Ein Krafttraining kann die von muskuloskeletalen Beschwerden betroffene Körperregion durch gezielte Kräftigung der dazugehörigen Muskulatur stärken und kann somit diesen Beschwerden, aber auch Fehlhaltungen entgegenwirken. Ziel ist die Stabilisierung und Kräftigung des Muskel-Skelett-Systems, sodass eine erhöhte Belastbarkeit erreicht werden kann. In diesem Beitrag werden zunächst allgemeine Grundsätze zum Krafttraining vorgestellt samt der dazugehörigen Belastungsnormative und deren methodischen Umsetzungsprinzipien. Anschließend wird das Krafttraining als verhaltenspräventive Maßnahme im Rahmen von erfolgreich durchgeführten Untersuchungen bei verschiedenen Berufsgruppen zur Therapie berufsbedingter Muskel-Skelett-Beschwerden vorgestellt und somit in den aktuellen Wissensstand dieser Thematik eingeordnet. Es zeigt sich, dass solche Interventionen am Arbeitsplatz einen positiven Effekt auf die Gesundheit der Arbeitnehmenden haben.
Hintergrund – Krafttraining
Bei einem Krafttraining wird primär mit zusätzlichen Lasten und Widerständen gearbeitet. Dabei können diese überwunden werden (konzentrische Muskelaktivität), gehalten werden (isometrische Muskelaktivität) oder dem Widerstand nachgebend entgegengewirkt werden (exzentrische Muskelaktivität). Durch diese verschiedenen Arbeitsweisen der Muskulatur werden differenzierte Bewegungen im Alltag und im Sport ermöglicht [7].
Um die Maximalkraft eines Muskels zu erhöhen, kann zum einen „die Steigerung der Aktivierungsquote (Anzahl der zeitgleich aktiven motorischen Einheiten) und […] [zum anderen] die Zunahme des Muskelquerschnitts (Hypertrophie)“ zielführend sein [22]. Die Anpassungseffekte zur Steigerung der Maximalkraft können somit zum einen auf neuronaler (erhöhte Aktivierungsquote) und zum anderen auf morphologisch-muskulärer (Hypertrophie) Ebene stattfinden. Bei Letzterem kommt es durch das Training zu einer „Zunahme von Größe und Anzahl der Myofibrillen durch Einlagerung von Aktin‑, Myosin- und Titinfilamenten“ [15]: Die Muskelfasern hypertrophieren.
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Zu Beginn des Krafttrainings wächst die Maximalkraft vergleichsweise schnell an, ohne nennenswerte Hypertrophieeffekte in den Muskelfasern zu erzielen. Dies ist auf neuronale Anpassungsmechanismen zurückzuführen. Adaptationen auf neurophysiologischer Ebene können durch eine Verbesserung der inter- und intramuskulären Koordination erzielt werden. Durch eine Optimierung der Rekrutierung und Frequentierung der Muskelfasern (intramuskulär) sowie der Ökonomisierung von Bewegungsabläufen (intermuskulär) kann eine effektive Leistungssteigerung erzielt werden [7, 14, 22]. Nach 4 bis 5 Wochen Training bzw. 15–18 Trainingseinheiten setzt verstärkt das Dickenwachstum der Muskelfaser ein [15], wobei das Leistungsniveau und der Trainingszustand der Trainierenden zu berücksichtigen sind.
Die erhöhte Muskelkraft, die das Krafttraining mit sich bringt, führt aus präventiver Sicht zu einer reduzierten Beanspruchung des passiven Bewegungsapparats, insbesondere im Bereich der Gelenke und der Wirbelsäule [24]. Im höheren Alter hilft es den Menschen trotz altersbedingter Abnahme der Muskelmasse selbstständig zu bleiben, dient als Unfallprophylaxe (Sturzprävention) und führt zu einer höheren Lebensqualität. Im Bereich der medizinischen Rehabilitation dient es nach Verletzungen, Operationen und chronischen Erkrankungen der Gelenke dem Wiedererlangen der persönlichen Leistungsfähigkeit – Beruf‑, Haushalts- und Freizeitaktivitäten können wieder ausgeführt werden. Zusätzlich hat Training im Allgemeinen eine positive Auswirkung auf die Psyche: Das Selbstbewusstsein (z. B. durch Körperformung) und das Vertrauen in den eigenen Körper werden gestärkt [15].
Belastungsnormative des Hypertrophietrainings
Belastungsnormative dienen als Beschreibungsgrößen der Trainingsbelastung. Hierzu gehören die Belastungsintensität, der Belastungsumfang, die Belastungsdauer und die Belastungsdichte.
