Laufschuh-Trends 2010

von Prof. Dr. Markus Walther

Für lange Zeit wurde der Sportschuh durch die Begriffe „Dämpfen, Stützen, Führen“ charakterisiert [19, 25]. Inzwischen wird dieses Paradigma sehr kritisch diskutiert [2, 20, 35]. Trotz langjähriger Forschung hat die Prävalenz von Verletzungen im Laufsport nicht signifikant abgenommen [31, 32] und auch in anderen Sportarten wurde durch Änderung der Schuhe teilweise sogar eine Zunahme von Verletzungen diskutiert [7].
Diese Arbeit soll einen Überblick über die aktuellen Konzepte in der Laufschuhentwicklung liefern, wobei exemplarisch verschiedene Technologien einzelner Hersteller beleuchtet werden.

Grundlegender Aufbau eines Sportschuhs

Vereinfacht besteht jeder Sportschuh aus der Sohle und dem Oberteil. Das Oberteil „engl. upper“ bedeckt den Fuß, während die Sohle für Stabilität und Dämpfung verantwortlich ist und die Kontaktzone zwischen Untergrund und Fuß darstellt. Das Oberteil besteht aus Zehenraum, Fersenkappe, Einschlupf, Zunge und Quartier. Die Sohle besteht aus einer Innensohle, einer Brandsohle und einer Außensohle. Der Leisten, ein Fußmodell aus Holz oder Kunststoff ermöglicht es, den Schuh in der geplanten Größe und Form herzustellen. Die Leistenform kann entweder gerade, halb gebogen oder gebogen sein. Da die meisten Füße leicht nach innen gebogen sind, gilt der gebogene Leisten als etwas komfortabler. Der gerade Leisten dagegen bietet mehr Stabilität auf der Innenseite, was bei Sportlern mit sehr flexiblem Fuß vorteilhaft sein kann. Die Leistenform orientiert sich an Durchschnittsmessungen der Bevölkerung, für die der Schuh hergestellt wird. Aufgrund von Unterschieden in der Fußform zwischen verschiedenen ethnischen Gruppen werden Schuhe für Asien teilweise auf anderen Leisten gefertigt wie das gleiche Modell identischer Größe für den europäischen Markt [12].

Dämpfung

Der Zusammenhang zwischen Fersenaufprallkräften beim Sport und Erkrankungen des Bewegungsapparates wurde ursprünglich anhand von Tiermodellen und theoretischer Überlegungen hergestellt, konnte jedoch bis heute am Menschen nicht schlüssig belegt werden [9, 24]. Neuere Ansätze mit Hilfe der inversen Dynamik, welche die Berechung von Belastungen innerhalb der biologischen Struktur erlaubt, haben gezeigt, dass die Beanspruchung von Knorpel, Bändern, Knochen und Sehnen der unteren Extremität nicht oder nur minimal von den Dämpfungseigenschaften der Sohle abhängig sind [5]. Vielmehr resultiert die Belastung aus dem Zusammenspiel von Gelenkgeometrie, muskulärer Stabilisierung und externen Kräften [30].
Ein derzeit diskutierter Effekt des Fesenaufpralls ist die Vibration der Weichteile [20]. Da Vibrationen der Weichteile als unangenehm empfunden werden, ist es das Bestreben des Sportlers diese aktiv muskulär zu reduzieren [21]. Das unterschiedliche „Laufgefühl“ auf hartem oder weichem Untergrund, bzw. mit harten oder weichen Schuhen könnte mit Veränderungen der Weichteilvibrationen zusammenhängen und den verbundenen Änderungen der Muskelaktivität. Veränderungen im EMG-Signal bestätigen diese Annahmen [17, 23]. Derzeit gibt es keinen schlüssigen, wissenschaftlichen Beleg, dass die Aufprallkräfte während normaler sportlicher Aktivitäten für die Entstehung von Verletzungen eine relevante Rolle spielen, jedoch Ermüdung, Komfort, Muskelarbeit und die Performance maßgeblich beeinflussen [20].
Wie viel Dämpfung ist nun sinnvoll? Die längste Zeit seiner Entwicklung war der Mensch barfuss auf einem Naturboden unterwegs. Anthropologen gehen von einer Laufstrecke von bis zu 40 km pro Tag aus [13], wobei schnelles Laufen einen wesentlichen Selektionsvorteil darstellte. Die aktuellen Überlegungen gehen dahin, durch den Schuh die Differenz zwischen einem Naturboden und dem härteren Teer oder Beton, auf dem der Sport oft ausgeübt wird, auszugleichen.

