Mikroplaster är ännu ett relativt outforskat område, dess risker för miljö och för människans hälsa är fortfarande till en del okänt. Det finns även relativt lite studier kring spridning av mikroplaster på land, därtill är nedbrytningstiden för plast väldigt lång i naturliga miljöer. Konstgräsplaner är en av de största källorna för spridning av mikroplaster i Sverige, och sker främst i form av granulat som sprids från konstgräsplanerna. I Huddinge kommun, som arbetet har undersökt, finns sju stycken 11-mannaplaner vilka har EPDM-granulat.   Syftet med rapporten är att undersöka konstgräsplaner i Huddinge kommun och identifiera samt kartlägga spridning av granulat från dessa. Vad som har undersökts är typ av plast som används, vilken mängd som potentiellt sprids och hur plasten sprider sig.   Metoden som har använts är en materialflödesanalys, där inflöde samt utflöde har identifierats samt kvantifierats. Modellens inre systemgräns utgörs av fotbollsplanen och den yttre gränsen består av planens direkt närliggande omgivning, vilket innefattar marken intill planen, omklädningsrum och klubbhus. Systemgränsen har tillämpats på samtliga sju planer. Som underlag för materialflödesanalysen har litteraturstudie och intervjuer genomförts. Tre fältstudier har genomförts, vilka var inventering av område, mätning av granulat i undanröjd snö samt spridning från aktivitet på plan. Utifrån dessa kunde en riskmatris sammanställas, vilken presenterar de potentiella riskerna för de enskilda planerna i olika avseenden.   Utifrån riskmatrisen har det konstaterats Källbrinks IP har högst potentiell risk för spridning, och Stuvsta IP har lägst potentiell risk för spridning. Totalt för Huddinge kommun beräknas det årliga inflödet vara 3–4 ton granulat och utflödet vara 5,6–7,2 ton. De utflöden som var möjliga att kvantifiera var aktivitet på plan, snöröjning och spridning till omgivande miljö där snöröjning var det största enskilda utflöde med 2–3 ton årligen som sprids och ej kan återanvändas. Resultaten pekade på att det finns en skillnad i potentiell risk för spridning av granulat mellan de enskilda planerna. Rekommenderade åtgärder är främst att se över uppsamlingsplats för röjd snö och utvärdera risken för spridning till vatten ytterligare. / Microplastics are a relatively unexplored subject, its environmental and health risks are still partly unknown. There are relatively few studies regarding microplastics on land, and also the degradation of plastics in nature takes place during a long time.   Artificial turfs are one of the biggest sources of microplastics in Sweden, mainly in the form of granulates which spreads from artificial turfs. In Huddinge municipal, which is the location of the study, there are seven football fields which use EPDM granulate.   The purpose of the study is to examine the artificial turfs in Huddinge municipal, to identify and map how granulate is spread from these. The study includes type of plastic which is used, the amount which has potential to spread and how the plastic is spread.   The method used in the study is a material flow analysis, which identifies and quantifies the inflow and outflow. The inner system boundary of the model consists of the field, and the outer system boundary consists of the fields surroundings, which contains the ground next to the field, the dressing room and the club house. The system boundaries have been applied to all seven football fields. The material flow analysis is based on a literature study and interviews. Three field studies have been performed; inventory of the area, measurements of granulate in cleared snow and granulate spread from field activities. On this basis could a risk matrix be conducted, which presents the potential risks for the different fields in different aspects.   Based on the risk matrix it has been found that Källbrinks IP has the highest potential risk of granulate being spread, and Stuvsta IP has the lowest potential risk. In total for Huddinge municipal the yearly inflow is calculated to 3-4 tonnes granulate and the outflow is 5,6-7,2 tonnes. Outflows that were possible to quantify was field activity, snow clearance and granulate spread to surrounding areas. Snow clearance was the biggest single outflow with 2-3 tonnes granulate which is spread and cannot be reused.   The results indicate that there is a difference between the individual fields based on the potential risk of granulate being spread. Recommended measures are mainly to review collection sites for cleared snow and further evaluate the risk of spread to water.

