Dieser Artikel ist Teil des Expertendossiers „Die Faszien“.
Kapitel 3 — Wissenszentrum Blue PortanceWie übertragen und verteilen Faszien Belastungen?
Zusammenfassung — Faszien verbinden Strukturen, die Kräfte erzeugen, aufnehmen und weiterleiten. Ihre Faserarchitektur kann eine Last verteilen, ihre Richtung verändern und sie auf mehrere Gewebe aufteilen. Diese Umverteilung hängt von den Ansätzen, der Faserausrichtung, der Beweglichkeit der Grenzflächen und der Beteiligung der Muskulatur ab. Sie ist von der Energiedissipation und vom Kontaktdruck zu unterscheiden.
1. Kraft, Druck und mechanische Spannung: drei verschiedene Begriffe
Eine Kraft beschreibt eine mechanische Einwirkung. Der Druck bezieht diese Kraft auf eine Kontaktfläche. Die mechanische Spannung wiederum beschreibt die auf eine Fläche bezogenen inneren Kräfte im Gewebe. Ein an der Grenzfläche gemessener Sitzdruck gibt daher nicht unmittelbar alle inneren Spannungen wieder.
Diese drei Größen unterscheiden sich nämlich darin, was sie messen und wo sie es messen. Die Kraft ist eine globale Größe, ausgedrückt in Newton, die nichts darüber aussagt, wie sie verteilt ist. Der Druck — zum Beispiel mit einer Sensormatte unter einer sitzenden Person gemessen — entspricht einem Mittelwert über die Fläche jeder Messzelle, an der Grenzfläche zwischen Körper und Sitzfläche. Er gibt daher nur über diese Kontaktfläche Auskunft. Die mechanische Spannung hingegen ist im Inneren des Gewebes selbst definiert. Sie kann daher von Punkt zu Punkt stark variieren, auch unter einem Bereich, in dem der an der Oberfläche gemessene Kontaktdruck homogen erscheint.
Was bildgebungsgestützte Modellierungen zeigen
Modellierungen, die MRT und Finite-Elemente-Methode kombinieren, zeigen, dass die maximalen Spannungen und Verformungen in tiefen Geweben, insbesondere im Muskel, liegen können, ohne sich direkt aus dem an der Grenzfläche gemessenen Druck allein ableiten zu lassen (Linder-Ganz et al., 2007). Zwei Auflagen, die unterschiedliche Oberflächendrücke erzeugen, können sogar ähnliche Profile der tiefen Spannungen aufweisen (Boyle et al., 2020). So können zwei Sitzflächen einen recht ähnlichen mittleren Druck oder eine ähnliche Oberflächendruckverteilung aufweisen und dennoch in der Tiefe unterschiedliche Verformungen hervorrufen. Die Form des Sitzbeinhöckers, die Dicke und die Eigenschaften der Weichteile sowie ihre Gleitmöglichkeiten verändern nämlich die Kompression und die ScherungScherungDie 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 von Muskel und Fettgewebe. Der Grenzflächendruck allein erlaubt daher keine Vorhersage darüber.
Die Rolle der Weichteildicke
In der Sitzposition werden die Weichteile zwischen der Auflagefläche und den knöchernen Vorsprüngen, insbesondere den Sitzbeinhöckern, belastet. Die Geometrie dieser Vorsprünge, die Dicke der verschiedenen Schichten, ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Gleitmöglichkeiten bestimmen die Verteilung der inneren Spannungen. Die Weichteildicke verändert diese Verteilung, ihre Wirkung ist jedoch nicht durchweg schützend. Modellierungen zeigen nämlich einen komplexen Zusammenhang zwischen Fettgewebsdicke, Körpergeometrie, Muskelatrophie und inneren Spannungen; in manchen Konfigurationen zeigt sich sogar eine Zunahme der tiefen Spannungen mit dem Body-Mass-Index (Elsner & Gefen, 2008) (Chen et al., 2022). Die Schutzwirkung eines dickeren Fettgewebes hängt daher auch von der Form der knöchernen Vorsprünge, den Eigenschaften von Muskel und Fett und deren Verformung unter Last ab.
