Dirk von Borstel - Molitor

Im Vergleich:
Gehen - Walken - Laufen
Dirk von Borste l: Im Rahmen einer Diplomarbeit an der Universität Osnabrück
wurde der Fragestellung nachgegangen, ob Walker ein spezifisches Bewegungs- und
Belastungsmuster aufweisen und ob dies Konsequenzen für eine schuhtechnische
Versorgung haben kann. Dazu wurden biomechanische Parameter des Walkens, des
Gehens und des Laufens erhoben und miteinander verglichen. Die Arbeit entstand in
Zusammenarbeit mit der Orthopädieschuhtechnik Molitor in Osnabrück,
Ende der 90er-Jahre konnte sich Trend in
Deutschland etablieren, der eine der
natürlichsten Bewegungen des Menschen
zum Lifestylepro-dukt verwandelt hat: Das
Gehen wurde zum Walking. Walking ist
eine Sportart für diejenigen, denen ein
sanftes Bindeglied zwischen dem
Nichtstun und dem Sport gefehlt hat.
Basisfunktionen des Gehens
Für das Erreichen einer Stabilität des
Bewegungsapparates in der aufrechten
Position ist es notwendig, stets eine
funktionelle Balance zwischen der
Ausrichtung der Körpersegmente und der
Muskelaktivität herzustellen. Man spricht
von einer dynamischen Stabilität (Götz-
Neumann, 2003). Ausschlaggebend ist
die Positionierung des
Körperschwerpunktes (KSP). Verlagert sich
dieser über die Unterstützungsfläche am
Boden hinaus, so kommt der Körper aus
dem Gleichgewicht, da der in Richtung
Boden wirkenden Kraft kein Widerlager
entgegengerichtet ist. Paradoxerweise
nutzt der Mensch diesen Mechanismus
für die Fortbewegung, indem das (unbela-
stete) Bein nach vorn gesetzt wird. Die
Unterstützungsfläche vergrößert sich
daraufhin und verlagert sich in Richtung
des anvisierten Ziels. Die in Richtung
Boden wirkende Kraft wird aufgefangen
und nach vorne oben umgelenkt.
Das Gehen ist so als ein „kontrolliertes
Fallen" zu betrachten. Trifft der Fuß auf
den Boden, resultiert daraus eine plötzlich
erhöhte Belastung des Fußes und der
darüber liegenden Strukturen. Um diesen
Belastungen gerecht zu werden, stehen dem
Menschen drei Bewegungsmuster zur Verfügung:
Der erste Stoßdämpfungsmechanismus
erfolgt direkt nach dem
initialen Bodenkontakt. Der Fersenkontakt
bewirkt unmittelbar eine Plantarflexion im
OSG, die durch eine exzentrische Aktivität
der vorderen Schienbeinmuskulatur
kontrolliert wird. Der zweite
Dämpfungsmechanismus, die Flexion des
Kniegelenks, schließt sich unmittelbar
an und ist die effektivste Methode zum
Abfangen der vertikal gerichteten Kräfte.
Die Flexion wird durch die exzentrische
Aktivität des M. quadriceps kontrolliert.
Ei-
l Der Gangzyklus in
seinen 8 Phasen. Zu sehen
sind die Mus-
kelreaktionskräfte und
der Bodenreak-
tionskraftvektor. (IC und
LR sind modelliert;
Einzelabbildungen aus:
Götz-Neumannf 2003.)
nen dritten Mechanismus leistet die
Hüfte. Die unbelastete Beckenseite senkt
sich ab und wird dabei durch exzentrische
Muskelarbeit der Hüftge-lenksabduktoren
(der Standbeinseite) abgebremst (Perry,
2003).
Die Phasen des Gangzyklus
Während des Gehens fängt ein Bein den
„fallenden" Körper auf und dient so als
Stütze (Standbein), während das andere
Bein in die gewünschte Fortbewegungsrichtung
schwingt (Schwungbein/Spielbein).
