Da die Anwendung von EMG in ihren Einsatzbereichen stark variiert, wurde eine allgemeine Unterscheidung in Tabelle 1 skizziert. Das hier beschriebene Beispiel betrifft die Anwendungsfälle A und B. Ein EMG-Mapping vergleicht drei Aktivitätszustände: Den „Ruhetonus“, die „willkürliche Aktivierung“ und die „unwillkürliche Aktivierung“. 

Der  „Ruhetonus“ wird im Stehen gemes­sen und sollte eine maximale Aktivität von 20 µV nicht überschreiten (Ausnahmen: Beckenboden / M. Transversus abdominis und M. soleus). Wenn Abnormalitäten im Sinne einer Hyperaktivität festgestellt werden, sollten detonisierende Maßnahmen in Betracht gezogen werden. Auch eine intensive Aktivierung der betroffenen Muskelgruppen kann helfen den gemessenen Tonus zu reduzieren. Die „willkürliche Aktivierung“ oder die Fähigkeit, einen Muskel bewusst zu aktivieren, verbessert die Kontrolle eines Athleten über sein Kraftpotential und kann bereits nach wenigen Trainingseinheiten signifikant verbessert werden. Die „unwillkürliche Aktivierung“ visualisiert die Muskelökonomie während der Bewegung. Hohe Aktivitätswerte, die bei dieser Bewegungsaufgabe erreicht werden, sind nicht pauschal als „gut“ zu bewerten. Sie können auch auf eine Schwäche hinweisen, die durch eine hohe Anstrengung /Aktivierung kompensiert wird. Die unwillkürliche Aktivität sollte daher immer im Verhältnis zum Ruhetonus und zur willkürlichen Aktivierung interpretiert werden. Zusätzlich hilft die Berechnung eines Balance Scores inter- & intramuskuläre Differenzen zu detektieren. 

Auffällige Ergebnisse des Mappings sollten zu einem anschließenden Biofeedback-Training führen, um sowohl die willkürliche als auch die unwillkürliche Aktivierung zu verbessern. Dabei ist zu beachten, dass die muskelspezifische Aktivität nur verbessert werden kann, wenn zusätzliche Parameter wie der volle Bewegungsumfang (ROM) und der angepasste Widerstand gemäß dem individuellen Kraftziel berücksichtigt werden. Dynamische Trainingsübungen sind ebenso wichtig, um eine gezielte und schnelle Muskelaktivierungsfähigkeit in sportartspezifischen Bewegungen zu gewährleisten.

Die Bedeutung des M. gluteus medius (GM)

Der GM ist entscheidend für die Stabilisierung des Beckens, die Hüftaußenrotation und die Unterstützung des unteren Rückens, was zu einer verbesserten Haltung (Kontrolle des Beckens und Stabilität der Hüfte) und Effizienz in der Bewegungsausführung führt. Seine ordnungsgemäße Funktion kann Verletzungen, bspw. in Situationen einseitiger Belastung vorbeugen. Die Analyse von EMG-Untersuchungen an 48 männlichen Fußballspielern aus Deutschlands drei Top-Ligen ergab Unterschiede in der willkürlichen Akti­vierung des GM (Durchschnitt: 430 µV [± 215 µV], Bereich: 140 – 1133 µV). Ähnliche Muster wurden in der unwillkürlichen Aktivierung beobachtet (Durchschnitt: 449 µV [±168 µV], Bereich: 219 – 1116 µV), wobei die höchsten Durchschnittswerte bei Spielern in der ersten Bundesliga festgestellt wurden. Diese Daten dienen als Orientierungshilfe und beanspruchen keine strenge wissenschaftliche Gültigkeit.

Beispiel: Belastungsabhängige Hüftschmerzen 

Die folgende Fallstudie veranschaulicht das Zusammenspiel von Screenings und Biofeedback-Trainingseinheiten des GM anhand eines Spielers mit belastungsabhängigen Hüftschmerzen. Beim Fußball ist insbesondere im Standbein die sagittale Stabilität entscheidend, um eine optimale Leistung und Bewegungsökonomie zu gewährleisten. Die Bewertung der neuromuskulären Funktion des GM dient in diesem Zusammenhang als wichtiger Parameter.

Initiales Mapping des M. gluteus medius (Abb. 2 a) 

Das standardisierte Mapping des GM besteht insgesamt aus sechs Übungen und beginnt immer mit der Ruhepositionsmessung, die in diesem Fall Ergebnisse unterhalb der Richtlinie von 20 µV zeigte. Die zweite Übung besteht darin, beide Gesäßmuskeln gleichzeitig anzuspannen (willkürliche Aktivierung).

