Mit dem Kopf durch die Wand – Präventionsstrategien für Kopf- und Nackenverletzungen im American Football
Ein Thieme Blog von Marco Estrada Velásquez, Enes Samut.
American Football ist eine raue Sportart. Heftige Zusammenstöße zwischen den einzelnen Spielern sind wegen der Spielregeln unumgänglich.
Kein Wunder, dass es dabei immer wieder zu Verletzungen von Kopf und Halswirbelsäule kommt. Zum Glück gibt es Übungen,
mit denen sich die Spieler vor folgenschweren Verletzungen schützen können …
Einleitung
Am 4. Dezember 2017, in einem Monday-Night-Football-Spiel der National Football League (NFL) zwischen den Pittsburgh Steelers und den Cincinnati Bengals, verletzt sich Ryan Shazier, einerder besten Spieler seiner Positi-on in der Liga, durch einen Tackle-Versuch, bei dem er mit dem Kopf voraus auf den Gegner losstürmt. Sofort fällt er zu Boden und kann offenbar seine Beine nichtmehr bewegen. Nachdem er stabilisiert und ins Krankenhaus eingelie-fert wird, wo er die Nacht verbringt, stellt sich am nächsten Morgen heraus, dass er eine Kontusion des Rückenmarks erlitten hat(engl.: Spinal Cord Contusion). Es versteht sich von selbst, dass dies sein letztes Spiel war.
Auch Schädel-Hirn-Traumata (SHT, engl.: Traumatic Brain In-jury, TBI) können Karrieren beenden und die Sicherheit der Spieler stark gefährden. So musste der spätere Hall-of-Famer SteveYoung auf dem Höhepunkt seiner Karriere in den Ruhestand gehen, nachdem er seine zweite Gehirnerschütterung innerhalb von 3 Wochen und die siebte in seiner Zeit als Quarterback der NFL erlitt,wobei spekuliert wird, dass es noch weitere gab, die jedoch nicht bekannt gemacht wurden.
Leider stellen diese beiden Berichte bei Weitem keine Einzelfälle dar und geben nur einen kleinen Ausblick darauf, welche Ausmaße Kopf- und Nackenverletzungen im American Football annehmenkönnen.
Epidemiologie von Verletzungen und deren Mechanismen
American Football, vor allem auf Profi-Niveau, ist ein Sport der Extreme. Bei Kollisionen wirken unglaubliche Belas-tungen auf den Bewegungsapparat der Spieler ein. Daten aus wissenschaftlichenUntersuchungen zeigen Kopf-an-Kopf-Aufprallgeschwindigkeiten von bis zu 9,3 m/s und Beschleunigungskräfte um die 100 g [38].
Das Risiko, ein SHT in einer NFL-Saison zu erleiden, lag in den Jahren 2015–2019 bei 7,4 %. Bei Spielern, die bereits ein SHT erlitten hatten, lag das Risiko eines zweiten in der gleichen Saisonbei 6,8 % [19]. In diesem Zeitraum wurden 1302 SHT bei 1004 Spielern festgestellt, 80,3 % davon (1046) in Spielen der regulären Saison, was einer 100-Spiele-Inzidenz von 61,7 entspricht [19].
Dabei sind Spieler auf bestimmten Positionen aufgrund ihrer besonderen Rolle im Spiel einem höheren Verletzungsrisiko ausgesetzt. So haben Tight Ends mit 2,81/10 000 Spieler-Spielzügen diehöchste Verletzungsrate, gefolgt von Receivern (2,34/10 000) und Defensive Backs (2,15/10 000) [19].
Aber auch schon im Jugendbereich landen jährlich etwa 100 000 Kinder und Jugendliche unter 19 Jahren – man-che Untersuchungen schätzen diese Zahl sogar auf über 700 000 [8] – in den USA aufgrundvon Football-bezogenen Kopf- und Nackenverletzungen in der Notaufnahme. 39 % davon wegen SHT [24].
Die Inzidenz eines SHT liegt bei Kontaktsportarten im Jugendlichen-Bereich (American Football, Rugby, Eishockey) zwischen 0,5 bis 4,2/1000 Sportler-Expositionen (engl.: Athlete Exposure). Diesbetrifft ca. 10 % aller Spieler in einer Saison und 15 % aller Ver-letzungen im Jugendsport in den USA [8].
