3. Muskeldehnung

3.7 Muskelverkürzung – ein Kapitel für sich
und das Problem der seriellen Sarkomeraddition

(Die folgenden Betrachtungen beziehen sich auf einen gesunden Muskel, der frei ist von pathologischen Veränderungen wie Verletzungen, Lähmungen, Myogelosen, Dystrophie, Hartspann, Spasmen, reflektorische Dauerkontraktionen und unklaren, durch manuelle Diagnostik erspürten Mängeln . Es werden ausschließlich solche muskuläre Kennwerte besprochenen, die sich operational definieren und somit durch objektive Methoden quantifizieren lassen. Siehe dazu Seite Muskeldehnung, Begriffe und Definitionen, Absatz 6.!)

1.  Schreckgespenst Muskelverkürzung
2.  Welche Abhilfe bei Muskelverkürzungen
3.  Veränderung der Muskel- und / oder Faserlänge
4.  Faserverlängerung als notwendige Folge von Hypertrophie
5. Muskelverkürzung als Folge einseitiger Beanspruchung
6.  Zusammenfassende Folgerungen und Definitionen
7.  Beispiele aus dem Bewegungsalltag: 
     a)  Gehen mit Stöckelschuhen (high heels)
     b)  Hüftbeugemuskeln
8. Test zur Schnelldiagnose von Spannungsparametern der Hüftbeuger
9.  Quellen

                     mu.verkürz.tit.dop.abb
                              Abb. 1:
Muskelverkürzung des Bizeps?

 

  
1.  Schreckgespenst Muskelverkürzung

In den unterschiedlichsten Medien wird immer wieder vor „Muskelverkürzungen“ als Auslöser von diversen Haltungs- und Gelenkproblemen und als Ursache von muskulären Dysbalancen gewarnt. Diese Muskelverkürzungen werden dabei in der Regel lediglich mit mangelnder Dehnfähigkeit gleichgesetzt bzw. dadurch erklärt, dass …der betroffene Muskel … kürzer, als dies normalerweise der Fall ist… (paradisi.de), oder weil „… der Muskel … im Ruhezustand kürzer als normal…“ (wikipedia org) sei und sich u.U. durch eine erhöhte Ruhespannung auszeichnet. Dabei wird nicht deutlich, ob die verminderte Dehnfähigkeit oder die erhöhte Ruhespannung Folge oder Ursache oder bloß Kennzeichen der Muskelverkürzung sein soll und wie sich eine Muskelverkürzung strukturell erklären und/oder funktionell nachweisen lässt.


2.  Welche Abhilfe bei Muskelverkürzungen

Als Abhilfe gegen „verkürzte“ Muskeln wird ein statisches Dehnen empfohlen (dr-gumpert.de, pixelkorb.de, board.netdoktor.de …), obwohl empirische Untersuchungen vorliegen, bei denen statisches Dehnen allein langfristig nicht die Ruhespannung absenkt (s. z.B. Konrad u.a. 2014; Wiemann 1991), intensives Dehntraining langfristig nicht zu einer Veränderung der Muskelfaserlänge (s. z.B.
Ce u a. 2015, Lima u.a. 2015, Theis u.a. 2015, Konrad u.a. 2014, Nakamura u.a. 2012) und/oder der funktionellen Muskellänge führt (s. Wiemann 1991) und Sportler, die sich trainingsbedingt durch äußerst dehnfähige Muskeln auszeichnen, keine von Normalpersonen abweichende funktionelle Muskellänge vorweisen können (Wiemann / Leisner 1996). Andererseits wird vermutet, dass eine bewusst oder gewohnheitsmäßig eingenommene Körperstellung mit entdehnter Muskulatur (Sitzhaltung, eingerollte Schlafhaltung; Freiwald, 2009, referiert bei swiss-functional-training.ch) zu einer Muskelverkürzung beitragen könnte. Für beide Fälle werden Befunde von Experimenten an Tieren mit Immobilisation von Gelenken (z.B.: Antonio u.a. 1985, Barnett u.a. 1980, Holly u.a. 1980, Tabary u.a. 1972) als Rechtfertigung genannt. Doch dies muss schon aus zwei Gründen als nicht zutreffend gelten:
1. Das Immobilisieren von Gelenken lebender Tiere (in der Regel das Fixieren von Flügeln bei Tauben oder Wachteln in einer der Gewohnheitshaltung entgegengesetzten Position) wird im Experiment über Zeiträume von mehreren Tagen und Wochen ununterbrochen beibehalten und den Versuchssubjekten keine Gelegenheit gegeben, zwischenzeitlich „normales“ Bewegungsverhalten zu produzieren.
2. Während der Versuchsperiode versuchen die Tiere ständig unwillkürlich, die fixierte Gliedmaße in die gewohnte Ruheposition gegen den aufgezwungenen Widerstand zurückzuziehen und zumindest im Ansatz ihre gewohnten Aktionen durchzuführen. Insofern entspricht dieses Immobilisieren nicht derjenigen Situation, die man bei statischen Dehnübungen (oder bei der Schlafhaltung) findet, bei denen die Muskeln entweder in einer
Dehnposition oder (für den Gegenspieler) in einer Entdehnposition willentlich unerregt („entspannt“) gehalten werden, und das nicht pausenlos wochenlang, sondern nur  für Minuten bzw. 
periodisch innerhalb
weniger Stunden, dazu im Wechsel mit der üblichen Alltagsmotorik . Stattdessen gleicht die Situation im Tierexperiment mit ihren wiederholten unwillkürlichen statischen Kontraktionen eher einem Krafttraining in extremer Gelenkposition, etwa einem Krafttraining nur in Dehnposition bzw. nur in Entdehnposition.

