DIE BEDEUTUNG DER SUBTALAREN GELENKACHSE UND DER FUßANATOMIE FÜR DIE ENTSTEHUNG VON ÜBERLASTUNGSFOL- GEN DER UNTEREN EXTREMITÄT IM SPORT - EINE EMPIRISCHE UNTERSUCHUNG ZU INDIVIDUELLEN RISIKOFAKTOREN. DISSERTATION Von der Fakultät für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors der Philosophie (Dr. phil) genehmigte Abhandlung Vorgelegt von: CLAUDIA ANITA REULE aus Ludwigsburg Hauptberichter: PROF. DR. W. ALT Mitberichter: PD DR. R. BRACK Tag der Mündlichen Prüfung: 05. Mai 2010 INSTITUT FÜR SPORT- UND BEWEGUNGSWISSENSCHAFT UNIVERSITÄT STUTTGART 2010 I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ............................................................................................................ I
 Abbildungsverzeichnis ................................................................................................. III
 Tabellenverzeichnis .......................................................................................................VI
 Abkürzungsverzeichnis ..............................................................................................VIII
 Zusammenfassung ..........................................................................................................IX
 Abstract ...........................................................................................................................XI
 1
 Einleitung ................................................................................................................... 1
 2
 Theoretische Grundlagen und Forschungsstand ................................................... 3
 2.1
 Theoretische Grundlagen der Fuß und Sprunggelenkanatomie .............................. 4
 2.2
 Stand der Forschung: Laufspezifische Verletzungen und Ursachenanalyse ....... 11
 2.3
 Stand der Forschung: subtalare Gelenkachse ......................................................... 17
 3
 Problem- und Fragestellung .................................................................................. 25
 4
 Material und Methoden .......................................................................................... 30
 4.1
 Probandenstichprobe ................................................................................................. 30
 4.2
 Anamnese .................................................................................................................... 30
 4.3
 Laufbandanalyse......................................................................................................... 32
 4.3.1
 Plantare Druckverteilung .................................................................................................32
 4.3.2
 Videoanalyse ......................................................................................................................34
 4.3.3
 Ablauf der Laufbandanalyse ...........................................................................................35
 4.4
 Auswertung und Messgrößen .................................................................................... 35
 4.4.1
 Bestimmung des Arch Index ...........................................................................................35
 4.4.2
 Bestimmung des Achillessehnenwinkels ......................................................................37
 4.4.3
 Bestimmung des Gangwinkels ........................................................................................38
 4.5
 Ultraschallbasiertes Verfahren zur Bestimmung der Sprunggelenkachsen ........ 40
 4.5.1
 Festlegen des Tibia-Koordinaten-Systems ...................................................................41
 4.5.2
 Befestigung der Marker ....................................................................................................43
 4.5.3
 Ablauf der Messung ..........................................................................................................45
 4.5.4
 Auswertung der Achsdaten ..............................................................................................46
 4.6
 Statistische Analyse .................................................................................................... 47
 4.7
 Methodendiskussion und Fehlerbetrachtung .......................................................... 49
 4.7.1
 Probandenstichprobe .........................................................................................................49
 4.7.2
 Anamnese ............................................................................................................................50
 4.7.3
 Laufbandanalyse ................................................................................................................50
 4.7.4
 Determination der Sprunggelenkachsen........................................................................53
 4.7.5
 Statistische Analyse ..........................................................................................................55
 5
 Ergebnisse ................................................................................................................ 56
 5.1
 Anamnese .................................................................................................................... 56
 II 5.1.1
 Probandenstichprobe und Anthropometrie ...................................................................56
 5.1.2
 Verletzungsinzidenz ..........................................................................................................57
 5.1.3
 Abstand der medialen Condylen und der medialen Malleolen .................................59
 5.1.4
 Trainingsgewohnheiten ....................................................................................................62
 5.2
 Laufbandanalyse......................................................................................................... 65
 5.2.1
 Arch Index ..........................................................................................................................65
 5.2.2
 Achillessehnenwinkel .......................................................................................................68
 5.2.3
 Gangwinkel .........................................................................................................................70
 5.3
 Die subtalare Gelenkachse ........................................................................................ 72
 5.4
 Zusammenhänge der Parameter ............................................................................... 76
 5.4.1
 Zusammenhang zwischen Fußform und Achillessehnenwinkel ...............................76
 5.4.2
 Zusammenhang zwischen Fußform und Gangwinkel .................................................77
 5.4.3
 Zusammenhang zwischen Fußform und Subtalarachse ..............................................78
 5.4.4
 Korrelationen ......................................................................................................................79
 5.5
 Multivariate Analyse .................................................................................................. 80
 6
 Diskussion der Ergebnisse ..................................................................................... 85
 6.1
 Anamnese .................................................................................................................... 85
 6.1.1
 Probandenstichprobe und Anthropometrie ...................................................................85
 6.1.2
 Verletzungsinzidenz ..........................................................................................................86
 6.1.3
 Abstand der medialen Condylen und der medialen Malleolen .................................87
 6.1.4
 Trainingsgewohnheiten ....................................................................................................87
 6.2
 Laufbandanalyse......................................................................................................... 89
 6.2.1
 Arch Index ..........................................................................................................................89
 6.2.2
 Achillessehnenwinkel .......................................................................................................89
 6.2.3
 Gangwinkel .........................................................................................................................90
 6.3
 Die subtalare Gelenkachse ........................................................................................ 92
 6.4
 Zusammenhänge der Parameter ............................................................................... 97
 6.5
 Multivariate Analyse .................................................................................................. 98
 6.6
 Zusammenfassung der Diskussionsergebnisse ...................................................... 100
 7
 Fazit und Ausblick ................................................................................................103
 Literaturverzeichnis ...................................................................................................106
 Nachwort ......................................................................................................................114
 Lebenslauf ....................................................................................................................115
 Erklärung.....................................................................................................................116
 III Abbildungsverzeichnis Abbildung
1:
Die
Abfolge
der
Prävention
von
Sportverletzungen
(van
Mechelen,
1992) _____________ 3
 Abbildung
2:
Rechtes
Fußskelett
in
der
Aufsicht. _______________________________________________________ 5
 Abbildung
3:
Distaler
Teil
des
rechten
Unterschenkels
und
des
Rückfußes
von
dorsal. _______________ 6
 Abbildung
4:
Gelenkflächen
eines
rechten
subtalaren
Gelenks
nach
Abnahme
des
Sprungbeins
in
der
 Ansicht
von
oben
(Gray,
1918). __________________________________________________________________________ 7
 Abbildung
5:
Zeichnung
einer
präparierten
Achillessehne
und
der
sie
bildenden
Muskelanteile.
 Ansicht
von
posterior.
1:
M.
gastrocnemius
medialis.
2:
M.
gastrocnemius
lateralis.
3:
M.
soleus.
3a:
 Sehnenfasern
des
M.
soleus.
4:
Apneurosis
des
M.
soleus.
5:
Fascikel
des
M.
gastrocnemius
medialis.
 (Szaro
et
al.,
2009)_______________________________________________________________________________________ 9
 Abbildung
6:
Arteriografische
Darstellung
der
Gefäßversorgung
im
Bereich
der
Achillessehne
eines
 Präparats.
Die
rot
markierten
Bereiche
zeigen
die
von
der
Arteria
peronaea
fibularis
und
die
nicht
 markierten
Bereiche
die
von
der
Arteria
tibialis
poterior
versorgten
Bereiche.
Modifiziert
nach
 (Chen
et
al.,
2009). ______________________________________________________________________________________ 10
 Abbildung
7:
Darstellung
der
räumlichen
Orientierung
der
STA
mit
Hilfe
des
Inklinationswinkels
(α)
 und
des
Deviationswinkels(β)
. _________________________________________________________________________ 18
 Abbildung
8:
Aufpunkt
der
subtalaren
Gelenkachse.
Modifiziert
nach:
(Goto
et
al.
2009). __________ 19
 Abbildung
9:
Rechtes
Sprunggelenk
mit
STA
von
posterior.
Zeigt
den
Abstand
zwischen

der
 Achillessehne
und
dem
Durchstoßpunkt
der
STA
durch
die
Haut. ____________________________________ 26
 Abbildung
10:
Teilbewegungen
der
Pronationsbewegung
und
die
dadurch
bedingten
Bewegungen
 des
calcanearen
Ansatzes
in
drei
Ebenen:
Eversionsbewegung
des
Calcaneus
(links)
mit
Bewegung
 des
calcanearen
Ansatzes
in
der
Frontalebene,
Abduktionsbewegung
des
Vorfußes
(mitte)
mit
 Bewegung
des
cA
in
der
Transversalbene
und
Dorsalflexion
des
Fußes
(rechts)
mit
Bewegung
des
cA
 in
der
Sagittalbene. _____________________________________________________________________________________ 27
 Abbildung
11:
Echtzeit­Darstellung
einer
dynamischen
Kraftanalyse.
Plantare
Druckverteilung
mit
 farbcodiertem
Abdruck
eines
rechten
Fußes
(links),
dazugehörige
Videodarstellung
(rechts
oben)
 und
Bodenreaktionskraftkurven
des
linken
und
rechten
Fußes
(rechts
unten)
(Zebris
Technoligie©). ___________________________________________________________________________________________________________ 33
 Abbildung
12:
Markierungen
im
Verlauf
der
Achillessehne
zur
Bestimmung
der
 Pronationsbewegung
beim
Gehen. _____________________________________________________________________ 34
 Abbildung
13:
Bestimmung
der
Rückfuß­,
Mittelfuß­
und
Vorfußfläche
als
Grundlage
für
die
 Berechnung
des
Arch
Index
eines
linken
Fußes
nach
Cavanagh
(1987). ______________________________ 36
 Abbildung
14:
Bodenreaktionskraftkurve
mit
gekennzeichnetem
Touch­Down
und
Midstance. ____ 37
 Abbildung
15:
Achillessenenwinkel
β
medial
eines
linken
Fußes. _____________________________________ 38
 Abbildung
16:
Positiver
Gangwinkel
eines

linken
Fußes
als
der
Winkel
zwischen
Fußhalbierender
 und
Gangrichtung. ______________________________________________________________________________________ 39
 Abbildung
17:
Anordnung
von
Empfänger
(a)
und
Sendern
(b)
des
Ultraschallmesssystems
an
einem
 rechten
Unterschenkel
in
maximaler
Dorsalflexion. ___________________________________________________ 40
 Abbildung
18:
Oberflächenabtaststift
mit
integrierten
Ultraschallsendern
(Zebristechnologie©). _ 42
 Abbildung
19:
Festlegen
der
Punkte
A
bis
C
und
E
bis
G
an
einem
rechten
Bein
zur
Bestimmung
des
 Tibia­Koordinaten­Systems
und
der
OSGA. ____________________________________________________________ 43
 Abbildung
20:
Ultraschallempfänger
und
Tibiabefestigung
(modifizierte
Zebristechnologie©). ___ 44
 Abbildung
21:
Ultraschallsenderbefestigung
an
einem
rechten
Fuß
(Ultraschallsender:
 Zebristechnologie©). ___________________________________________________________________________________ 45
 IV Abbildung
22:
Bestimmung
der
Sprunggelenkachsen
eines
rechten
Fußes.
Fuß
in
maximaler
 Dorsalflexion
(A),
sowie
gleichzeitiger
maximaler
Eversion
(B)
und
maximaler
Inversion
(C). _____ 46
 Abbildung
23:
Prozentuale
Verteilung
der
Verletzungen
bezogen
auf
die
Lokalisation
und
 aufgeschlüsselt
nach
Männlich
und
Weiblich.
Signifikante
Ergebnisse
des
Chi­Quadrat­Tests
sind
 mit
*
(p<0,05)
gekennzeichnet. _________________________________________________________________________ 57
 Abbildung
24:
Mittlere
Abstände
der
medialen
Condylen
und
Malleolen
aller
Frauen
und
aller
 Männer.__________________________________________________________________________________________________ 60
 Abbildung
25:
Mittlere
Abstände
der
medialen
Condylen
und
Malleolen
aller
Läufer
und
aller
 Spielsportler. ____________________________________________________________________________________________ 60
 Abbildung
26:
Mittlere
Abstände
der
medialen
Condylen
der
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
 dem
lateralen
Kapselbandapparat
betroffenen
und
nicht
betroffenen
Personen. ____________________ 61
 Abbildung
27:
Mittlere
Abstände
der
medialen
Malleolenn
der
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
 dem
lateralen
Kapselbandapparat
betroffenen
und
nicht
betroffenen
Personen. ____________________ 61
 Abbildung
28:
Mittlere
Laufdistanz
in
km/Woche
aller
Probanden,
der
Männer
und
der
Frauen.
Im
 t­Test
für
unabhängige
Stichproben
hochsignifikante
Ergebnisse
sind
mit
**
gekennzeichnet. _____ 63
 Abbildung
29:
Laufdistanz
[km/Woche],
aufgeschlüsselt
in
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
 lateralen
Sprunggelenk
betroffen/
verletzt
sowie
in
männlich
und
weiblich.
Im
t­Test
für
 unabhängige
Stichproben
signifikante
Ergebnisse
sind
mit
*,
hochsignifikante
mit
**
 gekennzeichnet. _________________________________________________________________________________________ 63
 Abbildung
30:
Laufdistanz
der
Läufer
[km/Woche],
aufgeschlüsselt
in
an
der
Achillessehne,
dem
 Knie
und
dem
lateralen
Sprunggelenk
betroffen/
verletzt
sowie
in
männlich
und
weiblich.
Im
t­Test
 für
unabhängige
Stichproben
signifikante
Ergebnisse
sind
mit
*
gekennzeichnet.___________________ 64
 Abbildung
31:
Laufdistanz
der
Spielsportler
[km/Woche],
aufgeschlüsselt
in
an
der
Achillessehne,
 dem
Knie
und
dem
lateralen
Sprunggelenk
betroffen/
verletzt
sowie
in
männlich
und
weiblich. ___ 65
 Abbildung
32:
Häufigkeiten
der
verschiedenen
Fußformen
des
linken
Fußes,
des
rechten
Fußes
aller
 Probanden
und
Gesamt._________________________________________________________________________________ 66
 Abbildung
33:Arch
Index
des
rechten
und
linken
Fußes
sowie
des
rechten
und
linken
Fußes
 gemeinsam,
jeweils
unterteilt
in
Frauen
und
Männer. ________________________________________________ 67
 Abbildung
34:
Arch
Index
des
rechten
und
linken
Fußes
sowie
des
rechten
und
linken
Fußes
 gemeinsam,
jeweils
unterteilt
in
Läufer
und
Spielsportler. ___________________________________________ 67
 Abbildung
35:
Arch
Index
von
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
lateralen
Sprunggelenk
 betroffenen/verletzten
und
unverletzten
Personen. ___________________________________________________ 68
 Abbildung
36:
Mittlere
Achillessehnenwinkeldifferenz
(Δβ)
des
rechten
und
linken
Fußes
aller
 Frauen
und
aller
Männer._______________________________________________________________________________ 69
 Abbildung
37:
Mittlere
Achillessehnenwinkeldifferenz
(Δβ)
des
rechten
und
linken
Fußes
aller
 Läufer
und
aller
Spielsportler. _________________________________________________________________________ 69
 Abbildung
38:Mittlere
Achillessehnewinkeldifferenz
der
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
 lateralen
Sprunggelenk
betroffenen/verletzten
und
unverletzten
Probanden._______________________ 70
 Abbildung
39:
Mittlerer
Gangwinkel
aller
Männer
und
Frauen
des
jeweils
rechten
und
linken
Fußes
 sowie
gesamt.
Im
Man­Whitney­U­Test
hochsignifikante
Ergebnisse
sind
mit
**
gekennzeichnet. __ 71
 Abbildung
40:
Mittlerer
Gangwinkel
aller
Läufer
und
Spielsportler
des
jeweils
rechten
und
linken
 Fußes
sowie
gesamt. ____________________________________________________________________________________ 71
 Abbildung
41:
Mittlerer
Gangwinkel
der
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
lateralen
 Sprunggelenk
betroffenen/
verletzten
und
unverletzten
Probanden._________________________________ 72
 Abbildung
42:
Achillessehnenwinkel
bei
Touch­Down
und
Midstance
sowie
der
 Achillessehenwinkeldifferenz
Δβ verschiedener
Fußformen.____________________________________________ 76
 Abbildung
43:
Zusammenhang
zwischen
Fußform
und
Gangwinkel.__________________________________ 77
 V Abbildung
44:
Zusammenhang
zwischen
Fußform
und
Inklinationswinkel.
Im
Kruskal­Wallis­Test
 signifikante
Unterschiede
sind
mit
*,
hochsignifikante
mit
**
gekennzeichnet. ______________________ 78
 Abbildung
45:Zusammenhang
zwischen
Fußform
und
Deviationswinkel. ____________________________ 79
 Abbildung
46:
Traglinien
(mechanische
Achse)
an
einem
Genu
valgum
(links),
einem
normalen
 Beinskelett
(mitte)
und
einem
Genu
varum
(rechts).
Modifiziert
nach:
(Kummer,
2005). ___________ 99
 VI Tabellenverzeichnis Tabelle
1:
Ergebnisse
zur
räumlichen
Orientierung
der
STA
aus
der
Literatur
(modifiziert
nach
Alt,
 2001und
Hochwald,
2006). ..................................................................................................................................... 21
 Tabelle
2:
Erfasste
Daten
bezüglich
der
Anthropometrie
und
der
Trainingsgewohnheiten.
(Die
mit
*
 gekennzeichneten
Angaben
wurden
lediglich
bei
Langstreckenläufern
erhoben.) ................................. 31
 Tabelle
3:
Abgefragte
Verletzungen
der
unteren
Extremität........................................................................ 32
 Tabelle
4:
Klassifikation
der
Fußform
mit
Hilfe
des
Arch
Index
nach
Cavanagh
(1987)....................... 36
 Tabelle
5:
anthropometrische
Daten
aller
Probanden,
aufgeschlüsselt
nach
Frauen
und
Männern,
 sowie
Läufern
und
Spielsportlern. ........................................................................................................................ 56
 Tabelle
6:
Häufigkeit
der
verletzten
Strukturen/Verletzungen
aller
Probanden,
der
Frauen
und
der
 Männer.
Signifikante
(p<0,05)
Ergebnisse
des
Chi­Quadrat­Tests
bezüglich
der
 Geschlechterdifferenz
sind
mit
*,
hochsignifikante
(p<0,001). ..................................................................... 58
 Tabelle
7:
Häufigkeit
der
verletzten
Strukturen/Verletzungen
aller
Probanden,
der
Läufer
und
der
 Spielsportler.
Signifikante
(p<0,05)
Ergebnisse
des
Chi­Quadrat­Tests
bezüglich
der
 Sportartdifferenz
sind
mit
*,
hochsignifikante
(p<0,001)
mit
**
gekennzeichnet. .................................. 59
 Tabelle
8:
Mittlerer
Abstand
der
medialen
Condylen
und
der
medialen
Malleolen. ............................... 59
 Tabelle
9:
Anamnetisch
erfasste
Angaben
zu
den
Trainingsgewohnheiten
aller
Probanden
und
der
 Läufer
sowie
der
an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
lateralen
Kapselbandapparat
 betroffenen/
verletzten
Personen. ........................................................................................................................ 62
 Tabelle
10:
Mittlerer
Arch
Index
aller
Probanden
sowie
des
rechten
und
des
linken
Fußes. ............... 66
 Tabelle
11:
Achillessehnenwinkel
des
linken
und
des
rechten
Fußes
bei
Touchdown
und
Midstance
 sowie
Achilles­sehnenwinkeldifferenz
gesamt................................................................................................... 68
 Tabelle
12:
Mittelwert
und
Standardabweichung,
Minimum
sowie
Maximum
des
Gangwinkels
aller
 Probanden
sowie
des
linken
und
rechten
Fußes. .............................................................................................. 70
 Tabelle
13:
Ergebnisse
der
räumlichen
Orientierung
der
subtalaren
Gelenkachse
aller
Probanden. 72
 Tabelle
14:
Ergebnisse
der
räumlichen
Orientierung
der
subtalaren
Gelenkachse
aller
Männer
und
 aller
Frauen. ............................................................................................................................................................... 73
 Tabelle
15:
Ergebnisse
der
räumlichen
Orientierung
der
subtalaren
Gelenkachse
der
an
der
 Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
lateralen
Sprunggelenk
betroffenen/
verletzten
und
unverletzten
 Probanden. .................................................................................................................................................................. 74
 Tabelle
16:
Differenz
des
Inklinations­
und
des
Deviationswinkel
der
subtalaren
Gelenkachse
des
 rechten
und
linken
Fußes. ....................................................................................................................................... 74
 Tabelle
17:
Differenz
des
Inklinations­
und
des
Deviationswinkels
der
subtalaren
Gelenkachse
der
 an
der
Achillessehne,
dem
Knie
und
dem
lateralen
Sprunggelenk
betroffenen/
verletzten
und
 unverletzten
Probanden. ......................................................................................................................................... 75
 Tabelle
18:
Korrelationsmatrix
der
unabhängigen
Variablen
Inklinations­
und
Deviationswinkel
der
 subtalaren
Gelenkachse,
Arch
Index,
Gangwinkel,
Achillessehnenwinkeldifferenz,
Abstand
der
 Malleolen
und
Abstand
der
Condylen................................................................................................................... 79
 Tabelle
19:
Omnibus­Test
der
Modellkoeffizienten
(oben),
Pseudo­R­Quadrat­Statistik
(Mitte)
und
 Hosmer­Lemeshow­Test
(unten)
für
die
abhängige
Variable
„An
der
Achillessehne
betroffen/nicht
 betroffen“. .................................................................................................................................................................... 80
 Tabelle
20:
Klassifikationsmatrix
der
logistischen
Regression
für
die
abhängige
Variable:
An
der
 Achillessehne
betroffen/
nicht
betroffen. ........................................................................................................... 81
 Tabelle
21:
Ergebnisse
der
Wald­Statistik
für
die
abhängige
Variable
„An
der
Achillessehne
 betroffen/nicht
betroffen“. ..................................................................................................................................... 81
 Tabelle
22:
Omnibus­Test
der
Modellkoeffizienten
(oben),
Pseudo­R­Quadrat­Statistik
(Mitte)
und
 Hosmer­Lemeshow­Test
(unten)
für
die
abhängige
Variable
„Am
Knie
betroffen/nicht
betroffen“. . 82
 VII Tabelle
23:
Klassifikationsmatrix
der
logistischen
Regression
für
die
abhängige
Variable
„Am
Knie
 betroffen/nicht
betroffen“. ..................................................................................................................................... 82
 Tabelle
24:
Ergebnisse
der
Wald­Statistik
für
die
abhängige
Variable
„Am
Knie
betroffen/nicht
 betroffen“. .................................................................................................................................................................... 83
 Tabelle
25:
Omnibus­Test
der
Modellkoeffizienten
(oben),
Pseudo­R­Quadrat­Statistik
(Mitte)
und
 Hosmer­Lemeshow­Test
(unten)
für
die
abhängige
Variable
„Am
lateralen
Kapselbandapparat
 verletzt/unverletzt“. ................................................................................................................................................. 83
 Tabelle
26:
Klassifikationsmatrix
der
logistischen
Regression
für
die
abhängige
Variable
„Am
 lateralen
Kapselbandapparat
verletzt/unverletzt“. ........................................................................................ 84
 Tabelle
27:
Ergebnisse
der
Wald­Statistik
für
die
abhängige
Variable
„Am
lateralen
 Kapselbandapparat
verletzt/unverletzt“. .......................................................................................................... 84