Durch die Definition dieser Belastungskomponenten erfolgt die Gestaltung des Trainings und damit der äußeren Belastung, die auf die Trainierenden wirkt.
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Im Bereich des Krafttrainings existieren Belastungsnormative für alle Krafttrainingsformen (Maximalkraft‑, Hypertrophie‑, Kraftausdauer- und Reaktivkrafttraining). Da in betrieblichen Trainingsinterventionen zur Reduktion von muskuloskeletalen Beschwerden vorwiegend Hypertrophie- und Kraftausdauertrainings verfolgt werden, sollen an dieser Stelle exemplarisch die Belastungsnormative des Hypertrophietrainings vorgestellt werden.
Die Belastungsintensität ist wohl die wichtigste Variable, wenn es um das Muskelwachstum geht [4]. Sie beschreibt die Last (oder das Gewicht), mit der das Training durchgeführt wird. Oftmals wird hier das 1-Wiederholungsmaximum bestimmt, welches die Last angibt, mit der eine einzige Wiederholung einer beliebigen Kraftübung durchgeführt werden kann (entspricht 100 % der dynamischen Maximalkraft). Danach wird die Belastungsintensität für das Training berechnet [2]. In der Literatur besteht ein Konsens darüber, dass die Belastungsintensität bei einem Hypertrophietraining bei 60–90 % des 1-Wiederholungsmaximums liegen sollte [4, 15, 18, 24]. Es wird also mit submaximalen bis hohen Krafteinsätzen gearbeitet, die im Idealfall bis zur lokalen Muskelermüdung ausgeführt werden sollten.
Der Belastungsumfang, also die Anzahl der Wiederholungen, die durchgeführt werden, sollte zwischen 6 und 15 Wiederholungen liegen. Ein Mehrsatztraining mit 3 bis 6 Sätzen ist einem Einsatztraining, im Hinblick auf die Hypertrophieeffekte, vorzuziehen [18, 24]. Die Übungen sollten in einem langsamen bis zügigen Tempo ausgeführt werden [2]. Im Hinblick auf die Pausenzeit (Belastungsdichte) gibt es verschiedene Ansätze. Reader et al. [15] nennen 2–5 min Pause zwischen den einzelnen Sätzen. Fröhlich [3] schlägt lediglich 1,5–2 min vor. Eine kürzere Pausenzeit soll dabei zu einer Ermüdungsaufstockung führen, was bei einem Hypertrophietraining durchaus erwünscht ist. Eine längere Pause zwischen den Sätzen zielt hingegen auf eine vollständige Erholung ab. Die Muskulatur verfügt im ausgeruhten Zustand über eine bessere Innervationsfähigkeit und die Ansteuerung der Muskulatur kann so optimiert werden [24].
Die Belastungsdauer einer Übung beschreibt die Gesamtzeit der Belastungseinwirkung und sollte im Hypertrophietraining zwischen 60 und 90 s liegen [6].
Trainingsprinzipien – methodische Prinzipien der Krafttrainingsumsetzung
Damit das Krafttraining einen positiven Effekt [6] im Sinne einer Kraftsteigerung oder von Muskelwachstum erzielt, müssen bestimmte Prinzipien bzw. methodische Grundsätze eingehalten werden. Pauls [14] nennt die im Folgenden genannten Prinzipien.
Prinzip des trainingswirksamen Reizes
Es ist wichtig, dass die Muskulatur im Krafttraining einem Reiz ausgesetzt wird, welcher höher ist, als sie es gewöhnt ist. Dadurch wird die Reizschwelle überschritten, und es kommt zu einer Anpassung in der Muskulatur. Diese Anpassungen sind folglich determiniert durch Art, Stärke und Umfang der Trainingsreize. Diese Trainingsreize sind spezifisch, wobei zu berücksichtigen gilt, dass schwache Reize nichts auslösen und zu starke Reize einen Schaden der Muskulatur bewirken können.
Prinzip der individualisierten Belastung
Um langfristige Anpassungen zu erzielen, muss die Belastung regelmäßig und individuell gesteigert werden. Nur so können Muskelwachstum und Kraftgewinne weiterhin generiert werden. Ferner sollte das Training auf individuelle Ziele und Bedürfnisse abgestimmt werden sowie die psychischen, mentalen, emotionalen und physischen Voraussetzungen der Trainierenden berücksichtigen.
Prinzip der ansteigenden Belastung
Das Training sollte progressiv gesteigert werden, damit Anpassungen erfolgen, denn gleichbleibende Trainingsreize wirken mittelfristig lediglich erhaltend. Zur Steigerung der Belastung empfiehlt es sich, zuerst die Trainingshäufigkeit und dann die Belastungsdichte zu erhöhen. Erst später sollten der Belastungsumfang und zuletzt die Belastungsintensität gesteigert werden.
