedanklichen Fokus im ZfS anfangs auf Indikationen in der Rehabi­litation von Leistungssportlern und ambitionierten Breitensportlern. Neben dem Einsatz in der Reha von verletzten /operierten Sportlern waren das z. B. Laufsportler, für die das Antischwerkraft-Laufband interessant war, da sich Geschwindigkeiten von 0 bis 19 km / h und sogar Steigungen einstellen lassen. Laufsportler mit Verletzungen oder Überlastungsschäden können so weiter reizwirksam trainieren und einen Abfall ihres Leistungsniveaus verhindern oder zumindest reduzieren. Untersuchungen der Entwickler des AlterG zeigen: Erhöhe ich z. B. beim Lauftraining / Running für jede 10 %-ige Reduktion des Körpergewichtes die Laufbandgeschwindigkeit um ca. 0,96 Kilometer pro Stunde, bleibt die Stoffwechsel-
belastung annähernd gleich. 

Eigene Erfahrungen

Mit zunehmender Erfahrung mit diesem neuen Therapiegerät zeigte sich, dass die Einsatzmöglichkeiten weit über die beschleunigte Rehabilitation und ein gelenk- und sehnenschonendes Training von Spitzensportlern hinausgehen.

Interessant war es schon immer auch für Nichtsportler jeden Alters nach Verletzungen und Operationen. Insbesondere nach Hüft- oder Knieoperationen erschließt das Laufband nicht gekannte Möglichkeiten, fast belastungsfrei wieder auf die Beine zu kommen. Dank der präzisen Gewichtsentlastung ermöglicht es eine vorgezogene Mobilisation von frisch verletzten oder operierten Patienten. Ausfallzeiten können so signifikant verkürzt werden. Die positiven Ergebnisse von Langzeituntersuchungen nach Einbindung des AlterG in die Rehabilitation decken sich mit unseren eigenen Erfahrungen (Vgl. Palke et al. 2022). Zur Rehabilitation im Wasser zeigen sich in Bezug auf die gang- und lauforientierte Rehabilitation einige Vorteile. Anders als beim Laufen im Wasser muss kein Widerstand überwunden werden. Zusätzlich kann die Therapie wesentlich früher beginnen, da eine Wundinfizierung durch Keime im Wasser auszuschließen ist. Insbesondere für Arthrotiker ergeben sich durch das Training neue Spielräume. Ohne Schmerzen gehen oder laufen zu können, ist für viele Menschen mit Arthrose ein fast unerfüllbarer Wunsch. Viele Arthrotiker können aufgrund der Gewichtsentlastung auf dem Laufband nicht nur gehen, sondern sogar ein Lauftraining durchführen. 

Zunehmende Anwendung findet das Therpiegerät zudem bei Patienten mit neurologischen Erkrankungen, wie z. B. Parkinson-, Schlaganfallpatienten oder Patienten mit Schädelhirntrauma. Für diese Patienten ist es hilfreich, nahezu belastungsfrei Gang- und Laufbewegungen auszuführen und sich so Stück für Stück wieder ihrem natürlichen Gangbild zu nähern. Laufbewegungen werden dabei von einem Mehrkamerasystem aufgenommen. Über einen Monitor kann der Patient seine Laufbewegungen mitverfolgen und korrigieren. Der behandelnde Arzt und Physiotherapeut kann während des Trainings am Monitor Gang- und Laufbildabweichungen zunächst diagnos­tizieren und dann dem Patienten im Live-Betrieb am Monitor demonstrieren. Korrekturen können somit direkt umgesetzt werden. Dieses direkte Feedback-Verfahren ermöglicht es, auch eingefahrene oder komplexe Gang- und Laufbildstörungen abzutrainieren, die im Rahmen einer herkömmlichen Gangschulung nicht adressiert werden konnten.