Hier erreicht der Spieler einen Balance Score von 74 % und lag damit leicht unter dem Symmetrieziel von 80 %. Ein signifikanter Unterschied zeigte sich in den einseitig isolierten Aktivierungsübungen drei und vier. Der linke GM kann „isoliert“ angesprochen werden und erreichte bei einem Balance Score von 89 % eine Aktivität von 119 µV. Der rechte GM erreichte einen Balance Score von 55 %, bei kompensatorischer gleichzeitiger Aktivierung des linken GM 62 µV). Die letzte Übung „Einbeinstand links und rechts“ zielt auf die unwillkürliche, stabilisierende Aktivierung ab und war mit Werten von 400 µV unauffällig.

Biofeedback-Training

Im Biofeedback-Trainingsmodus sieht der Spieler die Muskelaktivitätswerte der EMG-Sensoren vor sich auf einem Tablet-Bildschirm und visuelle Ziele in der EMG-Skala können individuell festgelegt werden (externer Fokus). Diese Einstellung hilft dem Athleten, ein grundlegendes Gefühl dafür zu entwickeln, seinen GM anzusteuern, und bildet die Grundlage zur Verbesserung der willkürlichen und „isolierten“ willkürlichen Aktivierung. Die visuelle Rückmeldung in Echtzeit verbessert das Körperbewusstsein und die Motivation des Athleten sowie die Compliance, was alles wichtige Voraussetzungen für die kommenden Übungen sind. Um das Gelernte auf unwillkürliche Bewegungen zu übertragen, wurden Einbeinstand-Übungen mit Hüftaußenrotation des angeho­benen Spielbeins durchgeführt. Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass der Athlet einen stabilen, kontrollierten und sicheren Einbeinstand hat. Wenn die EMG-Aktivität während der Übung abnimmt oder stagniert, deutet dies auf eine Kompensation durch andere Muskeln hin. Die willkürliche (isolierte) Aktivierung und einbeiniges Stehen mit Hüftaußenrotation sind einfache Übungen für zu Hause oder zum Aufwärmen, um die bewusste willkürliche Aktivierung des GM zu verbessern. Verbesserungen sollten bereits nach der ersten Trainingseinheit spürbar sein, spätestens jedoch nach einigen Tagen aktiver Übung.

Targeting Tricks

Athleten können bei ihrem Verständnis für die willkürliche Aktivierung des GM mit zwei einfachen Tricks unterstützt werden. Trainer können den Muskel lokalisieren und den Athleten anleiten mit ihrem Daumen darauf zu drücken, während der Athlet versucht, den Daumen aktiv wegzudrücken. Zusätzlich kann es dabei von Vorteil sein, die Muskelkontraktion erst einmal durch eine Hüftaußenrotation des angehobenen Spielbeins während des einbeinigen Stehens einzuleiten. Der GM wird bei einer Hüftaußenrotation des angehobenen Spielbeins von etwa 30° spürbar.

Kontinuierlicher Einsatz im Athletiktraining

Der Athletiktrainer fügte nach dem EMG-Screening des Athleten Übungen für den GM im individuellen Trainingsplan hinzu. Die EMG-Messung während der Kraftübungen gewährleistete eine korrekte Ausführung und verbesserte die Effizienz der durchgeführten Übungen. Zum Beispiel kann eine vollständige Beckenstreckung während eines Seitstützes die Aktivierung um bis zu 200 µV erhöhen, was die Bedeutung kleiner Ausführungsanpassungen verdeutlicht. Eine EMG-Messung hilft auch dabei, Kompensationsmuster zu identifizieren, indem z. B. zusätzlich während der Übung die Akti­vität von Muskeln wie dem M. tensor fasciae latae und dem M. biceps femoris überwacht wird, was es Trainern / Therapeuten ermöglicht, entsprechende Korrekturen vorzunehmen.

Ergebnisse der ersten Phase (Abb. 2 b) 

Nach drei Wochen Trainings-Intervention blieb der Ruhetonus unauffällig und die willkürliche Aktivierung (Squeeze Your Glutes) wurde beidseits erheblich von 100 µV auf über 600 µV verbessert. Da ein Krafttraining in der Wettkampfphase nur begrenzt durchgeführt werden kann, wird diese Zunahme weniger auf Kraftzuwächse zurückgeführt, sondern vielmehr durch eine deutlich verbesserte willkürliche Aktivierung erklärt. Dies zeigt sich auch in der isolierten willkürlichen Aktivierung (Squeeze Your Left /Right Glute) mit höheren µV-Werten und besseren Balance Scores. Auch die unwillkürlichen Übungen (Einbeinstand) verzeichneten höhere Werte, mit einer Asymmetrie von 69 % im Balance Score, die in der nächsten Trainingsphase adressiert wurde.

