Zusammenfassung

• In der Literatur wird ein Zusammenhang zwischen kumulativen Druckbelastungen der Wirbelsäule und geringer Dauer, hoher Spitzenkompression mit Inzidenz von Rückenschmerzen und Spondylose nachgewiesen.
• Alle Arten von Sit-Ups führen zu hohen Niveaus der Spitzenkompression, die den in der Literatur untersuchten Schwellenwert der Spitzenkompressionsniveaus erreichen.
• Sportler haben eine höhere Inzidenz von Spondylose als die allgemeine Bevölkerung.
• Schmerzen sind kein zuverlässiger Indikator für das Vorhandensein einer Spondylose oder anderer Wirbelsäulenanomalien.
• Es gibt Hinweise darauf, dass Druckkräfte zu anderen strukturellen Veränderungen in Bandscheiben führen können – zum Beispiel zu einer verringerten Bandscheibendicke – sowie zu Veränderungen im Stoffwechsel der Bandscheibenzellen.

Dr. Stuart McGill hat in seinem Labor nachgewiesen, dass Sit-Ups Kompressionskräfte von rund 3400 Newton auf die Lendenwirbelsäule erzeugen.

In diesem Artikel von 1995 sagen sie die Kompressionslasten für verschiedene Arten von Sit-Ups voraus. 1997 demonstrierten sie dies experimentell (weiter unten diskutiert).

Die Mechanik der Torsoflexion wurde aufgrund des Mangels an Wissen über Gewebekraft-Zeit-Verläufe während der Durchführung von Torsoflexionsübungen nicht gründlich untersucht. Ein anatomisch detailliertes, dreidimensionales Modell, das empfindlich auf Lumbalkrümmung und Muskelaktivierungsmuster reagierte, wurde verwendet, um die Verteilung der Gewebebelastung während der Ausführung von sowohl isometrischen als auch dynamischen Situps und Beugemanövern im Stehen bei 12 jungen Männern zu beurteilen. Situps wurden durchgeführt, beginnend mit einem gebeugten Oberkörper, der in die Horizontale abgesenkt und dann wieder angehoben wurde (Instrumentierungsbeschränkungen erlaubten es den Probanden nicht, ihren Oberkörper in der abgesenkten Position auszuruhen). Spezifische gemessene Variablen waren der Luftstrom während des Einatmens und Ausatmens, der intraabdominelle Druck, die myoelektrische Aktivität der Rumpfmuskulatur, der Interkostalen und des Rectus femoris, dreidimensionale dynamische Krümmung der Lendenwirbelsäule und Verschiebungen von Körpersegmenten. Lumbale Kompressionsbelastungen von mehr als 3000 N wurden sowohl für Situps mit gestreckten Beinen als auch mit gebeugten Knien vorhergesagt. Es wurden keine biologisch signifikanten Unterschiede zwischen Situp-Techniken mit gebeugtem Knie und gestrecktem Bein gefunden.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/026800339591396V

Hier ist ein Interview mit Dr. McGill, in dem er diese Forschung erwähnt.

CW: Reden wir über Sit-Ups. Stu, ich kenne so viele Typen, die einfach nicht genug davon bekommen können. Ich glaube ehrlich, dass wir die Rocky-Filme dafür verantwortlich machen, dass sie so allgegenwärtig sind.

Ihr Buch „Low Back Disorders“ war einer der ersten klinisch fundierten Texte, der uns lehrte, dass Sit-Ups nicht sehr gut für unsere Bandscheiben sind. Ihr Labor hat einen der Hauptgründe ermittelt, und zwar aufgrund der hohen Druckkräfte, die sie induzieren, in der Größenordnung von 3400 N oder 764 Pfund. Erzählen Sie uns mehr darüber.

SM: Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) legt Expositionsgrenzwerte für Substanzen fest, von denen bekannt ist, dass sie die Gesundheit amerikanischer Arbeiter gefährden. Zusammen mit offensichtlichen Grenzwerten für Dinge wie Gifte, Strahlenbelastung usw. haben sie Werte für die Kompression des unteren Rückens gefunden, die zu einer erhöhten Rate von behindernden Rückenerkrankungen führen.

