Patellarsehnentendinopathien sind Veränderungen der Patellarsehne am untere Pol der Kniescheibe (Figueroa, Figueroa & Calvo, 2016). Sie sind häufig in Sprungsportarten und können sehr langwierig sein. An anderer Stelle haben wir uns bereits mit der Therapie des Patellaspitzensyndroms beschäftigt. In diesem Artikel gehen wir auf die Prävention ein und legen die aktuelle Studienlage dazu dar.
Auf einen Blick
- Patellarsehnentendinopathien treten besonders häufig in Sportarten mit wiederholten Sprungbelastungen auf.
- Aufgrund der Verletzungshäufigkeit sowie der langen Ausfallzeit ist es besonders in Risikosportarten sinnvoll ein gezieltes Präventionstraining durchzuführen.
- Um die Widerstandsfähigkeit der Sehne zu steigern ist ein Krafttraining mit hoher Belastungsintensität (> 85% MVC) und hoher Belastungsdauer (3 Sekunden) notwendig.
- Ein Trainingsprotokoll von Bohm et al. schlägt 5 Sätze mit jeweils 4 Wiederholungen statischer Kontraktion bei 90% des MVC, mit 3 Sekunden Kontraktionsdauer und 3 Sekunden Entlastung zwischen den Kontraktionen vor. Zwischen den Sätzen werden 2 Minuten Pause empfohlen.
- Krafttrainingsunerfahrene Athleten sollten das Training eher an Geräten (Beinpresse oder Beinstrecker) durchführen.
- Krafttrainingserfahrene Athleten können das Training mit freiem Gewicht durchführen.
- Das Präventionstraining sollte langfristig angewandt werden, da es mehrere Monate dauert bis die Sehne eine adäquate Anpassung erfährt.
Viele Sportler sind betroffen
Das Jumper’s Knee oder Patellaspitzensyndrom tritt am häufigsten in Sportarten mit wiederholten Sprungbelastungen wie Basketball und Volleyball auf. Bis zu 45% der Athleten leiden in diesen Sportarten an einer akuten Patellarsehnentendinopathie. Auch in anderen laufbasierten Sportarten wie Fußball oder Handball ist die Inzidenz vergleichsweise hoch. Die Dauer der Symptome beträgt durchschnittlich 32 Monate (Lian et al., 2005). Aufgrund der Verletzungshäufigkeit sowie der langen Symptomdauer führen Patellarsehnentendinopathien zu langen Ausfallzeiten, welche schwerwiegende Folgen für den individuellen Sportler, als auch für die gesamte Mannschaft haben können (Figueroa et al., 2016; Lian et al., 2005). Folglich ist es besonders in Sportarten mit erhöhtem Risiko sinnvoll Patellarsehnentendinopathien gezielt vorzubeugen.
Definition und Ursache von Patellarsehnentendinopathien
Die Patellarsehnentendinopathie ist eine nicht-entzündliche degenerative Veränderung des Ligamentum patellae, welche an dessen Insertion am distalen Pol der Patella lokalisiert ist. Sie verläuft meist chronisch und äußert sich pathophysiologisch in einer Aufsplitterung sowie einem Strukturverlust der physiologisch parallel angeordneten kollagenen Fasern der Sehne. Zudem treten im Krankheitsverlauf zunehmend Faserquellungen, Mikroeinrisse, Verkalkungen und vermehrte Fetteinlagerungen auf (Marées, 2003). Es strömen Entzündungsmediatoren in den betroffenen Bereich ein. Folglich tritt ein belastungsabhängiger Schmerz ein, der im Verlauf der Chronifizierung zunehmend stärker wird (Figueroa et al., 2016).
Die Ursache einer Patellarsehnentendinopathie ist eine Überlastung des Sehnengewebes. Hierbei spielen externe, sowie interne Risikofaktoren eine Rolle. Zu den internen Faktoren zählen Übergewicht, Fehlstellungen, wie ein Hochstand der Patella, abnorme Patellalaxitäten und muskulo-ligamentäre Dysbalancen der Oberschenkelmuskulatur. Externe Faktoren sind die Schuhwahl, der Untergrund, körperliche Inaktivität, sowie wiederholte Überlastungen der Sehne, welche mit einer verstärkten Neovaskularisation in der Sehne und infolgedessen einem Mangel an Reparaturkapazität einhergehen (Figueroa et al., 2016).
Wie passen sich Sehnen an Belastungen an?
