Die Konzepte im Sportschuhbau unterlagen in den letzten Jahren einem grundlegenden Wandel. Während für lange Zeit die Dämpfung und später die Pronationskontrolle im Fokus standen, ist das Ziel heute den Fuß in seiner natürlichen Bewegung möglichst wenig zu beeinflussen. Unter dem Überbegriff „Natural Running“ werden von fast allen großen Firmen Schuhe vertrieben, die eine dem Barfußlauf ähnliche Belastungssituation erreichen sollen.
Diese Arbeit soll einen Überblick über die aktuellen Konzepte in der Sportschuhentwicklung liefern, wobei ein Schwerpunkt im Bereich des Laufsports gesetzt wird.

In den 70er Jahren charakterisierte Segaesser die Funktion eines Sportschuhs mit den Begriffen „Dämpfen, Stützen, Führen“ und legte damit den Grundstein für die moderne Sportschuhforschung ¹². Inzwischen wird jeder dieser Begriffe sehr kontrovers diskutiert ³⁴. Trotz intensiver Forschungen und immer besseren Dämpfsystemen hat die Prävalenz von Verletzungen gerade beim Laufsport nicht signifikant abgenommen ⁵⁶⁷. Auch brachte die Einführung der Pronationskontrolle nicht den Durchbruch.

Parallel fand eine starke Segmentierung des Sportschuhmarktes statt. „Den Sportschuh“ gibt nicht mehr. Der Markt ist heute charakterisiert durch eine Vielzahl von sportartspezifischen Schuhen unter der Vorstellung, dass sportartspezifische Belastungen sehr unterschiedlich sind und mit dem Schuh auf Leistung und Verletzungsrisiko Einfluss genommen werden kann ⁸⁹. Die Optimierung der Schuhe geht so weit, dass für asymmetrische Sportarten wie Fechten, unterschiedlich konzipierte Schuhe für links und rechts angeboten werden.

Grundlegender Aufbau eines Sportschuhs

Vereinfacht besteht jeder Sportschuh aus zwei Komponenten, der Sohle und dem Oberteil. Das Oberteil bedeckt den Fuß, während die Sohle für Stabilität und Dämpfung verantwortlich ist und die Kontaktzone zwischen Untergrund und Fuß darstellt (Abbildung 1).

Das Oberteil besteht aus Zehenraum, Fersenkappe, Einschlupf, Zunge und Quartier. Die Sohle besteht aus einer Innensohle, einer Mittelsohle 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 (Abbildung 2).

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 ¹¹⁰¹¹. Neuere Ansätze mit Hilfe der inversen Dynamik, welche die Berechnung 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 ¹². Vielmehr resultiert die Belastung aus dem Zusammenspiel von Gelenkgeometrie, muskulärer Stabilisierung und externen Kräften ¹³¹⁴.

Ein diskutierter Effekt des Fersenaufpralls ist die Vibration der Weichteile ⁴¹⁵¹⁶. Da Vibrationen der Weichteile als unangenehm empfunden werden, ist es das Bestreben des Sportlers diese aktiv muskulär zu reduzieren ¹⁷¹⁸. 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 ¹⁹²⁰. Auf der Basis der aktuellen Erkenntnisse kann angenommen werden, dass die Aufprallkräfte während normaler sportlicher Aktivitäten für die Entstehung von Verletzungen keine relevante Rolle spielen, jedoch Müdigkeit, Komfort, Muskelarbeit und die Performance maßgeblich beeinflussen ²¹¹⁸.

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, wobei schnelles Laufen einen wesentlichen Selektionsvorteil darstellte. Die aktuellen Überlegungen gehen dahin, durch den Schuh die Differenz zwischen einem Naturboden und dem Kunstboden auszugleichen. Ein mehr an Dämpfung scheint ebenso problematisch, wie ein zu wenig.

Verschiedene Hersteller versuchen die Energie des Fersenaufpralls für die Abstoßphase nutzbar zu machen. Die technologische Herausforderung dabei ist unter anderem die Energie des Fersenaufpralls mehrere Millisekunden zu speichern und dann exakt im Moment des Abstoßes wieder freizusetzen. Ein aktueller Vorstoß in diese Richtung ist der Reebok Zigtech™ (Abbildung 4). Abgesehen von Informationen aus den Labors der Hersteller gibt es zu diesen Konzepten aber noch keine belastbaren wissenschaftlichen Untersuchungen.