Das NIOSH hat eine Studie gesponsert, bei der Arbeiter befragt wurden, und ihre Daten zeigen, dass die Verletzungsraten steigen, wenn die Lendenwirbelbelastung 3400 N übersteigt, und Eingriffe empfohlen werden. Das Problem ist, dass diese für durchschnittliche Arbeitnehmer sind. Wer ist durchschnittlich?

Nun rekrutiert das Sit-up Rumpf- und Hüftmuskeln, die der Wirbelsäule eine Druckbelastung von etwa 3400 N auferlegen. Das Durchführen von Sit-Ups erfordert eine gewisse Trainingskapazität – Kompression plus wiederholtes Beugen – um ein Training der Rumpf- und Hüftbeuger zu erreichen. Denken Sie jedoch daran, dass diese Kombination aus Belastung und Bewegung eine starke Ursache für die Delaminierung des Annulus-Kollagens ist.

http://www.t-nation.com/free_online_article/most_recent/an_interview_with_dr_stuart_mcgill_part_ii

Hier ist das Papier von 1997, in dem sie die Ergebnisse der Arbeit veröffentlichten, auf die im obigen Interview und dem Papier von 1995 Bezug genommen wurde.

• Axler C, McGill S. Low Back Loads über eine Vielzahl von Bauchmuskelübungen: Suche nach der sichersten Bauchmuskel-Herausforderung. 1997. Med Sci Sports Exerc. 29(6):804-11.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9219209

In dieser Studie von 1997 heißt es in der Einleitung:

Bauchmuskelübungen werden aus verschiedenen Gründen verschrieben, hauptsächlich jedoch zur Rehabilitation von Verletzungen des unteren Rückens und als Bestandteil von Fitnesstrainingsprogrammen (6,19). In der Vergangenheit wurden Bauchmuskelübungen aufgrund ihrer Fähigkeit zur Maximierung der Muskelaktivität empfohlen (3,21). Einige Forscher haben jedoch Bedenken bezüglich der Sicherheit von Bauchübungsprogrammen geäußert, mit dem Verdacht, dass Gewebeschäden auftreten können (5,7,11,20), insbesondere durch Druckbelastung auf die Lendenwirbelsäule (16,18,20). Leider wurde das Risiko einer Verletzung des unteren Rückens durch verschiedene Bauchmuskelübungen, quantifiziert durch Messungen der Gewebebelastung, noch nicht ausreichend untersucht (7).

Seitdem wurde mehr Arbeit in Bezug auf den Zusammenhang zwischen Spitzen- und kumulativen Kompressionsbelastungen der Lendenwirbelsäule mit Schmerzen und Verletzungen im unteren Rückenbereich geleistet.

Village J et al. Elektromyographie als Maß für die Spitzen- und kumulative Arbeitsbelastung in der Intermediate Care und ihre Beziehung zu Muskel-Skelett-Verletzungen: eine explorative ergonomische Studie. 2005. Angewandte Ergonomie. 36(5):609-18.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15893290

Einige Zitate aus dem Diskussionsteil:

• Normanet al. (1998) entwickelten einen „Low Back Pain Index“, der aus ihren Daten den Prozentsatz der Arbeitnehmer angibt, die bei einer bestimmten kumulativen Belastung wahrscheinlich über Rückenschmerzen berichten. Ihren Daten zufolge entspricht eine kumulative Kompression von 23 MN s 50 % der Arbeitnehmer, die wahrscheinlich über Rückenschmerzen berichten. [...] Dies muss jedoch mit Vorsicht betrachtet werden, da die Daten von unterschiedlichen Arbeitnehmerpopulationen stammen und die kumulative Kompression mit unterschiedlichen Methoden erhalten wird.