2. Übertragen, ohne alles zu übertragen
Muskelfasern setzen an Aponeurosen und Septen an; ein Teil ihrer Kraft kann seitlich über die Bindegewebe übertragen werden (Huijing, 2003). Die Verbindungen zwischen synergistischen Muskeln ermöglichen zudem lokale Übertragungen.
Huijing schlägt eine „mehrstufige“ Lesart dieser Übertragung vor. Die von einem Muskel erzeugte Kraft folgt demnach nicht einem einzigen Weg. Sie verteilt sich vielmehr gleichzeitig entlang der Sehne, über die myofaszialen Verbindungen mit den benachbarten Muskeln und über die bindegewebigen Hüllen, die den Muskel mit den angrenzenden Kompartimenten verbinden (Huijing, 2003). Wenn ein Muskel Kraft entwickelt, wird der Großteil davon auf seine Sehne übertragen. Ein Bruchteil kann auch auf die intermuskulären Septen und die benachbarten Bindegewebe übertragen werden, je nach den anatomischen Verbindungen, der Gelenkstellung und dem Aktivierungszustand der beteiligten Muskeln. Spätere Arbeiten haben bestätigt, dass benachbarte synergistische Muskeln über diese bindegewebigen Verbindungen einen Teil ihrer Kraft austauschen können. Dieser Austausch erfolgt somit außerhalb des jedem Muskel eigenen Sehnenwegs (Maas & Sandercock, 2010).
Eine Übertragung, die sich abschwächt und aufteilt
Diese Übertragung schwächt sich ab und teilt sich auf. Sie hängt von der Gelenkstellung, der Muskelaktivität und den anatomischen Grenzen ab. Eine systematische Übersichtsarbeit hebt hervor, dass intermuskuläre Übertragungsketten tatsächlich existieren. Ihr gesamter mechanischer Beitrag lässt sich jedoch nur schwer eindeutig quantifizieren, so stark hängt er von den Versuchsbedingungen ab — Gelenkwinkel, Kontraktionsniveau, beteiligte Muskeln (Krause et al., 2016). Es wäre daher übertrieben, diese Übertragung als gegenüber dem klassischen Sehnenweg durchweg dominant darzustellen. Sie ist ein realer und dokumentierter, aber zusätzlicher Mechanismus, der die bekannte Sehnenanatomie nicht ersetzt — eine Vorsicht in der Interpretation, die auch die Synthese von Lesondak teilt (Lesondak, 2019).
3. Eine Last im Raum verteilen
Eine große Auflagefläche verringert in der Regel den mittleren Druck, doch die innere Verteilung hängt auch von der Dicke, der Steifigkeit und der Form der Gewebe ab. Die Einheit aus Haut, Fettgewebe, Faszien und Muskeln ist an dieser Umverteilung beteiligt. Der jeweilige Beitrag jeder Schicht hängt von ihrer Geometrie, ihren mechanischen Eigenschaften und ihren Grenzflächen ab, wobei insbesondere die Faszienschichten Spannungen in mehrere Richtungen weiterleiten. Eine Vergrößerung der Kontaktfläche kann den mittleren Druck verringern. Bleibt die Last jedoch um einen knöchernen Vorsprung konzentriert, gleiten die Gewebe schlecht oder treten erhebliche Scherkräfte auf, können die tiefen Spannungen hoch bleiben: Die an der Oberfläche sichtbare Verteilung garantiert daher keine gleichwertige Umverteilung über die gesamte Gewebedicke.
Ein nützliches Bild: die gespannte Membran
In einem vereinfachten Membranmodell lässt sich ein gespanntes Faszienblatt mit Vorsicht mit einer elastischen Membran vergleichen, auf der ein Gewicht ruht. Die Last wird dann nicht nur am Kontaktpunkt getragen, sondern verteilt sich entlang der gespannten Fasern bis zu ihren peripheren Verankerungspunkten. Je stärker die Membran gespannt ist und je mehr ihre Fasern so ausgerichtet sind, dass sie auf den belasteten Bereich zulaufen, desto wirksamer ist diese Verteilung. Umgekehrt konzentriert ein lockeres oder wenig gespanntes Gewebe die Last stärker am Angriffspunkt, mit geringerer Umverteilung zur Peripherie hin. Dieses Bild bleibt jedoch eine Vereinfachung. Anders als eine ideale isotrope Membran besitzt eine reale Faszie nämlich eine bevorzugte Faserausrichtung, sodass die Umverteilung selbst anisotrop ist und bestimmte Achsen bevorzugt.
