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The German Journal of Sports Medicine is directed to translational science and clinical practice of Sports Medicine and its adjacent fields, which investigate the influence of physical activity, exercise, training and sports, as well as a lack of exercise affecting healthy people and patients of all age-groups. It addresses implications for prevention, diagnosis, therapy, rehabilitation and physical training as well as the entire Sports Medicine and research in sports science, physiology and biomechanics.

The Journal is the leading and most widely read German journal in the field of Sports Medicine. Readers are physicians, physiologists and sports scientists as well as physiotherapists, coaches, sport managers, and athletes. The journal offers to the scientific community online open access to its scientific content and online communication platform.

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Sportmedizin
ÜBERSICHT
FUSSBALLSCHUH 2010

Fußballschuh 2010 – Eine Übersicht im Hinblick auf die Weltmeisterschaft in Südafrika

Football Shoe 2010 – A Review in Respect of the World Championship in South Africa

ZUSAMMENFASSUNG

Die  aktuellen  Trends  und  Entwicklungen  am  Fußballschuh  sind  ein  Spiegelbild der  Weiterentwicklung  des  Fußballsports.  Der  Fußballsport  ist  in  den  letzten Jahren immer schneller und athletischer geworden und ist geprägt von schnellen Antritten,  Sprints  und  radikalen  Richtungswechseln.  Diese  Veränderungen finden  ihren  Niederschlag  in  aktuellen  Schuhkonzepten,  ein  Fokus  liegt  auf Rutschfestigkeit  und  Stabilität  des  Schuhs.  Mit  neuer  Stollengeometrie  und neuen  Materialien  konnte  die  Griffigkeit  und  Stabilität  deutlich  unterstützt werden. Der Einsatz von synthetischen Materialien ermöglicht eine signifikante Gewichtsreduktion  gegenüber  Lederschuhen.  Ein  weiterer  Vorteil  synthetischer Materialien  ist  die  Integration  von  stabilisierenden  Elementen,  sowohl  in  der Außensohle als auch am Schaft. Ziel ist es im Mittelfußbereich eine ausreichende Stabilität sicherzustellen um Mittelfußverletzungen vorzubeugen.
Der Trend Gewichtselemente in die Sohle zu integrieren um den Schwerpunkt des Schuhs zu verlagern um die Schusskraft zu erhöhen hat sich nicht in der Breite durchsetzen können. Viele Spieler sehen den Vorteil der höheren Schusskraft durch das höhere Schuhgewicht mehr als aufgehoben. Weiterhin wird das Fußballspiel derzeit geprägt von dem zunehmenden Einsatz von Kunstrasen. Der ursprüngliche Wunsch  mit  Kunstrasen  einheitliche  Verhältnisse  weltweit  sicherzustellen  hat sich in dieser Form nicht erfüllt. Lediglich Fußballplätze auf welchen UEFA oder FIFA Turniere ausgetragen werden sind durch ein entsprechendes Normenwerk der FIFA reglementiert. Ein Anstieg der Verletzungshäufigkeit, bzw. eine Zunahme der Verletzungsschwere auf Kunstrasen gegenüber Naturrasen konnte in aktuellen Studien  nicht  nachgewiesen  werden.  Aufgrund  der  sehr  unterschiedlichen Kunstrasentypen sind generelle Empfehlungen bezüglich eines optimalen Schuhs nicht möglich. Die Hersteller stellen unter dem Begriff „Kunstrasen geeignet“ eine Palette an Schuhen zur Verfügung, um den verschiedenen Kunstrasenverhältnissen gerecht zu werden.

