Verwendung von Cookies

Um unsere Webseite für Sie optimal zu gestalten und fortlaufend verbessern zu können, verwenden wir Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu. Weitere Informationen zu Cookies erhalten Sie in unserer Datenschutzerklärung

Bewegung verstehen und intelligent anwenden

Potenziale der Biomechanik in der Praxis

In vielen Sportarten ist das Verletzungsrisiko in den letzten Jahren gestiegen, gleichzeitig geht es vermehrt um die Frage, wann ein verletzter Athlet wieder zurück in seinen Sport kann. Ein biomechanischer Blick auf diese Thematik gibt Erklärungen und bietet nachhaltige Lösungsansätze. Dr. med. Jens Enneper sprach dafür mit Prof. Dr. Gert-Peter Brüggemann, Leiter des Instituts für Biomechanik und Orthopädie an der Deutschen Sporthochschule (DSHS) in Köln.

Herr Prof. Brüggemann, Sie beschäftigen sich seit Jahrzehnten biomechanisch mit dem menschlichen Körper. Hat sich aus Ihrer Sicht das Verletzungsrisiko in verschiedenen Sportarten in den letzten Jahren verändert?

Das Risiko ist zunächst einmal davon abhängig, was in der jeweiligen Sportart gefordert wird und in welcher Form. Da die Anforderungen in fast allen Sportarten in den vergangenen Jahren sukzessive gestiegen sind, sind auch die mechanischen Beanspruchungen und damit auch das Risiko, sich zu verletzen, größer geworden. Zudem ist der Druck sowohl auf die Athleten als auch auf das betreuende Personal sehr hoch geworden. Dies ist auch ein Grund dafür, warum viele Athleten wieder zu früh in den Sport zurückkommen – und zwar ohne, dass das zuvor verletzte Gewebe wieder komplett ausgeheilt ist und die neuromuskuläre Leistungsfähigkeit wieder hergestellt ist. Das betrifft gerade auch Sportarten, in denen der öffentliche und finanzielle Druck sehr groß ist.

Regenerations- und Wundheilungszeiten werden also nicht ausreichend eingehalten?

Ja, exakt. Das betrifft aber nicht nur die Wundheilungszeiten, sondern insbesondere die  Zeiten, die eine Sehne oder ein Band benötigt, um die mechanischen Eigenschaften wieder zu erlangen. Bei sehr wohl dosierter Belastungssteuerung sind das oft mindestens 100 bis 120 Tage. Erst danach ist die biologische  Struktur wieder bereit, in den Zyklus von Belastungen im Sport eingebunden zu werden. Danach dauert es noch eine Weile, bis das biologische System wieder auf Hochlast fahren kann. Diese Zeiträume sind jedoch nur als Faustregel anzusehen – egal an welchem Körperteil das verletzte Band oder die verletzte Sehne fixiert ist. Wie die Belastbarkeit ist auch die Wiederherstellung der Leistungsfähigkeit ein hoch individueller Prozess. Aber natürlich gibt es unterschiedliche Gelenke und damit unterschiedliche Bänder und Kapsel-Bandstrukturen, die mehr oder weniger unter bestimmten sportlichen Belastungen gefährdet sind. So sind bei Spielsportarten mit vielen Richtungswechseln, Stopps und Seitwärts-Bewegungen insbesondere der äußere Bandapparat, also der laterale Kapselbandapparat, des Sprunggelenks  gefährdet. Die Kombination von Plantarflexion und Supination beansprucht die lateralen Strukturen – und wenn diese nach einer Verletzung noch nicht ihre biomechanischen Eigenschaften wieder erlangt haben, ist eine Wiederverletzung eigentlich nur die logische Folge.

Sollte dann, z. B. im Fußball, nicht gerade auch schon im Nachwuchsbereich vermehrt Aufklärungsarbeit geleistet werden?