 VIII Abkürzungsverzeichnis AC Abstand Condylen AI Arch Index AM Abstand Malleolen AS Achillessehne BMI Body Mass Index cA calcanearer Ansatz der Achillessehne CoP Center of Pressure cÜF Chronische Überlastungsfolge df Freiheitsgrad GW Gangwinkel Lig. Ligamentum M. Musculus MRT Magnetresonanz Tomographie MS Midstance OSG Oberes Sprunggelenk OSGA Obere Sprunggelenkachse ROM Range of Motion SG Sprunggelenk Sig Signifikanz STA Subtalare Gelenkachse STG Subtalares Gelenk TD Touchdown Δβ Achillessehnenwinkeldifferenz βTD Achillessehnwinkel bei Touchdown βMS Achillessehnenwinkel bei Midstance IX Zusammenfassung Chronische Überlastungsfolgen (cÜF) stellen im Spitzen- und Breitensport, speziell im Langstreckenlaufen ein großes Problem dar. Insbesondere die Achillessehne liegt mit einer Verletzungshäufigkeit zwischen 16 und 23 % im Fokus der Forschung. Mögliche Ursachen sind zahlreich, jedoch bis heute nicht eindeutig geklärt. In der Diagnostik individueller prädisponierender Faktoren ist ein Forschungsdefizit zu sehen. In dieser Arbeit werden mittels eines Ultraschallmesssystems zur Bestimmung der subtalaren Gelenkachse die individuellen anatomischen Variationen im Bereich des Sprungge- lenks in speziellen Kollektiven in-vivo aufgeklärt und retrospektiv die Relation zu cÜF empirisch erhellt. Eine Laufbandanalyse liefert weitere individuelle Merkmale, die ebenfalls in Beziehung zu den Verletzungen und den anatomischen Variationen im Bereich des Sprunggelenks gebracht werden. Mittels eines 3-D-Bewegungsanalyse-Verfahrens auf Ultraschallbasis (Zebris®) wur- den die Achsen des talocalcanealen Gelenks in-vivo und in Echtzeit bestimmt. Zusätz- lich wurden der Arch-Index und der Gangwinkel mit Hilfe eines Laufbandes mit plan- tarer Druckverteilung ermittelt (Zebris®). Mittels Videoanalyse wurde die Pronations- bewegung anhand des Achillessehnenwinkels gemessen. Bisherige Verletzungen, Beinachsen, Trainingsumfang und -intensität wurden per Anamnese erfasst. Es wurden Langstreckenläufer mit einer Laufleistung von mindestens 25 km pro Woche und 3 Jahren Lauferfahrung sowie Spielsportler in die Studie aufgenommen. 495 Personen wurden untersucht und davon 307 eingeschlossen. 69 % der 307 Probanden waren bereits verletzt. 21 % der Verletzungen waren am Sprunggelenk, 21 % am Kniegelenk und 15 % an der Achillessehne lokalisiert. Es konnten keine eindeutigen Zusammenhänge zwischen der Entstehung von cÜF und Pa- rametern der Laufbandanalyse festgestellt werde. Von 614 gemessenen Subtalarachsen wurde ein mittlerer Inklinationswinkel von 42° ± 16° und ein mittlerer Deviationswin- kel von 11° ± 23° berechnet. Es konnte ein signifikanter Mittelwertunterschied zwi- schen dem mittleren Deviationswinkel bei Personen mit Überlastungssymptomen an der Achillessehne (18° ± 23°) und Personen ohne (10° ± 23°) mittels t-Test für unabhängi- ge Stichproben festgestellt werden (p=0,002). Mit Hilfe der multivariaten Analyse wurden der Deviationswinkel, der Gangwinkel und die wöchentlich gelaufene Distanz als gering positive Einflussfaktoren für Achillessehnenbeschwerden und der Abstand der medialen Malleolen als gering positiver sowie die wöchentliche Laufdistanz als gering negativer Einflussfaktor für laterale Kapselbandverletzungen identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass die subtalare Gelenkachse, speziell der Deviationswinkel, einen Einfluss auf die Entstehung von cÜF zu haben scheint. Insbesondere Achilles- sehnenbeschwerden können möglicherweise mit Hilfe der Kenntnis über die Wirkung des Deviationswinkels auf die mechanische Belastung der Achillessehne besser aufge- klärt werden. Außerdem ist erkennbar, dass die hier ausgewählten Parameter nur zu X einem kleinen Teil geeignet scheinen, das komplexe Problem der Entstehung von cÜF zu erklären. XI Abstract Chronic overuse injuries (COI), especially those at the Achilles tendon, are of major importance to athletes, especially high performance athletes. Little is known about the diagnostics of predisposing factors. Therefore, the aim of this study is to identify the relationship between individual anatomical factors of the subtalar-joint and COI by means of a measurement system for the determination of spatial orientation of the subtalar-joint-axis (STA) and a treadmill-analysis. An ultrasonic pulse-echo based measurement system (Zebris®) determines the spatial orientation of STA in-vivo and in real-time. Arch-index and the angle of gait will also be determined by a treadmill that enables plantar pressure measurement (Zebris®). Video-analysis will allow for analysis of the rolling motion of the foot while walking. Information about previous injuries, the mechanical axis and running performance was collected with a questionnaire. Measurements were taken from 495 subjects, mainly including long distance runners with a running performance of at least 25 km per week and a running history of 3 years and athletes from team sports. From all the test subjects, 307 subjects were included. Of the 307 subject group, 69 % had been previously injured. A total of 664 injuries were counted. From all the injuries, 21 % were located at the ankle, 21 % at the knee and 15 % at the Achilles tendon. We were not able to find a clear relationship between the parameters of treadmill-analysis and COI. The average of the inclination angle of 614 STA was 42° ± 16° with a deviation angle of 11° ± 23°. There was a significant (p= 0.002) mean difference between the deviation angle of subjects with Achilles ten- don problems (18° ± 23°) and subjects without (10° ± 23°). By means of multivariate analysis, we were able to identify the deviation angle, the running distance and the angle of gait as positive factors for Achilles tendon problems. The distance between the medial malleolus was found as a positive factor for lateral ankle sprains and the running distance as a negative factor for lateral ankle sprains. The results showed that the deviation angle predicts the incidence of COI. With the knowledge of the effect of deviation angle on the mechanical load of the Achilles ten- don, it is possible to better understand the incidence of Achilles tendon problems. It is noticeable that the anatomical parameters of the lower extremity such as foot-type, angle of gait, STA and mechanical axis are interrelated, but these relations are not re- solved in this study. Only some of the parameters chosen for this study seem to be able to describe the incidence of COI. XII „There is no sadder sight in the world than to see a beautiful theory killed by a brutal fact.“ (Thomas Henry Huxley) Einleitung 1 1 Einleitung „Gegenwärtig werden große Anstrengungen unternommen, zur Leistungs- steigerung von Athleten Ausrüstung und Material immer weiter zu verbes- sern. In keinem Verhältnis stehen dagegen die Anstrengungen, diese Investi- tionen auch auf die Vermeidung von Sportverletzungen zu beziehen. Gleich- zeitig erweist sich der Spitzensport auch aus finanziellen Gründen heute als derart attraktiv, dass viele Sportler versuchen, mangelndes Talent mit über- triebener Trainingsintensität zu kompensieren. So erklärt sich eine weiterhin hohe Inzidenz von Sportverletzungen [...]. Zukünftige Maßnahmen müssen daher darauf zielen, Aufklärungsprogramme über Risikosituationen zu instal- lieren, sowie Sportler und Sportverantwortliche von der Bedeutung der Prä- vention auf dem Gebiet der Sportverletzungen zu überzeugen“ (Eriksson, 2000,S. 969). Der Autor des Zitates betont die Bedeutung der Prävention von Sportverletzungen im Spitzen- und Breitensport. Auch die nachfolgenden Zahlen sprechen für sich und un- terstreichen ferner die Aussage Erikssons, welcher vehement dazu auffordert das Be- wusstsein für eine zielgerichtete Verletzungsprophylaxe zu stärken. Allein in Deutschland treten pro Jahr 1,25 Millionen therapiepflichtige Sportverlet- zungen auf (Henke & Gläser, 2000). Etwa 60 Prozent aller Sportverletzungen betreffen die untere Extremität. Besonders betroffen sind das Sprunggelenk mit 10 bis 28 Pro- zent und das Kniegelenk mit 12 bis 36 Prozent (Menke & Stern, 1997; Renström, 2000). Die Verletzungsrate der Achillessehnen lag 1999 bereits zwischen 16,5 % und 23,7 % (Mayer & Grau, 1999). Inwiefern sportliche Belastungen und die damit in Zu- sammenhang stehenden chronischen und akuten Überlastungsfolgen zu dauerhaften Schäden am Bewegungsapparat führen ist kaum abzuschätzen. Verletzungen und Überlastungen im Sport können auf Grundlage des Verletzungsme- chanismus und des Beginns der Symptomatik in akute Sportverletzungen und chroni- sche Überlastungsfolgen (cÜF) unterteilt werden (Bahr, 2004). Bei laufbetonten Sport- arten spielen chronische Überlastungsfolgen zunehmend eine bedeutende Rolle. Beim Laufsport sind bis zu 80 % der auftretenden Verletzungen chronischer Natur. Häufig betroffen sind die das Kniegelenk umgebenden Strukturen und die Achillessehne. Die Erforschung der Ursachen für die Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen stellen für die biomechanische und sportmedizinische Forschung nach wie vor eine Herausforderung dar. Überlastungsverletzungen entstehen durch wiederholte Überbelastungen einer Struktur oder eines Gewebes, die dort zu mikroskopischen Verletzungen führen (Peterson & Renström, 2002). Verschiedene intrinsische oder extrinsische Faktoren können zu ei- ner erhöhten Verletzungsanfälligkeit der Gewebe führen (Peterson & Renström, 2002), Einleitung 2 indem sie die Belastbarkeit herabsetzen und damit das Verhältnis von Belastung zu Belastbarkeit zu einer unphysiologischen Beanspruchung der Strukturen ansteigen las- sen. Welche diese Faktoren sind, lässt sich nach wie vor nicht zweifelsfrei belegen. Es zeigt sich aber, dass es sich bei dem Problem der Entstehung von chronischen Überla- stungsfolgen um ein mehrfaktorielles Problem zu handeln scheint. Häufig diskutiert werden in diesem Zusammenhang anatomische Merkmale der unteren Extremität, wie Fußform, Pronationsbewegung oder die Beinachse. Bisher konnten jedoch weder singuläre noch mehrfaktorielle Ursache-Wirkungsbeziehungen identifi- ziert werden. Es liegt die Vermutung nahe, dass die Anatomie des Fuß- und Sprunggelenks als die Gewicht tragende Struktur maßgeblich an der Entstehung von chronischen Überla- stungsfolgen der unteren Extremität beteiligt ist. Merkmale der Sprunggelenkanatomie und speziell die Lage der subtalaren Gelenkachse (STA) wurden, obgleich häufig als verletzungsauslösend diskutiert, in den bisherigen Studien vernachlässigt. Methodi- schen Restriktionen ist es anzulasten, dass die Bestimmung der subtalaren Gelenkachse nicht in ausreichend großer Stichprobe möglich war, um Beziehungen zu Überlastun- gen einzelner Strukturen herstellen zu können. In Ermangelung eines geeigneten Verfahrens wurde an der Universität Stuttgart von Hochwald (2006) ein solches Verfahren entwickelt, jedoch bisher nicht zur Erfassung einer großen Stichprobe eingesetzt. Unter Anwendung dieses Verfahrens wird es mög- lich, die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse zu bestimmen und in ei- nen komplexen multivariaten Ansatz zu integrieren. Somit können die bisher bereits erfassbaren individuellen anatomischen Variationen der Fuß- und Sprunggelenkanato- mie durch die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse ergänzt werden. Ziel dieser Studie ist es, diese individuellen anatomischen Variationen in speziellen Kollek- tiven an einer großen Stichprobe aufzuklären und retrospektiv die Relation zu chroni- schen Überlastungsfolgen, insbesondere der Achillessehne, empirisch zu erhellen. Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 3 2 Theoretische Grundlagen und Forschungsstand Zum Zweck die Inzidenz von Sportverletzungen zu reduzieren entwickelte van Meche- len ein vierstufiges Modell (van Mechelen, 1992, vgl. Abbildung 1). Nach diesem Mo- dell steht die Ermittlung der Verletzungsursache direkt nach der Identifikation und Beschreibung der Verletzungsinzidenzen und des Schweregrades an oberster Stelle. Erst nachdem die Risikofaktoren und die Verletzungsmechanismen aufgedeckt sind, ist das Einleiten effektiver präventiver Maßnahmen möglich. Es sollen in dieser Studie Risikofaktoren laufbetonter Sportarten untersucht werden. Besonderes Augenmerk wird auf die intrinsischen, individuellen Risikofaktoren gelegt. Abbildung 1: Die Abfolge der Prävention von Sportverletzungen (van Mechelen, 1992) Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 4 2.1 Theoretische Grundlagen der Fuß und Sprunggelenkanatomie Der menschliche Fuß- und Sprunggelenkkomplex besteht aus 26 Knochen, 2 Sesam- beinen, cirka 100 Bändern und 30 Muskeln. In der systematischen Anatomie wird der Fuß nach der Lage seiner Skelettelemente in Fußwurzel (Tarsus), Mittelfuß (Metatar- sus) und Zehen (Digiti) unterteilt. Funktionell wird er in den Vor- und Rückfuß zer- gliedert. Der Rückfuß beinhaltet den Bereich vom oberen Sprunggelenk bis zur Lis- francschen Gelenklinie und der Vorfuß beginnt an den Basen der Mittelfußknochen und endet an den Spitzen der Phalanges distales der Zehen (vgl. Abbildung 2, Rauber & Kopsch, 2003). Beim Menschen hat der Fuß die Funktion, das Teilkörpergewicht im Stand und während der Fortbewegung aufzunehmen. Die Skelettelemente, welche den Hauptanteil der Druckkräfte aufnehmen, sind beim menschlichen Fuß besonders mas- siv ausgebildet. Dies trifft insbesondere für den Talus, den Calcaneus und das Os navi- culare zu (Rauber & Kopsch, 2003). Der menschliche Fuß zeigt eine Längswölbung, die durch das Anheben der Fußwurzelknochen zustande kommt. Die Abstützzonen be- schränken sich damit auf den Calcaneus und die Köpfe der Mittelfußknochen. Das Fußgewölbe wird durch Muskeln und Bänder, wie die Apneurosis plantaris und das Lig. plantare longum verspannt. Die Form des Fußgewölbes ist sehr variabel. Als nor- mal wird ein Fußgewölbe angesehen, wenn ein Abdruck deutlich die Gewölbestruktur und die oben erwähnten Stützflächen zeigt (Palme, Grimm, & Michiels, 2000), wobei ein bogenförmiger Abschnitt des medialen Fußrandes zwischen Os metatarsale I und medialem Calcaneus nie den Boden berührt. Als mehr oder weniger pathologisch werden Fußgewölbe bezeichnet, die von der nor- malen Gewölbeform abweichen. Im Falle eines Plattfußes (Pes planus) vergrößert sich die Unterstützungsfläche, das Längsgewölbe sinkt ein, die Tarsalknochen haben voll- ständigen Bodenkontakt und die Spannkraft des Fußgewölbes geht verloren. Der Fuß tritt häufig in Plantarflexion und Valgumstellung auf und von Touch Down bis Mid- stance kann eine vermehrte Innenrotation der Tibia beobachtete werden (Hohmann, 2006). Als Ursache wird häufig eine allgemeine Bandlaxizität, verbunden mit schlecht ausgebildeter Fußmuskulatur angesehen (Palme et al., 2000). Bei Kindern bis zum drit- ten Lebensjahr kann ein nicht sichtbares Fußgewölbe aufgrund eines ausgeprägten Fettpolsters jedoch als physiologisch angesehen werden. Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 5 Abbildung 2: Rechtes Fußskelett in der Aufsicht. Ein höheres Fußgewölbe als das des Normalfußes wird als Hohlfuß (Pes cavus) be- zeichnet. Handelt es sich um eine pathologische Erscheinung, hat sich diese meist be- reits bis zum Abschluss des ersten Lebensjahrzehnts entwickelt (Palme et al., 2000). Häufig tritt beim Hohlfuß ein deutlich erhöhtes Längsgewölbe in Kombination mit ei- ner Supination des Rückfußes und einer gleichzeitigen Pronation des Vorfußes auf. Ebenfalls kann als typischer Befund gleichzeitig ein verbreiterter Vorfuß (Spreizfuß) diagnostiziert werden. Als Ursache wird meist von muskulären Dysbalancen gespro- chen (Palme et al., 2000). Ein Hohlfuß ist durch eine zunehmend starre Mechanik ge- kennzeichnet, wodurch die Energieabsorption reduziert ist und damit die beim Laufen auftretenden Kräfte von den Knochen und umgebenden Weichteilen abgefangen wer- den müssen (Hohmann, 2006). Zwei bedeutende Gelenke des Fußes stellen das obere und untere Sprunggelenk dar. Das obere Sprunggelenk (Articulatio talocruralis) bildet die Verbindung zwischen Un- Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 6 terschenkel und Fuß. Es wird von den distalen Anteilen von Tibia und Fibula sowie dem Talus gebildet und ermöglicht 20 bis 30° Dorsalflexion und 40 bis 50° Plantarfle- xion. Tibia und Fibula sind an ihrem distalen Ende durch die Syndesmosis tibiofibula- ris verbunden und bilden so die Malleolengabel, welche den Talus seitlich umfasst und in maximaler Dorsalflexion fixiert (Hicks, 1953; Alt, 2001; Lewis et al., 2009) (vgl. Abbildung 3). Abbildung 3: Distaler Teil des rechten Unterschenkels und des Rückfußes von dor- sal. Das untere Sprunggelenk (Articulatio talotarsalis) ist die Zusammenfassung der gelen- kigen Verbindungen des Talus mit dem Calcaneus und dem Os naviculare unter funk- tionellen Gesichtspunkten. Anatomisch besteht das subtalare Gelenk aus zwei voll- ständig durch Gelenkkapseln voneinander getrennten Gelenken. Die Articulatio subta- laris bildet die hintere Kammer des Articulatio talotarsalis (vgl. Abbildung 4). In ihr artikuliert die hintere konkave Unterfläche des Talus (Facies articularis calcanea po- sterior) mit der konvexen Facies articularis talaris posterior des Calcaneus. Sie sind verbunden durch das breite Lig. talocalcaneare interosseum. In der vorderen Gelenk- kammer artikulieren Talus, Calcaneus und Os naviculare sowie das Lig. calcaneonavi- Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 7 culare plantare zum Articulatio talocalcaneonavicularis miteinander. Die vordere und hintere Gelenkkammer besitzt jeweils eine eigene Gelenkkapsel. Beide Kammern bilden eine funktionelle Einheit. Die Geometrie der Gelenkoberflä- chen ermöglichen eine Drehung des Talus im Verhältnis zum Calcaneus und Os navi- culare und umgekehrt. Die Bewegung im unteren Sprunggelenk ermöglicht die Anpassung des Fußes an un- ebenen Untergrund. Die Drehbewegung nach medial bezeichnet man als Inversion (ca. 10°), die nach lateral als Eversion (ca. 20°) (Rauber & Kopsch, 2003). Die Inversion wird von den lateral der subtalaren Gelenkachse (STA) liegenden Strukturen (Retina- culum mm. extensorum inferius, lateraler Teil des Lig. talocalcaneare interosseum, Lig. calcaneofibiulare) begrenzt, die Eversion durch die medial der Achse liegenden Strukturen (Lig. canalis tarsi, Pars tibionavicularis und Pars tibiocalcanea des Lig. del- toideum). Eine Inversion im subtalaren Gelenk ist mit einer Adduktion des Calcaneus im Verhältnis zum Talus verbunden und eine Eversion mit einer Abduktion. Abbildung 4: Gelenkflächen eines rechten subtalaren Gelenks nach Abnahme des Sprungbeins in der Ansicht von oben (Gray, 1918). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 8 Das obere und das untere Sprunggelenk bilden aufgrund ihrer Bandverbindungen eine funktionelle Einheit. Die kombinierten Bewegungen sind Bestandteil der Pro- und Su- pinationsbewegungen des gesamten Fußes. Die Knochen des Fußes sind durch zahlreiche, mehr oder weniger bewegliche Gelenke verbunden. So befindet sich zwischen Calcaneus und Os cuboideum das Articulatio calcaneocuboidea, das gemeinsam mit dem Articulatio talonavicularis das Chopartsche Gelenk und damit die sogenannte Chopartsche Gelenklinie (vgl. Abbildung 2) darstel- len. Zudem befinden sich im Fuß gelenkige Verbindungen zwischen den Os cuneifor- me und dem Os naviculare, zwischen dem Os cuneiforme und dem Os cuboideum, zwischen der Fußwurzel und dem Mittelfuß und zwischen den einzelnen Phalangen. Die Gelenklinie zwischen den Os metatarsale I bis IV und den Os cuneiforme mediale, intermedium, laterale und dem Os cuboideum wird als Lisfrancsche Gelenklinie be- zeichnet. Eine für die Plantarflexion im Sprunggelenk sehr bedeutsame Sehne ist die Achilles- sehne. Sie stellt die gemeinsame Sehne des M. soleus und des M. gastrocnemius dar. Sie ist durchschnittlich 20 bis 26 cm lang und hat eine Sehnendurchschnittsfläche von 70 bis 80 mm2 (Rauber & Kopsch, 2003). Ihre Hauptaufgabe besteht darin, als Teil der Muskel-Sehnen-Einheit für eine kraftvolle Plantarflexion zu sorgen. Der Anteil des M. gastrocnemius an der Sehne ist mit 11 bis 26 cm länger als der des M. soleus (3-11 cm) (Peterson & Renström, 2002). Der M. soleus und der M. gastrocnemius vereinigen sich im unteren Drittel des Unterschenkels zur gemeinsamen Sehne des M. triceps su- rae, der Achillessehne (Tendo calcaneus). Sie ist hantelförmig ausgebildet. Auf den breiten proximalen Muskel-Sehnen-Übergang folgt eine konische Verjüngung der Seh- ne auf Höhe der Malleolen (Rauber & Kopsch, 2003). Sie ist auf 2 bis 5 cm ihres dista- len Endes spiralförmig angeordnet. Die Sehne besteht aus drei Teilen, welche dem me- dialen Kopf und dem lateralen Kopf des M. gastrocnemius sowie dem M. soleus ent- springen. Die dem medialen Teil des M. gastrocnemius medialis entspringenden Seh- nenfasern bilden den posterioren Teil der Achillessehne, die Sehnefasern des lateralen Teils des M. gastrocnemius medialis bilden den lateralen Teil der Sehne, die Fasern, die dem M. gastrocnemius lateralis entspringen, enden im vorderen Anteil der Sehne und die dem M. soleus entspringenden Fasern vervollständigen die Achillessehne ante- romedial (Szaro et al., 2009, vgl. Abbildung 5). Der Ansatz der Achillessehne erstreckt sich über die gesamte Rückfläche des Tuber calcanei, wo sie breit nach medial und lateral ausfächert. Er umschließt den Calcaneus kappenförmig. Allerdings strahlt die Sehne erst in den distalen Knochenanteil des Cal- caneus ein, wodurch sie auf einem Teil des Calcaneus schleift (Hintermann & Holzach, 1992). Zwischen dem proximalen Abschnitt des Fersenhöckers und der Innenfläche der Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 9 Sehne liegt die Bursa subachillae. Diese gewährleistet die Verschiebung der Sehne bei Plantar- und Dorsalflexion (Schünke, 2000). Zwischen der Haut und dem distalen Ende der Sehne liegt die Bursa subcutanea. Abbildung 5: Zeichnung einer präparierten Achillessehne und der sie bildenden Muskelanteile. Ansicht von posterior. 1: M. gastrocnemius medialis. 2: M. gastroc- nemius lateralis. 3: M. soleus. 3a: Sehnenfasern des M. soleus. 4: Apneurosis des M. soleus. 5: Fascikel des M. gastrocnemius medialis. (Szaro et al., 2009) Die Achillessehne ist nicht von einer Sehnenscheide, sondern einem Gleitgewebe, dem Paratenon umgeben. Es stellt eine Sruktur aus dünnem, fibrösem Gewebe dar, ist stark vaskularisiert und wirkt damit an der komplexen Perfusion der Achillessehne mit. Das Epitenon verbindet das Paratenon und die Achillessehne miteinander. Die Achillessehne besteht aus Kollagenfasern (ca. 95% aus Kollagen Typ I), Tendo- blasten, Tendozyten und anderem Bindegewebe. Die das Kollagen umgebende Matrix besteht aus Wasser und Proteoglykanen. Die Kollagenfasern machen cirka 70 % der Trockenmasse der Sehne aus (Kannus, 2000). Sie zeigen bei entspannter Achillessehne einen wellenförmigen Verlauf, bilden Kollagenfaserspiralen und geflochtene Kollagen- faserstrukturen. Durch die spezielle Anordnung der Kollagenfaser ist eine Pufferkapa- zität der Sehne gegenüber longitudinalen, vertikalen und rotatorischen Zug- und Scherkräfte bis zu einem gewissen Grad gegeben (Kannus, 2000). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 10 Abbildung 6: Arteriografische Darstellung der Gefäßversorgung im Bereich der Achillessehne eines Präparats. Die rot markierten Bereiche zeigen die von der Arte- ria peronaea fibularis und die nicht markierten Bereiche die von der Arteria tibialis poterior versorgten Bereiche. Modifiziert nach (Chen et al., 2009). Die arterielle Blutversorgung der Sehne weist eine Besonderheit auf, die im Zusam- menhang mit der Entstehung von Überlastungsfolgen im Folgenden noch diskutiert wird. Chen stellt in seiner Arbeit eine Dreiteilung der Gefäßversorgung der Achilles- sehne fest (Chen et al., 2009). Der mittlere Bereich wird von der Arteria peronaea fi- bularis versorgt und der proximale und distale Bereich von der Arteria tibialis posteri- or (vgl. Abbildung 6). Der mittlere Bereich weist eine verminderte Zahl an Gefäßen auf. Dieser Bereich ist es auch, in dem es am häufigsten zu Rupturen oder zu Kompli- kationen bei operativen Eingriffen kommt (Chen et al., 2009). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 11 2.2 Stand der Forschung: Laufspezifische Verletzungen und Ursachenanalyse Mit steigender Beliebtheit des Langstreckenlaufens steigt auch zunehmend die Zahl der durch Langstreckenlaufen verursachten Überlastungsfolgen. Mayer spricht von einer Verletzungsrate von fast 30 % (Mayer & Grau, 1999). Van Mechelen stellt sogar eine Verletzungsinzidenz von 37 bis 56 % fest (van Mechelen, 1992). Die großen Un- terschiede in der Verletzungshäufigkeit hängen vermutlich mit der unterschiedlichen Definition einer Verletzung zusammen (van Mechelen, 1992), wodurch einige Autoren eine Verletzung mit in die Untersuchung aufnehmen, wohingegen andere Autoren die- se außer Acht lassen. Betrachtet man die Verletzungslokalisation, so stellt Mayer (Mayer & Grau, 1999) einen Trend der Verlagerung vom Knie hin zur Achillessehne fest. Noch vor einigen Jahren stellte das Kniegelenk die häufigste Lokalisation der Verletzungen im Laufsport dar. Einige Studien (Clement & Taunton, 1981; James, Ba- tes, & Osternig, 1978; van Mechelen, 1992) identifizierten eine Verletzungshäufigkeit am Kniegelenk zwischen 30 und 50 %. Häufig auftretende Verletzungen waren das Patellofemorale Schmerzsyndrom, das Iliotibiale Bandsyndrom, die Ansatztendinose der Patellasehne sowie die Tendinitis der Patellasehne. Als Ursache wurde eine unge- nügende Schockabsorption auf hartem Untergrund diskutiert. Daraufhin reagierte die Schuhindustrie mit Dämpfungselementen im Schuh und Spezialisten mit der Empfeh- lung, auf weichen Untergründen zu laufen (Mayer et al., 2001). Mayer führt auf diese Änderungen die Zunahme der Achillessehnenverletzungen zurück, da durch die Dämp- fungselemente ein größerer Abstand zwischen Boden und Fuß entstand und durch die Trainingsempfehlungen häufiger auf unebenem und unruhigem Boden gelaufen wurde (Mayer et al., 2001). Die Verletzungsrate der Achillessehne liegt bei einer Studie von Mayer und Grau (2000) in einem Bereich zwischen 17 und 24 %. Eine Verletzungsrate des Ausmaßes, wie sie beim Lausport auftritt und zu der insbe- sondere die chronischen Überlastungsfolgen (cÜF) beitragen, erscheint alarmierend. Die Frage drängt sich auf, ob der menschliche Bewegungsapparat evolutionsbiologisch gesehen überhaupt an solche Extrembelastungen angepasst ist, oder ob hier eine natür- liche Belastungsgrenze überschritten wird und cÜF somit unvermeidlich sind. Dass der Mensch sich unter anderem durch den aufrechten Gang von anderen Tieren unterscheidet, ist unumstritten, denn er ist das einzige Tier, das einen dauerhaft auf- rechten Gang mit voller Knieextension zeigt (Caselli & Alchermes, 1988). Ein großer Selektionsdruck und eine Vielzahl von Mutationen ermöglichten diese Art der Fortbe- wegung. Die Art des Selektionsdrucks wird in der Evolutionsbiologie kontrovers dis- kutiert: Weit verbreitet ist die Savannenhypothese, die besagt, dass die Änderung des Lebensraumes vom Wald zur Savanne dafür sorgte, dass Individuen, die nicht fähig waren sich aufzurichten und damit Feinde später erkannten, ausstarben. Im Jahre 2004 Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 12 veröffentlichte Carsten Niemitz die Hypothese, der Selektionsdruck, welcher den auf- rechten Gang beim Menschen bewirkte, sei der Druck gewesen, dass lediglich die Fä- higkeit, in Sümpfen und Uferzonen von Flüssen besser waten zu könne, den Individuen ermöglichte, ausreichend tierische Nahrung zu erbeuten (Niemitz, 2004). Unabhängig vom ursprünglichen Evolutionsdruck zeigen fossile Funde eindeutig, dass Australo- pitheciden vor 4,4 Millionen Jahren aufrecht gehen konnten (Bramble & Lieberman, 2004). Homo erectus wanderte von Afrika ausgehend auf alle anderen Kontinente (Caselli & Alchermes, 1988). Individuen mit einem gut ausgebildeten, an das Gehen angepassten Bewegungsapparat waren hier klar im Vorteil. Der menschliche Fuß wandelte sich vom Greiforgan zu einer Gewicht tragenden Un- terstützungsfläche und einem Hebelarm für die Fortbewegung (Caselli & Alchermes, 1988). Mit der Änderung der Form wurde eine Funktionsänderung des Fuß- und Sprunggelenks möglich. Das Fußgewölbe richtete sich durch eine Vergrößerung des Winkels zwischen Taluskopf und Trochlea tali auf (Elftman & Manter, 1935). Das menschliche Fußgewölbe ist gekennzeichnet durch eine Rigidität im Mittelfußbereich, die eine kraftvolle Plantarflexion während des Abdrucks und gleichzeitig eine Absorp- tion von Teilen der Stoßkraft bei der Landung ermöglicht (Elftman & Manter, 1935; Bramble & Lieberman, 2004). Die elastischen Strukturen des plantaren Fußgewölbes ermöglichen es, 17 % der Auftreffkraft zu speichern und im nächsten Schritt wieder abzugeben. Im Laufe der Evolution erfuhren die vorderen und hinteren Extremitäten der Säugetie- re mannigfaltige Abwandlungen vom pentadactylen Grundplan. Bei vielen auf das Laufen spezialisierten Säugetierarten trat zum einen eine Reduktion der Strahlen (Rind, Pferd) und zum anderen eine Verlängerung der Elemente auf. Bei Huftieren verlängerten sich vor allem die distalen Elemente. Zusätzlich wurde der Fuß vom Soh- lengang (heute zu sehen beim Bär und Primat) über den Zehengang (heute zu sehen beim Hund) zum Zehenspitzengang (Pferd) angehoben (Wehner & Gehring, 2007). Der Mensch zeigt im Vergleich zum Primaten ebenfalls eine Verlängerung der Elemente, wobei sich die Verlängerung auf den Femur und die Tibia reduziert. Eine angedeutete Reduktion der Strahlen zeigt sich an der verminderten Funktion der Fibula, die keine Gewicht tragende Aufgabe mehr übernimmt. Die Verlängerung der Elemente ermög- licht dem Menschen eine große Schrittlänge und setzt sich ebenfalls in der Verlänge- rung vieler Sehnen der hinteren Extremität fort. Der Mensch besitzt viele, lange Seh- nen, die in kurzen Muskeln enden, welche eine ökonomische Krafterzeugung ermögli- chen (Bramble & Lieberman, 2004). Die Anordnung des Muskel-Sehnen-Komplexes bewirkt beim Laufen eine Energieersparnis von bis zu 50 % (Ker, Bennett, Bibby, Ke- Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 13 ster & Alexander, 1987). Die bedeutendste Sehne ist in diesem Zusammenhang die Achillessehne. Bramble spricht davon, dass die Anpassung des menschlichen Bewegungsapparats demjenigen optimal an das ausdauernde Laufen angepasster Säugetiere (Hund oder Pferd) ähnelt (Bramble & Lieberman, 2004). Wie auch der Lebensraum des Menschen änderte sich der Lebensraum der damaligen Pferde vom Waldgebiet zur Savanne und ein gut angepasster Bewegungsapparat spielte für das Überleben eine zunehmend gro- ße Rolle (Wehner & Gehring, 2007). Generell scheint die Belastbarkeit des Bewe- gungsapparates gegeben zu sein, was auch durch das Phänomen gestützt werden kann, dass sehr viele Marathonläufer ihre gesamte Sportkarriere hindurch verletzungsfrei bleiben, wohingegen andere bei geringeren Distanzen und Intensitäten sofort Überla- stungsfolgen entwickeln. Ein Abweichen vom „idealen“ Bauplan kann möglicherweise dazu führen, dass Überlastungsfolgen ausgebildet werden. Durch den fehlenden Selek- tionsdruck auf den Bewegungsapparat können sich Fehlstellungen und Pathologien des Bewegungsapparats in der heutigen Gesellschaft zunehmend manifestieren. Monocausale oder singuläre Zusammenhänge zwischen Abweichungen vom idealen Bauplan und spezifischen Sportverletzungen oder cÜF konnten bisher nicht identifi- ziert werden, obgleich viele verletzungsauslösende Faktoren im Gespräch sind. Van Mechelen gliedert mögliche Risikofaktoren in extrinsische und intrinsische Risikofak- toren (van Mechelen, 1992). Zu den extrinsischen Risikofaktoren zählt er unter Ande- rem Sportart, Taktik, Bodenverhältnisse und Wetterbedingungen und zu den intrinsi- schen Risikofaktoren physische Fitness, Vorverletzungen, Anatomie und Anthropome- trie. Als intrinsischer anatomischer Risikofaktor wurde im Zusammenhang mit der Entste- hung allgemeiner cÜF häufig die Fußform diskutiert (Lohrer, 2006; Kaufman, Brodine, Shaffer, Johnson & Cullison, 1999; Wen, Puffer & Schmalzried, 1998). Williams konnte zeigen, dass Läufer mit flachem Fußgewölbe vermehrt Verletzungen am Knie entwickeln und Läufer mit hohem Fußgewölbe eher Verletzungen am Fuß- und Sprunggelenk (Williams, McClay & Hamill, 2001). Im Vergleich dazu konnte Kauf- man zeigen, dass Läufer mit von der Norm abweichendem Fußgewölbe (Platt-/ Senk- fuß und Hohlfuß) eine größere Anfälligkeit für Überlastungsfrakturen zeigen als Läu- fer mit normalem Fußgewölbe (Kaufman et al., 1999). Hreljak hingegen konnte keinen Zusammenhang zwischen der Fußgewölbehöhe und Verletzungen nachweisen (Hreljac, Marshall & Hume, 2000). Auch eine übermäßige Pronationsbewegung im Sprungge- lenkkomplex mit konsekutiver Innenrotation der Tibia wird wiederholt als verlet- zungsauslösender Faktor diskutiert, wobei viele Läufer mit einer stark ausgeprägten Pronation keine Beschwerden entwickeln und andere Läufer mit einer geringen Prona- tion cÜF zeigen (Hintermann & Nigg, 1998; Clement, Taunton & Smart, 1984). