Kontaktstelle Fuß – Pedale
Die Kontaktstelle Pedale ist für die biomechanische Analyse unter zwei Aspekten interessant. Zum einen geht es um die Frage, wie stark der Fuß beim Pedalieren belastet wird, und damit um die Analyse und Vermeidung möglicher Beschwerdebilder. Zum anderen ist sie für die Bewegung der Kurbeln und damit für den gesamten Vortrieb des Rades hauptverantwortlich.
Belastungsanalyse
Biomechanisch stellt die feste Verbindung von Klickpedale und Radschuh (über die Pedalplatten) eine Besonderheit dar. Die herkömmliche Geh- oder Laufbewegung besteht aus drei unterschiedlichen Phasen:
In der ersten Phase setzt die Ferse auf dem Boden auf, in der mittleren Stützphase verlagert sich die Gewichtskraft über den Mittelfuß und die dritte Phase stellt den Zehenabdruck dar. Durch die Abrollbewegung verteilt sich die Kraft während eines Schrittes auf verschiedene Bereiche des Fußes.
Im Gegensatz zu dieser Abrollbewegung liegt im Radsport der Kraftangriffspunkt ausschließlich auf dem Vorfuß. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Stoßbelastung im Vergleich zum Laufen deutlich minimiert auftritt, das heißt die Belastung auf Bänder, Sehnen und Gelenke tritt wesentlich reduzierter auf. Nachteilig wirkt sich die kleinere Auflagefläche auf die Druckverteilung unter dem Fuß auf. Nach dem physikalischen Grundgesetz
Druck = Kraft pro Fläche führt eine kleinere Auflagefläche zu einer erhöhten Druckbelastung im Bereich des Fußballens und der Zehen (vor allem der Großzehe). Hieraus resultieren im Radsport bekannte Beschwerdebilder wie kribbelnde Zehen, Taubheitsgefühl an den Zehen, Fußbrennen und Taubheitsbeschwerden im Ballenbereich.
Durch die (im Vergleich zum Laufen) höhere Frequenz werden die einzelnen Druckpunkte im Ballenbereich so wiederkehrend belastet, dass die Entlastungsphasen relativ kurz ausfallen.
Anhand von Druckverteilungsmessungen, die dynamisch während des Fahrens durchgeführt werden, wird die Druckbelastung unter dem Fuß aufgezeichnet und analysiert. Dadurch können typische Belastungspunkte erkannt und lokalisiert werden.
Auf der Grundlage dieser Druckverteilungsmessungen können Maßnahmen ergriffen werden, um die maximalen Belastungspunkte zu reduzieren. Hierzu sind die Auswahl von geeigneten Radschuhen, das Ermitteln einer optimalen Cleats-Position und der Gebrauch von geeigneten Radschuheinlagen zu zählen. So hat sich gezeigt, dass verschiedene Schuhe bei einer Person und ansonsten konstanten Bedingungen (Position, Trittfrequenz, Leistung) durchaus unterschiedliche Druckverteilungsmuster produzieren können. Auch eine Veränderung in der Position der Cleats (Verschieben nach vorne/hinten oder innen/außen) kann einen gewissen Einfluss ausüben.
Ebenso wie bei Laufschuhen haben Einlagen den wohl größten Effekt auf die Druckbelastung unter der Fußsohle. Durch eine leichte Anhebung im Bereich des Längsgewölbes oder durch eine punktuelle Erhöhung in der retro-capitalen Region (Bereich zwischen Ballen und Längsgewölbe des Fußes) können hohe Druckpunkte am Ballen reduziert werden, da die Belastung auf einer größeren Fläche verteilt wird. Auch für die Radschuheinlagen gilt: Je individueller die Einlage auf den jeweiligen Fuß und die jeweilige Situation im Schuh angepasst ist, desto besser ist die Belastungssituation.
Leistungsdiagnostik
Der zweite Aspekt bei der Analyse der Kontaktstelle Pedale ist der der Leistungsdiagnostik. Hierbei geht es um die Frage, unter welchen Bedingungen der Sportler die höchste Leistung, also den best möglichen Vortrieb durch die Kraftübertragung auf die Pedalen erzielen kann. Zu diesem Zweck werden im allgemeinen die mechanischen Parameter Trittfrequenz, Trittkraft und Leistung herangezogen.
Die Trittfrequenz wird in der Einheit [1/min] gemessen und gibt an, wieviele Kurbelumdrehungen der Sportler in einer Minute realisiert. Sie ist somit ein Maß für die Trittgeschwindigkeit. Die Trittfrequenz ist durch die feste Verbindung der Pedalen für den linken und den rechten Fuß identisch.
Die Kraft wird in der Einheit [Newton] angegeben und ist ein Maß für die Stärke, mit der zu jedem Zeitpunkt in die Pedale getreten wird. Über einen längeren Zeitraum betrachtet ergibt sich ein Kraft-Zeit-Verlauf, der im allgemeinen für den linken und den rechten Fuß unterschiedlich ist.
Beim Pedalieren gibt es eine Druckphase, die ganz grob abgeschätzt von der oberen bis zur unteren Pedalstellung geht. In diesem Bereich liegt der Punkt der maximalen Kraftentwicklung, der während des gesamten Trittzyklus auftritt. In der Zugphase, die wiederum sehr grob abgeschätzt von der unteren bis zur oberen Kurbelstellung geht, ist die Kraft, mit der der Fuß auf die Pedale tritt, sehr gering. Bestenfalls ist hier sogar eine negative Kraft möglich, was einem Zug an der Pedale entspräche. Reale Messungen haben aber gezeigt, dass kaum ein Fahrer in der Lage ist, solche Zugkräfte tatsächlich zu erzeugen. Es ist offensichtlich, dass die Druck- und Zugphasen für den linken und den rechten Fuß konträr verlaufen. Für den Vortrieb ist die Summe der Kräfte von linkem und rechtem Fuß zu jedem Zeitpunkt relevant.
Aus den Parametern Trittfrequenz und Kraft lässt sich die Leistung bestimmen. Diese ist, über einen längeren Zeitraum betrachtet, für die Gesamtgeschwindigkeit über eine gefahrene Strecke entscheidend. Die Leistung kann gesteigert werden, indem die Kraft auf die Pedalen erhöht wird, oder indem schneller getreten, also die Trittfrequenz erhöht wird.
Eine wesentliche Einschränkung bei der Analyse der Leistung ist bislang die Tatsache, dass am Markt befindliche Messsysteme lediglich die Gesamtleistung erfassen können, jedoch nicht die Teilbeträge des linken und rechten Fußes. Daher ist die Entwicklung einer Messtechnik und der dazugehörigen Software zur genauen Differenzierung der Leistung für den linken und rechten Fuß unter reellen Bedingungen eine wesentliche Aufgabe für die nähere Zukunft.
Dann wäre es auch möglich, rechts-links-Vergleiche in Bezug auf asymmetrisches Treten anzustellen.