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3.  Veränderung der Muskel- und / oder Faserlänge


Eine Veränderung der Muskellänge setzt voraus, dass strukturelle Bauelemente des Muskels in der räumlichen Anordnung oder Abmesseung zu- oder abnehmen. Es kann angenommen werden, dass von den in Serie geschalteten Elementen des Muskels, a) Muskelfasern und b) Sehnen und Aponeurosen, primär eine Längenänderung durch Änderung der Faserlänge in Form einer seriellen Sarkomeraddition oder Sarkomerreduktion  erfolgt, und dies in Korrelation zu den wesentlich kürzeren Halbwertszeiten ihrer Bauelemente – im Gegensatz zu den Halbwertszeiten des Sehnenkollagens. Da die Sarkomere des Kleinkindes und die des Erwachsenen die gleiche absolute räumliche Ausdehnung besitzen, muss das Längenwachstum zumindest der Muskelfasern im Laufe der körperlichen Entwicklung vorwiegend durch Addition der in Serie geschalteten Sarkomere erfolgen.

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Abb. 2: 
Schematische Darstellung einer Faserlängenänderung durch Sarkomeraddition (b) und Sarkomerreduktion (c). Roter Punkt: Gelenkwinkel der optimalen Filamentüberlappung (= maximale Kraftentwicklung). Gelber Punkt: Gelenkwinkel mit suboptimaler Filamentüberlappung (= mittlere Kraftentwicklung). Gelber Ring: Gelenkwinkel mit ungünstiger Filamentüberlappung
(= stark reduzierte Kraftentwicklung)

Gleichzeitig kann angenommen werden, dass auch beim Erwachsenen biologische Anpassungen an unterschiedliche Lebens- und Arbeitsbedingungen Änderungen der Muskel- und Faserlänge notwendig machen, was unter bestimmten Trainingsbedingungen auch nachgewiesen wurde (z.B.: Alegre u.a. 2006, Aquino u.a. 2010, Franchi u.a. 2014). Zumindest die Variation der Faserlänge wird nur durch Zufügen oder Vermindern der Anzahl der in Serie geschalteten Sarkomere erfolgen können.

Die Bedeutung der Veränderung der Faserlänge durch Sarkomeraddition bzw. –reduktion soll schematisch durch Abb. 2 verdeutlicht werden: Bleiben die übrigen strukturellen Bedingungen konstant, bedeutet die Faserverlängerung (= serielle Sarkomeraddition) eine Verschiebung der Phase der optimalen Filamentüberlappung in eine erweiterte Gelenkposition (Abb. 2, b) mit der Konsequenz, dass der Muskel seine Maximalkraft nicht mehr in der Gelenkmittelstellung (Abb. 2, a) produziert, sondern in einer erweiterten Gelenkposition (für den Agonisten = Dehnposition). Demgegenüber bedeutet eine Faserverkürzung (= serielle Sarkomerreduktion) eine Verschiebung der optimalen Filamentüberlappung und – verbunden damit – der maximalen Krafterzeugung in eine verminderte Gelenkwinkelstellung (Abb. 2, c).


Definiert man die Muskellänge (~ Optimallänge des Muskels) über den Gelenkwinkelbereich, in dem der Muskel seine Maximalkraft produziert (s.: Muskuläre Balance, Folie 32 – 35 und Muskeldehnung, Begriffe und Definitionen, Absatz 6 ), bedeutet eine serielle Sarkomeraddition zwangsläufig eine Muskelverlängerung und eine serielle Sarkomerreduktion  eine Muskelverkürzung.

Als Auslöser für diese Prozesse muss die funktionelle Notwendigkeit angesehen werden: Wird ein Muskel – abweichend von den bisherigen Funktionsbedingungen – gezwungen, langfristig und überwiegend Kontraktionsleistungen in einem vergrößerten Gelenkwinkel (einer größeren Ursprung-Ansatz-Länge des Muskels) zu erbringen, also in einem Sarkomerdehnungsgrad, der gegenüber den bisherigen Funktionsbedingungen erweitert ist, werden Wachstumsprozesse in Form von serieller Sarkomeraddition gewährleisten, dass der Zustand der optimalen Filamentüberlappung, also der Zustand der maximalen Kraftproduktion, verlagert wird, so dass die verlangten Leistungen möglichst optimal erledigt werden können. In wie weit und konsequent sich dieser Prozess der Verschiebung der funktionellen Muskellänge vollzieht, wird von den verschiedensten Bedingungen abhängen: der Belastungshöhe, der Häufigkeit und dem zeitlichen Umfang der „neuen“ Kontraktionsaufgaben, der Notwendigkeit, in den Zwischenphasen Kontraktionsleistungen in anderen Gelenkwinkeln zu erledigen u.a.m.

