Termin vereinbaren

Einen Termin bei uns?

Lumedis Frankfurt

Carmen Heinz
Dr. Gerret Hochholz
Dr. Nicolas Gumpert

Fachärzte für Orthopädie

Privatpraxis
für Orthopädie, Sportmedizin, ärztliche Osteopathie, Akupunktur und manuelle Medizin

direkt am Kaiserplatz
Kaiserstraße 14 / Eingang Kirchnerstraße 2
60311 Frankfurt am Main

Zur Online-Terminvereinbarung

Telefon
069 24753120

Biomechanik beim Laufen

Dieser Artikel wurde durch Mario Habersack veröffentlicht.
Mario Habersack ist diplomierter Sportwissenschaftler und Leiter der sportwissenschaftlichen Abteilung bei Lumedis.
Er hat mehr als 10.000 Analysen seit 2009 durchgeführt.
Bundesweit finden Sie kaum einen Spezialisten, der in diesem Bereich eine höhere Expertise aufweist.

Mehr zu seiner Person finden Sie unter Mario Habersack.

Was heißt Biomechanik?

Die Biomechanik ist die wissenschaftliche Lehre von Bewegungen und Bewegungsabläufen biologischer Systeme und Lebewesen. Sie gehört damit zur Biophysik, sowie zur Sport- und Bewegungswissenschaft.
Die wesentlichen Bestandteile sind die Messung und Beschreibung verschiedener Parameter von Bewegungsabläufen, die Zusammenfassung daraus entstehender Gesetze und der Vergleich von verschiedenen Bewegungsabläufen.
Dabei werden sowohl wirkenden Kräfte als auch die Geschwindigkeiten, Belastungen und Positionen der zu belastenden muskulären und knöchernen Systeme untersucht.

Ziel der Biomechanik ist die Optimierung von Bewegungsabläufen und Sportarten und damit auch die Verbesserung von sportlichen Leistungen.

Biomechanik vom Längs- und Quergewölbe

Das Längs- und Quergewölbe des Fußes stellt ein wichtiges muskoloskelettales System dar, mit dessen Hilfe das Körpergewicht auf den Füßen abgefangen und getragen werden kann. Dabei besteht eine elastische und starke Sicherung durch die verschiedenen Bänder entlang der Füße.

  • Das Längsgewölbe spannt sich vom vorderen Fußballen bis zum Endpunkt der Ferse und nimmt dabei eine zentrale Rolle in der Stabilisierung des Fußes ein.
  • Das Quergewölbe hingegen unterstützt vor allem die Position und Haltung des Fußes durch die Stärkung des Fußballens.

Der Kopf des Sprungbeins sitzt am höchsten Punkt des Fußgewölbes an, wodurch die Belastung beim Laufen optimal auf das Längsgewölbe übergehen kann.

  • Die Fußgewölbe dienen beim Laufen als wichtiges Element zur Dämpfung der Belastung und Sicherung des Fußes, damit eine korrekte Position zur Führung der Körperachse eingehalten werden kann.

Bei der Landung geben beide Fußgewölbe dazu nach. Es ist sehr wichtig, dass das Längs- und Quergewölbe der Füße stabil in Form bleibt, um die Belastung der Füße optimal abzufedern und dämpfen zu können. Ist dies nicht der Fall, überträgt sich die Kraft auf das nächste Gelenk und kann dort zu einer Fehlstellung führen.

Die Kräftigung der Fußgewölbe geschieht beim Laufen durch die muskuläre Stärkung der Füße meist recht automatisch, kann jedoch durch Übergewicht oder Fehlstellungen der Füße beeinflusst werden.
Die Wahl der Schuhe ist ebenfalls sehr wichtig, um die Beweglichkeit und Kräftigung der Fußmuskeln und Gewölbe ausreichend zu unterstützen.

Biomechanik vom Sprunggelenk und Unterschenkel

Die Biomechanik des Sprunggelenks ist relativ komplex, da die Bewegungsabläufe im oberen und unteren Sprunggelenk sehr unterschiedlich aussehen.

Das obere Sprunggelenk hat eine fast transversale Bewegungsachse im Bereich des inneren und äußeren Knöchels. Durch die Artikulation (Zusammensetzung des oberen Sprunggelenks) des Schienbeins und des Sprungbeins wird eine Fußstreckung (Dorsalflexion) von bis zu 30° und eine Fußbeugung (Plantarflexion) von bis zu 50° ermöglicht.