Konstgräs används i stor utsträckning och dess miljöpåverkan är omdebatterad. Oro finns över spridning av mikroplaster och dess miljöpåverkan. Flera studier på spridning av större mikroplast finns, medan spridning av luftburna partiklar är mindre väl utforskat. Studier på detta är till sin natur svåra då tester i fält försvåras av förekomsten av mätbrus i form av partiklar från trafik etc. Detta arbete syftar till att i kontrollerad miljö, genom att använda en Brittisk pendelrigg, undersöka bildandet av luftburna partiklar vid yttre påverkan på konstgräs. Skillnaden mellan olika konstgrässystem studeras, i detta fall olika typer av granulat, s.k. infill. Tester körs med de tre vanligaste granulattyperna, SBR, TPE samt EPDM. I dessa tester kan skillnad påvisas mellan EPDM gentemot de andra två typerna, där EPDM ger upphov till fler luftburna partiklar. / Artificial turf is today widely used, and its environmental impact is much-debated. There are some concerns regarding the spread of microplastics and their environmental impact. Some studies regarding the spread of larger particles exist, while the impact in the form of airborne particles is less well explored. Studies on airborne particulates are quite complicated, as measuring these is made complicated by the already existing particles from traffic and such. In this study a British pendulum is utilized to, in a controlled environment, try to ascertain if a difference may exist between different types of turf. In this study the three most commonly used types of rubber granules, infill, are tested. These are SBR, TPE and EPDM. These tests show a difference in release of airborne particle between EPDM and the other two types, where EPDM generate more airborne particles.

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Material av plast är praktiska och användbara, vilket medför att de återfinns i många produkter som används i vardagen. På grund av dess egenskaper har framställning av produkter och användning av plast ökat sedan massproduktionen av plast började. Mikroplast definieras som plastobjekt med en storlek mindre än 5 millimeter. Eftersom att material av plast förekommer i många produkter så har det lett till en spridning av mikroplast som påträffas på flertalet platser i naturen runtom i världen. Svenska Miljöinstitutet, IVL, har granskat kartlagda uppkomstkällor till och spridningen av mikroplaster i Sverige. De två största landbaserade källorna till mikroplast är slitage av vägbanor och däck respektive mikroplast från konstgräsplaner. Utifrån kartläggningen sker spridning vidare till omgivningen och därför är det angeläget att undersöka belastningen som kan förekomma i dagvattnet från dessa källor. I den här studien har mängden mikroplast undersökts med en minsta storleksfraktion på 100 mikrometer i dagvatten från trafikvägen Bolandsgatan och konstgräsplanen Stenhagens IP i Uppsala. Provtagning utfördes på dagvatten i dagvattenbrunnar genom att ta stickprov och med en provtagare som möjliggjorde flödesproportionell provtagning. Insamlade prover filtrerades där mikroplast sedan analyserades visuellt i stereomikroskop. Analysen av mikroplast kombinerades även med ett smälttest. I undersökningen av den trafikerade vägen Bolandsgatan var 98 % av alla partiklar svarta. De svarta partiklarna kategoriserades som mikroplast som har uppkommit i samband med slitage av vägtrafik. Vid undersökning av konstgräsplanen Stenhagens IP påträffades ett gräsfragment som kategoriserades som mikroplast från konstgräsplanen.  Mikroplastmängden i dagvatten från den trafikerade vägen Bolandsgatan erhölls till 33 kg/år. Emissionsfaktorn för blandad trafik beräknades till 2,2∙10-5 kg/fordonskm. Emissionsfaktor för mikroplast från däck, som beräknats utifrån mätningar i dagvatten från vägtrafik, har inte presenterats i tidigare studier. Från vägtrafiken i Uppsala kommun och Sverige erhölls mängden till 27 000 kg/år respektive 1,5∙106 kg/år. Från konstgräsplanen Stenhagens IP var mängden mikroplast 6,3∙10-2 kg/år. Från konstgräsplaner i Uppsala kommun och Sverige erhölls mängden till 0,56 kg/år respektive 48 kg/år. Vid beräkning av mikroplastmängder finns det en osäkerhet i bestämningen av volymen, ökar partikelradien med en faktor 2 så ökar volymen 8 gånger. Enligt den här studien är mikroplastmängder från vägtrafik i Sverige ungefär 5 gånger mindre än Naturvårdsverkets uppskattning, mängder från konstgräsplaner i Sverige är ungefär 30-50 gånger mindre än Naturvårdsverkets resultat. / Materials made from plastic are practical and durable, therefore plastic is found in many every day products. Because of the properties of plastics, the manufacturing of products and usage of the material has increased consequently leading to the creations of microplastics in varying sizes. The definition of microplastics is plastic materials with a size smaller than 5 millimeters. Because of a huge prevalence in products the consequence is microplastics being found on many places in nature around the world. The Swedish Environmental Research Institute, IVL, has been assigned by the Swedish Environmental Protection Agency to review identified origins and the pathways of microplastics in Sweden. According to the study the largest source of microplastics from outdoor activities on land is from road wear and the abrasion of tyres followed by artificial turfs. Since microplastics are presumed to be spread to the environment, it is of concern to investigate potential microplastic load in storm water from these sources. The investigation of microplastic amounts has been studied in sizes ≥100 micrometres in storm water from the traffic road Bolandsgatan and the artificial turf Stenhagens IP in Uppsala. Samples were collected, using random sampling and with an automatic sampler enabling flow proportional sampling. Filtration of collected water samples were carried out followed by analysing microplastic visually in a stereo microscope. The analyses of microplastics were also combined with a melting test. In the study of the traffic road Bolandsgatan 98 % of all particles were black colored. The black colored particles were identified as microplastic originated from road wear. When studying the artificial turf Stenhagens IP a grass fragment was identified as microplastic originated from the artifical turf. Microplastic amounts from the traffic road Bolandsgatan are 33 kg/year. The emission factor for mixed fleet is 2.2∙10-5 kg/vehicle km. An emission factor for microplastic from road traffic has not been presented in other studies before. The amount of microplastics from road traffic in Uppsala was estimated to 27 000 kg/year and in Sweden to 1.5∙106 kg/year. From the artificial turf Stenhagens IP the amount was 6.3∙10-2 kg/year. By upscaling the amounts of microplastics from artificial turfs in Uppsala and Sweden the amounts were estimated to 0.56 and 48 kg/year, respectively. According to this study, the spread of microplastic from road traffic in Sweden is 5 times less than the estimated value and the amount from artificial turfs is 30-50 times less compared to the investigation by the Swedish Environmental Protection Agency.