Standbein und Spielbein
tauschen stets ihre Funktion. Eine Sequenz
wird als Gangzyklus oder auch als
Doppelschritt bezeichnet. Der Gangzyklus
lässt sich entsprechend in eine Standphase
und in eine Schwungphase unterteilen. Die
Standphase umschreibt den gesamten
Zeitraum, in dem der Fuß den Boden
berührt. Sie beginnt mit dem initialen
Bodenkontakt. Die Schwungphase
bezeichnet den Abschnitt, währenddessen
sich der Fuß in der Luft befindet und
beginnt, wenn die Zehen vom Boden
abgelöst werden (Perry, 2003). Die Stand-
und Schwungphase wird zum besseren Verständnis
des Gangzyklus in acht Unterphasen
unterteilt (siehe Abb. 1).
Walking
Der Begriff „Walking" heißt nichts anderes
als „Gehen". Im Deutschen steht der
Begriff Walking jedoch nicht für
normales Gehen, sondern für eine Sportart
mit einer speziellen Technik (Mommert-
Jauch, 2004; Steffny, 2003; Strunz, 2003).
Laufen
Ab einer individuellen Geschwindigkeit
schaltet der Körper vom Gehen auf das
Laufen um, da bei entsprechendem Tempo
das Bewegungsmuster des Laufens
ökonomischer ist. Im Gegensatz zum
Gehen und Walking fehlt beim Laufen
die bipedale Belastung. Es kommt zu
einer Flugphase, in der kurzzeitig kein
Bodenkontakt stattfindet. Sie ist das
Hauptkriterium, das das Laufen
charakterisiert. Die Flugphase ist auch
Ursache für erhöhte
Stoßdämpfungsbelastungen, die auf-

grund der Massenträgheit bei der Landung
auftreten. Der allgemeine Bewegungszyklus
ist ansonsten vergleichbar.
Untersuchung
Für diese Studie wurden 26 Frauen aus
Walkinggruppen aus dem Raum Osnabrück
ausgewählt. Es wurden be-wusst erfahrene
Walkerinnen eingeladen, da diese die
Walkingtechnik richtig umsetzen können.
Das Durchschnittsalter lag bei 37 Jahren
(±8), der BMI bei 23 (±2,3). Die Daten
von 19 Probandinnen konnten ausgewertet
werden, 7 mussten als Dropouts registriert
werden. Die Messungen fanden barfuß
statt, um eine Bewegungsbeeinflussung
durch die Schuhe zu vermeiden. Im
Ganganalyselabor stand ein Lamellen-
Hochleistungs-Laufband (Typ Callis,
Firma Sprintex) zur Verfügung. Die
Geschwindigkeiten betrugen 4,6 km/h
beim Gehen, 6 km/h beim Walking und 8
km/h beim Laufen. Für die Auswertung der
mithilfe von Kameras (50 Hz)
gewonnenen kinematischen Daten wurde
das Programm Co-vilas® der Firma letec,
Fulda, verwendet. Die für die Erkennung der
Gelenk-und Knochenpunkte benötigten
Marker wurden vor den Messungen mit
Kleber an den Probandinnen fixiert.
Zur Erhebung der kinetischen Daten
wurden Druckmesssohlen des Systems
Fastscan® der Firma Savecomp Mega-scan
GmbH verwendet. Die Sohlen erlauben eine
dynamische Messung und
3 Kniebewegungsmuster
frontal Links.
Darstellung der örtlichen plantaren Reaktionskräfte
des Fußes sowie die Bestimmung
der Kraftangriffslinie, die
die Abrollbewegung des Fußes darstellt.
Die Probandinnen trugen Neutralschuhe
(Gymnastikschuhe), in denen die Sohlen
fixiert wurden.
Ergebnisse
Zur Auswertung des frontalen Kniebewegungsmusters
und des sagittalen
Kniewinkels wurden nur Daten jeweils
einer Standphase herangezogen, die zuvor
aus fünf gemessenen Doppel-schritten nach
visueller Kontrolle ausgewählt wurden.