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4.  Faserverlängerung als notwendige Folge von Hypertrophie

Legt man den Grundbauplan des Muskels zugrunde (Abb. 3, a), wird deutlich, dass eine der grundlegenden Trainingsanpassungen im Muskel, die Hypertrophie (Vergrößerung des physiologischen Querschnittes des Sarkomers) als Reaktion auf eine langfristige periodische Krafttrainingsbelastung, aus Gründer der Massengeometrie zwangsläufig zu einer Vergrößerung des Fiederungswinkels führen muss (Abb. 3, b). Bleiben die Dimensionen der übrigen strukturellen Merkmale unverändert, müsste daraus ebenso zwangsläufig eine Verkürzung der gesamten Muskel-Sehneneinheit resultieren (Abb. 3, b). Das wiederum wird zur Folge haben, dass der Muskel nicht mehr im gewohnten Gelenkwinkel, sondern in einem verkleinerten Gelenkwinkel den Zustand der optimalen Filamentüberlappung erreicht bzw. die Maximalkraft erzeugt, d.h. dass er seine funktionelle Länge verkleinert, sich also verkürzt hat. Haben sich jedoch die täglichen Anforderungen nicht geändert, muss der Muskel zur Beibehaltung einer ökonomischen Arbeitsweise gleichlaufend mit der fortschreitenden Hypertrophie die Muskelfasern durch serielle Sarkomeraddition verlängern (Abb. 3, c) mit der Konsequenz, dass insgesamt keine Muskelverkürzung zustande kommt.

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Abb. 3:
Schematische Darstellung der Konsequenzen einer Sarkomerhypertrophie und Sarkomeraddition. α: Fiederungswinkel. Q: physiologischer Querschnitt. Rechts: Hypothetischer Kraft-Dehnungsverlauf (rote Kurve) und Ruhespannungs-Dehnungsverlauf (grüne Kurve)

Da sich in einem längerfristigen Trainingsprozess in den meisten Fällen Trainingsperioden und Perioden des Alltags- und Arbeitsverhaltens untereinander abwechseln, muss sich unter der Wirkung der unterschiedlichen Belastungsreize ein Kompromiss zur optimalen Erledigung aller anfallenden motorischen Aufgaben einspielen. Und weil sich die trainingsbedingten Anforderungen ebenso wie die durch die Erledigung der Alltagsmotorik bedingten Anforderungen an den Muskel ständig abwechseln oder überlagern, ist kaum mit einer einseitigen, die Ausführung der einen oder anderen Aufgabe beeinträchtigenden Muskelverlängerung oder Muskelverkürzung zu befürchten – und dies auch schon deshalb, weil sich die zu einer Veränderung der Muskellänge notwendigen Wachstumsprozesse nur in den von den Halbwertszeiten der muskulären Strukturproteine bestimmten Zeiträumen von einigen Wochen bis Monaten vollziehen.

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5.  Muskelverkürzung als Folge einseitiger Beanspruchung


Ein Bodybuilder, der seinen Bizeps durch Bizepscurls stets über den gesamten Bewegungsbereich des Ellenbogengelenkes trainiert, muss mit den entsprechenden Wachstumsprozessen zur Hypertrophie und Faserverlängerung (s.o.!) rechnen und hat, wenn er den Muskel über den gesamten Dehnungsbereich gleichmäßig beansprucht, keine Muskelverkürzung zu verzeichnen. Trotzdem wird dann, wenn er seinen Arm entspannt in aufrechter Position herabhängen lässt, sein Ellenbogengelenk gegenüber der Neutral-Nullposition einen kleineren Winkel zeigen (Abb. 1) als im untrainierten Zustand und so eine Muskelverkürzung des Bizeps vortäuschen. Selbst wenn er seinen Trizeps in gleicher Weise und Intensität trainiert, wird sich an dieser Situation nichts ändern; denn im aufrechten Stand mit herabhängendem Arm befindet sich der Bizeps in einer extremen Dehnposition und gibt somit eine hohe Ruhespannung ab, während der Trizeps maximal entdehnt ist und seine Ruhespannung gegen Null tendiert (Abb. 4). Die im Bizeps vorherrschende Ruhespannung ist in diesem Beispiel größer als das Schwerkraftmoment des Unterarmes und hebt diesen durch Abwinkeln des Ellenbogengelenkes so weit an, bis sich die (armbeugende) Ruhespannung des Bizeps und die (armstreckende) Schwerkraft des Unterarmes die Waage halten (Abb. 4, grüner Punkt).

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Abb. 4: links: Ellenbogen beugende (grün) und streckende (blau, rot) Momente. Ausgezogene grüne Kurve: Ruhespannungsdehnungsverlauf der hypertrophierten Armbeuger. Punkierte grüne Kurve: Ruhespannungsdehnungsverlauf der untrainierten Armbeuger. Rote Kurve: Ruhespannungsdehnungsverlauf des hypertrophierten Armstreckers. Blaue Kurve: Streckendes Moment der Schwerkraft. Roter Punkt: Balanceposition der Ruhespannung der trainierten Muskeln. Grüner Punkt: Balanceposition zwischen dem Schwerkraftmoment und den Ruhespannungsmomenten der trainierten Armbeuge-Muskeln. Grüner Kreis: Balanceposition zwischen dem Schwerkraftmoment und den Ruhespannungsmomenten untrainierter Armbeuge- Muskeln
rechts: Arbeitsbelastungen der Armbeuger bei unterschiedlicher Intensität, Gelenkreichweite und unterschiedlichem Muskeldehnungsgrad

