Die protektive Komponente der Skibindung beim Rückwärtssturz ...

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Die protektive Komponente der Skibindung beim Rückwärtssturz ...

Die protektive Komponente der Skibindung

beim Rückwärtssturz -

Ist eine Reduktion der Kniegelenksläsionen beim alpinen Skilauf möglich?

Does modern ski safety binding technology prevent knee injuries

during backward fall?

W. Vogt 1 , G. Ahlbäumer 1 , R. Burgkart 2 , A. Vogel 3 , H. Engel 4

Klinik Gut St. Moritz, Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie 1 ;

Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der TU München 2 ;

Arbeitsgemeinschaft Skiforschung 3 ;

PTM-Labor Holzkirchen 4

SUMMARY

New release devices to prevent severe knee injuries during backward falls are slowly

taken into consideration to improve the effectiveness of ski safety bindings. Therefore ski

binding producers developed new binding systems with multidirectional release at the

toe piece adapted to the dominating injury mechanism backward- and backwardrotation-fall.

The aim of the study was to verify the effect of a new binding generation

which pretend to fulfill an adequate multidirectional release.

In a special binding test device of the German „Arbeitsgemeinschaft Skiforschung“,

twelve bindings of different producers were tested close to the existing testing device for

ski bindings (DIN ISO 9462, IAS 100). Only in four bindings the vertical release force of

the toe binding could be adjusted. Two bindings out of these allow for a infinitely variable

adjustment related to the rotational release pattern. We used a standard setting for all

bindings (indicator value Z = 8.5). Data was collected for simulated unidirectional

backward fall and backward fall with rotational components. The release torque -M Y was

measured to verify the vertical release mechanism of the toe binding, which should

protect the knee during the unidirectional backwardfall. Simulating the backward-rotation

fall, the release torque -M YSS was measured while the toe of the skiboot was rotated

10mm out of the longitudinal axis of the ski.

Our results varied from complete failure to sufficient release pattern. We experienced

binding breakage in one case before release. The torque for -M Y was found to vary from

258Nm to 520Nm. A reduction of -M YSS in comparison to -M Y could be demonstrated in

eleven out of the twelve measured bindings. The correlation of the value -M Y to -M YSS

differed between + 2% and - 61%.

The multidirectional backward release system at the toe binding could be a great

advantage for the prevention of knee injuries. The knowledge of the in vivo limiting

stiffnessvalue for soft tissue such as the ACL is still not known in skiing. Therefore we

recommend three principles. An individual adjustable toe binding setting for backward

release. A fixed correlation between the proved standard lateral release and the

multidirectional backward release as well as an important reduction of the value -M yss in

correlation to -M Y to protect the knee against its higher vulnerability when additional

rotation load acts.

Keywords: Alpine skiing, backwardfall, ski-safty-binding, ACL, biomechanics,

force and torque mesurements

Schlüsselwörter: Skilauf, Verletzungsmechanismus, Ski-Sicherheitsbindung,

ACL, Biomechanik, Kraft- Drehmomentmessung

Anschrift des Verfassers: W. VOGT, Klinik Gut St. Moritz, Zentrum für Orthopädie

und Unfallchirurgie, Via Arona 34, CH - 7500 St. Moritz

1


W. Vogt 1 , G. Ahlbäumer 1 , R. Burgkart 2 , A. Vogel 3 , H. Engel 4

Klinik Gut St. Moritz, Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie 1 ; Klinik für Orthopädie und

Sportorthopädie der TU München 2 ; Arbeitsgemeinschaft Skiforschung 3 ; PTM-Labor Holzkirchen 4

ZUSAMMENFASSUNG

Stürze beim alpinen Skilauf führen zu schwerwiegenden Kniegelenksläsionen. Die

protektive Komponente der Ski-Sicherheitsbindung für den zunehmenden

Verletzungsmechanismus Rückwärtssturz schien der Anforderung, auszulösen, bevor

die Grenzwerte der betroffenen Strukturen überschritten waren, nicht gerecht zu werden.