Das untere Sprunggelenk besitzt hingegen eine schräg verlaufende Bewegungsachse, bei der die verschiedenen Bewegungsrichtungen zusammengefasst werden können zur Inversion, also Einwärtsdrehung (Supination)  plus Plantarflexion und Fußadduktion von 20° und der gegenteiligen Eversion (Pronation plus Dorsalflexion und Abduktion) mit ca. 10°.

Die Stabilität wird durch einen komplexen Bandapparat, sowie verschiedene Muskelgruppen gesichert. Hierbei kann zwischen einer aktiven Stabilisation durch die Muskulatur und einer passiven Stabilisierung durch die Bänder unterschieden werden.

Beim Laufen sollte optimaler Weise die Kraft nach innen zum Großzehballen verlagert werden. Dies bedeutet, dass über den Fußaußenrand nach vorne und schließlich nach innen abgerollt wird. Diese Eversion bewirkt eine Innenrotation des Unterschenkels, woraufhin das Kniegelenk in eine valgische Beinachse (X-Beinstellung) geführt wird.

Sowohl das Sprunggelenk, Kniegelenk als auch das Hüftgelenk sollte nach innen beim Landen physiologisch nachgeben. Der Grund dafür ist eine Gewichtsverlagerung zum Körperschwerpunkt hin. Und dieser ist zwischen den unteren Extremitäten beim Laufen/Gehen. Die Muskulatur kann somit das Gelenk besser muskulär sichern.

Sind die Fußgewölbe nicht stabil genug, wirkt sich die entstehende Kraft vermehrt auf das Sprunggelenk aus. Ist auch dieses nicht stabil genug, kommt es zu einer Überpronation und ggf. zu einer zu ausgeprägten valgischen Beinachse.

Es liegt dann ein Fehler in der aufsteigenden Kette vor.

Biomechanik vom Kniegelenk

Das Kniegelenk besteht aus mehreren Teilgelenken, die im Zusammenspiel die verschiedenen Bewegungsrichtungen des Gelenks ermöglichen.

Das Gelenk zwischen dem Oberschenkelknochen und dem Schienbein funktioniert zum einen als Scharniergelenk und ermöglicht damit eine Beugung und Streckung des Beins. Allerdings hat es in gebeugter Stellung auch die Funktion eines Drehgelenks. In der Kniestreckung wird eine Drehung im Gelenk durch die Seitenbänder verhindert, was für die Stabilität des Gelenks von äußerster Wichtigkeit ist.

Der Kopf des Oberschenkelknochens ist mit zwei sogenannten Kondylen so geformt, dass im Gelenk eine Roll-Gleitbewegung entsteht.

Eine Besonderheit stellt außerdem das Gelenk zwischen dem Oberschenkelknochen und der Kniescheibe dar, die als sogenanntes Sesambein in der Sehne des Quadricepsmuskels liegt. Um eine reibungslose Funktion dieses Gelenks zu ermöglichen, befindet sich ein Schleimbeutel hinter der Kniescheibe, wodurch die Gleitfähigkeit bei Bewegung des Knies verbessert wird.

Unter normalen Bedingungen gelangt das Kniegelenk in der mittleren Standphase in eine Beugung mit gleichzeitiger Achsenabweichung nach innen beim Laufen. Beide Rollhügel (Kondylen) des Oberschenkels rollen und gleiten dabei über die beiden Menisken. Bei einer zu extremen Abweichung des Kniegelenks können die beteiligten Strukturen, wie Innen-Außenmeniskus, Kreuz- und Seitenbänder, Kniescheibe und Knorpel auf Dauer beschädigt werden.

Eine physiologische Roll-Gleitbewegung überträgt die einwirkende Kraft optimal auf das obenliegende Hüftgelenk.

Biomechanik vom Hüftgelenk

Das Hüftgelenk besitzt einen großen Bewegungsumfang mit zahlreichen Bewegungsrichtungen. Im Gegensatz zum Schultergelenk ist das Hüftgelenk vor allem ein bandgesichertes Gelenk. Daher ist eine ausreichende Stärkung und Kräftigung der Bandstrukturen beim Laufen stets sehr wichtig, um die Stabilität in diesem wichtigen Gelenk zu garantieren.

Eine wichtige Rolle nimmt die Stellung des Oberschenkelhalses im Verhältnis zum langen Knochenschaft ein, da in Abhängigkeit vom Winkel eine unterschiedliche Übertragung des Gewichts stattfindet. Außerdem ist bei einem zu engen oder zu steilen Winkel auch der Oberschenkelknochen selbst gefährdet (Coxa valga, Coxa vara).

