Hamstring-Verletzung

Aktivierung der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur

Lesezeit: 9 Minuten

Xavier Linde, Silvia Ortega-Cebrián, Juanjo Brau, Medizinische Abteilung FC Barcelona

Die Hamstring-Muskulatur (ischiocrurale Muskulatur) ist gut erforscht und die Muskelaktivierung spielt eine wichtige Rolle bei der Prävention von Erstverletzungen oder rezidivierenden Verletzungen. Obwohl bereits EMG-Studien im Laufsport veröffentlicht wurden, sind die Muskelaktivierungsmuster der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur während der Einlaufphase nach einer Hamstring-Verletzung noch immer weitestgehend unbekannt. Dieser Artikel beschreibt die Muskelaktivierung der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur bei zwei Profifußballern des FC Barcelona nach einer Hamstring-Verletzung in einem standardisierten Training auf Sand an drei aufeinanderfolgenden Tagen im Rahmen eines Return-to-Play-Programms.

Muskelverletzungen sind die von der UEFA am häufigsten gemeldeten Verletzungen bei Profifußballern [1]. Sie sind ein weit verbreitetes Problem für Spieler, Trainer und Fußballvereine. Ausfallzeiten, Leistungsabfall, die Gefahr eines Verletzungsrezidivs und die Ungewissheit hinsichtlich der Wiederherstellung des ursprünglichen Wettbewerbsniveaus haben erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen im Zusammenhang mit der Verpflichtung, Versicherung und Schwankungen des Marktwerts von Spielern. UEFA-Teams berichten für Muskelverletzungen eine Inzidenzrate von 31 %, die mit einer verletzungsbedingten Ausfallrate von 27 % einhergehen. Am häufigsten sind Verletzungen der Hamstring-Muskulatur (37 %) gefolgt von Verletzungen der Adduktoren, des Quadriceps und der Wadenmuskulatur (23 %, 19 % bzw. 13 %) [1]. Die durchschnittliche Ausfallzeit aufgrund von Muskelverletzungen beträgt 8–28 Tage und die Rezidivrate 16 % [2]. 

Trotz guter Evidenzlage auf dem Gebiet der Behandlung von Muskelverletzungen und etablierter Return to Play-Kriterien wird ein steigender Trend der Häufigkeit von Hamstring-Verletzungen von jährlich 4 % verzeichnet [1]. Die Wirksamkeit einer isolierten konservativen Behandlung oder in Kombination mit thrombozytenreichem Plasma (PRP), Stammzellen oder anderen Interventionen scheint nur unzureichend belegt zu sein und findet bisher kaum Anwendung [3]. Während Rehabilitationsprogramme in erster Linie auf die Wiederherstellung des Bewegungsumfangs (ROM) und optimale Kraft- und Flexibilitäts­niveaus abzielen, basiert die Return-to-Play (RTP)-Entscheidung vorrangig auf verschiedenen muskuloskelettalen Untersuchungen [4,5] sowie auf Global Positioning Score (GPS)-Werten [6]. Objektive Kriterien für die Return-to-Play­-Entscheidung fehlen nach wie vor. Sie beruhen hauptsächlich auf durchgeführten validierten Übungen und funktionellen Bewegungen, die jedoch in den meisten Fällen nicht fußballspezifisch sind. Professionelle Teams setzen inzwischen neue Technologien ein und überwachen die Arbeitsbelastung während des Trainings mit GPS. Die Verwendung von GPS während der gesamten Saison liefert wichtige Informationen, wie z. B. zum physiologischen Niveau vor der Verletzung, zur sportlichen Leistung und zu körperlichen Merkmalen der Spieler. In der klinischen Praxis ist die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands des Spielers vor der Verletzung eines der Hauptziele vor dem Return-to-Play sowie das Erreichen optimaler Werte hinsichtlich Kraft, ROM und Funktionstests. In einigen Fällen berichteten Fußballteams über unzureichende Verbesserungen unter der Anwendung evidenzbasierter Präventionsprogramme [7]. Viele Physiotherapeuten / Trainer von Profifußballmannschaften nehmen die Nordic Hamstring Exercise nur ungern in ihr Trainingsprogramm auf, da sie keine fußballspezifischen Muskelfunktionen fördert und Spieler gelegentlich über anschließenden Muskelkater klagen. Wie oben beschrieben ist das Hauptziel die Wiederherstellung der optimalen funktionellen Leistungsfähigkeit und sportartspezifischen Arbeitsbelastung. Die zugrundeliegenden Mechanismen des Muskelverhaltens während der Rehabilitation und der Return-to-Play-Aktivitäten bei verletzten Fußballspielern sind jedoch weitestgehend unbekannt.