Daraufhin entwickelten die Bindungshersteller neue Bindungssysteme mit

Mechanismen für Rückwärtsauslösung sowie Auslösung bei Rückwärtsdrehstürzen.

Unsere Messungen hinsichtlich dieser Funktionen zeigen, daß mehrere Bindungen der

neuen Bindungsgeneration diesen Anforderungen gerecht werden können, indem der

Vorderbacken vertikal auslöst und zudem sich das Auslösedrehmoment für

Beanspruchung bei Rückwärtsdrehstürzen progessiv reduziert entsprechend der

Zunahme der Rotationskomponente. Allerdings ist die Industrie auf die Angabe von

Festigkeitswerten der betroffenen Strukturen in vivo, insbesondere des vorderen

Kreuzbandes, angewiesen, denn erst bei Kenntnis dieses Wertes beruht die

Skibindungseinstellung auf adäquaten Fakten und es wird mit einer Reduktion der

Kniegelenksläsionen zu rechnen sein.

Schlüsselwörter: Skilauf, Verletzungsmechanismus, Ski-Sicherheitsbindung,

ACL, Biomechanik, Kraft- Drehmomentmessung

2


1 EPIDEMIOLOGIE

Verletzungsrisiko und Lokalisation

Für den alpinen Skilauf besteht im Mittel ein Verletzungsrisiko pro Skifahrer von 1,4

Verletzungen/1000 Skitage [2][3] wobei das Risiko einer Kniegelenksverletzung davon

größer 40 Prozent ist [2][3][9][16]. Insbesondere betroffen sind die ligamentären

Strukturen. Im Mittelpunkt des Interesses steht die Verletzung des vorderen

Kreuzbandes sowie dessen Kombinationsverletzungen [1][2][3][9][16][18][21]. 70% der

voderen Kreuzbandverletzungen sind mit Innenbandläsion [3][10][16] [18] und 20% mit

Innenband- und Meniscusläsionen kombiniert [3][10][18].

Verletzungsmechanismus

90 % der Kniegelenksläsionen basieren auf einem Sturzmechanismus welcher

begünstigt wird durch Dorsalverlagerung des Körperschwerpunktes [3][26]. Von

diversen Autoren wird dieser Verletzungsmechanismus unter biomechanischen

Ansätzen betrachtet und mit "big bump, flat landing", "Rückwärtsfall", "boot induced

ACL rupture", "quadrizepsinduced ACL rupture" und "postero-anteriorer-shift-

Mechanismus" beschrieben [1][5][9][10][11][20][21]. Diese Mechanismen beschreiben

im wesentlichen den unidirektionalen Rückwärtssturz, der, wenn die Belastungsgrenze

des in dieser Richtung als Primärstabilisator wirkenden vorderen Kreuzbandes

überschritten wird, zu einer isolierten ACL-Ruptur führt. Meist ist jedoch die

Sturzrichtung nicht unidirektional, sondern kombiniert mit einer Rotationskomponente

woraus das Außenrotation-Flexions-Valgustrauma und Innenrotation-Flexion-

Varustrauma mit komplexeren Kniegelenksläsionen resultiert [1][3][9][10][16].

Aufgabenbereich der Ski-Sicherheitsbindung

Die Skibindung ist Kopplungselement zwischen Ski und Schuh. Die Skispitzen und

Skienden wirken aufgrund der starren Verbindung Ski-Bindung-Schuh bezüglich des

Drehpunktes als langer Hebelarm. Insbesondere beim Sturz können daher die auf das

Bein und besonders das Kniegelenk wirkenden Rotations- und Scherkräfte sehr groß

werden. Die Skibindung muß, um typische Skiverletzungen zu verhindern, bei Erreichen

eines fest einstellbaren Grenzwertes der Belastung auslösen, d.h. den Ski zuverlässig

freigeben, ehe die Verletzungsschwelle des Beines erreicht wird [24][26]. Entscheidend

für den Verletzungsschutz müssen die Festigkeiten der betroffenen Gewebe sein, da die

