Die hohe Anzahl sportassoziierter Gehirnerschütterungen verdeutlicht die gesundheitliche Bedeutung dieser Verletzungen. Im Fußball liegt das Risiko bei 0,2 bis 1,4 Schädel-Hirnverletzungen pro 1.000 Spiel- und Trainingsstunden. Vor dem Hintergrund der Verletzungsprävention wird zwischen antizipierten und nicht-antizipierten Kraftstößen auf den Kopf unterschieden. Insbesondere jüngere und weibliche Spieler/innen können von einem spezifischen Training der Hals- und Rumpfmuskulatur zur Verletzungsprävention profitieren.

Das folgende Video zeigt ein Interview von Dr. Carsten Müller von der Universität Münster. Er spricht über die Auswirkungen des Kopfballspiels auf die Leistungsfähigkeit des Gehirns:

Die folgenden zwei Videos zeigen Teil I und II eines Übungsprogramms zur Mobilisation und Stärkung der Nackenmuskulatur:

Jährlich mindestens 10 Millionen Schädel-Hirn-Traumen mit behandlungsbedürftigen oder gar tödlichen Folgen verdeutlichen die globale gesundheitliche Relevanz dieser Verletzungen [1]. Eine Gehirnerschütterung (engl. Concussion) ist ein komplexer pathophysiologischer Prozess und gilt als eine Form des leichten Schädel-Hirn-Traumas (SHT). In Deutschland werden jährlich 40.000-120.000 sportassoziierte Gehirnerschütterungen diagnostiziert und behandelt [2, 3]. Die Dunkelziffer liegt vermutlich deutlich höher, da nicht jede Sportlerin und jeder Sportler eine erlittene Kopfverletzung medizinisch abklären lässt.Gehirnerschütterungen stellen eine durch biomechanische Linear- und Rotationskräfte ausgelöste traumatische Verletzung des Gehirns dar, die durch einen direkten Schlag auf den Kopf, in das Gesicht, an den Hals oder auf den Körper mit einer auf den Kopf übertragenen Impulskraft verursacht wird [4]. Sie ist das Ergebnis einer starken Beschleunigung (Akzeleration) und/oder eines abrupten Abbremsens des Kopfes (Dezeleration), wobei das Gehirn aufgrund seiner Trägheit innerhalb des Schädels nach der Krafteinwirkung gegen die Schädelwand prallt. Hieraus können reversible, gewöhnlich nur kurz andauernde Symptome und Funktionsstörungen wie z. B. Benommenheit, Kopfschmerzen, Schwindel, Aufmerksamkeits- oder Erinnerungsstörungen resultieren. Sowohl der direkte als auch der indirekte Impact wird über Beschleunigungsparameter des Kopfes beschrieben. Ein Schwellenwert, der eine noch „sichere“, tolerierbare Kopfbeschleunigung kennzeichnet, existiert nicht. Als theoretische Grenzwerte für das Auftreten von Gehirnerschütterungen werden Krafteinwirkungen angesehen, die mit linearen Beschleunigungen von 70-95 G (1G = 9,81 m/s²) [5–9] einhergehen. Allerdings zeigen biomechanische Untersuchungen, in denen die Kopfauslenkung mit Beschleunigungssensoren in Football-Helmen erfasst wurde, dass die zu Gehirnerschütterungen führenden Impacts mit Beschleunigungen im Bereich von 61-169 G [8], bzw. 29-205 G [7] beträchtlich variierten, so dass (leichte) Schädel-Hirn-Traumen auch bei deutlich geringeren Krafteinwirkungen auftreten können als bisher angenommen. Aktuell liegen sehr heterogene Angaben zur Häufigkeit von Gehirnerschütterungen im Sport vor. Kontaktsportarten wie Rugby, American Football und Eishockey weisen erwartungsgemäß ein vergleichsweise hohes Verletzungsrisiko auf, Volleyball ein niedriges Risiko, während für die Sportart Fußball Auftrittshäufigkeiten von 0,2 bis 1,4 pro 1.000 Trainings- und Spielstunden und somit ein im Vergleich mit anderen Sportarten durchschnittliches Risiko für Gehirnerschütterungen beschrieben werden [10–12]. Dennoch ist in den vergangenen Jahren ein kontinuierlicher Anstieg an Kopfverletzungen im Sport zu beobachten [13]. Die Gründe hierfür sind einerseits in der fortschreitenden Dynamisierung in den Spielsportarten, die sich in einer höheren Spielgeschwindigkeit und -komplexität zeigt, andererseits in einer zunehmenden Sensibilisierung für das Thema sowie in verbesserten Screening-Instrumenten (z. B. Sport Concussion Assessment Tool, SCAT-5 [14] oder Immediate Post-Concussion Assessment and Cognitive Testing, ImPACT [15]) zu sehen. 