Würde (in einem fiktiven Beispiel) eine Person ihren Bizeps ausschließlich dazu benutzen, sich die Haare zu kämmen, also nur mit einem extrem gebeugten Ellenbogen und entdehntem Bizeps agieren und zwischenzeitlich keine anderen Kraftanstrengungen mit dem Bizeps vollziehen, müsste sich mit der Zeit eine Muskelverkürzung im Bizeps durch Faserverkürzung (serielle Sarkomerreduktion) ergeben, um für die verlangte Aufgabe eine passende optimale Filamentüberlappung zu garantieren – und dies auch, wenn der Arm zwischenzeitlich passiv in der Neutral-Nullposition hängen würde; denn von passivem Verhalten sind keine Wachstumsreize für die Muskelfasern zu erwarten (s.o.!). Zusätzlich kann erwartet werden, dass der Ellenbogen sich bei herabhängendem Arm nicht in einer gebeugten Position befindet (Abb. 1), weil trotz der Muskelverkürzung die erhöhte Ruhespannung aufgrund der fehlenden Hypertrophie immer noch zu niedrig ist, der Schwerkraft des Unterarmes erkennbar entgegenzuwirken.

Fazit: Im ersten Beispiel (Bodybuilder) sind Armstrecker und Armbeuger gleich stark trainiert und haben – bezogen auf die jeweils zugehörigen Gelenkreichweiten – durchschnittliche funktionelle Muskellängen. Die Haltung des entspannt herabhängenden Armes täuscht dennoch eine Muskelverkürzung des Bizeps vor und könnte Anlass zur Spekulation über muskuläre Dysbalancen geben. Im zweiten Fall besteht durch einseitige Bewegungsgewohnheit eine Muskelverkürzung, die jedoch am entspannt herabhängenden Arm nicht erkennbar ist. Ähnliche Fehlbeurteilungen mögen in manchen Muskelfunktionstests auftreten, wenn die Berücksichtigung der muskulären Spannungsmomente im Verhältnis zu äußeren Widerständen nicht auf objektiven Messungen und Berechnungen beruhen.

Die Aussage, dass „…gewisse Muskelgruppen zur Verkürzung, andere zur Abschwächung… neigen ….“ (nach Janda), kann nicht akzeptiert werden! Richtig muss es heißen: Der Mensch neigt  dazu, sich motorisch so zu verhalten, dass bestimmte Muskelgruppen zur Verkürzung, andere zur Abschwächung (Hypotrophie) veranlasst werden.

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6.  Zusammenfassende Schlussfolgerungen und Definitionen


6.1  Sind pathologische Veränderungen auszuschließen, liegt eine „funktionelle“ Muskelverkürzung dann vor, wenn der Zustand der optimalen Filamentüberlappung und somit die Möglichkeit der maximalen Kraftproduktion in einem kleineren Gelenkwinkel (bei einer kürzeren Ursprung-Ansatz-Distanz) auftritt als gegenüber dem Normalwert. Eine Muskelverlängerung liegt vor, wenn der Zustand der optimalen Filamentüberlappung und somit die Möglichkeit der maximalen Kraftproduktion in einem größeren Gelenkwinkelbereich (bei einer größeren Ursprung-Ansatz-Distanz) auftritt als gegenüber dem Normalwert.

6.2  Eine Muskelverkürzung bzw. Muskelverlängerung lässt sich (in vivo) nur auf dem Wege über die Dehnungs-Kontraktionskraft-Beziehung (das Dehnungs-Kontraktionskraft-Diagramm) diagnostizieren, d.h., erweist es sich, dass ein Muskel sein Kraftmaximum in einem gegenüber dem Normwert verkleinerten Gelenkwinkel erzeugt, kann er als verkürzt gelten. Bei der Quantifizierung sind die durch Gelenkwinkeländerungen hervorgerufenen Variationen der Kraft- und Lastmomente zu berücksichtigen.

6.3  Eine Muskelverkürzung kann durch eine überproportional häufige (chronische) Kontraktionsbelastung in einem niederen Gelenkwinkel (~niederen Muskeldehnungsgrad) mittels serieller Sarkomerreduktion entstehen. Eine Muskelverlängerung kann durch eine überproportional häufige (chronische) Kontraktionsbelastung in einem höheren Gelenkwinkel (~hüheren Muskeldehnungsgrad) mittels serieller Sarkomeraddition entstehen.

6.4  Eine Muskelverkürzung entsteht dann durch eine hypertrophiebedingte Vergrößerung des Fiederungswinkels der Muskelfasern, wenn nicht gleichlaufend mit der Hypertrophie eine Faserverlängerung durch serielle Sarkomeraddition auftritt.