Schädigung dieser Gewebe ausgeschlossen werden soll [4][13]. Jahrelange Kraft- und

Drehmoments-Messungen zwischen Skischuh und Skibindung sowie

Biegemomentsmessungen am Schienbein führten zu der heute angewandten IAS-

Einstelltabelle (Internationaler Arbeitskreis für Sicherheit beim Skilauf), enthalten in der DIN-ISO

11088. Die Einstellwerte basieren auf der aus dem Schienbeinkopfdurchmesser

ermittelbaren Verletzungsgrenze des Unterschenkels, d.h. der individuellen

Elastizitätsgenze der Tibia. Eine individuell richtig eingestellte Sicherheitsbindung

schützt demzufolge vor sogenannten "früher" typischen Skiverletzungen, also

Verletzungen des Unterschenkels (Schuhrandbrüche) und des Fußes

(Sprunggelenksverletzungen) [2][14]. Die Bindung löst bei Torsionsbeanspruchung des

Unterschenkels (Drehsturz), bei dessen Biegebeanspruchung nach vorn (Frontalsturz)

und bei daraus zusammengesetzten Beanspruchungen aus [25]. Damit werden die

Verletzungskinematiken des Unterschenkels erfaßt. Der Verletzungskinematik des

Kniegelenks, welche überwiegend durch den Rückwärts- und insbesondere durch den

Rückwärtsdrehsturz gekennzeichnet ist, wurden diese Bindungen mit ihren

Auslösemechanismen nur unzureichend gerecht [12][13].

3


2 MATERIAL UND METHODEN

Zur Reduktion der Kniegelenksverletzungen, verursacht durch Rückwärts- und

Rückwärtsdrehstürze, haben manche Skibindungshersteller ihre Produkte modifiziert

und neue Auslösemechanismen in die Bindung integriert. Aufgabe der Messungen war

herauszufinden, welchen Einfluß diese zusätzlichen Funktionen auf das

Verletzungsrisiko des Kniegelenks haben. Die Bindungen wurden aufgrund von

Werbeaussagen der Hersteller ausgewählt. Diese beziehen sich einerseits direkt auf

eine Risikoreduzierung der Kniegelenksverletzungen (das Beispiel „lieber Knie O.K. als

Knie K.O., 60% aller Skiverletzungen sind Kniegelenksverletzungen“ rot gedruckt vor

dem Hintergrund eines Kniegelenk-Röntgenbildes und einer Skibindung ist hierbei das

prägnanteste), bzw. verweisen auf einen Auslösemechanismus des Vorderbackens für

Rückwärts- bzw. Rückwärtsdrehstürze. Auf ihre Wirksamkeit getestet wurden folgende

Bindungen [25]: Ess 512 EM, Ess EX 4.12, Look TT 9 Racing, Look TX 7, Marker 9.1

Turbo SC, Marker 8.1 EPS, Rossignol FK’S Course, Rossignol FT 120, Salomon

Sphericpulse 800, Salomon S 900 Equipe Alium, Tyrolia TD 9, Tyrolia Power Select 9.

Kraft- und Drehmomentmessung bei der Bindungsauslösung

Alle denkbaren Belastungen, die über den Schuh auf eine Bindung, bzw. vom Ski über

die Bindung auf den Schuh ausgeübt werden, können auf eine Kraft F und ein

Drehmoment M in jeder Raumachse eines Koordinatensystems zurückgeführt werden

(Abb.1). Sie wirken als Reaktionskräfte und Reaktions-Drehmomente am

Bindungssystem (Abb.2)[24][26].