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 14 Bei laufbetonten Sportarten treten zunehmend häufiger Achillessehnenbeschwerden auf. Überlastungsfolgen der Achillessehne stellen laut Lohrer (2006) eine der häufig- sten Ursache des Abbruchs von Sportkarrieren insbesondere in der Leichtathletik dar. Als Überbegriff für alle Schmerzsyndrome im Bereich der Ferse wird häufig die Achil- lodynie verwendet (Becker & Karl, 1978), obwohl die Achillodynie im eigentlichen Sinne klar definiert werden kann: Sie ist „ein Krankheitsbild, welches durch eine Druck- und Ruhe- beziehungs- weise Belastungsschmerzhaftigkeit der Achillessehne und/ oder ihres Gleitgewebes zwei bis sieben Zentimeter oberhalb ihres calcanearen Ansatzes charakterisiert wird“ (Lohrer, 2006, 34). Die Beschwerden im Bereich der Achillesehne lassen sich in vier Gruppen differenzie- ren: (1) In Beschwerden im Bereich der Achillessehne selbst, (2) im Bereich der Bursa subachillae, (3) des Paratenon der Achillessehne (Gleitgewebe) und (4) im Bereich des Calcanearen Ansatz (cA) der Achillessehne (Lohrer, 2006). Obgleich in den letzten Jahren intensiv an den Entstehungsmechanismen und der The- rapie von Pathologien der Achillessehne geforscht wurde, kann nach wie vor ein klares Defizit an exakt ausgeführten Studien zur Aufklärung der Ursachen gesehen werden (Kader et al. 2002). Die Ursachen von Achillessehnebeschwerden sind unklar. Wie auch bei der Entste- hung der chronischen Laufverletzungen werden viele extrinsische und intrinsische Faktoren in der Literatur kontrovers diskutiert. Bezüglich der Trainingsgestaltung geben mehrere Autoren als Ursache für die Entste- hung von Achillessehnenbeschwerden zu hohe Intensitäten, schnelle Steigerung des Laufumfangs und häufiges Laufen auf harten Untergründen an (James et al., 1978; Brody, 1987). Einige Autoren nehmen einen Zusammenhang an, zwischen hohen Laufumfängen und der Wahrscheinlichkeit Achillessehnenbeschwerden zu entwickeln (Koplan, Powell, Sikes, Shirley & Campbell, 1982; Marti, Vader, Minder & Abelin, 1988). Wie von mehreren Forschergruppen berichtet wird, scheint auch das Körperge- wicht mit der Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen nicht nur der Achilles- sehne, sondern insgesamt zusammen zu hängen. So sind schwere Läufer häufiger ver- letzt als leichte (Valliant, 1981; Kujala et al., 1986). Auch große Läufer sind nach Ku- jala insbesondere am Knie häufiger verletzt als kleinere (Kujala et al., 1986). Eine weitere Ursache, die in diesem Zusammenhang diskutiert wird, ist das Alter der Läu- fer. Achillessehnebeschwerden scheinen bei älteren Athleten häufiger aufzutreten als bei jungen (Kannus et al., 1989; Kvist, 1991). Geschuldet ist dies möglicherweise der arteriellen Blutversorgung der Achillessehne (Chen et al., 2009). Die ohnehin schlech- te Versorgung der Achillessehne im Bereich der konischen Verjüngung nimmt im Al- ter weiter ab, wodurch die Verletzungsanfälligkeit zunimmt (Hastad, Larsson, & Lind- holm, 1959). Ebenso wie das Alter scheint das Geschlecht eine Rolle bei der Entste- Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 15 hung von Überlastungsfolgen der Achillessehne zu spielen. Frauen entwickeln weniger häufig Achillessehnenbeschwerden als Männer (Clement et al., 1984; Kannus, Jozsa, Natri, & Jarvinen 1997). Auch die bereits erwähnte Überpronation wird mehrfach als Ursache für die Entste- hung von Achillessehnenbeschwerden im Laufsport gesehen (James et al., 1978; Hintermann & Nigg, 1998). James (1978) nimmt eine peitschenartige Bewegung der Achillessehne bei einer vermehrten Pronation während des Fersenkontaktes an. Diese Peitschenbewegung mache die Achillessehne empfänglich für Entzündungsreaktionen. Diese Annahmen werden von Clement (1984) bestätigt. Auch er spricht von einer Peit- schenbewegung während der Pronationsbewegung, ausgelöst durch die gleichzeitig ablaufende Innenrotation der Tibia. Er nimmt an, dass diese Bewegung der Achilles- sehne im Extremfall zu Mikrotraumata in der Sehne und dem Paratenon führt, was wiederum eine entzündliche Reaktion hervorrufen kann. Ebenso wie die bereits er- wähnten Autoren gehen auch Smart et al. (1980) davon aus, dass eine vermehrte Pro- nation zu einer übermäßigen Belastung der Achillessehne führen kann und damit der Auslöser für Beschwerden ist. Allerdings bleibt zu hinterfragen, warum die meisten Läufer mit ausgeprägter Pronationsbewegung keine Beschwerden entwickeln (Mayer et al. 2001). Der Zusammenhang zwischen der Entstehung von Achillessehnenbe- schwerden und einer übermäßigen Pronation konnte nach wie vor nicht eindeutig be- stätigt werden. Auch andere anatomische Faktoren, wie die Stellung der Ferse, der Range of Motion des oberen und unteren Sprunggelenks, die Beweglichkeit der ischio- cocuralen Muskulatur, die Tibiarotation und die Anatomie des Kniegelenks wurden als Ursache untersucht, aber auch hier konnten keine eindeutigen Belege dafür gefunden werden. Lohrer gibt das Vorhandensein eines Hohlfußes als häufige, das eines Senkfu- ßes als weniger häufige Ursache an (Lohrer, 2006). Segesser stellt ein überdurch- schnittlich häufiges Auftreten von chronischer Kapselbandinsuffizienz in Kombination mit einer Achillodynie fest (Segesser & Nigg, 1980). Obgleich bisher kein Faktor eindeutig identifiziert werden konnte, scheint es so zu sein, dass die biomechanische Belastung der Sehne während des Abrollvorgangs eine Ursache für die Entstehung von Achillessehnenproblemen darstellt (Mayer & Grau, 2000). Mayer et al. (2000) definieren zwei Hauptursachen: Erstens eine mechanische Reizung der Sehne von außen, und zweitens asymmetrische Zugkräfte, welche zu Scherkräften innerhalb der Sehne führen. Wallenböck et al. (1995) stellen bei der Un- tersuchung eines Sprintstarts fest, dass in den lateralen Faseranteilen der Achillessehne größere Kräfte wirken als in den medialen. Sie formulieren ein mathematisches Modell und betonen, dass sowohl das obere als auch das untere Sprunggelenk modelliert wer- den soll, obgleich die STA nur schwer exakt zu bestimmen ist. Sie unterstreichen auch den möglichen Einfluss der Orientierung der subtalaren Gelenkachse auf die Kräfte in Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 16 der Achillessehne. Die Arbeitsgruppe um Arndt beschäftigt sich ebenfalls mit asym- metrischen Belastungen der Achillessehne (Arndt et al. 1999). Sie betrachten den Ein- fluss der unterschiedlichen Anteile des M. triceps surae auf die Zugverteilung in der Sehne und unterstreichen das Ergebnis von Wallenböck et al. (1995) im Falle einer Kontraktion aller Anteile des M. triceps surae, stellen aber größere Kräfte im medialen Teil der Sehne fest, wenn lediglich der M. gastrocnemius medialis Zugkräfte ausübt. Inwiefern dies zu der von Szaro et al. (2009) beschriebenen Anatomie passt, ist frag- lich, denn der M. gastrocnemius medialis bildet den hinteren und lateralen Teil der Sehne. Es wäre also im Fall einer isolierten Kontraktion des M. gastrocnemius media- lis von einer vermehrten Zugspannung in den hinteren und lateralen Teilen der Sehne auszugehen. Möglicherweise spielt hier auch das umgebende Gleitgewebe eine Rolle bei der Verteilung der Zugkräfte. In der ersten Studie von Arndt et al. (1999) wird die Fußkinematik völlig außer Acht gelassen. In einer zweiten Studie (Arndt et al., 1999) werden die asymmetrischen Zugkräfte bei der Bewegung um drei Achsen untersucht. Jedoch werden die Bewegungen nicht durch Rotationen um die STA eingeleitet. Es werden die Dorsal-/Platarflexion, die Abduktion/Aduktion und die Inversion/Eversion erfasst. Arndt et al. (1999) zergliedern die Mechanik im oberen und unteren Sprungge- lenk in einzelne Komponenten und Teilbewegungen, wie Abduktion oder Adduktion, was immer einer annäherungsweisen Bewegung entspricht (Pisani) und betrachten nicht die Bewegung um funktionelle Achsen. Sie stellen fest, dass der M. triceps surae nicht wie erwartet nur als Supinator wirken kann, sondern dass die Inversion- /Eversionachse näher an der Achillessehne zu liegen kommt als angenommen, und da- mit der Zug des M. triceps surae zu einer Eversion führen kann. Keine Studie, welche sich mit der Entstehung von Achillessehnenbeschwerden befasst, kann ein klares Bild liefern. Es bleibt nach wie vor die Frage offen, welcher Mecha- nismus zu einer vermehrten Belastung der Achillessehne führt. Wallenböck et al. (1995) deuten mit ihrer Arbeit an, dass die Frage möglicherweise durch das Einbezie- hen der STA aufgeklärt werden kann. Es ist anzunehmen, dass auch die STA alleine das Problem der Entstehung von cÜF im Allgemeinen und Achillessehenbeschwerden im Speziellen nicht aufzuklären vermag. Singuläre Ursache-Wirkungsbeziehungen scheinen dieses komplexe Problem nicht ausreichend erklären zu können. Einige publizierte Studien verfolgen bereits einen multivariaten Ansatz, so untersuchte James den multivariaten Zusammenhang zwischen diversen anatomischen Parametern (Pronationsbewegung, Fußform, Anteversion des Femurschaftes, Beinachse, Tibiarota- tion und Beinlängendifferenz) und spezifischen Verletzungen bei Läufern (James et al., 1978). Auch Hreljac versuchte einen mehrfaktoriellen Zusammenhang zwischen Trainingsgewohneheiten, Arch Index, Anthropometrie, Pronation, Bodenreaktionskraft Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 17 und spezifischen Verletzungen herzustellen (Hreljac et al., 2000), ebenso wie Lun (Lun et al., 2004) (Anthropometrie, Trainingsgewohnheiten, Beinachse, Range of Mo- tion des Sprunggelenks, Rückfuß-/Vorfußvalgus, Fußform und Q-Winkel) und Taunton (Taunton et al., 2003) (Beinlängendifferenz, Q-Winkel, Beinachse, Fußform und Trai- ningsgewohnheiten) die anatomischen Merkmale in Relation zu den aufgetretenen Ver- letzungen brachten. Keiner der Autoren konnte mehrfaktorielle Zusammenhänge zwi- schen anatomischen Parametern und spezifischen Verletzungen zweifelsfrei nachwei- sen. 2.3 Stand der Forschung: subtalare Gelenkachse In der biomechanischen Forschung hat sich die Ansicht, der Rückfußkomplex habe einen großen Einfluss auf die Entstehung von Pathologien, bis heute manifestiert (Payne & Miller, 2003). Die Bestimmung der STA insbesondere für den klinischen Anwendungsbereich und ihre funktionelle Relevanz wird von vielen Autoren als be- deutend angesehen (Jones, 1945; Payne & Miller, 2003; Isman, 1969; Tomaro, Burdett & Chadran, 1996), trotzdem wurde dieser Aspekt bei der mehrfaktoriellen Ursachen- forschung zur Entstehung von Verletzungen im Langstreckenlaufen bisher nicht be- rücksichtigt. Tomaro sieht die mechanische Kopplung der Bewegungen im subtalaren Gelenk und der Tibia in Zusammenhang mit der Lokalisation von verschiedenen Ver- letzungen bis hin zum Kniegelenk (Tomaro et al., 1996). Jones (Jones, 1945) und Mc Clay (McClay & Bray, 1996) stellen die Frage nach dem Zusammenhang des Verlet- zungsrisikos und der Lage der Sprunggelenkachse in den Raum. Die Überprüfung dieser Frage gestaltet sich bisher aufgrund methodischer Restriktio- nen als schwierig. Ein Verfahren, das es erlaubt diese Fragestellung zu untersuchen, muss es ermöglichen, eine große Fallzahl zu erfassen. Nur damit lassen sich retrospek- tiv Beziehungen zwischen dem anatomischen Faktor STA und spezifischen Überla- stungsfolgen herstellen. Um eine große Fallzahl erfassen zu können ist ein Verfahren notwendig, welches die STA in-vivo, nicht invasiv, mit möglichst wenig Aufwand und im günstigsten Fall im Feld erfassen kann. Kein Verfahren zur Bestimmung der subta- laren Gelenkachse ermöglichte bisher eine In-vivo-Messung im Feld mit ausreichend großer Stichprobe. Alle bisherigen Verfahren sind in den meisten Fällen sehr komplex und damit nicht geeignet, Zusammenhänge zu Überlastungen zu untersuchen. Zudem handelt es sich bei vielen Verfahren um In-vitro-Verfahren. Unter diesen ist auch die Arbeit von Is- man und Inman (1969), welche nach wie vor die Standardwerte zur Bestimmung der STA liefert. Die von ihnen in-vitro ermittelte durchschnittliche Lage der STA ist bis heute gebräuchlich. Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 18 Abbildung 7: Darstellung der räumlichen Orientierung der STA mit Hilfe des Inkli- nationswinkels (α) und des Deviationswinkels(β) . Zwei Winkel ermöglichen die Lage der Sprunggelenkachse im Raum zu beschreiben. Dieses sind zum einen der Inklinationswinkel, welcher definiert ist als die Projektion des Winkels zwischen der STA und der Horizontalebene auf die Sagittalebene und zum anderen der Deviationswinkel. Dieser ist definiert als die Projektion des Winkels zwi- schen STA und Longitudinalachse des Fußes auf die Transversalebene. Isman et al. ermittelten einen mittleren Inklinationswinkel von 41° ± 9° und einen mittleren Devia- tionswinkel von 23° ± 10° an 46 In-vitro-Präparaten (vgl. Abbildung 7). Sie bestimm- ten die Gelenkachsen in Bezug auf die Krümmungsradien der Gelenkflächen anhand der freipräparierten Knochen. Es handelt sich hier um die anatomisch festgelegte Lage der Sprunggelenkachse. Isman und Inman (1969) stellten eine monoaxiale Rotation im oberen und unteren Sprunggelenk fest. Später entwickelte In-vivo-Verfahren sind Aufgrund ihrer Invasivität (Lundberg, 1989), ihrer Komplexität (van den Bogert et al., 1994; Alt, 2001; Lewis, 2009) oder ihrer Kostenintensivität (Goto, 2009) ungeeignet, um das vorliegende Problem zu un- tersuchen. Als Methode der Wahl hat sich in den letzten Jahren die Bewegungsanalyse des Sprunggelenkkomplexes zur Bestimmung der STA etabliert. Mit Hilfe einer video- basierten Bewegungsanalyse bestimmten Lewis et al. die Lage der STA unter Anwen- dung eines Apparates, welcher eine konstante Dorsalflexion sicherstellt. Ein Untersu- cher ermöglicht es, zusätzlich konstante Eversions- und Inversionsbewegungen im zu Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 19 untersuchenden Sprunggelenk zu erzeugen (Lewis et al., 2009). Die Apparatur wurde mit Hilfe einer Messung im MRT validiert. Lewis erhielt einen Inklinationswinkel von 33,4° ± 10, 7 und einen Deviationswinkel von 18° ± 10,4. Ebenfalls in-vivo untersuchte Goto an vier weiblichen Probanden die 3D-Kinematik des subtalaren Gelenks (Goto et al., 2009). In sieben Positionen zwischen maximaler Dorsalflexion und maximaler Plantarflexion und in 10 Positionen zwischen maximaler Inversion und maximaler Eversion wurden MRT-Aufnahmen in 10°-Abschnitten auf- gezeichnet. Abbildung 8: Aufpunkt der subtalaren Gelenkachse. Modifiziert nach:
 (Goto et al. 2009). Die Aufzeichnungen wurden mit einer Aufnahme in Neutral-Null-Stellung überlagert. Somit konnten die Relativbewegungen von Talus und Calcaneus sowie die Rotations- achsen quantifiziert werden. Es konnten unterschiedliche Achsen in Dorsal- /Plantarflexion und Inversion/Eversion festgestellt werden, diese zeigten einen großen räumlichen Zusammenhang und verliefen alle von antero-dorso-medial durch den Ta- lushals nach postero-planto-lateral. Als mittleren Inklinationswinkel bei Dorsal- /Plantarflexion stellte Goto einen Winkel von 39°±8° fest und bei Inversion/Eversion einen Winkel von 40°±8°. Der mittlere Deviationswinkel bei Dorsal-/Plantarflexion betrug 46°±8° und bei Inversion/Eversion 50°±8°. Alle Achsen verliefen durch den Ursprung des Lig. talocalcaneare interosseum zwischen Talus und Calcaneus auf Höhe des Talushalses (vgl. Abbildung 8, Goto et al., 2009). Tabelle 2 fasst die wichtigsten Studien, die sich mit der Thematik der Sprunggelenk- achsen beschäftigten, aus der Literatur zusammen. Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 20 Ebenso vielfältig wie die Verfahren ist auch die Ansicht über die Lage der Achse im Raum. Die Lage der STA wird mit Hilfe von Geraden im Raum beschrieben. Die mei- sten Autoren beschreiben die STA in Form einer finiten Achse (Inman & Isman, 1969; van den Bogert et al., 1994; Alt, 2001; Lewis, 2009). Einige Autoren gehen davon aus, dass es sich bei dem Problem der Rotationsachsen des subtalaren Gelenks um biphasi- sche (Downing et al., 1978; Lundberg, 1989) oder instantane (Zographos, Chaminade, Hobatho & Utheza, 2000; van Langelaan, 1983) Rotationsachsen handelt. Als biphasi- sche Achse wird eine Kombination zweier finiter Achsen für zwei bestimmte Bewe- gungsabschnitte bezeichnet (z.B. für Inversion und für Eversion), wobei eine finite Achse das „Ergebnis einer Mittelwertbildung in einem durch zwei willkürliche Posi- tionen begrenzten endlichen Bewegungsabschnitt“ (Alt, 2001) darstellt. Als instantane oder infinite Achsen werden „Momentane Achsen als Ergebnis einer quasi kontinuier- lichen Bewegungsanalyse mit fast unendlich kleinen Inkrementen zwischen den einen Bewegungsabschnitt begrenzenden Positionen“ (Alt, 2001) bezeichnet. Die Mehrzahl der Autoren spricht allerdings von einem zweidimensionalen Problem mit zwei Frei- heitsgraden, geht also davon aus, dass es sich im unteren Sprunggelenk um eine reine Scharnierbewegung ohne oder nur mit sehr geringen translatorischen Anteilen handelt (Elftman & Manter, 1935; Isman, 1969; van den Bogert, Smith & Nigg, 1994; Alt, 2001; Hochwald, 2006). Manter teilt diese Auffassung nicht. Er stellt eine Schrauben- bewegung zwischen Talus und Calcaneus in Form einer Translation von 1,5 mm pro 10° Rotation fest (Manter, 1941; Alt, 2001), welche auch von Mayer bestimmt wurde (Meyer, 1873). Entgegen der Meinung dieser beider Autoren konnte Hicks keine trans- latorische Bewegung feststellen und gibt an, dass, sollte überhaupt eine translatorische Bewegung vorhanden sein, diese lediglich in einem Bereich von 2-3 Millimetern läge (Hicks, 1953). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 21 Tabelle 1: Ergebnisse zur räumlichen Orientierung der STA aus der Literatur (mo- difiziert nach Alt, 2001und Hochwald, 2006). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 22 Unabhängig von der angenommenen Lage der Achse stellen viele Autoren eine sehr starke interindividuelle Variabilität der Sprunggelenkanatomie und damit auch der La- ge der Achse fest (Isman & Inman, 1969; Manter, 1941; Hicks, 1953; Barbaix, 2000). Mit der Variabilität taucht auch die Frage auf, inwiefern eine veränderte Achslage die Wirkungsweise der umliegenden Muskulatur ändert (Sarrafian, 1993). Beispielsweise würde der M. triceps surae bei einer STA mit negativem Deviationswinkel nicht wie bisher angenommen als Supinator, sondern als Pronator wirken. Damit rückt auch die Bedeutung der Lage der STA für die Statik und Mechanik des Sprunggelenkkomlexes sowie der gesamten unteren Extremität und damit des kompletten Gangzykluses in den Vordergrund. Pisani (1998) hebt die Bedeutung der Sprungbein-Torsionsmomente im Zusammen- hang mit den Torsionsmomenten der gesamten unteren Extremität hervor. Während der ontogenetischen Entwicklung erfahren der Oberschenkel, der Unterschenkel und auch das Sprungbein entgegengesetzte Verdrehungsmomente, sogenannte Torsionen. Die einzelnen Elemente können durch eine entsprechende Anatomie der Gelenke noch zu- sätzlich zueinander rotiert sein. Der Femur ist nach Innen verdreht und Tibia und Talus nach Außen (Pisani, 1998). Pisani (1998) bezeichnet den Winkel zwischen der anato- mischen Achse des Talushalses und der Gangrichtung als den funktionellen Beu- gungswinkel des Talus, dessen Wert von der Statik der anderen Elemente beeinflusst wird, wobei sich die Torsionen der verschiedenen Beinsegmente gegenseitig ausglei- chen. Möglicherweise spiegelt sich der funktionelle Beugungswinkel des Talus in der von Jones (1945) festgestellten Außenrotation des Fußes wider, oder hängt mit dieser zusammen. Jones stellt fest, dass die Gelenke der unteren Extremität im Normalfall so zueinander verdreht sind, dass es zu einer physiologischen Außenrotation des Fußes um cirka 10 ° von der Anterior-Posterior-Achse des Körpers kommt (Jones, 1945), welche durch die Bewegungsübertragung zwischen Talus und Tibia beeinflusst sei. Diese Außenrotation spiegelt sich im Gangwinkel wieder, welcher als der Winkel zwi- schen der Fußhalbierenden und der Gangrichtung definiert ist (Song, Hillstrom, Se- cord, & Levitt, 1996). Im Laufe der Jahre wurden für den Gangwinkel häufig abwei- chende Werte diskutiert. Vierordt (1881) gibt einen Winkel von 30° zwischen beiden Fußlängsachsen an, was bei einem symmetrisch ausgebildeten Gangwinkel zu einem Winkel von 15° führt. Diese Winkelangabe wird von Dourquet et al. bestätigt (Ducroquet, Ducroquet & Ducroquet, 1968). Allerdings stellte Dougan einen Gang- winkel zwischen 6° und 7° fest, was wiederum besser zu den Ergebnissen von Jones (1945) passen würde. Dougan (1924) erhielt seine Ergebnisse anhand einer größeren Stichprobe als die übrigen Autoren. Auch Patek (1926) stellte an einer großen Stich- probe einen Gangwinkel von 6° fest. Brinckmann diskutiert den Gangwinkel im Zu- Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 23 sammenhang mit dem Abrollvorgang der Femorcondylen und der Spannungsverteilung auf der Gelenkoberfläche des Kniegelenks, und damit der Frage der Auswirkung des Gangwinkels auf die Beschwerdenentwicklung im Kniegelenk (Brinckmann, 1981). Song (1996) stellte bei niedrigerem Fußgewölbe einen geringeren Gangwinkel fest. Er vermutet den Grund für den Zusammenhang bei anderen individuellen Faktoren, wie der Tibiatorsion und der Hüftgelenkrestriktion. Die aufgeführten Arbeiten zeigen, dass die einzelnen Ergebnisse, trotz eines vermuteten Zusammenhangs der Ausrichtung und Ausprägung der einzelnen Beinsegmente, nicht zueinander passen zu schienen. Eine Erklärung hierfür ist möglicherweise in der großen interindividuellen Variabilität zu suchen. Die individuelle Statik der unteren Extremität wirkt sich vermutlich funktionell eben- falls in einer variablen Mechanik aus (Imhauser, 2008). Das Sprunggelenk kann funktionell nicht isoliert betrachtet werden, weil eine Bewe- gungsübertragung zwischen Fuß und Unterschenkel über das Sprungbein stattfindet. Der Fuß befindet sich zu Beginn des Touchdowns in einer supinierten Stellung. Wäh- rend des Touchdowns rotiert der Fuß um die STA und proniert. Gleichzeitig rotiert die Tibia nach Innen (Segesser & Nigg, 1980). Zwischen Calcaneus und Tibia konnte durch einige Forschergruppen eine Bewegungsübertragung festgestellt werden (Jones, 1945; Hintermann, 1994; Hintermann & Nigg, 1998). Eine Eversion des Calcaneus führt zu einer einwärts gerichteten Rotation der Tibia. Zeitgleich rotiert das Becken (von Touchdown bis Midstance) im Verhältnis zum stützenden Bein auswärts, was wiederum zu einer Auswärtsrotation des Femurs führt. Die Bewegung ausgehend vom Calcaneus und diejenige ausgehend von der Hüfte sind gegenläufig und führen mögli- cherweise zu Überlastungen im Bereich des Kniegelenks oder Unterschenkels. Bezüg- lich der Bewegungsübertragung zwischen Calcaneus und Tibia konnten sehr große in- terindividuelle Variationen festgestellt werden (Hintermann & Nigg, 1998; Stacoff et al., 2000). Auch wird von einem Zusammenhang der Orientierung der STA und dem Ausmaß der Bewegungsübertragung gesprochen (Hintermann & Nigg, 1998). Ebenso konstatieren Hintermann und Nigg (1998) einen Zusammenhang zwischen der Fußge- wölbehöhe und dem Ausmaß der Bewegungsübertragung. So spricht er von einer star- ken Tibiarotation bei Personen mit einem Hohlfuß und einer geringen Bewegungsüber- tragung bei Personen mit einem Plattfuß. Auch ist zu erwähnen, dass, wie im vorhergehenden Kapitel dargestellt, die Situation während der Abrollbewegung des Fußes, bedingt durch die Bewegungsachsen im obe- ren und unteren Sprunggelenk, mit der mechanischen Belastung der Achillessehne in Zusammenhang zu stehen scheint (Hintermann & Holzach, 1992). Theoretische Grundlagen und Forschungsstand 24 Close (Close, Inman, Poor & Todd, 1967) und van den Bogert (van den Bogert et al., 1994) stellten einen Zusammenhang zwischen der räumlichen Orientierung der Subta- larachse und der Fußform beziehungsweise der Fußgewölbehöhe fest. Ein Deviations- winkel von cirka 16° entspräche einem Normalfuß, ein Deviationswinkel <16° einem Hohlfuß und >16° einem Platt-/ Senkfuß (Close et al., 1967). Eine Erklärung für diese Zusammenhänge bleibt der Autor schuldig. Van den Bogert stellte eine positive Korre- lation zwischen dem Inklinationswinkel der STA und der Fußgewölbehöhe fest (van den Bogert et al., 1994). Ein um 0,5° größerer Inklinationswinkel entspräche einem um 1mm höheren Fußgewölbe. Kirby (2001) spricht außerdem davon, dass die Orientie- rung der STA mit knöchernen Elementen des Fußes in Zusammenhang steht. Er gibt an, dass dieser Zusammenhang das Ausmaß und Gleichgewicht von Supination und Pronation während der Abrollbewegung direkt beeinflusst. Er spricht auch davon, dass bei stark nach medial verdrehter STA, also einem sehr großen Deviationswinkel, das Längsgewölbe des Fußes niedriger ausgeprägt, also eher ein Plattfuß erkennbar ist. Diese Aussage deckt sich mit der Annahme von Close et al. (1967). Die oben erwähnten Studien sollen hervorheben, welche Bedeutung der STA als Teil der komplexen Statik und Mechanik der unteren Extremität und damit auch ihrem möglichen Einfluss auf die Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen beizumes- sen ist. Kirby (2001) spricht davon, dass die Lage der STA dazu beitragen kann die Mechanik des Fußes und der unteren Extremität zu erklären. Eine veränderte STA sei verantwortlich für eine Änderung externer und interner Kräfte. Um so mehr kommt die Frage nach einem geeigneten Verfahren auf, das es gestattet, einen möglichen Zusammenhang zwischen STA und chronischen Überlastungsfolgen zu untersuchen. Hochwald entwickelte ein diagnostisches, nicht invasives In-vivo-Verfahren zur Be- stimmung der Gelenkachsen des Sprunggelenks, das optimal im Feld eingesetzt wer- den kann (Hochwald, 2006) und mit dessen Hilfe es möglich ist sehr große Stichpro- ben zu erfassen. Das Verfahren erlaubt es mittels Bewegungsanalyse des Sprungge- lenkkomplexes im Verhältnis zur Tibia, die subtalare Gelankachse zu bestimmen. Eine erste Studie von 97 Probanden in-vivo ergaben einen Inklinationswinkel von 28°±15° und einen Deviationswinkel von lediglich 3°±11°. Beide Winkel weichen deutlich von den Ergebnissen Ismans und Inmans (1969) ab. Insbesondere der Deviationswinkel scheint mit 3° sehr gering zu sein. Hochwald (2006) erklärt diese große Abweichung durch die Messung in-vivo im Vergleich zu der Methode Ismans und Inmans (1969), die in-vitro Messungen durchführten. Hochwald (2006) beruft sich auf Alt (2001), der die Bedeutung der Strukturen insbesondere im Sinus tarsi für die Relativbewegung zwischen Talus und Calcaneus betont. Problem- und Fragestellung 25 3 Problem- und Fragestellung Basierend auf den theoretischen Hintergründen und der Literaturanalyse zeigt sich deutlich, dass die individuellen prädisponierenden Faktoren für chronische Überla- stungsfolgen bei laufbetonten Sportarten nach wie vor unbekannt sind. Zum einen scheint es sich nicht um eine singuläre Ursache-Wirkungsbeziehung zu handeln, wodurch die Forderung nach einem mehrfaktoriellen Ansatz hervorgerufen wird. Zum anderen scheinen die in bisherige mehrfaktorielle Studien einbezogenen Einflussfaktoren das Problem nicht ausreichend erklären zu können. Daher muss durchdacht werden, welche anatomischen Faktoren möglicherweise die Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen, speziell der Achillessehne, beeinflussen. Bedingt durch die Bewegungsachsen des oberen und unteren Sprunggelenks wird die Achillessehne durch Lageveränderungen des Rückfußes Druck- und Reibungskräften ausgesetzt (Hintermann & Holzach, 1992). Bei einer STA