13. Juli 2020

Laufschuhe: alte und neue Paradigmen

Foto: AdobeStock/pavel1964

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GERT-PETER BRÜGGEMANN
 
Pronationskontrolle und Dämpfung galten über viele Jahre als wichtigste Kriterien, um laufinduzierte Verletzungen zu vermeiden. Die Wissenschaft hat sich allerdings schon vor Jahren von diesen Konzepten verabschiedet, da ihre Wirksamkeit wissenschaftlich nicht zu beweisen war. Neue Konzepte zur Verletzungsprophylaxe wurden vorgeschlagen und diskutiert. Lassen sich daraus Konzepte für Schuhkonstruktionen ableiten? Über mehr als drei Jahrzehnte und bis heute diktierten die Paradigmen „Dämpfung“ und „Bewegungskontrolle“ oder „Stützen“ die Entwicklung von Laufschuhen. Obwohl der Leitgedanke Dämpfung beim Fußaufsatz aufgrund mangelnder wissenschaftlicher Evidenz und fehlendem Effekt für Prophylaxe und Prävention bereits vor mehr als 15 Jahren verworfen wurde (Nigg et al. 2001) und das Paradigma „Bewegungskontrolle“ oder „Überpronation“ spätestens 2015 beim Runners World Symposium in München in einem viel beachteten Beitrag von Prof. B.M. Nigg vor allem wegen mangelnder Evidenz in Bezug auf die Wirksamkeit zur Reduktion von Laufverletzungen endgültig zu Grabe getragen wurde. Alternative Konzepte legten weder Industrie noch Wissenschaft bislang vor. Parallel zur Entwicklung des Laufens mit einer extremen Zunahme der Teilnehmerzahlen in den letzten 30 Jahren wurden in verschiedenen Arbeiten die Häufigkeit der laufinduzierten Verletzungen und die wichtigsten Lokalisationen dieser Verletzungen dokumentiert. Trotz der vermeintlichen Verbesserungen der Laufschuhe in den letzten drei Jahrzehnten findet sich keine Veränderung in der Inzidenz der Verletzungen oder in der Art und Lokalisation von Beschwerden und Schäden. Mit Abstand am meisten ist das Knie mit fast 50 Prozent aller Laufverletzungen betroffen.  An zweiter Stelle in der Rangliste der Verletzungen finden wir heute hinter dem Knie die Achillessehne (über 15%), deutlich vor dem Fuß und dem Schienbein.
 
Impactkräfte und Verletzung hängen nicht zusammen
Das Paradigma „Impact Dämpfung“ basiert auf den Annahmen, dass die Impactkraft, also die Stoßkraft innerhalb von 50 ms nach dem Fußaufsatz zu Verletzungen führt, und dass eine Schuhsohle in der Lage ist, die Stoßkraft zu beeinflussen. Die Idee eines Zusammenhangs zwischen Impact-Kräften und Verletzungen musste mangels wissenschaftlicher Evidenz früh verworfen werden (Nigg et al. 1995). Einen möglichen Effekt unterschiedlicher Sohlenhärten auf die Verletzungshäufigkeit untersuchten viele Jahre später Theisen et al. (2013) in einer prospektiven Interventionsstudie an 247 Läufern. Die unterschiedlichen Sohlenhärten zeigten keinen Einfluss auf das Risiko einer laufbezogenen Verletzung, sodass auch die zweite Annahme des Paradigmas „Impact Dämpfung“ mit dieser Arbeit wissenschaftlich widerlegt wurde.
 
Pronation schützt vor Verletzungen
Das Konzept „Pronation“ konzentrierte sich auf den Rückfuß und die Vermeidung der Bewegung des Sprunggelenks in der Frontalebene. Mit der prospektiven Arbeit von Nielsen et al. 2014 wurde diesem Paradigma die Grundlage entzogen. Die auf ein Jahr angesetzte epidemiologische Untersuchung studierte 1854 Füße von 927 Läufern und bezog die statistische Rückfußlage („Pronation“) auf die im Untersuchungszeitraum aufgetretenen Verletzungen beim Laufen. Bemerkenswerterweise zeigten die Teilnehmer mit pronierten Füßen bei 1000 km Laufleistung signifikant weniger Verletzungen als die Gruppe mit neutralen Füßen und damit „gerade“ stehenden Fersenbeinen. Eine Interpretation dieser Ergebnisse könnte zu der Spekulation führen, dass die „Pronation“ des Rückfußes in der Lage ist, die Wahrscheinlichkeit einer laufinduzierten Verletzung zu reduzieren. Festzuhalten ist zumindest, dass das ursprüngliche Paradigma „Pronation“ und Pronationsvermeidung in Bezug auf die Entwicklung von Laufverletzungen nicht korrekt und damit nicht haltbar ist.
 