Auf dem Bindungsprüfstand der Arbeitsgemeinschaft Skiforschung wurden

Auslösesituationen auf der Piste simuliert. Dies geschah in Anlehnung an die Prüfnorm

DIN ISO 9462 und die Richtlinie 100 des IAS. Die Kraft (oder das Drehmoment), bei der

eine Sicherheitsbindung den Schuh freigibt, heißt Auslösekraft (oder -drehmoment). Die

Rückwärtssturzauslösung geschieht über die Kraft +F SZ , bzw. das Drehmoment -My (-My

= + F SZ x l ) ( l ist der Abstand der Schuhspitze vom Drehpunkt) (siehe Abb. 1 und 2 aus

[26]). Es wurden jeweils fünf Meßwerte ermittelt, von denen dann der Mittelwert gebildet

wurde. Um die Bindungen untereinander vergleichen zu können, wurden sie auf die vom

Hersteller angegebene gleiche Referenzzahl (Z-Zahl von 8,5) eingestellt.

Testkriterium

Rückwärtsauslösung - Situation unidirektionaler Rückwärtssturz

Hierzu wurden die Auslösedrehmomente -My exakt in z-Richtung in Nm ermittelt (siehe

Abb.1 u. 2). Waren an den Bindungen zusätzlich Einstellmöglichkeiten für die

Rückwärtsauslösung vorhanden, dann wurden deren Auslösemomente in den

verschiedenen Einstellungen gemessen (Ess 512 EM, Stufe 1-4; Look TT9 Racing,

Stufe 1-2; Marker 9.1 Turbo SC und Marker 8.1 EPS mit stufenloser Regulierbarkeit,

daher Messung bei dem Einstellwert Z=3, Z=7, Z=8,5 und Z=14).

Rückwärtsauslösung - Situation Rückwärts-Drehsturz

Hierbei wurde vor der Einleitung der Auslösemomente -My der Skischuh an seiner

Spitze um 10 mm aus der Längsachse des Skis ausgelenkt. Damit soll der

Rotationskomponente Rechnung getragen werden. Das Drehmoment wird mit -Myss

bezeichnet. Die Bindung Ess 512 EM und Look TT9 Racing wurde auf Stufe 1 (leichtest

mögliche Auslösung) eingestellt, Marker 9.1 Turbo SC und Marker 8.1 auf den

Einstellwert Z=8,5. Eine Reduktion der Auslösewerte gegenüber der unidirektionalen

Auslösung wäre hinsichtlich der höheren Anfälligkeit der Kniegelenksstrukturen

(Vorderes Kreuzband insbesondere bei Innenrotation, Kollateralbänder bei

4


Aussenrotation) wünschenswert. Die Werte werden mit -My verglichen und in Form ihrer

prozentualen Abweichung angegeben.

5


3 ERGEBNISSE

Kraft- und Drehmomentmessung bei der Bindungsauslösung

Rückwärtsauslösung - Situation unidirektionaler Rückwärtssturz

Hinsichtlich der Rückwärtsauslösung des Vorderbackens wurde festgestellt, daß das für

die Auslösung notwendige Drehmoment -My (bei gleicher Bindungseinstellung Z =8,5)

zwischen 258 Nm und 520 Nm variierte. Außerdem wurde festgestellt, daß bei zwei

Bindungsmodellen (Salomon Sphericpulse 800, Tyrolia Power Select 9) eine

unidirektionale Rückwärtsauslösung nicht möglich war. Vier Bindungen bieten eine

Regulierbarkeit der Rückwärtsauslösung. Dies sind die Modelle Ess 512 EM, Look TT 9

Racing, Marker M 9.1 Turbo SC und Marker M 8.1 EPS. Die Bindung Ess 512 EM besitzt vier

regulierbare Härtestufen von 303 Nm über 319 Nm, 430 Nm bis zu 520 Nm und die Look

TT 9 Racing zwei mit den Werten 258 Nm und 330 Nm. Diese sind unabhängig von der

Seitauslösung einzustellen. Dagegen bieten beide Marker-Bindungen eine stufenlose

