In der Welt des Krafttrainings und der Rehabilitation ist das Verständnis der internen Muskelbelastung von entscheidender Bedeutung, um Trainingseinheiten effektiv zu gestalten und Verletzungen vorzubeugen. Diese Studie beleuchtet drei populäre, aber biomechanisch komplexe Kraftübungen – Kreuzheben, Goodmornings und Split Squats. Mit insgesamt 23 verschiedenen Variationen wurden diese Übungen mittels modernster muskuloskelettaler Simulationssoftware analysiert. Das Hauptziel war es, präzise interne Belastungsbedingungen und die spezifischen Kräfte in den beteiligten Muskeln zu berechnen. Diese tiefgehenden Einblicke bilden nun eine evidenzbasierte Grundlage für maßgeschneiderte Empfehlungen, die sowohl im effizienten Training als auch in der Rehabilitation Anwendung finden können. Ein fundiertes Wissen über die Biomechanik dieser Übungen kann Ihnen helfen, Ihre [beinübungen gym](https://shocknaue.com/beinubungen-gym/) zu optimieren.
Quadrizeps-Muskulatur: Optimale Aktivierung und Training
Die Quadrizeps-Muskulatur, bestehend aus vier Anteilen (M. vastus medialis, M. vastus lateralis, M. vastus intermedius und M. rectus femoris), spielt eine zentrale Rolle bei der Kniestreckung und Hüftbeugung. Die Analyse zeigte deutliche Unterschiede in der Aktivierung dieser Muskelgruppe je nach ausgeführter Übung.
Kreuzheben für den Quadrizeps
Die größten Belastungen für den Quadrizeps wurden beim Kreuzheben festgestellt. Dies legt nahe, dass Kreuzheben bevorzugt werden sollte, wenn ein umfassendes Training des Quadrizeps angestrebt wird, insbesondere zur Kräftigung der Vasti-Muskeln. Ein gewünschter Bewegungsbereich (RoM) von etwa 70° bis 100° in der Kniebeugung ist hierbei optimal.
Split Squats für den Quadrizeps
Bei Split Squats wurden zwar etwas geringere Kräfte im Quadrizeps beobachtet als beim Kreuzheben, sie sind jedoch hervorragend geeignet, wenn eine gezielte Aktivierung der Vasti-Muskeln oder ein kleinerer Kniebeugewinkel (etwa 50° bis 80°) erforderlich ist.
Spezifisches Training des M. rectus femoris
Der M. rectus femoris, der im Gegensatz zu den anderen Vasti-Muskeln auch über das Hüftgelenk verläuft, wurde bei beiden Übungen (Kreuzheben und Split Squats) nur teilweise rekrutiert. Eine konstante Belastung dieses Muskels im hinteren Bein der Split Squats über den gesamten Bewegungsbereich (20° bis 100°) macht diese Übung jedoch zur Empfehlung für seine Stärkung. Vorzugsweise sollte hierbei eine große Schrittlänge und ein kleiner Schienbeinwinkel gewählt werden. Angesichts der unterschiedlichen Belastungsniveaus der Vasti-Muskeln in Vorder- und Hinterbein sowie in verschiedenen Split Squat-Konfigurationen (Schrittlänge und Schienbeinwinkel) ist eine sorgfältige Auswahl der Split Squat-Variante entscheidend, um Verletzungen vorzubeugen und muskuläre Kraftasymmetrien innerhalb des Quadrizeps zu vermeiden. Für einen ausgewogenen [bauch beine po trainingsplan](https://shocknaue.com/bauch-beine-po-trainingsplan/) sind diese Erkenntnisse von großem Wert.
Hamstrings-Muskulatur: Fokus auf Prävention von Knieverletzungen
Die Hamstrings-Muskulatur (Oberschenkelrückseite) ist entscheidend für die Kniebeugung und Hüftextension. Eine Dysbalance zwischen Quadrizeps und Hamstrings, das sogenannte H:Q-Verhältnis, wird oft mit einem erhöhten Risiko für vordere Kreuzbandrisse (ACL-Rupturen) in Verbindung gebracht.
Goodmornings zur Stärkung der Hamstrings
Alle untersuchten Übungen aktivierten die Hamstrings. Während Goodmornings jedoch ausgeführt wurden, blieben die Quadrizepse inaktiv. Dies deutet darauf hin, dass Goodmornings das Potenzial haben, das H:Q-Verhältnis zugunsten der Hamstrings zu verschieben. Eine solche Verschiebung kann maßgeblich zur Prävention oder Genesung von ACL-Rupturen beitragen.
