Knochengeometrie, Kraft und biomechanische Veränderungen bei Läufern mit einer Vorgeschichte von Stressfrakturen

Stressfrakturen gehören zu den am weitesten verbreiteten Sportverletzungen, insbesondere bei Sportarten mit Laufen, Springen und wiederholter zyklischer Belastung. Stressfrakturen wurden bei bis zu 20 % der Athleten diagnostiziert. Die höchste Prävalenz von Stressfrakturen bei Sportlern wird bei Mitgliedern von Leichtathletikteams mit Raten von 10–31 % berichtet (22). Stressfrakturen sind auch in der militärischen Grundausbildung eine häufige Erscheinung. Berichte des US-Militärs aus den Rekrutenpopulationen weisen auf eine Inzidenzrate von 0,2 bis 4 % bei Männern und 1 bis 7 % bei Frauen hin (1).

Aufgrund der Prävalenz von Stressfrakturen in der Militär- und Sportlerpopulation sowie der kostspieligen Natur der Verletzung in Bezug auf die Genesungszeit ist es wichtig, die ursächlichen Faktoren und die Mittel zu verstehen, mit denen diese Faktoren zusammenhängen und interagieren (25, 29) . Die am häufigsten untersuchten und gemessenen Risikofaktoren für Stressfrakturen sind Surrogate der Knochenstärke – insbesondere der Knochenmineraldichte. Obwohl mehrere frühere Studien die Beziehung der flächenhaften Knochenmineraldichte (aBMD, g/cm2) zu Stressfrakturen untersucht haben, bleiben die Ergebnisse umstritten (6, 7, 9, 12, 17, 28). Ein Großteil dieser Studien hat Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) und aBMD zur Beurteilung der Knochenstärke verwendet. DXA ist in seiner zweidimensionalen Beurteilung eines dreidimensionalen Knochens eingeschränkt und kann auch nicht zwischen verschiedenen Knochentypen unterscheiden(13, 30). Angesichts der Einschränkungen der DXA-Bildgebung kann die Messung der Knocheneigenschaften mittels peripherer quantitativer Computertomographie (pQCT) Aufschluss über Widersprüchlichkeiten in der aktuellen Literatur geben. Die periphere QCT ist eine dreidimensionale Bildgebungstechnik, die die Messung sowohl der trabekulären als auch der kortikalen volumetrischen Knochendichte, der Knochengeometrie (Gesamtfläche, kortikale Fläche) und Schätzungen der mechanischen Festigkeit des Knochens (d. h. Querschnittsträgheitsmoment und Widerstandsmoment), die eher eine knochenmechanische Kompetenz darstellen (26, 31).

Bei jeder Fraktur versagt ein Knochen nur dann, wenn die Belastung auf den Knochen höher ist als die Festigkeit dieses Knochens. Im Fall von Stressfrakturen wurde vermutet, dass Personen mit einem Risiko für Stressfrakturen die Biomechanik mit Ermüdung so verändern können, dass die Belastung des Knochens mit Ermüdung zunimmt, was zu einer Zunahme von Mikroschäden und endgültigen Brüchen führt. Untersuchungen zur Messung kinetischer und kinematischer Variablen haben Veränderungen der GRFs (10, 11, 16, 19, 21), der Belastungsgröße, der Belastungsrate, der Belastungsverteilungen (8, 14, 15, 24) und der Landestrategien nach Beginn der Muskelermüdung gezeigt bei gesunden Personen. Es wurde auch gezeigt, dass bei Ermüdung der Muskeln ihre Fähigkeit, Aufprallkräfte während der Landung zu absorbieren, ihre interne Zeitsteuerungsfähigkeit zwischen funktionierenden Muskelgruppen und ihre Fähigkeit, Biegemomenten entgegenzuwirken, verringert ist (2-5, 18, 20, 23). Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Läufer, die bei der Änderung der Bewegungskinematik ineffektiv sind, eine stärkere Zunahme der Belastungsraten und Aufprallstärken erfahren, was sie anfälliger für Verletzungen macht als Läufer, die in der Lage sind, entsprechende Änderungen vorzunehmen (16). Die meisten dieser Studien wurden jedoch unter Ruhebedingungen und bei Athleten ohne Vorgeschichte von Verletzungen durchgeführt. Unseres Wissens haben keine früheren Studien die Veränderung der Biomechanik während eines ermüdenden Laufs bei Athleten mit und ohne Stressfraktur in der Vorgeschichte ausreichend charakterisiert.