Daher ist es nicht verwunderlich, dass es dokumentierte Fälle gibt, die von Zusammenhängen zwischen Aufprall-sportarten und langfristigen Folgen von SHT in einer Reihe von professionellenFeldsportarten erzählen [5][22].
Wiederholte Traumata können zu einer Verschlechterung der kognitiven Funktion führen und ein ursächlicher Faktor für die Entwicklung langfristiger kognitiver Dysfunktionen und Gedächtnisproblemesein [17][22]. Untersuchungen im American Football haben gezeigt, dass viele ehemalige Spieler hohe pathologische Anzeichen für eine chronische traumatische Enzephalopathie (CTE) aufwiesen, wasdarauf hindeutet, dass diese Erkrankung mit deren aktiven Jahren im Spiel zusammenhängen könnte [5][22].
Berichten des „Injury Surveillance Program“ der National Collegiate Athletic Association (NCAA) zufolge stehen im Vergleich zwischen 25 Sportarten Verletzungen, die der Kategorie Kopf, Gesichtund Hals zugeordnet werden, mit ca. 11 % an dritter Stelle aller Verletzungen. Aus den glei-chen Daten geht ebenfalls hervor, dass Football eine der wenigen Sportarten darstellt, bei denen mehrals die Hälf-te aller schweren Verletzungen Folge von direktem Spie-lerkontakt sind [15].
Kopf- und Nackenverletzungen sind ein Phänomen, das man auch aus weiteren Kollisionssportarten kennt. Aus-löser sind meistens Zusammenstöße mit gegnerischen Spielern, dem Boden oder derAusrüstung [33]. Während SHT mit 25 % die dominanteste Kopfverletzung im Rugby ausmachen [36], scheinen zervikale Facettengelenkstauchungen, Nackenmuskelzerrungen und Neuropathien von zervikalenNervenwurzeln oder des Plexus brachialis die häufigsten Verletzungen an der Halswirbelsäule (HWS) darzustellen [35].
Des Weiteren gehören Nackenschmerzen häufig zu den körperlichen Beschwerden, die von jugendlichen Athleten aus Kontaktsportarten angegeben werden [30]. Untersuchungen ergaben auch, dass Athletenmit einer Schmerzvorgeschichte zudem ein erhöhtes Risiko für SHT aufweisen [30].
Ein SHT entsteht dann, wenn der Kopf einer extremen Veränderung seiner Geschwindigkeit ausgesetzt wird und es dadurch zu einer Veränderung der Kopfposition kommt [7][38]. Aus biomechanischerSicht ist es das Ergebnis eines Schlags auf den Kopf oder den Körper, bei dem die resultierende Trägheitskraft durch die HWS auf den Kopf übertragen wird [7].
Schmerzbedingte Veränderungen in der Nackenmuskulatur könnten diesen Effekt sogar noch verstärken. Beispielsweise könnte die Fähigkeit der Nackenmuskeln, externe Kräfte zu kontrollieren und ihnenzu widerstehen, durch eine veränderte neuromuskuläre Kontrolle vermindert sein, was möglicherweise zu einer erhöhten Beschleunigung des Kopfes bei Kontakt oder Kraftübertragung führen könnte[30].
Ebenso erwiesen sich bestimmte Kopfhaltungen bei Tackles bzw. Zusammenstößen als besonders risikoreich. Eine lateralflektierte Kopfhaltung bei gleichzeitig kontralateraler Depression desSchultergürtels oder eine Kombination aus Hyperextension und Rotation kann über entstehende Traktions- bzw. Kompressionskräfte erhebliche Schäden an sämtlichen Strukturen der HWS anrichten[10][11].
Prävention
Welche Strategien könnten erfolgreich Verletzungen reduzieren?
n Anbetracht der hohen Verletzungszahlen und der kurz- sowie langfristigen Folgen dieser Verletzungen versuchen Sportverbände weltweit den Schwerpunkt von der Behand-lung hin zur Prävention zuverlagern (▶Abb. 1).
Die meisten Präventionsmaßnahmen von Verbänden beschäftigten sich bis dato mit äußeren Einflüssen wie Equipment (Helme, Polster etc.), Edukation und Regeländerungen [18][31][34]. Letztere habenin allen Formen des American Football (High School, College, NFL) Kopfkollisionen und Verletzungen deutlich verringern können [8][18].