Eine exzessive Fußeversion und/oder Tibiarotationskräfte werden Zusammenhang mit einem Anstieg von Überlastungssyndromen im Bereich des Knies, wie z.B. dem Patellafemoralenschmerzsyndrom oder dem Traktus iliotibialis Syndrom gebracht ²²²³²⁴. Aber auch über ein gehäuftes Auftreten von Shin splins, Achillodynien, plantarer Fasciitis und Stressfrakturen wird in der Literatur berichtet ^11252627. Konsequenterweise wurde daher eine regelhafte Ausrichtung des Skeletts als eine wesentliche Aufgabe von Laufschuhen und Einlagen gesehen. Die Unterstützung des medialen Längsgewölbes wird häufig als wichtigste Maßnahmen zur Korrektur einer Überpronation dargestellt, wobei der Effekt auf die Fuß- und Beinbewegung oft nur klein und nicht konsistent war ^2829303132. Auch die Integration von härteren Komponenten medialseitig (sog. „Second Density“), welche der Pronationsbewegung einen höheren mechanischen Widerstand entgegen setzen sollte, war nicht geeignet die Pronationsbewegung grundlegend zu beeinflussen ³³³⁴³⁵ (Abbildung 5). Gleiches gilt für die Tibiarotation die durch eine medialer Abstützung ebenfalls nicht systematisch beeinflusst wird ³⁶³⁷.

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 ³⁸³⁹. 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 (Abbildung 6). Daher werden weitausladende Fersenpartien inzwischen sehr kritisch gesehen ⁴⁰³³.

Der Begriff „Komfort“ bei Laufschuhen ist besetzt mit der Einschätzung der Passform und der Einschätzung in wie weit der Schuh das „natürliche Abrollverhalten“ unterstützt. Neben den mechanischen Parametern wird die Passform vom Sportler als eines der wichtigsten Eigenschaften des Schuhs eingestuft ⁴¹. Die Passform nimmt dabei eine Sonderstellung ein. Dämpfung und Mechanik lassen sich durch objektive Testverfahren 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 ⁴². Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass der bevorzugte Laufschuh stets sehr gut bezüglich der Passform eingestuft wird. In wie weit eine gute Passform im Fersenbereich mit einer Reduktion der Pronationswinkelgeschwindigkeit einhergeht, ist nach wie vor nicht abschließend geklärt ⁴³²⁹.

Vor dem Hintergrund der neueren wissenschaftlichen Erkenntnisse sind die beiden großen Trends im aktuellen Sportschuhbau:

• Individualisierung
• Generierung von Kräften, ähnlich dem Barfußlauf auf einem Naturboden.

Die verschiedenen Firmen setzen diese Konzepte unterschiedlich um. Ein Beispiel für die Individualisierung der Passform ist das Mehrweitensystem von New Balance™. Hier werden von den Top-Modellen bis zu 4 verschiedene Breiten pro Schuhgröße angeboten. Allerdings ist die Abstufung mit unterschiedlicher Breite auf den Vorfuß limitiert, während die Breite an Mittelfuß und in im Fersenbereich identisch ist. Gerade im Mittelfuß- und Fersenbereich, wo der Passform eine besondere Bedeutung zukommt findet keine Abstufung statt. Andere Hersteller bieten für ausgewählte Modelle teilweise zwei bis drei unterschiedliche Schuhbreiten an. Aufgrund der höheren Lagerhaltungskosten stoßen diese Konzepte nicht immer auf Begeisterung bei Sporthandel, oft werden nur die mittleren Größen vorrätig gehalten ⁴⁴.

Ein weiteres Konzept ist, kritische Zonen besonders elastisch zu gestalten. Das Biomorphic Fit™ System von Asics zeichnet sich durch weiche, elastische Partien im Vorfußbereich aus, so dass es z.B. bei einem milden Hallux valgus oder einem Tailors bunion zu keinen Druckstellen kommt.