Das übergeordnete Ziel des Präventionstrainings muss es also sein, Überlastungen der Patellarsehne langfristig zu vermeiden. Um Überlastungen zu vermeiden, muss die Beanspruchung der Patellarsehne reduziert werden. Hierzu können zunächst Risikofaktoren, z.B. die externe Belastung, reduziert werden. Jedoch ist dies oft keine langfristige Lösung, wenn der Athlet seinen Sport weiterhin auf einem hohen Niveau ausführen möchte, da nicht immer alle Risikofaktoren beseitigt werden können. Belastungen der Patellarsehne in Form von Sprüngen und Richtungswechseln lassen sich in den meisten Teamsportarten beispielsweise nicht vermeiden. Auch der Untergrund ist im Wettkampfsport fest definiert. Patellofemorale Instabilitäten oder ein Hochstand der Patella lassen sich nur operativ beseitigen (Schmeling, 2010). Daher muss langfristig die Belastbarkeit der Sehne erhöht werden, um somit bei gleicher Belastung eine geringere Beanspruchung des Sehnengewebes zu erreichen (Figueroa et al., 2016).
Die maximal tolerierbare Dehnung der Patellarsehne ist genetisch limitiert und liegt bei ca. 10 %. Sie ist nicht veränderbar (Reyes et al., 2014). Die Widerstandsfähigkeit der Sehne ist definiert durch die Dehnungsmagnitude bei gegebener Zugbelastung. Eine Sehne mit erhöhter Widerstandsfähigkeit erfährt bei einer bestimmten Zugbelastung weniger Dehnung als eine Sehne mit geringerer Widerstandsfähigkeit (Arampatzis et al., 2007; Reyes et al., 2014). Die Widerstandsfähigkeit der Sehne kann sich, im Gegensatz zur maximalen Dehnungsmagnitude der Sehne, an Trainingsreize anpassen. Dies geschieht durch Mechanotransduktionswege, die sowohl die anabolen, als auch die katabolen Reaktionen der Sehne beeinflussen.
Die Patellarsehne passt sich an Zugbelastungen an
Mechanische Last in Form von Zugbelastungen auf kollagenes Gewebe wie Sehnen, induziert Signale in die extrazelluläre Matrix des Gewebes. In der Literatur ist es allgemein anerkannt, dass mechanische Belastungen, die zyklische Belastungen von Bindegeweben wie Sehnen bewirken, ein wichtiger Regulator der metabolischen Aktivität der Fibroblasten sowie ein Regulator des Erhalts der Sehnenmatrix sind. Darüber hinaus beeinflusst die Modulation der mechanischen Stimuli mehrere physiologische Parameter menschlicher Fibroblasten und koordiniert das Ausmaß der Proliferation, Apoptose und Expression von Proteinen.
Zum Beispiel verursacht die Belastung von Sehnenzellen eine Herunterregulierung der katabolen Genexpression und eine Hochregulierung der anabolen Genexpression, während die Immobilisierung eine Degeneration der extrazellulären Matrix fördert (Arampatzis et al., 2007). Durch die Mechanotransduktion wird die Synthese von Matrixproteinen, insbesondere Proteoglykane und Kollagen reguliert und damit die Ausrichtung und Dichte der kollagenen Matrix bestimmt. Zudem kommt es nach einer Zugbelastung auf die Sehne zur Ausschüttung von Wachstumshormonen. Dies zeigt, dass die Belastung von Sehnenzellen ein wichtiger Regulator für die Homöostase des Bindegewebes ist (Arampatzis et al., 2007).
Durch die Mechanotransduktion treten nach einer erhöhten Sehnenbelastung zwei Adaptionsmechanismen auf. Zunächst tritt eine Veränderung der Sehnenstruktur ein. Es kommt zu einer Zunahme an parallel angeordneten Kollagenfasern mit mehr Querverbindungen. Nach mehreren Monaten kommt es zu einer Zunahme des Sehnenquerschnitts (Arampatzis et al., 2007). Die Belastungsmagnitude und die Belastungsdauer sind hierbei die zwei wichtigsten Belastungsparameter.