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Prinzip der optimalen Relation von Belastung und Erholung
Nach einer Belastung sollte sich eine Erholungsphase anschließen, was quasi als eine Einheit zu verstehen ist. Nur so kann eine Wiederherstellung der ermüdeten Muskulatur und des Gewebes erfolgen, wodurch ein höheres Leistungsniveau erreicht werden kann. Erfolgt in dieser Phase ein erneuter trainingswirksamer Reiz, kommt es zu einer fortschreitenden Verbesserung. In diesem Zusammenhang ist von dem Modell der Superkompensation die Rede, was in Abb. 1 verdeutlicht dargestellt ist [14]. Ist die Dauer bis zum nächsten Training zu lang, ist dieser Effekt jedoch nicht mehr so wirksam. Kann sich die Muskulatur vor der nächsten Belastung nicht vollständig erholen, kann es zu einer Stagnation der Leistungsfähigkeit oder einer Überbelastung kommen [7].
Mit der Zeit kann ein Verlust der Trainingswirkung eintreten, wenn die Trainingsreize gleichartig sind. Daher gilt es die Trainingsbelastungen planmäßig und systematisch zu variieren.
Prinzip der Kontinuität
Je regelmäßiger das Training ist, desto wahrscheinlicher ist das Erreichen der angestrebten Trainingsziele. Trainingsunterbrechungen (außerhalb gezielter Regeneration) führen allerdings zu einer Leistungsstagnation und nach kurzer Zeit zum Leistungsabbau.
Prinzip der Periodisierung
Bei diesem Prinzip wird davon ausgegangen, dass zuerst allgemeine koordinative und konditionelle Fähigkeiten sowie eine Belastungstoleranz quasi als solides Fundament, sich entwickeln sollen, um aufbauend darauf (disziplin)spezifische Leistungsvoraussetzungen zu schaffen.
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Krafttraining als Verhaltensprävention am Arbeitsplatz
Die Verhaltensprävention [21] bezieht sich unmittelbar auf den einzelnen Menschen und dessen individuelles Gesundheitsverhalten. Eine Möglichkeit der Verhaltensprävention stellt somit körperliche Aktivität und insbesondere das Krafttraining dar, das sich u. a. in einer ausgeglichenen Oberkörperstatik [9, 10], verbesserten Bewegungskontrolle und physischen Leistungsfähigkeit sowie Ganggeschwindigkeit [23] widerspiegeln kann. Besonders in Berufen, die langanhaltende sitzende (z. B. Zahnärzt/innen [8, 11], Lastkraftwagenfahrer/innen [12]) oder körperlich anstrengende Tätigkeiten (z. B. Bauarbeiter/innen, Pflegekräfte) beinhalten, sind solche Maßnahmen wichtig, um die Arbeitsfähigkeit dieser Personen lange aufrechtzuerhalten. So zeigt eine Studie von Gram et al. [5], dass ein dynamisches Krafttraining mittels Kurzhanteln, das speziell auf den Schulter- und Nackenbereich ausgerichtet war, Schmerzen und Beschwerden von Büroangestellten in diesem Bereich reduzieren konnte. Dabei wurde lediglich 3‑mal pro Woche für je 20 min über einen Zeitraum von 20 Wochen trainiert. Eine Messung der Maximalkraft wurde nicht durchgeführt. Somit bleibt offen, ob es zu einem Kraftanstieg gekommen ist.
Auch bei einer weiteren Interventionskontrollstudie von Saeterbakken et al. [16] wurde der Fokus auf den Schulter- und Nackenbereich gelegt. Im Rahmen eines 8‑wöchigen Krafttrainings mittels Widerstandsbändern wurde je Gruppe 1‑ bzw. 2‑mal am Tag für eine Dauer von ca. 10 min an 5 Tagen in der Woche trainiert. Ein isometrischer Krafttest wurde vor und nach der Intervention durchgeführt, um Veränderungen der Kraft im Schulter- und Nackenbereich bestimmen zu können. Die Schmerzen haben sich in beiden Gruppen signifikant verbessert, es gab jedoch keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Die isometrische Maximalkraft hat sich nicht verbessert.