Ein Beispiel hierfür ist die 2018er-Kampagne der NFL, die Regelanpassungen (u. a. Targeting Rule, Wedge Block und Blind Side Block), Helmentwicklungen und verstärkte Edukation beinhaltete unddamit die SHT-Zahlen im Vergleich zum Vorjahr um 23 % verringern konnte [18]. Die Edukation in Form von Techniktraining kann hierbei maßgeblich dazu beitragen, da Techniken, bei denen der Kopfsich im Tackle vor dem Körper des Gegners befindet, beim Tackle im Rugby eine 25-fach höhe-re Verletzungsinzidenz aufweisen als kontrollierte Tackles mit „richtiger“ Technik (der Kopf befindetsich neben oder hinter dem Körper des Gegners) [31].
Aus anderen Sportarten kann man zudem ersehen, dass auch präventive Trainingsinterventionen durchaus ihre Daseinsberechtigung haben können. Hier zeigen Daten aus Fußball [26][32], Basketball [18]und Handball [1] gute Ergebnisse bei verschiedensten Arten von Verletzungen am ganzen Körper.
Außerdem haben die neuseeländische und südafrikanische Rugby Union Präventionsprogramme wie „RugbySmart“ und „BokSmart“ entwickelt, um u. a. muskuläre Defizite anzugehen, die für die Spielereventuell in-trinsische Risikofaktoren für genannte Verletzungen darstellen könnten [20].
Ebenso gibt es verbandsunabhängige Ansätze, die zeigen, dass durch ein präventives Ganzkörperprogramm die Risiken für Verletzungen verringert werden können [13].
Datenextraktion
Relevante Daten, welche zur Berechnung der Effektgrößen erforderlich sind, wurden unabhängig von zwei Forschern (KS und SH) extrahiert. Hierzu wurde eine standardisierte Excel-Tabelle, die an dieVorlage der Cochrane Collaboration angelehnt ist [24], verwendet. Mittelwerte und Standardabweichungen aller Kraft-, Sprung- und Sprinttests wurden vor und nach der jeweiligen Interventionextrahiert. Ebenso wurde die Anzahl der Teilnehmer, die jeder Gruppe zugeordnet war, dokumentiert. Wenn entsprechende Angaben nicht im Volltextartikel berichtet wurden, sind entweder dieMittelwerte und die gepoolten Standardabweichungen der Differenzen innerhalb der Gruppen erfasst worden oder die Autoren des Artikels wurden kontaktiert. Wenn Studien nur Mittelwerte undStandardabweichungen in Abbildungen präsentierten, wurde der WebPlotDigitizer Version 4 (Free Software Foundation, Boston, MA, USA) verwendet, um Mittelwerte mit Standardabweichungen zuermitteln. Bei mehreren relevanten neuromuskulären Tests wurden Effektgrößen und Standardfehler zusammengefasst, um eine Überrepräsentation von Befunden aus einer Studie zu vermeiden. Anschlie-ßend wurden alle neuromuskulären Tests und Ergebnisse in Kraft-, Sprung- und Sprint-Parameter kategorisiert. Zusätzlich zu diesen Ergebnissen wurden auch relevante Studieninformationen wieAutor, Jahr, Anzahl der Teilnehmer, Interventionsdaten (Wochen, Häufigkeit, Dauer pro Trainingseinheit, Art der Intervention), Kontrollbedingungen und PEDro-Skala-Werte erfasst. Zur Vereinfachungder Netzwerke wurden ähnliche Interventionen in Low Veloci- ty Loss (LowVL), High Velocity Loss (HighVL), Repetitions-in-Reserve-basiertes Training (RIR), geschwindigkeitsbasiertes Krafttraining(VBT) und traditionelles 1RM-basier- tes Krafttraining (TRT) zusammengefasst. Dabei wurden LowVL und HighVL als Geschwindigkeitsverluste von ≤ 20 % bzw. > 20 % definiert.
Bedeutung der Muskulatur
Mehrere Autoren haben die Kraft der Nackenmuskulatur als bedeutenden schützenden Faktor für die Prävention von Verletzungen an Kopf und Nacken beschrieben [7][9][14][16][17][28][34], weilsteifere und stärkere Na-ckenmuskeln den Kopf bei einem Aufprall besser stabilisieren könnten [7][14][28].