Einstellbarkeit, welche an die Seitauslösung (Frontaldrehsturz) gekoppelt und über den Z-

Wert für die Seitauslösung regulierbar ist. So ist zum Beispiel bei der Bindung Marker 9.1

Turbo SC -My 362 Nm bei Z=3, 449 Nm bei Z=7 und 580 Nm bei Z=14 (siehe Diagramm 1)

und bei der Bindung Marker 8.1 EPS SC -My 367 Nm bei Z=3, 454 Nm bei Z=7 und 583

Nm Z=14.

Rückwärtsauslösung bei seitlicher Auslenkung - Situation Rückwärts-Drehsturz

Eine Reduktion des Auslösemoments -Myss gegenüber der unidirektionalen Auslösung (-

My) wurde bei allen Bindungen mit Ausnahme der Rossignol FT 120 gefunden. Die

Abweichung beträgt zwischen +2% bis hin zu -61%. Hierbei ist wiederum die Marker-

Bindung 9.1 Turbo SC hervorzuheben, denn das Auslösedrehmoment ist bei ihr für die

Kombinationsbelastung am geringsten, obwohl der Auslösewert -My (bei Z=8,5) im

Vergleich zu den anderen Bindungen der zweithöchste ist (siehe Diagramm 2). Die

Bindung Marker 8.1 EPS verhält sich ähnlich.

Zusätzlich war zu bemerken, daß bei den Marker-Bindungen die nötige seitliche

Auslenkung der Skischuhspitze zum Erreichen des bedeutenden prozentualen Abfalls

des Drehmoments -Myss vom Ausgangswert abhängig ist von der Z-Wert Einstellung. Bei

einem Z-Wert von 3 ist die bedeutende Reduktion von -My bei 3 mm Auslenkung

gegenüber 6 mm bei einem Z-Wert von 14 (siehe Diagramm 3). Damit wird dem mehr

quasistatischen Verletzungsmechanismus des schwachen Skifahrers (in der Regel

niedriger Z-Wert für Bindungseinstellung) mit Stürzen fast im Stehen gegenüber der mehr

dynamischen Komponente beim sportlicheren Skilauf (höhere Z-Wert Einstellung)

Rechnung getragen. Störkräfte, die bei sportlicher Fahrweise und höherer

Geschwindigkeit vermehrt auftreten führen so nicht zu Fehlauslösungen.

4 DISKUSSION

Die Skibindungen dienen nicht ausschließlich der Verbindung zwischen Ski und Skischuh.

Bereits vor Jahren wurde der Begriff auf Skisicherheitsbindung erweitert und die Funktion

des Schutzes vor typischen Skiverletzungen hinzugefügt [14][24]. Die geforderte

Schutzfunktion, Seitauslösung im Vorderbacken bei Drehstürzen bzw. Frontaldrehstürzen

und Vertikalauslösung im Fersenautomat bei Frontalstürzen, leitete sich aus den bei

diesen Stürzen häufig beobachteten Verletzungen ab. Mit einer nach der IAS-Richtlinie

richtig eingestellten Bindung ist heutzutage die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung des

Unterschenkels minimal [3]. Ursächlich hierfür ist die unermüdliche Weiterentwicklung der

Bindungen bezüglich Seit- und Frontalauslösung in Kombination mit der auf den Skifahrer

individuell abgestimmten Einstellung der Bindungen im Fachsporthandel über

Tibiakopfdurchmesser, Risikobereitschaft im Fahrverhalten, Geschlecht, Alter und

6


Sohlenlänge [25]. Schließlich veränderte sich die Verletzungscharakteristik und

Kniegelenksläsionen treten auch bei einer nach der IAS-Richtlinie richtig eingestellten

Bindung auf [2][3][13]. Das bedeutet, daß das Kniegelenk nur bedingt durch die

Sicherheitsbindung geschützt ist.