Für die Bearbeitung der Pedographie
wurde ebenfalls nach einer visuellen
Auswertung der etwa 7 bis 11
gemessenen Schritte eine Standphase mit
einer durchschnittlichen plantaren
Belastung ausgewählt. Alle
Auswertungsergebnisse geben den
Mittelwert der 19 Probandinnen wieder.
Der Kniebeugewinkel
In dieser Untersuchung konnten die
Angaben aus der Literatur (Perry,
2003) bestätigt werden. Das in Abb. 2
dargestellte Diagramm zeigt den Kniebeugewinkel
vom initialen Bodenkontakt
bis zur Zehenablösung. Auffallend ist, dass
sich der Kniebeugewinkel in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit ändert; er wird
mit zunehmender Geschwindigkeit größer.
Dies spricht gegen die Auffassung, dass die
unterschiedlichen Gelenkswinkel beim
in-
4 Kniebewegungsmuster frontal rechts.
itialen Bodenkontakt nicht im Zusammenhang
mit der Ganggeschwindigkeit
stehen. Perry, 2003, S. 53: „Die beobachteten
unterschiedlichen Kniegelenksstellungen
beim initialen Bodenkontakt
stehen nicht im Zusammenhang
mit der Ganggeschwindigkeit/'
Während der Belastungsantwort beeinflusst
die Geschwindigkeit das Kniebewegungsausmaß
dann deutlicher. Dies
stimmt mit Perry (2003, S. 53) überein:
„[Die Geschwindigkeit] beein-flusst jedoch
das Ausmaß der Kniegelenksflexion
während der Belastungsantwort deutlich/'
Frontales Kniebewegungsmuster
Die Abb. 3 zeigt das Bewegungsmuster von
frontal der linken Seite, Abb. 4 zeigt den
rechten Knieverlauf. Beim Gehen und
Walken unterscheidet sich das
Kniebewegungsmuster kaum. Beim Walking
verläuft die Kniebewegung etwas stärker
medial, als beim Gehen. Beim Laufen
zeigen sich aber signifikante
Unterschiede. Auffällig ist die fehlende
mediale Bewegung nach dem initialen
Bodenkontakt, die sich beim Gehen und
Walken als Zacke abzeichnet. Ebenfalls
kommt es beim Laufen kurz vor der
Zehenablösung zu einem nach medial
ausgerichteten Bewegungsmusters des
Knies.
Vertikale Bodenreaktionskräfte
Mit Hilfe der Pedographie wurden die
Druckbelastungen unter dem Fuß ermittelt.
Zusätzlich wurde der Fuß in

zwei Areale unterteilt: In einen Fersenbereich
und einen Vorfußbereich. In
Abb. 5 sind die Gesamtbelastungen unter
dem Fuß dargestellt. Die erste
Belastungszacke, unterhalb von Fl,
entsteht beim initialen Bodenkontakt
aufgrund des nach unten beschleunigten
Körpers. Die auftretenden Kräfte liegen
dementsprechend über dem des
Körpergewichtes. Nach der Belastungsübernahme
in der mittleren Standphase
entsteht ein Kräftetal F2. Da die KSP-
Bahn während der Standphase in der
sagittalen Ansicht bogenförmig verläuft,
entsteht am Scheitelpunkt, bedingt durch
die Fliehkraft, eine Entlastung. In der
terminalen Standphase kehrt sich das
Verhältnis wieder um, da durch das
Abrollen über den Vorfuß eine bodenwärts
gerichtete Kraft eine Beschleunigung des
Körpers nach vorne oben bewirkt (F3).
Das Ausmaß der vertikalen Kräfte steht
in Abhängigkeit zur Geschwindigkeit (v).
Je schneller die Fortbewegung, desto
größer die Kräfte. Ist v sehr gering,
zeichnet sich nur ein Belastungsgipfel ab,
steigt v, zeichnet sich dann eine
zweigipflige Kurve ab. Der Druck unter
dem Fuß ist also beim initialen
Bodenkontakt und in der terminalen
Standphase erhöht und der mittlere Teil
der Standphase trägt bei zunehmender
Geschwindigkeit immer weniger zum
Gesamtintegral bei (Hegewald, 2000).