Idrott är en stor bidragande faktor till social hållbarhet i Sverige, bland annat genom att främja folkhälsa, aktivera unga som gamla samt skapa gemenskap och sysselsättning. Enbart fotbollen aktiverar över 850 000 människor årligen i Sverige. En av anledningarna som möjliggör den höga aktiviteten är att en stor del av fotbollen sker på konstgräs. Konstgräs gör det möjligt att spela året om och ökar tillgängligheten. Dock beräknas konstgräsplaner vara den näst största källan till utsläpp av mikroplaster i Sverige. Därför har denna uppsats undersökt vilka barriärer som utgör de största hindren för aktörer i Lunds kommun att minska spridningen av gummigranulat från sina verksamheter. Den använda metoden har varit kvalitativa intervjuer med aktörer inom kommunen och föreningslivet, och en analys av materialet har gjorts utifrån Stephen Trudgills (1990) barriärer för arbete med miljöfrågor. Teorin utgår från att sex barriärer som behöver överkommas för att gå från problem till lösning, dessa barriärer är; enighet, kunskap, teknik, ekonomi, socialt, politisk. Utifrån intervjuerna var samtliga intervjupersoner tydliga med att konstgräs är viktigt för deras verksamheter och de var eniga om att det finns en situation med granulatspridning men det fanns tveksamheter kring problemställningen och omfattningen av problemet som grundades i osäker kunskap samt att befintlig kunskap inte kommuniceras ut bra nog. De presenterade en stor mängd tekniska lösningar som finns att tillgå men alternativen måste utvärderas i fråga om ekologisk och social lämplighet. Samtliga intervjupersoner såg ekonomi som en avgörande barriär och det finns potential att nyttja ekonomiska incitament mer för att påverka verksamheterna. Frågan om ansvar för granulatspridningen bör specificeras samtidigt som intervjupersonerna tryckte på vikten av samarbete och de visade en öppenhet för att dela med sig av erfarenheter och kunskap. Det uttrycktes behov av tydliga riktlinjer från beslutsfattare som stöd i den operativa verksamheten gällande hanteringen av konstgräsplaner. Det behövs dessutom mer forskning, gällande mikroplaster i allmänhet och konstgräs i synnerhet. / Sports are a big contributing factor to social sustainability in Sweden. It promotes public health, activates the population and creates community. Soccer alone activates over 850 000 people each year in Sweden. One of the reasons for the high activity is that a big part of soccer is played on artificial turf fields. Artificial turf makes it possible to play all year round and increases the accessibility. Artificial turf is however, calculated to be the second largest source of micro plastic emissions in Sweden. This essay has therefore studied what barriers constitute the biggest obstacles for stakeholders in the municipality of Lund to limit the emissions of granulates from the artificial turfs. The used method was qualitative interviews with participants from the municipality and soccer teams, and an analysis of the material was made based on a theory of barriers for working with environmental issues by Stephen Trudgill (1990). The theory consists of six barriers needed to go from problem to solution and the barriers are; agreement, knowledge, technology, economy, social and political. Based on the interviews the interviewees were all in agreement about the importance of artificial turf for their businesses and they were all aware of a situation with emissions of granulates, but there was doubt about the problem and the extent of the problem, which was based on lack of knowledge and poorly communicated knowledge. They presented plenty of technological solutions but these alternatives must be evaluated considering their ecological and social appropriateness. All interviewees considered economy to be an important barrier and there is potential to further use economic incitements. The question of responsibility needs to be specified, but the interviewees also highlighted the need for cooperation and showed an openness towards sharing experiences and knowledge. There was expressed opinions about the need for more political directives to support operative decisions. In addition, more research is needed, regarding micro plastics in general and artificial turf in particular.

