Alles im Lot – Die Beinachse

Die mechanische Beinachse ist eine Linie (Mikulicz-Linie) (siehe Abbildung 1), welche durch das Hüftgelenk, Kniegelenk und Sprunggelenk gebildet wird. Je harmonischer die beteiligten Gelenke übereinander angeordnet sind, desto gleichmäßiger ist die Belastung der inneren und äußeren Gelenkflächen. Der Vergleich mit einem Turm, dessen Statik korrekt berechnet werden muss, damit er nicht umfällt, stellt eine solche Achsenstabilität bildlich gut dar. Die mechanische Beinachse bzw. Lotachse gleicht nicht der anatomischen Beinachse. Diese beschreibt den tatsächlichen Verlauf der Knochen mit all ihren Krümmungen. Denn der Oberschenkel (Femur) verläuft anatomisch gesehen nicht senkrecht, sondern von vorne gesehen, schräg mit dem distalen Ende mehr nach medial, also nach innen. Von der Seite gesehen ist der Femur zudem nach vorne (ventral) gekrümmt.¹ Sitzen die einzelnen Bausteine nicht optimal aufeinander, so weicht die mechanische Beinachse immer weiter von der anatomischen Beinachse ab und sorgt langfristig sowohl für Gelenks- als auch für Muskelprobleme.

Erhöhte Belastung durch Sport und Bewegung

Mit dem aufrechten Gang, welcher sich im Laufe der Evolution als Vorteil für den Menschen herausstellte, gehen auch einige Probleme einher. Denn anders als beim Vierbeiner müssen die Beine bei uns Zweibeinern die gesamte Masse des Oberkörpers tragen. Bei täglichen Bewegungen, wie etwa Treppensteigen, Laufen, Tragen oder aber durch sportliche Betätigungen erhöht sich die Belastung der unteren Extremitäten um ein Vielfaches des eigenen Körpergewichts. Das Kniegelenk weist die längsten Hebelarme aller Gelenke auf. Dies führt zu einer erheblichen Belastung der gelenkbildenden Strukturen. So wirkt beim Gehen das 1,3-fache des Körpergewichts auf das Bein, beim lockeren Joggen bereits das 2,5-fache des Körpergewichts und beim Sprinten bis zum 5-fachen des Körpergewichts.² Bei schnellen Beschleunigungen, beim schnellen Stoppen oder dynamischen Richtungswechseln werden die Anforderungen an unsere Beine immer größer. Durch den demo-grafischen Wandel und die zunehmende Risikobereitschaft bei Freizeitaktivitäten mit konsekutiver Zunahme von Knorpel- und Meniskusverletzungen steigt die Anzahl von Arthrosen.³ Umso wichtiger ist die Kenntnis über die lotgerechte Belastung dieser Beinachse bei Sport und Bewegung.

 

Einflussfaktor auf die sportliche Leistung

Ein medialer Kollaps kann bei Kniebugen oder in der Beinpresse in der konzentrischen Phase (Streckbewegung) auftreten. Aber auch bei Landungen nach Sprüngen kommt diese Fehlstellung häufig vor. Teilweise handelt es sich um ein Technikdefizit oder aber wichtige Hüftstabilisatoren sind zu schwach. Deshalb sollten Trainer detailliert auf eine korrekte Beinachse achten, diese dem Kunden erklären und Übungen für die Kräftigung von Stabilisatorenmuskeln anleitet.

Sind die Gelenke der unteren Extremität entsprechend dem Lot in einer geraden Linie übereinander eingeordnet, kann maximale Kraftübertragung auf die Gelenke bei geringstem Verschleiß und Energieaufwand stattfinden und das Gewicht des Rumpfes bestmöglich ausbalanciert werden. Dafür sind eine gezielte muskuläre Ansteuerung, eine dynamische Stabilität und eine sensomotorische Kontrolle von entscheidender Bedeutung. Je optimaler das Uhrwerk läuft, umso weniger Kraftverlust muss ein Sportler hinnehmen und kann seine theoretisch mögliche Leistung besser realisieren. Man denke dabei nur an einen Sprinter, welcher sich aus dem Startblock katapultiert. Gerade bei konzentrischen Bewegungen kommt es bei Sportlern häufig zum medialen Kollaps – einem Einknicken des Kniegelenks nach innen (Valgus).