Wenn der hochdotierte Profivertrag lockt, versuchen viele, extrem schnell nach vorne zu kommen, ohne die dafür notwendigen körperlichen Grundlagen hinreichend und kontinuierlich auszubilden. Gerade bei Kindern und Jugendlichen, die offene Wachstumsfugen und offene Apophysen haben, ist es wichtig, nicht nur den Muskel selbst, sondern auch die gesamte Muskel-Sehnen-Einheit und auch die Sehnen-Knochen-Einheit systematisch zu trainieren. Dazu ist ein Belastungsmanagement vonnöten, das die Jugend­lichen in ihren vulnerablen Phasen der Entwicklung geschickt auf die hohen Belastungen des Hochleistungssports vorbereitet.

Wie sieht die Arbeit eines Biomechanikers heute eigentlich konkret aus?

Die Biomechanik ist nicht mehr die Sportmechanik, die sie vor 20 oder 30 Jahren war. Natürlich werden auch heute noch Bewegungen in den verschiedensten Sportarten sehr differenziert und systematisch analysiert und verglichen. Im Wesentlichen geht es mittlerweile aber darum, bei sportlichen Bewegungen und natürlich auch bei Trainingsübungen zu verstehen, wie und welche Belastungen in den Gelenken und den die Gelenke antreibenden und stabilisierenden biologischen Strukturen kommen. Und, wie das biologische System oder die einzelne Struktur auf die jeweilige Belastung reagiert. Wenn wir diese Prozesse besser verstanden haben, können wir die Athleten viel sicherer zu höheren Leistungen führen, ohne das Risiko einer Verletzung erheblich zu steigern. Problematisch und besonders schwierig dabei ist, dass die Belastungen und vor allem die Belastungswirkungen meist sehr individuell unterschiedlich sind. In der Zukunft geht es folglich darum, Marker zu finden, mit denen nicht nur die aktuell individuelle Belastbarkeit, sondern auch das Potenzial der biologischen Anpassung gekennzeichnet werden kann. Somit wird es insbesondere wichtig sein, den individuellen Athleten in seinem Leistungspotenzial zu verstehen und sein Muskel- und Sehnenpotenzial sowie sein knöchernen Potenzial aufeinander abzustimmen.

Nehmen wir einmal ein Beispiel aus der Praxis. Wie hoch muss die Kraft sein, damit z. B. ein Kreuzband reißt?

Die muss gar nicht hoch sein, also die Grenzleistung eines gesunden intakten jungen Kreuzbandes liegt bei zwischen 3.000 bis 4.000 Newton, das sind 300 bis 400 kg, also etwa das Fünffache des Körpergewichts.

Und wie sieht es bei der Achillessehne aus?

Die Achillessehne ist etwas dicker als das Kreuzband und hat eine Grenzlast zwischen 10.000 bis 12.000 Newton. Wenn sie trainiert und angepasst ist, kann eine Achillessehne 15.000 Newton, vielleicht sogar bis zu 18.000 Newton übertragen. Das große Problem bei den Sehnen- und Bandverletzungen ist jedoch, dass diese Strukturen oft nicht homogen beansprucht werden. Wenn z. B. eine Sehne auf dem medialen Stamm eine Dehnung erfährt und auf dem lateralen nicht beansprucht wird, muss dieser mediale Teil die gesamte Last übernehmen. Das sind in der Regel dann die Ursachen für die spontane Ruptur der völlig gesunden Sehne. Das Gleiche gilt auch für das Kreuzband. Es ist sehr situationsabhängig, ob das Material in seiner kompletten Struktur bzw. seinem vollständigen Querschnitt überhaupt genutzt wird. Und wenn es nicht genutzt wird, sind natürlich die absoluten Grenzlasten viel niedriger.

Das heißt, man könnte eine Art „Point of no Return“ anhand der Situation beschreiben, dass man weiß, welche Kraft auf das Band oder auf die Sehne einwirkt und man dann weiß, jetzt muss sie durch sein?