Belastungsmagnitude ist für Anpassungen der Sehne entscheidend
Die Belastungsmagnitude ist definiert als das Ausmaß der Sehnendehnung. Sie korreliert mit der Kontraktionskraft der Muskulatur. Arampatzis et al., (2007) zeigten eine Abnahme der Sehnen-Dehnung bei einer gegebenen Zugkraft und eine regionsspezifische Hypertrophie der Sehne nach 14 Wochen Training mit hoher Belastungsmagnitude (4,6 % Längendehnung) und keine Veränderungen der Sehneneigenschaften nach dem gleichen Zeitraum von Übungen mit geringer Belastung (2,9 % Längendehnung) bei ähnlicher Häufigkeit und Volumen. Daraus lässt sich schließen, dass eine hohe Belastungsmagnitude (>85 % der maximalen willkürlichen isometrischen Kontraktion) notwendig ist, um eine Adaption der Sehne zu erreichen.
Weitere Studien bestätigen diese Befunde (Arampatzis et al., 2010; Bohm et al., 2014; Bohm et al., 2019). Eine Längendehnung von 4,6 % entspricht ca. 90 % der maximalen willkürlichen isometrischen Kontraktion (MVC). Das Belastungsprotokoll von Arampatzis et al. (2007) implementiert Kontraktionsintensitäten von maximal 90 % MVC, um bei submaximaler Intensität ein höheres Volumen zu ermöglichen. Bei Intensitäten von nahezu 100 % wäre dieses Volumen nicht anwendbar gewesen. Zudem kann es bei Athleten, welche Sehnen mit niedriger Widerstandsfähigkeit besitzen, bei Kontraktionsintensitäten von nahezu 100 % zu Längendehnungen der Sehne von über 9 % kommen. Dies kann langfristig zu einer Gewebedegeneration führen und ist somit kontraindiziert (Arampatzis et al., 2007).
Auch die Belastungsdauer ist ausschlaggebend
Die Belastungsdauer beschreibt die Dauer der Sehnendehnung pro Kontraktion. Arampatzis et al. (2010) stellten fest, dass eine niedrigere Frequenz (3s Belastung/ 3s Pause) zu mehr Anpassungsreaktionen auf die mechanischen und morphologischen Eigenschaften der Sehne führt im Vergleich zu höheren Frequenzen (1s/1s; 0,3s/ 0,3s). Dies könnte an den viskoelastischen Eigenschaften der Sehne liegen. Die Flüssigkeit in der extrazellulären Matrix muss zunächst verdrängt werden, bevor es zu einer Mechanotransduktion kommen kann (Arampatzis et al., 2010). Zudem wurde festgestellt, dass eine erhöhte Belastungsdauer von 12 Sekunden einer Belastungsdauer von 3 Sekunden bei gleichem Gesamtvolumen nicht überlegen war (Bohm et al., 2014). Die erhöhten Anpassungsreaktionen bei längerer Kontraktionszeit (1 s vs. 3 s) sind demzufolge, ab einer Kontraktionszeit von um die 3 Sekunden begrenzt. Weiterhin sind repetitive Kontraktionen längeren und einzelnen Kontraktionen überlegen.
Dysbalancen bei Patellarsehnentendinopathien
Die oben beschriebenen Einflüsse von unterschiedlichen Belastungsparametern auf die Sehnenadaption zeigen, dass Muskel- und Sehnengewebe auf jeweils unterschiedliche Reize adaptiert. Krafttraining mit niedrigeren Intensitäten hat beispielsweise einen großen Einfluss auf die Muskelhypertrophie und infolgedessen auch auf die Muskelkraft. Plyometrisches Training mit sehr kurzen Kontraktionszeiten hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Muskelkraft durch eine verbesserte intramuskuläre Koordination (Bohm et al., 2019; Haff et al., 2016). Beide Trainingsformen haben jedoch aufgrund der zu niedrigen Belastungsmagnitude bzw. der zu geringen Belastungsdauer nur wenig bis keinen Einfluss auf das Sehnengewebe. Darüber hinaus besitzt Sehnengewebe einen niedrigeren Stoffwechsel als Muskelgewebe, weshalb Sehnengewebe im Vergleich generell langsamer adaptiert (Bohm et al., 2019).
Infolgedessen kann es bei einem Training der Knieextensoren zu einem Ungleichgewicht zwischen der Patellarsehne und dem M. quadriceps femoris kommen. Durch die erhöhte Muskelkraft steigt die Zugbelastung der Patellarsehne an. Bei einer gegebenen Kontraktion erfährt die Sehne nun eine erhöhte Belastungsmagnitude (unausgeglichene Anpassung, siehe Abb. 1). Demzufolge können Belastungsspitzen der Sehne von über 9 % Längendehnung auftreten. Diese Überlastung der Sehne kann eine Degeneration des Sehnengewebes begünstigen und somit langfristig zu einer Patellarsehnentendinopathien führen (Bohm et al., 2019).