Konstgräsplaner kan beaktas som en betydande utsläppskälla av mikroplaster. Fyllnadsmaterialet som används på konstgräsplaner kallas granulat och går under definitionen mikroplast. De som används främst på den svenska marknaden är SBR, TPE, EPDM och R-EPDM. Granulatet sprids främst via dagvattnet från konstgräsplaner som då riskerar att hamna i närliggande vattendrag. Tidigare studier har påvisat att granulatet kan urlaka toxiska ämnen som riskerar att förorena vattendragen. Vattenlevande organismer kan misstolka små partiklar som föda, vilket kan ge konsekvenser som bland annat förstoppning och svält. Ämnena som kan urlaka tillhör samlingsnamnet miljögifter och är stabila, toxiska, reproduktionsstörande och ackumulerande. Syftet med denna studie är att ge en beskrivning av vilka fyllnadsmaterial som används på konstgräsplaner i Gävle och undersöka hur dessa partiklar kan spridas samt identifiera åtgärdsförslag för att minska spridningen. Syftet är också att redovisa konstgräsplanernas dagvattenutlopp och vattendragens status för att redogöra för den potentiella miljöpåverkan som granulatet kan ge upphov till. Metoderna som använts i arbetet är litteraturstudie, personlig kommunikation, fältobservationer, kartsystem och figurer samt vattenprov.   Gavlefastigheter äger fem konstgräsplaner i Gävle kommun, vilka är Träffen IP, Gavlevallen, Nynäs IP, Sörby IP och Andersberg. På dessa planer används SBR- TPE- och R-EPDM-granulat. På planområdet förekommer dagvattenbrunnar och granulatet kan spridas till dessa genom ytavrinning vid höga regnflöden, snöplogning och smältvatten samt att spelarna får med sig partiklarna från planen. De flesta planer har dräneringssystem kopplat till dagvattenledningar som kan sprida urlakande ämnen till vattendrag. Dagvattenledningarna har utlopp i Testeboån, Bäckebrobäcken, Gavleån och Hemlingbybäcken. Granulatets fysikaliska egenskaper är en betydande roll om partikeln sedimenterar till botten eller om den kan transporteras med vattendraget. De konstgräsplaner som främst är i behov av åtgärder för att minska spridningen av granulat är Sörby, Anderberg och Nynäs.   Vattendragens statusklassning uppnår ej god kemisk status och ämnen som förekommer i förhöjda halter varierar beroende på vattendrag. Enligt tidigare studier kan flera av dessa ämnen urlaka från granulatet, vilket innebär att det finns en risk för ett tillskott av dessa ämnen om spridning sker. / Artificial turfs have been shown to be a significant source of microplastics. The filling material used on artificial turf is called granules and are under the definition microplastic. There are different kinds of granules on the Swedish market, these are SBR, TPE, EPDM and R-EPDM. The granules spread mainly through stormwater from artificial turf, which may then end up in nearby streams. Previous studies have shown that the granules can release toxic substances that risk contaminating the water. Aquatic organisms can misinterpret microscopic particles as food, which can cause consequences such as constipation and starvation. The substances that may leach from the granules belongs to the collective name environmental toxins and are stable, toxic, reproductive and accumulative.   The purpose of this study is to provide a description of the filling material that are used in artificial turfs in Gävle, investigate how these granules can spread and then identify suggestions to reduce the spread. The purpose is also to present the artificial turf's stormwateroutlets and water status to describe the potential environmental impact that the granulate may cause. The methods used in this work are literature studies, personal communication, field observations, map systems and figures and water samples.   Gavlefastigheter owns five artificial turfs in the municipality of Gävle which are Träffen IP, Gavlevallen, Nynäs IP, Sörby IP and Andersberg. These turfs use SBR- TPE and R-EPDM granules. There are open water wells on every turf area and granules can spread to these by surface water at intensive rain, snow plowing and meltwater and with the players when they leave the turf. Most turfs have drainage systems connected to stormwater pipelines that can spread leachable substances to water. The water pipelines have outlets in Testeboriver, Bäckebrostream, Gavleriver and Hemlingbystream. The physical properties of the granules have a significant effect if the particle sinks to the bottom or if it is transported along with the water. The artificial turfs that are primarily in need of taking actions to reduce the spread of granules are Sörby, Anderberg and Nynäs.   The waters do not achieve good chemical status and substances that occur at high concentrations varies depending on the kind of water. According to previous studies, several of these substances may leach from the granules which means that there is a risk of a contribution of these substances if spreading occurs.

