Muskelregeneration nach Kreuzbandplastik

Ein Sportler trainiert sein rechtes Bein.

Das Krafttraining soll helfen, zu alter Muskelkraft zurückzukommen. Foto: Olympiastützpunkt Metropolregion Rhein-Neckar

Ort:Heidelberg
Zielsetzung:Verbesserung der Rehabilitation und der Sportfähigkeit nach Kreuzbandoperationen
Projektpartner:Universitätsklinikum Heidelberg
Laufzeit:2012–2016
Förderhöhe:197.400 €

Der Riss des vorderen Kreuzbandes ist die häufigste Bandverletzung des Kniegelenks. Bei sportlich aktiven jungen Menschen wird meist eine operative Therapie durchgeführt, um das Knie zu stabilisieren und vor Folgeschäden zu schützen. Über 93% der Patienten erreichen hierdurch wieder eine normale Kniegelenksstabilität und Gelenkfunktion. Aber nach einem Jahr haben nur ca. 33% und nach 3,5 Jahren nur ca. 63% ihr volles sportliches Aktivitätsniveau (=„return to sport“) wieder erreicht. Ein Grund hierfür könnte die Schwächung der Muskulatur im Rahmen der Operation sein.

Zwei Operationstechniken werden verglichen

Bei der Operation (= Kreuzbandplastik) wird körpereigenes Sehnengewebe entnommen, um das Kreuzband zu ersetzen: entweder eine Sehne eines Muskels zur Kniebeugung (Semitendinosussehne) oder ein Teil einer Streckmuskelsehne des Knies (Quadricepssehne). Beide Techniken beinhalten Vor- und Nachteile für den Sportler. Prof. Dr. Birgit Friedmann-Bette von der Abteilung Innere Medizin VII: Sportmedizin, Medizinische Universitätsklinik Heidelberg und Dr. Alexander Barié vom Bereich Sportorthopädie und Sporttraumatologie, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, haben daher in einer klinischen Studie untersucht, welchen Einfluss die verschiedenen Operationstechniken auf die Muskulatur haben und wie die Schwächung durch Krafttraining, im Rahmen der Rehabilitation, kompensiert werden kann.

Die Studie

In die Studie wurden 68 sportliche Patienten/innen (55 Männer, 13 Frauen) mit einem vorderen Kreuzbandriss untersucht. Sie wurden in der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg oder in der Orthopädischen Gemeinschaftspraxis Sportopaedie an der Klinik St. Elisabeth operiert und erhielten als Kreuzbandplastik entweder die Sehne eines Muskels zur Kniebeugung (Semitendinosussehne) oder einen Teil der Streckmuskelsehne des Knies (Quadricepssehne). Nach Abschluss der ersten, bei allen Patienten üblicherweise durchgeführten 12-wöchigen Rehabilitationsphase erfolgte über weitere 12 Wochen ein angeleitetes Krafttraining am Olympiastützpunkt Metropolregion Rhein-Neckar. Für alle Patienten begann jede Trainingseinheit mit standardisierten Koordinationsübungen gefolgt von einem Krafttraining an einer Beinpresse. Die Patienten wurden per Los in 2 Gruppen aufgeteilt: die eine Gruppe trainierte an einer konventionellen Beinpresse. Die andere Gruppe führte das Training an einem computergestützten System durch, das eine erhöhte Last während der Abbremsbewegung (exzentrische Last) erlaubt. Aus dem Trainingsalltag von Spitzensportlern hatten sich im Vorfeld Hinweise auf eine höhere Effektivität des computergestützten Krafttrainings ergeben.

Beide Operationstechniken schwächen das Knie ganz unterschiedlich

Durch Verletzung und Schonung kommt es zu einer allgemeinen Schwächung der Muskulatur des verletzten Beins. Die Studienergebnisse zeigen, dass es durch die Sehnenentnahme zu einem zusätzlichen Kraftverlust kommt. Dieser ist abhängig von der Operationstechnik. Bei der Quadricepssehnenplastik wird die Kniestreckung deutlich geschwächt. Bei der Semitendinosussehnenplastik wird dagegen die Kniebeugung geschwächt, dies aber in einem geringeren Ausmaß. Durch das dreimonatige Krafttraining kann die jeweilige Kraftminderung nur teilweise kompensiert werden, so dass die Patienten in den Tests nach dem Training durchschnittlich bei Verwendung der Quadricepssehne ein Kraftdefizit der Kniestreckung von 31% aufwiesen und bei Verwendung der Semitendinosussehne ein Kraftdefizit der Kniebeugung von 12%.