Mit einem Anteil von ca. 70 %   an der Gesamtheit der Schädel-Hirn-Traumata entstehen die häufigsten Kopfverletzungen im Fußball durch den Kontakt mit anderen Spielern (z. B. Kopf an Kopf, Ellenbogen an Kopf), gefolgt von Kollisionen mit dem Spielgerät (Torpfosten oder Ball, ~20 %) und Kontakt mit der Spielfläche (~8 %) [16]. Beim Kontakt mit anderen Spielern hat die Spielsituation einen entscheidenden Einfluss: die meisten Kopfverletzungen entstehen während eines Kopfballduells [17]. Gehirnerschütterungen haben einen Anteil von 64 % an allen Verletzungen, die im Zusammenhang mit dem Kopfballspiel stehen [18]. Weitere Besonderheiten betreffen die Position auf dem Spielfeld und das Geschlecht. Bezogen auf die Gesamtheit aller Verletzungen ist der Anteil an Gehirnerschütterungen bei Torwarten mit 22 % doppelt so hoch im Vergleich zu anderen Spielpositionen auf dem Feld [18]. Darüber hinaus zeigt sich ein 2,5-fach höheres Verletzungsrisiko für weibliche Fußballspielerinnen, insbesondere für Kollisionen mit dem Torpfosten, dem Untergrund und dem Ball [11, 16, 18]. Kopfverletzungen im Fußball entstehen im Wesentlichen über zwei unterschiedliche Mechanismen. Hierbei lassen sich unbeabsichtigte, nicht-antizipierte Krafteinwirkungen (z. B. Ellenbogen an Kopf oder Kollision mit dem Spielgerät) von beabsichtigten, antizipierten Krafteinwirkungen (Kopfball) abgrenzen [19]. Beiden Bedingungen gemeinsam ist die kurze Dauer des Impacts in Abhängigkeit von der jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit, die für einen ungedämpften Aufschlag des Kopfes auf Betonboden 5 ms und für einen Zusammenstoß zwischen einer gepolsterten Schulter und einem gepolsterten Helm im Eishockey 20-30 ms betragen kann [20]. Beide Bedingungen unterscheiden sich hingegen in der Erwartung eines Impacts und somit in der Möglichkeit, diesem eine adäquate Muskelkontraktion zur Stabilisierung des Kopfes entgegenzusetzen.

Nicht jeder direkt oder indirekt auf den Kopf einwirkende Kraftstoß führt zu einem (leichten) Schädel-Hirn-Trauma. Das Ausmaß einer Schädigung der druckempfindlichen Nervenzellen hängt weniger von der Kraft des Aufpralls als vielmehr von der resultierenden Kopfbeschleunigung ab. Beim Kopfballspiel werden für Ballgeschwindigkeiten zwischen 30-40 km/h Kopfbeschleunigungen im Bereich von 13-20 G gemessen [21–24], wobei die Ballgeschwindigkeit beim Aufprall mit der Höhe der Kopfbeschleunigung zusammenhängt [25]. In der Literatur werden derartige Kraftstöße mit dem Begriff „subconcussive impacts“ umschrieben, womit zum Ausdruck gebracht wird, dass beim Kopfballspiel selten die für eine Gehirnerschütterung offensichtlichen Symptome oder neurologischen Funktionsstörungen auftreten. Hieraus kann jedoch nicht abgeleitet werden, dass derartige Kraftstöße harmlos sind [26]. Insbesondere für Kinder und Jugendliche, deren Gehirne sich noch in der Entwicklung befinden, sind die Auswirkungen repetitiver Kraftstöße in Form von Kopfbällen zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht abzuschätzen.In vereinzelten Studien wurden nach einer Serie von Kopfbällen mit moderaten Ballgeschwindigkeiten, vergleichbar mit Einwürfen von der Seitenlinie, subtile neurologische und somit potenziell leistungsmindernde und im Spielgeschehen verletzungsdisponierende Begleiterscheinungen wie Störungen der Blickmotorik oder Gleichgewichtskontrolle beobachtet [22, 27]. Das diskutierte Risiko für Langzeiteffekte auf die Hirnstruktur und -funktion wie Veränderungen in der Integrität der weißen Substanz [28–30], kortikale Ausdünnung [31], oder gestörte Exekutivfunktionen [30] bis hin zur chronisch traumatischen Enzephalopathie [32], auch ohne vorangegangene Schädel-Hirn-Traumen, ergibt sich möglicherweise aus der Summe wiederholter Mikrotraumen durch jahrelanges Kopfballspiel im Verlauf einer Fußballkarriere [26]. Ein kausaler Zusammenhang zwischen dem Kopfballspiel und akuter oder langfristiger Hirnschädigungen kann derzeit aufgrund der uneinheitlichen Datenlage sowie methodischer Schwächen publizierter Studien noch nicht angenommen werden [33]. Dennoch sollten aufgrund der vorliegenden Hinweise auf mögliche Gesundheitsgefährdungen durch das Kopfballspiel im Fußball verhältnispräventive (z. B. das Regelwerk betreffend, Sensibilisierung von Trainern, Spielern und Eltern) und verhaltenspräventive Maßnahmen (spezifische Trainingsinhalte) ergriffen werden, die das Verletzungsrisiko insbesondere für heranwachsende Fußballspieler/innen minimieren. 

