Forscher finden Konstruktionsmängel bei Laufschuhen - mehr als ein Drittel mangelhaft

Die Weltgesundheitsorganisation zählt Laufen zu den empfohlenen Aktivitäten, da es einfach durchzuführen ist – ohne spezielle Sportstätten oder aufwendige Ausrüstung, abgesehen von geeigneten Laufschuhen. Diese müssen jedoch so gestaltet sein, dass sie Verletzungen und Überlastungssymptome vermeiden helfen. Trotzdem erleiden jährlich rund 45 Prozent der Hobbyläuferinnen und -läufer Verletzungen. Obwohl Laufen als gesund gilt, kann es also auch gesundheitliche Risiken bergen. 

Ein Forschungsteam der Universität Bayreuth hat aktuell die Sohlenstruktur von mehr als 100 Laufschuhmodellen untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass mehr als ein Drittel der Fersensegmente konstruktive Schwächen aufweist, die das Verletzungsrisiko für Läuferinnen und Läufer erhöhen können. 

Zu hartes oder zu weiches Material beeinträchtigt Dämpfung

Die Fersensegmente von Laufschuhen spielen eine entscheidende Rolle für die Dämpfung. Gut gedämpfte Modelle absorbieren die beim Aufprall entstehende Energie, sodass sie nicht vom Bein aufgenommen werden muss. Das schützt Muskeln und Gelenke vor Überlastung. Komprimiert sich das Material der Ferse nur minimal, wirkt die Dämpfung hart. Doch auch ein zu weiches Material kann als unangenehm empfunden werden, da die Ferse durch das übermäßig nachgebende Material den Boden spüren lässt. Ziel ist es daher, einen idealen Mittelwert zu finden, bei dem eine optimale Dämpfung gegeben ist.

„Die derzeit üblichen Prüfverfahren für Fersensegmente von Laufschuhen sind nicht ideal. Sie testen unter der Annahme, dass bei jedem Schritt exakt fünf Joule Energie absorbiert werden. Doch jeder Mensch läuft unterschiedlich, was bedeutet, dass auch die erzeugte Energie variiert“, erklärt Franz Konstantin Fuss, Leiter des Lehrstuhls Biomechanik und der vorliegenden Studie an der Universität Bayreuth. Er spricht sich daher für alternative Messmethoden aus, die auf individuellen Belastungsprofilen basieren.

Gemeinsam mit den Doktoranden Tizian Scharl und Niko Nagengast hat Fuss ein neues Prüfverfahren entwickelt, das die Eigenschaften von Fersensegmenten differenzierter erfasst. Dabei wird das Verhältnis von aufgenommener Energie zur eingesetzten Kraft analysiert und ein sogenannter „Schulterpunkt“ bestimmt – jener Punkt, an dem dieses Verhältnis sein Maximum erreicht, also maximale Dämpfung bei minimaler Krafteinwirkung erfolgt. Anhand von vier Parametern zum Schulterpunkt untersuchte das Team 112 Laufschuhmodelle verschiedener Marken und klassifizierte sie in drei Gruppen:

• Überkonstruiert (unzureichende Dämpfung, da zu hart – es wäre zu viel Kraft nötig, um die ideale Dämpfung zu erreichen)
• Gut konstruiert (optimale Dämpfung)
• Unterkonstruiert (unzureichende Dämpfung, da zu weich)

Die neue Methode brachte zutage, dass 38 Prozent der getesteten Modelle entweder über- oder unterkonstruiert sind. „Diese Konstruktionsfehler sind den Herstellern nicht bewusst unterlaufen – bislang fehlte schlicht ein geeignetes Prüfverfahren. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch deutlich, dass es verbindliche Richtlinien für das Design von Fersensegmenten braucht, um Laufverletzungen gezielt vorzubeugen“, betont Fuss.

Zudem liefert die Studie erste Impulse für die Entwicklung individuell anpassbarer, 3D-gedruckter Schuhsohlen, bei denen die Fersensegmente durch gezieltes Design auf die Bedürfnisse einzelner Läuferinnen und Läufer abgestimmt werden können.

Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Bioengineering veröffentlicht.