Schlüsselwörter: Sport, Fuß, Fußball, Schuh, Kunstrasen

SUMMARY

The current trends in the development of soccer shoes reflect the chance in the soccer game. Soccer has become much faster, more athletic and with an increased  importance  of  acceleration,  sprints  and  radical  change  of  direction.  These chances have driven the development of soccer shoes, with a focus on traction and stability.
Traction could be improved by new cleat geometries and new materials. By using synthetic material instead of leather, it was possible realize a significant weight reduction. Moreover, synthetic materials allow integrating stabilizing elements not only into the sole, but also into the shaft. The aim is to provide sufficient stability to the midfoot to prevent midfoot injuries.
There is a declining trend to add weight elements into the sole to change the center of gravity and to improve the maximal velocity of the soccer ball. The majority of  players  felt,  that  the  disadvantages  of  increased  weight  outweigh  the  advantages of increased ball velocity.
Moreover  the  development  is  driven  by  the  increasing  use  of  artificial  turf.  The initial expectations to provide identical conditions worldwide did not come up. Only the features of artificial turf used for international tournaments of UEFA or FIFA were harmonized by FIFA standards.
Current studies did not prove an increase in injury frequency or severity on artificial  turf  compared  to  natural  turf.  Due  to  the  varying  conditions  of  artificial turf there is no recommendation for an optimal soccer shoe. The manufacturers provide a range of shoes under the label “qualified for artificial turf ” to meet the different local conditions.

Key words: sports, soccer, foot, football, shoe, artificial turf

EINLEITUNG

Die Geschwindigkeit des Fußballspiels hat in den letzten 20 Jahren erheblich zugenommen. Allerdings hat der Spieler auf die gesamte Spielzeit  gesehen,  nur  wenige  Sekunden  wirklichen  Ballkontakt (10). Neben den Eigenschaften zum eigentlichen Ballspiel muss der Fußballschuh daher zahlreiche andere Charakteristiken aufweisen, um den Anforderungen des Spiels gerecht zu werden. Die Laufstrecke pro Spiel beträgt ca. 10- 14 km, wobei in den entscheidenden Spielsituationen kurze schnelle Sprints über 20- 30m und schnelle Richtungswechsel dominieren (12, 27). Oft entscheiden Bruchteile von Sekunden, welcher Spieler den Ball zuerst erreicht. Neben einer guten Bodenhaftung kommt daher dem Gewicht des Sportschuhs eine immer größere Bedeutung zu (30).
Hinzu  kommen  die  unterschiedlichen  Anforderungen  der Bodenbeläge.  Gras,  Kunstrasen  oder  der  Hallenboden  machen grundsätzlich unterschiedliche Sohlenkonstruktionen erforderlich. Allerdings hat sich die Vorstellung, dass Kunstrasen identische Bedingungen  für  das  Fußballspiel  schafft,  als  Irrtum  herausgestellt. Alter des Materials, Materialmischungen, Feuchtigkeit und Pflegezustand haben erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften  des  Spielfelds  (21, 20, 19),  so  dass  eine  allgemein  gültige Empfehlung für die Schuhwahl auf Kunstrasen nicht gegeben werden kann. Von Seiten der FIFA wurde 2004 ein spezielles Normenwerk  etabliert,  was  eine  möglichst  große  Nähe  des  Kunstrasens zum Naturrasen sichern stellen soll. Die getesteten Eigenschaften beziehen sich sowohl auf Spielqualität des Kunstrasens als auch auf Verletzungsrisiken (z.B. Abrieb der Haut bei einem Sturz). Unterschieden werden „FIFA recommended 1 Star“ für Freizeitanlagen  und  „FIFA  recommended  2  Star“  für  FIFA-Endrunden  und Spitzenwettbewerbe der UEFA (siehe auch www.fifa.com).
Fuller et al. untersuchten die Verletzungshäufigkeit auf verschiedenen Bodenbelägen, sowohl im Training als auch im Wettkampf (8, 9). Die Arbeitsgruppe fand weder bei Frauen noch bei Männern signifikante Unterschiede in der Verletzungshäufigkeit, entgegen  früheren  Arbeiten,  die  auf  Kunstrasen  gehäuft  Verletzungen  beobachteten  (1).  Orchad  et  al.  stellten  hierbei  einen Zusammenhang  her  zwischen  Verletzungsrate  und  Bodenhärte als auch Bodenhaftung der Schuhe (24). Möglicherweise hat die Weiterentwicklung  der  Stollengeometrie  zu  einer  Angleichung der Verletzungsraten auf den verschiedenen Bodenformen beigetragen. Ein guter Fußballschuh sollte den Spieler bei der Leistung optimal  unterstützen  und  gleichzeitig  Schutz  vor  Verletzungen bieten (33).

