Dieser Artikel ist Teil des Expertendossiers „Die Faszien“.
Kapitel 2 — Wissenszentrum Blue PortanceWie verhalten sich Faszien unter Belastung?
Zusammenfassung — Eine Faszie reagiert nicht wie eine ideale Feder. Ihre Antwort hängt von der Stärke der Last, ihrer Richtung, ihrer Geschwindigkeit und vor allem ihrer Dauer ab. Unter konstanter Last kann sie sich weiter verformen: Das ist das Kriechen. Wird sie bei konstanter Verformung gehalten, setzt sie allmählich weniger Kraft entgegen: Das ist die Spannungsrelaxation. Während eines Belastungs-Entlastungs-Zyklus gibt das Gewebe so einen Teil der Energie ab: Das ist die Hysterese.
1. Ein anisotropes und nichtlineares Material
Die Kollagenfasern sind in Ruhe gewellt und strecken sich dann allmählich. Die scheinbare Steifigkeit nimmt daher mit der Dehnung zu. Da die Fasern zudem eine eigene Ausrichtung besitzen, reagiert das Gewebe nicht in allen Richtungen gleich: Es ist anisotrop.
Diese Nichtlinearität lässt sich an einer typischen Spannungs-Dehnungs-Kurve dichter Bindegewebe ablesen. Bei geringen Dehnungen entspricht der anfängliche Bereich niedriger Steifigkeit, in der englischsprachigen Literatur toe region genannt, der bloßen allmählichen Streckung der gewellten Fasern, die dabei wenig Widerstand leisten. Sobald die Fasern sich nach und nach in Zugrichtung ausgerichtet haben, tritt das Gewebe in einen annähernd linearen Bereich ein, der durch eine deutlich höhere Steifigkeit gekennzeichnet ist. Bei größeren Verformungen erreicht es dann eine Schwelle für Mikroläsionen und schließlich für den Riss (Fung, 1993).
Belastungsgeschwindigkeit und Faserrichtung
Die Antwort hängt außerdem von der Geschwindigkeit ab. Eine schnelle Beanspruchung und eine langsam aufgebrachte Last erzeugen nicht dieselbe Verformung. Bei hoher Geschwindigkeit verhält sich das Gewebe nämlich steifer, weil die zeitabhängigen viskösen Mechanismen keine Zeit haben, sich vollständig zu entfalten. Diese Geschwindigkeitsabhängigkeit erklärt, warum eine schnelle und eine allmähliche Belastung nicht genau dieselbe vorübergehende mechanische Antwort hervorrufen. So führt ein abruptes Hinsetzen nicht zum selben mechanischen Ergebnis wie ein allmähliches Platznehmen auf einer Sitzfläche, selbst wenn der Endzustand ähnlich erscheint.
Die Anisotropie hat konkrete Folgen. Ein Fasziengewebe, das in der Hauptrichtung seiner Fasern beansprucht wird — zum Beispiel die Fascia lata in der Längsachse des Oberschenkels —, weist nicht dieselbe Steifigkeit auf wie bei einer Beanspruchung in einer anderen Richtung. Wie ausgeprägt dieser Unterschied ist, hängt jedoch von der lokalen Architektur des betreffenden Gewebes ab, die eher multiaxial als streng unidirektional sein kann. Diese Richtungsabhängigkeit erklärt, warum zwei äußerlich ähnliche Gewebe auf dieselbe Belastung unterschiedlich reagieren können, je nachdem, unter welchem Winkel sie einwirkt. Deshalb müssen Versuchsprotokolle auch stets die getestete Belastungsrichtung angeben, damit sie untereinander vergleichbar sind.
2. Das Kriechen unter konstanter Last
Wird eine Last aufrechterhalten, kann sich das Gewebe weiter verformen, auch wenn die Kraft nicht mehr zunimmt. Dieses Kriechen verbindet eine Umorganisation der Fasern mit Verschiebungen der flüssigen Phase. Ein Teil davon bildet sich nach der Entlastung zurück; eine starke oder lang andauernde Last kann die Erholungszeit verlängern (Fung, 1993).