EMG-Studie

Die Muskelleistung wird anhand von Kraft-, Sprint- und Sprungtests bewertet, mit dem Ziel, das ursprüngliche Niveau vor der Verletzung zu erreichen und ein optimales Kraftverhältnis und muskuläres Gleichgewicht zwischen beiden Gliedmaßen herzustellen. Die meisten fußballspezifischen Kriterien für die RTP-Entscheidung bei Hamstring-Verletzungen wurden im Rahmen eines Delphi-Prozesses ermittelt und beruhten auf GPS-Daten und einer Reihe verschiedener Tests [8]. Sobald RTP-Kriterien optimal erfüllt werden, gehen Physiotherapeuten davon aus, dass auch die Leistung des verletzten Muskels optimal ist. Die neuromuskulären Aktivierungsmuster während RTP-Aktivitäten­­ sind jedoch in der Literatur nicht gut beschrieben. Im Rahmen einer elektromyographischen (EMG)­ Studie wurden die Muskelaktivierungsmuster der Hamstring-­Muskulatur bei der Ausführung verschiedener Übungen untersucht. Kräftigungsübungen der unteren Extremitäten scheinen neben der Hamstring-Muskulatur vermehrt die Quadrizeps-Muskulatur zu trainieren. Bei Übungen wie zwei- und einbeinigen Kniebeugen und seitlichen Step-ups zeigte sich eine stärkere Aktivierung der Quadrizeps-Muskulatur als der Hamstring-Muskulatur [9]. Bei Laufübungen zeigte sich in der EMG-Studie eine vermehrte Aktivierung der Hamstring- Muskulatur während der späten Schwungphase. Ähnliche Ergebnisse bei der Muskelaktivierung zeigten sich auch bei Übungen der unteren
Extremitäten wie Nordic Hamstring, Back-Kick oder Cranks, die maximale Aktivierung bei
gesunden Probanden bei diesen Übungen betrug 70 % im Vergleich zu Sprintübungen [10].

Über die mechanischen Eigenschaften und die Leistung eines verletzten Muskels bei der Ausführung von sportart- und profifußballspezifischen Übungen ist nur wenig bekannt. Neue EMG-Systeme mit in Shorts integrierten Elektroden liefern während des Trainings aufgezeichnete EMG-Daten (Myontec Ltd, Kuopio, Finnland). Das System ermöglicht es den Spielern, alle Übungen ohne Einschränkungen auszuführen. Die EMG-Shorts haben sich hinsichtlich der Anwendung bei sportlichen Aktivitäten als zuverlässig erwiesen und kommen ohne Hautelektroden oder herunterhängende Kabel aus und verursachen keine elektrischen Störgeräusche [11,12]. Die Aufzeichnung von EMG-­Daten während des sportartspezifischen Trainings kann zusätzliche Informationen zu den mechanischen Muskeleigenschaften nach einer Muskelverletzungen bei Profifußballern liefern. Nach Verletzungen der Hamstring-Muskulaturwurden veränderte neuromuskuläre Aktivierungsmuster beobachtet [13]. Neuromuskuläre Aktivierungsmuster bei sportartspezifischen Übungen nach einer Muskelverletzung sind noch immer weitgehend unerforscht. Diese Fallstudie beschreibt das Muskelaktivierungsmuster der Hamstring-Muskulatur bei sportartspezifischen Übungen bei zwei Profifußballern nach einer Muskelverletzung am Oberschenkel. 