Herausforderungen beim Training des M. semitendinosus
Da bei Goodmornings im Vergleich zu Split Squats und Kreuzheben geringe Bewegungsbereiche im Knie beobachtet wurden, werden die Hamstrings, insbesondere die eingleisigen Muskeln wie der kurze Kopf des M. biceps femoris, nur in diesen spezifischen Gelenkwinkeln trainiert. Die Studie zeigte, dass keine der untersuchten Übungen den M. semitendinosus signifikant stärken konnte (angedeutet durch relativ geringe Kraftniveaus), was auf die Notwendigkeit weiterer Übungen für diesen Muskel hinweist. Dieses Phänomen könnte jedoch auch auf die im Vergleich zu anderen Hamstring-Muskeln geringe maximale isometrische Kraft des M. semitendinosus zurückzuführen sein. Wenn Sie Ihr [hanteltraining frauen](https://shocknaue.com/hanteltraining-frauen/) planen, sollten Sie diese spezifischen Muskelanforderungen berücksichtigen.
Gluteus Maximus: Die effektivsten Übungen für die Gesäßmuskulatur
Der M. gluteus maximus ist einer der größten und kräftigsten Muskeln des menschlichen Körpers, verantwortlich für die Hüftextension und Außenrotation. Seine gezielte Kräftigung ist sowohl für die sportliche Leistung als auch für die Haltung von Bedeutung.
Externe vs. interne Belastung
Frühere Studien berichteten über höhere externe Hüftflexionsmomente bei Goodmornings (1,63 ± 0,14 Nm/kg) im Vergleich zu Kreuzheben (1,4 ± 0,13 Nm/kg) sowie Gelenkmomente in der vorderen Extremität, die mit Split Squats vergleichbar waren (1,71 ± 0,32 Nm/kg), bei Verwendung des gleichen Zusatzgewichts an der Langhantel. Im Gegensatz zu den externen Belastungsbedingungen der Hüfte in der Sagittalebene zeigen unsere Daten jedoch, dass die internen Belastungen der M. gluteus maximus-Kräfte bei Goodmornings signifikant geringer waren als bei Kreuzheben und Split Squats. Hier scheint die Rekrutierung zusätzlicher/anderer Muskeln eine gängige Strategie zu sein, um das größere externe Moment zu kompensieren. Dies unterstreicht, dass die Schätzung der individuellen Muskelbelastung allein auf Basis des externen Moments zu inkorrekten Vorhersagen führen kann, da Gelenkmomente allein die übungsabhängige, individuelle Muskelrekrutierung nicht berücksichtigen können.
Split Squats vs. Kreuzheben und Goodmornings
Um den M. gluteus maximus bei einem Hüftflexionswinkel von etwa 40° bis 90° zu stärken, scheinen Split Squats höhere Muskelkräfte zu erfordern und könnten daher eine effizientere Übung als Kreuzheben oder Goodmornings sein. Kreuzheben sollte gewählt werden, wenn größere Bewegungsbereiche in der Hüfte erforderlich sind.
Vergleich mit EMG-Ergebnissen: Simulation vs. Elektromyographie
Trainingsempfehlungen basieren häufig auf beobachteter EMG-Aktivität. Für isometrische EMG-Messungen unterschieden sich die Aktivierungsmuster des Quadrizeps über verschiedene Kniebeugewinkel und zwischen den einzelnen Muskelanteilen, insbesondere dem M. vastus intermedius, der als am empfindlichsten gegenüber Änderungen der Muskellänge galt.
Grenzen der EMG-Messungen
Die leicht höhere Aktivierung des medialen Anteils des M. vastus medialis und M. vastus lateralis im vorderen Bein während Split Squats stimmt mit früheren Arbeiten überein. Ebben und Kollegen berichteten jedoch bei der Analyse und dem Vergleich von Kniebeugen, Ausfallschritten, Step-ups, Kreuzheben und Beinstreckern über die höchste Aktivität des M. biceps femoris während des Kreuzhebens. Dieses Ergebnis stimmt nur teilweise mit unseren Befunden überein. Unsere Daten legen nahe, dass der kurze Kopf des M. biceps femoris die höchsten Aktivitätswerte während Goodmornings aufweist, während die Muskelkraft für den langen Kopf des vorderen Beins bei Split Squats leicht höher war als beim Kreuzheben und Goodmornings. Da die Fähigkeit der EMG-Messung, das Ausmaß der Muskelkräfte zu bewerten, bekanntermaßen begrenzt ist, weisen unsere Ergebnisse klar darauf hin, dass die Bewertung dynamischer Kraftübungen rein auf Oberflächen-EMG-Messungen basierend eingeschränkt sein kann.