mit positivem Deviations- winkel wirkt die Achillessehne in der Landephase und in der beginnenden Standphase als Bremse der Pronationsbewegung und in der Abstoßphase rückfußaufrichtend (Segesser & Nigg, 1980). Das bedeutet, dass die Achillessehne während der Rotation um die STA unter Zug steht. Es kann postuliert werden, dass ein größerer Abstand zwischen der Achillessehne und dem Durchstoßpunkt der STA durch die Haut zu stär- keren mechanischen Belastungen der Achillessehne führt (vgl. Abbildung 9). Folgende theoretischen Überlegungen liegen dieser Annahme zugrunde: Während der Abrollbewegung beim Gehen findet eine Pronations- und Supinationsbewegung im Rückfuß statt. Diese beinhaltet eine Rotation des Calcaneus um die STA. Nimmt man an, dass der Abstand der Achillessehne zum Durchstoßpunkt der STA durch die Haut bei größerem Deviationswinkel zunimmt, vergrößert sich auch die Pendelbewegung der Achillessehne bei gleichbleibender Pro-/Supination. Da es sich bei einer Pronati- onsbewegung nicht nur um die Eversionsbewegung des Calcaneus, sondern gleichzei- tig um eine kombinierte Abduktion des Vorfußes und eine Dorsalflexion des Fußes handelt (Hintermann & Nigg, 1998), wird die Achillessehne bedingt durch die beson- dere Lage der STA in ihrem calcanearen Ansatz (cA) in drei Ebenen bewegt. Problem- und Fragestellung 26 Abbildung 9: Rechtes Sprunggelenk mit STA von posterior. Zeigt den Abstand zwi- schen der Achillessehne und dem Durchstoßpunkt der STA durch die Haut. Diese können folgendermaßen beschrieben werden: Es findet (1.) eine halbkreisförmi- ge Seitbewegung im Zuge der Eversion des Calcaneus in der Frontalebene statt. Wäh- rend dieser Bewegung gleitet der calcaneare Ansatz der Achillessehne auf dem Tuber calcanei entlang, was zu Reibungen zwischen der Sehne und dem Calcaneus führt (vgl. Abbildung 10 links). Außerdem (2.) abduziert der Vorfuß während der Pronationsbe- wegung, was eine Innenrotation des Calcaneus mit sich führt und damit bewegt sich der calcaneare Ansatz halbkreisförmig in der Transversalebene. Dies führt zu einer Verdrehung der Achillessehne (vgl. Abbildung 10 mitte). Als letzte Teilbewegung der Pronationsbewegung ist (3.) die Dorsalflexion des Fußes zu nennen, die einher geht mit einer Abwärtsbewegung des Calcaneus und folglich mit einer Bewegung des cla- canearen Ansatzes in der Sagittalebene (vgl. Abbildung 10 rechts), Die Achillessehne wird dabei in Längsrichtung gedehnt. Alle Bewegungen sind auf die besondere Anord- nung von OSGA zu STA zurückzuführen. Es kann vermutet werden, dass die Teilbe- wegungen bei unauffälliger Ausrichtung der STA zu mechanischen Belastungen inner- halb der Achillessehne führen, welche die Sehne nicht über das physiologische Maß hinaus belasten. Verändert sich aber die Orientierung der STA im Sinne eines größeren Deviationswinkels, so übersteigen möglicherweise die Zugkräfte das physiologische Maß oder werden zunehmend asymmetrisch. Problem- und Fragestellung 27 Abbildung 10: Teilbewegungen der Pronationsbewegung und die dadurch bedingten Bewegungen des calcanearen Ansatzes in drei Ebenen: Eversionsbewegung des Calcaneus (links) mit Bewegung des calcanearen Ansatzes in der Frontalebene, Ab- duktionsbewegung des Vorfußes (mitte) mit Bewegung des cA in der Transversalbe- ne und Dorsalflexion des Fußes (rechts) mit Bewegung des cA in der Sagittalbene. Segesser und Mayer sehen einen asymmetrischen Zug in der Achillessehne als häufige Ursache für Überlastungssymptome im Bereich der Achillessehne (Segesser & Nigg, 1980; Mayer & Grau, 2000). Hintermann stellt eine direkte Abhängigkeit der Rei- bungsarbeit von der Zugkraft der Sehne und dem Rotationswinkel des Calcaneus fest (Hintermann & Holzach, 1992). Es kann postuliert werden, dass nicht nur die Pro- /Supinationsbewegung Einfluss auf den Rotationswinkel des Calcaneus hat, sondern auch die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse, welche die Pro- /Supinationsbewegung vermutlich determiniert. Durch einige Forschergruppen konnte eine Bewegungsübertragung zwischen Calca- neus und Tibia festgestellt werden (Jones, 1945; Hintermann & Nigg, 1998; Hintermann, 1994), deren Ausmaß durch die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse beeinflusst wird (Alt, 2001). Auf Grundlage der in der Literatur beschrie- benen gegenläufigen Rotation von Tibia und Femur, die sich auf die Bewegungsüber- tragung zwischen Calcaneus und Tibia begründet, kann vermutet werden, dass die La- ge der STA nicht nur mit der Entstehung von Achillessehnebeschwerden, sondern auch Problem- und Fragestellung 28 mit der Entstehung von Kniebeschwerden zusammen hängt, wie es auch von Hinter- mann und Nigg (1994) gemutmaßt wurde. Da in Ermangelung einer geeigneten Methode zur Bestimmung der STA trotz häufiger Mutmaßungen deren Zusammenhang zu Überlastungsfolgen bisher nicht untersucht werden konnte, soll die STA als möglicher Einflussfaktor sowohl einfaktoriell unter- sucht, aber auch in einen mehrfaktoriellen Ansatz aufgenommen werden. Andere mög- liche Einflussfaktoren ergeben sich aus der Literatur. Jenen Faktoren soll besonderes Augenmerk geschenkt werden, die an der komplexen Statik und Mechanik der unteren Extremität beteiligt sind. Häufig als Einflussfaktor diskutiert wurde die Beschaffenheit des Fußgewölbes und der Fußform. Es wurden direkte Zusammenhänge zwischen der Fußform und der Entstehung von Überlastungsfolgen gemutmaßt und untersucht (Loh- rer, 2000; Kaufman et al., 1999; Wen et al., 1998), aber auch Zusammenhänge zwi- schen der Fußform und anderen anatomischen Parametern wie der Lage der STA (Clo- se et al., 1967; van den Bogert et al., 1994) sowie der Pronationsbewegung (Grau et al., 2003; Hintermann & Nigg, 1998). Zusätzlich zu der Form des Fußes wird auch die Ausrichtung des Fußes in Bezug auf die Gangrichtung bei der Abrollbewegung als bedeutend angesehen. Diese Ausrichtung wird als Gangwinkel bezeichnet (Song, 1996). Der Ursprung des Gangwinkels, also die Außenrotation des Fußes im Verhältnis zur Anterior-Posterior-Achse des Körpers, kann mehrere Ursachen haben. Sie kann durch die Hüftausdrehung, durch die Aus- wärtsdrehung des Unterschenkels im Vergleich zum Oberschenkel, die Tibiatorsion oder die Auswärtsdrehung des Fußes im Verhältnis zum Unterschenkel entstehen. Al- lerdings ist vermutlich eine Kombination aus allen Möglichkeiten die Ursache für den Gangwinkel. Brinckmann (1981) vermutet den Gangwinkel als Auslöser für Kniebe- schwerden. Auch wird ein Zusammenhang zwischen Gangwinkel und Fußform disku- tiert (Song, 1996). Ein dritter Einflussfaktor, der sehr großes Interesse in der Literatur findet, ist die Pro- nationsbewegung. Die vermuteten Zusammenhänge zur Entstehung von Überlastungs- folgen allgemein und der Entstehung von Achillessehnebeschwerden wurden in der Literaturanalyse ausführlich dargestellt (Hintermann & Nigg, 1998; Segesser & Nigg, 1980; Grau et al., 2003). Gemeinsam mit der Lage der STA lässt sich möglicherweise das komplexe Problem der Entstehung von cÜF und Achillessehnenbeschwerden auf- klären. Problem- und Fragestellung 29 Ziel dieser Arbeit ist es, individuelle anatomische Risikofaktoren der Fuß- und Sprunggelenkanatomie für die Entstehung von cÜF im Allgemeinen und der Achilles- sehne im Speziellen aufzuklären und in diesem Zusammenhang den Einfluss der Lage der STA zu untersuchen. Es sind folgende Hypothesen zu überprüfen: I. Die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse ist möglicherweise an der Entstehung chronischer Überlastungsfolgen beteiligt. a. Wenn es einen Zusammenhang zwischen der STA und der Entstehung von Achillessehnenbeschwerden gibt, dann sollten im statistischen Vergleich Sportler laufbetonter Sportarten mit Achillessehnenbeschwerden eine andere Orientierung der STA zeigen als Sportler ohne Beschwerden. b. Wenn es einen Zusammenhang zwischen der STA und der Entstehung von Kniebeschwerden gibt, dann sollten im statistischen Vergleich Sportler laufbetonter Sportarten mit Kniebeschwerden eine andere Orientierung der STA zeigen als Sportler ohne Beschwerden. II. Bei der Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen handelt es sich um ein multikausales Problem. Wenn die Parameter Gangwinkel, Fußform, Pronati- onsbewegung und die Lage der STA in einem Zusammenhang mit der Entste- hung von chronischen Überlastungsfolgen stehen, dann sollte sich durch eine multifaktorielle statistische Analyse die Interaktion der Parameter aufdecken lassen. Material und Methoden 30 4 Material und Methoden Zu Beginn der Untersuchung wurde eine Befragung der Probanden von cirka fünf Mi- nuten Dauer durchgeführt. Anschließend folgte eine cirka achtminütige Laufbandana- lyse mit deren Hilfe gangspezifische Parameter erfasst wurden. Zuletzt wurde die räumliche Orientierung der Sprunggelenkachsen bestimmt. Die Bestimmung der Sprunggelenkachsen nahm gewöhnlich 10 Minuten in Anspruch, sodass die Untersu- chungsdauer pro Athlet mit weniger als 30 Minuten angenommen werden konnte. 4.1 Probandenstichprobe An der Untersuchung nahmen vorwiegend Langstreckenläufer teil. Die Probanden wurden zu Beginn der Untersuchung über mögliche Risiken aufgeklärt und willigten freiwillig in die Untersuchung ein. Als Einschlusskriterium wurden eine wöchentliche Laufleistung von mindestens 20 km und eine Trainingsgeschichte von mindestens 3 Jahren formuliert. Ebenfalls wurden nur Langstreckenläufer und keine Walker oder Nordic-Walker in die Studie impliziert. Die Probanden konnten mit Hilfe des württem- bergischen Leichtathletikverbandes sowie der umliegenden Lauf- und Marathonvereine und Aufrufen in Zeitung und Radio akquiriert werden. Zudem wurden Messungen auf den Läufermessen von Marathonveranstaltungen durchgeführt, um eine entsprechend große Probandenzahl gewährleisten zu können. Zusätzlich wurden Athleten aus laufbe- tonten Sportarten, wie Fußball, Handball und Basketball in die Untersuchung aufge- nommen. Sowohl Probanden mit vorangegangenen akuten und chronischen Überlastungsfolgen an der unteren Extremität wie auch völlig unverletzte Probanden wurden eingeschlos- sen. Personen mit zum Zeitpunkt der Messung akuten Verletzungen an der unteren Ex- tremität wurden nicht eingeschlossen. Ein zusätzliches Ausschlusskriterium war ein sehr geringes Bewegungsausmaß (Range of motion; ROM) im subtalaren Gelenk. 4.2 Anamnese Es wurden die anthropometrischen Daten, die Trainingsgewohnheiten (vgl. Tab. 3) und die bisherigen Beschwerden (vgl. Tab. 4) erhoben und jeweils dokumentiert, an wel- chem Fuß und zu welchem Zeitpunkt Beschwerden auftraten. Der Untersucher befragte die Probanden zu Beginn der Untersuchung und füllte die Datenbank aus. Material und Methoden 31 Tabelle 2: Erfasste Daten bezüglich der Anthropometrie und der Trainingsgewohnhei- ten. (Die mit * gekennzeichneten Angaben wurden lediglich bei Langstreckenläufern erhoben.) Es wurden die Beinachsen der Probanden bestimmt. Hierfür wurden die Studienteil- nehmer gebeten, die Beine so weit wie möglich zu schließen. Mit Hilfe einer modifi- zierten Schieblehre wurde, soweit vorhanden, der Abstand zwischen den medialen Fe- murcondylen und den medialen Malleolen gemessen und in die Datenbank eingetragen. Material und Methoden 32 Tabelle 3: Abgefragte Verletzungen der unteren Extremität 4.3 Laufbandanalyse Auf einem Laufband der Firma Zebris© (FDM-T) wurden der Arch Index und der Gangwinkel mittels plantarer Druckverteilung und der Achillessehnenwinkel mittels Videoanalyse bestimmt. Das Laufband des Typs FDM-TL Horizon Evolve ermöglicht eine Laufgeschwindig- keit von 1 bis 10 km/h bei einem maximalen Benutzergewicht von 130 kg. Die Lauf- fläche beträgt 113x43 cm und der integrierte Motor hat eine Dauerleistung von 1,5 PS. 4.3.1 Plantare Druckverteilung Unter der Lauffläche des Laufbandes befindet sich eine Messplatte zur kapazitiven Kraftmessung. Bei den Kraftsensoren handelt e sich um 5376 FDM-Sensoren mit einer Material und Methoden 33 Ortsauflösung von 1,4 Sensoren/cm2, die in einer 95x40 cm großen Sensorfläche lie- gen. Der Messbereich dieser Sensoren liegt zwischen 1 und 120 N/cm2. Die maximale Abtastrate beträgt 120 Hz. Die entsprechende Software (WinFDM-T Stance, video and gait analyse; Version: 01.01.09) bringt die aufgezeichneten Kraftwerte in real-time zur Anzeige. Mit Hilfe der WinFDM-T Zebrissoftware© ist es möglich eine statische und eine dy- namische Kraftanalyse vorzunehmen. In beiden Fällen ist die Belastungsverteilung unter den Füßen zeitgleich zur Aufnahme auf dem Monitor als farbkodierter Abdruck zu sehen (vgl. Abbildung 11). Blautöne repräsentieren geringe, Grüntöne mittlere und Rottöne repräsentieren hohe Drücke. Abbildung 11: Echtzeit-Darstellung einer dynamischen Kraftanalyse. Plantare Druck- verteilung mit farbcodiertem Abdruck eines rechten Fußes (links), dazugehörige Vi- deodarstellung (rechts oben) und Bodenreaktionskraftkurven des linken und rechten Fußes (rechts unten) (Zebris Technoligie©). Material und Methoden 34 Bei der dynamischen Kraftverteilung ist die farbig codierte Belastungsverteilung des jeweiligen Abrollvorganges sichtbar. In einem gesonderten Diagramm ist die Boden- reaktionstkraftkurve im zeitlichen Verlauf zu sehen (vgl. Abbildung 11). Eine zeitliche Zuordnung der Kraftkurve zum linken und rechten Abrollvorgang wird automatisch nach der Messung durchgeführt. Bei Bedarf kann der Verlauf des Center of pressure (CoP) dargestellt werden. 4.3.2 Videoanalyse Sowohl bei der statischen als auch bei der dynamischen Kraftmessung wird synchron zu den Kraftdaten eine Videospur mit eingezogen und angezeigt (vgl. Abbildung 12). Die Synchronisation der Druckverteilung und des Videos erfolgt über das Aufprägen eines Taktsignals auf der Tonspur der Videoaufnahme. Die Aufnahme erfolgt mit einer handelsüblichen digitalen Videokamera. Die Bildebene ist parallel zur Frontalebene der Probanden ausgerichtet. Eine Kalibrationsaufnahme wurde mit Hilfe einer Kalibra- tiontafel an einer markierten Position aufgezeichnet. Abbildung 12: Markierungen im Verlauf der Achillessehne zur Bestimmung der Prona- tionsbewegung beim Gehen. Material und Methoden 35 Die Videoaufnahme dient der Analyse der Pronationsbewegung beim Gehen. Hierfür werden im Verlauf der Achillessehne Markierungen angebracht. Nach Nigg (Nigg & Segesser, 1986) werden die Marker zur Untersuchung der Pronationsbewegung in der Frontalebene im Stand an folgenden Landmarken der Probanden angebracht (für den barfüßigen Fuß modifiziert): • Erstes Kreuz zentral mittig am unteren Teil des Fersenbeins. • Zweites Kreuz zentral mittig oberhalb des ersten Kreuzes noch auf dem Fersenbein und unterhalb der Verbindungslinie beider Malleolen. • Drittes Kreuz in der Mitte der Achillessehne knapp oberhalb der Ver- bindungslinie beider Malleolen. • Viertes Kreuz ca. 15 cm oberhalb des 3. Kreuzes im Verlauf der Achil- lessehne mittig des Beins. Hierfür werden die Probanden gebeten sich auf die Zehenspitzen zu stellen, um den Verlauf der Achillessehne bes- ser tastbar zu machen. 4.3.3 Ablauf der Laufbandanalyse Auf dem Laufband wurde bei jedem Probanden eine Aufnahme des Gangs durchge- führt. Vor jeder Messung wurde die Messplatte ohne Gewichtsbelastung kalibriert. Die Probanden wurden gebeten auf Höhe einer Markierung aufrecht zu gehen. Die Proban- den waren stets mit dem Notstopp des Bandes verbunden. Die Geschwindigkeit ent- sprach jeweils der subjektiven individuellen Ganggeschwindigkeit der Versuchsperso- nen. Diese wurde im Anamnesebogen festgehalten. Eine Eingewöhnungszeit von zwei Minuten wurde bei jedem Probanden eingehalten. Anschließend folgte eine dreißigse- kündige Messphase, in der die Probanden angewiesen wurden, so gleichmäßig wie möglich, mit Blick geradeaus zu gehen. 4.4 Auswertung und Messgrößen Der erste Teil der Auswertung der plantaren Druckverteilung erfolgte mit Hilfe der WinFDM-T Zebrissoftware©. Es wurden die rechten Fußabdrücke und linken Fußab- drücke entsprechend als rechts und links definiert. 4.4.1 Bestimmung des Arch Index Zur Klassifikation der Fußform wurde der Arch Index (AI) des dynamischen Fußab- druckes nach Cavanagh (Cavanagh & Rodgers, 1987) berechnet. Der Arch Index stellt eine Maßzahl für das Flächenverhältnis zwischen Mittelfuß und Gesamtfußfläche dar. Es wird mit der beschnittenen Fußfläche (Fußfläche ohne die Fläche der Zehen) gear- beitet. Der Arch Index wird nach folgender Formel berechnet (vgl. Abbildung13): € AI = BA + B + C (1) A+B+C: Gesamtfläche des Fußes ohne die Fläche der Zehen A: Fläche des Rückfußes Material und Methoden 36 B: Fläche des Mittelfußes C: Fläche des Vorfußes Abbildung 13: Bestimmung der Rückfuß-, Mittelfuß- und Vorfußfläche als Grundla- ge für die Berechnung des Arch Index eines linken Fußes nach Cavanagh (1987). Mit Hilfe der WinFDM-T Zebrissoftware© wurde für jeden Probanden ein rechter und ein linker repräsentativer Fußabdruck ausgewählt und in eine Kästchenform umgewan- delt, mittels welcher die Fläche bestimmt werden konnte. Die Fußabdrücke wurden stets bei voller Gewichtsbelastung ausgewählt, also bei Midstance. Dieser Zeitpunkt konnte anhand der Bodenreaktionskraftkurve ermittelt werden. Zunächst wurde eine Gerade von der Mitte der Ferse zur Spitze des zweiten Zehs gezeichnet, welche die Fußlängsachse darstellt. Anschließend wurde eine Orthogonale zur Fußlängsachse, tangential zum oberen Ende des Fußballens gezogen. Eine andere Orthogonale, tangen- tial zum unteren Ende der Ferse, wurde ebenfalls eingezeichnet. Die Fußhalbierende, welche von der oberen und der unteren Tangente eingeschlossen wird, wurde in drei gleiche Teile geteilt. Die dabei entstehenden Flächen ergaben so die Vorfußfläche (C), die Mittelfußfläche (B) und die Rückfußfläche (A) (vgl. Abbildung 13). Diese dienten der Berechnung des Arch Index. Der Arch Index ist Grundlage für die Klassifikation der vorliegenden Fußform (vgl. Tabelle 4). Tabelle 4: Klassifikation der Fußform mit Hilfe des Arch Index nach Cavanagh (1987). Material und Methoden 37 4.4.2 Bestimmung des Achillessehnenwinkels Der Achillessehnenwinkel β wurde zum Zeitpunkt des Touch-Downs (TD) und zum Ende der Midstance-Phase (MS) mit Hilfe der WinFDM-T Zebrissoftware© bestimmt. Hierfür wurden jeweils drei Schritte ausgewertet und gemittelt. Für den initialen Achillessehnenwinkel bei TD wurde das Bild zu Beginn des Kraftanstiegs der Boden- reaktionskraftkurve ausgewählt (vgl. Abbildung 14). Abbildung 14: Bodenreaktionskraftkurve mit gekennzeichnetem Touch-Down und Mid- stance. Die Software ermöglicht es, einen Winkel zwischen zwei definierten Geraden zu bestimmen. Es wurden zwei Gerade definiert: die erste verbindet die oberen beiden Kreuze auf dem Bein des Probanden miteinander und die zweite Gerade verbindet die unteren beiden Kreuze miteinander. Der Winkel zwischen diesen beiden Geraden, ad- ditiverweitert um 180°, stellt nach Nigg (Nigg & Segesser, 1986) den Achillessehnenwinkel zum Zeitpunkt des TD dar (vgl. Abbildung 15). Um den Achillessehnenwinkel zum Zeitpunkt maximaler Gewichtsbelastung zu erhalten, wurde das Bild am Ende des MS beim lokalen Minimum der Bodenreaktionskraftkurve ausgewählt und zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, der Winkel bestimmt. Eine Aussage über das Maß der Pronationsbewegung lässt sich insbesondere durch die Differenz des Achillessehnewinkels bei TD und bei MS (Δβ) treffen (vgl. Formel 2). Auch der maximale Achillessehnenwinkel bei MS lässt Rückschlüsse auf das Maß der Pronation zu. € Δβ = βMS −βTD (2) Material und Methoden 38 Abbildung 15: Achillessenenwinkel β medial eines linken Fußes. 4.4.3 Bestimmung des Gangwinkels Die Software ermöglicht es nicht, die einzelnen Fußabdrücke aufzusummieren und als Rohdaten darzustellen. Die aufsummierten Abdrücke können lediglich grafisch darge- stellt werden. Diese grafische Darstellung dient als Grundlage zur Bestimmung des Gangwinkels. Nach (Cavanagh & Rogers, 1987) ist der Gangwinkel definiert als der Winkel zwischen Fußhalbierender und Gangrichtung (vgl. Abbildung 16). Die grafi- schen Darstellungen der aufsummierten Fußabdrücke wurden zeichnerisch weiter be- arbeitet. Zunächst wurde die Fußhalbierende bestimmt. Hierfür wurde die breiteste Stelle des Fußballens und der Ferse ermittelt und markiert. Die Markierungen der bei- den lateralen und der beiden medialen äußeren Punkte wurden mit einer Gerade ver- bunden. Die Fußhalbierende stellt die Winkelhalbierende beider Geraden dar. Die Gangrichtung war durch die Gangrichtung auf dem Laufband eindeutig definiert. So- mit wurde der Gangwinkel als Winkel zwischen Senkrechter und Fußhalbierender ge- messen. Der Gangwinkel wurde für den rechten und den linken Fuß bestimmt. Spannt sich der Gangwinkel nach lateral auf, sind die Werte positiv, spannt er sich hingegen nach medial auf, sind die Werte negativ. Material und Methoden 39 Abbildung 16: Positiver Gangwinkel eines linken Fußes als der Winkel zwischen Fuß- halbierender und Gangrichtung. Material und Methoden 40 4.5 Ultraschallbasiertes Verfahren zur Bestimmung der Sprunggelenkachsen Zur Bestimmung der räumlichen Orientierung der Rotationsachsen im Sprunggelenk wurde eine an der Universität Stuttgart entwickelte Methode verwendet (Hochwald, 2006). Diese Methode ermöglicht es, die Achslagen des subtalaren Gelenkes in-vivo, nicht invasiv und in Echtzeit zu bestimmen. Zudem ermöglicht das Messsystem eine einfache Handhabung und Anwendung im Feld, was für eine Untersuchung dieser Größenordnung unabdingbar war. Für die Bestimmung der Sprunggelenkachsen verwendet Hochwald ein Impulslaufzeit- verfahren zur Entfernungsmessung. Abbildung 17: Anordnung von Empfänger (a) und Sendern (b) des Ultraschallmesssy- stems an einem rechten Unterschenkel in maximaler Dorsalflexion. Die Methode beruht auf einer Bewegungsanalyse des Sprunggelenkkomplexes im Ver- hältnis zur Tibia. Über die Aufzeichnung eines festgelegten Bewegungsablaufes kann die Orientierung der Sprunggelenkachsen im Raum berechnet werden. Die Aufzeich- nung erfolgt mit Hilfe eines Ultraschall-Laufzeit-Messsystems. Das Messsystem be- ruht auf dem modifizierten Bewegungsanalysesystem CMS 20 von Zebris©. Im Fol- genden sind die technischen Daten aufgelistet: • Maximal 8 Ultraschallsender (Masse = 1g; Frequenz = 40 KHz; Ab- strahlwinkel >120°) und 3 Mikrofone • Eine Messrate von maximal 300 Hz pro Anzahl der Marker Material und Methoden 41 • Die Auflösung im Nahbereich von 30 cm liegt zwischen 1/10 mm bis 1/100 mm • Einzug über USB-Schnittstelle • Die Masse liegt bei ca. 3 kg und die Ausmaße des Grundgerätes betra- gen 75 x 150 x 266 mm (B x H x T) Zu Beginn der Messung werden die Probandendaten eingegeben und im Programm festgelegt, welcher Fuß gemessen wird. Anschließend wird das sogenannte Tibia- Koordinaten-System festgelegt. Die eigentliche Messung wird dann durch die spezielle Anordnung von Ultraschallsendern am Fuß und Ultraschallempfänger an der Tibia er- möglicht (vgl. Abbildung17). Das Programm führt im Hintergrund die entsprechenden Rechenschritte aus und gibt am Ende sofort die berechneten Daten aus. Die Berech- nung gliedert sich in mehrere Teile: • Berechnung des Tibia-Koordinaten-Systems • Kalibration: Die während des Festlegens des Tibia-Koordinaten- Systems aufgezeichneten Daten (Abstand der Ultraschallsender auf dem Taststift) dienen der Kalibration des Messsystems auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen • Berechnung der Achslagen des oberen Sprunggelenks • Berechnung der Achslagen des unteren Sprunggelenks • Berechnung von Mittelwert und Standardabweichung der erhobenen Daten. 4.5.1 Festlegen des Tibia-Koordinaten-Systems Die zu berechnenden Daten, wie Inklinations- und Deviationswinkel des oberen- und unteren Sprunggelenkes, müssen zu markanten anatomischen Punkten der jeweiligen Versuchsperson in Bezug gebracht werden. Ein durch die Anordnung von Empfänger und Sendern vorgegebenes Koordinatensystem wird auf das so genannte Tibia- Koordinaten-System transferiert. Aufgrund interindividueller Unterschiede der anato- mischen Strukturen am Schienbein können die dort zu befestigenden Ultraschallmarker nicht bei jedem Probanden an derselben Stelle befestigt werden. Um jedoch einen in- terindividuellen Vergleich der Ergebnisse zu ermöglichen, findet bei jeder Messung eine Koordinatentransformation der Rohdaten statt. Um das für die Berechnung benö- tigte Tibia-Koordinaten-System festlegen zu können, wurde in Zusammenarbeit mit Hochwald und der Firma Zebris ein spezieller Oberflächenabtaststift entwickelt (vgl. Abbildung 17). Dieser Taststift ermöglicht es, die für das Koordinatensystem benötig- ten Punkte bequem zu erreichen. In den Stift sind die oben beschriebenen Ultraschall- sender integriert. Die Spitzen (Spitze 1 und 2) werden verwendet, um definierte Ober- flächenpunkte auf der Haut zu erfassen. Spitze 2 ermöglicht es die Achillessehne pro- blemlos markieren zu können. Material und Methoden 42 Abbildung 18: Oberflächenabtaststift mit integrierten Ultraschallsendern (Zebristech- nologie©). Hochwald legt die mit dem oben beschriebenen Oberflächenabtaststift zu markieren- den anatomischen Punkte folgendermaßen fest (vgl. Abbildung 19): • Zwei Punkte A und B auf der Tibiakante (Margor anterior tibiae) ca. 5 cm voneinander entfernt (mit Spitze 1) • Ein Punkt C zentral auf der Achillessehne (mit Spitze 2) • Ein Punkt F auf dem prominentesten Punkt des lateralen Malleolus (mit Spitze 1) • Ein Punkt G auf dem prominentesten Punkt des medialen Malleolus (mit Spitze 1) • Ein Punkt E auf der Standfläche (mit Spitze 1) Die Punkte auf den Malleolen dienen der Bestimmung der Lage der OSGA, werden aber in das Festlegen des Tibia-Koordinaten-Systems integriert. Material und Methoden 43 Abbildung 19: Festlegen der Punkte A bis C und E bis G an einem rechten Bein zur Bestimmung des Tibia-Koordinaten-Systems und der OSGA. 4.5.2 Befestigung der Marker Die Befestigung der Ultraschallsender und des Empfängers sind entscheidend für die Qualität der Messung. Hochwald (2006) klebte den Empfänger mit Hilfe einer Platte mit doppelseitigem Klebeband auf die Tibia. Die Tibia bietet als einziger oberflächen- naher Knochen am Unterschenkel genügend Platz, um den Empfänger dementspre- chend zu befestigen. Zudem liegt so zwischen Knochen und Empfängerbefestigung keine Muskulatur, wodurch während der Bewegung des Sprunggelenkkomplexes nicht mit einer Relativbewegung zwischen Empfänger und Schienbein zu rechnen ist. Even- tuelle Bewegungen können auf Hautverschiebungen reduziert werden. Die von Hoch- wald (2006) entwickelte Empfänger-Befestigung hatte einen entscheidenden Nachteil: Da die Befestigung an die Tibia geklebt wurde, musste diese zuvor rasiert und die Be- festigung vor jedem Probanden neu mit Klebeband präpariert werden, was einen erheb- lichen Zeitaufwand darstellte. Aus diesem Grund wurde im Zuge dieser Untersuchung eine neue Befestigungsmöglichkeit entwickelt. In Abbildung 20 ist die neue Empfän- gerbefestigung zu sehen. Die Platte wird mittels eines elastischen Klettverschlussban- des an der Tibia angebracht. Die Elastizität des Bandes verhindert weitgehend eine Übertragung der durch die Muskulatur verursachten Bewegung auf die Befestigung, so dass ebenfalls kaum mit Relativbewegungen zwischen Empfänger und Tibia zu rechen ist. Zudem wurde der alte Empfänger durch einen kleineren und leichteren Empfänger ersetzt (vgl. Abbildung 20). Material und Methoden 44 Abbildung 20: Ultraschallempfänger und Tibiabefestigung (modifizierte Zebristech- nologie©). Die Befestigung der Ultraschallsender wurde nur geringfügig modifiziert. Die Befesti- gung muss es ermöglichen, die Rückfußbewegung möglichst isoliert aufzuzeichnen. Hochwald (2006) entwickelte in Anlehnung an die von Alt (2001) beschriebene Befe- stigung einen beschnittenen Schuh, der kaum mehr als die Ferse umschließt. Für diese Studie wurde der Schuh modifiziert (vgl. Abbildung 21). Als Grundlage diente eben- falls ein Fußballschuh mit einer rigiden Fersenkappe. Der vordere Teil und die Sohle des Schuhs wurden vollständig entfernt. Oben wurde ein Klettverschluss angebracht. Anstatt der Sohle wurde ein sehr dünnes Stoffteil eingenäht, welches gemeinsam mit dem Klettverschluss eine stramme Befestigung der Marker am Fuß ermöglicht. Die Marker selbst wurden an einem dünnen, entsprechend leichten Stahlbügel befestigt. Dieser wurde als verstellbarer Bogen am Schuh angebracht. Dadurch lässt sich der Schuh mit sehr geringem Zeitaufwand an jeden Fuß individuell anpassen. Zusätzlich ermöglicht es die neue Befestigung, die Neutralnullstellung im Stand aufzuzeichnen, ohne dass starke Relativbewegungen zwischen Schuh und Rückfuß in Kauf genommen werden müssen. Auch die Ultraschallsender sind frei justierbar an dem Metallbogen angebracht. Sie können im Verlauf des Bogens nach rechts und links verschoben und nach innen und außen gekippt werden. Material und Methoden 45 Abbildung 21: Ultraschallsenderbefestigung an einem rechten Fuß (Ultraschallsender: Zebristechnologie©). 