• Kumar (1990) schätzte auch die kumulative Kompression in einer Studie mit 161 institutionellen CAs (14 Männer, 147 Frauen) mit und ohne Rückenschmerzen unter Verwendung eines strukturierten Fragebogens/Interviews in einer retrospektiven Studie. Schätzungen der Wirbelsäulenbelastung wurden durch Verwendung von Rückrufen, Strichzeichnungen und/oder eines Übungspuppenmodells erhalten, um Schätzungen von Arbeitshaltungen zu erhalten, und dann wurden diese Haltungen mit einem zweidimensionalen biomechanischen Modell analysiert. Die kumulativen Druck- und Scherlasten wurden dann basierend auf Schätzungen der Dauer und Häufigkeit der Aufgaben geschätzt. Die Schmerzgruppen hatten signifikant höhere durchschnittliche Schätzungen der kumulativen Wirbelsäulenkompression (Männer = 15,6 MN s, Frauen = 14,5 MN s) als die Gruppen ohne Schmerzen (Männer = 6,6 MN s, Frauen = 9,3 MN s).

• Seidleret al. (2001) verwendeten eine Modifikation des Ansatzes von Kumar (1990), um die kumulative berufliche Belastung der Lendenwirbelsäule durch Hebe-, Trage- und Arbeitshaltungen mit extremer Vorwärtsbeugung zu bewerten. Eine Fall-Kontroll-Studie wurde zwischen 229 männlichen Patienten mit symptomatischer Osteochondrose oder Spondylose der Lendenwirbelsäule und 197 Kontrollpersonen durchgeführt. [...]

• Seidler et al. fanden heraus, dass Arbeitshaltungen mit extremer Vorbeugung bis zu 1500 h (berechnet über alle Arbeitsjahre) mit der Diagnose einer Osteochondrose oder Spondylose assoziiert waren (OR 2) und die Odds Ratio über 1500 h auf 4,3 anstieg Exposition. Kombinierte Belastungen durch Heben oder Tragen mit Arbeitshaltungen mit extremer Vorwärtsbeugung ergaben Odds Ratios von 16:1. Dies ist eine der ersten Studien, die die kumulative Exposition gegenüber Risikofaktoren als unabhängige Variable verwendet. Die Autoren weisen darauf hin, dass das pathogene Konzept des chronischen Anstiegs des Zwischenwirbeldrucks seit langem als eine wichtige Ursache von Erkrankungen der Lendenwirbelsäule angesehen wird, jedoch schwierig zu quantifizieren ist. Alle diese Studien haben die kumulative Belastung über berufliche Expositionen bewertet. Da die Druckbelastung nicht mit dem Arbeitstag endet,

• Wenige Fälle von Spitzenkompression über den 3400 N-Richtlinien (Waters et al., 1994) wurden von CAs in IC erlebt. Während durchschnittlich 75 Minuten vor dem Frühstück wird eine Kompression von über 3400 N für durchschnittlich 11,5 Sekunden erfahren. Andere Tageszeiten haben noch weniger Spitzenkompressionen. Die maximale Kompression korrelierte jedoch signifikant mit Verletzungsraten, MSI-Raten, der Anzahl der am Tag ausgeführten Aufgaben und der wahrgenommenen Anstrengung am Tag. Es scheint, dass, obwohl die Zeit, die in Spitzenbelastungen verbracht wird, gering ist, die Wahrnehmung der Arbeitsbelastung stark von diesen Belastungen beeinflusst wird. Normanet al. (1998) fanden starke Korrelationen innerhalb der Variablen der Spitzenbelastung der Wirbelsäule und innerhalb der Variablen der kumulativen Belastung, aber eine schwache Korrelation zwischen den beiden. Sie schlugen vor, dass Spitzen- und kumulative Belastung verschiedene Risikoaspekte für diese Jobs messen.