 

Typische Fehlstellungen und mögliche Ursachen

Der CCD-Winkel bedeutet Caput-Collum-Diaphysen-Winkel und bildet den Schenkelhalswinkel. Im Normalfall beträgt dieser 126°. Dieser physiologische Zustand wird als Coxa norma bezeichnet. Der Winkel verkleinert sich im Laufe des Lebens, weil sich die Knochen aufgrund der täglich zu tragenden Körpermasse verformen, bis er bei 126° angekommen ist. Bei maximalen Belastungen, wie etwa bei Springern in der Leichtathletik kann es sogar zu einer einseitigen schnelleren Winkelverkleinerung im Sprungbein kommen. Die sogenannten Trajektoren im Knochen beschreiben die funktionelle Anpassung der Spongiosa (Knochenschwammgewebe) an unterschiedliche Drücke und Züge, die auf den Knochen wirken. Je kleiner also der CCD-Winkel ist oder im Laufe des Lebens wird, umso höher ist die Abweichung der anatomischen von der mechanischen Beinachse. Der CCD-Winkel beeinfluss demnach, als einer von mehreren Einflussfaktoren, die Beinachsenstellung. Der normale CCD-Winkel von 126° wird, wie bereits oben erwähnt, als Coxa norma bezeichnet. Ein CCD-Winkel von etwa 110° kann eine O-Beinstellung (Varus) und ein Winkel größer als 135° einen X-Beinstellung (Valgus) begünstigen.

Neben diesen Winkel beeinflusst vor allem die Form des Femurs und der Tibia (Schienbein) den Grad der Fehlstellung (siehe Abbildung 2). In der Medizin spricht man von einer femoral- oder tibial bedingten Varus- oder Valgusstellung. Je mehr also der Femur oder die Tibia oder beide nach medial gekrümmt sind, umso höher die Wahrscheinlichkeit einer O-Beinstellung und umgekehrt.

Aufgrund einer Achsenfehlstellung besteht im Kniegelenk keine gleichmäßige Lastenverteilung. Daraus können Knorpelschäden und schließlich Arthrose entstehen. Achsenfehlstellungen können auch Auslöser für Überlastungen der Hüfte sein.[1]

Abbildung 2: Malalignment-Test nach Paley mit Messung der mechanischen Achsen-deviation (MAD) zur Analyse der frontalen Beinachsenfehlstellung. a: Normale Beinachse. b: Varusfehlstellung (O-Beine). c: Valgusfehlstellung (X-Beine).

 

Probleme durch Fehlbelastungen und mögliche Perspektiven

Eine lotgerechte Beinachse kann dann als funktionell eingestellt bezeichnet werden, wenn Hüftgelenk, Kniegelenk, das obere Sprunggelenk und die funktionelle Fußlängsachse auf einer Geraden eingeordnet sind.⁴ Beinachsenabweichungen ziehen Fehlbelastungen der Strukturen nach sich, die mit einer erhöhten biomechanischen Beanspruchung einhergehen. Die Folge sind erhöhte Abnutzung von Gelenkpartnern und passiven Strukturen, ein gesteigerter Energieaufwand und ein unökonomisches Bewegungsverhalten. Dies kann sich in vielfältigen Symptomatiken manifestieren. Erste Anzeichen dafür können unter anderem Verspannungen, Schmerzen und Disharmonie im Bewegungsverhalten sein. Die funktionelle Beinachse beginnt bereits im Fuß.

Ein Meniskusschaden sowie eine varische Beinachse (O-Beine) sind unabhängige Risikofaktoren für eine Überlastung des medialen Kniekompartiments und folglich für die Entwicklung einer medialen Gonarthrose (Arthrose im Kniegelenk)⁵. Zudem wirkt sich eine solche Fehlstellung häufig negativ auf das Sprunggelenk aus und kann zum Hallux Valgus (Fehlstellung des großen Zehs) bis hin zum Spreiz- oder Senkfuß führen.⁶

Intensive körperliche Aktivität kann im Kindesalter einen Einfluss auf die Wachstumsfugen haben. Im Kniegelenkbereich äußert sich dieses Phänomen häufig in Beinachsenabweichungen. Männliche Sportler weisen meist stärkere Varuswinkel auf als weibliche. Fußballspieler haben etwa doppelt so häufig Varusfehlstellungen als im Vergleich zu Athleten anderer Sportarten.⁷ Deshalb ist es gerade beim leistungsorientierten Training der Kinder wichtig, dass die Trainer möglichst früh ein muskuläres Ausgleichstraining implementieren. Wird eine Varusstellung provoziert, sollten die Antagonisten (Adduktoren) regelmäßig gekräftigt werden. Bei einer Valgusfehlstellung verhält es sich umgekehrt. Hierbei sollte der Trainer vorwiegend die Abduktoren kräftigen und die tonischen Adduktoren dehnen.