Für Bindungen mit Vertikalauslösung des Vorderbackens, die dem neuen

Anforderungsprofil - Rückwärtssturz mit dabei häufig auftretender vorderer

Kreuzbandverletzung - gerecht werden wollen, ist von größtem Interesse, bei welchen

einwirkenden Kräften die Verletzungsgrenze des Kniegelenks (vorderes Kreuzband,

Innenband) liegt. Erst wenn diese Größen bekannt sind, basiert die Einstellung der

Bindung auf adäquaten Fakten und eine Reduktion der Kniegelenks-Verletzungen wird

wahrscheinlich [4].

Die Verletzungsgrenze des Kniegelenks bzw. des vorderen Kreuzbandes ist noch nicht

eindeutig bestimmt [7][8][17][19][22]. Die Festigkeit des vorderen Kreuzbandes wird

kontrovers diskutiert. Sie hängt in vivo von vielen Einflußfaktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist

die Aktivität der als aktiver Stabilisator wirkenden Hamstringmuskulatur [5][6][17][19][23],

sowie deren reflektorische Hemmung bei Quadrizeps-Aktivität zur Vermeidung des

Rückwärtssturzes [6]. Weitere Faktoren sind die, die vordere Schubladenbewegung

verstärkende Quadrizepsaktivität [6][17][19] und das Stabilisierungspotential der

Sekundärstabilisatoren [15][23]. In-vivo Feldversuche beim alpinen Skilauf, welche alleine

die vielfältigen Einflußfaktoren ausreichend simulieren können und eine Aussage

zulassen, bei welchen Gelenkkräften die elastisch plastische Deformität des vorderen

Kreuzbandes beginnt bzw. es rupturiert, wurden noch nicht durchgeführt. Die Festigkeit

des vorderen Kreuzbandes wird derzeit von 400 N [8] bis zu 1730 N ± 660 N [15] Bruchlast

und 1170 N ± 750 N [15] bis zur elastisch plastischen Deformität angegeben [22].

Spezielle Untersuchungen von BERNS [7] bezüglich skispezifischer Situationen berichten

von einer Reißfestigkeit des vorderen Kreuzbandes von 550 N.

Bei einem Auslösedrehmoment -My an der Schuhspitze von 500 Nm (F SZ = 2000 N) wirkt,

um das System im Gleichgewicht zu halten, nach einem Reduktionsschema am

Tibiaplateau aufgrund der Hebelverhältnisse (Schuhspitze zum Drehpunkt Schuhabsatz

bzw. Tibiaplateau zum Drehpunkt Schuhabsatz, in etwa ein Verhältnis 1 zu 2) eine Kraft von

1000 N in posterior-anteriorer Richtung (90°-Winkel zur Längsachse der Tibia; diese

Annahme gilt für den unrealistischen Fall, daß die gesamte Kraft auf das Kniegelenk

übertragen wird ohne skischuhbedingten Kräfteverlust verursacht durch Energieaufnahme

bei Deformierung). Bei einer Kniegelenksbeugung von 90° ist diese Kraft einem vorderen

Schubladenstress von 1000 N gleichzusetzen [26] und demnach von dem in dieser

Richtung wirkenden Primärstabilisator ACL zu neutralisieren [14] (siehe Abb. 3). Geht man,

wie es von verschiedenen Autoren [5][6][19][23] angegeben wird, davon aus, daß eine ca.

50-prozentige Reduktion des "vorderen Schubladen-Stresses" durch eine aktive

Beugemuskulatur möglich ist, bleibt hypothetisch eine zu kompensierende Kraft für die

passiven Stabilisatoren von 50 %, wovon ein Drittel durch den Primärstabilisator ACL und

zwei Drittel durch die passiven Sekundärstabilisatoren kompensiert werden sollen [14].