Indikationen: 

• Zustand nach Sportverletzungen und / oder Überlastungsschäden
• Operationen im Bereich der unteren Extremitäten z. B.Hüft- oder Knie-OP
• Arthrosen
• Degeneratives LWS-Syndrom
• Übergewicht
• Neurologische Erkrankungen
• Gangbild- oder Laufbildstörungen
• Arteriosklerotische Veränderungen der Beine
• Lymphabflusstörungen
• Sportliche Neu- und Wiedereinsteiger
• Ältere Sportler mit dem Wunsch, Rennen zu können

Wie wird die Behandlung abgerechnet?

Wir führen das AlterG in einer phy­siotherapeutischen Einzelbehandlung durch. Da im Regelfall begleitende Kräftigungsübungen an Trainingsgeräten erfolgen und das Training in ein Gesamtkonzept integriert ist, handelt es sich um eine physiotherapeutische Leistung, die entsprechend unserer Preisliste für physiotherapeutische Leistungen abgerechnet wird. Denkbar wäre natürlich eine Berechnung wie in einem Fitnessstudio-Abo oder mit einer „10-er-Karte“.

Praktische Anwendung im Alltag? Wie ist das Setting?

• Zwei Behandlungen je Woche (aus trainingswissenschaftlicher Sicht wären auch drei Einheiten sinnvoll, optimal ist ein Tag Pause zwischen den Trainingseinheiten)
• eine Behandlungsserie besteht zunächst aus zehn Sitzungen
• reine Trainingszeit je Sitzung meist ca. 20 min (bei Kombination mit BFR (Blood-Flow-Reduction-Training) andere Belastungszeiten, z. B. 5 x 1 Minute hochintensives Training)
• Kombination mit Training der Kraft, Beweglichkeit und Koordination
• Insbesondere bei neurologischen Patienten Beurteilung des Gangbildes über 3-Kamera-System und Kombination mit KG auf neuro­physiologischer Basis

Zukunft und Beispielpatienten

Für die Behandlung von Sportlern ist das AlterG sicher auch in Zukunft eine tolle Ergänzung der Therapie. Ältere Patienten mit Gonarthrosen oder drohendem (oder stattgehabtem) Verlust der Gehfähigkeit könnten aber in Zukunft ein Patientenkreis sein, der in noch höherem Maße von diesem Training profitiert. Eine gezielte Adressierung dieser Gruppen ist bislang erst in geringem Maße erfolgt.

Siehe dazu auch die Leitlinie Gon­arthrose, 5.2.1. (Laufbandtraining mit body-weight-support verbessert die Gehgeschwindigkeit und verringert den Schmerz). Als weitere Alternative wird Aquatisches Training erwähnt (Empfehlung 5.11), bei dem eine signifikant stärkere Schmerzreduktion vorhanden ist als bei landbasiertem Training.

Beispielpatient 1: 54 Jahre, Gonarthrose, Affinität zum Sport. Jegliche Art von Lauftraining unter normalen Schwerkraftbedingungen führt zu Gonalgien /Gelenkergüssen. Die ursprünglich sehr gut ausgeprägte Beinmuskulatur ist in den letzten Jahren deutlich atrophiert. Schnelles Rennen wurde bereits seit zehn Jahren nicht mehr durchgeführt und würde eine sehr trainingsreizwirksame Intervention darstellen.

Beispielpatient 2: 74 Jahre, milde Adipositas, deutliche Sarkopenie /Dynapenie, die maximale Gehstrecke hat in den letzten vier Jahren von ca. 200 m auf nun 1– 2 m abgenommen. Treppensteigen ist nicht mehr möglich. Auch für Kurzstrecken verwendet der Patient mittlerweile einen Rollator. Aufgrund einer Omarthrose meidet der Patient Strecken >10 m. Die Angehörigen befürchten, dass der Patient seine Gehfähigkeit in Kürze komplett verlieren wird. 

Mehr als ein normales Krafttraining? 