Brouwer führte 2007 Nachuntersuchungen an 693 Kniegelenken mit Varus-, 959 mit Valgusfehlstellungen und im Vergleich dazu von 1 012 Kniegelenken mit normaler Beinachse durch. Alle untersuchten Kniegelenke waren initial gesund, also ohne radiologischen Nachweis einer Arthrose. Er fand ein 2-fach erhöhtes Risiko für die Entstehung einer Arthrose beim Valgus und ein um das 1,5-Fache erhöhtes Risiko bei Valgum.⁸

Kleine Abweichungen und Unterschiede in der Beinachsenarchitektur sind von Mensch zu Mensch allerdings normal und bieten keinen Grund zur Sorge, denn wir gleichen Unebenheiten ganz geschmeidig durch unsere Muskeln, Menisken und Faszien wieder aus. Osteopathen sind häufig Gegner von Beinachsenkorrekturen durch externe Maßnahmen wie etwa Einlagen im Erwachsenenalter, da der Körper über Jahre eine entsprechende Gelenksarchitektur gestaltete, um Ungleichheiten möglichst ökonomisch ausgleichen zu können. Ändere man im Erwachsenenalter eine langfristig aufgebaute Architektur durch mechanische Korrekturen, störe man das gesamte Stabilitätsbild eines Menschen. Deshalb spricht man sich im eher für eine gezielte Sensibilisierung und muskuläre Ansteuerung aus, anstatt von außen durch Orthesen oder Einlagen einzuwirken. Dennoch gibt es sowohl anatomische Dispositionen als auch tätigkeitsbedingte Fehlstellungen, welche möglichst früh erkannt und behandelt werden sollten, um langfristig keine Gelenksschäden hervorzurufen. Zahlreiche Faktoren können ursächlich für eine Abweichung von der physiologischen Beinachse sein. So beeinflussen beispielsweise das Alter, die Genetik, der Oberschenkel-Hüftwinkel, der Grad der Krümmung des Femurs, die Krümmung der Tibia (Schienbein), die Fußgelenksachse (Spreiz- und Senkfuß), die Wirbelsäule, unterschiedliche Beinlängen, die täglich zu realisierenden

Merke: Es ist es besonders wichtig, seine Beinachsen mit frühen Jahren zu überprüfen und sich selbst beim Sport im Spiegel regelmäßig zu betrachten. Gerade beim Training der unteren Extremitäten solltest du als Trainer auf achsengerechte Belastungen achten. Kniebeugen mit hohen Gewichten, Sprungkrafttraining oder Landungen nach Sprüngen forcieren häufig eine Valgusstellung, ohne dass sich die Sportler darüber bewusst sind. Durch eine Videoanalyse kannst du diese Bewegungen schnell selbst analysieren und verbessern.

Belastungen, die Beweglichkeit, die Kraftverhältnisse zwischen Agonisten und Antagonisten sowie posttraumatische Achsenfehlstellungen und sekundäre Knorpelschäden nach Meniskusverletzungen sowie muskuläre Dysbalancen die Stellung der Beinachse. Man kann den Weg aber auch andersherum betrachten, denn häufig ist eine nicht lotgerechte Beinachse der Auslöser für Dysbalancen im Körper, welche unbehandelt dann wiederrum benachbarte Gelenke beeinträchtigen und damit die gesamte Beinachse erneut negativ beeinflussen. Ein Teufelskreis, welcher eben mehren Ursachen haben kann.

 

Überprüfung der Beinachse mit Hilfe von einfachen Tests

Ob eine mögliche Beinachsenfehlstellung vorliegt, kann durch einfache Tests auch selbst diagnostiziert werden. Natürlich können diese mit der Genauigkeit einer Röntgenaufnahme nicht mithalten, aber es ermöglicht einem Sportler oder Trainer eine rasche Einschätzung im Feldversuch unter Belastung. Außerdem dienen die Ergebnisse der Tests im Falle einer Verletzung als Referenzwerte. Idealerweise werden die folgenden Tests im Rahmen einer Eingangsdiagnostik durchgeführt, um mögliche Schwachstellen zu erkennen und ihnen gezielt entgegenwirken zu können.