Re-Test in Mid-Season Screening (Abb. 2 c)

Nach einer Phase ohne intensive EMG-Überwachung und Mapping wurde der hier vorgestellte Athlet während des Mid-Season Screenings des Teams erneut untersucht. Die willkürliche Aktivierung blieb gut, zeigte jedoch ein linksdominantes Ungleichgewicht und eine leicht erhöhte Aktivität des passiven Muskels auf jeder Seite. Diese Muster könnten auf das Fehlen gezielter Trainings zur bewussten willkürlichen Aktivierung zurückzuführen sein. Bemerkenswert war ein signifikanter Rückgang der unwillkürlichen Aktivierung des GM während des Einbeinstandes auf der rechten Seite, der auf den Wert des initialen Mappings zurückfiel (Abb. 2 A). Dies verdeutlicht, wie schnell sich die Muskelaktivierung verändern kann. Sie kann ohne regelmäßiges Training verlernt werden, aber entsprechend auch durch gezieltes Biofeedback-Training wieder rasch verbessert werden. Abbildung 3 zeigt diese Entwicklung über die drei verschiedenen Messungen für die Übung „Squeeze Your Right Glute“. Sie zeigt den Anstieg nach drei Wochen Intervention und einen leichten Rückgang nach sechs Monaten.

Fazit 

EMG-Untersuchungen bieten Einblicke in die Muskelaktivität und unterstützen die individuelle Diagnostik. Biofeedback-Training verbessert die Fähigkeit zur Muskelaktivierung und kann den Athleten bei der effizienten Ausführung von Übungen unterstützen.

Angesichts der Vielzahl von Diagnostikverfahren, mit denen Athleten konfrontiert werden, kann es eine Herausforderung darstellen, ihr Engagement und ihre Motivation zu gewinnen. Biofeedback-Training, das ein direktes visuelles Feedback bietet und positive Veränderungen zeigt, kann dabei eine unterstützende Wirkung haben.

Die erfolgreiche Integration von EMG in den sportlichen Alltag erfordert benutzerfreundliche, intuitive, vorzugsweise drahtlose Systeme für einen flexi­blen und effektiven Einsatz. Die Mög­­lichkeit, Daten schnell zu erheben und aussagekräftig zu interpretieren, ist im Profisport entscheidend.

As the EMG application differs greatly in its areas of use, a general distinction has been outlined in Table 1. The use case described here addresses use cases A and B. An EMG mapping compares three activity states. The “Resting tone” is measured while standing and should not exceed a maximum activity of 15 µV (exept for pelvic floor/transversus area and the soleus muscle). If abnormalities are found, detonic measures should be considered and intensive activation can help. “Voluntary activation”, or the ability to intentionally activate a muscle, enhances an athlete’s control over their strength and can be significantly improved in just a few training sessions. “Involuntary activation” visualizes the muscle economy during movement and is mostly displayed as a balance score. High activity values reached in this test are not necessarily “good”. They may indicate weakness compensated by high effort (high activity). Therefore involuntary activity should always be interpreted in relation to resting tone and voluntary activation.

Mapping results should always lead to biofeedback training to improve both voluntary and involuntary activation. Muscle-specific strength can only be enhanced considering additional para­meters such as full ROM and adjusted resistance according to the individual strength goal. Dynamic training exercises are equally important to ensure targeted and rapid muscle activation ability in sport-specific movement. This should be illustrated using the selected use case for the gluteus medius of a professional football player.

The Importance of Gluteus medius

The GM is crucial for stabilizing the pelvis and supporting the lower back, leading to improved posture (pelvic control and hip stability) and movement efficiency. Its proper function can help prevent injuries in unilateral loading situations. The analysis of EMG scree­nings of 48 male football players from Germany’s top three leagues revealed significant variability in the voluntary activation of the gluteus medius (average: 430 µV [± 215 µV], range: 140 – 1133 µV). Similar patterns were observed in involuntary activation (average: 449 µV [± 168 µV], range: 219 – 1116 µV), with the highest averages found among players in the first Bundesliga. These data serve as guidance and do not claim strict scientific validity.

Case: exertion-dependent hip pain

The following case study illustrates the interplay of mappings and biofeedback training sessions of the gluteus medius based on an athlete with exertion-­dependent hip pain. In football, especially in the supporting leg, sagittal stability is crucial to ensure optimal performance and economy. Evaluating the neuromuscular function of the gluteus medius serves as an important para­meter in this regard.