Von Seidler et al. lernen:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1740072/?tool=pmcentrez&rendertype=abstract

Zur Berechnung kumulativer Kräfte auf die Lendenwirbelsäule über das gesamte Arbeitsleben wurde das Mainz-Dortmunder Dosismodell (MDD), das auf einer überproportionalen Gewichtung der Bandscheibenkompressionskraft bezogen auf die jeweilige Dauer des Hebevorgangs beruht, modifiziert angewendet : Alle Gegenstände mit einem Gewicht von [gt oder gleich, geneigt] 5 kg wurden in die Berechnung einbezogen, und es wurden keine täglichen Mindestexpositionsgrenzwerte festgelegt.

Die Berechnung der Summe der Kräfte auf die Lendenwirbelsäule ist ein nützliches Instrument zur Risikoabschätzung bei symptomatischer Osteochondrose oder Spondylose der Lendenwirbelsäule. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die kumulative berufliche Belastung durch Heben oder Tragen und extremes Vorbeugen das Risiko für die Entwicklung einer symptomatischen Osteochondrose oder Spondylose der Lendenwirbelsäule erhöht.

Mehrere experimentelle Studien deuten darauf hin, dass Druckkräfte zu strukturellen Veränderungen in Bandscheiben führen können – zum Beispiel zu einer verringerten Bandscheibendicke – sowie zu Veränderungen im Stoffwechsel der Bandscheibenzellen.

Eine Literaturübersicht zum Thema Ergonomie finden Sie hier:

http://www.heu.org/sites/default/files/uploads/docs/ergonomicreport_1.pdf

• Wir stellen fest, dass die Beziehung zwischen kumulativer Wirbelsäulenkompression und dem Auftreten von Rückenschmerzen gemäß Norman et al. 2008 linear ist.

Es gibt also einen definitiven etablierten Zusammenhang zwischen Wirbelsäulenkompression – sowohl zu Spitzenwerten als auch kumulativ – und Schmerzen im unteren Rücken, Spondylolyse und Osteochondrose

Welche Relevanz hat dies für Sportler oder die fittere Bevölkerung? Leiden sie auch unter diesen Problemen? Haben sie eine geringere Inzidenz, weil sie fitter sind?

Soler T, Calderon C. Die Prävalenz der Spondylolyse bei spanischen Spitzensportlern. 2000. Am. J. Sports Med. 28 nr. 1 57-62.

http://ajs.sagepub.com/content/28/1/57.abstract

• Die Inzidenz von Spondylolyse bei spanischen Spitzensportlern (~8 %) war etwas höher als in der Allgemeinbevölkerung, die zwischen 3,5 und 7 % liegt.
• Es wurde festgestellt, dass die Inzidenz je nach Sport erheblich variiert.
• Die Inzidenz bei Gewichthebern betrug 12,94 % (N = 11). Diese Rate ist niedriger als bei anderen Autoren, die Raten zwischen 15 und 36 % angeben.
• Ihre Ergebnisse zur Inzidenz bei spanischen Spitzensportlern waren viel niedriger als die Inzidenz bei Athleten, die in der anderen Literatur gefunden wurden, die in Studien mit einer großen Anzahl von Probanden in einer großen Anzahl von Sportarten zwischen 12 und 15% schwankt. Eine Studie mit 28 Probanden in 13 Sportarten ergab eine Inzidenzrate von 100 %.

Und ganz wichtig:

Schmerzen sind kein zuverlässiger Indikator für eine Wirbelsäulenerkrankung.

• In der Studie von Soler und Calderon waren nur etwa die Hälfte der Menschen mit Spondylolyse symptomatisch.

• Eine andere Studie ergab, dass von einer Gruppe von 98 Personen ohne Rückenschmerzen nur 36 Prozent normale Bandscheiben hatten.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8208267

36 % der 98 asymptomatischen Probanden hatten auf allen Ebenen normale Bandscheiben. Mit den gemittelten Ergebnissen der beiden Messungen hatten 52 Prozent der Probanden eine Wölbung auf mindestens einer Ebene, 27 Prozent eine Vorwölbung und 1 Prozent eine Ausstülpung. Achtunddreißig Prozent hatten eine Anomalie von mehr als einer Bandscheibe. Die Prävalenz von Ausbuchtungen, aber nicht von Vorsprüngen, nahm mit dem Alter zu.