Tabelle 1 Merkmale der Probanden 1 und 2

Fallbeispiel

Zwei spanische Erstliga-Profifußballer mit diagnostizierter Hamstring-Verletzung wurden über drei Tage im Rahmen einer dreitägigen Rehabilitationsmaßnahme überwacht. Im Allgemeinen werden sportartspezifische Programme individuell angepasst, eine spezifische Übungsreihe im Rahmen des Return-to-Play (RTP)-Programms ist jedoch standardisiert. Die spezifische Übungsreihe wurde mittels eines in die Sporthose integrierten EMG-Systems überwacht. 

Die Rehabilitationsmaßnahme bestand aus einer anfänglichen passiven Behandlung, gefolgt von Übungen zur Muskelaktivierung und sportartspezifischen Übungen auf Sandboden. Während der Rehabilitationsmaßnahme trugen die Spieler das Mbody AllSport 6Channel-System direkt im Anschluss an die passive Behandlung vor den Aktivierungsübungen im Fitnessraum. Zur Gewährleistung der elektrischen Signalübertragung wurden die Elektroden vor dem Anziehen der Hosen leicht angefeuchtet. Daher war es nicht nötig zu warten, bis die Spieler zu schwitzen begannen, um eine optimale Signalübertragung zu erreichen.

Vorstellung und Untersuchung der Probanden

Die Rehabilitationsmaßnahme begann mit einer vorbereitenden passiven Behandlung, die eine manuelle Hüft- und Kniebehandlung, passive und aktive Dehnung der Adduktoren, des Gluteus major, der äußeren Hüftrotatoren und der hinteren Muskelkette umfasste. Nach Abschluss der passiven Behandlung führten die Spieler aktive Dehnübungen speziell für die Hamstring-Muskulatur durch, gefolgt von Übungen zur Muskelaktivierung im Fitnessraum. Die vorgenannten Übungen dienten als Aufwärmphase für die spezifische Übungsreihe auf einem künstlichen Quarzsandplatz. Die Muskelaktivierung im Fitnessraum umfasste ein individuelles Übungsprogramm mit Schwerpunkt auf der hinteren Muskelkette mit unterschiedlichen Widerständen, Funktionsmustern und globalen Bewegungen sowohl in geschlossener kinetischer

 Kette (CKC) als auch offener kinetischer Kette (OKC) wie z. B: Kniebeugen, einbeinige Kniebeugen, Ausfallschritt nach vorne, Ausfallschritt über Kreuz, seitlicher Ausfallschritt, Brücke, einbeinige Brücke, Beinverlängerung, Bein­presse, Beinbeugen, Seilspringen, Sprünge, Laufen gegen Widerstand, aktives Dehnen, aktives Mobilitäts- und Koordinationstraining.

Die mittels EMG ausgewertete Übungsreihe umfasste ein Intervalltraining auf einem rechteckigen Platz mit künstlichem Quarzsand. Die Übungsreihe auf Quarzsand bestand aus Intervallläufen; der längste Lauf über die Diagonale (17 m) wurde bei hoher Intensität ausgeführt (hier galt: gutes Gefühl, Fokus auf die Lauftechnik und keine Schmerzen). Im Bereich zwischen den Diagonalen wurde jeweils ein Regenerationslauf absolviert. Diese Art von Lauftraining besteht aus Beschleunigungen und Verlangs­amungen durch Veränderung der Intensität zwischen den einzelnen Laufpassagen. Eine Einheit umfasst das komplette Absolvieren von sechs Diagonalen und jede Einheit beginnt mit einem Regenerationslauf vor der ersten hochintensiven Diagonale. 