TRAKTION UND STOLLENGEOMETRIE

Die  Form  und  Position  der  Stollen  sollte  auf  dem  Spielfeld  eine möglichst hohe Traktion sicherstellen. Traktion beschreibt die Umsetzbarkeit  von  Antriebskraft  in  Vortrieb.  Unterschieden  werden die rotatorische und die translatorische Traktion, d.h. der Widerstand des Schuhs gegen Rotationskräfte bzw. Kräfte in der Ebene. Gerade die schnellen Richtungswechsel erfordern eine hohe Traktion auch zur Seite, da sonst der Spieler wegrutschen würde (17). Die  Entwicklung  der  letzten  Jahre  ging  aufgrund  verschiedener biomechanischer  Untersuchungen  weg  von  den  runden  Stollen (meist sechs bis acht Stück), hin zu länglich gestalteten Stollen, die quer und längs auf der Sohle positioniert wurden (Abb. 1 und 2).


Im  Randbereich  der  Sohlen  bieten  diese  länglichen  Stollen  mehr Widerstandsfläche  was  die  Rutschfestigkeit  bei  seitlichen  Bewegungen erhöhen soll. Die Untersuchungen von Villwock et al. (33) zeigten, dass bei der rotatorischen Translation grundsätzlich dem Untergrund  eine  höhere  Bedeutung  zukommt  als  der  Stollengeometrie,  lediglich  multiple  kleine  Stollen  waren  klassischen  Konfigurationen von 7-21 Stollen unterlegen. Queen et al. (2008) (26) untersuchten den plantaren Spitzendruck bei verschiedenen Stollengeometrien  und  fanden  in  Schuhen  mit  wenigen,  aber  langen Stollen  einen  signifikant  höheren  Maximaldruck  als  bei  Schuhen mit einer höheren Stollenzahl.
Basierend auf Vorteilen der runden Stollen, die bei den Spielern eine hohe Akzeptanz besitzen und eine gleichmäßige Stollendruckverteilung ermöglichen sowie den Vorteilen der länglichen Stollen bezüglich Traktion, wurde eine neue Generation von Stollen entwickelt, die die jeweiligen Vorteile vereinen sowie zusätzlich noch bessere Beschleunigungseigenschaften bieten sollen. Die seitlichen flachen Stollenwände wurden beibehalten, in Richtung der Sohle wurden die Stollen halbkreisförmig gestaltet, um eine den runden Stollen ähnlich gleichmäßige Druckverteilung zu bieten.
Zudem  wurde  die  Größe  und  Ausrichtung  der  Stollen  entsprechend  der  zu  erwartenden  Kräfte  angepasst  (Abb.  3).  Daten bezüglich der tatsächlichen biomechanischen Effekte wurden aber bisher nicht publiziert.
Die wissenschaftliche Diskussion, in wie weit die neuen Sohlen-  und  Stollenkonstruktionen,  welche  immer  radikalere  Richtungswechsel  ermöglichen,  mit  einer  erhöhten  Rate  an  Kreuzbandverletzungen  assoziiert  sind,  ist  noch  nicht  abgeschlossen. Während einige Autoren einen Zusammenhang für wahrscheinlich halten (16, 15), werden statistische Zusammenhänge von anderen Arbeitsgruppen verneint. Tendenziell überwiegen aber klar die Arbeiten,  welche  ein  erhöhtes  Verletzungsrisiko  verneinen  (5, 37, 13, 3, 25, 36, 11).
Für den Hallenfußballschuh hat sich die Kombination aus verschiedenen  Gummimischungen  bewährt,  die  abrieb-  und  gleichzeitig rutschfest sind (Abb. 4) (21).