Unter diesen Bedingungen würde am ACL bei einer Kraft an der Schuhspitze von 2000 N

auf das ACL eine Kraft von 167 N wirken. Dieser Wert für unidirektionale Beanspruchung

liegt sicher unter den berichteten Festigkeitswerten des ACL. Das bedeutet, daß die

Schutzfunktion der Bindung in dieser Situation gegeben ist. Ist allerdings die

Quadrizepsmuskulatur beim Rückwärtssturz aktiviert, zur Erhaltung des Gleichgewichtes

und Vermeidung des Sturzes, und die Beugemuskulatur dadurch reflektorisch gehemmt,

erreichen die am Kniegelenk wirkenden Kräfte wahrscheinlich die Festigkeitsgrenze der

Gewebe.

Weil ein Sturz selten einen unidirektionalen Krafteinfluß genau entlang einer

Raumrichtung beinhaltet, soll durch eine Kombination der Rückwärtsauslösung

(Drehmoment -My) und Seitauslösung laut verschiedenen Herstellerangaben der

Rotationskomponente ebenfalls vermehrt Rechnung getragen werden. Die zweite

7


Meßreihe wurde hinsichtlich dieses Gesichtspunkts durchgeführt. Es ist bewiesen, daß

bei Innenrotation der Tibia die Spannung im vorderen Kreuzband und bei Außenrotation

die Spannung in den Seitenbändern zunimmt. Damit wird die Beanspruchung größer [15]

und die Gefahr einer Verletzung steigt. Aus diesem Grund wird eine Freigabe des

Skischuhs durch die Bindung bei Rotationsbelastungen bei niedrigeren Werten als bei

einer unidirektionalen Belastung gefordert. Dieser Forderung mit einer Reduktion des

Auslösedrehmoments -Myss gegenüber -My entsprechen manche Bindungen. Am

deutlichsten zeigen dies die Bindungen der Firma Marker mit einer Reduktion des

Auslösedrehmomentes für Kombinationsbelastungen beim Rückwärtsdrehsturz von ca.

60% (siehe Diagramm 2 u. 3).

Setzt man die gemessenen Auslösewerte -My und -Myss mit den angegebenen Werten

der Festigkeit des vorderen Kreuzbandes in Beziehung, kann diskutiert werden, ob die

Bindungen die von den Herstellern gepriesene Schutzfunktion für eine vordere

Kreuzbandverletzung erfüllen. Ein limitierender Faktor für die Beurteilung ist ohne Zweifel

die Unsicherheit der Festigkeit des vorderen Kreuzbandes, die zugrunde gelegt wird.

Daher fordert die Ausrüstungsindustrie medizinischerseits zu dieser Frage der

Festigkeit hinsichtlich einer möglichen Verletzungsprophylaxe konkret Stellung zu

nehmen. Die Aufgabe der Medizin ist es also, einen im Sportfachhandel gut meßbaren

Parameter zu finden, der ähnlich wie der Tibiakopfdurchmesser für die Bruchfestigkeit der

Tibia, eine Aussage über die Festigkeit des vorderen Kreuzbandes bzw. des Kniegelenkes

zuläßt.

Den berechtigt gesteigerten Erwartungen der Skifahrer, auf eine Ski-Sicherheitsbindung

mit Auslösemechanismen in alle skispezifischen Sturzrichtungen zurückgreifen zu können,

kommt diese neue Bindungsgeneration wesentlich näher. Eine Reduktion der schweren

Kniebinnenläsionen im alpinen Skisport bei Verwendung von Bindungssystemen mit

Rückwärtsauslösung ist denkbar. Die Hersteller haben den ersten Schritt getan und die

Möglichkeit einer Problemlösung aufgezeigt. Insbesondere die Bindungsmodelle Marker

M 9.1 SC und M 8.1 EPS zeigen einen möglichen Lösungsweg der stufenlos regulierbaren