Dämpfung und Bewegungskontrolle noch im Markt präsent
Aktuell sehen wir allerdings immer noch zwei große Gruppen von Laufschuhen auf dem Markt, die dem Ziel der Verletzungsreduktion gemäß der traditionellen Paradigmen Dämpfung und Bewegungskontrolle genügen wollen. Industrie und Handel orientieren sich somit weitgehend an widerlegten oder nicht Evidenz basierten Konzepten und technischen Lösungen. Man unterscheidet weiterhin die Kategorien „Cushioning“/„Neutral“ und „Support“, also „Dämpfen“ oder „Neu­tral“ und „Stützen“. Neutrale Laufschuhe sind mit zunehmend weicheren Mittelsohlen ausgestattet und zeigen keine Materialunterschiede der Mittelsohle auf der Innen- und Außenseite. Bei stützenden Laufschuhen findet sich härteres Material auf der Innenseite und weicheres Material auf der Außenseite der Sohle. Mit der harten medialen Mittelsohle unter dem Rückfuß soll die zunehmende Verkippung des Fersenbeins und damit eine Komponente der subtalaren Pronation verhindert werden. Biomechanisch erzeugt das härtere Material zunächst eine Medialisierung des Kraftangriffspunktes und damit ein der Pronation oder besser der Eversion des Rückfußes entgegenwirkendes Drehmoment der Bodenreaktionskraft in der Frontalebene. Mit der Medialisierung des Kraftangriffspunktes wird in der Frontalebene zwar der Hebel der Bodenreaktionskräfte am Sprunggelenk reduziert und damit der Ursache für die beschleunigte Eversion des Rückfußes entgegengewirkt. Der Hebelarm der Bodenreaktionskräfte in der Frontalebene am Kniegelenk wird jedoch vergrößert und infolgedessen wird das externe Adduktionsmoment (EAM) am Knie zunehmen. Das EAM ist bekannt als die relevante und kritische Belastungsgröße am Kniegelenk und sollte im Allgemeinen nicht durch technische Eingriffe vergrößert werden.
 
Neue Konzepte „Muskel-Tuning“
Neu Paradigmen und Konzepte für den Laufschuh versuchten die verworfenen zu ersetzen. Um 2010 stellte Nigg ein neues Konzept zur Verbesserung des Verständnisses der Reaktionen des menschlichen Bewegungssystems auf wiederholte stoßartige Krafteinleitungen (wie beim Laufen) vor: „Muskel Tuning“ (Nigg 2010). Dieses Paradigma versteht die Impact Kräfte als Input-Signal zur Anpassung der Aktivierung der Muskeln um Sprung- und Kniegelenk mit dem Ziel, Weichteilvibrationen zu minimieren. Der Effekt von „Muskel Tuning“ kann sich in Leistung und Ermüdung der involvierten Muskulatur, vor allem aber im subjektiven Komfort des Läufers abbilden. Es konnte gezeigt werden, dass die Effekte der Variation der Input-Signale etwa durch unterschiedliche Sohlenmaterialien individuell sehr unterschiedlich sind und insbesondere von der Charakteristik der jeweiligen involvierten Weichteile abhängt. Dies mag der wesentliche Grund sein, warum das Paradigma „Muskel Tuning“ noch keinen konkreten, systematischen Niederschlag in Laufschuhtechnologien hatte.
 
Bevorzugter Bewegungspfad
Schon relativ früh (Nigg 2001, Nigg 2010, Nigg et al. 2017) wurde die Idee eines „bevorzugten Bewegungspfades“ diskutiert. Dieses Konzept war maßgeblich von den Arbeiten von Wilson et al. 1996 beeinflusst, die aus Untersuchungen am Kadaver die Existenz eines „Bewegungspfad mit minimalem Widerstand“ ableiteten. Konsequent wurde vorgeschlagen, mit diesem Konzept des „bevorzugten Bewegungspfades“ das Paradigma „Pronation“ zu ersetzen. Wenn dieses Konzept richtig ist, sollte der „bevorzugte Bewegungspfad“ zu einer Minimierung der Aktivität von solchen Muskeln führen, die nicht unmittelbar für den Vortrieb notwendig sind, und Laufschuhkonstruktionen sollten designed sein, dass sie den „bevorzugten Bewegungspfad“ nicht stören oder negativ beeinflussen. Konkret zu Ende gedacht führt dieser Ansatz dazu, dass Laufschuhe nicht korrigieren oder gar stützen sollen, sondern primär den individuellen Bewegungspfad erhalten müssen. Damit führt ein Laufschuh gemäß diesem Paradigma zu energetischen Vorteilen, aber – konsequent weiter gedacht – auch zur Modifikation der Gelenk- und Gewebebelastungen. Aktuell ist die Forschung zum „bevorzugten Bewegungspfad“ und zur Minimierung von zusätzlichen Muskelaktivitäten noch relativ unbekannt. Das Konzept wurde von den großen Laufschuh-Herstellern noch nicht aufgenommen oder gar in eine entsprechende Technologie umgesetzt.
 
Komfortfilter
Eines der am häufigsten diskutierten neuen Paradigmen ist der sogenannte Komfortfilter. Hierbei wird davon ausgegangen, dass Schuhbedingungen, die bequemer sind, mit einem geringeren Sauerstoffverbrauch verbunden sind. Über seinen eigenen Komfortfilter wähle ein Athlet zudem ein Produkt aus, das automatisch das Verletzungsrisiko senke, weil es zum Beispiel seinem bevorzugten Bewegungspfad entspricht und/oder seine Muskelarbeit minimiert. In den letzten Jahren wurde am Konzept des individuellen Bewegungspfades intensiv weitergearbeitet, und es wurden zwei neue, ineinandergreifende Paradigmen erarbeitet: (a) Minimierung nicht vortriebswirksamer Kräfte und Drehmoment an Knie- und Sprunggelenk und (b) Optimierung der Effizienz der muskulären Antriebe. Daraus konnte die Notwendigkeit für neue Technologien abgeleitet und letztlich in einem neuen Laufschuh umgesetzt werden.
 
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