Einschränkungen der Studie
Diese Studie liefert spezifische Belastungsbedingungen während verschiedener Kraftübungen und ermöglicht somit die Ableitung expliziter evidenzbasierter Trainingsempfehlungen. Die in unserer Studie berichteten kinetischen und kinematischen Daten wurden während zweier verschiedener Messsitzungen mit zwei unterschiedlichen Gruppen erhoben. Es wurden jedoch keine Unterschiede zwischen den Gruppen beobachtet, geringe Trainingslasten verwendet und alle Modelle wurden hinsichtlich ihrer anthropometrischen Daten basierend auf den grundlegenden Bewegungsaufgaben individualisiert. Hier könnten insbesondere unterschiedliche Segmentlängen zwischen den beiden Gruppen die externen Gelenkmomente und somit auch die berechneten Muskelkräfte beeinflussen. Es ist zu beachten, dass Vergleiche innerhalb der verschiedenen Split Squat-Ausführungen und zwischen Goodmornings und Kreuzheben von dieser Einschränkung nicht betroffen sind.
Die Anwendung muskuloskelettaler Simulation zur Bestimmung interner Belastungsbedingungen sowie Muskelaktivität und -kräfte leidet unter einer Vielzahl von Annahmen und Vereinfachungen. Schellenberg und Kollegen zeigten kürzlich bei ähnlichen Modellierungstechniken kritische Fehler bei der Verwendung von Referenz-muskuloskelettalen Analysen zur Bestimmung interner Belastungsbedingungen während Kniebeugen. Eine nahezu lineare Abhängigkeit des Fehlers vom Kniegelenkwinkel wurde zwischen gemessenen und geschätzten Gesamtgelenkkontaktkräften beobachtet, was zu einem durchschnittlichen maximalen Spitzenfehler von etwa 60% bei den tiefsten Kniebeugewinkeln führte. Diese Fehler demonstrieren die Sensibilität solcher Modelle zur Vorhersage interner Belastungsbedingungen und legen nahe, dass die Ergebnisse der vorliegenden Studie mit Vorsicht zu interpretieren sind. Wichtig ist jedoch, dass die Autoren anmerkten, dass ein Vergleich der Belastungsbedingungen über Übungen mit ähnlichen Beugewinkeln weiterhin möglich sein sollte, Vergleiche über weit auseinanderliegende Gelenkbeugewinkel jedoch mit Vorsicht interpretiert werden sollten. Als vergleichende Studie sollten die hier berichteten Unterschiede zwischen den Trainingsübungen dennoch neues und evidenzbasiertes Wissen für die Gestaltung von Trainings- und Rehabilitationsprogrammen liefern, auch wenn die absolute Größe der berichteten Kräfte wahrscheinlich nicht exakt ist. Eine weitere Untersuchung und Validierung der in dieser Studie vorhergesagten Kraftgrößen ist jedoch eindeutig indiziert.