Um dies zu vermieden, sollte besonders in Risikosportarten für Patellarsehnentendinopathien ein gezieltes Sehnenadaptionstraining durchgeführt werden. Ziel dessen ist es, die Belastbarkeit bzw. die Widerstandsfähigkeit der Sehne zu erhöhen, um Belastungsmagnituden der Sehne von über 9% zu vermeiden (ausgeglichene Anpassung, siehe Abb. 2).
Trainingsprotokoll zur Prävention von Patellarsehnentendinopathien
Aufgrund der Kenntnis des Einflusses der Belastungsmagnitude und der Belastungsdauer auf das Sehnengewebe entwickelten Bohm et al. (2014) ein Trainingsprotokoll mit dem Primärziel der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Patellarsehne (siehe Abb. 3).
Das Trainingsprotokoll implementiert hohe Kontraktionsintensitäten von mehr als 85 % des MVC, um die notwendige Belastungsmagnitude der Sehne (>4,6 %) zu erzeugen. Die Dauer der Muskelkontraktion beträgt drei Sekunden. Die damit einhergehende Belastungsdauer der Sehne ist somit hinreichend für eine effektive Mechanotransduktion. Da wiederholende Belastungen geeigneter als konstant gehaltene längere Belastungen sind, werden 5 Sätze mit jeweils 4-maligem Wechsel aus 3 Sekunden Belastung und 3 Sekunden Entspannung ausgeführt. Um die hohe Kontraktionsintensität über alle Sätze durchführen zu können, sollte eine Pause von ca. 2 Minuten zwischen den Sätzen eingehalten werden. Um signifikante Effekte auf die Widerstandsfähigkeit der Sehne zu erzielen, wird eine Durchführung des Trainings über mindestens drei Monate empfohlen.
Individuelle Anpassung des Sehnentrainings
Wenn entsprechende Diagnoseverfahren (bspw. Ultraschall) eingesetzt werden können, empfiehlt es sich das Sehnenadaptionstraining zu individualisieren. Das Trainingsprotokoll ist dafür ausgelegt, dass Kontraktionsintensitäten von 100% MVC zu Belastungsmagnituden der Sehne von etwa 6,5 % führen. Wenn die individuelle Belastungsmagnitude der Sehne bei 100% MVC bekannt ist und diese kleiner als 4,5 % oder größer als 9 % ist sollte das Trainingsprotokoll angepasst werden.
Bei Belastungsmagnituden von über 9 % ist die Widerstandsfähigkeit der Sehne zu gering, verglichen mit der Kontraktionskraft der Muskulatur. Hierbei sind schon geringere Kontraktionsintensitäten (< 85% MVC) ausreichend, um eine Adaption des Sehnengewebes zu erreichen. Hohe Kontraktionsintensitäten (> 90% MVC ) könnten zu einer Gewebedegeneration führen. Weiterhin führt der reduzierte mechanische Stress bei geringeren Kontraktionsintensitäten in Kombination mit dem moderaten metabolischen Stress, sowie dem geringen Volumen zu einem nur unterschwelligem Reiz für die Muskulatur. Die Dysbalance zwischen dem Muskel- und Sehnengewebe wird somit kleiner.
Führen Kontraktionen von 100% MVC zu Belastungsmagnituden von unter 4,5%, ist die Kontraktionskraft der Muskulatur unzureichend. In diesem Falle ist kein gezieltes Sehnenadaptionstraining, sondern ein gezieltes Training der Muskulatur notwendig. Ein extensives Hypertrophietraining mit geringer mechanischer, jedoch hoher metabolischer Belastung ist hierbei sinnvoll, um die Adaption des Sehnengewebes gering zu halten und gleichzeitig einen überschwelligen Reiz auf das Muskelgewebe zu setzen. Dieser Fall ist bei Leistungssportlern jedoch sehr selten zu beobachten (Bohm et al., 2019, Mersmann et al., 2017).
