Optimierung der Gangabwicklung Reduktion der Belastung für den Fuß und den gesamten Bewegungsapparat ein Erfahrungsbericht

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1 Vortrag auf dem D.A.F. Kongress - Münster 29. März 2014 Optimierung der Gangabwicklung Reduktion der Belastung für den Fuß und den gesamten Bewegungsapparat ein Erfahrungsbericht Ausgangspunkt sind Probleme, die speziell nach Gehen, Walken, Wandern und Laufen in den Bereichen Fuß (Achillessehne, Ferse, Mittelfuß, Großzehengrundgelenk, Großzehe) und Bein (Schienenbein, Knie) sowie Hüfte und Rücken (LWS) empfunden werden. Die medizinisch-orthopädische Diagnostik kennzeichnet die Probleme: z.b. als Achillodynie, Fersensporn, Fasciitis plantaris, Knick-Senk-Spreizfuß, Shin splints, ilio-tibialis Syndrom, Patellaspitzensyndrom, Jumpers knee sowie Arthrose und Coxarthrose. Die Biomechanik liefert zusammen mit der Bewegungsanalyse Informationen über die Bewegungsausführung und die damit einhergehende Belastung. Es wird der Ist-Zustand beschrieben = wollen bzw. sollen. Daraus können Vorschläge abgeleitet werden, wie Belastungen verändert bzw. verringert werden kann. Ausgangssituation für eine Bewegungsoptimierung ist der natürliche Gang. Dieser wurde erstmals im Jahre 1887 von Eadweard Muybridge fotografisch dokumentiert. Der Zentrale Punkt ist hierbei der Aufsatz des Fußes. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 1 von 13

2 Eine Theorie zum natürlichen Gang findet sich bei Jacquelin Perry (1992), die die Phasen der Gangabwicklung auflistet. Auch hier wird ein flacher Fersenaufsatz bildlich dokumentiert, ohne dass auf ihn hingewiesen wird und ohne ihn explizit zu beschreiben.. Die Darstellung der Belastungsverteilung in farbcodierten 2d- bzw 3d- Abbildungen zeigt die typische zentrale Fersenbelastung, einen Bodenkontakt mit der lateralen Seite des Mittelfußbereichs und unter dem Vorfuß die höchste Belastung im Zentrum. Belastung beim Gang barfuß Eine Kraftübertragung auf den Untergrund durch alle Zehen ist sicherlich wünschenswert aber in der heutigen Zeit eher die Ausnahme. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 2 von 13

3 Nun stellt sich die Frage Wie natürlich gehen wir heute noch?. Drei Beispiele sollen einen kleinen Hinweis liefern: Alles drei Situationen, in denen die Konzentration sicherlich nicht auf die Gangabwicklung gerichtet ist, d.h. sie spiegeln unsere Alltagsmotorik wider. Wie wir gehen Im feuchten Sand, die Füße vom Wasser umspielt, erfolgt der Fußaufsatz flach, wobei die Ferse relativ großflächig aufgesetzt wird sie stabilisiert den Fuß im weichen Untergrund. Auf dem roten Teppich ist ein steiler Fußaufsatz zu erkennen, der erste Bodenkontakt erfolg mit dem hinteren Rand des Schuhs und das System Fuß Schuh klappt nach vorn. Weder eine Stoßdämpfung noch ein natürliches Abrollen ist möglich. Auf dem Pflaster ein ähnliches Bild, der weichere Absatz übernimmt dabei eine gewisse Schockabsorption und durch seine Verformung wird der Kippeffekt etwas reduziert. Im nächsten Schritt gilt es zu klären, wie anpassungsfähig bzw. lernfähig sind wir bei unsere Bewegungsausführung. Benno Nigg (damals ETH Zürich und einer der Gründer der sportlichen Biomechanik ) sah es 1980 als erwiesen an, dass sich der Mensch spätestens nach dem dritten Bodenkontakt beim Gehen bzw. Laufen auf einen neuen Untergrund eingestellt hat. Bei härterem Untergrund erfolgt ein weicherer Fersenaufsatz. Bei unebenem Untergrund ist der Fußaufsatz vorsichtiger und erfolgt großflächiger. Bei weichem Untergrund wird die Ferse stärker aufgesetzt. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 3 von 13