Die plantare Gesamtbelastung (siehe
Abb. 6) zeigt beim Laufen den größten
Wert. Die Belastung in dieser Studie ist
um den Faktor 1,73 größer
als beim Gehen und um den Faktor 1,43
größer als beim Walking.
Die Fersenbelastung (Abb. 7) ist beim
Gehen am geringsten und beim Walking
am stärksten. Beim Walking ist die
Fersenbelastung um den Faktor 1,2 größer
als beim Gehen und um den Faktor 1,16
größer als beim Laufen.
Die Vorfußbeiastung (Abb.8) zeigt
beim Laufen den größten Wert, beim
Walking den geringsten. Beim Laufen
wurden 1,38-mal höhere Belastungen
gemessen als beim Walking und 1,2-mal
höhere Belastungen als beim Gehen.
Ganglinie
Der Verlauf des Bodenreaktionskraftvektors
veranschaulicht das Gleichgewichts-
und Abrollverhalten des Probanden
und wird üblicherweise als Ganglinie
bezeichnet.
Die Charakteristika der Ganglinie
(Götz-Neumann, 2003; Perry, 2003)
konnten bestätigt werden. Beim ersten
Bodenkontakt, bei dem nur die Ferse
belastet ist, befindet sich beim Gehen das
Belastungszentrum in der Mitte der Ferse.
Nach dem initialen Bodenkontakt verläuft
die Ganglinie in einem lateralen Bogen
über den Fußaußenrand. In der terminalen
Standphase wandert die Ganglinie wieder
nach innen, um in der Pre-Swing-Phase die
maximale Medialisierung zu erreichen.
Die Ganglinien beim Gehen, Walking
und Laufen unterscheiden sich nicht
signifikant, beim Laufen verläuft das
Abrollen jedoch verstärkt mediali-
siert (siehe Abb. 9). Beim Fersenauftritt
konnte keine verstärkte Laterali-sierung
oder Medialisierung bei den
unterschiedlichen Fortbewegungen
festgestellt werden. Deshalb wurden für
eine bessere Vergleichbarkeit die
Anfangspositionen (initialer Kontakt)
rechnerisch auf Null gesetzt.
Bewertung der Ergebnisse
In dieser Untersuchung wird bestätigt, dass
sich Gehen, Walken und Laufen sowohl in
den Bewegungsabläufen als auch in den
daraus resultierenden Belastungssituationen
und Kraftverläufen
deutlich voneinander unterscheiden. Die
Flexion des Kniegelenkes ist in der
Belastungsantwort beim Laufen auffallend
größer als beim Gehen und Walken. Das
bestätigt die Erkenntnis, dass die Flexion ein
Mechanismus der Stoßdämpfung ist. Den
erhöhten Kräften, die beim Laufen
auftreten, muss entsprechend mit einer
erhöhten Dämpfung entgegengewirkt
werden.
Die Unterschiede des frontalen
Kniebewegungsmusters beim Gehen und
Walken sind nicht signifikant. Beim
Laufen ist allerdings am Ende der
Standphase ein nach medial ausgerichtetes
Bewegungsmuster zu erkennen.
Die Ganglinie zeigt beim Gehen und
Walken keine auffälligen Differenzen.
Beim Laufen verläuft die Ganglinie
während des Abrollens weniger über den
Fußaußenrand, sondern verstärkt
medialisiert in Richtung Ballen. Eine
verstärkte laterale Positionierung des
Auftreffpunktes beim initialen Bodenkontakt
konnte beim Laufen nicht bestätigt
werden.
Die Auswertungen der Messungen von
den vertikalen Bodenreaktionskräften
ergaben aufschlussreiche Erkenntnisse. Die
hier gemessenen Werte beim Laufen waren
signifikant größer als beim Gehen und
Walken, aber nicht ganz so hoch wie in der
Literatur beschrieben. Ein Grund dafür
kann die relativ geringe
Laufgeschwindigkeit sein. Die
Belastungen in der Abstoßphase sind
dagegen nicht signifikant unterschiedlich.