Einfluss von Traktion auf das Bewegungsverhalten im Fußball - Interaktion zwischen Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen und Kunstrasen der dritten Generation Einleitung/Zielstellung: In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Kunstrasen im Fußball enorm an Bedeutung zugenommen. Dabei sind qualitativ hochwertige Kunstrasenplätze (3. Generation, FIFA 2-Star) von der FIFA zum offiziellen Spielbetrieb zugelassen. Neuste Verletzungsstudien und Spielanalysen zeigen, dass sich die Eigenschaften von Kunstrasen und Naturrasen im Bezug auf Verletzungshäufigkeit und Spielgeschehen nicht gravierend unterscheiden (Ekstrand et al. 2006, FIFA 2009d). Doch sind Bewegungsverhalten und Bewegungsstrategien der Spieler auf Kunstrasen im Fußball noch nicht vollkommen verstanden. Ein Hauptkriterium für das Bewegungsverhalten des Sportlers sind die Traktionsverhältnisse – die Interaktion zwischen Schuh und Spielfläche (Sterzing et al. 2007). Hierfür nimmt die Sohlenkonfiguration eines Fußballschuhs, die durch Anzahl, Länge, Anordnung und Material der Nocken modifizierbar ist, eine zentrale Rolle ein. Die Traktionsverhältnisse haben dabei einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Belastung des Sportlers (Shorten et al. 2003). Auf Kunstrasen verwenden Sportler Fußballschuhe mit einer Sohlenkonfiguration, die für Naturrasen entwickelt worden ist. Zum Zeitpunkt dieser Arbeit gab es nur vereinzelte und unsystematische Forschungen bezüglich Sohlenkonfigurationen für Kunstrasen. Somit herrscht eine Diskrepanz zwischen einer „neuen“ verwendeten Spielfläche und „alten“ getragenen Schuhen. In der Bewegungswissenschaft dient eine komplexe Sportschuhforschung dazu, Kriterien wie Traktionsverhältnisse zu untersuchen. Die komplexe Sportschuhforschung setzt sich dabei aus sportmotorischen, subjektiven, biomechanischen und mechanischen Messungen zusammen. Generell richtet sich dabei der Fokus von biomechanischen Messungen auf die genutzte Traktion, von mechanischen Messungen auf die verfügbare Traktion. In diesem Zusammenhang ist das Konzept von verfügbarer und genutzter Traktion von Fong et al. (2009) aufgezeigt. Geeignete Traktionsverhältnisse hinsichtlich einer besseren Leistungsfähigkeit spiegeln sich in höheren biomechanischen Scherkräften und einer besseren subjektiven Bewertung wider. Diese höheren biomechanischen Scherkräfte ermöglichen dem Sportler eine schnellere Laufzeit zu erzeugen. Ungeeignete Traktionsverhältnisse hinsichtlich einer erhöhten Belastung für den Sportler können sich durch eine Kombination oder Verbindung von einer relativ starken Fixierung des Schuhs mit der Spielfläche und erhöht auftretenden Gelenksmomenten der unteren Extremitäten auszeichnen. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von Traktionsverhältnissen verschiedener Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen auf Kunstrasen. Dabei standen sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Belastung des Sportlers im Fokus der Arbeit. Außerdem ist der Einfluss von verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Traktionsverhältnisse und verschiedene Bewegungsaufgaben (zeitliche Verzögerung durch Reaktion), auf die Bewegungsausführung von Sportlern bei schnellen Umkehrbewegungen analysiert worden. Methodik: Die Arbeit beinhaltet in einem Zeitrahmen von drei Jahren, drei aufeinander aufbauende Studien mit unterschiedlichem Untersuchungsdesign. Inhalte und Fragestellungen der einzelnen Studien ergaben sich aus den Erkenntnissen der jeweils davor durchgeführten Studie. Einzelne Messungen der Studien fanden entweder im Labor oder auch teilweise auf Sportplätzen als Feldtest statt. Studie 1 untersuchte die Traktionsverhältnisse von drei gängigen Sohlenkonfigurationen (Multinocken, Nocken, Stollen) und eines Prototypen (Kunstrasenmodell) hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und funktionaler Nutzung. Inhalte waren ein sportmotorisches, subjektives, biomechanisches und mechanisches Testverfahren. Grundlegende Traktionsvariablen der einzelnen Testverfahren waren die Laufzeit der Probanden durch einen Slalom- und Sprintparcours, die subjektive Einschätzung der Probanden hinsichtlich der Traktionseignung der Sohlenkonfigurationen, Bodenreaktionskraftvariablen, wie horizontale Scherkräfte und der Kraftwert aus Scherkraft dividiert durch Vertikalkraft, bei verschiedenen fußballspezifischen Bewegungsausführungen und mechanische Traktionsvariablen wie Reibungskoeffizienten und Kraftanstiegsraten. In Studie 2 wurde das Bewegungsverhalten bei verschiedenen Sohlenkonfigurationen (Schuh ohne Nocken, Kunstrasenmodell, Nocken, Stollen) mit Hilfe einer biomechanischen Messung (Bewegungsanalyse) bei einer schnell ausgeführten Umkehrbewegung analysiert. Ziel war es, Bewegungsadaptationen aufgrund unterschiedlicher Traktionsverhältnisse kinematisch und kinetisch zu quantifizieren. Grundlegende Untersuchungsaspekte waren hierbei die Gelenksmomente der unteren Extremitäten, die horizontale