4.5.3 Ablauf der Messung Die Methode zur Bestimmung der Sprunggelenkachsen nach Hochwald (2006) beruht wie bereits erwähnt auf einer Bewegungsanalyse des Sprunggelenkkomplexes. Die durchzuführende Bewegung ist entscheidend für die Genauigkeit der Ergebnisse ver- antwortlich. Nach einer ausreichenden Übungsphase wurden der Empfänger an der Tibia und die Sender am Fuß des Probanden befestigt. Anschließend konnte das Tibia-Koordinaten- System mit Hilfe des Ultraschall-Taststiftes bestimmt werden. Erst nach einer exakten Festlegung des Tibia-Koordinaten-Systems startet die eigentliche Messung: Im auf- rechten, hüftbreiten Stand wurde die Software gestartet, welche in dieser Position die Neutralnullstellung des Sprunggelenks festlegt. Der Proband wurde gebeten sich zu setzen und das Sprunggelenk in maximale Dorsalflexion zu bringen. Diese Position Material und Methoden 46 wird wiederum von der Software erfasst. Somit ist der Winkel festgelegt, um welchen die STA bei der Berechnung zurückrotiert werden muss. Zur Bestimmung der räumlichen Orientierung der Sprunggelenkachse mussten die Probanden in maximaler Dorsalflexion sechs aufeinanderfolgende Inversions- und Eversionsbewegungen durchführen, bevor die Messung beendet wurde (vgl. Abbildung 22). Das Programm gibt direkt nach der Messung die Mittelwerte und Standardabwei- chungen der berechneten Parameter aus. Bei einer Standardabweichung mehr als 10° wurde eine weitere Messung durchgeführt, andernfalls die Daten in die Auswertung aufgenommen. Der Untersucher fixierte mit einem leichten Druck auf den Fußballen die maximale Dorsalflexion während der Messung und fixierte kurz die Endpositionen in maximaler Inversion und Eversion. Alle Messungen wurden von ein und demselben Untersucher ausgeführt. Die Messung des rechten und linken Sprunggelenks wurde randomisiert durchgeführt. Abbildung 22: Bestimmung der Sprunggelenkachsen eines rechten Fußes. Fuß in maximaler Dorsalflexion (A), sowie gleichzeitiger maximaler Eversion (B) und ma- ximaler Inversion (C). 4.5.4 Auswertung der Achsdaten Nach dem Export der Rohdaten in eine Exceldatenbank wurden alle Probanden aus der weiteren Auswertung ausgeschlossen, bei denen die Standardabweichung der Messung eines oder beider Beine 10° überschritt. Anschließend wurde mit Hilfe des Ausreißer- tests nach Grubbs (Taylor, 1988) eine Ausreißerdiagnostik durchgeführt, um auffällige Werte zu identifizieren. Alle verbleibenden Daten wurden in die weitere Auswertung aufgenommen. Es wurden Mittelwerte und Standardabweichungen des Inklinations- winkels und des Deviationswinkels der STA berechnet. Material und Methoden 47 4.6 Statistische Analyse Zur statistischen Analyse der erfassten Daten wird die Statistiksoftware SPSS 17.0 verwendet. Die Mittelwerte und Standardabweichungen der Einzelmessungen der Ach- se werden von der Software des Achsmessgerätes ausgegeben. Von allen Parametern werden Mittelwerte und Standardabweichungen in Excel für Mac (Version 12.1.3) be- rechnet. Für bestehende Mittelwertunterschiede zwischen den Gruppen (an einer Struk- tur betroffen/nicht betroffen) wird ein t-Test für unabhängige Stichproben in SPSS gerechnet, um den Unterschied auf seine Signifikanz hin zu prüfen. Für die Mittel- wertunterschiede wird jeweils auch die Effektstärke d als Maß für die relative Größe des Effekts angegeben. Nach Cohen indiziert d = 0,2 einen keinen, d = 0,5 einen mitt- leren und d = 0,8 einen großen Effekt (Cohen, 1992). Unterschiede in prozentualen Verteilungen werden mit Hilfe des Chi-Quadrat-Tests untersucht. Zudem werden nicht parametrische Tests zur Überprüfung von Unterschie- den auf ihre Signifikanz hin verwendet, wenn parametrische Tests aufgrund fehlender Voraussetzungen nicht angewendet werden können. Eine binär logistische, schrittweise vorwärts gerechnete Regression soll Aufschluss über die Wahrscheinlichkeit geben, mit der die unabhängigen Variablen zur Entste- hung von Verletzungen an Achillessehne, Knie- oder Sprunggelenk beitragen. Das Si- gnifikanzniveau wurde bei 5 % festgelegt. Es wurde jeweils zweiseitig auf Signifikanz geprüft. Bei der binär logistischen Regression handelt es sich um ein sehr flexibles Analysever- fahren, das zur Beschreibung und Erklärung von Zusammenhängen und zur Prognose eingesetzt werden kann. Es zählt zu den strukturenprüfenden Verfahren. Es ist bei die- sem Verfahren möglich, den Zusammenhang zwischen metrisch skalierten unabhängi- gen Variablen und nominal skalierten abhängigen Variablen zu untersuchen. In dieser Studie werden als unabhängige Variablen der Arch Index, Gangwinkel, Achillesseh- nenwinkel, Inklinationswinkel der STA, Deviationswinkel der STA, Abstand Malleo- len, Abstand Condylen und die Laufdistanz definiert, und als abhängige Variable je- weils die Zugehörigkeit zu der Gruppe an derAchillessehne, Sprunggelenk und Knie betroffen/ nicht betroffen. Bei dem hier angewendeten Analyseverfahren wird die Wahrscheinlichkeit der Zuge- hörigkeit zu einer Gruppe (Kategorie der abhängigen Variable; betroffen/ nicht betrof- fen) in Abhängigkeit von mehreren unabhängigen Variablen bestimmt. Bei der Schät- zung der Eintrittswahrscheinlichkeit der Gruppen wird auf die (s-förmige) logistische Funktion zurückgegriffen. Daher gehört dieses Verfahren zu den nicht-linearen Analy- severfahren (Backhaus, Erichson, Plinke & Weiber, 2008). Es werden wie im Fall der Regressionsanalyse über einen Regressionsansatz die Gewichte bestimmt, mit denen Material und Methoden 48 die betrachteten unabhängigen Variablen die Wahrscheinlichkeit dafür beeinflussen, dass ein Beobachtungsfall zur Gruppe der Betroffenen gehört. Um die Wahrschein- lichkeit für das Eintreten eines Ereignisses (Verletzung) bestimmen zu können, wird angenommen, dass eine nicht empirisch beobachtete latente Variable „Z“ existiert. Diese kann die binäre Ausprägung der abhängigen Variable (Y) in Abhängigkeit der Ausprägungen der unabhängigen Variablen (Xj) erzeugen. Für einen Beobachtungsfall k lässt sich dieser Zusammenhang formal folgendermaßen formulieren, wobei mit Hil- fe von Z die Verbindung zwischen der binären abhängigen Variable und den unabhän- gigen Variablen hergestellt wird (Backhaus, Erichson, Plinke, & Weiber, 2008): € yk = 1 falls zk > 0 0 falls zk ≤ 0    (3) mit: € zk = β0 + β j ⋅ x jk + uk j=1 J ∑ (4) Eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, die das Ereignis y=1 oder y=0 nach Maßgabe der Einflussstärke Z erzeugt, ermöglich dann eine Wahrscheinlichkeitsaussage. Bei der logistischen Regression wird zu diesem Zweck auf die logistische Funktion (p) zu- rückgegriffen. Der Parameter β0 und die Regressionskoeffizienten (Logit- Koeffizienten) βj spiegeln die Einflussstärke der unabhängigen Variable auf die Ein- trittswahrscheinlichkeit P(y=1) wieder. Im Folgenden wird der logistische Regressi- onsansatz formal dargestellt, wobei die z-Werte auch als Logits bezeichnet werden: € pk (y =1) = 1 1+ e−zk (5) Mit der logistischen Funktion wird eine s-förmige Wahrscheinlichkeitsverteilung für das Ereignis y=1 erzeugt, wobei sich kleine Werte des Prädikators Z(X) gegen 0 annä- hern und große Werte gegen 1. Somit erzeugt die logistische Funktion einen nicht- linearen Zusammenhang zwischen der Eintrittswahrscheinlichkeit, der abhängigen Va- riable und den unabhängigen Variablen. Der erste Schritt beinhaltet die Auswahl geeigneter unabhängiger Variablen zur Be- schreibung der Gruppenzugehörigkeit. Hierfür werden die Variablen schrittweise hin- zugefügt und nur diejenigen in das Modell integriert, die zu einer Verbesserung der Modellanpassung führen. Der so genannte Omibus-Test stellt die Differenz zwischen dem Null-Modell (ohne Prädiktoren) und dem Prädiktoren-Modell dar. Ein signifikan- ter Chi-Quadrat-Test zeigt, dass die integrierten Prädiktoren einen signifikanten Zu- wachs bei der Modellanpassung liefern. Zur Güte der Modellanpassung gibt der Hos- mer-Lemshow-Test Auskunft. Er überprüft die Differenz zwischen den beobachteten und erwarteten Werten. Je geringer die Differenz, umso besser die Modellanpassung. Gesucht wird daher ein nicht signifikantes Ergebnis. Material und Methoden 49 Eine sogenannte Klassifizierungstabelle zeigt die durch das Modell korrekt eingestuf- ten Fälle. Eine zufällige Trefferquote läge bei 50%, wodurch ein entsprechend gutes Ergebnis deutlich über diesem Wert liegen sollte. Erst wenn die logistische Funktion eine höhere Trefferquote erreicht als nach dem Zufallsprinzip erreicht werden kann, ist diese von Nutzen. Mit Hilfe der Wald-Statistik wird die Null-Hypothese geprüft, dass eine unabhängige Variable keinen Einfluss auf die Trennung der Gruppen hat. Bei einem Signifikanzwert <0,05 hat eine unabhängige Variable signifikanten Einfluss auf die Trennung der Gruppen. 4.7 Methodendiskussion und Fehlerbetrachtung Die meisten Forschungsmethoden besitzen je nach Fragestellung und Zielsetzung Vor- und Nachteile. Das hier angewandte Untersuchungsdesign und die verwendeten bio- mechanischen Methoden sollen nicht nur auf mögliche methodische Mängel im For- schungsprozess hin, sondern auch bezüglich ihrer Passung und denkbarer Fehlerquel- len bei der Erhebung und Auswertung der Daten kritisch hinterfragt und diskutiert werden. 4.7.1 Probandenstichprobe Es wird davon ausgegangen, dass anatomische prädisponierende Faktoren für Verlet- zungen erst dann zum Tragen kommen, wenn das biologische System entsprechenden Belastungen ausgesetzt wird. Demzufolge wurde für diese Untersuchung eine Stich- probe aus Kollektiven ausgewählt, bei denen eine hohe Belastung des Bewegungsappa- rats als gegeben vorausgesetzt werden kann. Der Laufsport und Spielsportarten (geho- benes Leistungsniveau) gewährleisten eine gleichmäßig hoch bleibende Belastung des Bewegungsapparats, insbesondere der hier betrachteten unteren Extremität. Der Laufsport wurde aufgrund seines hohen Anteils an chronischen Überlastungsfolgen ausgewählt, deren Zusammenhang mit der individuellen Gelenkanatomie noch nahe- liegender erscheint als bei akuten Verletzungen. Um eventuelle Einflüsse der Gelenk- anatomie auf die Entstehung von akuten Sportverletzungen nicht von Anfang an auszu- schließen, wurden auch Spielsportler in die Studie eingeschlossen, da hier von einem größeren Anteil der Akutverletzungen als beim Langstreckenlaufen ausgegangen wer- den kann. Die Bestimmung der räumlichen Orientierung der STA erfordert eine möglichst exakte Bewegungsausführung. Dies begründet zum einen den Ausschluss von Probanden mit zum Zeitpunkt der Messung akuten Verletzungen und sehr geringem ROM sowie zum anderen die hohe Drop-Out-Rate. Bei Personen mit akuten Verletzungen im Bereich des Fuß und Sprunggelenks kann von einer schmerz- oder schwellungsbedingten Be- wegungseinschränkung ausgegangen werden, welche die Bewegungsweite und die Be- wegungsgenauigkeit der Eversions- und Inversionsbewegungen bei der Messung ver- Material und Methoden 50 fälschen kann. Ein geringer ROM erzeugt Bewegungsbahnen von sehr geringem Aus- maß. Es ist davon auszugehen, dass je geringer die Bewegungsweite ist, desto größer die Variabilität der Bewegungsausführung und desto größer auch die Standardabwei- chung der Einzelmessungen sind. Bei Personen mit sehr geringem ROM können nur sehr schwer exakte Daten erhoben werden. Viele Probanden, die untersucht wurden, hatten Schwierigkeiten bei der exakten Bewegungsausführung. Oft konnte die maxima- le Dorsalflexion trotz Unterstützung durch den Untersucher nicht gehalten werden, was zu einer hohen Standardabweichung und damit zum Ausschluss der Daten führte. 4.7.2 Anamnese Die Probanden konnten häufig über den Zeitpunkt der Verletzung keine oder nur ge- schätzte Angaben machen. Zudem war es schwierig eine Verletzung genau zu definie- ren, da sich der Untersucher lediglich auf die Angaben der Probanden stützen konnte. Eine exakte Differenzialdiagnose war nicht möglich. Es wurden lediglich die betroffe- nen Strukturen erfasst. Im Folgenden wird daher von Überlastungssymptomen oder Beschwerden im Bereich der Achillessehne und nicht von Achillessehnenverletzungen oder Achillodynie gesprochen. Ebenso werden alle Verletzungen im Bereich des late- ralen Kapselbandapparats und des Knies zu jeweils einer Gruppe zusammengefasst. 4.7.3 Laufbandanalyse 4.7.3.1 Gangbild und Ganggeschwindigkeit Es ist davon auszugehen, dass der Gang auf einem Laufband nicht dem normalen Gangbild auf festem Untergrund entspricht (Mickel & Schmidtbleicher, 2009). Daher ist eine ausreichende Eingewöhnungszeit unerlässlich. Um trotzdem einen zügigen Messablauf zu gewährleisten, wurde eine Eingewöhnungszeit von zwei Minuten als ausreichend erachtet. Die Wahl der Ganggeschwindigkeit gilt ebenfalls als Einfluss- faktor der Gangparameter. Rosenbaum et al. (1994) beschreibt eine Abhängigkeit der Kraftsumme und des maximalen Drucks von der Ganggeschwindigkeit. Ein Druckan- stieg sei unter der Ferse und dem medialen Vorfuß zu verzeichnen, wohingegen die Bereiche unter dem lateralen Vorfuß und dem Mittelfuß von abnehmenden Drücken bei zunehmender Ganggeschwindigkeit gekennzeichnet seien. Bei dieser Arbeit wer- den keine Absolutwerte oder Druckmaxima erfasst oder verglichen, sondern lediglich die Fußfläche und die Ausrichtung des Fußabdrucks im Verhältnis zur Gangrichtung ausgewertet. Durch die Flexibilität im Fußgewölbe hat bei höherer Geschwindigkeit auch eine größere Fußfläche Kontakt mit dem Untergrund. Eine vorgegebene Gangge- schwindigkeit würde einerseits eine bessere interindividuelle Vergleichbarkeit ermög- lichen, andererseits jedoch zu einem Anstieg der intraindividuellen Variabillität der Gangparameter führen (Winter, 1983). Um das Gangbild möglichst konstant und damit auch die Merkmalsvariabilität möglichst gering zu halten, wurden die Probanden gebe- ten eine individuelle Ganggeschwindigkeit zu wählen, die im Versuchsprotokoll fest- gehalten wurde. Material und Methoden 51 4.7.3.2 Arch Index und Gangwinkel Das verwendete Laufband hat nach Herstellerangaben einen Fehler von ≤ 5%. Diese Angabe bezieht sich auf die aufgezeichneten Kraftwerte. In dieser Studie wurden die Kraftwerte lediglich zur Bestimmung der Gangphasen verwendet. Zur Bestimmung der auszuwertenden Parameter wie Fußform und Gangwinkel wurde die Fläche herangezo- gen. Es gibt vom Herstellers keine Angaben zur Übersprechung der Sensoren und da- mit der Genauigkeit der Fläche. Es kann davon ausgegangen werden, dass im Fall ei- ner Ungenauigkeit der Messung bezogen auf die Fläche lediglich eine systematische Überschätzung der Fußfläche möglich ist, genau dann, wenn die nebenan liegenden Sensoren angesprochen werden, obwohl der Fuß diese nicht überdeckt. Der Fehler des Arch Index setzt sich zusammen aus dem Gerätefehler, dem Merkmalsfehler und dem Auswertefehler (vgl. Formel 6). Da der Gerätefehler immer in den ermittelten Merk- mals- und Auswertefehler einfließt, besteht der Fehler für den Arch Index wie in For- mel 6 angegeben aus dem Merkmalsfehler und dem Auswertefehler. Der Auswertefeh- ler konnte bestimmt werden, indem bei einem Probanden zehnmal derselbe Fußab- druck ausgewertet wurde. Die Standardabweichung und damit der Fehler betrug σ = ± 4,6 Sensoren oder bei einer Ortsauflösung von 1,4 Sensoren/cm2 σ =3,22 cm2. Der Merkmalsfehler ist gegeben durch die natürliche Variabilität des Gangs. Diese wurde durch die Wahl der individuellen Ganggeschwindigkeit möglichst gering gehalten. Der Merkmalsfehler lässt sich nur gemeinsam mit dem Auswertfehler bestimmen. Es wur- den hierfür 29 Schritte einer Person ausgewertet. Die Standardabweichung für die Ge- samtfläche betrug σ = ± 7,3 Sensoren oder σ =5,11 cm2. Somit ergibt sich für den Feh- ler des Arch Index die Formel 9. € δAI ≈δGerät + δMerkmal + δAuswert (6) € δAI ≈δMerkmal+Auswert (7) € δAI ≈± 7,33Sensoren (8) € δx xBest AI ≈ δx X *100 ≈ 7,33Sensoren141Sensoren ∗100 ≈ ±5% (9) Der Relative Fehler bezogen auf den Range von 141 Sensoren ist ≤ 5% (vgl. Formel 9). Der Berechnung des Fehlers für den Gangwinkel liegt ebenfalls der angenommene sy- stematische Gerätefehler zugrunde. Die Formel des Fehlers für den Gangwinkel lautet demnach folgendermaßen (vgl. Formel 10): € δGW ≈δMerkmal + δAuswert (10) Material und Methoden 52 € δGW ≈δMerkmal+Auswert≈±1,33 ° (11) € δx xBest GW ≈ δx X *100 ≈ 1,33°30° ∗100 ≈ ±4,5% (12) Der Auswertefehler wurde mit Hilfe einer 10-maligen Auswertung eines gemittelten Fußabdrucks bestimmt. Die Standardabweichung betrug hier σ = 0,8°. Der Auswert- fehler stellt die Standardabweichung der Auswertung von 29 Schritten eines Probanden mit σ = 1,33° dar. Der relative Fehler, bezogen auf den Range von 30° ist damit ≤ 4,5%. 4.7.3.3 Achillessehnenwinkel Das hier eingesetzte Verfahren zur Bestimmung des Achillessehnenwinkels wurde von Nigg (1986) entwickelt. Es wurde in vielen weiteren Forschungsprojekten angewendet, aber auch häufig diskutiert und kritisiert. Einer der Kritikpunkte betrifft die nicht er- fassbare Relativbewegung zwischen Schuh und Fuß (Mayer et al., 2001). Dieses Pro- blem wurde hier durch eine Barfußmessung eliminiert. Allerdings bleibt das Problem der Gewebeverschiebung auf die Beschreibung von Segmentbewegungen, welche so- wohl durch 3D- als auch durch 2D-Messungen kaum zu erfassen sind (Mayer et al., 2001). Da die absoluten Winkelwerte (βTD und βMS) stark von der Lage der angebrachten Markierungen abhängig sind, sind diese kritischer zu betrachten als die Differenz der Winkel bei TD und MS. Der Fehler zur Berechnung des Achillessehnenwinkels (δΔβ) setzt sich zusammen aus dem Fehler, der sich durch die Bestimmung des Touch- Downs (TD) und des Endes der Midstance-Phase (MS), bedingt durch die Bildfre- quenz, ergibt (δBild), dem Fehler der Variabilität der Pronationsbewegung (δMerkmal) und dem Auswertefehler (δAuswert). ΔΕBild konnte abgeschätzt werden, indem βTD und βMS bei einer Person beim selben Schritt jeweils 10 mal erstens zum Zeitpunkt des Touch- Downs und am Ende der Midstance-Phase mit Hilfe der Bodenreaktionskraftkurve bestimmt wurde, zweitens zum Zeitpunkt eines Frames davor und drittens zum Zeit- punkt eines Frames danach. Der Mittelwert der Standardabweichungen ergibt demnach δBild;TD=0,68° und δBild;MS=0,9°. Die Bestimmung des MS ist vermutlich deshalb mit einem größeren Fehler behaftet als die Bestimmung des TD, da der TD aufgrund des steilen Anstiegs der Bodenreaktionskraftkurve leichter zu bestimmen ist als MS, der nur durch ein lokales Minimum gekennzeichnet ist. Für die exakte Bestimmung des Achillessehnenwinkels ist eine Highspeedkamera noch besser geeignet. Die Wahl einer Videokamera in dieser Studie führte zu einem großen gerätebedingten Fehler bei der Bestimmung der Midstance-Phase. Um Δβ ermitteln zu können, wird jeweils der ermit- telte Achillessehnenwinkel bei TD vom Achillessehnenwinkel bei MS subtrahiert, womit sich nach dem Fehlerfortpflanzungsgesetz die Fehler addieren. Damit ergibt sich bereits durch das Gerät ein Fehler von 1,58°. Da Δβ sich in einem geringen Wer- Material und Methoden 53 tebereich zwischen max=11,7° und min=-4,3° bewegt, würde sich allein der relative Gerätefehler auf ≤ 10% (bezogen auf den Range) belaufen. Aufgrund der gewählten Methode sind die Winkeländerungen mit Einschränkung zu interpretieren. Für βTD be- läuft sich der Gerätefehler bei einem Range von 26° auf ≤2,3%. Der Gerätefehler für βMS liegt mit einem Range von 29° bei <3°. Der Auswertefehler für den Achillesseh- nenwinkel bei TD wird als die Standardabweichung bei einem 10-fach ausgewerteten Schritt angegeben. Somit ergibt sich ein auswertebedingter Fehler δ≈0,5°. Für MS er- gibt sich ein Auswertefehler von 0,46°. Der Merkmalsfehler enthält sowohl den Gerä- tefehler als auch den Auswertefehler. Er stellt die Standardabweichung bei 29 ausge- werteten Schritten einer Person dar und ist (vgl. Formel 8) für TD ≤2,3%, für MS ≤3%. Nach dem Fehlerfortpflanzungsgesetz ergibt sich damit für die Differenz beider Werte (Δβ) ein Fehler von ≤7,5% (vgl. Formel 18). € δβ TD ≈ δMerkmal+Auswert ≈ ±0,6° (13) € δx xBest Δβ Range;MS ≈ δx X *100 ≈ 0,6°26° ∗100 ≈ ±2,3% (14) € δβ MS ≈ δMerkmal+Auswert ≈ ±0,6° (15) € δx xBest Δβ Range;MS ≈ δx X *100 ≈ 0,8°29° ∗100 ≈ ±3% (16) € δΔβ ≈ δβTD + δβ MS ≈ 0,6° + 0,8° ≈1,2° (17) € δx xBest Δβ Range ≈ δx X *100 ≈ 1,2°16° ∗100 ≈ ±7,5% (18) Es wurde versucht, den Fehler durch eine möglichst exakte Auswertung so gering wie möglich zu halten. Alle Auswertungen wurden von einer Person durchgeführt, um Inte- robserver-Effekte ausschließen zu können. 4.7.4 Determination der Sprunggelenkachsen Hochwald (2006) gibt einen Fehler für das gesamte Messverfahren an. Dieser Fehler wurde mit Hilfe eines Reliabilitätstests am mechanischen Modell und eines Reliabili- tätstests in-vivo abgeschätzt. Hochwald (2006) gibt für die Zusammensetzung des Feh- lers folgende Formel an: € ΔEAchse ≈ ΔEZebris( ) 2 + ΔEmath( ) 2 + ΔEkoord( ) 2 + ΔEmove( ) 2 (19) € ΔEZebris≤0,001 ° (20) Material und Methoden 54 € ΔEmath≤0,001 ° (21) € ΔEkoord≤2 ° (22) € ΔEmove≤5 ° (23) ΔEZebris stellt dabei den Fehler dar, der von der Firma Zebris® bezüglich der X-, Y- und Z-Koordinaten des CMS 20 in Kombination mit dem JMA 1111 Sensor angege- ben wird, ΔEmath ist der durch Rundungsfehler verursachte Fehler der mathematischen Methode, ΔEkoord ist der geschätzte Fehler, der beim Festlegen des Tibia-Koordianten- Systems entsteht und ΔEmove stellt den geschätzten Fehler dar, der durch eine ungenaue Bewegungsausführung bei der Messung in-vivo entsteht. ΔEZebris und ΔEmath können vernachlässigt werden. Die Genauigkeit der Messung hängt also zum einen von einer exakten Bestimmung des Tibia-Koordinaten-Systems ab. Es r wurde versucht, ΔEkoo möglichst gering zu halten, indem der Untersucher vor Beginn der Studie sehr viele Testmessungen absolvierte. Um Interobserver-Effekten vorzubeugen, wurden alle 495 Messungen von einem Untersucher durchgeführt. Zum anderen entsteht, wie Hochwald (2006) in seiner Arbeit zeigt, der größte Fehler durch eine ungenaue Bewegungsaus- führung. Da die während der Messung durchzuführende Bewegung keiner alltäglichen Bewegung entspricht und ein hohes Maß an Koordination erfordert, wurde diese mit jedem Probanden vor der Untersuchung geübt. Ohne Mithilfe des Untersuchers können nur sehr wenige Personen die Bewegung so exakt ausführen, dass die Variabilität und damit auch die Standardabweichung gering ausfällt. Dieser Punkt stellt auch die Schwachstelle des Verfahrens dar. Es gibt zwei Möglichkeiten die Bewegungsausfüh- rung zu verbessern und dadurch entsprechend verwertbare Daten zu erhalten: Entweder die Probanden haben ausreichend Zeit die Bewegung zu üben (mehrmals pro Tag an mehreren Tagen), oder ein erfahrener Untersucher unterstützt die Bewegung, indem er gegen die Fußsohle des Probanden drückt, um die Dorsalflexion konstant zu halten und indem er die Endpunkte der Eversion- und Inversionsbewegung kurz fixiert. In dieser Studie war aufgrund der großen Stichprobe lediglich die zweite Möglichkeit umsetz- bar. Der Untersucher führte also den Fuß des Probanden, um eine möglichst genaue Bewegungsausführung zu gewährleisten und auf diese Weise ΔEmove möglichst gering zu halten. Durch das Eingreifen des Untersuchers nimmt die Objektivität des Verfah- rens ab. Es kann nicht komplett ausgeschlossen werden, dass die Bewegungsführung durch den Untersucher die Bewegung selbst und damit auch die Ergebnisse beeinflusst, jedoch kann der Fehler, der durch die Unterstützung des Untersuchers entsteht, im Vergleich zu dem Fehler des Messverfahrens so gering eingeschätzt werden, dass er vernachlässigbar ist. Es kann bei diesem Verfahren also von einem Messfehler ≤5° ausgegangen werden. Dies führt zu einem relativen Fehler bezüglich der STA des In- klinationswinkels von ≤ 6 % und des Deviationswinkels von ≤ 3,6 %. Material und Methoden 55 4.7.5 Statistische Analyse Die deskriptive Statistik stellt in dieser Studie keine größeren Probleme dar. Sie wurde standarmäßig ausgewählt und angewendet. Auch ist es sinnvoll, für mögliche Mittel- wertunterschiede als parametrischen Test einen t-Test für unabhängige Stichproben und als nicht parametrischen Test einen Man-Whitney-U-Test, auch Wilcoxon-Test genannt, anzuwenden. Um etwas über die Stärke des Zusammenhangs zwischen zwei Merkmalen, wie beispielsweise Deviations- oder Inklinationswinkel und Entstehung von Achillessehnenprobleme aussagen zu können, sollte im Normalfall ein Quotenver- hältnis (Odds Ratio) gebildet werden, wie es auch häufig bei epidemiologischen Studi- en in der Medizin angewendet wird (Bortz & Lienert, 2003). In diesem Fall ist diese Methode jedoch daher nicht anwendbar, da bei den Odds Ratios Häufigkeiten vergli- chen werden. Beispielsweise Personen, die ein bestimmtes Risiko haben und erkrankt sind, werden mit Personen verglichen, die dieses Risiko ebenfalls haben und nicht er- krankt sind, sowie mit Personen ohne Risiko, die nicht erkrankt sind und Personen oh- ne Risiko, die erkrankt sind. Bei dieser Studie handelt es sich bei den unabhängigen Variablen allerdings um metrisch skalierte Variablen, bei denen nicht davon gespro- chen werden kann, dass ein Risiko vorhanden ist oder nicht. Die klassischen Odds Ra- tios kommen hier somit nicht in Frage. Das Skalenniveau der abhängigen und der unabhängigen Variablen stellt auch die Schwierigkeit bei der multivariaten Analyse dar. Im Normalfall werden mehrfaktoriel- le Zusammenhänge häufig mit einer Varianzanalyse untersucht. Diese ist jedoch nur anwendbar, wenn die abhängige Variable metrisch skaliert ist, was in dieser Studie nicht der Fall ist. Es bleibt die Diskriminanzanalyse oder die binär logistische Regres- sion. Da es sich bei der binär logistischen Regression nicht nur um ein Klassifikati- onsverfahren handelt wie bei der Diskriminanzanalyse, sondern um ein Verfahren, welches die Wahrscheinlichkeiten berechnet und dabei gleichzeitig die Chancen in Form der Odds mit einbezieht, wurde hier in Anlehnung an die Literatur (Taunton et al., 2006) die vorwärts schrittweise binär logistische Regression zur multivariaten Analyse ausgewählt. Ergebnisse 56 5 Ergebnisse Die Angabe „Gesamt“ bezieht sich grundsätzlich auf alle in die Auswertung aufge- nommenen Probanden oder im Falle eines Parameters, der sowohl rechts als auch links erfasst wurde, auf die Ergebnisse beider Beine, aller Probanden. 5.1 Anamnese 5.1.1 Probandenstichprobe und Anthropometrie Es wurden 495 Probanden untersucht. Die Daten von 307 Probanden wurden in die Auswertung aufgenommen. Die übrigen Probanden mussten aufgrund von Messunge- nauigkeiten, fehlenden Daten oder zu großer Standardabweichung bei der Achsmes- sung ausgeschlossen werden. Von den eingeschlossenen Probanden waren 89 weiblich und 218 männlich. 238 der 307 Probanden waren Läufer und 69 Spielsportler (12 Fuß- ballspieler (17 %), 8 Handballer (12 %), 5 Volleyballer (8 %), 26 Basketballspieler (38 %) und 17 betrieben eine andere Sportart (25 %)). Die anthropometrischen Daten aller Probanden sind in Tabelle 5 aufgelistet. Tabelle 5: anthropometrische Daten aller Probanden, aufgeschlüsselt nach Frauen und Männern, sowie Läufern und Spielsportlern. Ergebnisse 57 5.1.2 Verletzungsinzidenz Von allen 307 Probanden waren 211 bereits an der unteren Extremität verletzt. Dies entspricht einer Verletzungsrate von 69 %. Es wurden insgesamt 664 Verletzungen gezählt. Davon waren 21 % jeweils am Sprung- und Kniegelenk und 15 % an der Achillessehne lokalisiert. Die Anzahl der an der rechten Achillessehne betroffenen Personen beträgt 50, der an der linken betroffenen 45. Abbildung 23 verdeutlicht die prozentuale Verteilung der Verletzungen bezogen auf ihre Lokalisation, aufgeschlüs- selt in weiblich und männlich. Es konnte ein signifikanter Unterschied zwischen der Häufigkeit der Achillessehnenbeschwerden bei Frauen (8 %) und bei Männern (18 %) festgestellt werden. Abbildung 23: Prozentuale Verteilung der Verletzungen bezogen auf die Lokalisation und aufgeschlüsselt nach Männlich und Weiblich. Signifikante Ergebnisse des Chi- Quadrat-Tests sind mit * (p<0,05) gekennzeichnet. Die am häufigsten betroffene Struktur war der laterale Kapselbandapparat mit 21 % gefolgt von der Achillessehne mit 15 % und den Menisken mit 7 %. Ergebnisse 58 Tabelle 6 zeigt sowohl die gesamte als auch die geschlechtsbezogene Häufigkeitsver- teilung der betroffenen Strukturen und Verletzungen. Der Anteil der Überlastungssym- ptome im Bereich der distalen Aponeurose war bei Frauen signifikant (p = 0,023) hö- her und an der Patella- (p = 0,043) und der Achillessehne signifikant geringer (p = 0,007) als bei Männern. Tabelle 6: Häufigkeit der verletzten Strukturen/Verletzungen aller Probanden, der Frauen und der Männer. Signifikante (p<0,05) Ergebnisse des Chi-Quadrat-Tests be- züglich der Geschlechterdifferenz sind mit *, hochsignifikante (p<0,001). Ergebnisse 59 Tabelle 7 zeigt die Häufigkeitsverteilung der Verletzungen von Läufern im Vergleich zu Spielsportlern. Überlastungssymptome an der Plantarfascie (p=0,045) und an dem Femoropatellaren-Gelenk (p=0,017) treten bei Läufern signifikant häufiger auf als bei Spielsportlern. Der laterale Kapselbandapparat ist bei Spielsportlern hochsignifikant (p<0,001) häufiger betroffen als bei Läufern, wohingegen sich bei der Achillessehne ein gegenteiliges Bild zeigt: Hier sind Läufer hochsignifikant häufiger betroffen als Spielsportler. Tabelle 7: Häufigkeit der verletzten Strukturen/Verletzungen aller Probanden, der Läufer und der Spielsportler. Signifikante (p<0,05) Ergebnisse des Chi-Quadrat-Tests bezüglich der Sportartdifferenz sind mit *, hochsignifikante (p<0,001) mit ** gekenn- zeichnet. 