Seit einigen Jahren werden spezielle Produktlinien für Frauen angeboten. Diese Entwicklung hat zum Ziel den erheblichen Unterschieden der Fußform von Mann und Frau, und den Differenzen im Bewegungsmuster gerecht zu werden ⁴⁵⁴⁶. Nachdem Nike als eine der ersten Firmen spezielle „Frauenschuhe“ angeboten hat, finden sich diese zwischenzeitlich in den Programmen aller großen Hersteller. Neben den unterschiedlichen Proportionen wird auch das niedrigere Gewicht der Frauen bei der Gestaltung der Sohlenflexibilität berücksichtigt. Frauenschuhe sind flexibler als Schuhe für Männer.

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 Fußmessgerät erfassten Fußform, der optimal passende Schuh gewählt werden. Anhand von kinematischen Messungen erfolgt die Entscheidung für die passende Mittelsohle. Diese Technologie wird für Lauf-, Fußball-, Tennis-, Basketball-, Golf- und Handballschuhe angeboten (Abbildung 7).

Dem unterschiedlichen Bedürfnis nach Dämpfung wird mit verschieden weichen Schuhen begegnet. Technisch umgesetzt wird dies mit PU- und EVA-Schäumen, Wabenstrukturen (Abbildung 8) oder Gels.

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 Nike ist ein Beispiel für diese Technologie Reebok™ entkoppelt die Sohle im Fersenbereich durch multiple Materialaussparungen im Sohlenmaterial, so dass eine Bewegung von wenigen Millimetern zwischen Außensohle und dem Schuh möglich wird (Abbildung 9). 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 adidas 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 (Abbildung 10).

Während lange Zeit die Sportschuhe mit immer mehr Technologie aufgerüstet wurden, hat sich in den letzten Jahren ein gegenläufiger Trend etabliert. Getrieben von der Vorstellung, dass Kräfte wie beim Barfußlauf auf einem Naturboden die besten Voraussetzungen für ein verletzungsfreies Laufen bieten, arbeiten viele Hersteller an Schuhen, die lediglich einen Schutz vor Verletzungen und Kälte bieten. Der Pionier im Bereich „Barfußschuh“ war Nike™ mit dem „Nike Free™“. Dieser Schuh zeichnet sich durch das Fehlen jeglicher stabilisierender Elemente aus (Abbildung 11). Die Dämpfung orientiert sich an einem Naturboden.

Inzwischen werden Barfußkonzepte von fast allen großen Herstellern vermarktet und auch verschiedene Nischenanbieter konnten sich mit guten Produkten etablieren. Schuhe wie der Vibram Five Fingers™ werden „handschuhartig“ über den Fuß gezogen. Die gummierte Außensohle schützt vor Steinen, das Neopren Obermaterial bietet einen gewissen Schutz vor Kälte und Nässe. Gibt es Probleme, weil die Zehen nicht mit der Schuhform übereinstimmen, kommen Barfußschuhe in Frage, in welchen die einzelnen Zehen nicht separat beschuht werden. Anatomisch werden sämtliche Kleinzehen ohnehin über einen Muskelstrang angesteuert, so dass eine Separation aus trainingsphysiologischer Sicht keinen wesentlichen Vorteil bringt. Typische Vertreter sind der adidas adiPure adapt™ (Abbildung 12) oder der Leguano™ (Abbildung 13).

Barfußkonzepte stellen erheblich höhere Anforderungen an die muskuläre Stabilisierung des Fußes als herkömmliche Sportschuhe. Der Fuß muss viele Halte- und Stabilisierungsaufgaben wahrnehmen, die ihm durch konventionelle Schule zumindest teilweise abgenommen werden. Die meisten Sportler haben über viele Jahre in konventionellen Sportschuhen trainiert. Daher sind Knochen, Bindegewebe und Muskulatur nicht an die Belastungen gewöhnt, mit welchen sie bei der Verwendung von Barfußschuhen konfrontiert werden. Im günstigsten Fall ist nur Muskelkater das Resultat der vermehrten Beanspruchung des Fußes, im ungünstigsten Fall finden sich Knochenödeme, Überlastungsbeschwerden an Bändern und Gelenken sowie Stressfrakturen. Zur Vermeidung von Überlastungsproblemen ist es wichtig die Tragedauer und die Trainingsintensität in den Barfußschuhen über einen mehrwöchigen Zeitraum stufenweise zu steigern um dem Gewebe ausreichend Möglichkeit für die Anpassung zu geben. Die Geschwindigkeit der Adaptation kann erheblichen Schwankungen unterliegen, bedingt durch Trainingszustand, Alter, Geschlecht und genetische Voraussetzungen. Viele Hersteller von Barfußschuhen bieten daher inzwischen spezielle Trainingspläne an.