Die gesamte Übungsreihe umfasste fünf Einheiten à sechs Diagonalen. Die Regenerationsphase zwischen den Einheiten dauerte 60 Sekunden, während dieser Zeit mussten die Spieler den Sandplatz verlassen. Die Gesamtdauer für das Absolvieren einer Einheit hing vom jeweiligen Spieler und der angewandten Intensität ab und lag zwischen 48–55 Sekunden. Die EMG-Shorts zeichnen mittels integrierter Bänder entlang der jeweiligen Muskeln Daten von der Quadrizeps-, Hamstring- und Gluteus-Muskulatur auf. Zur Generierung von EMG-Daten registriert die EMG-Shorts Rohsignale mit einer Frequenz von 1000 Hz mit einer Filterbandbreite zwischen 50 und 200 Hz. Die Daten werden als absolute Werte der Muskelaktivierung dargestellt. Der absolute Wert umfasst alle Daten, die für die bilaterale Quadrizeps-Muskulatur, die Hamstring- und die Gluteus-Muskulatur aufgezeichnet wurden. Die angegebenen Daten stellen den relativen Wert (%) dar, der als Wert jeder einzelnen Muskelgruppe definiert ist. In dieser Pilotstudie wurden die EMG-Daten der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur verglichen.

Abb. Für die Auswertung absolvierte Laufstrecke
Quarzsandplatz beim FC Barcelona

Ergebnisse

Proband 1 (Verletzung rechtes Bein)

Das EMG-Signal der Hamstring-Muskulatur über drei Trainingstage auf dem Sandplatz weist einen kontinuierlichen Trend auf, mit leichter Zunahme beim verletzten Bein. Die Ergebnisse zeigten am ersten Tag einen absoluten Wert von 24,1 % beim gesunden Bein und 18,22 % beim verletzten Bein. Nach drei Tagen mit demselben Training auf dem Sandplatz stiegen die Werte des EMG-Signals auf 23,96 % bzw. 19,26 %. Es wurde eine leichte Tendenz zum Rückgang des Ungleichgewichts bei der Muskelaktivierung verzeichnet. Die Auswertung des EMG-Signals der Gluteus-­Muskulatur ergab am ersten Trainingstag ähnliche Werte (14,28 % gesundes Bein vs. 15,58 % verletztes Bein). Am zweiten Trainingstag stieg der Wert des EMG-Signals beim verletzten Bein um bis zu 7 % (12,5 % gesundes Bein vs. 19,36 % verletztes Bein). Am dritten Trainingstag zeigte das EMG-Signal eine steigende Tendenz der Muskelaktivierung der Gluteus-Muskulatur und erreichte einen absoluten Wert von nahezu 10 % beim verletzten Bein (9,86 % vs. 19,73 %).

Aktivierung der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur; Proband 1

Proband 2 (Verletzung linkes Bein)

Das Hamstring-EMG-Signal zeigte vom ersten bis zum dritten Trainingstag eine leicht abnehmende Tendenz um 1–2 %. Am ersten Trainingstag wurden für das gesunde und das verletzte Bein vergleichbare Werte verzeichnet, mit einem leicht höheren Wert beim gesunden Bein (23,46 % verletztes Bein vs. 23,86 % gesundes Bein). Am zweiten Trainingstag zeigte sich eine Veränderung im Aktivierungsmuster mit einer erhöhten Hamstring-Aktivierung beim gesunden Bein und einem gegenläufigen Effekt beim verletzten Bein. Am dritten Trainingstag auf dem Sandplatz waren die EMG-Daten für beide Beine vergleichbar mit einem leicht höheren Wert beim verletzten Bein (22,36 % verletztes Bein vs. 21,47 % gesundes Bein). Das EMG-Signal der Gluteus-Muskulatur zeigte eine vergleichbare Aktivierung am ersten Trainingstag mit einem leicht höheren Wert beim verletzten Bein (12,66 % verletztes Bein vs. 11,42 % gesundes Bein). Am zweiten Trainingstag zeigten die Ergebnisse eine gegenläufige Tendenz und der Wert der Aktivierung war beim gesunden Bein höher als beim verletzten (2,5 %). Am dritten Tag zeigte sich erneut eine Trendwende mit einem höheren Wert beim verletzten Bein im Vergleich zum gesunden Bein (14,2 % vs. 10,6 %). Das dreitägige Training auf dem Sandplatz war bei Proband 2 mit unerwarteten Ergebnissen verbunden, die eine Veränderung der Muskelaktivierung der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur zeigten, wobei die Muskelaktivierung am ersten Tag bei beiden Beinen vergleichbar war, am zweiten Tag das gesunde Bein stärker aktiviert wurde und am dritten Tag wiederum das gesunde Bein stärker aktiviert wurde.