Die geschätzte maximale Spannung im Muskelgewebe des M. vastus lateralis betrug etwa 61 kPa während der Kreuzheben-Übung. Dies ist höher als das gemeinhin anerkannte ultimative Belastungsniveau von Muskelgewebe von 50 kPa, was darauf hindeutet, dass die geschätzten Muskelkräfte eher höher sind als jene, die tatsächlich physiologisch auftreten. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass die angenommenen Muskelquerschnittsflächen des generischen Modells im Vergleich zu unseren typischen Teilnehmern kleiner waren. Darüber hinaus könnte es sein, dass die Hebelarme des Muskels in hohen Beugungspositionen unterschätzt werden. Ähnlich lagen die berichteten durchschnittlichen Gesamtgelenkkontaktkräfte zwischen 9 und 127 N/kg und übertrafen die in vivo gemessenen Werte bei tiefen Kniebeugen (25 N/kg) oder Kniebeugen (26 N/kg). Im Vergleich zu ihrer Kohorte hoben unsere Teilnehmer zusätzliches Gewicht an der Langhantel, was wahrscheinlich auch zu zusätzlicher synergistischer Muskelaktivität (meist mit kürzerem Hebelarm) und somit zu höheren Gesamtgelenkkontaktkräften führte. Es ist zu beachten, dass bei Kniebeugen eine Überschätzung der Kniegelenkkontaktkraft nur bei hohen Kniebeugewinkeln auftritt, während sie bei niedrigen Kniebeugewinkeln im Vergleich zu In-vivo-Messungen unterschätzt wird. Als vergleichende Studie tragen die hier berichteten Unterschiede zwischen den Trainingsübungen jedoch weiterhin zu neuem und evidenzbasiertem Wissen für die Gestaltung von Trainings- und Rehabilitationsprogrammen bei.
Relevante Erkenntnisse für die Prävention von ACL-Rupturen
Ein wichtiger Parameter für die Prävention oder Rehabilitation von ACL-Rupturen scheint das H:Q-Verhältnis zu sein. Hier wurden unter anderem Goodmornings und Kreuzheben als Widerstandsübungen eingesetzt, um das H:Q-Verhältnis zu verschieben.
Die Bedeutung des H:Q-Verhältnisses
Unter der Annahme, dass das Ziel darin besteht, das Verhältnis zugunsten der Hamstrings zu verschieben, legen die in dieser Studie präsentierten Daten nahe, dass Goodmornings eine geeignete Übung sind. Es wurde jedoch gezeigt, dass Kreuzheben und Split Squats das Verhältnis eher zugunsten des Quadrizeps verschieben und daher in einem ACL-relevanten Umfeld eher vermieden werden sollten. Würde der oben erwähnte beugungsabhängige Fehler berücksichtigt, würde sich das H:Q-Verhältnis bei Goodmornings sogar noch verbessern, da dieses spezielle muskuloskelettale Modell die internen Belastungsbedingungen bei niedrigen Kniebeugewinkeln zu unterschätzen scheint.
Fazit
Die detaillierte biomechanische Analyse von Kreuzheben, Goodmornings und Split Squats mittels muskuloskelettaler Simulation liefert wertvolle evidenzbasierte Erkenntnisse für die Optimierung von Krafttraining und Rehabilitation. Die Studie unterstreicht, dass die Wahl der Übung einen signifikanten Einfluss auf die interne Muskelbelastung verschiedener Muskelgruppen, insbesondere Quadrizeps, Hamstrings und Gluteus Maximus, hat.
Für die gezielte Stärkung des Quadrizeps, insbesondere der Vasti-Muskeln, ist Kreuzheben bei größeren Bewegungsbereichen empfehlenswert, während Split Squats bei kleineren Kniebeugewinkeln und zur spezifischen Kräftigung des M. rectus femoris im hinteren Bein vorteilhaft sind. Goodmornings erweisen sich als effektiv, um das Hamstrings-zu-Quadrizeps-Verhältnis (H:Q-Verhältnis) zugunsten der Hamstrings zu verschieben, was eine wichtige Rolle bei der Prävention von vorderen Kreuzbandrissen spielt. Split Squats zeigten sich als überlegen für die Aktivierung des M. gluteus maximus in mittleren Hüftflexionswinkeln.
Es wurde auch deutlich, dass die Bewertung von Übungen allein auf Basis von Oberflächen-EMG-Messungen ihre Grenzen hat, da diese nicht immer das tatsächliche Ausmaß der Muskelkräfte widerspiegeln. Obwohl die Studie methodische Einschränkungen aufweist und die absoluten Kraftwerte mit Vorsicht zu interpretieren sind, liefern die vergleichenden Ergebnisse dennoch ein robustes Fundament für fundierte Trainingsentscheidungen.
Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für Trainer, Sportwissenschaftler, Physiotherapeuten und alle, die ihr Training auf wissenschaftlichen Grundlagen aufbauen möchten, um maximale Effizienz und Sicherheit zu gewährleisten. Berücksichtigen Sie diese Informationen, um Ihr Training zielgerichteter und sicherer zu gestalten und Ihre körperlichen Ziele effektiver zu erreichen.
Referenzen
Schellenberg F,