4 Diese Einschätzung wurde von Peter Cavanagh durch seine Messungen (1980) der plantaren Fußbelastung im Turn-Schuh unterstützt. Belastung beim Gang im Turn-Schuh zum Vergleich: Gang barfuß Cavanagh, P. (1980) in Perry, J.: Gait Analysis 1992 Es zeigt sich im Gegensatz zum Gang barfuß auf festem Untergrund eine an den hinteren Fersenrand verlagerte Maximalbelastung. Der Turnschuh übernimmt einen Teil der Stoßdämpfung, die Information über den tatsächlichen Untergrund geht verloren. Unsere aktuellen Belastungsmessungen unter dem Fuß beim Gang über eine (feste) Messplatte belegen häufig (ca. 30 %) eine gegenüber dem Natürlichen veränderte Belastungsverteilung unter der Ferse. Es zeigt sich entweder eine nach hinten verlagerte Hauptbelastung (wie 1980 im weichen Turnschuh) oder (noch auffälliger) eine doppelte Fersenbelastung. plantare Druckbelastung barfuß auf festem Untergrund im Jahre 2014 ideal Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 4 von 13

5 Beispiele für eine hohe Belastung am hinteren Fersenrand. hohe Belastung am Fersenrand Beispiel für doppelte Fersenbelastung zweigipflige Belastung der Ferse Pronationsaufsatz Beispiel für doppelte Fersenbelastung mit deutlicher Knickfußkomponente zweigipflige Belastung der Ferse Knickfußausprägung Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 5 von 13

6 Allein die Tatsache, dass auch nach mehr als 20 Schritten auf hartem Untergrund (vor und während des Messablaufs) noch keine Veränderung bzw. Anpassung der Belastung an den Untergrund erfolgt ist, erlaubt den Rückschluss, dass sich Sensibilität und Anpassungsfähigkeit verändert haben bzw. verloren gegangen sind. Adaption an Untergrund 1980: nach ca. drei Kontakten : häufig verändert Reizschwelle höher Untergrund: Laminat Meßstrecke mit Meßplatte Heute ist die Reizschwelle, die zu einer Veränderung der Bewegung führt deutlich heraufgesetzt beim Gang heißt dass, erst starke Schmerzimpulse bewirken eine Veränderung Anpassung (z.b. Laufen auf Asphalt) Als wesentliche mechanische Ursache für die doppelte Fersenbelastung ist der steilere Aufsatz der Ferse anzusehen. Ursache - der steilere Fußaufsatz Dieser zeigt sich sowohl beim Gang mit Schuh als auch barfuss. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 6 von 13

7 Erste Konsequenz aus dem steileren Fußanstellwinkel ist eine geringer Belastungsfläche (bei gleicher Kraft höherer Druck) und eine Einschränkung bei der Möglichkeit abzurollen (mehr klappen, schlagen, fallen). [Problemempfinden z.b. Fersensporn, Fasciitis plantaris, Shin splints,...] Mechanische Auswirkungen steilerer Aufsatz kleine Kontaktfläche eingeschränktes Abrollen Auffällig bei einem steileren Fußanstellwinkel ist ein kleiner Sprunggelenkswinkel und eine größerer Winkel zwischen Unterschenkel und Senkrechten. Mechanische Auswirkungen steilerer Aufsatz kleinere Sprunggelenkswinkel Unterschenkel weiter hinter dem Aufsatzpunkt - Bremseffekt Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 7 von 13

8 Der steilere Fußanstellwinkel bedeutet eine längere Fallstrecke bis zum planen Fußaufsatz. Da die Innenrotation vom Fuß und damit auch des Unterschenkels mit dem ersten Bodenkontakt beginnt, begünstigt die längere Fallstrecke eine Vergrößerung der Innenrotation. [Problemfelder z.b. Patellaspitzensyndrom, Ilio- tibialis Syndrom, Shin splints, Knick-Senk-Spreizfuß, Großzehengrundgelenksarthrose] Mechanische Auswirkungen steilerer Aufsatz längere Fallstrecke spätere Stoßdämpfung zeitlich längere Innenrotation verstärkte Pronation Was führt bzw. begünstigt einen steilere Fußaufsatzwinkel? Ein Ursache ist in einer größeren Schrittlänge zu finden. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 8 von 13