Fußtranslation, definiert als relative Bewegung des Schuhs auf der Spielfläche während des Bodenkontakts und Winkelverläufe einzelner Segmente und Gelenke. In Studie 3 wurde der Einfluss auf das Bewegungsverhalten bei reaktiven Bewegungsausführungen gegenüber aktiven Bewegungsausführungen mit verschiedenen Sohlenkonfigurationen (Kunstrasenmodell, Nocken) bei einer schnell ausgeführten Umkehrbewegung untersucht. Für diese Studie diente erneut ein biomechanisches Testverfahren (Bewegungsanalyse) zur Analyse von kinematischen und kinetischen Variablen von Reaktion und Sohlenkonfigurationen. Für alle drei Studien stand insgesamt ein Probandenpool aus 58 männlichen Fußballspielern (Alter: 22.4 ± 3.3Jahre, Größe: 177.2 ± 4.6cm, Gewicht: 71.4 ± 5.6kg, Fußballpraxis: 6.4 ± 3.7h/Woche) zur Verfügung. Für die statistische Auswertung konnte mittels der Varianzanalyse für Mehrfachmessungen (ANOVA) und gegebenenfalls einer Post-Hoc Analyse nach Bonferroni zwischen den Sohlenkonfigurationen für sportmotorische und biomechanische Variablen diskriminiert werden. Für subjektive Testverfahren wurde der Friedman-Test verwendet, um zwischen Sohlenkonfigurationen zu unterscheiden. Die statistische Auswertung des mechanischen Testverfahrens erfolgte deskriptiv. In Studie 3 wurden die Daten mit einer zweifaktoriellen ANOVA mit Messwiederholung (Schuh und Reaktion) analysiert. Außerdem wurde in dieser Studie zusätzlich das Joint Coupling verwendet (Heiderscheidt et al. 2002). Ergebnisse: Traktionsverhältnisse auf Kunstrasen der dritten Generation beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Sportlers und die Belastungen für den Körper des Sportlers. Flächig verteilte Sohlenkonfigurationen, wie das Multinocken- und Kunstrasenmodell, ermöglichen dem Sportler im Vergleich zu Sohlenkonfigurationen mit sehr langen Stollen, schneller einen Laufparcours zu durchlaufen. Schneller Laufzeiten werden außerdem auch subjektiv von den Sportlern wahrgenommen. Mit diesen Sohlenkonfigurationen erzielen die Sportler außerdem höhere biomechanische Scherkräfte. Hohe mechanische Traktionswerte spiegeln sich dabei nicht zwangsläufig in einer besseren Leistungsfähigkeit der Sportler. Niedrige Traktionsverhältnisse erzeugen bei schnellen Umkehrbewegungen einen vertikaleren Fußaufsatz und reduzierte Gelenksmomente durch ein erhöhtes „Rutschrisiko“. Dies führt zu einem Verlust an Leistungsfähigkeit. Hohe und exzessive Traktionsverhältnisse weisen sowohl eine relativ starke Fixierung des Schuhs mit der Spielfläche als auch hohe Gelenksmomente während des Richtungswechsels auf. Bewegungsadaptationen zwischen Fußballschuhen treten primär im distalen Bereich der unteren Extremitäten auf. Reaktive Bewegungsausführungen zeichnen sich aufgrund einer längeren Reaktionsphase gegenüber aktiven Bewegungsausführungen mit einem ungünstigen Fußaufsatz aus. Dies zeichnet sich bei Umkehrbewegungen durch eine geringere Tibiarotation und Fußadduktion in die neue Bewegungsrichtung aus. Während der Umkehrbewegung wird diese ungünstige Stellung der unteren Extremitäten primär durch einen verstärkten Eversionswinkel im Sprunggelenk kompensiert. Bei reaktiven Bewegungsausführungen sind außerdem die Momente im Knie- und Sprunggelenk erhöht. Unterschiede im Bewegungsmuster bei Sohlenkonfigurationen, die sich im Aufbau nicht stark unterscheiden, können bei verschiedenen Rahmenbedingungen nicht gefunden werden. Diskussion: Sohlenkonfigurationen beeinflussen das Bewegungsverhalten auf Kunstrasen. Niedrige Traktionsverhältnisse spiegeln sich in einem vorsichtigeren Bewegungsverhalten durch ein erhöhtes „Rutschrisiko“ wider, zu hohe Traktionsverhältnisse implizieren durch eine starke Fixierung des Sportlers mit der Spielfläche ebenfalls ein vorsichtigeres Bewegungsmuster. Nach dem Konzept von Fong et al. (2009) zeigen flächig und eben verteilte Sohlenkonfigurationen eine biomechanisch höhere genutzte Traktion. Im Gegensatz dazu, weisen Sohlenkonfigurationen mit langen Stollen eine höhere mechanisch verfügbare Traktion auf. Diese hohen mechanischen Traktionseigenschaften verhindern dabei aber den Sportler mit seiner bestmöglichen Leistung zu agieren. Flächig und eben verteilte Sohlenkonfigurationen wirken sich somit auf Kunstrasen der dritten Generation hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der Belastung für den Körper positiv aus. Dabei erzeugen hohe biomechanische Scherkräfte eine schnellere Abstoppbewegung oder eine kraftvollere Abstoßbewegung, die sich bei schnellen Umkehrbewegungen positiv auf die Bewegungsausführung auswirkt. Laufzeiten durch Parcours (Krahenbuhl 1974, Sterzing et al. 2009) und biomechanische Scherkräfte (Valiant 1988, Morag & Johnson 2001, Shorten et al. 2003) dienen als geeigneten Variablen, um Traktionsverhältnisse hinsichtlich der Leistungsfähigkeit zu untersuchen. Sowohl die Eindringtiefe der Nocken in die spezielle Verfüllung von Kunstrasen als auch die Verteilung der Nocken (Abstand Vorfuß- Rückfußnocken) können dabei die Traktionsverhältnisse