Belastungen der unteren Extremität im Handball und Volleyball. Eine Untersuchung zur Landung nach Sprungwürfen und Schmetterschlägen - van Husen, M. (2005)
Das wesentliche Ziel dieser Arbeit lag darin, Aussagen über die Belastung der unteren Extremität bei Landungen nach sportartspezifischen Sprüngen zu finden und dadurch Hinweise zu erhalten, wie die Belastung bei Landungen möglichst reduziert werden kann. Hiermit verbunden war die Konstruktion eines 3-dimensionalen Modells, um die in den Gelenken der unteren Extremität auftretenden inneren Kräfte und Momente zu bestimmen. Muskel und Sehnenkräfte sind nicht in das Modell integriert, so dass die inneren Kräfte mit dem Zusatz "netto" zu versehen sind und unter den tatsächlich im Gelenk auftretenden Kräften liegen. Auf der Grundlage der NEWTONschen Bewegungsgleichungen erfolgten die mathematischen Berechnungen nach der Inversen Dynamik. Die benötigten Eingabeparameter wurden mit Hilfe anthropometrischer, kinemetrischer und dynamometrischer Messverfahren erhoben. Zur Bestimmung der Gelenkbelastung wurden die maximale Gelenkkraft, die maximale Kraftrate in den Gelenken und das Head-Injury-Criterion als ein komplexer Parameter ausgewählt. Weitere Parameter dienten entweder zur Ermittlung von Regressionsgeraden oder zur Beschreibung der Landetechnik, der die Sprunghöhe und -weite, Landehärte und -dauer, der Zeitpunkt des Fersenaufsatzes und die Ausweichbewegungen zuzuordnen sind. An der quasiexperimentellen Untersuchung nahmen 32 aktiv spielende Hand- und Volleyballspieler teil. Aufgenommen wurden die kinemetrischen und dynamometrischen Daten der Landebewegung nach einem Sprungwurf bzw. Schmetterschlag. Diese Daten gingen in die Modellrechnungen zur Bestimmung der Nettogelenkkräfte und Gelenkmomente ein. Die Ergebnisse zeigen, dass insgesamt sehr hohe Belastungen in den Gelenken bei den Landungen nach sportartspezifischen Sprüngen vorzufinden sind. Dabei treten sowohl zwischen Hand- und Volleyballspielern als auch innerhalb der Gruppen sehr deutliche Unterschiede auf. Grundsätzlich nimmt dabei die Gelenkbelastung von distal nach proximal ab, was bedeutet, dass die Belastung für die passiven Strukturen von Gelenk zu Gelenk weiter abgedämpft wird. Im Gegensatz dazu nehmen die Drehmomente im Knie- und Hüftgelenk zu und beanspruchen direkt die Muskulatur und damit indirekt auch wieder das Gelenk. Mit Hilfe der Regressionsgleichungen kann gezeigt werden, dass die Belastungsparameter der Nettogelenkkräfte über den jeweiligen Parameter der Bodenreaktionskraft sehr gut vorhergesagt werden können. Diese Möglichkeit besteht allerdings nicht für die Gelenkmomente. In der Literatur wird häufig auf Zusammenhänge zwischen der Belastung und der Landetechnik hingewiesen. Allerdings wird vorwiegend ein einfacher Vergleich zwischen der Belastung und einem Merkmal der Landebewegung gezogen. Ein wesentliches Ergebnis dieser Arbeit ist es, eine Aussage über den komplexen Einfluss der verschiedenen Landebewegungen bzw. -techniken auf die Höhe der Gelenkbelastung treffen zu können. Sehr deutlich kann gezeigt werden, dass die Belastung durch die Landetechnik reduziert werden kann. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die verschiedenen Merkmale der Landetechnik einen unterschiedlich großen Einfluss auf die jeweiligen Belastungsparameter der Gelenke besitzen und vor allem über diese die Belastungsreduktion erfolgen kann. Besonders heben sich hier die Merkmale Zeitpunkt des Fersenaufsatzes und die Landehärte hervor. Zu beachten ist jedoch, dass für jedes Merkmal ein optimaler Bereich existiert, der zu erreichen ist. Beispielsweise gilt für den Fußaufsatz, einerseits die Möglichkeit zur Dämpfung durch das Aufsetzen auf dem Vorfuß zu nutzen, andererseits jedoch das Aufsetzen wegen zunehmender Instabilität im Sprunggelenk nicht in zu großer Extension durchzuführen. Auch für das Merkmal Landehärte existiert ein Optimum zwischen beiden Extremen: Eine zu harte Landung führt zu hohen Gelenkbelastungen der passiven Strukturen, eine zu weiche Landung hingegen zu großen Belastungen der Sehnen vor allem im Kniebereich. Ein Ergebnis, das in der Literatur bisher wenig diskutiert wird, sind seitliche Bewegungen vor allem des Kniegelenks bei der Landung. Diese so genannten Ausweichbewegungen können bis zu mehreren Zentimetern betragen und beeinflussen die Belastung ebenfalls. An dieser Stelle wird deutlich, dass eine Reduzierung des Modells auf zwei Dimensionen bei der Analyse der Landebewegung nach sportartspezifischen Sprüngen wesentliche Merkmale unberücksichtigt lässt und damit die Gelenkbelastung als zu gering oder falsch eingeschätzt wird. Zusammenfassend zeigt sich, dass aus den gesamten Ergebnissen verschiedene Hinweise zur Landetechnik abgeleitet werden können, so dass die Belastung bei einer Landung möglichst gering gehalten werden kann: Vorfuß- gegenüber Flachfußlandungen, eher weiche als harte Landungen, geringe Ausweichbewegungen, beidbeinige gegenüber einbeinigen Landungen. Die bisher aufgezeigten Ergebnisse sind für die ausgewählten Landungen nicht sportartspezifisch. Darüber hinaus weisen die unterschiedlichen Sprungstile, die sich aus den Sportspielen ergeben, auf eine unterschiedliche Belastungsstruktur für Hand- und Volleyballspieler hin. Bei Handballspielern sind insbesondere hohe Belastungen in den Gelenken nachzuweisen, während bei Volleyballspielern die Belastungen im Knie-Sehnen-Bereich sehr hoch sind. Aufgrund dieser Ergebnisse können die in diesen Sportspielen vorzufindenden Verletzungen und Überlastungsschäden mit den auftretenden Belastungen in Zusammenhang gebracht werden. Insgesamt zeigt sich, dass mit den Modellrechnungen sinnvolle und praxisrelevante Aussagen gemacht werden können. Die Grenzen des Modells werden an den entsprechenden Stellen deutlich gemacht. Erweiterungsmöglichkeiten sind z.B. durch die Integration der Muskeln oder die Modellierung der speziellen Bodeneigenschaften (Peikenkamp et al., 2002). Für weiterführende Studien öffnet sich ein weites Feld interessanter Fragestellungen: • Wie stark unterscheiden sich die Belastungen bei unterschiedlichen Leistungsniveaus? • Ist die Belastung bei der beidbeinigen Landung bei beiden Beinen gleich groß oder existieren Unterschiede in den Gelenken? • Wie verändert sich die Belastung, wenn der Sportler vom ermüdungsfreien Zustand in die Ermüdung kommt? Welche Hinweise ergeben sich dadurch für die Trainingssteuerung? • Lassen sich im Rehabilitationsbereich aus dem Vergleich von gesunden und verletzten Probanden wertvolle Erkenntnisse für die postoperative Behandlung gewinnen? Können Unterschiede zwischen der gesunden und der geschädigten Seite aufgezeigt werden?