Die Nackensteifigkeit, die von der Kraft abhängig ist und durch diese aktiv erhöht wer-den kann, beschreibt hier das Ausmaß, in dem der Nacken einer Verformung widersteht, und umfasst sowohlaktive als auch passive Strukturen [7]. Eine stärkere Nackenmuskulatur könnte also die Kinematik von Kopf und HWS besser kontrollieren und so potenziell schädigende Mechanismen wie Hyperextensionund Hyperflexion verhindern [14][17][25] oder auch besser vor kollisionsbedingten Gehirnerschütterungen im Sport schützen [4].
Sportler, die ein SHT erlitten, haben 11–22 % geringere Kraftwerte der Nackenmuskeln [14] als unverletzte Sport-ler. Farley et al. empfehlen einen Mindestkraftwert der Nackenextensoren von 41 kg,um das SHT-Risiko effektiv zu minimieren [9].
Andere Autoren empfehlen ausgeglichene Kraftwerte für Flexion und Extension. Ein Verhältnis nahe dem Wert 1 korreliert mit einer Verringerung der Kopfbeschleunigung [34]. Eine Untersuchung, diesich mit der Kopfballbewegung im Fußball auseinandergesetzt hat, stellte die Kraft des M. sternocleidomastoideus (SCM) als einen prädiktiven Faktor für die einwirkenden Kräfte dar [3].
Datenlage
Obwohl die Datenlage zur Stützung der Hypothese, dass die Nackenkraft einen positiven Einfluss auf Verletzungsrate und -risiko hat, widersprüchlich ist und mehrere Übersichtsarbeiten diemangelnde Studienlage betonen [2][5][7][14], gibt es dennoch Arbeiten, die beachtliche Aspekte zur Unterstützung der These liefern.
Eine Pilotstudie ergab, dass die Nackenkraft einen signifikanten Prädiktor für SHT bei High-School-Sportlern (Basketball, Fußball, Lacrosse) darstellte.
Für jedes Pfund (1 lbs = 0,454 kg) Kraftzuwachs sank die Wahrscheinlichkeit eines SHT um 5 % [4]. Farley et al. (2022) haben in ihrer Studie bei einer Kraftsteigerung der Nackenextensoren um 10 %eine 13 %ige Reduktion des SHT-Risikos festgestellt. Die bereits erwähnte Grenze von 41 kg definierten die Autoren als minimal akzep-tablen Kraftwert. Bei 68 % der Spieler mit geringeren Wertenliegen die Chancen, im Laufe einer professionellen Rugby-Saison ein SHT zu erleiden, äußerst hoch [9].
Laut Maconi et al. (2016) kann ein spezifisches Trainingsprogramm mit dem Fokus auf Kraft und Beweglichkeit den wahrgenommenen Muskelkater verringern und die Muskelfunktion verbessern [20]. Inihrer Arbeit stellten sie einen signifikanten Anstieg der Muskelkraft, des Aktivierungsniveaus und des Bewegungsausmaßes – infolge des verminderten Muskelkaters – fest. Die Autoren vermuteten,dass eine bessere Stabilisierung der Gelenke, eine Beweglichkeitsverbesserung, eine verbesserte Propriozeption und eine Verbesserung der Koaktivierung der Muskula-tur zu den möglichen Mechanismengehören könnten, die zur Verringerung des Muskelkaters führten [20].
Neuromuskuläres Training der Nackenmuskulatur könnte zu einer verbesserten dynamischen Stabilisierung führen. Es wird spekuliert, dass hierin ein beitragender Faktor zur Verringerung der Schwereeines Kopfaufpralls besteht [28]. Andererseits kann die Theorie, dass die Schwere eines Kopfaufpralls durch stärkere und größere Nackenmuskeln abgemildert wird, von der derzeitigen Studienlagenicht unterstützt werden [28].
Des Weiteren diskutierte die Arbeit von Hrysomallis [14], dass die Daten trotz der Evidenz über einen direkten Zu-sammenhang zwischen isometrischer Kraft und einem reduzierten Verletzungsrisikobezüglich einer verbesserten dynamischen Stabilisierung durch höhere isometrische Kraftwerte noch unklar wären [14].
Außerdem ist ebenfalls noch umstritten, welche Art des Trainings in der Verletzungsprävention am sinnvollsten ist [7]. Ein ausgeglichenes Verhältnis der Kraft zwischen Flexion und Extensionkönnte beispielsweise von größerer Be-deutung als absolute Kraftwerte sein [16]. Zudem scheint die Antizipation eines Aufpralls entscheidend [16].