6.5  Bei einer Muskelverkürzung ist die Ruhespannungs-Dehnungsbeziehung nach „links“ (= in Bereiche kleinerer Gelenkwinkel) verschoben (Abb. 5). Bei einer Muskelverlängerung ist die Ruhespannungs-Dehnungsbeziehung nach „rechts“ (= in Bereiche größerer Gelenkwinkel) verschoben. Daraus folgt, dass in einem definierten Gelenkwinkel bei gleichem physiologischem Querschnitt der Muskel im Falle der Verkürzung eine höhere Ruhespannung (Abb. 5, grüner Punkt), der Muskel im Falle der Verlängerung eine niedrigere Ruhespannung (Abb. 5. grüner Kreis) abgibt als der Normmuskel (Abb. 5, schwarzer Punkt). Auch der Balancepunkt (Abb. 5, roter Punkt) mit der Ruhespannung des Antagonisten (Abb. 5, rote Kurve) verschiebt sich nach links oben bzw. rechts unten (Abb. 5, jeweils kleine rote Punkte).
mu.verkürz.abb.5Abb. 5: Verschiebung der Ruhespannungs-Dehnungskurve (schwarz) bei Muskelverkürzung nach links (in Richtung eines kleineren Gelenkwinkels, grüne ausgezogene Kurve) bzw. bei Muskelverlängerung nach rechts (in Richtung eines größeren Gelenkwinkels, grüne gestrichelte Kurve). (s. auch: Muskuläre Balance)  

6.6  Mangelnde Dehnfähigkeit ist nicht notwendiger Weise Kennzeichen einer Muskelverkürzung (im hier definierten Sinn) sowie erhöhte Dehnfähigkeit nicht Kennzeichen eines verlängerten Muskels ist. Stattdessen wird die Dehnfähigkeit überwiegend durch die Toleranz des gedehnten Individuums gegenüber Dehnungsspannungen geprägt.

6.7  Ein von außen diagnostzierter erhöhter Widerstand des entspannten (passiven) Muskels gegen einen dehnenden Einfuss hat mindestens 2 Ursachen: a) eine Muskelverkürzung in Form einer seriellen Sarkomerreduktion oder/und b) eine durch Hypertrophie bedingte Zunahme paralleler elastischer Elemente, verbunden mit einer Vergrößerung des Fiederungswinkels . Ein von außen diagnostzierter verminderter Widerstand des entspannten (passiven) Muskels gegen einen dehnenden Einfuss hat mindestens 2 Ursachen: a) eine Muskelverlängerung in Form einer seriellen Sarkomeraddition oder/und b) eine Hypotrophie (Atrophie), verbunden mit einer Verkleinerung des Fiederungswinkels .

6.8  Von einem passiven Verhalten des Muskels – gleichgültig, ob in einem verminderten oder erweiterten Gelenkwinkelbereich – können mittelfristig (in Tagen bis wenigen Wochen) keine Anreize zu einem wachstumsbedingten Umbau der muskulären Struktur erwartet werden, insbesondere dann nicht, wenn der Muskel zwischen den Phasen passiven Verhaltens Gelegenheit zu normalem Bewegungsverhalten bekommt. Allenfalls kann mittelfristiges passives Verhalten zu einer Hypotrophie, zu einer zwangsläufigen Abnahme des Fiederungswinkels und – damit verbunden – zu einer Muskelverlängerung führen.

6.9  Muskelverkürzungen oder Muskelverlängerungen werden sich nicht in einer Zeitspanne von einer Trainingseinheit zur nächsten, also innerhalb weniger Tage, vollziehen, sondern aufgrund der dazu notwendigen Wachstumsprozesse Wochen bis Monate in Anspruch nehmen.

6.10  Muskelverkürzungen oder Muskelverlängerungen lassen sich durch solche Beanspruchungen vermeiden, die den betroffenen Muskeln regelmäßig möglichst über den gesamten zugehörigen Gelenkwinkelbereich beanspruchen.

6.11  Eine Muskelverkürzung lässt sich durch solche speziellen Trainingsbelastung (Kontraktionsbelastung) mindern oder beheben, die sich vorwiegend bei geöffnetem Gelenkwinkel (bei gedehntem Muskel) vollziehen.

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7
.  Beispiele aus dem Bewegungsalltag

a) Gehen mit Stöckelschuhen (high heels)

Das Gehen mit Stöckelschuhen verlangt von der Wadenmuskulatur die Produktion von Kraft bei einem Dehnungszustand, der gegenüber dem Gehen auf der flachen Fußsohle (Abb. 6, a) eine stärkere Entdehnung bedeutet, also in einem Zustand, in dem die Sarkomere gegenüber der Optimallänge (Abb. 6, a) stärker zusammengeschoben sind (Abb. 6, b). Wird im Alltag das Gehen auf Stöckelschuhen regelmäßig oder gar überwiegend praktiziert, ist zu erwarten, dass in der Wadenmuskulatur Umbauprozesse in Gang gesetzt werden, mit dem Ziel, die Sarkomerdehnung derart zu verändern, dass die Kraftproduktion beim Stöckelschuhgehen mit optimaler Filamentüberlappung stattfinden kann. Dieser Umbau ist nur durch eine Reduktion der Anzahl der in Serie geschalteten Sarkomere möglich, wodurch die einzelne Muskelfaser bzw. – als Konsequenz davon – die gesamte Muskelsehneneinheit kürzer wird (Abb. 6, c).

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Abb. 6: Links: Schematische Verdeutlichung einer Muskelverkürzung durch serielle Sarkomerreduktion. Rechts: Theoretisches Kraft-Dehnungsdiagramm eines Sarkomers (verändert nach: WALKER u.SCHRODT 1973; HERZOG et al. 1992)

Wie konsequent sich dieser Umbauprozess hin zu einer verkürzten Muskulatur vollzieht, wird davon abhängen, ob die betreffende Person das Stöckelschuhgehen ausschließlich praktiziert oder zwischenzeitlich auch auf flachen Fußsohlen geht und wie häufig und andauernd die Belastung der Muskulatur zwischen den verschiedenen Fortbewegungsweisen wechselt.

