Zusammenhang zwischen Muskel und Knochen

“Use it or loose it”

Dieses Credo gilt insbesondere für den Knochen, denn der Knochen adaptiert sich ein Leben lang auf die täglichen Maximalkräfte, welche auf ihn einwirken. Diese Maximalkräfte führen zu einer kleinen, elastischen Verformung des Knochens (typischerweise ca. 0,1% bis 0,2% seiner Länge). Überschreitet diese Verformung eine gewisse Schwelle, so stimuliert dies den Knochen zum Wachstum. Unterschreitet diese Verformung jedoch eine zweite (niedrigere) Schwelle, so wird der Knochen abgebaut.

Beispiele für diesen Effekt sind der Knochenabbau bei Astronauten, wenn sie sich lange auf Raumstationen im All aufhalten, oder bei alten Menschen, wenn sie sich über lange Zeit zu wenig bewegen. Beide leiden dann unter einem funktionsbedingten Knochenabbau. Dieser kann durch gezieltes Galileo Training kompensiert werden.

Galileo Settings

Ein starker Knochen braucht einen starken Muskel

Maximalkräfte bei alltäglichen Bewegungen

Welche Kräfte wirken eigentlich täglich auf unsere Knochen ?

Eine Frage, auf die eine verblüffende Antwort gegeben werden muss.
Eine Antwort, die uns beim Thema Training umdenken lassen sollte, speziell wenn es um das Thema Knochenaufbau gerade auch im Alter geht.

EXTERNE UND INTERNE KRÄFTE

Zunächst verblüffend ist die Tatsache, dass die auf den Knochen wirkenden Maximalkräfte nicht etwa durch äußere Einflüsse, sondern durch die Muskulatur selbst erzeugt werden. Dies wird einsichtig, wenn man die typischen Hebelverhältnisse im Körper berücksichtigt. Als gutes Beispiel dient das Sprunggelenk. Beim steifen Hüpfen auf einem Bein (z.B. beim Seilspringen) erzeugt der Vorderfuß beim gesunden Menschen eine Kraft, die in etwa dem 3,5-fachen Körpergewicht entspricht. Die Kraft hierzu muss offensichtlich im Wesentlichen vom Wadenmuskel erzeugt werden.

VERSTÄRKUNG DURCH HEBELVERHÄLTNISSE IM KÖRPER

Berücksichtigt man nun, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand von Vorderfuß zu Sprunggelenk und dem Abstand vom Sprunggelenk zur Achillessehne, an der der Wadenmuskel ansetzt, in etwa 3:1 beträgt, so muss der Wadenmuskel eine Kraft erzeugen, die dem 10,5-fachen des Körpergewichts entspricht, um eine Kraft, die dem 3,5-fachen des Körpergewichtes entspricht, am Vorderfuß (Bodenreaktionskraft) erzeugen zu können. Da der Wadenmuskel ein Widerlager benötigt, muss diese Kraft somit auch auf den Knochen wirken. Es wirkt also bei alltäglichen Bewegungen leicht eine Kraft vom 14-fachen des Körpergewichtes und mehr auf die Unterschenkelknochen.

Zum Vergleich: Kommt man bei durchgestrecktem Bein hart mit der Ferse auf, so erzeugt man eine Kraft, die typischerweise dem doppelten oder 3-fachen Körpergewicht entspricht. In diesem Fall wirkt aber kein Hebel, so dass die gleiche Kraft auch auf den Knochen wirkt. Dieses einfache Beispiel zeigt also, dass im Normalfall Kräfte, die durch die Muskulatur auf den Knochen wirken, deutlich größer sind als Kräfte, welche von außen auf den Knochen wirken.

KONSEQUENZEN

Diese Tatsache macht deutlich, dass die richtige Art von täglicher Bewegung nötig ist, um einen Knochenabbau zu vermeiden. Gezieltes Galileo Training kann z.B. durch Verbesserung der (neuro-) muskulären Eigenschaften eben diesem Knochenabbau vorbeugen.

Deutlich wird aufgrund der Betrachtungen auch, dass ein effektives Training für den Knochen ein intensives Training, dass große interne Kräfte, angepasst auf die Fähigkeiten des Patienten, erzeugt. Ein effektives Training für den Knochen muss also fordernd, aber nicht überfordernd, jedoch definitiv nicht schonend sein!

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Weltraumfroschung -
Das Modell für Osteoporose?

Tatsächlich war die Knochenforschung die treibende Kraft weshalb Vibrationstraining in der Weltraumforschung genutzt wurde und wird. Galileo® Space ist dabei das Gerät das regelmäßig bei Studien der Weltraumforschung genutzt wird.

OSTEOPOROSE IM ALL ?

In der Tat ist Osteoporose, der krankhafte Knochenschwund, ein Kombination aus Veranlagung und mangelnder Bewegung (insbesondere im hohen Alter). Wie groß der Anteil des Bewegungsmangels tatsächlich sein kann zeigen uns Astronauten bei Langzeitaufenthalten im All. Obwohl es sich um sehr fitte, jüngere Menschen handelt, entwickeln sie typischer Weise insbesondere an den Beinen die Vorstufe der Osteoporose, die Osteopenie. Grund hierfür ist die mangelnde Benutzung der Beine aufgrund der Schwerelosigkeit.

BEDREST STUDIEN ALS MODELL

In der Weltraumforschung wird die fehlende Schwerkraft durch sogenannte Bedrest-Studien auf der Erde simuliert: Probanden müssen 8 Wochen komplett im Bett verbringen - Arbeit, Duschen, Toilette - alles im Liegen. Hierbei werden Gegenmaßnahmen ("Counter Measures") z.B. neuartige Trainingsmethoden wie Galileo erprobt um die negativen Einflüsse der mangelnden Bewegung auf Knochen, Muskel, Neurologie und Herz-Kreislaufsystem erprobt. Galileo® hat sich hierbei als äußerst effiziente und effektive Methode erwiesen.

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