Eine weitere Gruppe Kategorie von Schuhen zielt auf ein Training spezieller Muskelgruppen. Der erste und bekannteste Schuh dieser Kategorie ist der MBT™-Schuh (Masai Barfuß Technologie™). Auch wenn der Name dies suggeriert, hat der Schuh nichts mit dem eigentlichen Barfußlaufen zu tun. Aus orthopädischer Sicht handelt es sich um einen Schuh mit großer Mittelfußrolle und steifer Sohle. Durch den Negativabsatz wird beim Fersenauftritt die dorsale Muskelkette gedehnt. Stewart et al. ⁴⁷ fanden eine Lastverschiebung in Richtung Vorfuss. Lohrer et al. ⁴⁸ konnten eine Muskelaktivierung ähnlich dem statischen Barfußstand nachweisen. Durch die abgerundete Sohle kommt es zu einer Reduktion der Drehmomente an Knie und Hüfte ⁴⁹. Erste Arbeiten konnten eine signifikante Schmerzreduktion bei Arthrose der unteren Extremität nachweisen ⁵⁰. Darüber hinaus können instabile Schuhe sehr gut zum neuromuskulären Training der unteren Extremität eingesetzt werden ⁵¹. Patienten mit einer eingeschränkten Beweglichkeit am Sprunggelenk profitieren ebenfalls von dem aus der Orthopädietechnik seit langem bekannten Konzept der Mittelfußrolle (Abbildung 14).

Verschiedene andere Firmen versuchen den Erfolg des MBT™ Schuhs zu kopieren. Sketchers™ vertreibt Schuhe mit ähnlich abgerundeter Sohle, während bei Springboost™ (Abbildung 15) das Konzept des Negativabsatzes mit Dehnung der dorsalen Kette im Vordergrund steht. Der Springboost™ wird unter anderem als Trainingsgerät in Sportarten eingesetzt, in welchen vor allem die Sprungkraft eine große Rolle spielt, wie z.B. Basketball.

Der Reebok™ Easytone ist durch seine abgerundeten Sohlenelemente in alle Richtungen „instabil“ (Abbildung 16), was eine erhöhte Haltearbeit der Muskulatur erforderlich macht. „Instabile Schuhe“ haben ihre Bedeutung als Trainingsgerät und in Rehabilitation. Teilweise können sie auch als Alltagsschuh getragen werden. Im eigentlichen Laufsport spielt diese Gruppe von Schuhen aber keine Rolle.

Moderne Sportschuhe haben zum Ziel die Bewegung der unteren Extremität und die natürlicherweise auftretenden Kräfte möglichst wenig zu beeinflussen. Dies geschieht durch eine Erweiterung der zur Verfügung stehenden Passformen, bis hin zu Individualsportschuhkonzepten. Ein zentrales Element der aktuellen Forschung ist die Reduktion von Hebelwirkungen des Schuhs. Die Hebelarme des Sportschuhs gelten heute als eines der zentralen Ursachen für schuhassoziierte Überlastungsbeschwerden der unteren Extremität. Der Dämpfung wird inzwischen eine wesentlich geringere Bedeutung beigemessen als vor 20 Jahren. Die inzwischen sehr populären Barfußschuhkonzepte haben zum Ziel den Einfluss des Schuhs auf die Fußbewegung zu minimieren. Es ist davon auszugehen, dass die Kraftverhältnisse auf die sich der Bewegungsapparat des Menschen über tausende von Jahren eingestellt hat, am besten toleriert werden.

Von den Barfußschuhen abzugrenzen sind „instabile Schuhe“ zum Training spezieller Muskelgruppen. Diese Schuhe haben unterstützen das Training der neuromuskulären Regelkreise da vom Sportler eine vermehrte Haltearbeit zu leisten ist. Im eigentlichen Laufsport spielen diese Schuhe aber keine Rolle.

Datum der Veröffentlichung: 06.10.2012