Csapo u.a. (2010) verglichen die Architektur der Wadenmuskulatur von Frauen, die regelmäßig auf Stöckelschuhen gingen (HH-Gruppe), mit derjenigen von Frauen ohne Stöckelschuhnutzung (C-Gruppe) und fanden in der HH-Gruppe um 11,5% kürzere Muskelfasern gegenüber der C-Gruppe. Die zugrunde liegende Muskelverkürzung machte sich äußerlich dadurch bemerkbar, dass der Punkt, in dem sich die Ruhespannung der Wadenmuskeln mit der Ruhespannung der Gegenspieler die Waage hält, um 6,3° in Richtung einer „Fußstreckung“ (Palmarflexion) verschoben war – entsprechend der Linksverschiebung des roten Balancepunktes in Abb. 5.

Eine solche Muskelverkürzung wird durch ein regelmäßiges passives Dehnen allein nicht verhindert werden können, Ebenso kann ein verkürzter Muskel nicht durch statisches Dehnen allein wieder verlängert werden, da von einem passiven Verhalten des Muskels kein entsprechender Reiz zu einem strukturellen Umbau des Muskels erwartet werden kann. Dazu kann nur aktives Verhalten, also Kontraktionen bei gedehntem Muskel dienen, im vorliegenden Beispiel also vermehrtes Gehen auf flachen Fußsohlen. 


b)  Hüftbeugemuskeln

Die alltägliche Aufgabe der Hüftbeugemuskeln (M. iliopsoas, M. rectus femoris, M. sartorius) ist das Vorschwingen des Schwungbeines beim Gehen und Laufen bzw. das Anheben des Knies beim Treppensteigen. Hauptsächlich spielt sich also die alltägliche Kontraktionsarbeit der Hüftbeuger im Bereich zwischen einem leicht überstreckten und einem leicht gebeugten Hüftgelenk (~ 190° – 130°) ab, so dass in diesem Gelenkwinkelbereich auch die optimale Filamentüberlappung der Hüftbeuger zu finden sein müsste (Abb. 7, links). Auch wenn Personen sich zwischenzeitlich vermehrt in sitzender Position aufhalten, die Hüftbeuger also stärker entdehnt halten, ist in dieser Position die Hüftbeugemuskulatur weitgehend inaktiv, so dass aufgrund des Fehlens eines entsprechenden Belastungsreizes keine Notwendigkeit für die Muskeln besteht, die Optimallänge in einen anderen (kleineren) Gelenkwinkel zu verlagern und sich somit zu verkürzen.

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Abb. 7:
Bewegungsreichweite (ROM) des Oberschenkels imHüftgelenk und Arbeitsbereich (AB) des Lenden-Darmbeinmuskels (ip) beim aufrechten Gang (links) und beim Kraftfahrer (rechts)

Selbst wenn man sich Personen vorstellt, die aufgrund ihrer beruflichen Tätigkeit ihre Hüftbeuger in einer stärkeren Hüftbeugestellung beanspruchen müssen wie etwa Kraftfahrer beim Anheben des Fußes vom Kupplungspedal oder beim Umsetzen des Fußes von Gaspedal zum Bremspedal, wird dadurch nicht die übliche Arbeitsweise der Hüftbeuger beim Aufsuchen der Arbeitsstelle und beim Erledigung der privaten Bewegungsaufgaben (s.o.!) überflüssig. Ob sich hier der Einfluss der berufsbedingten Tätigkeit (Kontraktionen mit entdehnten Muskeln, Abb. 7, rechts) gegen den Einfluss der Alltagsmotorik (Kontraktionen mit gedehnten Muskeln, Abb. 7, links) durchsetzen und zu einer Muskelverkürzung führen kann, ist fragwürdig. (s. dazu auch: Muskuläre Balance, Folien 50 – 57)

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8.  Test zur Schnelldiagnose von Spannungsparametern der Hüftbeuger

Bleibt noch das Problem zu klären, ob und wie sich eine „Verkürzung der Hüftbeuger“ ohne apparative Hilfsmittel diagnostizieren ließe! Dazu wird allgemein die folgende Maßnahme empfohlen, die auch „Thomas`scher Handgriff“ genannt wird:

Die zu testende Person legt sich so mit dem Rücken auf einen Tisch, dass das Gesäß am Ende des Tisches zu liegen kommt (Abb. 8 a) und der Oberschenkel des Testbeines vom Tisch weg ragt. Das Gegenbein (Abb. 8, linkes Bein) wird gebeugt angehoben, mit beiden Händen am Schienbein ergriffen und – im Kniegelenk maximal gewinkelt – so weit wie möglich an die Brust gezogen. Dies soll gewährleisten, dass das Becken maximal „aufgerichtet“ (= rückwärts rotiert) und somit eine Hohlkreuzhaltung vermieden und eine stabile,  genormte Testposition gewährleistet wird.

Der Test setzt voraus, dass die Muskulatur des Testbeines willkürlich entspannt ist, so dass das Testbein (Abb. 8, rechtes Bein) völlig entspannt „herabhängt“ bzw. von der Testperson nicht in irgendeiner Position gehalten wird. (Dies muss als  Grundvoraussetzung zur validen Durchführung des Tests eindrücklich gefordert und überprüft werden. Selbst der „Vorturner“ von osteovital.net (https://www.youtube.com/watch?v=z8jSas5z9VY) weist weder ausführlich genug darauf hin, noch bringt er es überhaupt fertig, sein Testbein mindestens einige Sekunden entspannt hängen zu lassen.)