Aktivierung der hinteren Muskelkette; Proband 2

Diskussion 

Die hintere Muskelkette spielt eine synergistische Rolle in der Phase der Hüftstreckung und Propulsion beim Gehen oder Laufen. Optimale Muskelaktivierungsmuster fördern eine bessere Lauftechnik und Kraftübertragung beim Laufen. Jegliche Veränderungen im Weichgewebe der hinteren Muskelkette können zu einem veränderten Muster der Laufkinematik und daraus resultierend zu einer verminderten Leistung führen. Bei Proband 1 zeigte sich eine tendenziell verminderte Muskelaktivierung der Hamstring-Muskulatur beim verletzten Bein und eine zunehmende Muskelaktivierung beim gesunden Bein. Hinsichtlich der EMG-Aktivierung der Gluteus-Muskulatur konnte ein gegenteiliger Prozess beobachtet werden: Nach drei Tagen Training auf dem Sandplatz nahm die Aktivierung der Gluteus-Muskulatur beim verletzten Bein zu, während sie beim gesunden Beim abzunehmen schien. Bei Proband 2 war an Tag 1 das EMG-Signal bei beiden Beinen sowohl für die Hamstring- als auch die Gluteus-Muskulatur vergleichbar. Am zweiten Tag zeigte sich ein höherer Aktivierungswert beim gesunden Bein und am dritten Tag beim verletzten Bein. 

Beide vorgestellten Fälle weisen ein typisches Muster der Gluteus-Aktivierung nach drei Tagen Training auf dem Sandplatz auf. Da beim verletzten Bein eine vermehrte Aktivierung der Gluteus-Muskulatur beobachtet wurde, kann vermutet werden, dass es beim Spieler mit zunehmendem Lauftraining über die drei Trainingstage auf dem Sandplatz zur Wiederherstellung der Kinematik während der Extension in der Propulsionsphase des Laufens kommt. Eine Hamstring-Verletzung könnte möglicherweise zur Beeinträchtigung des Muskelaufbaus in der Propulsionsphase des Laufens führen und durch die Gluteus-Muskulatur kompensiert werden. Die Gluteus-Muskulatur könnte zu einer verringerten Hamstring-Aktivierung beitragen und den Laufvorgang ohne Leistungsverlust aufrechterhalten. Eine solche Tendenz konnte in keinem der untersuchten Fälle anhand des EMG-Signals gezeigt werden. In beiden Fällen zeigte sich kein klares Muster, sodass hinsichtlich des Muskelverhaltens keine Schlussfolgerung gezogen werden kann. Zur Beschreibung eines spezifischen Aktivierungsmusters der Hamstring- und Gluteus-Muskulatur während der Einlaufphase im Rahmen des Return-to-Play-Programms wären weitere Untersuchungen nötig.  