Ein konventionelles Krafttraining ist mit dem computergesteuerten Krafttraining vergleichbar

Überraschenderweise zeigten sich keine wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Trainingsgruppen. Ob die Patienten ihre Muskulatur nach Standard trainierten oder mit einem computergestützten Training war ohne Auswirkung auf die Rehabilitation.

Wie verändern sich die Muskelzellen im Laufe des Trainings?

Eine Fragestellung war auch, ob eine der beiden unterschiedlichen Trainingsmethoden eine größere Anzahl neu gebildeter Muskelzellen hervorbringt. Die Auswertung der Gewebeproben aus den seitlichen Oberschenkelmuskeln dauert derzeit noch an. Weiterhin werden Trainingseinflüsse auf Muskelfasertypverteilung, Muskelfasergröße und Genexpression analysiert.

Fazit aus der Studie

Prof. Dr. Birgit Friedmann-Bette schlussfolgert: „Unsere Studie zeigt, dass mit einem strukturierten Training über drei Monate zwar ein deutlicher Muskelzuwachs und eine recht große Verbesserung der Kraftfähigkeit zu bewirken ist. Normalwerte wie vor der Operation und der Verletzung können aber nicht erreicht werden.“ Sie ergänzt: „Das konventionelle Krafttraining ist offenbar genauso effektiv wie das im Leistungssport häufig angewandte computergesteuerte Training mit exzentrischer Überlast.“ Dr. Alexander Barié leitet einen wichtigen Hinweis für Operateur und Patient aus der Studie ab: „Die Operationsmethode sollte bei jedem Patienten individuelle Faktoren berücksichtigen, um eine dauerhafte Leistungseinbuße und eine erhöhte Verletzungsanfälligkeit zu vermeiden.“ Der Operateur muss nach Dr. Alexander Barié hierbei vorbestehende Verletzungen und anatomische Besonderheiten erkennen und mit dem Sportler gemeinsam die muskulären Anforderungen der individuellen Sportart analysieren. Nur so kann die beste Operationsmethode für diesen Sportler ausgewählt werden. Bei einem Sportler mit X-Bein und begleitender Innenbandverletzung des Knies kann die Schwächung durch Verwendung der Semitendinosussehnenplastik zu einem dauerhaften Problem führen und bei Sportarten mit Betonung der Kniestreckung, wie beispielsweise den Sprungsportarten oder dem Gewichtheben, kann sich die Schwächung durch Verwendung der Quadricepssehnenplastik leistungsmindern auswirken. Schwierig wird die Entscheidung bei Sportarten mit sehr komplexen Bewegungsabläufen bei denen keinerlei Schwächung gut kompensiert werden kann. Hier ist die individuelle Analyse von Begleitverletzungen und vorbestehenden Muskeldysbalancen umso wichtiger, um nicht nur wieder ein stabiles Knie sondern auch wieder schnell und dauerhaft die volle Sportfähigkeit zu erreichen.

Dr. Ingrid Rupp, Medizinreferentin der Dietmar Hopp Stiftung: „In Deutschland wird zu 80% die Semitendinosussehnenplastik durchgeführt. Nun wissen wir, dass eine individuelle Betrachtung notwendig ist, welche Operationstechnik für wen geeignet ist. Wir freuen uns, dass die Studie erfolgreich zu Ende geführt wurde.“

Die Dietmar Hopp Stiftung förderte die Studie von 2013–2016 mit 197.400 Euro.

Zur Abteilung Sportmedizin des Universitätsklinikums Heidelberg

Zum Bereich Sportorthopädie und Sporttraumatologie am Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie des Universitätsklinikums Heidelberg

Stand: August 2016

Übersicht Förderbereich Medizin

Projektpartner