Pronationskontrolle

Eine exzessive Pronation beim Fersenaufsatz oder in der Abstoßphase kann zu erhöhten Drehmomenten in der Tibia führen. Dieser wiederum werden in Zusammenhang mit Überlastungssyndromen am Knie, wie z.B. dem Patellafemoralenschmerzsyndrom oder dem Traktus iliotibialis Syndrom gebracht [3, 14]. Aber auch über ein gehäuftes Auftreten von Shin splins, Achillodynien, plantarer Fasciitis und Stressfrakturen wird in der Literatur berichtet [4, 11]. Die Unterstützung des Rückfußes am Sustentaculum tali mit Einlagen oder Pronationsstützen ist das klassische Konzept zur Ausrichtung des Skeletts, wobei der Effekt auf die Fuß- und Beinbewegung oft nur klein und nicht konsistent ist [6, 16]. Auch die Integration von härteren Komponenten medialseitig (sog. „Second Density“), welche der Pronationsbewegung einen höheren mechanischen Widerstand entgegen setzen sollte, bleibt in ihrem Effekt hinter den Erwartungen zurück [8, 28]. Eine prospektive Studie an 131 Läufern über einen Zeitraum von 6 Monaten mit einem durchschnittlichen Trainingsumfang von 30 km/Woche ergab, dass die Achsausrichtung von Fuß- und Sprunggelenk keine Vorhersage bezüglich laufassoziierter Verletzungen erlaubt [1]. Auch mit Messungen der Knochenbewegung selbst ließ sich keine Konsistenz der Zusammenhänge zwischen medialer Abstützung und Bewegung nachweisen [18, 27].
Mit dem sehr aufwändigen Verfahren der inversen Dynamik ließen sich Zusammenhänge zwischen Pronation und Sportverletzungen herstellen. Die inverse Dynamik erlaubt eine Berechnung der Belastung innerer biologischer Strukturen auf der Basis von kinetischen und kinematischen Messwerten. Von besonderer Bedeutung in der Identifikation der Ursache von Überlastungsbeschwerden sind die Gelenkmomente. Die Korrelation von Pronation, sowie Rotations- und Abduktionsmomenten in der Tibia ermöglichte Shin splints, das Tractus iliotibialis Syndrom, und das Patellofemorale Schmerzsyndrom als Pronationsfolge zu erklären [29]. Die Messungen zeigten aber auch, dass weniger die maximale Pronation das Problem darstellt, als vielmehr die Kraft, mit welcher der Fuß beim Fersenaufsatz in die Pronation gedrückt wird, u.a. ausgedrückt durch die Pronationswinkelgeschwindigkeit. Diese Kraft kann, je nach Konstruktion des Sportschuhs, doppelt so hoch sein, wie beim Barfußlauf. Daher werden weitausladende Fersenpartien inzwischen sehr kritisch gesehen [8].

Passform

Der Begriff „Komfort“ bei Laufschuhen ist besetzt mit der Einschätzung der Passform und der Einschätzung in wie weit der Schuh das „natürliche Abrollverhalten“ unterstützt [34]. Die Passform wird vom Sportler als eines der wichtigsten Eigenschaften des Schuhs eingestuft [12]. Die Passform nimmt im Vergleich zu den mechanischen Eigenschaften eines Schuhs eine Sonderstellung ein. Dämpfung und Mechanik lassen sich durch objektive Testverfahren unabhängig vom Sportler bestimmen, während die Passform immer eine Interaktion zwischen Schuh und Läufer voraussetzt und schwer objektivierbar ist. Alle drei Faktoren beeinflussen letztlich die Bewegung im Schuh, wobei im Gegensatz zu Dämpfung und Mechanik der Läufer die Passform subjektiv gut beurteilen kann [15]. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass der bevorzugte Laufschuh stets sehr gut bezüglich der Passform eingestuft wird [34]. In wie weit eine gute Passform im Fersenbereich mit einer Reduktion der Pronationswinkelgeschwindigkeit einhergeht, ist nach wie vor nicht abschließend geklärt [26].