 

• Einbeiniges Beinbeugen:
  Auf einer Bank oder einem Hocker werden im Einbeinstand beide Arme vor der Brust überkreuzt. Ein Bein etwas nach vorne abgespreizt und das andere Bein etwas gebeugt. Untersucht wird die Abweichung durch eine Seitneigung des Oberkörpers sowie die Varus- oder Valgusfehlstellung. Bleibt der Sportler im Lot, handelt es sich um eine stabile Rumpf-Beinachse. Neigt der Oberkörper zur Seite, könnte es sich um eine zu schwache Rumpfmuskulatur handeln. Neigt der zum Valgus könnte eine Verkürzung der Adduktoren und Abschwächung der Abduktoren vorliegen. Beim Varus deutet diese auf das Gegenteil hin.
  – Das Knie sollte möglichst nicht über die Fußspitze hinausragen
  – Die Beinachse des Standbeins bleibt stabil und gerade
  – Die Rumpf- und Hüftposition bleibt stabil

 

Abbildung 3: Ganzheitlicher Test der Bein- und Rumpfstabilität. Der Körper sollte über die gesamte Körperachse stabil auf einer Linie gehalten werden.

 

• Aufstehen aus dem Sitzen
  Für wenige erfahrende Sportler oder Patienten ganz ohne Sporterfahrung eignet sich der Aufstehtest. Hierbei kann die Beinachse unter Belastung aus einem Stuhl ohne Vorkenntnisse überprüft werden. De Trainer platziert sich unmittelbar vor dem Patienten und achten beim Aufstehen aus dem Sitzen auf die Stellung der Knie.

Abbildung 4: Aufstehen aus dem Sitzen testen eine mögliche Fehlstellung der Beinachse und ist besonders bei Nicht-Sportlern oder Anfängern ohne Erfahrung vorteilhaft.

 

• Exzentrische Ausfallschrittkniebeuge
  Aus einer etwas mehr als gewöhnlichen Schrittstellung wird eine Ausfallschrittkniebeuge vorwärts durchgeführt. Bei diesem Test wird überprüft, ob die Testperson einbeiniger exzentrischer Belastung eine stabile Beinachse aufrechterhalten kann oder ob das Knie nach innen neigt. Eine Varusstellung kommt bei diesem Test eher selten vor. Zudem können hierbei Seitenunterschiede einfach festgestellt werden.

Abbildung 5: Einbeiniger Beinachsentest bei Belastung nach vorne in der exzentrischen Phase einer Ausfallschrittkniebeuge.

 

• Hüftstabilität
  Der Trainer kontrolliert auf der Rückseite des Patienten, ob das Becken auf der Seite des angehobenen Beins nach unten absinkt. Bei einem stabilen Hüftkorsett bleibt das Becken waagerecht. Dieser Test zeigt, dass eine Gelenksschwäche Auswirkung benachbarte Gelenke haben kann. Durch den Beckenschiefstand verändert sich auch die Fußachse und wird einseitig belastet.

 

Abbildung 6: Beim stabilen Einbeinstand sollte die Hüfte nicht auf die Gegenseite absinken. Andernfalls werden nicht nur die Knie, sondern auch die Sprunggelenke einseitig belastet.

   

Training der Beinachse

Regelmäßiges Beinachsentraining in Form von gezieltem Muskeltraining der stabilisierenden Muskeln von Hüft-, Knie- und Sprunggelenk sowie die Sensibilisierung der Propriozeptoren durch Gleichgewichtstraining verbessert die Beinachse und sorgt zudem für eine bewusste Wahrnehmung. Im Kindesalter kann ein solches Beinachsentraining spielerisch in verschiedenste Übungsformen mit Bällen angeboten werden. Eine Studie zeigt eine deutliche Verbesserung der Funktion und Biomechanik der unteren Extremitäten durch ein regelmäßiges Ballsportprogramm bei übergewichtigen Jugendlichen und ersten Beinachsenfehlstellungen.⁹ Gerade in dieser Altersstufe kann ein spielerischer Ansatz für die Compliance und langfristige Verhaltensänderung förderlich sein. Im Erwachsenenalter sollten die für eine Fehlstellung verantwortlichen Muskeln, wie etwa eine Abschwächung der Abduktoren und eine mögliche Verkürzung der Adduktoren beim Varus und eine Verkürzung der Abduktoren und Abschwächung der Adduktoren beim Valgus entsprechen trainiert und mobilisiert werden.