Ähnliche Effekte konnten durch Shariat et al. [19] gezeigt werden. Sie führten ein Trainingsprogramm (Kräftigungs- und Dehnübungen mit dem eigenen Körpergewicht) für den Büroalltag 3‑mal am Tag über eine Dauer von 10–15 min über 11 Wochen durch. Die Autoren kommen zu dem Ergebnis, dass sich die Schmerzen, im Vergleich zur Kontrollgruppe, in allen Bereichen verringert haben. Zusätzlich wurden positive Effekte in der Beweglichkeit gemessen. Es kann jedoch nicht differenziert werden, ob die Kräftigungs- oder die Dehnübungen einen größeren Einfluss auf die Ergebnisse hatten. Außerdem wurden Änderungen in der Maximalkraft nicht erhoben.
Des Weiteren wurde in einer Studie mit weiblichem Krankenhauspersonal herausgefunden, dass sowohl Krafttraining als auch ein Training des Herz-Kreislauf-Systems (hier wurde eine Art Aerobic durchgeführt) einen positiven Einfluss auf die Schmerzen und Beschwerden im Schulter- und Nackenbereich sowie im unteren Rücken haben [13]. Auch hier muss beachtet werden, dass in beiden Trainingsgruppen zusätzlich Dehn- und Mobilisationsübungen angewandt wurden und nicht genau differenziert werden kann, welcher Trainingsmethode stärker zur Linderung der Beschwerden beigetragen hat und keine Maximalkraftwerte erhoben wurden.
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In einer weiteren Studie von Zebis et al. [25] wurde eine 20-wöchige Trainingsintervention mit Industriearbeiter/innen durchgeführt. Das Trainingsprogramm bestand aus 4 Übungen für den Schulter- und Nackenbereich und einer Übung für die Handgelenke. Die Übungen wurden mit freien Gewichten (Kurzhanteln) durchgeführt. Es wurde 3‑mal die Woche für je 20 min trainiert. Das Trainingsgewicht wurde progressiv erhöht. Dabei wurden zum Interventionsende hin die Wiederholungszahlen verringert und die Satzzahlen erhöht. Die Interventionsgruppe hat ihr Trainingsgewicht, im Vergleich zum Trainingsanfang, mehr als verdoppelt. Ein Maximalkrafttest wurde jedoch nicht durchgeführt. Die muskuloskeletalen Beschwerden und Schmerzen im Schulter- und Nackenbereich haben sich, verglichen mit der Kontrollgruppe, vermindert.
Andersen und Kollegen [1] konnten darüber hinaus positive Effekte eines Krafttrainings (Kurzhanteltraining) der oberen Extremität auf Beschwerden im Unterarm und Arbeitsunfähigkeit zeigen. Im Rahmen einer randomisierten Kontrollstudie mit insgesamt 537 Industriearbeitenden wurde ein Krafttraining 3‑mal pro Woche über 20 Wochen durchgeführt.
Einen interessanten Vergleich führten Santos et al. [17] durch, in dem sie die Effekte eines progressiven Krafttrainings (Kurz- und Langhanteltraining) mit denen eines herkömmlichen Ganzkörpertrainings mithilfe von Widerstandsbändern auf das 1‑Wiederholungsmaximum und weiteren Gesundheitsparametern bei 204 Mitarbeitenden aus der Milchindustrie verglichen. Beide Interventionen zeigten positive Effekte sowohl auf Kraft- als auch auf Gesundheitsparameter, jedoch zeigte sich kein Unterschied zwischen den Trainingsmethoden.
Die Ergebnisse eines 2015 erschienenen Reviews von van Eerd und Kollegen [20] gibt Aufschluss über die Effekte unterschiedlicher Interventionen zur Reduktion von Muskel-Skelett-Erkrankungen der oberen Extremität. Die Autoren kamen zum Ergebnis, dass ausschließlich Krafttraining eine hohe Evidenz aufwies. Dehntrainings, Vibrationsfeedback bei statischer Mausnutzung und Unterarmunterstützungen zeigten dagegen nur moderate Effekte zur Reduktion von Muskel-Skelett-Erkrankungen der oberen Extremität. Aufgrund der geringen Anzahl qualitativ hochwertiger Studien, die in dem Review betrachtet wurden, kann keine zuverlässige Aussage getroffen werden. Weitere Studien müssten in Zukunft durchgeführt werden, damit die Hypothese erhärtet werden kann.
