Verletzungen des vorderen Kreuzbands (vKB) ohne aktive Einwirkung eines Gegenspielers sind ein großes Problem im Fußball. Als möglicher Risikofaktor wird in diesem Zusammenhang oft das Stollendesign der Fußballschuhe genannt. Ziel der Arbeit war daher die Untersuchung der Frage, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Stollendesign der Fußballschuhe und den Belastungen im vorderen Kreuzband gibt, oder nicht.
Da Messungen während Fußballspielen nicht möglich sind und Probanden aus ethischen Gründen nicht akuter Verletzungsgefahr ausgesetzt werden dürfen, ist die einzige Möglichkeit zur Untersuchung der Problemstellung die Verwendung mechanischer Tests. Um hiermit aussagekräftige Daten ermitteln zu können ist eine möglichst realistische Belastung der Fußballschuhe während der experimentellen Tests von elementarer Bedeutung.
Hierfür wurde in der vorliegenden Arbeit die Kinematik und die Bodenreaktionskraft realer Verletzungssituationen mittels der Poser-Methode bestimmt und über eine anschließende invers-dynamische Computersimulation die resultierenden Gelenkmomente berechnet. Diese Daten definierten die Randbedingungen für den experimentellen Vergleich von vier unterschiedlichen Stollendesigns mit dem neu entwickelten mechanischen Testgerät TrakTester.
Bei den durchgeführten Vergleichsmessungen zeigten sich aussagekräftige Unterschiede bei den gemessenen Kräften und Momenten zwischen den Stollendesigns. Zur Abschätzung des Einflusses des Stollendesigns auf die Belastungen des vKB wurden aus den Messwerten, unter Berücksichtigung biomechanischer und medizinischer Erkenntnisse, Gefährdungspotentiale für jedes Stollendesign bei jedem untersuchten Lastfall bestimmt. Diese Gefährdungspotentiale lassen den Schluss zu, dass das Stollendesign die Kräfte im vKB beeinflusst, allerdings erheblich von den exakten Randbedingungen abhängt.
Grundsätzlich bestätigt die vorliegende Arbeit die Annahme, dass von lamellenförmigen Stollen pauschal eine größere Gefahr für das vKB ausgeht, nicht.
Die Biomechanik umfasst natur-, ingenieur- und sportwissenschaftliche sowie medizinische Aspekte. Unter Berücksichtigung all dieser Aspekte leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum besseren Verständnis von Verletzungsmechanismen ausgewählter Sportarten. Dabei stellen numerische Verfahren ein adäquates Mittel dar, wenn Messtechnik an ihre Grenzen stößt oder experimentelle Untersuchungen aus ethischen Gründen nicht oder nur bedingt durchführbar sind. Den Schwerpunkt in dieser Arbeit bildet daher der Aufbau und die Überprüfung detaillierter physikalischer Modelle, sog. Mehrkörpersysteme (MKS), ausgesuchter Regionen des menschlichen Körpers. Die entsprechenden Bereiche des Bewegungsapparates wurden anatomisch detailliert besprochen und die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Strukturen untersucht.