Beispiele:

Abbildung 7: Einsatz von Minibändern durch Abduktion der Knie bei Squats involviert die Abduktoren (Maßnahme bei Valgus)

 

Abbildung 8: Einbeinige Abduktionen mit Minibändern verbessert die Proprizeption und kräftigt die Abduktoren (Maßnahme bei Valgus)

Abbildung 9: Einsatz von Resitancebändern durch Adduktion eines Oberschenkels bei Kniebeuge involviert die Adduktoren (Maßnahme z.B. postoperativ bei Valgus aufgrund von Muskelathrophie oder muskulärer Dysbalance aufgrund einseitiger Belastung)

 

Abbildung 10: Einsatz von Resitancebändern durch Abduktion eines Oberschenkels bei Kniebeuge involviert die Abduktoren (Maßnahme z.B. postoperativ bei Valgus aufgrund von Muskelathrophie oder muskulärer Dysbalance)

   

Abbildung 11: Fußgelenksstabilisation durch Einbeinstand auf weichem Untergrund und Kräftigung der Beinachse je nach fokussierter Muskelkette (Adduktoren medial, Hüftbeuger frontal, Gluteus dorsal)

 

Abbildung 12: Fußgelenksstabilisation und Verbesserung der Propriozeption durch den Einsatz von weichen Untergründen bei Kräftigungsübungen.

Abbildung 13: Kräftigung der Abduktorenkette im Knien zur Stabilisierung der gesamten Hüftmuskulatur

Abbildung 14: Kräftigung der lateralen Kette im Seitstütz mit Fokus auf die Abduktoren durch den Einsatz eines Minibandes.

 

^{Literaturverzeichnis}

¹ Kendall, F. P. (2009). Muskeln: Funktionen und Tests. Elsevier, Urban&FischerVerlag.

² Natrup, J., Peikenkamp, K., & Nicol, K. (1999). Biomechanische Belastung der unteren Extremität beim Langstreckenlauf. In Rechnergestützte Verfahren in Orthopädie und Unfallchirurgie (pp. 202-214). Steinkopff, Heidelberg.

³ Rippke JN, Ellermann A, Mengis N. (2019). Physiologische Achsverhältnisse und Auswirkung von Achsenfehlstellungen der unteren Extremität. OUP; 8: 462–467

⁴ Spirgi-Gantert, I.;Suppé, B. (2006): Die Grundlagen: Bewegungsanalyse, Untersuchung, Behandlung. FBL Klein-Vogelbach Functional Kinetics. Springer Medizin Verlag: Heidelberg.

⁵ Willinger, L., Lang, J. J., Berthold, D., Muench, L. N., Achtnich, A., Forkel, P., von Deimling, C. (2020). Die Beinachse beeinflusst die Druckveränderung im medialen Kompartiment des Kniegelenks nach Meniskusteilresektion. Arthroskopie, 1-5.

⁶ Käsler, A., & Friederich, N. F. (2014). Funktionelle Bewegungslehre/Functional Kinetic Science als präventive Trainingsmethode für Gruppen Pilotstudie am Beispiel der Beinachsen.

⁷ Schmitt, H., Kappel, U., Kappel, H., & Berrsché, G. (2018). Beinachsabweichungen bei jugendlichen Leistungssportlern. Sports Orthopaedics and Traumatology, 34(4), 379-384.

⁸ Brouwer GM, van Tol AW, Bergink AP, Belo JN, Bernsen RMD, Reijman M et al. Association between valgus and varus alignment and the develop-ment and progression of radiogra-phic osteoarthritis of the knee. Arthri-tis Rheum 2007; 56: 1204–11

⁹ Kuni, B., Rühling, N. E., Wagner, F., Hegar, U., Roth, C., & Schmitt, H. (2015). Adipositas & körperliche Aktivität. Dtsch Z Sportmed. Jahrg. 66: Nr. 12, S.