9 Wird die Schrittlänge nur über eine größere Bewegungsweite in der Hüfte (bei gleich bleibendem bzw. größerem Kniewinkel) gesteuert, begünstig dies einen steileren Fußaufsatz. Ein durchgestrecktes Bein (großer Kniewinkel) erhöht die (Stauch-) Belastung im Knie und beeinträchtigt die Belastungsreduktion durch Abfedern im Kniegelenk [Problem z.b. ilio-tibialis Syndrom, Patellaspitzensyndrom, (Jumpers knee)] Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 9 von 13

10 Warum aber laufen wir heute so? Eine mögliche Ursache ist die Entwicklung unsere Schuhe bzw. der Schuhmode. Im Business-Schuh (klassisch) überwiegt noch der kantige feste Absatz aus Leder. Die Tendenz geht aber eindeutig in Richtung bequem und Komfort. Das bedeutet als Errungenschaft der Turnschuhgeneration weicher Absatz, gerundete Formen. Mögliche Ursache unsere Schuhe harter eckiger Absatz weicher gerundeter Absatz Diese Entwicklung fördert das Komfortempfinden und ermöglicht eine dynamischere und sportlichere Gangausführung. Der Schuh erlaubt es uns problemlos anders zu gehen, als es unsere Anatomie und Physiologie entspricht. (Wie wir es im Laufe der Evolution bis heute adaptiert haben.) Fluch oder Segen? weiches Absatzmaterial abgerundeter Absatz Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 10 von 13

11 Gut gemeinte Ratschläge bei im Allgemeinen als muskel- und gelenkschonenden Bewegungen (Sportarten) z.b. die Anweisung lange Schritte zu machen können dabei leicht zu unnötigen Überbelastungen führen. gut gemeint Die Jugend (der Junge im unteren Bild) geht (noch) natürlich, die Erwachsenen haben etwas anderes erlernt Wenn dann die Industrie speziell auf diese Bewegungsanweisung adaptierte Schuh baut, zeigt das, wie weit wir uns (teilweise) vom natürlichen Gang entfernt haben. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 11 von 13

12 Zum Abschluss ein paar Kriterien, die zu einer Belastungsreduktion (beim Gehen, Wandern, Walken und Laufen) führen können: Eine optimierte Gangausführung Kniewinkel kleiner ca. 160 Grad Aufsatzwinkel unter ca. 35 Grad Beim ersten Bodenkontakt ein Aufstellwinkel des Fußes unter ca. 35 Grad. Dies gewährleistet einen zentralen flächigen Fersenaufsatz und einen schnellen großflächigen Bodenkontakt, bei dem die Gewölbekonstruktion des Fußes als Stoßdämpfer agieren kann. Beim ersten Bodenkontakt ein Kniewinkel unter ca. 160 Grad (Bein leicht gebeugt). Dadurch wird eine Stauchung des Kniegelenks minimiert und eine kontinuierliche Reduktion der Belastung (des gesamten Körpers) durch eine Verkleinerung des Kniewinkels begünstigt. Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 12 von 13

13 Die Messung der plantare Druckverteilung ermöglicht eine Optimierung der Bewegungsausführung durch Vergleich mit einer Idealvorstellung : Diese beinhaltet dass, die Ferse nahezu zentral belastet wird, das Abrollen des Fußes über den lateralen Bereich des Mittelfußes erfolgt, der Ballen in seiner gesamten Breite belastet wird, das Abrollen über die Mitte des Vorfußes in Richtung auf die längste Zehe erfolgt und alle Zehen Bodenkontakt aufweisen (Stabilisierung und kraftvollen Abdruck) Eine optimierte Gangausführung Bodenkontakt mit allen Zehen Abrollen über den Ballen in Richtung der längsten Zehe Aufsatz und Belastung der Ballens in gesamter Breite Abrollen über die laterale Seite des Mittelfußes flacher Fersenaufsatz Belastungsreduktion durch angepasste Bewegungsausführung - Seite 13 von 13