5.1.3 Abstand der medialen Condylen und der medialen Malleolen Die während der Anamnese erfassten mittleren Abstände der medialen Condylen und der medialen Malleolen zueinander sind in Tabelle 8 dargestellt. Nach dem Kolmogo- rov-Smirnov-Test sind sie nicht normalverteilt. Tabelle 8: Mittlerer Abstand der medialen Condylen und der medialen Malleolen. Bei Frauen und Männern unterscheiden sich die Abstände nur sehr geringfügig. Der mittlere Abstand der Condylen der Männer ist etwas größer als derjenige der Frauen. Ergebnisse 60 Die der Malleolen sind sowohl bei Männern als auch bei Frauen im Mittel 0,3 cm von- einander entfernt (vgl. Abbildung 24). Abbildung 24: Mittlere Abstände der medialen Condylen und Malleolen aller Frauen und aller Männer. Der Abstand der medialen Condylen bei Läufern unterscheidet sich nach dem Man- Whitney-U-Test signifikant von demjenigen der Spielsportler. Läufer haben im Mittel einen Abstand der Condylen von 2,5±2,1 cm und Spielsportler von 3,4±3,6 cm, wo- hingegen die mittleren Abstände der Malleolen der Läufer (0,26±0,8 cm) und diejeni- gen der Spielsportler (0,27±0,9 cm) annähernd gleich weit voneinander entfernt sind (vgl. Abbildung 25). Abbildung 25: Mittlere Abstände der medialen Condylen und Malleolen aller Läufer und aller Spielsportler. Ergebnisse 61 Bezüglich der mittleren Abstände der Condylen ist eine kleine Abweichung der Perso- nen mit Achillessehnenbeschwerden von denjenigen ohne zu verzeichnen, welche al- lerdings nicht signifikant ist. Ebenso sind weder bei Personen mit und ohne Kniebe- schwerden oder mit und ohne Verletzungen am lateralen Kapselbandapparat signifi- kante Unterschiede zu erkennen (vgl. Abbildung 26). Abbildung 26: Mittlere Abstände der medialen Condylen der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Kapselbandapparat betroffenen und nicht betroffenen Personen. Abbildung 27: Mittlere Abstände der medialen Malleolenn der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Kapselbandapparat betroffenen und nicht betroffenen Personen. Ergebnisse 62 Auch die Abstände der medialen Malleolen zeigen keine signifikant unterschiedlichen Mittelwerte bezüglich der an der Achillessehne, dem Knie oder dem lateralen Kapsel- bandapparat verletzt/ betroffenen und nicht verletzten Personen (vgl. Abbildung 27). 5.1.4 Trainingsgewohnheiten Die mit Hilfe der Anamnese erfassten Angaben zu den Trainingsgewohnheiten sind in Tabelle 9 abgebildet. Tabelle 9: Anamnetisch erfasste Angaben zu den Trainingsgewohnheiten aller Pro- banden und der Läufer sowie der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Kapselbandapparat betroffenen/ verletzten Personen. Die erfassten Trainingsgewohnheiten beinhalten die Trainingszeit in h/Woche, die Trainingsdistanz in km/Woche und die Trainingsgeschichte in Jahren. Die Gesamt- stichprobe trainiert im Mittel 4 Stunden lang und legte dabei 32 km/Woche zurück. Läufer liegen mit 5 Stunden Training pro Woche und gelaufenen 41 km deutlich dar- über, ebenso wie Probanden mit Achillessehnenbeschwerden mit ebenfalls 5 gelaufe- nen Stunden und 44 Kilometern pro Woche. Personen mit Kniebeschwerden laufen 4 Stunden in der Woche und legen dabei 36 km zurück. Personen mit Verletzungen am lateralen Kapselbandapparat liegen mit 3 Stunden in der Woche und zurückgelegten 26 Kilometern deutlich unter dem Wert der Gesamtstichprobe. Es ist augenscheinlich, dass Probanden mit Achillessehnenbeschwerden mehr Kilometer in derselben Zeit zu- rücklegen als Läufer. In Tabelle 9 ist das anhand der Trainingszeit und der Trainings- distanz berechnete Lauftempo angegeben. In der letzten Spalte von Tabelle 9 ist der Anteil der Läufer in den einzelnen Gruppen dargestellt. Die Gruppen der Personen mit Achillessehnen- und Kniebeschwerden wei- sen einen Anteil an Läufern auf, der den der Gesamtstichprobe übersteigt. Die Gruppe der Personen mit Verletzungen am lateralen Kapselbandapparat hingegen weist mit 61 % einen deutlichen geringeren Anteil auf. Nach dem Kolmogorov-Smirnov-Test war die gelaufene Distanz pro Woche normal- verteilt Der Mittelwert aller Probanden beträgt 32 km/Woche, Männer liefen im Mittel Ergebnisse 63 34 km/Woche und Frauen 26 km/Woche. Dieser geschlechtsspezifische Unterschied war im t-Test für unabhängige Stichproben hochsignifikant (vgl. Abbildung 28). Abbildung 28: Mittlere Laufdistanz in km/Woche aller Probanden, der Männer und der Frauen. Im t-Test für unabhängige Stichproben hochsignifikante Ergebnisse sind mit ** gekennzeichnet. Abbildung 29: Laufdistanz [km/Woche], aufgeschlüsselt in an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffen/ verletzt sowie in männlich und weib- lich. Im t-Test für unabhängige Stichproben signifikante Ergebnisse sind mit *, hoch- signifikante mit ** gekennzeichnet. Ergebnisse 64 Die gelaufene Distanz pro Woche bezogen auf die betroffenen Strukturen zeigt einen hochsignifikanten Unterschied zwischen der Laufdistanz der Personen mit Achilles- sehnenbeschwerden (44 km/Woche) und den Personen ohne Achillessehnenbeschwer- den (29 km/Woche, vgl. Abbildung 29). Ebenso war die Laufdistanz der Männer mit Achillessehnenbeschwerden hochsignifikant größer (47 km/Woche) als die der Männer ohne Beschwerden (29 km/Woche) und signifikant größer als die der betroffenen Frau- en (31 km/Woche, vgl. Abbildung 29). Zudem konnte ein signifikanter Unterschied zwischen den am lateralen Sprunggelenk verletzten Personen (26 km/Woche) und den nicht verletzten Personen (36 km/Woche) sowie zwischen den am lateralen Sprungge- lenk verletzten Männern (25 km/Woche) und den unverletzten Männern (38 km/Woche) festgestellt werden (vgl. Abbildung 29). Ebenso wie zwischen allen an der Achillessehne betroffenen Personen und nicht be- troffenen Personen zeigt sich zwischen den Läufern mit Achillessehnenbeschwerden und den Läufern ohne Achillessehnebeschwerden ein signifikanter Mittelwertunter- schied (vgl. Abbildung 30). Außerdem laufen betroffene Männer mit 50 km/Woche im Mittel signifikant mehr als nicht betroffene Männer (41 km/Woche) und als betroffene Frauen (32 km/Woche). Zusätzlich zeigt sich ein signifikanter Unterschied in der mitt- leren Laufdistanz bei Männern mit Kniebeschwerden und bei Frauen mit Kniebe- schwerden. Männer mit Kniebeschwerden laufen im Mittel 41 km/Woche und Frauen lediglich 26 km/Woche (vgl. Abbildung 30). Abbildung 30: Laufdistanz der Läufer [km/Woche], aufgeschlüsselt in an der Achilles- sehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffen/ verletzt sowie in männlich und weiblich. Im t-Test für unabhängige Stichproben signifikante Ergebnisse sind mit * gekennzeichnet. Ergebnisse 65 In Abbildung 31 sind die wöchentlich gelaufenen Distanzen der Spielsportler, aufge- schlüsselt in die betroffenen Strukturen Achillessehne, Knie und laterales Sprungge- lenk sowie in Männer und Frauen dargestellt. Abbildung 31: Laufdistanz der Spielsportler [km/Woche], aufgeschlüsselt in an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffen/ verletzt sowie in männlich und weiblich. 5.2 Laufbandanalyse Die Laufbandanalyse beinhaltet die plantare Druckverteilung, deren Auswertung zu den Ergebnisse des Arch Index und des Gangwinkels führt, sowie die Videoanalyse, welche die Daten des Achillessehnenwinkels und der Achillessehnenwinkeldifferenz liefert. 5.2.1 Arch Index Der Arch Index stellt ein Maß für die Fußform dar. Nach dem Kolmogorov-Smirnov- Test ist er nicht normal verteilt. Der Mittelwert des Arch Index aller Probanden beträgt 0,22±0,06 und liegt damit knapp über der Schwelle zwischen Normalfuß und Hohlfuß. Der Mittelwert des rechten Fußes liegt ebenfalls bei 0,22±0,06 und der des linken Fu- ßes bei 0,21±0,06. Der minimale Wert beträgt 0,03 und der maximale 0,4 (vgl. Tab. 10). Ergebnisse 66 Tabelle 10: Mittlerer Arch Index aller Probanden sowie des rechten und des linken Fußes. Die Fußformen von 43 % aller Probanden können als Normalfuß klassifiziert werden, 35 % als Hohlfuß und 22 % als Plattfuß. Bezogen auf den rechten und linken Fuß zeigt sich ein vergleichbares Bild. Einen Normalfuß weisen 44 % (rechts) und 38 % (links) aller Probanden auf. Einen Hohlfuß zeigen 31 % (rechts) und 37 % (links), wohinge- gen 22 % (rechts) und 21 % (links) der Probanden einen Plattfuß zeigen (vgl. Abbil- dung 32). Insgesamt haben cirka 12 % mehr Probanden einen Hohlfuß als einen Platt- fuß, wobei dieser Unterschied im Chi-Quadrat-Test keine Signifikanz zeigt. Abbildung 32: Häufigkeiten der verschiedenen Fußformen des linken Fußes, des rech- ten Fußes aller Probanden und Gesamt. Abbildung 33 veranschaulicht den Arch Index des rechten und linken Fußes sowie bei- der zusammen, aufgeteilt in Frauen und Männer. Alle Mittelwerte liegen im Bereich eines Normalfußes. Lediglich der Mittelwert des linken Fußes der Männer liegt auf der Schwelle zum Hohlfuß. Ein ähnliches Bild zeigt sich bei den rechten und linken Füßen der Läufer und Spielsportler (vgl. Abbildung 34), wobei die Läufer in allen drei Fällen einen geringeren Arch Index zeigen als die Spielsportler. Ergebnisse 67 Abbildung 33:Arch Index des rechten und linken Fußes sowie des rechten und linken Fußes gemeinsam, jeweils unterteilt in Frauen und Männer. Abbildung 34: Arch Index des rechten und linken Fußes sowie des rechten und linken Fußes gemeinsam, jeweils unterteilt in Läufer und Spielsportler. Personen mit Achillessehnenbeschwerden weisen einen etwas kleineren Arch Index auf als nicht betroffene Personen. Der Arch Index der an der Achillessehne betroffenen Personen liegt knapp unterhalb der Schwelle zwischen Normalfuß und Hohlfuß, wobei alle anderen Werte im Normalfußbereich liegen. Personen ohne Verletzung am latera- len Kapselbandapparat zeigen im Vergleich zu Personen mit Verletzung im Mittel ei- nen leicht reduzierten Arch Index (vgl. Abbildung 35). Ergebnisse 68 Abbildung 35: Arch Index von an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffenen/verletzten und unverletzten Personen. 5.2.2 Achillessehnenwinkel Die Achillessehnenwinkel bei Touchdown (βTD), bei Midstance (βMS) und die Achil- lessehnenwinkeldifferenz (Δβ) sind nach dem Kolmogorov-Smirnov-Test normalver- teilt. Der Mittelwert des Achillessehnewinkels bei Touchdown beträgt 184°±4° mit einem Minimum von 169° und einem Maximum von 194°. Der mittlere Achillesseh- nenwinkel bei Midstance beträgt 186°±4° mit einem Minimum von 171° und einem Maximum von 200°. Die mittlere Achillessehnenwinkeldifferenz liegt bei 3,7°±2,4° mit einer minimalen Differenz von -4,3° und einer maximalen Differenz von 11,7°(vgl. Tab. 11). Tabelle 11: Achillessehnenwinkel des linken und des rechten Fußes bei Touchdown und Midstance sowie Achilles-sehnenwinkeldifferenz gesamt. Die Mittelwerte von Δβ des jeweils rechten und linken Fußes aller Frauen und aller Männer liegen in einem Bereich zwischen 3,6°± 2,5° und 4,7°±2,4° (vgl. Abbildung 36). Auch die Mittelwerte von Δβ der rechten und linken Füße der Läufer und Spiel- Ergebnisse 69 sportler unterschieden sich kaum. Sie liegen in einem Bereich zwischen 3,6°±2,4° und 3,8°±2,3° (vgl. Abbildung 37). Abbildung 36: Mittlere Achillessehnenwinkeldifferenz (Δβ) des rechten und linken Fu- ßes aller Frauen und aller Männer. Abbildung 37: Mittlere Achillessehnenwinkeldifferenz (Δβ) des rechten und linken Fu- ßes aller Läufer und aller Spielsportler. Die mittlere Achillessehnenwinkeldifferenz der Personen mit Achillessehnenbe- schwerden unterscheidet sich nicht von demjenigen der Personen ohne Probleme an der Achillessehne (vgl. Abbildung 38). Personen mit Problemen am Kniegelenk jedoch haben im Mittel eine größere Differenz als Personen ohne Knieprobleme. Auch Perso- nen mit einer Verletzung am lateralen Kapselbandapparat haben im Mittel eine größere Ergebnisse 70 Achillessehnenwinkeldifferenz als unverletzte Personen. Jedoch sind diese Differenzen nicht statistisch signifikant. Die jeweils unverletzten Probanden zeigen durchgehend einen mittleren Achillessehnenwinkel, der cirka dem Mittelwert aller Probanden ent- spricht (3,7°). Abbildung 38:Mittlere Achillessehnewinkeldifferenz der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffenen/verletzten und unverletzten Proban- den. 5.2.3 Gangwinkel Der Gangwinkel aller Personen ist nach dem Kolmogorov-Smirnov-Test nicht normal- verteilt. Der Mittelwert des Gangwinkels aller Probanden beträgt 7,6°±4,6°, wobei der größte gemessene Wert 26° beträgt und der kleinste -4° (vgl. Tab. 12). Tabelle 12: Mittelwert und Standardabweichung, Minimum sowie Maximum des Gangwinkels aller Probanden sowie des linken und rechten Fußes. Der Gangwinkel zeigt einen eindeutigen geschlechtsspezifischen Unterschied. Männer haben im Mittel mit 8°±5° einen hochsignifikant größeren Gangwinkel als Frauen mit 6°±4° (vgl. Abbildung 39) (d= 0,442). Dieses Bild ist sowohl am rechten und linken Fuß als auch insgesamt zu sehen (vgl. Abbildung 44). Ergebnisse 71 Abbildung 39: Mittlerer Gangwinkel aller Männer und Frauen des jeweils rechten und linken Fußes sowie gesamt. Im Man-Whitney-U-Test hochsignifikante Ergebnisse sind mit ** gekennzeichnet. Betrachtet man die Ergebnisse des Gangwinkels der Läufer im Vergleich zu den Spiel- sportlern, so sind keine signifikanten Unterschiede zu erkennen (vgl. Abbildung 40). Abbildung 40: Mittlerer Gangwinkel aller Läufer und Spielsportler des jeweils rechten und linken Fußes sowie gesamt. Der mittlere Gangwinkel der an der Achillessehne, dem Knie oder dem lateralen Kap- selbandapparat betroffenen/ verletzten oder unverletzten Personen zeigt keine Unter- schiede größer als 0,4° (vgl. Abbildung 41). Ergebnisse 72 Abbildung 41: Mittlerer Gangwinkel der an der Achillessehne, dem Knie und dem late- ralen Sprunggelenk betroffenen/ verletzten und unverletzten Probanden. 5.3 Die subtalare Gelenkachse Der Inklinationswinkel und der Deviationswinkel des unteren Sprunggelenks sind nach dem Kolmogorov-Smirnov-Test normalverteilt. Die Ergebnisse der subtalaren Gelenkachse sind in Tabelle 13 dargestellt. Der Inklina- tionswinkel aller Probanden beträgt 42°±16°. Der Deviationswinkel aller Probanden liegt bei 11°±23°. Der Inklinationswinkel des rechten und linken Fußes beträgt eben- falls 42°. Der Deviationswinkel des rechten Fußes beträgt 16°±23° und der des linken Fußes lediglich 6°±22°. Der Deviationswinkel des rechten und linken Fußes zeigt da- mit eine im t-Test für unabhängige Stichproben hochsignifikante Mittelwertdifferenz von 10° mittleren Effekts (d= 0,435). Tabelle 13: Ergebnisse der räumlichen Orientierung der subtalaren Gelenkachse aller Probanden. Der mittlere Inklinationswinkel der Männer ist mit 41°±16° etwas geringer als der aller Frauen (45°±17°). Der mittlere Deviationswinkel der Männer hingegen ist mit 13°±23° signifikant größer als derjenige der Frauen mit 6°±22°, (d= 0,311, vgl. Tab. 14). Ergebnisse 73 Tabelle 14: Ergebnisse der räumlichen Orientierung der subtalaren Gelenkachse aller Männer und aller Frauen. In Tabelle 15 sind die Inklinations- und Deviationswinkel der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Kapselbandapparat betroffenen/ verletzten und unverletz- ten Probanden dargestellt. Der Inklinationswinkel zeigt kaum Unterschiede bei den Betroffenen im Vergleich zu den nicht betroffenen Personen. Lediglich der Inklinati- onswinkel der Personen mit Achillessehnenbeschwerden ist mit 44°±16° etwas größer als derjenige der nicht betroffenen Personen mit 42°±17°: Bei den übrigen Kategorien unterschiedet sich der Inklinationswinkel kaum mehr als 1°. Der Deviationswinkel hingegen zeigt teilweise deutliche Unterschiede. So ist er bei den an der Achillessehne betroffenen Personen (18°±23°) um 8° größer als bei den nicht betroffenen Personen (10°±23°). Dieser Mittelwertunterschied ist im t-Test für unabhängige Stichproben signifikant (d= 0,348). Der Deviationswinkel der Personen mit Kniebeschwerden liegt bei 13°±20° und derjenige bei Personen ohne Beschwerden bei 11°±24°. Der Deviationswinkel der Personen mit einer Verletzung am lateralen Kapselbandapparat (8°±25°) ist im Mittel um 4° geringer als derjenige der Personen ohne eine solche Verletzung (12°±23°). Der Mittelwertunterschied ist im t-Test für unabhängige Stichproben mit p= 0,087 nicht signifikant (d= 0,167). Ergebnisse 74 Tabelle 15: Ergebnisse der räumlichen Orientierung der subtalaren Gelenkachse der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betroffenen/ verletz- ten und unverletzten Probanden. Der Unterschied zwischen dem Inklinationswinkel und Deviationswinkel des rechten Fußes im Vergleich zu dem linken Fuß ist durch eine Differenz beider Werte in Tabel- le 16 dargestellt. Im Mittel unterschiedet sich der Inklinationswinkel des rechten Fußes von dem des linken um lediglich 0,4°±21°. Die Differenz des Deviationswinkels be- trägt im Mittel 10°±30°. Die minimale Differenz beträgt 0,1° und die maximale Diffe- renz 91°. Tabelle 16: Differenz des Inklinations- und des Deviationswinkel der subtalaren Ge- lenkachse des rechten und linken Fußes. Die Differenz des Inklinations- und des Deviationswinkel zeigt kaum Unterschiede bei an der Achillessehne, dem Kniegelenk und dem lateralen Kapselbandapparat betroffe- nen/ verletzten und unverletzten Personen (vgl. Tab. 17). Ergebnisse 75 Tabelle 17: Differenz des Inklinations- und des Deviationswinkels der subtalaren Ge- lenkachse der an der Achillessehne, dem Knie und dem lateralen Sprunggelenk betrof- fenen/ verletzten und unverletzten Probanden. Ergebnisse 76 5.4 Zusammenhänge der Parameter Um mögliche Interaktionen der einzelnen Parameter sichtbar zu machen, wurden nicht nur die einzelnen Parameter in Zusammenhang zu Überlastungsfolgen und Beschwer- den gebracht, sondern auch deren Zusammenhänge untereinander überprüft. Eine Vor- aussetzung der multivariaten Analyse ist eine geringe Korrelation der einzelnen Para- meter. Die Ergebnisse sind in den folgenden Kapiteln dargestellt. 5.4.1 Zusammenhang zwischen Fußform und Achillessehnenwinkel Abbildung 42 zeigt die Achillessehnenwinkel bei Toch-Down und Midstance auf der Primärachse, überlagert von deren Differenzen auf der Sekundärachse. Der Achilles- sehnenwinkel bei Touchdown und bei Midstance weicht bei unterschiedlichen Fußfor- men nicht signifikant voneinander ab Auch die Achillessehnenwinkeldifferenz zeigt keine signifikanten Unterschiede. Abbildung 42: Achillessehnenwinkel bei Touch-Down und Midstance sowie der Achil- lessehenwinkeldifferenz Δβ verschiedener Fußformen. Ergebnisse 77 5.4.2 Zusammenhang zwischen Fußform und Gangwinkel Der Zusammenhang zwischen Gangwinkel und Fußform scheint hingegen sehr eindeu- tig zu sein (vgl. Abbildung 43). Der mittlere Gangwinkel ist durchweg bei einem Platt- fuß größer als bei einem Normalfuß oder einem Hohlfuß. Der Gangwinkel bei einem Plattfuß liegt im Mittel am linken Fuß und gesamt bei 9° und am rechten Fuß bei 10°±5°. Am linken und am rechten Fuß zeigen sich für Normalfuß und Hohlfuß jeweils identisch große Gangwinkel (6,5° links und 7° gesamt). Am rechten Fuß liegt der mitt- lere Gangwinkel bei einem Hohlfuß ebenfalls bei 6,5°±5° und bei einem Normalfuß bei 8°±5°. Die Unterschiede am rechten Fuß und gesamt zeigen im Kruskal-Wallis- Test signifikante und hochsignifikante Ergebnisse. Abbildung 43: Zusammenhang zwischen Fußform und Gangwinkel. Ergebnisse 78 5.4.3 Zusammenhang zwischen Fußform und Subtalarachse Die Zusammenhänge zwischen Fußform sowie Inklinations- und Deviationswinkel der subtalaren Gelenkachse sind in den Abbildungen 44 und 45 dargestellt. Personen mit Hohlfuß haben im Mittel einen Inklinationswinkel von 45°±16° (vgl. Abbildung 44), Personen mit Plattfuß hingegen einen um cirka 8° geringeren Inklinationswinkel von 38°±16° am linken Fuß und 37°±15° am rechten Fuß und gesamt. Der Inklinationswin- kel bei Personen mit einem Normalfuß liegt im Mittel zwischen 42°±16° (links und gesamt) und 41°±15° (rechts) und damit zwischen den Werten bei einem Hohl- und Plattfuß. Die Inklinationswinkel am rechten Fuß und Gesamt unterscheiden sich signi- fikant bei jeweils unterschiedlichen Fußformen. Abbildung 44: Zusammenhang zwischen Fußform und Inklinationswinkel. Im Kruskal- Wallis-Test signifikante Unterschiede sind mit *, hochsignifikante mit ** gekennzeich- net. Ergebnisse 79 Das Verhältnis zwischen Deviationswinkel und Fußform zeigt ein uneinheitliches Bild (vgl. Abbildung 45). Abbildung 45:Zusammenhang zwischen Fußform und Deviationswinkel. 5.4.4 Korrelationen Um mögliche lineare Zusammenhänge zwischen den unabhängigen Variablen aufdec- ken zu können, wurden die Parameter Inklinations- und Deviationswinkel der subtala- ren Gelenkachse, Arch Index, Gangwinkel, Achillessehnewinkeldifferenz, Abstand der Malleolen und Abstand der Condylen korreliert. Die Korrelationsmatrix (vgl. Tab. 18) zeigt, dass die Korrelationskoeffizienten alle um 0 streuen. Lediglich der Arch Index und der Gangwinkel korrelieren mit einem Wert von 0,17. Es kann kein linearer Zu- sammenhang zwischen den einzelnen Parametern konstatiert werden und somit können alle Parameter in die multivariate Analyse eingespeist werden. Tabelle 18: Korrelationsmatrix der unabhängigen Variablen Inklinations- und Devia- tionswinkel der subtalaren Gelenkachse, Arch Index, Gangwinkel, Achillessehnenwin- keldifferenz, Abstand der Malleolen und Abstand der Condylen. Ergebnisse 80 5.5 Multivariate Analyse Es wurde eine binär logistische Regression für die abhängigen Variablen „Achilles- sehnenbeschwerden, Kniebeschwerden und Verletzung des lateralen Kapselbandappa- rats“ berechnet. Folgende Parameter wurden jeweils als unabhängige Variablen in das Modell integriert: Inklinationswinkel STA, Deviationswinkel STA, Arch Index, Achil- lessehnenwinkeldifferenz, Gangwinkel, Abstand Malleolen, Abstand Condylen, Lauf- leistung in Stunden pro Woche (Dauer) und Laufleistung in Kilometer pro Woche (Di- stanz). Zunächst wurde bei einem Modell alle Parameter in das Modell eingefügt, um die einflussreichsten Parameter ermitteln zu können. Für die abhängige Variable „an der Achillessehne betroffen/nicht betroffen“ waren dies der Deviationswinkel, der Gangwinkel und die Distanz. Beim endgültigen Modell wurden dann im ersten Schritt der Deviationswinkel, der Gangwinkel und die Distanz gleichzeitig hinzugefügt, und anschließend die restlichen Parameter. Die Parameter Dauer und Inklination wurden aus dem Modell ausgeschlossen, da sie zu keiner Ver- besserung der Modellanpassung führten. In Tabelle 19 (Mitte) ist die Modellzusam- menfassung angegeben. Tabelle 19: Omnibus-Test der Modellkoeffizienten (oben), Pseudo-R-Quadrat-Statistik (Mitte) und Hosmer-Lemeshow-Test (unten) für die abhängige Variable „An der Achil- lessehne betroffen/nicht betroffen“. Auf Grundlage des in Tabelle 19 (oben) dargestellten Omnibus-Tests lässt sich die Differenz zwischen dem Null-Modell (Modell ohne Prädiktoren/Variablen) und dem Prädiktoren-Modell aufzeigen. Der signifikante Chi-Quadrat-Test (p<0,001) zeigt, dass die integrierten Prädiktoren (unabhängige Variablen) einen signifikanten Zuwachs bei der Modellanpassung liefern. Der Hosmer-Lemshow-Test (vgl. Tab. 19 unten) gibt Auskunft über die Modellanpassung. Er überprüft die Differenz zwischen den beo- bachteten und erwarteten Werten. Je geringer die Differenz, umso besser die Modell- Ergebnisse 81 anpassung. Gesucht wird daher ein nicht signifikantes Ergebnis, was hier der Fall ist (p=0,152). Allerdings ist die erklärte Varianz mit 11,4 % relativ gering (vgl. Tab. 19 Mitte). Die Klassifizierungstabelle (Tab. 20) zeigt die durch das Modell korrekt einge- stuften Fälle (Probanden, die aufgrund der Merkmalskonstellation in die richtige Gruppe eingestuft wurden). Im Fall der unverletzten Personen liegt diese bei 99,1 %. Bei Personen mit ÜF an der AS wurden lediglich 2,6 % der Fälle korrekt eingeschätzt. Damit ergibt dies einen Gesamtprozentsatz von 85,3 %. Tabelle 20: Klassifikationsmatrix der logistischen Regression für die abhängige Va- riable: An der Achillessehne betroffen/ nicht betroffen. Tabelle 21 zeigt den Regressionskoeffizienten und die Ergebnisse der Wald-Statistik für die unabhängige Variable. Die Regressionskoeffizienten aller unabhängigen Varia- blen sind mit Ausnahme des Arch Index und des Abstandes der Condylen positiv. Bei einem positiven Regressionskoeffizienten nimmt mit Zunahme der unabhängigen Va- riablen die Wahrscheinlichkeit zu, dass der Proband der Gruppe „betroffen“ zugehört. Der Wald-Test ist bei einem Signifikanzniveau von 5 % für die Variablen Deviation (p=0,006), Distanz (p<0,001) und Gangwinkel (p=0,034) signifikant. Tabelle 21: Ergebnisse der Wald-Statistik für die abhängige Variable „An der Achil- lessehne betroffen/nicht betroffen“. In das Modell für die abhängige Variable „am Knie betroffen/nicht betroffen“ wurden lediglich Inklination und Deviation einbezogen. Alle anderen Prädiktoren sorgten für Ergebnisse 82 keine Modellverbesserung. Der Omnibus-Test ist nicht signifikant (vg. Tab 22 oben). Im Homer-Lemeshow-Test (vgl. Tab. 22 unten) zeigt das Modell nicht signifikante Ergebnisse des Chi-Quadrat-Tests. Die Modellanpassung scheint ausreichend. Die er- klärte Varianz ist mit 0,5 % verschwindend klein (vgl. Tab. 22 Mitte). Tabelle 22: Omnibus-Test der Modellkoeffizienten (oben), Pseudo-R-Quadrat-Statistik (Mitte) und Hosmer-Lemeshow-Test (unten) für die abhängige Variable „Am Knie be- troffen/nicht betroffen“. Das Modell ist in der Lage, 100 % der unverletzten Fälle richtig einzuschätzen, die verletzten Fälle werden jedoch alle falsch eingeschätzt, damit liegt der Prozentsatz der richtig eingeschätzten Fälle bei diesem Modell bei 83,5 % (vgl. Tab. 23). Tabelle 23: Klassifikationsmatrix der logistischen Regression für die abhängige Va- riable „Am Knie betroffen/nicht betroffen“. Die Regressionskoeffizienten sind beide positiv, die Wald-Statistik überschreitet das Signifikanzniveau von 5 % für keinen der integrierten Prädiktoren (vgl. Tab. 24). Ergebnisse 83 Tabelle 24: Ergebnisse der Wald-Statistik für die abhängige Variable „Am Knie be- troffen/nicht betroffen“. Für die abhängige Variable „am lateralen Kapselbandapparat verletzt/unverletzt“ wur- de im ersten Modell der Abstand der Malleolen und die Distanz als Prädiktoren mit signifikantem Einfluss auf die Entstehung der abhängigen Variablen identifiziert und daher beim zweiten Modell als erste Prädiktoren in das Modell integriert. Die restli- chen Prädiktoren wurden im zweiten Schritt einbezogen, wobei der Arch Index, der Achillessehnenwinkel, der Gangwinkel, der Abstand der Condylen und die Dauer nicht in das Modell integriert wurden, da sie zu keiner Verbesserung der Modellanpassung führten. Ein signifikanter Omnibus-Test (Tab. 25 oben) deutet auf eine Verbesserung des endgültigen Modells im Vergleich zu dem Null-Modell hin. Der Hosmer- Lemeshhow-Test (vgl. Tab. 25 unten) liegt nur sehr knapp über einem signifikanten Ergebnis (p=0,055), womit auch nur knapp eine ausreichende Modellanpassung er- reicht wird. Auch die erklärte Varianz (Tab. 25 Mitte) ist mit 4,4 % sehr gering. Tabelle 25: Omnibus-Test der Modellkoeffizienten (oben), Pseudo-R-Quadrat-Statistik (Mitte) und Hosmer-Lemeshow-Test (unten) für die abhängige Variable „Am lateralen Kapselbandapparat verletzt/unverletzt“. Aus der Klassifikationsmatrix (vgl. Tab. 26) geht hervor, dass 99,5 % der unverletzten Probanden durch das Modell als solche vorhergesagt wurden. Von den am lateralen Kapselbandapparat verletzten Probanden konnten 0 % richtig vorhergesagt werden, Ergebnisse 84 wodurch ein Gesamtprozentsatz der richtig vorhergesagten Fälle von 79,9 % zustande kommt. Tabelle 26: Klassifikationsmatrix der logistischen Regression für die abhängige Va- riable „Am lateralen Kapselbandapparat verletzt/unverletzt“. Die Regressionskoeffizienten der in das Modell integrierten Parameter waren, mit Ausnahme des Abstandes der Malleolen, negativ. Lediglich der Abstand der Malleolen und die Distanz waren im Wald-Test signifikant (vgl. Tab 27). Tabelle 27: Ergebnisse der Wald-Statistik für die abhängige Variable „Am lateralen Kapselbandapparat verletzt/unverletzt“. Diskussion 85 6 Diskussion der Ergebnisse 6.1 Anamnese 6.1.1 Probandenstichprobe und Anthropometrie Die Größe und Zusammensetzung der Probandenstichprobe ermöglichte es, eine aus- reichende Anzahl betroffener und nicht betroffener Athleten in die Studie aufzuneh- men. Die Stichprobe wurde nicht in Bezug auf die anthropometrischen Daten hin ausge- wählt. Daher streuen diese Daten stark. Auffällig ist, dass die Gruppen der an der Achillessehne und am Knie betroffenen Personen größer sind als der Durchschnitt. Dies deckt sich nicht exakt mit den Ergebnissen von Kujala et al. (1986). Sie fanden einen Zusammenhang zwischen der Körpergröße und Kniebeschwerden heraus, jedoch keinen Zusammenhang zwischen der Körpergröße und Achillessehnenbeschwerden. Allerdings steigt mit zunehmender Körpergröße auch die Körpermasse, welche in posi- tivem Zusammenhang zu chronischen Überlastungen insgesamt und solchen an der Achillessehne steht (Kujala et al., 1986; Valliant, 1981). Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Personen mit Achillessehnenbeschwerden und mit Kniebeschwerden im Mittel 4 bis 5 kg schwerer sind als die Gesamtstichprobe. Auch die Ergebnisse von Kannus et al. (1989) werden bestätigt, dass ältere Athleten offensichtlich häufiger an der Achillessehne betroffen sind als jüngere. Hier über- schreiten sie den Mittelwert der Gesamtstichprobe um 8 Jahre und den Mittelwert der Läufer um 5 Jahre. Möglicherweise entstehen chronische Überlastungen an der Achil- lessehne im Alter häufiger, da die Durchblutungssituation des ohnehin schlecht arteri- ell versorgten mittleren Achillessehnenbereichs im Alter in Form einer zunehmenden Hypovaskularisierung noch prekärer wird (Hastad et al., 1959). Auch Personen mit Kniebeschwerden sind etwas älter als die Gesamtstichprobe und die am lateralen Kap- selbandapparat verletzten, jedoch kaum älter als die Gruppe der Läufer. In dieser Gruppe ist ein großer Anteil von Läufern vorhanden, daher handelt sich hier vermut- lich nicht um einen Zusammenhang zwischen höherem Alter und Kniebeschwerden, als vielmehr um den Sachverhalt, dass viele Personen mit Kniebeschwerden aus dem Kol- lektiv der Läufer stammen, die im Mittel nur ein Jahr jünger sind. Auffällig ist, dass Personen mit lateralen Kapselbandverletzungen im Mittel deutlich jünger sind als die Gesamtstichprobe. Dieser Zusammenhang ergibt sich daraus, dass fast 40 % der am lateralen Kapselbandapparat verletzten Personen aus dem Kollektiv der Spielsportler stammen und diese im Durchschnitt nur 24 Jahre alt sind. Diskussion 86 6.1.2 Verletzungsinzidenz Die Verletzungsrate ist mit 69 % erheblich und vergleichbar mit den Ergebnissen Lys- holm und Wiklanders (1987), die eine Verletzungsrate bei Langstreckenläufern von 65 % angeben. Der von Mayer (1999) festgestellte Trend der Verlagerung des Verlet- zungsschwerpunktes hin zur Achillessehne ist teilweise auch in dieser Studie erkenn- bar. Mayer stellte 1999 eine Verletzungsrate der Achillessehne bei Frauen von 16,5 % und bei Männern von 23,7 % fest. In dieser Studie lag die Verletzungsrate bei Frauen bei 8 % und bei Männern bei 18 %. Betrachtet man die prozentuale Verteilung der Verletzungen, so ist die Bedeutung der Probleme an der Achillessehne (15 %) im Kon- trast zu den Verletzungen am Sprung- (21 %) und Kniegelenk (21 %) ersichtlich, ob- gleich die Verletzungsrate der Achillessehne die derjenigen am Kniegelenk nicht über- schreitet. Beachtet man aber, dass es sich bei der Achillessehne um nur eine betroffene Struktur handelt und bei den Kniebeschwerden um mehrere Strukturen, wie hinteres und vorderes Kreuzband, Tractus iliotibialis, Meniskus und so weiter, so ist die Achil- lessehne nach dem lateralen Kapselbandapparat am häufigsten und doppelt so häufig wie die Menisken betroffen. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen die Aussage mehrerer Autoren, dass Frauen signifikant weniger häufig Achillessehnebeschwerden entwickeln als Männer (Clement et al., 1984; Kannus et al., 1997). Es ist allerdings an einer anderen Stelle zu prüfen, inwiefern der Trainingsumfang der Frauen im Vergleich zu dem der Männer geringer ausfällt, da zwischen einem hohen Trainingsumfang und der Entstehung von Überla- stungen der Achillessehne ebenfalls ein Zusammenhang besteht und Frauen vermutlich geringere Strecken laufen als Männer. Auch an der Patellasehne sind Frauen weniger häufig betroffen als Männer, wobei in diesem Fall und auch beim Dorsalen Fersen- sporn, der bei Männern häufiger betroffen ist als bei Frauen, die Fallzahl so gering ist, dass nicht von einem generellen Zusammenhang zwischen dem Geschlecht und dem Auftreten dieser Art von Überlastungsfolge gesprochen werden kann. Die Häufigkeitsverteilung der Beschwerden und Verletzungen bezüglich der Läufer und Spielsportler bestätigt die Angaben aus der Literatur. So treten Überlastungen der Achillessehne, der Plantarfascie und des Femoropatellaren-Gelenks als typische Lauf- verletzungen (Mayer et al., 2001) in dieser Studie am häufigsten bei Läufern und Ver- letzungen des lateralen Kapselbandapparats als überwiegend bei Spielsportarten vor- kommende Verletzungen (Henke & Gläser, 2000; van Mechelen, 1992) bei Spielsport- lern auf. Diskussion 87 6.1.3 Abstand der medialen Condylen und der medialen Malleolen Die mittleren Abstände der medialen Condylen und der medialen Malleolen sowie de- ren Streuung zeigen, dass viele Personen ein leichtes Genu varum aufweisen, ein Genu valgum hingegen kaum vorkommt. Vor dem Hintergrund der unterschiedlichen Körperbaumerkmale von Mann und Frau ist es nicht erstaunlich, dass den Ergebnissen dieser Studie zufolge Männer im Mittel einen größeren Abstand zwischen den medialen Condylen aufweisen als Frauen. Auf- grund des breiteren Beckens der Frau liegen die Gelenkpfannen für den Oberschenkel- kopf (Caput femoris) weiter voneinander entfernt als beim Mann. Damit die Statik der unteren Extremität in Stand und Gang erhalten bleibt und die Femurcondylen sich bei aufrechtem Stand annähern, sind die Oberschenkelknochen stärker konvergiert. Das bedingt eine Verkleinerung des Schenkelhals- und des Condylenwinkels, was wieder- um zur physiologischen X-Bein-Stellung der Frau führt (Lang et al., 2004 ). Den vorliegenden Ergebnissen zufolge haben Spielsportler einen signifikant größeren Abstand zwischen den medialen Condylen als Läufer. Der Abstand ist jedoch mit im Mittel knapp 1 cm nicht deutlich ausgeprägt. Vermutlich ist die Tendenz der Spiel- sportler hin zu einem Genu varum durch den Anteil der Fußballspieler (17 %) zu be- gründen. Aufgrund der häufig medial stärker ausgebildeten Muskulatur und dadurch entstehenden asymmetrischen Zugkräften am Kniegelenk, entwickeln Fußballer signi- fikant häufiger ein Genu varum als andere Sportler (Witvrouw, Danneels, Thijs, Cam- bier & Bellemans, 2009). Ein Zusammenhang zwischen der Beinachse und Überlastungen der Achillessehne, des Kniegelenks oder Verletzungen am lateralen Kapselbandapparat scheint nicht gegeben zu sein. Damit unterstützen die Ergebnisse dieser Studie die Schlüsse von James et al. (1978) und Montgomery (1989), die ebenfalls keine Zusammenhänge zwischen der Beinachse und der Entstehung von Verletzungen feststellen konnten. Einige Autoren konnten zwar Zusammenhänge zwischen einer Genu-varum-Stellung und dem Patello- femoralen-Schmerz-Syndrom oder dem Iliotibialen-Band-Syndrom andeuten, jedoch nicht zweifelsohne belegen (Taunton et al., 2003; Lun et al., 2004). Vermutlich führen Beinachsendeformitäten erst bei sehr starker Ausprägung zu eine entsprechenden Be- einträchtigung und Überlastungsfolgen. 6.1.4 Trainingsgewohnheiten Die Daten der Trainingsgestaltung scheinen die Aussagen der Literatur zu bestätigen, die gelaufene Distanz hänge mit der Entstehung von Achillessehnenbeschwerden zu- sammen (Koplan et al., 1982; Marti et al., 1988), wobei die von den Personen mit Achillessehnenbeschwerden wöchentlich zurückgelegte Strecke mit 3 mehr gelaufenen Kilometern nicht deutlich über der Strecke der Läufer insgesamt liegt, wenngleich Diskussion 88 deutlich über der gelaufenen Strecke des Gesamtdurchschnitts. James et al. (1978) und Brody (1987) stellen fest, dass die Entstehung von Achillessehnebeschwerden durch eine hohe Laufintensität begünstigt wird. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen dies. Personen mit Überlastungen an der Achillessehne laufen im Schnitt schneller und da- mit intensiver als der Gesamtdurchschnitt und auch als die Läufer insgesamt. Die Entstehung von Kniebeschwerden scheint nicht mit der wöchentlich gelaufenen Distanz zusammenzuhängen. Obgleich der Läuferanteil 89 % beträgt, laufen Personen mit Kniebeschwerden weniger als die Gruppe der Läufer. Dies widerspricht den Er- gebnissen vieler Forschergruppen (Macera, 1992; James et al., 1978; Lysholm & Wiklander, 1987; Jacobs & Berson, 1986), die einen eindeutigen Zusammenhang zwi- schen Laufumfang und Laufverletzungen konstatieren. Betrachtet man aber das Lauf- tempo der Personen mit Kniebeschwerden, so ist dies mit 9 km/h deutlich höher als bei der Gesamtstichprobe und der Gruppe der Läufer. Ein möglicher Zusammenhang könn- te aufgrund gesteigerter Bodenreaktionskräfte zustande kommen, die laut Hreljac et al. (2000) bei gesteigertem Tempo größer sind. Zudem werden Kniebeschwerden übermä- ßigen Stoßbelastungen zugeschrieben, was die Ergebnisse dieser Studie untermauern würde (Mayer et al., 2001). Vergleicht man die wöchentliche Laufdistanz der untersuchten Männer mit derjenigen der Frauen, so ist festzustellen, dass Männer hochsignifikant mehr laufen als Frauen. Verknüpft man dies mit dem Ergebnis der Verletzungindzidenz, dass Frauen weniger häufig an der Achillessehne betroffen sind, so stellt sich erneut die Frage, ob dieser Zusammenhang möglicherweise nur daher in Erscheinung tritt, da Frauen deutlich we- niger laufen als Männer. Da das Laufpensum eindeutig mit der Entstehung von Achil- lessehnenbeschwerden in Zusammenhang zu stehen scheint, entwickeln möglicherwei- se Männer nur daher häufiger Achillessehnenbeschwerden. Wäre dies der Fall, so müssten diejenigen Frauen, die an Achillessehnenbeschwerden leiden, ebenfalls deut- lich mehr laufen als die Frauen, welche keine Probleme haben. Dies ist aber nicht der Fall. Die betroffenen Frauen laufen nicht signifikant mehr als die unbetroffenen Frau- en. Es scheinen also noch weitere Faktoren bei der Entstehung von Überlastungen an der Achillessehne eine Rolle zu spielen als die wöchentliche Laufdistanz. Diskussion 89 6.2 Laufbandanalyse 6.2.1 Arch Index Der Arch Index wird in vielen Forschungsarbeiten als Maß für die dynamische Fuß- form eingesetzt (Cavanagh & Rodgers, 1987; Leung, Cheng & Mak, 1999; Chu, Lee, Chu, Wang & Lee, 1995). Nach Subotnik zeigen 60 % der Bevölkerung eine normales Fußgewölbe, 20 % einen Hohlfuß und ebenfalls 20 % einen Plattfuß (Subotnick, 1985). Die Gesamtstichprobe dieser Studie weicht von dieser Verteilung ab. Der Anteil der Probanden mit einem Normalfuß ist geringer und der Anteil der Probanden mit Hohl- fuß höher. Ursache hierfür ist möglicherweise der hohe Läuferanteil von 78 %. Es ist vorstellbar, dass die Muskulatur der Planta pedis (M. abductor hallucis, M. flexor hal- lucis brevis, M. flexordigitorum brevis, M. abductor digiti minimi), welche bei der Erhaltung des Längsgewölbes beteiligt ist (Rauber & Kopsch, 2003), durch die ständi- ge Anspannung und Entspannung beim Laufen gekräftigt und dadurch das Fußgewölbe angehoben wird. Diese These kann durch den tendenziell reduzierten Arch Index der Läufer im Vergleich zu den Spielsportlern untermauert werden. Läufer befinden sich im Schnitt an der Grenze zum Hohlfuß, wohingegen Sielsportler klar im Normalfußbe- reich liegen. Aufgrund der hier vorliegenden Ergebnisse lassen sich bestimmte Fußformen nicht signifikant in Zusammenhang mit Überlastungen des Kniegelenks und ebenso wenig mit Verletzungen des lateralen Kapselbandapparats bringen. Dies steht im Wider- spruch zu den Ergebnissen von Williams et al. (2001) und Kaufman et al. (1999), die einen Hohlfuß als Ursache für Knie- und Sprunggelenkprobleme sowie Überlastungs- frakturen angeben. Das Ergebnis dieser Studie untermauert aber die Aussage von Hrel- jak et al. (2000), die ebenfalls keinen Zusammenhang feststellen konnte. Allerdings kann ein tendenziell verringerter Arch Index bei Personen mit Achillessehnenbe- schwerden festgestellt werden, was sich mit den Aussagen von Lohrer deckt, der das Vorhandensein eines Hohlfußes als häufige Ursache einer Achillodynie angibt (Lohrer, 2006). 6.2.2 Achillessehnenwinkel Obgleich der Achillessehnenwinkel, der ein Maß für die Pronationsbewegung im Sprunggelenk darstellt, in der Literatur häufig als verletzungsauslösender Faktor dis- kutiert wird (Lysholm & Wiklander, 1987; Slocum & James, 1968; Hintermann & Nigg, 1998), konnte in dieser Arbeit kein signifikanter Zusammenhang festgestellt werden. Der Mittelwert der Gesamtstichprobe liegt in einem normalen Bereich. Nigg und Segesser geben einen Normalwert des Achillessehnewinkels unter Belastung von 10° Valgus an (Nigg & Segesser, 1986). In dieser Studie handelt es sich um ein ande- res Maß als von Nigg angegeben. Zu den Werten von Nigg müssen zum Vergleich 180° addiert werden. Folglich ist ein Achillessehnenwinkel bei Midstance mit 190° als Diskussion 90 normal anzusehen. Der Mittelwert der Gesamtstichprobe in dieser Untersuchung fällt mit 186° in ebendiesen Bereich. Zudem stellen Hintermann und Nigg (1998) fest, dass verletzte Personen einen um 2-4° größeren Pronationswinkel zeigen als unverletzte. Dies ist weder bei an der Achillessehne oder dem Knie betroffenen Personen noch bei Personen mit lateralen Kapselbandverletzungen der Fall. Die Unterschiede in der Achillessehnenwinkeldifferenz bleiben bei allen Kategorien unter 1°. Vor dem Hinter- grund der Ergebnisse dieser Arbeit scheint also kein Zusammenhang zwischen dem Achillessehnewinkel und der Entstehung von Überlastungsfolgen der unteren Extremi- tät gegeben zu sein. 6.2.3 Gangwinkel Die Mittelwerte des Gangwinkels, welche bei dieser Untersuchung festgestellt werden konnten, streuen im Mittel interindividuell um 5°. Dies bestätigt die Ergebnisse von Brinckmann, der ebenfalls große Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsperso- nen und den rechten und linken Füßen einer Person feststellen konnte (Brinckmann, 1981) und lässt damit auf eine große Variationsbreite des Gangwinkels schließen. Die mittleren Gangwinkel liegen mit 7,6° zwischen den Ergebnissen von Dougan, Patek und Brinckmann sowie den Werten von Jones (Dougan, 1924; Patek, 1926; Brinck- mann, 1981; Jones, 1945). Die Winkel des rechten und linken Fußes unterscheiden sich kaum. Patek und Dougan (Patek, 1926; Dougan, 1924) stellten beide einen um 1° geringeren Gangwinkel am rechten Fuß fest. Der Unterschied stellte sich jedoch als nicht signifikant heraus. Es scheint also nicht generell eine Seitendifferenz des Gang- winkels zu geben. Die Ergebnisse des Gangwinkels der Männer und der Frauen zeigen einen deutlichen geschlechtsspezifischen Unterschied mittlerer Effektstärke von 2°. Frauen haben einen geringeren Gangwinkel als Männer. Betrachtet man die Anatomie der Frau, so ist eher mit einem größeren Gangwinkel im Vergleich zu den Männern zu rechnen. Die physio- logische X-Bein Stellung der Frau tritt häufig in Kombination mit einem Einsinken der Knöchel und damit einem sogenannten Knick-/ Plattfuß auf. Ein Knick-/ Plattfuß ist häufig vergesellschaftet mit einer vermehrten Innenrotation der Tibia (Hohmann E. & B., 2006). Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder die Innenrotation der Tibia wird durch eine vermehrte Außenrotation des Fußes kompensiert, wodurch ein großer Gangwinkel zu erklären wäre, oder die Innenrotation bleibt unkompensiert, wodurch möglicherweise ein kleinerer Gangwinkel zustande kommen würde. Die Ergebnisse von Tilman zeigen einen größeren Gangwinkel bei Frauen im Vergleich zu Männern, was für die erste Möglichkeit spräche (Tillman, Bauer, Cauraugh & Trimble, 2005). In dieser Studie jedoch fällt der Gangwinkel bei Frauen geringer aus. Es wäre möglich, dass die vermehrte Innenrotation der Tibia, indirekt bedingt durch das physiologische Diskussion 91 X-Bein, nicht durch eine Außenrotation des Fußes ausgeglichen wird und daher Frauen einen geringeren Gangwinkel aufweisen. Die Gangwinkel der Personen mit Beschwerden an Achillessehne und Kniegelenk oder Verletzungen am lateralen Kapselbandapparat unterscheiden sich nicht signifikant. Die Überlegungen von Brinckmann(Brinckmann, 1981), der einen Einfluss des Gangwin- kels auf die Belastung des Kniegelenks und einer damit verbundenen Entstehung von Schäden annimmt, konnten mit den Ergebnissen dieser Studie nicht bestätigt werden. Brinckmann vernachlässigt, dass die Außenrotation des Fußes durch Rotationen in mehreren Elementen und Gelenken zustande kommen können und sie damit nicht un- bedingt zu einer vermehrten Belastung des Kniegelenks führen muss, sondern sich vielmehr die Rotationen in Hüfte, Knie und Sprunggelenk sowie die Torsionen des Femurs und der Tibia gegenseitig ausgleichen oder aufheben können (Pisani, 1998). Diskussion 92 6.3 Die subtalare Gelenkachse Mit einem Datensatz von 614 Achsen übertrifft diese Studie alle bisherigen Studien, in welchen die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse bestimmt wurde, in ihrer Stichprobengröße. Vergleicht man die Ergebnisse der mittleren Inklinations- und Deviationswinkel der STA dieser Studie mit denen von Isman & Inman (1969), die 47 Achsen in-vitro unter- suchten, so fällt insbesondere der mittlere Deviationswinkel ins Auge. Der Inklinati- onswinkel weicht mit 42° ± 16° kaum von den Ergebnissen Ismans und Inmans ab (41° ± 9°). Der Deviationswinkel hingegen ist um 12° geringer. Mit 11° ± 23° scheint die STA deutlich näher an der Longitudinalachse des Fußes zu liegen als Isman angibt. Möglicherweise entstehen die abweichenden Ergebnisse aufgrund der geringen Stich- probengröße Ismans und Inmans (1969) oder aufgrund der unterschiedlichen ange- wandten Methodik. Isman und Inman lösten von ihren Präparaten die Haut, Muskeln, Sehnen und Bänder vollständig ab und bestimmten die Achsen anhand der Krüm- mungsradien der Gelenkflächen und ermittelten damit die rein anatomische Achslage. In dieser Studie wurde die funktionelle Achse bestimmt. Es handelt sich hier um Be- wegungsachsen, ermittelt am lebenden Organismus. Welche Achse eine größere Rele- vanz für die klinische Anwendung und die Prävention hat, ist bisher nicht mit Sicher- heit zu klären. Jedoch kann postuliert werden, dass für eine Verletzungsprophylaxe die funktionelle Lage der subtalaren Gelenkachse bedeutsamer ist als die rein anatomi- sche. Möglicherweise ist die STA nicht nur durch knöcherne Strukturen vorgegeben, sondern die Bindegewebsanteile, insbesondere das Lig. talocalcaneare interosseum, sind für die räumliche Orientierung der Achse bedeutender als angenommen (Alt, 2001). Weiterhin bleibt zu klären, warum der mittlere Deviationswinkel des linken Fußes deutlich und hochsignifikant geringer ist als der des rechten. Die Differenz liegt je- weils bei 9° oder 10°. Die Rechts-Links-Differenz des Inklinationswinkels erscheint hingegen unauffällig. Es war zu erwarten, dass bei einer so starken Variabilität des Parameters auch starke Rechts-Links-Differenzen zum Vorschein kommen, insbeson- dere in Anlehnung an eine ebenfalls große Rechts-Links-Differenz bei anderen anato- mischen Parametern des Fuß- und Sprunggelenkkomplexes wie dem Gangwinkel (Brinckmann, 1981). Es ist jedoch ungewöhnlich, dass sich eine so große Differenz der Mittelwerte zeigt, nämlich ein größerer mittlerer Winkel im rechten verglichen zum linken Fuß. Rechts-Links-Differenzen sind in der Motorik häufig durch das Phänomen der Seitigkeit zu erklären. Dieses Erklärungsmuster ist aber nur schwerlich auf die Ausprägung eines anatomischen Parameters zu übertragen. Bei manchen über viele Diskussion 93 Jahre ausgeführten Sportarten kann es sicherlich zu einer Änderung des Skelettsystems kommen. Als Beispiel wäre hier die Genu-varum-Bildung bei langjährigem Fußball- spielen zu nennen, die durch das einseitige Schussbein durchaus am starken Bein ver- mehrt auftreten kann (Witvrouw et al., 2009). Welcher Mechanismus aber dazu führen könnte, dass die Achse des unteren Sprunggelenks eines Beines, möglicherweise auch des starken rechten Beines, einen größeren Deviationswinkel ausbildet als das andere, ist bisher unklar. Es können keine Werte aus der Literatur vergleichend herangezogen werden, um einen Erklärungsansatz zu finden, da dies die erste Studie darstellt, in der bilateral die räumliche Orientierung der Subtalarachse an einer ausreichenden Stich- probe gemessen wurde. Es ist nicht davon auszugehen, dass es sich hier um einen systematischen Fehler han- delt. Da sowohl der Messablauf als auch die Messsoftware an den rechten und linken Fuß angepasst sind (Hochwald, 2006), ist nur schwer vorstellbar, an welcher Stelle ein Messfehler entstanden sein könnte. Alle Bewegungsabläufe werden spiegelverkehrt durchgeführt und auch die Ultraschallsender und –empfänger werden spiegelbildlich angebracht. Zudem wurden die Messungen des rechten und linken Fußes randomisiert vorgenommen. Das Umstellen der Software von rechts auf links oder umgekehrt lässt die entsprechend passende Rechenroutine ablaufen. Wäre der Fehler durch das Spie- geln des Koordinatensystems beim linken Fuß entstanden, dann wären die positiven Werte negativ und die negativen positiv, da die Berechnung spiegelbildlich abläuft. Da im Normalfall die Deviationswinkel der STA eher positiv sind, müssten im Falle eines Fehlers der Anteil der negativen Deviationswinkel beim linken Bein überwiegen. Dies ist aber nicht der Fall. Der Anteil der negativen Deviationswinkel der STA am linken Bein liegt sogar etwas unter demjenigen am rechten Bein. Auch gibt es Probanden, bei denen kaum eine Rechts-Links-Differenz zu sehen ist und sogar der linke Deviations- winkel größer ist als der rechte. Nachdem davon ausgegangen werden kann, dass der gemessene Unterschied sich nicht auf einen Messfehler begründen bleibt die Frage nach seinem Ursprung. Es könnte sich nur um einen erworbenen Unterschied handeln, da die Extremitäten im Embryo bilate- ral angelegt sind und daher eine angeborene Rechts-Links-Differenz auszuschließen ist. Das Skelett des Menschen ist in den allerwenigsten Fällen komplett symmetrisch aufgebaut (Wydra & Heckmann, 2007), trotzdem ist eine systematische Differenz im subtalaren Gelenk von 10° sehr ungewöhnlich. In weiteren Studien bleibt zu prüfen, woher diese Differenz stammt. Zeigen sich in weiteren Studien weiterhin Rechts- Links-Differenzen, sollte der Einfluss der Bindegewebsanteile auf die Lage der STA weiter überprüft werden. Lediglich in diesem Bereich könnte eine Ursache für die Sei- tendifferenz des Deviaitonswinkels der STA vorstellbar sein. Diskussion 94 Auffällig ist die sehr hohe Standardabweichung der Winkel, insbesondere des Deviati- onswinkels. Dies scheint die bereits von Isman und Inman (1969) festgestellte interin- dividuelle Variabilität der Lage der STA zu bestätigen. Grundlage dieser Variabilität ist möglicherweise die Anatomie des gesamten Sprunggelenkkomplexes. So sind bei- spielsweise bei einer Person die medialen und anterioren artikulierenden Gelenkflä- chen des subtalaren Gelenks deutlich getrennt und bei einer anderen Person zu einer Fläche verbunden (Barbaix et al., 2000). Imhauser et al. (2008) stellten mit Hilfe meh- rerer Finite-Elemente-Modelle fest, dass die Gestalt der Knochen und damit der Ge- lenkflächen im Bereich des unteren Sprunggelenkes hoch variabel ist. Auf Grundlage dieser Variabilität lassen sich auch die großen Abweichungen innerhalb der Lage der STA erklären. Die variable Lage der STA in Bezug auf den Deviationswinkel hat weitreichende Kon- sequenzen auf die Wirkungsweise der das Sprunggelenk umgreifenden Muskulatur (Phillips & Lidtke, 1992). Liegt beispielsweise der calcaneare Ansatz der Achillesseh- ne medial zu der Gelenkachse, wie bisher angenommen, so wirkt der M. triceps surae supinierend. Ist der Deviationswinkel negativ und damit der calcaneare Ansatz der Achillessehne lateral zu der STA gelegen, so ist er an der Pronation beteiligt. Auch bei anderen Muskeln ist die Funktion abhängig von der Lage des Ansatzes im Verhältnis zur STA. Eine stark differierende STA führt demnach auch zu großer me- chanischer Variabilität (Imhauser et al., 2008). Phillips unterstreicht, dass für eine konservative oder operative Therapie zur Kontrolle unphysiologischer Kräfte, welche zu Überlastungssymptomen führen, die Kenntnis über die Lage der Sprunggelenkach- sen im Verhältnis zu knöchernen Strukturen von Bedeutung ist (Phillips & Lidtke, 1992). Die Anatomie der unteren Extremität von Frauen und Männern scheint sich nicht nur bezüglich der Genu-varum-Stellung und des Gangwinkels zu unterscheiden. Die Er- gebnisse dieser Studie deuten einen Unterschied der Lage der STA bei Männern und bei Frauen an. Die hier untersuchten Frauen zeigen im Mittel einen um 7° geringeren Deviationswinkel als die Männer. Vorstellbar ist, dass dieser Unterschied mit der ver- mehrten Genu-valgum-Stellung der Frau zusammenhängt. Die physiologische X-Bein- Stellung der Frau verändert die Statik der unteren Extremität. Diese Veränderung wird möglicherweise durch eine entsprechende Ausrichtung der distalen Elemente ausgegli- chen, wozu die räumliche Orientierung der STA gegebenenfalls zählt. Der vermutete Zusammenhang zwischen Überlastungssymptomen im Bereich der Achillessehne und dem Deviationswinkel der subtalaren Gelenkachse bei Langstrec- kenläufern konnte bestätigt werden. Es ist sichergestellt, dass der Mittelwertunter- schied nicht durch den unaufgeklärten Unterschied des Deviationswinkels des rechten Diskussion 95 und linken Beines zustande kommt: Das betroffenen Bein ist in weniger als der Hälfte der Fälle das linke. Auch sind nicht übermäßig häufig Frauen, die generell einen klei- neren Deviationswinkel zeigen als Männer, von Beschwerden an der Achillessehne betroffen, so dass auch der Anteil der Frauen nicht für einen geringeren Deviations- winkel der STA bei den an der Achillessehne betroffenen Personen verantwortlich sein kann. Im Gegenteil: Das Ergebnis wird durch den geschlechtsbezogenen Unterschied des mittleren Deviationswinkels und der Verletzungsinzidenz an der Achillessehne noch zusätzlich unterstrichen. Frauen haben im Mittel einen deutlich geringeren De- viationswinkel der STA und 20 % weniger häufig Überlastungssymptome im Bereich der Achillessehne als Männer. Zwar laufen Männer wöchentlich im Mittel deutlich mehr als Frauen und die Laufdistanz scheint ebenfalls mit Achillessehnenbeschwerden zusammen zu hängen, jedoch laufen betroffene Frauen nicht signifikant mehr als nicht betroffene. Dies lässt vermuten, dass nicht die Laufdistanz alleine für die Entstehung von Achillessehnbeschwerden verantwortlich ist. Offensichtlich kann ein großer Deviationswinkel über eine größere mechanische Bela- stung zu einer chronische Überlastung der Achillessehne führen. Über die Art des Zu- sammenhangs kann zum jetzigen Zeitpunkt nur spekuliert werden. Es ist durchaus vor- stellbar, dass der Abstand zwischen der Achillessehne und dem Durchstoßpunkt der STA durch die Haut für die mechanische Belastung der Achillessehne während des Abrollvorgangs von Bedeutung ist. Es gilt auch zu bedenken, dass die Achillessehne vermehrt am Abbremsen der Pronation beteiligt ist, wenn der Deviationswinkel zu- nimmt, da dann der cA zunehmend medial der STA liegt und dabei stärker beansprucht wird. Auch ist es vorstellbar, dass durch einen größeren Deviationswinkel der STA die Achillessehne bei der Abrollbewegung beim Gehen und einer damit verbundenen Pro- Supinationsbewegung stärker verdreht wird. Durch die besondere Lage der STA wird die Achillessehne während der Abrollbewegung in drei Ebenen bewegt. Es kann postu- liert werden, dass die Bewegungen bei unauffälliger Ausrichtung der STA zu mechani- schen Belastungen innerhalb der Achillessehne führen, welche die Sehne nicht über das physiologische Maß hinaus belasten. Verändert sich aber die Orientierung der STA im Sinne eines größeren Deviationswinkels, so übersteigen die Zugkräfte möglicher- weise das physiologische Maß oder werden zunehmend asymmetrischer, wobei asym- metrische Zugkräfte innerhalb der Achillessehne in der Literatur als verletzungsauslö- send diskutiert werden (Segesser & Nigg, 1980, Mayer et al. 2000). Tritt dieser Reiz gehäuft auf und wird dem Organismus nicht ausreichend Zeit zur Regeneration gege- ben, so führt dies womöglich zu der Manifestation einer Achillessehnenbeschwerde. Obgleich die STA aufgrund ihrer Bedeutung für die Bewegungsübertragung zwischen Rückfuß und Tibia als verletzungsauslösender Faktor für Kniebeschwerden diskutiert Diskussion 