Dies ist erstaunlich, da normalerweise für
die erhöhte Geschwindigkeit der Abstoß
vom Boden stärker sein müsste, als beim
langsameren Gehen (Studie von Hegewald,
2000).
Die an der Ferse auftretenden vertikalen
Bodenreaktionskräfte sind beim Walken
höher als beim Gehen und sogar höher als
beim Laufen. Die Vorfuß-

elastung ist wiederum beim Laufen am
größten. Dass besonders die Ferse erhöhte
Druckbelastungen bei steigender
Geschwindigkeit erfährt, hat Hegewald
(2000) in seinen Messungen aufgezeigt.
Einen Vergleich mit Belastungsgrößen
beim Laufen stellte Hegewald allerdings
nicht dar. Bei einer Aussage über
geeignete Schuhkonstruktionen ist die
Betrachtung der Gesamtbelastung nicht
aussagekräftig. Erst wenn die
Vertikalbelastung der unterschiedlichen
Fußbereiche bei verschiedenen
Geschwindigkeiten gegenübergestellt
wird, tritt die Belastungssituation unter
den Füßen deutlicher hervor.
Der Ort der maximalen Duckbelastung
verlagert sich von der Ferse (beim
Walken) zum Vorfuß (beim Laufen).
Aufgrund der erhöhten Gesamtbelastung
beim Laufen und dem daraus
resultierenden verstärkten Stoßdämpfungsmechanismus
ist eine bessere
Verteilung des Gewichtes auf den
gesamten Fuß nötig. Nach dem initialen
Bodenkontakt der Ferse senkt sich der
Vorfuß schnell und der gesamte Fuß hat
Bodenkontakt, so dass das Gewicht auch
auf den Vorfuß verlagert werden kann. So
ist dieser bereit, den erhöhten
Krafteinwirkungen standzuhalten. Stünde
der Fuß zu lange in Plantarflexion, könnte
eine angemessene Stoßdämpfung nicht
gewährleistet werden, und der Vortrieb
der Abstoßphase wäre zu gering. Die
beim Laufen erhöhte Knieflexion
entlastet durch Stoßdämpfung die Ferse
und dämpft auch den Kraftanstieg des
sehr
viel schneller einsetzenden Fußvollkontaktes.
An den hohen Vertikalkräften ist zu
erkennen, dass sich beim Walken die
Stoßdämpfung schon ein wenig in die
Phase des initialen Bodenkontaktes
hineinverlagert und damit teilweise von
der Ferse mit übernommen wird. Die
exzentrische Muskelkontraktion der
vorderen Schienbeinmuskulatur bremst die
Plantarflexion und der Vorfuß bekommt
später Bodenkontakt. In der
Walkingtechnik wird ein zu steiles
Aufsetzen mit der Ferse als Fehler deklariert.
Als Grund werden Schmerzen am
Schienbein aufgeführt. Dennoch erfolgt
beim Walken ein steilerer Aufsetzwinkel
als beim Laufen. Dabei sind die natürlichen
Dämpfungseigenschaften der Ferse im
Vergleich zum Vorfuß alles andere als gut.
Der Vorfuß ist dafür besser geeignet.