Initial gluteus medius mapping (see Fig. 2 a)

At the beginning, a standardized mapping of the gluteus medius was done with the athlete. The mapping consists of 6 exercises in total and always starts with the rest position, which in this case showed good results far below the guideline of 20 µV. The second exercise is squeezing both glutes (voluntary activation) in which the player reached a balance score of 74 % ending up slightly below the symmetry goal of 80 %. 

A significant difference showed up in the unilaterally isolated activation exercises three and four. The left gluteus can be addressed «alone” and reached 119 µV at a balance score of 89 %. But the right gluteus only reached a 55 % balance score, as the left gluteus compensates when the athlete is asked to individually squeeze his right muscle.

The last exercise “one leg stands left and right” aim at the involuntary activation and have been unremarkable as they nearly reached the 400 µV guideline each side.

Biofeedback Training

In biofeedback training mode the player sees the muscle activity values of the EMG sensors in front of him on a tablet screen and visual goals in the EMG scale can be set (external focus). This setting helps the athlete to develop a basic sense of targeting his gluteus medius and is the basis to improve voluntary and “isolated” voluntary activation. The real time visual feedback enhances body awareness and the athlete`s motivation and compliance, all of which are important requirements for the exercises to come. 

To transfer learnings to involuntary movements, single-leg standing with external rotation of the raised leg have been introduced. It is crucial to ensure that the athlete can control the weight. If activity decreases or stagnates with increasing additional weights, it indicates compensation by other muscles. Voluntary (isolated) activation and single-leg standing with external rotation are excellent simple exercises for home or pre-training use to enhance conscious voluntary activation of the gluteus medius. Improvements should be noticeable with the first training session, at the latest after a few days of active practice. 

Targeting Tricks

Athletes can be assisted with their understanding of voluntary activation of the gluteus medius with two simple tricks. Trainers can locate the muscle and then press down with their thumb while athletes try to push it away actively. Additionally, initiating muscle contraction with external rotation of the leg during single-leg standing, can be beneficial. The gluteus medius becomes noticeably palpable at an external rotation of the lifted leg at approximately 30 degrees. 

Continuous use in Athletic Training

The athletic trainer added gluteus medius exercises to the athlete’s individual training plan. Measuring activation during strength exercises ensured correct execution and enhanced exercise efficiency. For example, during a side plank, complete pelvic thrusting often increases activation by up to 200 µV, highlighting the importance of small execution adjustments. EMG also aids in identifying compensatory patterns by monitoring the activity of muscles such as the tensor fasciae latae and biceps femoris, allowing trainers/therapists to make appropriate corrections.

First phase results (Fig. 2 b)

After three weeks of intervention, the resting tone of the athlete remained stable, and voluntary activation (Squeeze Your Glutes) has been significantly improved from 100 µV to 600 µV both sides. Since strength training is limited in the competition phase, this increase is less attributed to strength gains but rather can be explained by a considerably better voluntary activation. This is also evident in isolated voluntary activation (Squeeze Your Left/Right Glute) with higher µV values and better balance scores. The involuntary exercises (One Leg Stand) also recorded higher values but an asymmetry of 69% balance score occurred, which has been addressed in the next training phase.

Re-Test in Mid-Season Screening (Fig. 2 c)

After a period without intensive EMG supervision and mapping, the presented athlete was reexamined during the team’s mid-season screening. Voluntary activation remained good but showed a left-dominant imbalance and slightly increased activity of the passive muscle on each side. These patterns may have developed due to the absence of targeted training for conscious voluntary activation. Remarkably, there was a significant decrease in the involuntary activation of the gluteus medius during the One Leg Stand on the right, returning to the value of the initial mapping (see Fig. 2 A). This highlights how quickly muscle activation can change. It can be unlearned without regular training but also rapidly improved again by targeted biofeedback training. Figure 3 shows this development over the three different measurements of the athlete for the exercise Squeeze Your Right Glute. It shows the increase after 3 weeks intervention and a slight decrease after 6 months.

Conclusion

EMG screenings provide deep insights into muscle activity and support indivi­dual diagnostics. Biofeedback training improves the muscle activation ability and assists the athlete intuitively with the efficient execution of exercises. 

With the multitude of diagnostics presented to athletes, it can be challenging to stimulate their engagement and motivation. Biofeedback training, offering immediate visual feedback and showing positive changes, can have a positive supportive effect. 

Successful integration of EMG into athletic routines requires user-friendly, intuitive, preferably wireless systems for flexible and effective use. The opportunity to rapidly collect and interpret data is crucial in professional sports.