96 wurde (Hintermann, 1994; Hintermann & Nigg, 1998), konnten die Ergebnisse dieser Studie keinen Zusammenhang aufzeigen. Möglicherweise könnte eine gründliche Dif- ferenzialdiagnose hier für Aufklärung sorgen. Es ist zu vermuten, dass eine verstärkte Tibiarotation weniger mit akuten Verletzungen zusammenhängt als vielmehr mit chronischen Beschwerden, insbesondere dem Patellofemoralen-Schmerzsyndrom oder möglicherweise auch dem Jumpers-knee, deren Entstehung stärker mit der Mechanik im Kniegelenk verknüpft zu sein scheint. Obgleich nicht Gegenstand der Hypothese, konnte ein tendenzieller Zusammenhang zwischen der Ausprägung des Deviationswinkels mit lateralen Kapselbandverletzun- gen festgestellt werden. Dieser konnte zwar nicht statistisch belegt werden, jedoch kann von einem Trend gesprochen werden. Personen mit einem geringeren Deviati- onswinkel als der Durchschnitt waren in dieser Studie häufiger am lateralen Kapsel- bandapparat verletzt. Es muss überprüft werden, ob die Mittelwertdifferenz bei einer höheren Fallzahl noch deutlicher zum Ausdruck kommt. Die Entstehung von Sprung- gelenkverletzungen ist multikausal, so dass der Einfluss der Achslage selbst bei die- sem Stichprobenumfang nicht monokausal sichtbar wird. Verschiedene Verletzungs- mechanismen können zu lateralen Kapselbandverletzungen führen. So sind einmal un- vermeidbare Unfälle, wie das Landen auf einem Gegenstand oder dem Fuß eines Mit-/ Gegenspielers, in supinierter Fußstellung für ein Supinationstrauma verantwortlich. Diese Unfälle sind kaum zu vermeiden. Zum anderen kann es auch ohne erkennbare Ursache beim normalen Laufen oder Gehen auf unebenem oder sogar ebenem Boden zu einem Umknicken kommen. Solche Verletzungen treten möglicherweise durch eine entsprechend ungünstige Lage der STA leichter auf. Philipps (1992) stellte einen Zu- sammenhang zwischen der Ausprägung des Deviationswinkels und dem auf die STA bezogenen Drehmoment fest. Bei einem geringeren Deviationswinkel liegt die STA zunehmend parallel zum Fußaußenrand und damit auch zu einer möglichen Umknick- achse. Möglicherweise bewirkt eine solche Anordnung von STA und Fußaußenrand, dass das OSG leichter in eine unphysiologische Position gerät, in der es zum struktu- rellen Abknicken des Gelenks kommt. Um einen Zusammenhang zwischen der Ausprägung des Deviationswinkels und latera- len Kapselbandverletzungen eindeutig nachweisen zu können, müssen spezielle Kol- lektive, getrennt nach den oben beschriebenen Verletzungsmechanismen, untersucht werden. Zusammenfassend ist zu sagen, dass die räumliche Orientierung der STA tatsächlich bei der Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen und möglicherweise auch von akuten Verletzungen eine Rolle zu spielen scheint. Dies bestätigt die Annahmen, die bereits 1945 von Jones gemacht wurden, der diese aber aufgrund methodischer Re- striktionen ebenso wenig untersuchen konnte wie viele andere Autoren nach ihm. Diskussion 97 6.4 Zusammenhänge der Parameter Lineare Zusammenhänge konnten zwischen den einzelnen Parametern nicht festgestellt werden. Der Arch Index zeigte mit dem Inklinationswinkel und dem Gangwinkel mi- nimal von Null abweichende Korrelationskoeffizienten. Der Arch Index scheint aller- dings für diese Art der Analysen sehr ungeeignet, da die Werte, welche für unter- schiedliche Fußformen codieren, sehr dicht beieinander liegen. Aus diesem Grund wurden die in Kategorien eingeteilten Fußformen in einem zweiten Schritt mit denje- nigen Parametern in Zusammenhang gebracht, die aufgrund der Literaturlage mögli- cherweise in einem Zusammenhang stehen könnten. Da häufig ein Knickfuß mit einem Plattfuß vergesellschaftet ist (Palme et al., 2000), wäre ein Zusammenhang zwischen einem großen Achillessehnenwinkel und einem fla- chen Fußgewölbe denkbar. Der Mittelwert des Achillessehnewinkels bei Touchdown und bei Midstance sowie die Achillessehnenwinkeldifferenz dieser Studie scheinen jedoch nicht mit unterschiedlichen Fußformen zusammenzuhängen. Anders jedoch sieht der Sachverhalt bezüglich des Gangwinkels aus. Hier zeigt sich ein größerer Gangwinkel bei Personen, die gleichzeitig einen Plattfuß aufweisen. Mög- licherweise begründet sich dies auf den bei einem Plattfuß im Verhältnis zum Rückfuß abduzierten Vorfuß (Palme et al., 2000), wodurch die Fußlängsachse nach Außen ro- tiert erscheint. Dieses Phänomen bezeichnet man als das „Too-many-toe“-Phänomen, welches häufig bei Plattfüßen auftritt (Hohmann, 2006). Sein Name begründet sich darauf, dass bei Personen mit Plattfuß, bei einem Blick von dorsal, lateral des Rückfu- ßes im Vergleich zum Normalfuß zu viele Zehen zu sehen sind. Die Ergebnisse von Close, der konstatierte, der Deviationswinkel sei bei einem Hohl- fuß kleiner 16° und bei einem Plattfuß größer 16°, konnten nicht bestätigt werden (Close et al., 1967). Close bringt keine Gründe für den Zusammenhang an, und auf anatomischer Grundlage lässt sich für einen solchen Zusammenhang auch kein schlüs- siges Erklärungsmodell finden, denn ein Plattfuß oder Hohlfuß hängt mit der Höhe des Längsgewölbes zusammen. Einen Zusammenhang zum Inklinationswinkel kann man vermuten, ein solcher zum Deviationswinkel scheint aber unplausibel, da eine stärker seitlich gedrehte STA nicht zwangsläufig mit einer Absenkung des Os. navikulare ein- hergehen muss. Anders als die Ergebnisse von Close können die Ergebnisse von Van den Bogert durch die Werte dieser Arbeit unterstrichen werden (van den Bogert et al., 1994). Personen mit einem großen Inklinationswinkel zeigen vermehrt einen Hohlfuß und solche mit einem geringen Inklinationswinkel einen Plattfuß. Es scheint sich also um einen posi- tiven Zusammenhang zwischen Fußgewölbehöhe und Inklinationswinkel der STA zu handeln. Elftmann und Manter stellten bei ihrer Untersuchung des menschlichen Fuß- Diskussion 98 skeletts und desjenigen von Schimpansen fest, dass der Calcaneus beim Menschen eine steilere Position einnimmt und sich dadurch der Abstand des OSG zur Unterstützungs- fläche vergrößert. Durch eine zusätzliche Vergrößerung des Winkels zwischen Ta- luskopf und Trochlea tali kommt es zu einer Erhöhung des Längsgewölbes (Elftman & Manter, 1935). Vorstellbar ist, dass auch bei einem erhöhten Längsgewölbe, wie es bei einem Hohlfuß vorliegt, die Position des Talus verändert, nämlich nach hinten gekippt ist, und damit ein kleinerer Winkel zwischen Os naviculare und Calcaneus entsteht, welcher sich möglicherweise in einer steileren Lage der STA und damit einem größe- ren Inkinationswinkel auswirkt. 6.5 Multivariate Analyse Insgesamt zeigen die Modelle der logistischen Funtionen sehr schlechte Anpassungen und sind zur Vorhersage einer möglichen Verletzung anhand der eingespeisten Para- meter nicht geeignet. Allerdings konnten die Modelle anhand der integrierten Daten Parameter identifizieren, welche die Wahrscheinlichkeit, eine Überlastungsfolge oder Verletzung zu entwickeln, bei dieser Merkmalskonstellation signifikant erhöhen. Für Achillessehnenbeschwerden scheinen die Deviation, die Distanz und der Gangwinkel einen signifikanten Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit zu haben, eine Überlastungs- folge zu entwickeln, wenngleich eine große Änderung der Variablen, die Wahrschein- lichkeit nur minimal erhöht. Die Richtung der Beeinflussung ist jeweils positiv. Das bedeutet: Nimmt der Wert der einflussreichen Parameter zu, so steigt auch die Wahr- scheinlichkeit eine Überlastungsfolge auszubilden. Ein großer Deviationswinkel und eine große wöchentliche Laufdistanz konnten bereits in der univariaten Analyse als begünstigende Faktoren identifiziert werden. Der Gangwinkel zeigt allerdings erst in der multivariaten Analyse einen Zusammenhang zu Achillessehnenbeschwerden. Es ist vorstellbar, dass erst bei einer entsprechenden Kombination der Merkmale die Wahr- scheinlichkeit erhöht wird. Genaue Aussagen hierzu können auf Grundlage der logisti- schen Regression jedoch nicht gemacht werden. Es ist aber durchaus vorstellbar, dass ein großer Gangwinkel durch eine Verdrehung des Fußes im Verhältnis zum Unter- schenkel und eine dadurch bedingte Verdrehung der Achillessehne zu asymmetrischen Zugkräften in der Achillessehne führt. Die multivariate Analyse brachte keinen Parameter hervor, welcher die Wahrschein- lichkeit Kniebeschwerden zu entwickeln zu erhöhen scheint. Im Gegenteil hierzu konnte das Modell, welches für die lateralen Kapselbandverletzungen erstellt wurde, zwei Parameter herausfiltern: Der Abstand der Malleolen, also eine Genu-valgum- Stellung, wird als positiv beeinflussend und die Laufdistanz als negativ beeinflussend identifiziert. Der negative Zusammenhang zur Laufdistanz wurde bereits aufgeklärt und kann dem erhöhten Spielsportleranteil zugeschrieben werden. Ein positiver Zu- Diskussion 99 sammenhang zu einem Genu valgum konnte singulär nicht nachgewiesen werden. Es ist vorstellbar, dass sich die resultierenden Kräfte beim Bodenkontakt durch eine ver- änderte Statik der unteren Extremität, wozu eine X-Bein Stellung führt, ebenfalls än- dert. Es ist bekannt, dass die Traglinie (mechanische Achse) des Beines bei einer nor- malen Beinachse durch die Mitte des Kniegelenks verläuft, wohingegen sie bei einem Genu valgum nach lateral und einem Genu varum nach medial verschoben ist (Kummer, 2005). Möglicherweise begünstigt eine nach lateral verschobene Traglinie das umknicken im OSG (vgl. Abbildung 44). Abbildung 46: Traglinien (mechanische Achse) an einem Genu valgum (links), ei- nem normalen Beinskelett (mitte) und einem Genu varum (rechts). Modifiziert nach:
 (Kummer, 2005). Insgesamt scheint es, als wären die hier ausgewählten Merkmale nicht geeignet die Entstehung von Überlastungsfolgen der Achillessehne und des Knies sowie Verletzun- gen am lateralen Kapselbandapparat ausreichend aufzuklären. Es konnten teilweise Merkmale identifiziert werden, welche die Wahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Be- schwerdebild erhöhen. Die schlechte Modellanpassung der multivariaten Analyse und die schlechte Voraussagekraft der Modelle zeigen jedoch, dass noch andere Parameter an der Entstehung beteiligt sein müssen, die hier nicht berücksichtigt wurden. Die in dieser Studie herausgefilterten Merkmale sollten Grundlage für weiter Studien sein, in Diskussion 100 denen der Entstehung von chronischen und akuten Überlastungsfolgen auf den Grund gegangen werden soll. 6.6 Zusammenfassung der Diskussionsergebnisse Diese Untersuchung wurde mit dem Ziel durchgeführt, individuelle Risikofaktoren für die Entstehung chronischer Überlastungsfolgen im Bereich der Sprunggelenk- und Fußanatomie zu identifizieren und damit den Weg zu präventiven Programmen oder therapeutischen Maßnahmen in der Zukunft erst möglich zu machen. Es wurden zwei Hypothesen formuliert. Die erste Hypothese besteht aus zwei Teilbereichen: I. Die räumliche Orientierung der subtalaren Gelenkachse ist möglicherweise an der Entstehung chronischer Überlastungsfolgen beteiligt. a. Wenn es einen Zusammenhang zwischen der STA und der Entstehung von Achillessehnenbeschwerden gibt, dann sollten im statistischen Vergleich Sportler laufbetonter Sportarten mit Achillessehnenbeschwerden eine andere Orientierung der STA zeigen als Sportler ohne Beschwerden. b. Wenn es einen Zusammenhang zwischen der STA und der Entstehung von Kniebeschwerden gibt, dann sollten im statistischen Vergleich Sportler laufbetonter Sportarten mit Kniebeschwerden eine andere Orientierung der STA zeigen als Sportler ohne Beschwerden. Der erste Teilbereich bezieht sich auf einen vermuteten Zusammenhang der Lage der STA und der Entstehung von Achillessehnbeschwerden. Diese Hypothese konnte für die hier untersuchte Stichprobe bestätigt werden. Die Ergebnisse deuten an, dass Läu- fer mit einem großen Deviationswinkel der STA einem höheren Risiko ausgesetzt sind, Probleme an der Achillessehne zu entwickeln. Die möglichen Ursachen hierfür wurden in Kapitel 6.3 ausführlich diskutiert. Der zweite Teilbereich, welcher mit der ersten Hypothese angesprochen wurde, ver- knüpft die Entstehung von Überlastungen des Kniegelenks mit der räumlichen Orien- tierung der STA. Dieser hypothetische Zusammenhang konnte nicht bestätigt werden. Offensichtlich scheint die durch die Lage der STA beeinflusste Bewegungsübertragung des Calcaneus auf die Tibia das Kniegelenk nicht in einem solchen Maß zu beanspru- chen, dass sich dort Überlastungen der Strukturen manifestieren. Allerdings kann ein Zusammenhang daher nicht endgültig ausgeschlossen werden, da keine Differenzial- diagnosen gestellt wurden, sondern Überlastungen am Knie oder den es umgebenden Strukturen zu nur einer Kategorie zusammengefasst wurden. Es ist vorstellbar, dass die erwähnte Bewegungsübertragung sich nur auf bestimmte Strukturen auswirkt und mög- liche Überlastungen erst durch eine gesicherte Differenzialdiagnose aufgedeckt werden können. Überraschenderweise deuten die Ergebnisse einen möglichen Zusammenhang zwischen der räumlichen Orientierung der STA und der Entstehung von akuten Überlastungs- folgen an. Möglicherweise sind Läufer bei einer bestimmten Lage der STA einem hö- Diskussion 101 heren Risiko ausgesetzt, sich am lateralen Kapselbandapparat zu verletzen. Hier konn- te zwar kein signifikanter Zusammenhang nachgewiesen werden, ein Trend jedoch deutet darauf hin, dass in dieser Studie Probanden mit einem geringen Deviationswin- kel häufiger am lateralen Kapselbandapparat verletzt sind als Personen mit einem mitt- leren Deviationswinkel. Auch hier wurden Erklärungsansätze in Kapitel 6.3 diskutiert. Zusammenhänge zwischen den einzelnen Parametern waren nicht Bestandteil der Hypothesen. Es zeigt sich aber, dass die Ausprägung der Fußform mit einigen der un- tersuchten Parametern zusammenzuhängen scheint. Die Ergebnisse deuten einen Zu- sammenhang zwischen einem großen Gangwinkel und der Tendenz zu einem Plattfuß an. Gründe hierfür können in der bei einem Plattfuß vermehrten Abduktion des Vorfu- ßes (Palme et al., 2000) gesucht werden. Zudem konnte eine Beziehung zwischen einem zunehmenden Inklinationswinkel und einer ansteigenden Längsgewölbehöhe aufgezeigt werden. Personen mit einem gerin- geren Inklinationswinkel zeigen häufiger einen Plattfuß, wohingegen solche mit einem größeren Inklinationswinkel häufiger einen Hohlfuß aufweisen. Es ist vorstellbar, dass die Orientierung der STA durch eine veränderte Position oder Form des Calcaneus, des Os naviculare und des Talus zustande kommt. Bei einem Hohlfuß rotiert der Talus um seine Querachse, wodurch sich Talushals und -körper dorsalwärts anheben (Palme et al., 2000). Möglicherweise bewirken diese Veränderungen eine steilere Lage der STA. Es deutet sich in diesem Fall ein positiver Zusammenhang zwischen Längsgewölbehö- he und Inklinationswinkel an. Die zweite Hypothese betrifft die dem Problem der Entstehung von cÜF zugrundege- legte Multikausalität: I. Bei der Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen handelt es sich um ein multikausales Problem. Wenn die Parameter Gangwinkel, Fußform, Pronati- onsbewegung und die Lage der STA in einem Zusammenhang mit der Entste- hung von chronischen Überlastungsfolgen stehen, dann sollte sich durch eine multifaktorielle statistische Analyse die Interaktion der Parameter aufdecken lassen. Die Ergebnisse der multivariaten Analyse brachten einige Parameter hervor, welche die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von chronischen und akuten Überlastungsfol- gen zu erhöhen scheinen. So zeigen sich der Deviationswinkel, die wöchentliche Lauf- distanz und der Gangwinkel als Parameter, welche signifikant die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Achillessehnenbeschwerden zu entwickeln. Allerdings ist festzuhalten, dass alle Parameter die Entstehung nur sehr gering zu beeinflussen scheinen. Der Deviati- onswinkel und die wöchentliche Laufdistanz zeigten sich bereits bei der einfaktoriellen Analyse als beeinflussende Merkmale. Der Gangwinkel zeigte sich singulär nicht als beeinflussender Faktor, in Verknüpfung mit anderen Parametern jedoch schon. Mög- Diskussion 102 lich wäre, dass erst eine Kombination der Parameter zu einer positiven Beeinflussung führt. Ein multivariater Zusammenhang zwischen den eingespeisten Parametern und der Ent- stehung von Kniebeschwerden konnte mit der hier verwendeten Methode nicht nach- gewiesen werden. Gegensätzlich hierzu scheint der Abstand der Malleolen die Wahrscheinlichkeit für laterale Kapselbandverletzungen positiv und die wöchentliche Laufdistanz diese nega- tiv zu beeinflussen. Auch hier sind nur sehr geringe Beeinflussungen festzustellen. Mögliche Gründe für die Zusammenhänge wurden in Kapitel 6.5 ausführlich bespro- chen. Es ist abschließend festzuhalten, dass die Ergebnisse der multivariaten Analyse auf- grund der schlechten Modellanpassung der logistischen Funktion darauf hinweisen, dass noch andere Merkmale existieren müssen, die bei der Entstehung von cÜF betei- ligt sind. Mit der STA konnte ein Merkmal identifiziert werden, das in diesem Zu- sammenhang bisher nicht berücksichtigt wurde. In weiteren Studien gilt es, andere beeinflussende Merkmale zu identifizieren und deren Interaktion mit der STA und der Entstehung von cÜF zu untersuchen. Fazit und Ausblick 103 7 Fazit und Ausblick Ein sehr großer Deviationswinkel scheint bei Langstreckenläufern mit Überlastungs- symptomen im Bereich der Achillessehne in Zusammenhang zu stehen. Zudem deutet sich eine Beziheung zwischen einem generell geringeren Deviationswinkel bei Frauen und einer um 20 % verminderten Verletzungsrate der Achillessehne im Vergleich zu Männern an. Schuhe und Einlagen sollten hinsichtlich dieser Ergebnisse und in Bezug auf die interindividuelle Variabilität der Sprunggelenkanatomie und der Sprunggelenk- achsen weiter entwickelt werden. Auch zeigt sich vor dem Hintergrund der hier festge- stellten Geschlechtsdifferenzen der STA, des Gangwinkels und der Beinachse, wie wichtig unterschiedliche Schuhmodelle für Frauen und Männer im Sportschuhbereich sind. Mit Hilfe eines Modells muss untersucht werden, inwiefern sich die Bewegungsachse auf die Lageveränderung der Achillessehne auswirkt, um Aussagen darüber machen zu können, wie sich die Zugkräfte innerhalb der Achillessehne und die Reibungskräfte zwischen ihr und dem Calcaneus verhalten. Erst dann können effektive Interventions- maßnahmen entwickelt werden. Es ist denkbar, dass das Ausmaß der Bewegung um die STA zur vermehrten Belastung der Achillessehne führt. Dann sollte über eine entsprechende Schuh- oder Einlagenver- sorgung nachgedacht werden, welche das Ausmaß der Bewegung begrenzt oder redu- ziert. Sollte sich andernfalls die Geschwindigkeit der Rotation um die STA als der ent- scheidende Faktor herauskristallisieren, so wäre ein Material in der Schuhsole für die Prophylaxe vorstellbar, das in der Lage ist die Bewegung zu verlangsamen. Ähnliche Ansätze wurden in der Orthopädieschuhtechnik und Sportschuhentwicklung bereits angewandt, um eine übermäßige Pronationsbewegung zu vermeiden beziehungsweise zu vermindern. Jedoch sind die so genannten Pronationsstützen bisher nicht nach der Gelenkachse ausgerichtet. In der Literatur wurden im Zusammenhang mit der Achillessehnenproblematik sehr viele verletzungsauslösende Faktoren diskutiert, von diversen anatomischen Einflüssen über bereits bestehende Vorschädigungen bis hin zu externen Einflüssen, wie Trai- ningsfehler oder falsche Schuhversorgung (Lohrer, 2006). Auch der Einfluss der so genannten Überpronation taucht in der Debatte immer wieder auf. Allerdings fehlt bis dato der eindeutige Beleg durch prospektive Studien (Mayer & Grau, 2000) und auch in dieser Studie konnte kein Zusammenhang nachgewiesen werden. Die biomechani- sche Belastung der Achillessehne während der Abrollbewegung des Fußes beim Gehen und Laufen scheint bei der Entstehung eines Überlastungssymptoms an der Achilles- sehne eindeutig eine Rolle zu spielen (Mayer & Grau, 2000). Nachdem bisher kein Fazit und Ausblick 104 eindeutiger Faktor in diesem Bereich identifiziert werden konnte, gilt es den entdeck- ten Zusammenhang zwischen der räumlichen Orientierung der STA und Achillesseh- nenbeschwerden mit in die Überlegung einzubeziehen. Möglicherweise kann auf Grundlage der Sprunggelenkachsen auch das Phänomen der Überpronation aufgeklärt werden. Die Lage der STA wurde bisher nicht als Ursache für Achillessehnenprobleme disku- tiert. Da diese aber eng verbunden ist mit der Bewegungsmechanik des gesamten Sprunggelenkkomplexes und durch die Bewegungsübertragung auf die Tibia sogar mit der des Unterschenkels und des Knies (Hintermann, 1994), und da die Ergebnisse die- ser Studie einen Zusammenhang andeuten, sollte die Relevanz der Sprunggelenkachsen in vielen Bereichen neu überdacht werden. Die interindividuelle Variabilität scheint noch stärker ausgeprägt zu sein als bisher angenommen. Nachdem bereits ein Zusam- menhang einer starken Abweichung der räumlichen Orientierung der STA vom Durch- schnitt mit einer spezifischen chronischen Überlastungsfolge herausgestellt wurde, sollte die hohe interindividuelle Variabilität mehr Beachtung in Bereichen wie der Operationsplanung, bei der Sprunggelenkendoprothetik, der Prothetik, der Unfallchir- urgie sowie bei der Verletzungsprophylaxe, der Orthopädieschuhtechnik und der Sportschuhentwicklung finden. Hintermann (2005) spricht davon, dass der Erfolg der Sprunggelenkendoprothetik da- von abhängt, inwiefern die Prothese die natürliche Kinematik und Kinetik des Sprung- gelenkes nachzuahmen vermag. Er erwähnt in diesem Zusammenhang die Rotations- achsen des oberen Sprunggelenks. Inwiefern jedoch die Berücksichtigung der STA zum erfolgreichen Sprunggelenkersatz beiträgt, ist unbekannt. Ihre Bedeutung sollte aber in Anbetracht ihres Einflusses auf die Bewegungsmechanik des Sprunggelenks auch in diesem Bereich nicht unterschätzt oder gar vernachlässigt werden. Um die na- türliche Kinematik des Sprunggelenks nachahmen zu können sollte es das Ziel sein, die individuellen Achslagen des jeweiligen Patienten mit in die OP-Planung einzube- ziehen. Zudem muss das Verständnis über die Biomechanik des Sprunggelenkkomple- xes oder besser noch der unteren Extremität noch deutlich verbessert werden. Bringt man die Ergebnisse Ismans und Inmans (1969), die bis heute als Standardwerte gelten und mit denen in allen Bereichen gearbeitet wird, in denen ein Gerät, eine Pro- these oder ähnliches auf die mittleren Sprunggelenkachsen hin abgestimmt wird, in Zusammenhang mit den Ergebnissen dieser Studie, dann stellt sich die Frage, ob wei- terhin die mittleren Achsdaten Ismans und Inmans verwendet werden sollten oder nicht. Der von Isman und Inman angegebene Deviationswinkel liegt mit 23° in einem Bereich, der nach den Ergebnissen dieser Studie bei Langstreckenläufern mit Achilles- sehnenproblemen im Zusammenhang steht. Es sollte darüber nachgedacht werden, ob Fazit und Ausblick 105 nicht standardmäßig besser mit den deutlich geringeren Werten des Deviationswinkels von 11° gearbeitet werden sollte, zumindest für den Fall, dass nicht mit individuellen Werten gearbeitet werden kann. Möglicherweise könnten damit unnötige mechanische Belastungen der das Sprunggelenk umgreifenden Strukturen vermieden werden. Die Biomechanik des subtalaren Gelenks und damit auch die Orientierung ihrer Bewe- gungsachse muss weiter Bestandteil der biomechanischen und sportorthopädischen Forschung sein, um ihre Bedeutung für die Entstehung von Verletzungen und die kom- plexe Bewegungsmechanik der unteren Extremität besser verstehen zu können. Die Zusammenhänge zwischen der Orientierung und Ausprägung der einzelnen Ele- mente der unteren Extremität müssen weiter untersucht werden, um zu begreifen wie sich deren Zusammenspiel auf die Statik und Mechanik des Bewegungsapparats aus- wirkt. Dann wird es vielleicht auch möglich zu entscheiden, wann ein verändertes Ele- ment wie zu einer Überlastung von Strukturen führen kann. In dieser Studie konnten einige individuelle Merkmale identifiziert werden, die mögli- cherweise verletzungsauslösend wirken. Es handelt sich hierbei jedoch nur um kleine Teile des komplexen Problems. Die Ursachen für die Entstehung von chronischen Überlastungsfolgen sind vermutlich nicht allein, aber vermehrt auf der Ebene der Ana- tomie zu suchen. Jedoch scheint es, als wären die einzubeziehenden Merkmale sehr mannigfach und es wird schwer möglich sein sich in der zukünftigen Forschung auf nur wenige Merkmale zu beschränken. Ohne das Verständnis, wie Anatomie, Statik und Biomechanik der unteren Extremität interagieren, können Ursachen für Überla- stungen der unteren Extremität kaum aufgeklärt werden. Es muss weiterhin das Ziel der Forschung sein, das hochkomplexe Problem der Entstehung von Pathologien auf- grund der Identifikation ihrer Ursachen zu verstehen, um damit erfolgreiche Präventi- ons- oder Therapiemaßnahmen einleiten zu können. Literaturverzeichnis 106 Literaturverzeichnis Alt, W. W. (2001). Biomechanische Aspekte der Gelenkstabilisierung. C. Maurer Druck und Verlag. 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Nachwort 114 Nachwort Zuguterletzt möchte ich mich bei denjenigen bedanken, die mir während der ganzen Zeit mit Rat und Tat zur Seite standen und damit dazu beitrugen, dass diese Arbeit zu dem werden konnte, was sie jetzt ist. Großer Dank gilt meinem Betreuer Prof. Dr. Wilfried Alt, der mit seinem Ideenreich- tum und seiner stets positiven und wegweisenden Kritik diese Arbeit erst ermöglichte. Auch möchte ich mich bei meinem Kollegen Benjamin Haar für das kreative River- Logo, die technische Unterstützung und vor Allem für die gute Laune bedanken. Vie- len Dank an Kristian Krause für die tatkräftige Unterstützung bei den Messungen auf den Laufveranstaltungen sowie an Dr. Dieter Bubeck, Dr. Rolf Brack, Dr. Syn Schmitt, Dr. Julia Bühlmeier und Dr. Harald Hochwald für die vielen fachlichen Gespräche und Ratschläge. Außerdem möchte ich nicht versäumen, mich bei meinen Freunden Philipp Werner, Dennis Aubermann und David Schahbasian sowie der Crew (Christine Sauter, Wolf- gang Stelzle, Tobias Reisenhofer und Andreas Knausenberger) für die vielen aufmun- ternden und ablenkenden Abende zu bedanken und bei Stefanie Wiedmann, Jan Lin- denmaier und Tobi Seeh für das stets offenen Ohr und die ermutigenden Worte. Der größte Dank gilt meiner Familie, die während der ganzen Zeit immer für mich da war und auf die ich mich stets verlassen konnte und kann: Meinem Vater Prof. Dr. Waldemar Reule, der mit seinem wissenschaftlichen Rat und seinen bestätigenden Worten am Gelingen der Arbeit mitwirkte, meiner Mutter Doris Reule für die herzlichen und stärkenden Gespräche sowie für die vielen Teller Hühner- brühe und meinem Bruder Ben Reule für die zahlreichen vegetarischen Mahlzeiten und seine Unterstützung in sämtlichen Bereichen. Vielen Dank! Lebenslauf 115 Lebenslauf Persönliche Daten: Name Claudia Anita Reule Geburtstag und -ort 09.08.1980 in Ludwigsburg Staatsangehörigkeit deutsch Familienstand ledig Schulbildung 1987-1991 Grundschule Kleinsachsenheim 1991-2000 Gymnasien im Ellental 2000 Abitur Hochschulbildung 2000-2006 Studium der Biologie für das höhere Lehramt an der Uni- versität Hohenheim 2000-2006 Studium der Sportwissenschaft für das höhere Lehramt an der Universität Stuttgart 2002-2006 Studium der Germanistik als Beifach für das höhere Lehr- amt an der Universität Stuttgart 2006 1. Staatsexamen in den Fächern Biologie, Sportwissen- schaft und Germanistik 2006 Gewinnerin des Gustav-Schoder-Preises für den besten Lehramtsabschluss im Fach Sport Berufliche Tätigkeit 2003-2006 Wissenschaftliche Hilfskraft am Institut für Sportwissen- schaft Stuttgart 2006-2009 Geprüfte wissenschaftliche Hilfskraft am Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft Stuttgart 2007-2009 Stipendiantin der Landes Graduierten Förderung seit 2009 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Sport- und Bewegungswissenschaft Stuttgart Außerberufliche Tätigkeit 2001-2005 Mitglied des Landeskaders Voltigieren Baden-Württemberg seit 2009 Landestrainerin für Gruppenvoltigieren des Landes Baden- Württemberg Erklärung 116 Erklärung Hiermit versichere ich, dass die Arbeit „Die Bedeutung der subtalaren Gelenkachse und der Fußanatomie für die Entstehung von Überlastungsfolgen der unteren Extremität im Sport – Eine empirische Untersu- chung zu individuellen Risikofaktoren.“ von mir selbst und ohne jede unerlaubte Hilfe angefertigt wurde, dass sie noch keiner anderen Stelle zur Prüfung vorgelegen hat. Die Stellen der Arbeit einschließlich der Tabellen und Abbildungen, die anderen Werken dem Wortlaut oder dem Sinn nach entnommen sind, habe ich in jedem einzelnen Fall kenntlich gemacht und die Herkunft nachgewiesen. Stuttgart, den.............................................................................. Datum und Unterschrift