In der Literatur (Gering, 2002;
Steffny, 2003; Strunz, 2003; Mom-mert-
Jauch, 2004; Schwarz, 2001) wird stets
nur von geringeren Belastungen beim
Walken gesprochen, da im Vergleich zum
Laufen auf Grund der fehlenden Flugphase
geringere vertikale Stoßbelastungen
auftreten. Es wird aber stets von der
Gesamtbelastung gesprochen. Werden
Belastungsmerkmale verglichen, so kommt
es außerdem vor, dass das Gehen nicht
ausreichend vom Walking unterschieden
wird ( Schwarz, 2003). Daraus resultieren
dann vermeintlich noch größere
Unterschiede zwischen dem Walken und
dem Laufen. Dass aber tatsächlich die
Fersenbelastung beim Walken höher ist als
beim Laufen, wird nicht beschrieben. Die
Übernahme der Stoßdämpfung von der
Ferse und die damit verlagerte und erhöhte
vertikale Kraft beim initialen Kontakt muss
beim Thema Walking Berücksichtigung
finden. Gerade diese Information kann
wichtig sein, wenn individuelle Beschwerden
oder Verletzungen auftreten und
Symptome behoben werden sollen.
Fazit
Gehen, Walken und Laufen unterscheiden
sich nicht nur anhand ihrer Geschwindigkeiten,
sondern auch in der
Biomechanik. Die aufgezeigten Differenzen
der unterschiedlichen Parameter
bestätigen die spezifischen Bewegungsmuster
der Fortbewegungsarten und
die daraus resultierenden unterschiedlichen
vertikalen Gewichtsbelastungen.
Walking grenzt sich vom Gehen und
Laufen ab. Deshalb werden an die Ausrüstungsgegenstände
des Walkens, wie etwa
das Schuhwerk, genauso hohe Ansprüche
gestellt, wie zum Beispiel an Laufschuhe.
Sie sollen auch noch nach längeren
Belastungen bequem sitzen und
dämpfende, stützende und führende
Aufgaben erfüllen. Ähnlich sieht es auch
in der Orthopädieschuhtechnik,
beispielsweise bei der Einlagenversorgung
aus. Sporteinlagen unterscheiden sich im
technischen Aufbau von den
Alltagseinlagen.
Walker weisen ein spezifisches Bewegungs-
und Belastungsmuster auf. Es
wäre deshalb optimal, eine auf das Walken
angepasste schuhtechnische Versorgung
vorzunehmen.
Die aufgezeigten unterschiedlichen
biomechanischen Gegebenheiten müssen
weiterhin im Mittelpunkt der Entwicklung
von sportartenspezifischem
Material stehen. Deshalb wäre es aufschlussreich
zu untersuchen, welche
spezifischen Eigenschaften die vorhandenen
Walking- und Laufschuhe
besitzen und ob diese Merkmale den
Anforderungen entsprechen. ]
• • Anschrift des Verfassers:
Dirk von Borstel OM und Dipl.
Gesundheitslehrer Gewerbeschule 15
Brekelbaums Park 10 20537
Hamburg
Danksagung
Ich danke Dirk Molitor (OSM) und Lutz Molitor,
Fa. Molitor: Schuh und Sport Orthopädieschuhtechnik,
Osnabrück, für die technische und beratende
Unterstützung und Herrn Michael Jahn der
Firma IETEC für konstruktive Anregungen.
Literatur:
Baumgartner, R.; Stinus, H. (2001): Die orthopädietechnische
Versorgung des Fußes. Thieme Verlag,
Stuttgart.
Gering, U. (2002): Richtig Walking. BLV, München.
Götz-Neumann, K. (2003): Gehen verstehen. Ganganalyse
in der Physiotherapie. Thieme Verlag,
Stuttgart-New York.
Hegewald, G. (2000): Gang analytische Bestimmung
und Bewertung der Druckverteilung unterm Fuß
und von Gelenkwinkelverläufen. Dissertation,
Humboldt Universität zu Berlin. Mommert-Jauch,
R; Regelin, P. (2004): Nordic Walking. Aber richtig.
BLV Verlagsgesellschaft, München. S. 40-47.
Perry, J. (2003): Ganganalyse. Norm und Pathologie
des Gehens. Urban/Fischer. Schwarz, M.
(2002): Walking. Deutsche Zeitschrift für
Sportmedizin, 53, S.292-293. Steffny, H. (2003):
Walking. Der sanfte Ausdauersport für optimale
Fitness. Südwest Verlag, München.
Strunz, U. (2003): Nordic Fitness. Heyne, München.