Aktuelle Entwicklungen in der Sportschuhindustrie

Die großen Trends in der Sportschuhentwicklung sind
- Individualisierung von Passform und Dämpfung
- Generierung von Kräften, ähnlich dem Barfußlauf auf einem Naturboden
- Optimierung des Schuhs im Hinblick auf die sportartspezifischen Besonderheiten

Individualisierung von Passform und Dämpfung

Verschiedenen Firmen versuchen auf unterschiedliche Weise die aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisse in der Serienproduktion von Sportschuhen umzusetzen. Beispiele für die Individualisierung der Passform ist das Mehrweitensystem von New Balance. Hier werden von den Top-Modellen 4 verschiedene Breiten pro Schuhgröße angeboten. Allerdings ist die Abstufung mit unterschiedlicher Breite auf den Vorfuß limitiert, während Mittelfuß und Fersenbereich bei allen 4 Breiten identisch ist. Gerade im Mittelfuß- und Fersenbereich, wo der Passform eine besondere Bedeutung zukommt findet keine Abstufung statt. Andere Hersteller haben nachgezogen und bieten für ausgewählte Modelle meist zwei bis drei unterschiedliche Schuhbreiten. Aufgrund der höheren Lagerhaltungskosten stoßen diese Konzepte nicht immer auf Begeisterung bei Sporthandel, oft werden nur die mittleren Größen vorrätig gehalten, eine Problematik, die vom Mehrweitensystem beim Kinderschuh nicht unbekannt ist [36].
Für Sportler mit einem Hallux valgus oder einem Tailors bunion bietet das Biomorphic Fit™ System von Asics Vorteile. Durch weiche, elastische Partien im Vorfußbereich kommt es auch bei einem milden Hallux valgus oder Tailors bunion zu keinen Druckstellen. Spezielle Produktlinien für Frauen, sowie unterschiedliche Leistenformen für die verschiedenen Kontinente sind weitere Ansätze den erheblichen Unterschieden der Fußform von Mann und Frau, sowie zwischen von verschiedenen ethnischen Gruppen gerecht zu werden [12, 22]. Nike war der Vorreiter bei speziellen „Frauenschuhe“, inzwischen finden sich diese in den Programmen aller großen Hersteller. Neben den unterschiedlichen Proportionen wird zunehmend auch das niedrigere Gewicht der Frauen bei der Sohlenflexibilität berücksichtigt. adidas™ ist mit dem Programm „mi adidas“ (www.adidas.com) Vorreiter bei der individuellen Schuhfertigung. Für einzelne Schuhmodelle steht eine sehr große Anzahl unterschiedlicher Leistenformen zur Verfügung. Aus dieser Bandbreite kann dann, entsprechend der mit einem 3D Fußscanner erfassten Fußform und der dynamischen Druckverteilungsmessung, die optimal passende Leistenform und Sohle gewählt werden.

Dem unterschiedlichen Bedürfnis nach Dämpfung wird mit verschieden weichen Schuhen begegnet. Technisch umgesetzt wird dies mit PU- und EVA-Schäumen, Wabenstrukturen oder Gels. Ein innovatives Konzept ist die elektronische Steuerung der Dämpfung über einen Servomotor, welche die Vorspannung des Dämpfmoduls unter der Ferse verändern kann. Der in der ersten Generation als „adidas_1™“ vermarktete Schuh war noch zu schwer, um in der Gruppe der ambitionierten Sportlern auf große Resonanz zu stoßen. Das aktuelle Modell ist bereits deutlich leichter und zeichnet sich durch eine Weiterentwicklung von Mechanik und Elektronik aus.