Weitere Kritikpunkte liefern Benson et al. [2]. Sie zeigen auf, dass gezielte Trainingsprogramme zur Kräftigung der Nackenmuskulatur durchaus wirksam sind. Jedoch fehlt den Autoren dieser Studiender Übertrag in einen sportrelevanten Kontext. Kritisiert wurde zum einen, dass die Kraftmessungen oftmals nur isometrisch und nicht dynamisch durchgeführt wurden. Zum anderen beanstandeten siedie fehlende Messung der Muskelaktivierung im Zusammenhang mit einem Kopfaufprall und der Rolle der muskulären Antizipation [2]. Darüber hinaus fehlte den Autoren eine Kontrolle zu früherenVerletzungen am Kopf und an der HWS [2].
Ebenso müssen auch potenzielle alters- und geschlechts-spezifische Unterschiede beachtet werden. Beispielsweise weisen jugendliche Elite-Rugbyspieler geringere Kraftwerte der Nackenmuskulatur alserwachsene Elitespieler auf [12]. Des Weiteren scheinen weibliche und jüngere Athleten anfälliger für Gehirnerschütterung zu sein, und auch deren Erholungszeiten nach Gehirnerschütterung sind imVergleich zu männlichen, erwachsenen Sportlern länger [5][28].
Folglich sind Studien notwendig, die präventive Trainingsprogramme auch auf alters- und geschlechterspezifische Gegebenheiten hin untersuchen und anpassen [7].
Trotz des Mangels an Studien und der teilweise widersprüchlichen Datenlage empfehlen jedoch nach unserem Kenntnisstand ausnahmslos alle Arbeiten zum Thema weiterhin ausdrücklich dieImplementierung von präventivem Training zur Vorbeugung vor Kopf- und Nackenverletzungen. Nicht zu unterschätzen ist dabei auch die relativ einfache und kostengünstige Möglichkeit der Umsetzung.
Trainingsprogramm für die Nackenmuskulatur
Das vorgestellte Trainingsprogramm (▶Tab. 1) soll als Beispiel für direktes Training der Nackenmuskulatur dienen, das auf eine 12-wöchige Saisonvorbereitung im American Football abzielt. Beidiesem Entwurf diente eine große Übersichtsarbeit von Hrysomallis [14] als Orientierung, worin zahlreiche Studien zum Thema Nackentraining auf verschiedenste Art und Weise aufgelistet wurden. Dieam häufigsten verwendeten Belastungsparameter wurden als Vorlage genommen. Bei der Trainingsfrequenz lassen sich 2–3 Trainingseinheiten pro Woche über den gesamten Verlauf der Saisonvorbereitungempfehlen. Das Programm kann sowohl im Profibereich als auch im Training mit semiprofessionellen oder Amateurmannschaften an-gewendet werden [14].
Dennoch sollten Trainingsparameter wie Intensität und Volumen sowie auch die Frequenz der Einheiten bei Bedarf individuell an die Trainierenden angepasst werden, damit ein progressives Vorgehenermöglicht wird. Beispielsweise könn-te als Steigerung bei den dynamischen Übungen (▶Abb. 2–Abb. 5) auf stärkere elastische Bänder oder auf einen Kabel-zug zurückgegriffen werden.
Genauso könnten die isometrischen Übungen (▶Abb. 6–Abb. 9) bei Spielern mit niedrigerer Maximalkraft auch ohne Helm begonnen werden. Zur besseren Kontrolle kann hier in regelmäßigen Abständen zumBeispiel mit kraftmessenden Dynamometern gearbeitet werden. Natürlich sollte das Nackentraining als Ergänzung zum eigentlichen Krafttraining der Spieler dienen und nicht als alleinigeKräftigungsmaßnahme genutzt werden.
Begriffe im American Football
Im American Football gibt es zahlreiche Begriffe, die nur eingefleischte Fans der Sportart kennen. Tight Ends, Receiver und Defensive Backs sind unter-schiedliche Spieler-Positionen. Targeting,Wedge Block und Blind Side Block sind spezifische Spielzüge und Strategien. Wer genaueres zu den Begriffen erfahren möchte, kann sich dazu in einschlägigen Foren im Internet informieren.