STABILITÄT

Auf der einen Seite besteht der Wunsch des Spielers an den Schuh, die  immer  athletischere  Spielweise  zu  unterstützen,  auf  der  anderen Seite führen die hohe Bodenhaftung und der schnelle Richtungswechsel neben Foulspiel zu einer erheblichen Belastung der biologischen  Strukturen  (156).  Im  Training  wird  den  neuen  Anforderungen  an  Koordination  und  Kraft  konsequent  Rechnung getragen. Der Fußballschuh sollte aber ebenfalls den Fuß vor unphysiologischer Flexion und Torsion schützen. Bei modernen Fußballschuhen setzt sich die Gesamtstabilität aus den stabilisierenden Effekten von Außensohle, den stabilisierenden Elementen im Mittelfußbereich sowie den stabilisierenden Elementen im Obermaterial bzw. Schaft zusammen (4). Die Integration von stabilisierenden Elementen  in  den  Schaft  wurde  möglich  durch  die  Verwendung von  synthetischen  Obermaterialien.  Das  Obermaterial  kann  mit der  Sohle  so  stabil  verbunden  werden,  dass  der   gesamte  Schuh als mechanische Einheit betrachtet werden kann (17). Stacoff et al. (30) untersuchen den Effekt der Sohle auf die Gesamtstabilität des Fußes, Vergleichsstudien zwischen den verschiedenen Schuhgenerationen liegen aber nicht vor.
Vor allem am Mittelfuß wird ein Zusammenhang zwischen Schuh  und  Verletzung  diskutiert.  Mittelfußdistorsionen,  die  um 2005  gehäuft  auftraten  wurden  fast  ausschließlich  bei  im  Mittelfuß extrem flexiblen Schuhen beobachtet (23, 22, 35) (Abb. 5). Die meisten Hersteller versuchen derzeit eine hohe Flexibilität in Höhe  der  Zehengrundgelenke  umzusetzen,  während  unter  dem Mittelfuß die Sohle vor Distorsionen schützen sollte (Abb. 6).

OBERMATERIAL

Für viele Jahre war Leder das bevorzugte Obermaterial von Fußballschuhen. Gerade von den jüngeren Spielern werden in der letzten Zeit jedoch auch immer mehr synthetische Schaft-Materialien getragen  (34).  Neben  dem  geringen  Gewicht  bieten  hochwertige synthetische Schaft-Materialien dem Spieler eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen (17, 4, 18):

  • Höhere Passformstabilität als Leder über einen sehr langenZeitraum, unabhängig von den Witterungsbedingungen.
  • Hohe Haltbarkeit und geringer Abrieb.
  • Nehmen keine Feuchtigkeit auf und bleiben auch sounter extremer Nässe sehr leicht.
  • Pflegeleicht ohne Schuhcreme – ein trockenes oder feuchtes Tuch reicht aus um den Schuh zu reinigen.
  • Das Material ist einlagig für bessere Ballkontrolle(weniger Schichten zwischen Fuß und Ball)
  • Synthetische  Materialien  ermöglichen  eine  mechanisch  effektive  Verbindung  zwischen  Obermaterial  und  Außensohle.Dies führt dazu, dass der gesamte Schuh als mechanische Einheit betrachtet werden kann. Stabilisierende Elemente können  verstärkt auch im Obermaterial platziert werden (z.B. stabilisierende Bänder für  zusätzlichen  Halt  und  Stabilität  bei  seitlichen  Bewegungen).

Viele der modernen Design-Elemente die für die jungen Spieler einen hohen Symbolwert besitzen (z.B. der Schuh von Lionel Messi) lassen sich nur mit synthetischen Schaft-Materialien realisieren (Abb. 7).

SCHWERPUNKT DES FUSSBALLSCHUHS

Vor einigen Jahren war die Einlage von Gewichten in die Zwischensohle zur Veränderung des Schwerpunkts sehr populär. Durch die Positionierung  eines  Gewichts  zwischen  10  bis  40  g  in  der  Zwischensohle  unter  dem  Vorfuß,  lässt  sich  der  Schwerpunkt  des Schuhs unter den Schusspunkt am Fuß verschieben. Wissenschaftlich nachgewiesen ist eine um bis zu 5% höhere Schusskraft (4).
Diese Technologie wird wahlweise angeboten, d.h. der Spieler kann sich individuell entscheiden, ob er die Einlegesohle mit dem zusätzlichen  Gewicht  trägt  oder  ob  die  sehr  leichte  Einlegesohle ohne Zusatzgewicht zum Einsatz kommt. Die Realität hat aber gezeigt, dass der Nachteil des höheren Gewichts entscheidender ist, als der Vorteil der höheren Schusskraft – denn wer den Ball nicht erreicht,  weil  er  zu  langsam  ist,  braucht  auch  keine  Schusskraft mehr.
Entsprechende Daten sind zwar nur für den Laufsport publiziert, eine Übertragbarkeit der Zusammenhänge auf den Fußballschuh ist  aber  anzunehmen.  Beim  Laufen  wurde  bei  einer  Gewichtsdifferenz der Schuhe von 100g pro Fuß ein 1% höherer Energiebedarf festgestellt (7, 31).
Daher  sind  die  Gewichte  weitgehend  wieder  verschwunden, stattdessen haben sich Versteifungselemente in der Zwischensohle etabliert, die neben der Erhöhung der Schusskraft (4, 2) auch zu einer Versteifung im Mittelfuß führen, mit dem Ziel Verletzungen in dieser Region zu vermeiden (35, 23) (Abb. 8).