Anisotropie und das Modell der Biotensegrität
Die Anisotropie leitet die Last entlang bestimmter Ausrichtungen. Eine Veränderung der Gleitfähigkeit oder der Faserorganisation — etwa nach einer Narbe — kann diese Bahnen und die lokale Spannungsverteilung verändern.
Die Biotensegrität schlägt vor, das mechanische Gleichgewicht des Körpers als ein System aus Zug- und Druckkräften zu verstehen, die in einem kontinuierlichen Netzwerk von Bindegeweben verteilt sind, statt als eine Aufschichtung starrer, aufeinandergesetzter Segmente. Dieser Rahmen hilft so, sich vorzustellen, wie sich eine Last in einer verbundenen Struktur umverteilen kann. Er bleibt jedoch ein interpretatives Modell: Nützlich, um bestimmte Phänomene der Spannungsverteilung zu denken, stellt er keinen validierten experimentellen Nachweis aller seiner Implikationen dar (Bordoni & Myers, 2020).
4. Umverteilung über die Zeit
Die Viskoelastizität verändert die Verteilung allmählich: Kriechen, Relaxation und Flüssigkeitsverschiebungen verändern den Anteil der Last, den jede Komponente trägt (Fung, 1993; Yahia et al., 1993). Ein und derselbe äußere Druck bedeutet daher keinen konstanten inneren Zustand während der gesamten Exposition.
Diese zeitliche Umverteilung, die in Kapitel 2 auf der Ebene eines isolierten Gewebes beschrieben wurde, wird komplexer, wenn mehrere übereinanderliegende Gewebe beteiligt sind. Unter den Sitzbeinhöckern beansprucht die Last gleichzeitig Haut, Fett, Faszien und Muskeln. Manche Schichten werden dabei komprimiert, andere verschieben sich seitlich, während ihre Grenzflächen gegeneinander gleiten können. In-vivo-Messungen mittels MRT bestätigen diese Komplexität, insbesondere durch ein messbares Gleiten des Musculus gluteus maximus gegenüber dem Sitzbeinhöcker unter Last (Zappalá et al., 2024).
Unter einer aufrechterhaltenen Last entwickelt sich die viskoelastische Verformung von Fett und Muskel mit der Zeit. Die Verteilung der Spannungen auf die verschiedenen Schichten kann sich daher verändern, je nach ihren mechanischen Eigenschaften, ihrer Geometrie und ihren Gleitmöglichkeiten. Die Umverteilung hängt somit weniger von einer einzelnen Schicht ab als von der mechanischen Organisation des Ganzen. Diese mechanischen Veränderungen können zu einer allmählichen Veränderung der Auflageempfindungen nach mehreren Minuten der Unbeweglichkeit beitragen, ohne für sich allein das empfundene Unbehagen zu erklären, das auch von der Durchblutung, der Innervation, der lokalen Temperatur und der individuellen Empfindlichkeit abhängt.
5. Verteilung und Dissipation sind keine Synonyme
Die Verteilung oder Ausbreitung beschreibt eine räumliche Umverteilung. Die Dissipation beschreibt eine Umwandlung von Energie während der Verformung. So kann ein Gewebe eine Kraft verteilen, ohne viel Energie zu dissipieren, oder Energie in einem Bereich dissipieren, der stark belastet bleibt.