Literatur

[1] Ekstrand J, Waldén M, Hägglund M. Hamstring injuries have increased by 4% annually in
men’s professional football, since 2001: a 13-year longitudinal analysis of the UEFA Elite
Club injury study. Br J Sports Med. 2016 Jun;50(12):731–7.
[2] UEFA Elite season report 16-17.pdf.
[3] Grassi A, Napoli F, Romandini I, Samuelsson K, Zaffagnini S, Candrian C, et al. Is PlateletRich Plasma (PRP) Effective in the Treatment of Acute Muscle Injuries? A Systematic
Review and Meta-Analysis. Sports Med. 2018 Apr;48(4):971–89.
[4] Mendiguchia J, Martinez-Ruiz E, Morin JB, Samozino P, Edouard P, Alcaraz PE, et al.
Effects of hamstring-emphasized neuromuscular training on strength and sprinting
mechanics in football players: Hamstring training and performance. Scand J Med Sci
Sports. 2015 Dec;25(6):e621–9.
[5] Creighton DW, Shrier I, Shultz R, Meeuwisse WH, Matheson GO. Return-to-play in sport: a
decision-based model. Clin J Sport Med. 2010;20(5):379–385.
[6] van der Horst N, van de Hoef S, Reurink G, Huisstede B, Backx F. Return to Play After
Hamstring Injuries: A Qualitative Systematic Review of Definitions and Criteria. Sports Med.
2016 Jun;46(6):899–912.
[7] Bahr R, Thorborg K, Ekstrand J. Evidence-based hamstring injury prevention is not adopted
by the majority of Champions League or Norwegian Premier League football teams: the
Nordic Hamstring survey. Br J Sports Med. 2015 Nov;49(22):1466–71.
[8] Zambaldi M, Beasley I, Rushton A. Return to play criteria after hamstring muscle injury in
professional football: a Delphi consensus study. Br J Sports Med. 2017 Aug;51(16):1221–6.
[9] Dedinsky R, Baker L, Imbus S, Bowman M, Murray L. EXERCISES THAT FACILITATE
OPTIMAL HAMSTRING AND QUADRICEPS CO-ACTIVATION TO HELP DECREASE
ACL INJURY RISK IN HEALTHY FEMALES: A SYSTEMATIC REVIEW OF THE
LITERATURE. Int J Sports Phys Ther. 2017;12(1):3.
[10] Van der Tillar, Solheim, J., Benckej¡, J. Comparison of Hamstring Muscle Activation During
High-Speed Running and Various Hamsptring Strengthening Exercises. International
Journal Sport of Physical Therapy. 2017. Oct;12(5):718 2017. 2017.
[11] Colyer SL, McGuigan PM. Textile Electrodes Embedded in Clothing: A Practical
Alternative to Traditional Surface Electromyography when Assessing Muscle Excitation
during Functional Movements. J Sports Sci Med. 2018;17(1):101.

[12]Finni T, Hu M, Kettunen P, Vilavuo T, Cheng S. Measurement of EMG activity with
textile electrodes embedded into clothing. Physiol Meas. 2007;28(11):1405.
[13]Sole G, Milosavljevic S, Nicholson H, Sullivan SJ. Altered muscle activation following
hamstring injuries. Br J Sports Med. 2012 Feb;46(2):118–23.

[14] Alcaraz PE, Palao JM, Elvira JLL, Linthorne and NP. Effects of a sand running surface on
the kinematics of sprinting at maximum velocity. Biol Sport 2011., vol. 28, no. 2, pp. 95–100,
[15] Binnie MJ. The use of soft sand as a training surface for team sports. Sch. Sport Sci. Exerc.
Heal., 2013.
[16]. Binnie MJ, Dawson B, Arnot MA, Pinnington H, Landers G, Peeling P. Effect of sand
versus grass training surfaces during an 8-week pre-season conditioning programme in team
sport athletes. J. Sports Sci., vol. 32, no. 11, pp. 1001–1012, 2014.
[17] Binnie MJ, Dawson B, Pinnington H, Landers G, Peeling P. Sand training: a review of
current research and practical applications. J. Sports Sci., vol. 32, no. August 2013, pp. 37–41,
2013.

ist leitender Physiotherapeut und Return-to-Play-Zuständiger beim FC Barcelona. Er hat einen Abschluss in Physiotherapie der Universität Vic, einen Abschluss in Sportwissenschaften der Universität Barcelona und einen Master in Hochleistungssport des Spanischen Olympischen Komitees der Universidad Autónoma de Madrid. Nach einer siebenjährigen Tätigkeit am Olympiastützpunkt in Barcelona arbeitet er nun seit acht Jahren für den Profifußball.

ist leitende Physiotherapeutin der medizinischen Abteilung des FC Barcelona. Sie ist Doktorandin an der UIC, hat an der Universität Bath ein Magisterstudium in Sportphysiotherapie absolviert und ist Schulterspezialistin an der Aspetar Klinik für Sportmedizin. Über fünf Jahre war sie in Großbritannien für den NHS tätig und betreute Rugby-Mannschaften (auch in den Niederlanden). Sie ist leitende Physiotherapeutin an der Aspetar Klinik für Sportmedizin in Katar.

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