Diagnostik der Maximalkraft
Die Maximalkraft wird definiert als diejenige Kraft, die bei willkürlicher Muskelkontraktion das Nerven-Muskel-System aufzubringen vermag [6]. Das Ziel des Maximalkrafttests ist die Bestimmung der maximalen Kraft bei maximal willkürlicher Kontraktion. Dies ermöglicht eine bessere Gestaltung und Steuerung des individuellen Trainingsplans sowie die Erfassung des Leistungsstands bzw. der Leistungsentwicklung. Auf diese Weise sind individuell variierende Reaktionen auf Belastungsreize messwertbasierend transparent. Die Testung der isometrischen Maximalkraft funktioneller Muskelgruppen kann an Geräten durchgeführt werden, indem über mehrere Sekunden lang maximale Kraft gegen einen unüberwindbaren Widerstand aufgebracht wird. Hierbei erfolgt die Messung in bestimmten Gelenkwinkeln, in denen die Kraft gemessen wurde. Die dabei erzeugte Kraft kann häufig im dazugehörigen Computerprogramm in einer Kraftverlaufskurve angezeigt werden, wobei die gemessenen Kraftwerte in Newton angegeben werden. Nachfolgend soll die Erfassung der isometrischen Maximalkraft anhand unterschiedlicher Rumpfmessungen erfolgen:
Bei der Messung der isometrischen Maximalkraft ist es wichtig, dass die Testperson in der richtigen Messposition mit Hilfe eines Metallstabs blockiert wird, damit sie optimal eine Vorspannung gegen den ersten Widerstand aufbauen kann und während der Messung in der Lage ist, so stark wie möglich gegen den Widerstand zu arbeiten.
Häufig gemessen wird die Maximalkraft der Rumpfflexion in einem Hüftwinkel von 100 Grad. Für eine ideale Messung sollte dabei das Brustpolster unterhalb der Klavikula, am oberen Teil des Sternums, aufliegen und die Füße entspannt, bei leichter Kniebeugung, abgestellt sein. Dadurch wird die Mitarbeit des Hüftbeuger während der Kraftmessung minimiert. Auch die Maximalkraft der Rumpfextensoren wird, in einem Hüftwinkel von 70 Grad und in ähnlicher Ausgangsposition, sehr häufig aufgezeichnet. Des Weiteren sind noch die Erfassung der Lateralflexion und Rumpfrotation gängige Messungen. Bei der Messung der Maximalkraft der links- bzw. rechtsseitigen Lateralflexion wird das Gerät auf einen Taillenwinkel von 30 Grad auf der kontralateralen Seite eingestellt. Die Kraft muss dann gegen den Widerstand aufgebracht werden, wobei Polster unterhalb der Achseln die Ausgangsposition stabilisieren.
Die Rumpfrotation wird ebenfalls für die linke und die rechte Rumpfseite gemessen ähnlich der Lateralflexion.
Fazit für die Praxis
Es finden sich u. a. einige Studien bei berufsbedingten Muskel-Skelett-Beschwerden, die sich mit dem Krafttraining als verhaltenspräventive Maßnahme auseinandergesetzt haben. Oftmals wurde das Krafttraining jedoch zusammen mit anderen Methoden kombiniert, wie z. B. mit Dehnübungen. Daher kann für diese Untersuchungen kein Urteil darüber gefällt werden, welche Methode zu einer Verbesserung der Symptome geführt hat. Das Review von van Eerd et al. konnte erste Hinweise darüber geben, dass ein Krafttraining gegenüber Dehntrainings und weiteren Interventionen die höchste Evidenz zur Reduktion von Muskel-Skelett-Beschwerden in der oberen Extremität hat. Allerdings sind an dieser Stelle weitere qualitativ hochwertige Studien notwendig, um eine gesicherte Aussage treffen zu können. Der Fokus der vorgestellten Untersuchungen liegt besonders auf dem Schulter- und Nackenbereich, seltener wird der untere Rücken miteinbezogen, obwohl auch dieser oft von Schmerzen betroffen ist. Es zeigt sich, dass Krafttrainingsinterventionen am Arbeitsplatz einen positiven Effekt auf die Gesundheit der Mitarbeiter/innen haben. Hier können bereits 10–15 min am Tag zu einer Linderung der Beschwerden führen. Dabei konnte ein positiver Effekt für unterschiedliche Krafttrainingsmethoden (Training mit freien Gewichten [Kurz- oder Langhanteltraining], Training mit Widerstandsbändern oder Training mit dem eigenen Körpergewicht) belegt werden. Folglich ist Krafttraining eine effektive Maßnahme zur Reduktion von Muskel-Skelett-Beschwerden und insbesondere dann besonders zielführend, wenn die methodischen Prinzipien bezüglich der Belastungsnormative eingehalten bzw. angemessen eingesetzt werden. Mittels Maximalkrafttestungen kann dann überprüft werden, ob die Belastungsnormative zielführend formuliert wurden.
Einhaltung ethischer Richtlinien
Interessenkonflikt
F. Holzgreve, L. Schulte, U. Germann und E.M. Wanke geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autor/-innen keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
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