Beim Laufen rotiert die Hüfte von der Landung bis zum Abdruck nach vorne/innen. Von der Landung in den Einbeinstand fällt die Hüfte dabei bis zu 4° zur Spielbeinseite ab, um den Kraftstoß abzufangen.
Gesichert wird das Hüftgelenk vor allen von der Glutealmuskulatur, also der Gesäßmuskulatur. Unterstützt wird diese vom Tractus iliotibialis.  

Der Tractus iliotibialis ist eine zentrale Bandstruktur, die das Hüftgelenk bei der Übertragung des Körpergewichts vom Rumpf auf das Bein unterstützt und eine übermäßige einseitige Belastung des Gelenks vermeidet.

Bei einer schlechten Lauftechnik/Laufstil oder einer zu schwachen Hüftmuskulatur fällt die Hüfte zu stark zur Seite ab oder rotiert extrem nach vorne/innen, was sich negativ nach unten auswirkt. Die Beinachse wird dann durch die Hüfte nach innen in die valgische Beinachse gezogen.

Hier liegt dann eine absteigende Kette vor. Die seitlich abfallende Hüfte bewirkt eine dynamische Beinachsenfehlstellung und ggf. eine Überpronation im Sprunggelenk.

In machen Fällen drückt die seitlich abfallende Hüfte den Läufer auch vermehrt in eine dynamische O-Beinstellung. Dies geschieht häufig bei einem zu diagonalem Fußaufsatz, dem Overcrossing.

Biomechanik der Wirbelsäule

Das zentrale Stichwort für die Biomechanik der Wirbelsäule ist das elastische Auffangen und Dämpfen der einwirkenden Kräfte und Belastungen. Dafür spielt die doppelte Krümmung mit der S-Form der Wirbelsäule eine wichtige Rolle, wodurch eine entsprechend gesunde Verteilung der Gewichtsbelastung entstehen kann.

Die einzelnen Wirbelsäulensegmente dienen dabei der jeweiligen Weiterleitung der Kräfte, wobei hier verschiedenste Richtungen wirken: es kommt zur sagittalen Kraftweiterleitung, was auch als Translation bezeichnet wird, sowie zur Belastung in Rotationsebene.

Die einzelnen Abschnitte der Wirbelsäule sind entsprechend ihrer Funktion unterschiedlich ausgestattet - in der Brustwirbelsäule wird beispielsweise durch die Rippen nur eine eingeschränkte Rotationsbewegung ermöglicht, wodurch der Brustkorb an Stabilität gewinnt.

Für das Laufen ist der Lendenwirbelsäulenbereich sehr wichtig, da hier die Kraftübertragung auf das Hüftgelenk in den verschiedenen Laufphasen stattfindet. Eine ausreichende Stärkung der Muskulatur im unteren Rücken ist daher von großer Bedeutung, um zum einen eine gesunde Belastung der verschiedenen Beingelenke zu ermöglichen und zum anderen den Körper vor möglichen langfristigen körperlichen Schäden zu bewahren.

Je mehr die Hüfte seitlich abfällt und nach vorne/innen rotiert, desto mehr wird die Wirbelsäule dies mit einer entgegengesetzten Haltung ausgleichen wollen.

Biomechanik der Armarbeit

Die Armarbeit ist ein beim Laufen häufig unterschätztes Element, das zur Steigerung der Geschwindigkeit, sowie zur Körperhaltung/Gleichgewicht  bei der korrekten Nutzung einen großen Beitrag leisten kann.

Die Arme sollten dabei optimalerweise in einem Winkel unter 90° eng am Körper positioniert sein, was auch als „Läuferdreieck“ bezeichnet wird. Die enge Position am Körper verhindert ein Abbremsen durch eine erhöhte Fläche in der frontalen Ebene und einer entgegengesetzten Rotation der Hüfte zum Oberkörper.
Der enge Winkel wiederum sorgt für ein kurzes Pendel, wodurch eine erhöhte Frequenz mit einer Erhöhung der Laufschrittzahl und damit einer Geschwindigkeitssteigerung erzielt werden kann. Dabei kommt es auch zu kürzeren Schritten vor dem Körper.

  • Extreme Rückfußläufer zeigen oft einen geöffneten Ellenbogenwinkel mit viel Rotation im Oberkörper und Hüfte.

Hinzu kommt, dass auf einen aktiven Armschwung geachtet werden sollte, was zusätzlich zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit führen kann. Die Arme sollten so in Position gehalten werden, dass sie ebenfalls für eine aufrechte und gerade Positionierung des Oberkörpers sorgen. Diese aufrechte Haltung ist für das Laufen über eine größere Distanz essentiell.

Unserer Laufbandspezialisten

Wir beraten Sie gerne in unserer Sprechstunde!