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Abb. 8:
Hüftbeugemuskeltest (Thomas‘ scher Handgriff). a) „negativer“ Befund. b) „positiver“ Befund für den Lendendarmbeinmuskel (iliop). c) „positiver“ Befund für den geraden Schenkelstrecker (rect.fem.)

Das Ergebnis des Test gilt als „negativ“ (= ohne Befund), wenn der Testbein-Oberschenkel etwa in der Horizontalen (oder darunter) verweilt und der Unterschenkel senkrecht nach unten herabhängt (Abb. 8 a). Verweilt dagegen der Oberschenkel in einer zum Knie hin ansteigenden Position (Abb. 8 b), gilt der Test als „positiv“, d.h., dem Lendendarmbeinmuskel (M. iliopsoas, Abb. 8 b, iliop) könnte eine „Verkürzung“, eine verminderte Dehnfähigkeit, ein „Mobiliätsdefizit“ oder ähnliches zugewiesen werden. Der Test soll ebenfalls als positiv gelten, wenn der Unterschenkel nicht senkrecht nach unten, sondern in einem Winkel nach vorn-unten weist (Abb. 8 c). In diesem Fall werden die genannten Defizite dem geraden Schenkelstrecker (M. rectus femoris, Abb. 8 c, rect.fem.) zuerkannt. In manchen Fällen werden beide Positiv-Kriterien gleichzeitg erfüllt.

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Was diagnostiziert der Test wirklich?

Die Stellung des Oberschenkels in der verlangten Ausgangslage wird einerseits durch die Ruhespannung der Hüftbeuger (genauer: durch das Ruhespannungs-Moment der Hüftbeuger im Hüftgelenk, Mmusk), andererseits durch das Schwerkraftmoment des Beines im Hüftgelenk (Mgewicht) bestimmt. Ist die beteiligte Muskulatur völlig inaktiv („entspannt“), verharrt der Oberschenkel in derjenigen Position, in der sich die beiden Momente die Waage halten (Mmusk + Mgewicht = 0; siehe dazu auch sinngemäß Abb. 1, Abb. 4 und Abb. 5). Zusätzlich ist zu berücksichtigen, dass die passive Spannung der Hüftbeuger ihrerseits durch zwei Faktoren geprägt wird, nämlich
a) durch ihren physiologischen Querschnitt, d.h. durch die Anzahl der parallel angeordneten elastischen Filamente, und
b) durch den von der Faserlänge abhängigen Dehnungszustand,
und zwar in der Weise, dass die Ruhespannung umso höher ist, je größer der physiologische Querschnitt ausfällt und je kürzer die Muskelfasern sind (bzw. je geringer die Optimallänge ist).

Somit wird der Einfluss der Muskellänge (bzw. einer Muskelverkürzung) auf die Haltung des Oberschenkels im Test in einem nicht abschätzbaren Ausmaß überdeckt durch den Einfluss des physiologischen Querschnitts und des Beingewichtes. Folglich müssten zu einer gültigen Aussage über das Vorhandensein einer Muskelverkürzung folgende Parameter separat ermittelt und miteinander verrechnet werden:
a) das Gewichtsmoment des Beines in Relation zum Körpergewicht und zur Körpergröße der getesteten Person,
b) die Optimallänge durch die Bestimmung der Kontraktionskraft-Beugewinkel-Funktion und
c) der physiologische Querschnitt mit Hilfe von MRT-Aufnahmen in Relation zum Körpergewicht und zur Körpergröße der getesteten Person.

Gleiche Bedenken gelten auch für den „Muskelverkürzungstest“ des langen Schenkelstreckers (M. rectus femoris).
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Abb. 9:
Test der aktiven (a und c) und der passiven (b und c) Dehnfähigkeit des Lendendarmbeinmuskels (a und b) und des geraden Schenkelstreckers (c und d). gl.m.: Großer Gesäßmuskel. isch.: Ischiokrurale Muskeln

Gleichwohl lässt sich der oben dargestellte Test (Abb. 8) zumindest gut zur Prüfung der aktiven und passiven Dehnfähigkeit der betreffenden Muskeln verwenden (Abb. 9). Zur Prüfung der aktiven Dehnfähigkeit des Lenden-Darmbein-Muskels versucht die zu testende Person, durch Aktivität der Hüftstreckmuskeln (Gesäßmuskulatur, Abb. 9 a, gl.m.) den Oberschenkel soweit wie möglich herabzudrücken. Zur Bestimmung der passiven Dehnfähigkeit drückt ein Helfer den passiv gehaltenen Oberschenkel so weit wie möglich abwärts bzw. so weit, wie die zu testende Person den anwachsenden Dehnungsschmerz zu ertragen bereit ist (Abb 9 b).

Zur Prüfung der aktiven Dehnfähigkeit des geraden Schenkelstreckers versucht die zu testende Person aktiv durch Kontraktion der ischiokruralen Muskeln (Abb. 9 c, isch.), den Unterschenkel im Kniegelenk so weit wie möglich zu beugen. Zur Prüfung der passiven Dehnfähigkeit versucht der Helfer, dies durch Druck gegen das Schienbein zu erreichen (Abb. 9, d).