Rückwärtsauslösung auf, dessen Einstellung zudem im konstanten Verhältnis zur

Seitauslösung nach Z-Wert steht und damit in gewisser Weise über den

Tibiakopfdurchmesser, die Risikobereitschaft im Fahrverhalten, das Geschlecht und Alter

sowie Sohlenlänge auf individuelle Eckdaten eingeht. Diese Kopplung an die ausgereifte

Seitauslösung ist sicherlich sinnvoller als ein unabhängig von diesen Werten einstellbarer

bzw. sogar nicht regulierbarer Auslösewert, welcher für eine unsportliche zierliche Dame

das gleiche Auslösedrehmoment bedeutet wie für einen sportlich kräftigen 90-kg-Mann mit

sicherlich größerer Festigkeit der betroffenen Strukturen. Gleichzeitig verfügt dieser

Bindungs-Vorderbacken auch über ein Mechanismus, der bei Kombinationsstürzen wie

den Rückwärtsdrehstürzen, die Festhaltekraft um ca. 60% reduziert und somit den langen

Hebel Ski in dieser für das Kniegelenk gefährlichen Situation wesentlich früher freigibt.

Zusammenfassung

Ein multidirektionales Auslösesystem im Vorderbacken der Skisicherheitsbindung ist

ein großer Fortschritt in der Prävention von komplexen Kniegelenksläsionen nach

Rückwärts- und Rückwärtsdrehstürzen beim alpinen Skisport. Die limitierenden und

nicht zu überschreitenden in vivo Festigkeitswerte der Weichteilstrukturen des

Kniegelenkes sind nur ungenügend bekannt. Deshalb empfehlen wir derzeit drei

grundlegende Prinzipien. Eine auf individuelle Voraussetzungen (z.B. Körpergewicht)

abgestimmte und stufenlos regulierbare Einstellung des Vorderbackens für die

Rückwärtsauslösung. Eine festgesetzte Korrelation zwischen der standardisierten und

bewährten Drehsturzauslösung mit der multidirektionalen Rückwärtsauslösung. Eine

8


erhebliche Reduktion des Auslösedrehmoments -M YSS gegenüber -M Y um das

Kniegelenk bei zusätzlich wirkenden Rotationskräften gegen seine dabei größere

Vulnerabilität zu schützen.

9


Literaturverzeichnis

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Anschrift des Verfassers:

Dr. med. W. VOGT,

Klinik Gut St. Moritz,

Zentrum für Orthopädie

Via Arona 34

CH - 7500 St. Moritz

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Fax: 0041-81-8339144

und Unfallchirurgie

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Diagramm 1:

Drehmoment -My (Vorderbacken bei unidirektionaler Vertikalauslösung)

Diagramm 2:

Drehmoment -My im Vergleich zum Drehmoment -Myss (Vertikalauslösung mit Seitauslenkung der

Schuh-Sohlenspitze um 10 mm) sowie deren prozentuale Abweichung

Diagramm 3:

Rückwärtsdrehmoment -My über progressiv seitliches Auslenken der Skischuh-Spitze bei verschiedenen

Einstellwerten (Z 3, Z 7, Z 14) am Beispiel der Marker-Bindung 9.1 Turbo SC

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Abb.1:

Schema der Raumachsen (x, y, z), der auf

das System Ski-Bindung-Schuh wirkenden

Kräfte (F) und Drehmomente (M) sowie

Definition der Sohlenlänge l

Abb.2:

Reaktionskräfte im Bindungsbereich (Index S

bedeutet Schuhspitze; A Absatz; X, Y , Z

entsprechen den Raumkoordinaten)

Abb.3:

Vereinfachte graphische Darstellung der auf das Kniegelenk und insbesondere das ACL einwirkenden Kräfte

in Form von vorderem Schubladenstress F P-A bei einer 90° Kniegelenksbeugung sowie der protektiven

Komponenten des ACL, Stabilisierungspotential der Hamstring-Muskelgruppe F HAM bzw. der

Sekundärstabilisatoren F SEK

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