Diese beiden Begriffe beantworten unterschiedliche Fragen. Die Verteilung beantwortet die Frage „Wohin geht die Last?“: Sie beschreibt, wie sich eine Kraft auf mehrere Bereiche oder mehrere Gewebe aufteilt. Die Dissipation hingegen beantwortet die Frage „Was wird aus der Energie?“: Sie beschreibt den Anteil der mechanischen Energie, der bei der Rückkehr in den Ausgangszustand nicht zurückgegeben wird und hauptsächlich in Wärme umgewandelt wird, wie in Kapitel 2 im Zusammenhang mit der Hysterese erläutert.
Ein sehr elastisches Gewebe kann so eine Last wirksam über eine große Fläche verteilen — gute Verteilung — und dabei fast die gesamte gespeicherte Energie bei der Entlastung zurückgeben — geringe Dissipation. Umgekehrt kann ein stark dämpfendes Gewebe viel Energie dissipieren, ohne die Last deshalb wirksam im Raum zu verteilen, wenn seine Kontaktzone lokal begrenzt bleibt. Die Verwechslung dieser beiden Eigenschaften führt zu Fehlinterpretationen: Ein Gefühl des „Einsinkens“ oder eine wahrgenommene Dämpfung beim Sitzen garantiert für sich genommen keine bessere räumliche Verteilung der Spannungen. Ein sehr weicher Schaumstoff kann so einen Teil der Energie absorbieren und ein Gefühl der Dämpfung vermitteln, während die knöchernen Vorsprünge einsinken und sich die Drücke lokal konzentrieren. Umgekehrt kann eine wenig dissipative Struktur eine Last wirksam über eine größere Fläche verteilen. Dämpfen, Verteilen und den Wechsel der Auflagepunkte ermöglichen sind daher drei unterschiedliche mechanische Funktionen.
Das Wichtigste in Kürze
- Äußerer Druck und innere mechanische Spannung sind nicht gleichwertig.
- Faszien sind an der lokalen und regionalen Kraftübertragung beteiligt.
- Die Verteilung hängt von der Architektur, den Ansätzen und der Gleitfähigkeit ab.
- Räumliche Umverteilung und Energiedissipation müssen unterschieden werden.
Häufige Fragen
Garantiert ein geringer Druck, dass keine mechanische Spannung vorliegt?
Kann eine Faszienspannung auf Distanz wirken?
Dämpfen Faszien Stöße?
Wissenschaftliche Literatur
Zitierte Literatur (1/2)
- Boyle CJ, Carpanen D, Pandelani T, Higgins CA, Masen MA, Masouros SD. Lateral pressure equalisation as a principle for designing support surfaces to prevent deep tissue pressure ulcers. PLOS One. 2020;15(1):e0227064.
- Chen Y, Shen Y, Wang K, et al. Mechanical analysis of deep tissue injury during sitting in patients with spinal cord injury via parametric finite element model. Biomech Model Mechanobiol. 2022;21(5):1573–1584.
- Elsner JJ, Gefen A. Is obesity a risk factor for deep tissue injury in patients with spinal cord injury? J Biomech. 2008;41(16):3322–3331.
- Fung YC. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues. Springer; 1993.
- Linder-Ganz E, Yarnitzky G, Yizhar Z, Siev-Ner I, Gefen A. Assessment of mechanical conditions in sub-dermal tissues during sitting: a combined experimental-MRI and finite element approach. J Biomech. 2007;40(7):1443–1454.
- Yahia L, Pigeon P, DesRosiers EA. Viscoelastic properties of the human lumbodorsal fascia. J Biomed Eng. 1993;15(5):425–429.
Zitierte Literatur (2/2)
- Zappalá S, Keenan BE, Marshall D, Wu J, Evans SL, Al-Dirini RMA. In vivo strain measurements in the human buttock during sitting using MR-based digital volume correlation. J Biomech. 2024;163:111913.
- 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.
- Krause F, Wilke J, Vogt L, Banzer W. Intermuscular force transmission along myofascial chains: a systematic review. J Anat. 2016;228(6):910–918.
- Bordoni B, Myers T. A Review of the Theoretical Fascial Models: Biotensegrity, Fascintegrity, and Myofascial Chains. Cureus. 2020;12(2):e7092.
- Lesondak D. Le Fascia. Éditions Ressources Primordiales; 2019.
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