von Fußballschuhen beeinflussen. Gelenksmomente und die horizontale Fußtranslation sind geeignete Indikatoren für die Belastungen der unteren Extremitäten während schnellen Richtungswechseln (Torg & Quedenfeld 1971, Ryder et al. 1997). Dabei erzeugen Sohlenkonfigurationen mit hohen mechanisch verfügbaren Traktionsverhältnisse eine niedrige horizontale Fußtranslation und erhöhte Gelenksmomente. Primär finden Adaptationsprozesse durch unterschiedliche Traktionsverhältnisse von Fußballschuhen im distalen Bereich der unteren Extremitäten statt. Dies könnte in Verbindung zu den Aussagen von Studien stehen, die im Fußball dem Sprunggelenk die größte Verletzungshäufigkeit zusprechen (Ekstrand et al. 2006). Reaktive Bewegungsausführungen können als weiteren möglichen Faktor für Verletzungen im Fußball herangezogen werden (Besier et al. 2001a). Hierfür richtet sich bei reaktiv durchgeführten Richtungswechseln erneut der Fokus auf das Sprunggelenk. Durch eine zeitliche Verzögerung bei reaktiven Bewegungen ist die Stellung der unteren Extremitäten des Sportlers im Vergleich zu aktiven Bewegungen weniger in die neue Bewegungsrichtung gebracht. Diese ungünstigere Stellung versucht der Sportler primär über eine verstärkte Eversion des Sprunggelenks zu kompensieren. Diese Kompensation kann für den Sportler ein erhöhtes Belastungsprofil im Sprunggelenk bedeuten (Giza et al. 2003). Allgemein lässt sich feststellen, dass sich ähnliche Sohlenkonfigurationen bei Probandentests hinsichtlich von Traktionsmessungen nur marginal unterscheiden. Eine Kombination von einer Vielzahl an möglichen Adaptationsprozessen, die sich in der Summe nivellieren, scheinen hierbei die Traktionseigenschaften von leicht unterschiedlichen Sohlenkonfigurationen zu überschatten. Eine Kombination aus sportmotorischem, subjektivem, biomechanischem und mechanischem Testverfahren ermöglicht eine allgemeingültige Aussage über Traktionsverhältnisse von Sohlenkonfigurationen auf Kunstrasen. Zusammenfassung: Traktionsverhältnisse, modifizierbar durch unterschiedliche Sohlenkonfigurationen, können die Leistungsfähigkeit der Sportler und die Belastungen der unteren Extremitäten beeinflussen. Auf Kunstrasen der dritten Generation erweisen sich eben und flächig verteilte Sohlenkonfigurationen als Vorteilhaft. Die Belastungen der unteren Extremitäten können sich durch reaktive Bewegungsausführungen weiter erhöhen. / Influence of traction properties on movement patterns in soccer – Interaction between sole configurations of soccer boots and 3rd generation artificial turf Introduction/Objective: In recent years the development of artificial soccer turfs got an enormous enhancement. Thereby, high quality types of artificial soccer turfs (3rd generation, FIFA 2-star) were approved for official game play by the FIFA. Latest injury studies and game analysis studies showed that characteristics between artificial turf and natural grass do not differ for injury rates and playing style (Ekstrand et al. 2006, FIFA 2009d). However, movement patterns and movement strategies of soccer players on artificial turf are yet not fully understood. Main criteria for movement patterns of soccer players are traction properties – the player-surface interaction (Sterzing et al. 2007). Therefore, sole configurations of a soccer boot modifiable in numbers, length, geometry and material of studs plays an influencing role. Traction properties influence performance aspects and loads acting on the players’ body (Shorten et al. 2003). On artificial turf players normally use soccer boots with sole configurations designed for playing on natural grass. At the time of this project there were only isolated and unsystemmatic researches according to sole configurations for artificial turf. Thus, there is a discrepancy between a “new” surface and “old” shoes in soccer. In human locomotion a comprehensive assessment of athletic footwear is used to analyse criteria such as traction properties. Comprehensive assessment of athletic footwear contains motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing. Generellay, biomechanical measurements focus on utilized traction, mechanical measurements on available traction. In this context, the concept of available and utilized traction is distinguished by Fong et al. (2009). Suited traction properties with regard to performance aspects might be reflected in higher utilized biomechanical shear forces and better perception. These higher biomechanical shear forces enable the player to run faster. Unsuited traction properties with regard to higher loads acting on the players’ body might be displayed by a combination or a linkage of relative fixed shoes with the ground and higher joint moments at the lower extremities. The objective of this doctoral thesis was to investigate traction properties of various sole configurations of soccer boots on artificial turf. Thereby, performance aspects as well as loads acting on the players’ body were on the focus of this doctoral