Generierung von Kräften, ähnlich dem Barfußlauf auf einem Naturboden

Die Reduktion von Hebelarmen im Rückfußbereich wird durch speziell abgesetzte Zonen erreicht, die sich leichter deformieren und so den Fuß beim Fersenaufsatz nicht in die Pronation drücken. Das „Crash-Pad™“ von NikeTM ist ein Beispiel für diese Technologie. Ein weiterer Schuh von Nike adressiert in besonderer Weise die biomechanischen Probleme bei der Achillodynie. Beim Nike Caesium™ führt die abgeschrägte Fesenpartie zu einer Reduktion des Drehmoments auf den Rückfuß, der Effekt auf das Beschwerdebild der Achillodynie konnte in mehreren Studien bestätigt werden [10].
Reebok entkoppelt die Sohle im Fersenbereich durch multiple Bohrungen im Sohlenmaterial, so dass eine Bewegung von wenigen Millimetern zwischen Außensohle und dem Schuh möglich wird. Dies führt zu einer Reduktion der in Richtung Pronation wirkenden Kräfte während der ersten Millisekunden nach Bodenkontakt.
Eine komplette Entkopplung zwischen Fersenpartie und Schuh erzielt AdidasTM mit dem ForMotion™ Konzept. Hier gleitet die Außensohle auf einer Halbschale und reduziert den Hebelarm sowohl für Vertikal-, als auch für Rotationskräfte. Ziel ist das mit der Pronation verbundene Drehmoment, welches in Zusammenhang mit zahlreichen laufassoziierten Verletzungen gesehen wird, zu reduzieren.
Einen weiteren Schritt in Richtung Barfußlauf ging Nike mit dem „Nike Free“. Dieser Schuh zeichnet sich durch das Fehlen jeglicher stabilisierender Elemente aus. Die Dämpfung orientiert sich an einem Naturboden. Dieser Schuh stellt erheblich höhere Anforderungen an die muskuläre Stabilisierung des Fußes als herkömmliche Sportschuhe. Nicht wenige Sportler reagierten zunächst mit Muskelkater, nachdem sie erstmals diesen Schuh getragen haben. Inzwischen wird der Schuh als Trainingsgerät vermarktet, weniger als Laufschuh.
Konsequente Barfußfans verwenden aber inzwischen sockenartige Fußhüllen, die mit einem klassischen Schuh nicht mehr viel gemeinsam haben. Bei diesen Konzepten (z.B. Vibram FiveFingers™) wird der Fuß in eine stabile, aber ansonsten völlig flexible Hülle gepackt. Im Wettkampfbereich werden diese Konzepte kaum angetroffen, bei den Gesundheits- und Fitness-Läufern haben sie aber inzwischen eine größer werdende Fangemeinde.

Fazit

Das bisherige Paradigma im Sportschuhbau „Dämpfen, Stützen, Führen“ wird immer mehr ersetzt von Konzepten, welche die Individualität der Bewegung besser berücksichtigen. Dabei soll die Bewegung des Fußes und die natürlicherweise auftretenden Kräfte möglichst wenig beeinflusst werden. Umgesetzt werden die aktuellen Erkenntnisse durch Mehrweitensysteme, bis hin zu Individualsportschuhkonzepten, durch eine Reduktion von Hebelwirkungen am Schuh und eine Rückführung der Dämpfung auf ein Maß, welches die Differenz zwischen Naturboden und Kunstboden ausgleicht. Das Laufen Barfuß ist dabei Vorbild, mit seiner Belastung, auf die sich der Bewegungsapparat des Menschen über tausende von Jahren eingestellt hat.

Diese Publikation basiert auf einem Artikel, der in der Deutschen Zeitschrift für Sportmedizin publiziert wurde [33].

info@markus-walther.com

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http://www.medicalsportsnetwork.de/medical/5796

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Ref Type: Thesis/Dissertation
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