Die Transferleistung auf die Alltagsaktivität Gehen und Rennen ist höher, da das Antischwerkraft-Training der Zielaktivität hinsichtlich der Faktoren Bewegungsgeschwindigkeit, intramuskuläre Koordination, intermuskuläre Koordination, sensomotorische Aktivierung viel ähnlicher ist als z. B. eine Kräftigung des M. quadriceps am Leg-Curl. Ideal ist eine Kombination aus einem gezielten Krafttraining und einem AlterG-Training. Ein hoher Wert für sich ist, dass das Training den meisten Patienten Spaß macht. Die sich wiederholende Erfahrung des schmerzfreien Rennens stellt ebenfalls, aus unserer persönlichen Sicht, einen wesentlichen Erfolgsfaktor dar, da diese Erfahrung zuversichtlich stimmt und Freude am Gehen / Laufen auch außerhalb dieses Trainings weckt. Auf einige Patienten wirkt diese positive Erfahrung geradezu euphorisierend.

Weitere Ideen – neue Therapie- und Trainingsreize

Wir experimentieren im ZfS mit diesem Gerät seit einigen Jahren und kombinieren hier mit anderen Therapiemaßnahmen. Eine neue Kombination ist die Kombination mit dem BFR-Training. Ziel ist es, Muskelhypertrophie-Effekte im Rahmen des AlterG-Trainings auszubauen. Erste Therapieerfahrungen sind hier positiv und wir halten den Ansatz für hochinteressant. Aufgrund fehlender CE-Zertifizierung von BFR-Trainingsgeräten wie z. B. Airbands, haben wir von einer Integration dieser Maßnahmen in unsere Standardabläufe aber bisher abgesehen.

Möglich ist es so, z. B. Patienten auch mit starker Gonarthrose mit sehr hohen Geschwindigkeiten laufen zu lassen. Gerade die hohe Bewegungsgeschwindigkeit zeigt überraschende Therapieeffekte. Durch die Kombination mit dem BFR-Training hat dieses Training zusätzlich eine gute Hypertrophie-Wirkung. Ein solches Training unterscheidet sich sehr von den Alltagsbelas­tungen des Patienten und auch von bisherigen Therapiereizen, wie sie in den meisten physiotherapeutischen Praxen gesetzt werden und ist deshalb in besonderem Maße trainingsreizwirksam.

Das schnelle Laufen stellt insbesondere für den Sportler > 45 Jahre einen sehr interessanten Trainingsreiz dar. Studienergebnisse decken sich mit unseren Erfahrungen, dass bei 80 % Teilbelastung die erreichbare Laufgeschwindigkeit um ca. 20 % und bei 60 % Teilbelastung sogar um 30 % höher ist.

Die hohen Laufgeschwindigkeiten stellen für den Trainierenden damit einen „neuen“ Trainingsreiz dar, der gerade für den älteren Menschen hochspannend ist. Interessant ist dieses Training auch vor dem Hintergrund der im Regelfall beinbetonten Muskelatrophie im Altersgang, von dem Typ-II-Fasern deutlich stärker als Typ-I-Fasern betroffen sind. Das schnelle Laufen ist auch vor diesem Hintergrund ein wertvolles Trainingsmittel.

CAVE: Impactkräfte, die beim Laufen auf dem Laufband entstehen, hängen nicht nur von der eingestellten Gewichtsentlastung auf dem AlterG, sondern natürlich auch von der Geschwindigkeit ab. Das ist einer der Gründe, warum wir im ZfS das Training bei operierten und verletzten Patienten ausschließlich in einer physiotherapeutischen 1-zu-1-Betreuung durchführen. Eine Studie zu tibialen Impactbeschleunigungsspitzen aus 2019 konnte z. B. zeigen, dass die Impactkräfte für die Schienbeine v. a. von der Laufgeschwindigkeit abhängen. Wird dieses nicht berücksichtigt, drohen Überlastungen. Beispiel: Einen Patienten, für den der Operateur aktuell eine 50 %-Teilbelastung vorgesehen hat, darf auf dem AlterG mit der 50 %-Einstellung gehen. Lasse ich diesen Patienten z. B. mit 50 % mit 15 km / h rennen, liegen die resultierenden Impactkräfte viel zu hoch.