Ein gezieltes Training der halswirbelsäulenumgebenden Muskulatur wird in aktuellen Positionspapieren zur Prävention sportassoziierter Gehirnerschütterungen nicht genannt [4]. Es wird argumentiert, dass ein erhöhtes Kraftniveau bei nicht-antizipierten Krafteinwirkungen (z. B. Zusammenstoß mit Gegenspieler im Kopfballduell) ineffektiv bleibt, da in diesen Situationen nicht mit einer adäquaten Muskelkontraktion geantwortet werden kann. Da nach einer Krafteinwirkung die Zeit bis zur maximalen Kopfbeschleunigung unter 30 ms liegt, die Muskulatur jedoch etwa 200 ms für die Entwicklung einer nennenswerten Kontraktion benötigt, ist anzunehmen, dass das Präventionspotenzial der Hals- und Rumpfmuskulatur für nicht-antizipierte Krafteinwirkungen gering ist. Bei nicht-antizipierten Kraftstößen ist ein größerer präventiver Nutzen von extrinsischen Faktoren wie Schutzausrüstungen oder Regeländerungen zu erwarten.Andererseits zeigen Übersichtsstudien, dass das Risiko einer Gehirnerschütterung in einer Sportart für weibliche Athletinnen erhöht ist [18, 34]. Unter kontrollierten Laborbedingungen wurden nach Kopfbällen bei weiblichen Probanden 10-50 % höhere Kopfbeschleunigungen gemessen [23, 35, 36]. Als Ursachen werden biomechanische Faktoren wie Körpermasse, Halsumfang und insbesondere Unterschiede im Kraftniveau der halswirbelsäulenumgebenden (zervikalen) Muskulatur genannt, aus denen sich das Präventionspotenzial eines spezifischen Krafttrainings insbesondere für jüngere und weibliche Spielerinnen und Spieler für das Kopfballspiel ableitet. Die rechtzeitige Kontraktion der zervikalen Muskulatur vor dem Ballkontakt erzeugt eine Mantelspannung, durch die eine versteifte Kopplung zwischen Kopf und Rumpf hergestellt und die resultierende Beschleunigung des Kopfes effektiv reduziert werden kann. Ein positiver Zusammenhang zwischen der Hals- und Rumpfmuskulatur und der resultierenden Kopfbeschleunigung wurde im Kopfballspiel von verschiedenen Autoren nachgewiesen [37–39]. Entsprechend wird in systematischen Übersichtsarbeiten im Zusammenhang mit subconcussive impacts der Nutzen eines spezifischen Hals- und Rumpfmuskeltrainings zur Reduktion des Risikos von Kopfverletzungen durch das Kopfballspiel betont [40–43], das zusätzlich im Rahmen des Athletiktrainings oder zu Beginn der Trainingseinheiten auch für unterschiedliche Leistungsniveaus angeboten werden kann. Neben statischen und dynamischen Übungen können auch neuromuskuläre Trainingsmethoden wie das Perturbationstraining oder das plyometrische Training zur Anwendung kommen [42, 43]. Diese Methoden zielen auf eine Verkürzung von muskulären Antwortzeiten, um auftretenden Kopfbeschleunigungen schnellstmöglich eine kompensierende Muskelkontraktion entgegenzusetzen (siehe Video Mediacenter ). Aus sportpraktischer Sicht ist hierbei anzumerken, dass ein plyometrisches Training zwar zu bedeutsamen muskulären Anpassungen führt, gleichzeitig aber aufgrund der ballistischen Eigenschaften der Übungen mit hohen Kraftspitzen sowie Scherkräften und Kompressionsbelastungen das Risiko für Halswirbelsäulenverletzungen signifikant erhöhen kann [44]. Aus diesem Grund empfehlen wir jeweils mit progressiver Belastungsgestaltung isometrische und dynamische Kräftigungsübungen, plyometrische Trainingsinhalte lediglich für die obere Extremität und den Rumpf (z. B. Plyo Push-ups) sowie ein Perturbationstraining für die Halswirbelsäule (siehe Video Mediacenter) . Hierbei handelt es sich um Übungsaufgaben mit Störreizen im Bewegungsablauf oder während statischer Muskelanspannung, die beispielsweise über einen Trainingspartner gegeben werden können. Zukünftige Untersuchungen könnten helfen, den präventiven Nutzen dieser neuromuskulären Trainingsformen zur Stabilisation der Halswirbelsäule und somit Dämpfung der resultierenden Beschleunigung des Kopfes im Kopfballspiel zu untersuchen.

Dieses Projekt wurde mit Forschungsmitteln des Bundesinstituts für Sportwissenschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Autoren des Texts sind Dr. Carsten Müller von der Universität Münster und Prof. Karen Zentgraf von der Goethe-Universität Frankfurt. Die Inhalte basieren auf der Originalstudie "Sex differences in anthropometrics and heading kinematics among division I soccer athletes: a pilot study.", die 2017 im Journal "Sport Health" veröffentlicht wurde.