Biphasisches Modell und der Fall der Fascia thoracolumbalis
Forschende haben diese Art von Verhalten in hydratisierten Geweben, insbesondere im Gelenkknorpel, als Wechselwirkung zwischen einer porösen festen Matrix und einer interstitiellen flüssigen Phase modelliert (Mow et al., 1980). Dieses Modell unterscheidet eine feste Phase, die aus dem Netzwerk von Fasern und Zellen besteht, und eine flüssige Phase aus Wasser und gelösten Molekülen, die den Raum zwischen den Fasern ausfüllt. Die quantitative Übertragung dieses Modells auf die Faszien erfordert gewebespezifische Daten, da sich ihre Architektur und ihre Belastungsbedingungen von denen des Knorpels unterscheiden.
In hydratisierten Bindegeweben im weiteren Sinne kann die Verschiebung von Wasser innerhalb der Matrix — schematisch vergleichbar mit dem allmählichen Herauspressen einer Flüssigkeit aus einem porösen Material, ohne dass die Architekturen deshalb gleichwertig wären — zu diesem zeitlichen Verlauf beitragen. Der jeweilige Anteil von Flüssigkeitsbewegungen und Faserumorganisation hängt jedoch vom Gewebe und von der Art der Belastung ab. Die menschliche Fascia thoracolumbalisFascia thoracolumbalisDie Fascia thoracolumbalis ist ein Verbund bindegewebiger Schichten im unteren Rücken. Sie umhüllt die tiefen Rückenmuskeln und nimmt Ansätze oder Ausläufer mehrerer Rumpf- und Beckenmuskeln auf.Vollständigen Eintrag lesen : Fascia thoracolumbalis selbst zeigt ein ausgeprägtes viskoelastisches Verhalten mit Hysterese und Spannungsrelaxation unter Beanspruchung, das direkt im Zugversuch gemessen wurde (Yahia et al., 1993).
Das Kriechen hilft zu verstehen, warum die Expositionsdauer ebenso zählt wie die momentane Intensität. Es bedeutet nicht, dass das Gewebe endgültig „zusammengedrückt“ wird. Nach der Entlastung kehren sich die Flüssigkeitsbewegungen teilweise um, und das Gewebe nähert sich allmählich wieder seinem Ausgangszustand an. Diese Erholung kann jedoch für eine unterschiedlich lange Zeit unvollständig bleiben, insbesondere wenn die Last die Anpassungskapazität des Gewebes überschritten hat.
3. Die Spannungsrelaxation
Hält man das Gewebe auf einer bestimmten Länge, nimmt die Kraft, die zur Aufrechterhaltung dieser Verformung nötig ist, mit der Zeit ab. Diese Relaxation verteilt die inneren Spannungen anders. Sie darf nicht mit einem Verschwinden jeglicher Belastung der Zellen, Gefäße oder benachbarten Nerven verwechselt werden.
Das längere Sitzen veranschaulicht dieses Phänomen. Im Moment des Hinsetzens werden die Gewebe unter den Sitzbeinhöckern abrupt verformt und setzen einen anfänglich relativ hohen Widerstand entgegen. Wird die Haltung unverändert beibehalten, nimmt dieser Widerstand durch Spannungsrelaxation allmählich ab. Das Gewebe „gibt ein wenig nach“, ohne dass die lokale Kompression der Gefäße und Nervenendigungen deshalb verschwindet. In der Sitzposition unterliegen die Gewebe unter den Sitzbeinhöckern also ebenfalls zeitabhängigen Phänomenen. Ihre Verformung verändert sich unter der aufrechterhaltenen Last, während sich auch der lokale Druck und die lokale Durchblutung selbst verändern können. Diese Mechanismen können zum allmählichen Auftreten von Unbehagen im Laufe der Minuten beitragen, ohne es allein vollständig zu erklären. Auch die individuelle Empfindlichkeit, ScherkräfteScherungDie Scherung ist eine Verformung, die durch parallel oder tangential zu einer Oberfläche wirkende Kräfte entsteht, welche benachbarte Schichten oder Bereiche eines Gewebes gegeneinander verschieben.Vollständigen Eintrag lesen : Scherung und die lokale Temperatur spielen nämlich eine Rolle — daher das Interesse an der posturalen Mikrovariabilität, die in Kapitel 5 behandelt wird.