Zur Beurteilung des Testergebnisses der Dehnfähigkeit sind die in http://www.biowiss-sport.de/forschungsprojekte-arbeiten/muskeldehnung/, Abb. 9 dargestellten Abhängigkeiten zu berücksichtigen, zu denen eine mögliche „Muskelverkürzung“ nur einen nicht separat bestimmbaren Beitrag liefert.

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9.  Quellen


Alegre LM, Jiménez F, Gonzalo-Orden JM, Martín-Acero R, Aguado X.: Effects of dynamic resistance training on fascicle length and isometric strength. J Sports Sci. 2006 May; 24(5):501-8.

Antonio J, Gonyea WJ.: Role of muscle fiber hypertrophy and hyperplasia in intermittently stretched avian muscle. J Appl Physiol (1985). 1993 Apr; 74(4):1893-8.

Aquino CF, Fonseca ST, Gonçalves GG, Silva PL, Ocarino JM, Mancini MC.: Stretching versus strength training in lengthened position in subjects with tight hamstring muscles: a randomized controlled trial. Man Ther. 2010 Feb; 15(1):26-31

Barnett JG, Holly RG, Ashmore CR: Stretch-induced growth in chicken wing muscles: biochemical and morphological characterization. Am J Physiol. 1980 Jul; 239(1):C39-46.

Cè E, Longo S, Rampichini S, Devoto M, Limonta E, Venturelli M, Esposito F.: Stretch-induced changes in tension generation process and stiffness are not accompanied by alterations in muscle architecture of the middle and distal portions of the two gastrocnemii. J Electromyogr Kinesiol. 2015 Jun;25(3):469-78

Csapo R., C. N. Maganaris, O. R. Seynnes and M. V. Narici: On muscle, tendon and high heels. In: The Journal of Experimental Biology 213, 2582-2588. 2010.

Franchi MV, Atherton PJ, Reeves ND, Flück M, Williams J, Mitchell WK, Selby A, Beltran Valls RM, Narici MV: Architectural, functional and molecular responses to concentric and eccentric loading in human skeletal muscle. Acta Physiol (Oxf). 2014 Mar; 210(3):642-54

Holly, R.G., Barnett, J.G., Ashmore, C.R., Taylor, R.G., Mole, P.A. : Stretch-induced growth in chicken wing muscles: a new model of stretch hypertrophy. American Journal of Physiology, 1980, 238: C62-C71

Janda, V.: Manuelle Muskelfunktionsdiagnostik

Konrad A, Tilp M.: Increased range of motion after static stretching is not due to changes in muscle and tendon structures. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2014 Jun; 29(6):636-42

Lima KM, Carneiro SP, de S Alves D, Peixinho CC, de Oliveira LF: Assessment of muscle architecture of the biceps femoris and vastus lateralis by ultrasound after a chronic stretching program. Clin J Sport Med. 2015 Jan; 25(1):55-60.

Magid, A. / Law, D.J.: Myofibrils bear most of the resting tension in frog skeletal muscles. In: Science 230 (1985), 1280 – 1282.

Masi AT, Nair K, Evans T, Ghandour Y.: Clinical, biomechanical, and physiological translational interpretations of human resting myofascial tone or tension. In: Int J Ther Massage Bodywork. 2010 Dec 16;3 (4): 16-28.

Nakamura M, Ikezoe T, Takeno Y, Ichihashi N.: Effects of a 4-week static stretch training program on passive stiffness of human gastrocnemius muscle-tendon unit in vivo. Eur J Appl Physiol. 2012 Jul;112(7):2749-55

Schleip R, Naylor IL, Ursu D, Melzer W, Zorn A, Wilke HJ, Lehmann-Horn F, Klingler W.: Passive muscle stiffness may be influenced by active contractility of intramuscular connective tissue. Med Hypotheses. 2006; 66 (1): 66-71.

Tabary, J.C., Tabary, C., Tardieu, C., Tardieu, G., Goldspink, G. (1972): Physiological and structural changes in the cat’s soleus muscle due to immobilization at different lengths by plaster cats. Journal of Physiology 224: 231-244

Theis N, Korff T, Mohagheghi AA.: Does long-term passive stretching alter muscle-tendon unit mechanics in children with spastic cerebral palsy? Clin Biomech (Bristol, Avon). 2015 Dec;30(10):1071-6

Timmins RG, Ruddy JD, Presland J, Maniar N, Shield AJ, Williams MD, Opar DA.: Architectural Changes of the Biceps Femoris After Concentric or Eccentric Training. Med Sci Sports Exerc. 2015 Oct 12.

Tatsumi R1, Maeda K, Hattori A, Takahashi K J (2001): Calcium binding to an elastic portion of connectin/titin filaments. Muscle Res Cell Motil. 2001;22(2):149-62.

Tsunoda N, O’Hagan F, Sale DG, MacDougall JD.: Elbow flexion strength curves in untrained men and women and male bodybuilders. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1993;66(3):235-9.

WIEMANN, K. (1991): Beeinflussung muskulärer Parameter durch ein zehnwöchiges Dehnungstraining. In: Sportwissenschaft 3, S. 295-306.  [download]

WIEMANN, K. und LEISSNER, S. (1996): Extreme Hüftbeugefähigkeit von Turnern – Sind längere ischiokrurale Muskeln die Ursache? TW Sport und Medizin. 8, 2: 103-108. [download]

 

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