FAZIT

Die  Konstrukteure  moderner  Fußballschuhe  versuchen  den  Spagat  zwischen  einem  möglichst  niedrigen  Gewicht,  optimaler  Bodenhaftung und Vorfußflexibilität bei gleichzeitiger Stabilisierung des  Mittelfußes  umzusetzen.  Ein  Beispiel  für  diese  Entwicklung ist der adidas™ F50 adizero, der von vielen Weltklassespielern wie z.B.  Lionel  Messi,  David  Villa,  Sami  Nasri,  Lukas  Podolski,  Karim Benzema, Arjen Robben, Eljero Elia, Ashley Young, Jermain Defoe, Diego  Forlan  verwendet  wird.  Trotz  des  sehr  niedrigen  Gewichts von 165 Gramm werden bei Stabilität und Traktion Werte analog der schwereren Modelle erreicht (nicht publizierte Messungen des Herstellers).
Nike™ hat das seit einigen Jahren erhältliche Topmodell Nike™ Total90 Laser III bzw. Nike™ Mercurial Vapor V weiter überarbeitet und liegt aktuell bei einem Gewicht von 230 Gramm.
Puma™ hat einen sehr leichten Schuh für die Weltmeisterschaft angekündigt, Details wurden aber bisher nicht veröffentlicht.
Wir dürfen also gespannt sein, wie die Entwicklung weitergeht und  welche  Neuheiten  noch  im  Rahmen  der  kommenden  Weltmeisterschaft präsentiert werden.

Danksagung:
Mein  besonderer  Dank  gilt  den  Fußballschuhexperten  der  Firma adidas™, den Departements ait und dem Football Footwear Product Creation Team, insbesondere Aubrey Dolan, Marco Mueller, Harald Körger und Udo Müller für alle Unterstützung und für die Bereitstellung  des  Bildmaterials.  Ohne  ihr  Mitwirken  wäre  ein  Artikel dieser Aktualität nicht möglich gewesen.

Abgesehen von der Bereitstellung des  Bildmaterials durch die Firma Adidas  erfolgte  keine  finanzielle  oder  sonstige  Unterstützung  bei  der Erstellung des  Manuskripts durch Firmen, Institute oder Hersteller.Die  Orthopädische  Klinik  München-Harlaching  ist  FIFA  Medical Centre of Excellence.

HINWEISE FÜR DIE PRAXIS

Tipps zum Kauf eines Fußballschuhs

  1. Überlegen Sie sich, für welchen Untergrund Sie denSchuh brauchen (Kunstrasen, Naturrasen, trockener Rasen, nasser Rasen, Sand usw.) (26).
  2. Testen Sie möglichst viele unterschiedliche Schuhe,um den Schuh mit der für Sie optimalen Passform herauszufinden (28).
  3. Achten Sie besonders auf die Passform im Bereich derFerse. Ein guter Kontakt zwischen Fersenkappe und Ferse ist der Schlüssel zur Stabilität im Schuh (26).
  4. Tasten Sie den Schuh aus, um Verarbeitungsfehler oderNähte zu entdecken, die zu Passformproblemen oder Druckstellen führen können.
  5. Probieren Sie die Schuhe mit den Socken, die Sie auch zum Fußballspielen verwenden (17).
  6. Die Stabilität des Schuhs kann einfach getestet werden, in dem der Schuh mit einer Hand an der Spitze gehalten wird und mit der anderen an der Ferse. Der Schuh sollte im Bereich der Großzehengrundgelenke abknicken und nicht unter dem Mittelfuß (35)(Abb. 6).

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Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. med. Markus Walther
FIFA Medical Centre of Excellence,
Schön-Klinik München-Harlaching
Zentrum für Fuß- und Sprunggelenkchirurgie
Schön-Klinik München-Harlaching
Harlachingerstr. 51
81547 München
E-Mail: MWalther@schoen-kliniken.de
 
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