Trainingspraxis bei Patellarsehnentendinopathien
In der Trainingspraxis können für das Sehnenadaptionstraining der Patellarsehne unterschiedliche Übungen implementiert werden. Mit Athleten, welche wenig oder keine Krafttrainingserfahrung besitzen, sollte das Training an Geräten durchgeführt werden. Hier kann entweder die Beinpresse (geschlossene Kette) oder der Beinstrecker (offene Kette) genutzt werden. Die Vorteile des Trainings am Gerät sind die geführte und normierte Bewegungsausführung, sowie die einfache und differenzierte Belastungsregulation. Es kann sowohl eine statische, als auch eine konzentrisch-exzentrische Kontraktionsform durchgeführt werden. Die Übung kann uni- oder bilateral ausgeführt werden.
Wird mit krafttrainingserfahrenen Athleten gearbeitet, kann eine freie Langhantelkniebeuge durchgeführt werden. Hierbei gilt es darauf zu achten, dass die Übungsausführung mit Belastungen von über 90% des 1RM erprobt ist und der Athlet die Bewegungsausführung trotz der hohen Belastung in einer adäquaten Technik durchführen kann. Auch hier kann sowohl eine statische, als auch eine konzentrisch-exzentrische Kontraktionsform gewählt werden.
Sofern keine Geräte oder Gewichte zu Verfügung stehen, können Übungen mit dem eigenen Körpergewicht eingebaut werden. Ein Beispiel hierfür ist der „spanish-squat“ (Abb. 4). Die Kontraktionsintensität kann mit der Neigung des Oberkörpers gesteuert werden. Die Belastungsregulation ist hierbei jedoch wenig differenziert und normiert im Vergleich zu den oben genannten Übungen.
Zusammenfassung
Abschließend kann gesagt werden, dass es besonders in Sportarten mit einem hohen Risiko für Patellarsehnentendinopathien wie z.B. im Volleyball sinnvoll ist, ein Präventionstraining für die Patellarsehne in das regelmäßige Training zu implementieren, um mögliche Dysbalancen auszugleichen. Hierbei sollte primär auf eine hohe Belastungsmagnitude, sowie eine Belastungsdauer der Sehne von mindestens 3 Sekunden pro Wiederholung geachtet werden. Weiterhin empfiehlt es sich bei gegebener Diagnostik das Präventionstraining zu individualisieren, um Dysbalancen gezielter anzugehen. Das Präventionstraining sollte bereits früh in der Saisonvorbereitung begonnen werden, da es bis zu drei Monate dauert, bis die Sehne eine Anpassung erfährt. Das vorgestellte Sehnenadaptionstraining kann auch für die Achillessehne angewandt werden. Eine Wirksamkeit an weiteren Sehnen ist aktuell wissenschaftlich noch nicht belegt.
Quellen
Arampatzis, A., Karamanidis, K., & Albracht, K. (2007). Adaptational responses of the human Achilles tendon by modulation of the applied cyclic strain magnitude. Journal of Experimental Biology, 210(15), 2743–2753.
Arampatzis, A., Peper, A., Bierbaum, S., & Albracht, K. (2010). Plasticity of human Achilles tendon mechanical and morphological properties in response to cyclic strain. Journal of Biomechanics, 43(16), 3073–3079.
Bohm, S, Mersmann, F., & Arampatzis, A. (2019). Functional adaptation of connective tissue by training. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 2019(4), 105–110.
Bohm, Sebastian, Mersmann, F., Tettke, M., Kraft, M., & Arampatzis, A. (2014). Human achilles tendon plasticity in response to cyclic strain: effect of rate and duration. Journal of Experimental Biology. 217(22).
Figueroa, David & Figueroa, Francisco & Calvo, Rafael. (2016). Patellar Tendinopathy: Diagnosis and Treatment. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 24(12), 184-194.
Haff, G. & Triplett, N. T. (Eds.). (2016). Essentials of strength training and conditioning (4th edition). Champaign, IL: Human Kinetics.
Lian, O.B., Engebretsen, L., & Bahr, R. (2005). Prevalence of jumper’s knee among elite athletes from different sports: a cross-sectional study. The American journal of sports medicine. 33. 561-567.
Marées, H. de. (2003). Sportphysiologie. Sportverlag Strauß.
Mersmann, F., Charcharis, G., Bohm, S., & Arampatzis, A. (2017). Muscle and Tendon Adaptation in Adolescence: Elite Volleyball Athletes Compared to Untrained Boys and Girls. Frontiers in Physiology, 8.
Schmeling, A. (2010) Aktuelle Aspekte der patellofemoralen Instabilität. Arthroskopie Aktuell, 23, 1-27.