4. Hysterese und Dissipation
Während eines Zyklus folgt die Entlastungskurve nicht genau der Belastungskurve. Die Differenz entspricht einer dissipierten Energie, die hauptsächlich in Form von Wärme abgegeben wird. Die Hysterese ist somit eine Eigenschaft von Verformungszyklen; eine streng statische Haltung fällt eher in den Bereich von Kriechen und Relaxation.
Das Gehen liefert ein wiederholtes Beispiel für diesen Belastungs-Entlastungs-Zyklus. Bei jedem Schritt dehnt die Belastung die Faszien und Sehnen der unteren Extremitäten und lässt sie anschließend wieder los, wobei die Entlastung einen leicht anderen Verlauf nimmt als die Belastung. Die Fläche zwischen den beiden Kurven stellt die in jedem Zyklus dissipierte Energie dar. Diese Dissipation ist an sich weder gut noch schlecht: Sie schützt das Gewebe teilweise vor einer abrupten Freisetzung der gespeicherten Energie. Sie verringert jedoch den Anteil an mechanischer Energie, der in jedem Zyklus zurückgegeben wird; bei einer wiederholten Bewegung muss dieser Verlust gegebenenfalls durch zusätzliche Muskelarbeit ausgeglichen werden.
Myofasziale Kraftübertragung und Interpretation der Hysterese
Es wäre unzutreffend zu behaupten, dass Energie wie eine Flüssigkeit in der Faszie „zirkuliert“. Sie kann übertragen, elastisch gespeichert oder dissipiert werden. Ein Teil der von einem Muskel erzeugten Kraft kann so auf benachbarte Bindegewebe übertragen werden, statt ausschließlich dem Weg über die Sehne zu folgen (Huijing, 2003) (Maas & Sandercock, 2010). Studien belegen diesen Mechanismus der myofaszialen KraftübertragungMyofasziale KraftübertragungDie myofasziale Kraftübertragung bezeichnet die Weitergabe eines Teils der von einem Muskel erzeugten Kraft an die Bindegewebe und die benachbarten Muskeln, außerhalb seiner Sehne.Vollständigen Eintrag lesen : Myofasziale Kraftübertragung experimentell. Sein Ausmaß lässt sich jedoch nicht auf einen universellen Anteil reduzieren: Es variiert stark je nach untersuchtem Muskel, Protokoll und Belastungsbedingungen (Wilke et al., 2018).
In der Forschung dient die Hysteresefläche mitunter als indirekter Indikator für den Zustand eines Bindegewebes. Eine größere Schleife kann so auf eine erhöhte Dissipation hindeuten, die je nach Kontext mit einer veränderten Zusammensetzung oder Organisation der Matrix einhergeht. Dieser Indikator ist jedoch mit Vorsicht zu interpretieren. Er spiegelt nämlich ein globales mechanisches Verhalten wider, das unter genau definierten Versuchsbedingungen gemessen wurde. Für sich allein erlaubt er daher keinen Schluss auf einen pathologischen Zustand des Gewebes bei einer bestimmten Person.
5. Warum Zeit und Erholung entscheidend sind
Entlastungsphasen ermöglichen eine teilweise mechanische und flüssigkeitsbezogene Erholung. Die Abfolge der Belastungen, ihre Amplitude und die Dauer der Ruhephasen bestimmen das Gesamtverhalten. Diese zeitliche Dimension bereitet das Kapitel über die Verteilung der Belastungen vor.