Das ist ein bisschen vereinfacht dargestellt, aber im Prinzip ja. Wenn der Fuß in einer starken Pronation steht oder der Athlet möglicherweise in ein Loch im Boden getreten ist, werden zur Ruptur der Achillessehne auch 4.000 Newton ausreichen, weil nicht mehr 100 mm2 belastet werden, sondern vielleicht nur noch 30 oder 40 mm2 des Sehnenquerschnitt. 

Das ist sehr beindruckend. Welche Sehne hat die meiste Zugkraft?

Die Quadrizepssehne und die Patellasehne, was auch ganz logisch ist, denn der Quadrizeps ist der stärkste Muskel des Körpers. Folglich muss seine Sehne sehr hohe Kräfte übernehmen können.

Das sind ja auch günstige Eigenschaften für den Kreuzbandersatz.

Vielleicht. Die Patella-Sehne ist die steifste Sehne im ganzen Körper. Sie hat eine Steifigkeit von ungefähr 5.000 Newton/mm, die Achillessehne dagegen nur 2.000 Newton/mm.

Trotzdem ist es ja so, dass wenn das Kreuzband ersetzt wurde, das Knie nicht mehr so stabil ist wie zuvor.

Das stimmt, aber auch das ist verständlich. Schließlich sind nach dem Bandersatz für eine geraume Zeit die Mechanorezeptoren gestört und diese sensorische Organe sind mitverantwortlich für die neuromuskuläre Stabilisation eines Gelenks. Die Wiederherstellung scheint möglich, braucht aber Zeit und wird mit hoher Wahrscheinlichkeit länger dauern als die Wiederherstellung der mechanischen Eigenschaften des Bandes.

Damit kann man eigentlich biomechanisch und biologisch nach einem halben Jahr noch gar nicht wieder mit Vollgas Fußballspielen?

Richtig. Ich denke, zunächst wäre es an der Zeit, eine präzise Diagnostik durchzuführen und nicht die Leistung in Speedcourts oder ähnlichem als Kriterium für die Gesamtleistung heranzuziehen. Man schaut aktuell zu sehr auf die wiederhergestellte Leistung des Gesamtsystems, anstatt sich die verletzte Struktur genau anzuschauen. Nur so kann identifiziert werden, ob eine Struktur wieder leistungsfähig ist und in ihrer Leistungsfähigkeit in das gesamte neuromuskuläre Stabilisationskonzept wieder integriert werden kann. Hierzu ist eine biomechanische Differentialdiagnostik unter Belastung zwingend.

Das kann man messen?

Selbstverständlich. Die biomechanische Diagnostik bietet heute grundsätzlich hoch sensitive und differenzierte Methoden und vor allem Labormethoden an. Allerdings ist das keine „Pseudo“-Diagnostik mit Hilfe von ein oder zwei Videokameras, wie sie leider heute an verschiedenen Stellen angeboten wird. Man kann natürlich eine Sehnenspannung nicht messen, aber man kann sie, wenn man die äußeren Kräfte und die Kinematik sehr präzise misst, berechnen. Genauso kann man sich auch der Steifigkeit einer Sehne oder auch des Kreuzbandes annähern. Ich denke, die orthopädische Diagnostik hat gemeinsam mit der Biomechanik noch Einiges zu tun, um hier eine integrative, belastbare und sensitive Diagnostik in einem vereinfachten und klinisch anwendbaren Kontext vorzulegen.

Vielen Dank für das interessante Gespräch.

 

Zurück

Die Gesprächspartner

Dr. med. Jens Enneper (l), Facharzt für Orthopädie- und Unfallchirurgie, ist Inhaber der Praxis Orthopädie und Sport in Köln.

Prof. Dr. Gert-Peter Brüggemann (r) ist seit 1984 Hochschulprofessor an der Deutschen Sporthochschule (DSHS) in Köln und seit 2010 Leiter des Instituts für Biomechanik und Orthopädie. Er war langjähriges Mitglied der Medical Commission des IOC und Präsident der Deutschen Gesellschaft für Biomechanik.

Print + Download

Zurück