Diese vier Eigenschaften — Nichtlinearität, Kriechen, Relaxation und Hysterese — treten im Alltag nicht isoliert auf: Sie wirken zusammen. Längeres Sitzen verbindet allmähliches Kriechen, lokalisierte Spannungsrelaxation und Hysterese-Mikrozyklen, die mit spontanen Haltungsanpassungen zusammenhängen. Diese Kombination — mehr als ein einzelner Mechanismus — bestimmt, ob sich ein Gewebe während der Entlastungsphasen vollständig erholt oder vor der nächsten Beanspruchung eine unvollständige mechanische Erholung aufweist. Wiederholen sich die Beanspruchungen vor der vollständigen Erholung, kann sich die mechanische Antwort auf die folgenden Zyklen dadurch verändern. Die längerfristigen strukturellen Anpassungen wiederum hängen vom Gewebe, von der Intensität der Lasten und vom biologischen Kontext ab. Kapitel 9, das der Degeneration und der Fibrose gewidmet ist, wird sie eingehender untersuchen.
Eine praktische Konsequenz für den Sitzkomfort
In praktischer Hinsicht laden diese vier mechanischen Eigenschaften dazu ein, über eine binäre Sicht des Haltungskomforts hinauszugehen, die einfach ein „weiches“ einem „steifen“ Gewebe gegenüberstellen würde. Ein und dasselbe Gewebe kann sich nämlich je nach der Belastungsvorgeschichte der vorangegangenen Minuten unterschiedlich verhalten. So zeigt ein kürzlich entlastetes Gewebe nicht unbedingt dieselbe mechanische Antwort wie nach einer Phase kontinuierlicher Belastung. Diese Abhängigkeit von der Belastungsvorgeschichte — mehr als von einer festen Eigenschaft des Gewebes — ist einer der Gründe, warum sich das Erleben des Sitzkomforts im Laufe der Zeit verändert, auch auf einer Sitzfläche, die sich selbst nicht verändert. Diese Sicht der Faszie als mechanisch aktives Gewebe und nicht als bloße passive Hülle zeichnet die Synthese von Lesondak nach (Lesondak, 2019).
Das Wichtigste in Kürze
- Die Faszie ist viskoelastisch, anisotrop und nichtlinear.
- Unter konstanter Last nimmt die Verformung durch Kriechen mit der Zeit zu.
- Bei konstanter Verformung relaxiert die innere Kraft allmählich.
- Die Hysterese betrifft Belastungs-Entlastungs-Zyklen und darf die Begriffe Kriechen oder Relaxation nicht ersetzen.
Häufige Fragen
Ist eine Faszie elastisch?
Warum kann ein geringer Druck mit der Zeit unangenehm werden?
Ist Kriechen immer pathologisch?
Wissenschaftliche Literatur
- Fung YC. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. Springer; 1993.
- Mow VC, Kuei SC, Lai WM, Armstrong CG. Biphasic creep and stress relaxation of articular cartilage in compression: theory and experiments. J Biomech Eng. 1980;102(1):73–84.
- Yahia L, Pigeon P, DesRosiers EA. Viscoelastic properties of the human lumbodorsal fascia. J Biomed Eng. 1993;15(5):425–429.
- Huijing PA. Muscular force transmission necessitates a multilevel integrative approach. Exerc Sport Sci Rev. 2003;31(4):167–175.
- Maas H, Sandercock TG. Force transmission between synergistic skeletal muscles through connective tissue linkages. J Biomed Biotechnol. 2010;2010:575672.
- Wilke J, Schleip R, Yucesoy CA, Banzer W. Not merely a protective packing organ? A review of fascia and its force transmission capacity. J Appl Physiol. 2018;124(1):234–244.
- Lesondak D. Le Fascia. Éditions Ressources Primordiales; 2019.
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Hinweis: Dieser Inhalt erläutert allgemeine Mechanismen. Er stellt weder eine medizinische Diagnose noch eine therapeutische Empfehlung dar.
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