thesis. Additionally, the influence of various basic conditions like traction properties and movement requirements (time constraint due to reaction) on movement pattterns were analyzed during dynamic changes of direction. Methods: This doctoral thesis contained three interdependent studies with several methods in a time period of three years. Topics and questions of each single study were resulted in the findings of the respective study before. Single testing sessions took place either in laboratory environment or partly on the pitch as field testing. In study 1 traction properties of three current available sole configurations (hard ground, firm ground and soft ground) and one prototype (artificial turf) were investigated with regard to performance aspects. Topics were motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing. Fundamental traction variables of the testing sessions were running times of subjects through a slalom and acceleration course, traction perception of subjects according to liking of the sole configurations, ground reaction forces variables like horizontal shear forces and force ratio, shear force divided by vertical force, during several soccer-specific movements and mechanical traction variables like traction coefficients and force rising rates. In study 2 movement patterns of various sole configurations (soccer boot without studs, artificial turf, firm ground and soft ground) were analyzed via biomechanical testing (motion analysis) during dynamic turning movements. The purpose of this study was to quantify movement adaptations based on different traction properties. Fundamental research aspects were joint moments of the lower extremities, horizontal foot translation, defined as the relative motion of the shoe on the surface during ground contact and angles of several segments and joints of the lower extremities at touchdown and during turning. In study 3 the influence on movement patterns during reactive movements compared to active movements wearing various sole configurations (artificial turf, firm ground) during dynamic turning movements were investigated. For this study also biomechanical testing (motion analysis) served for analysis of kinematic and kinetic variables of reaction and sole configurations. For all three studies a subject pool of 58 male soccer players (age: 22.4 ± 3.3years, height: 177.2 ± 4.6cm, weight: 71.4 ± 5.6kg, experience: 6.4 ± 3.7h/week) was available. Statistical analysis was done by a one way repeated measured ANOVA and a post-hoc test by Bonferroni for motor performance and biomechanical variables to discriminate between sole configurations, if this was appropriate. For subjective testing, Friedman-test were used to differentiate between sole configurations. For mechanical testing, descriptive statistics were applied. In study 3 the data were analyzed according to two factors (shoe and reaction). Additionally, in this study vector coding was done (Heiderscheidt et al. 2002). Results: On 3rd generation artificial turf, traction properties influenced performance aspects of players and loads acting on the players’ body. Plane distributed sole configurations like hard ground and artificial turf design enabled the players to run faster through a traction course compared to aggressive sole configurations. Faster running times were well reflected by players’ perception. Plane distributed sole configurations were also perceived to be better suited on artificial turf. Additionally, these sole configurations provoked statistically higher biomechanical shear forces. High mechanical traction properties did not automatically lead to better performance aspects of the players. During dynamic changes of direction, too low traction properties provoked more vertical alignment with respect to perpendicular of the lower extremities and lower joint moments. High and excessive traction properties displayed a relative fixed shoe-ground interface as well as high joint moments during dynamic changes of direction. Movement adaptations with regard to soccer boots were primary shown in the distal part of the lower extremities. Reactive movement patterns showed an unsuited foot and leg placement at initial ground contact based on a longer phase of reaction compared to active movement patterns. This unsuited foot and leg placement was shown by reduced tibial rotation and foot adduction through new running direction. During turning this unsuited foot and leg placement were primary corrected by an increased ankle eversion angle. Additionally, higher knee and ankle joint moments were observed for reactive movement patterns. Differences in movement patterns for sole configurations, which are pretty similar in composition, were not found during reactive movements. Discussion: Sole configurations influence movement patterns and movement strategies on artificial turf. Low traction properties indicate more cautious movement behaviour due to risk of slipping, too high traction, implicated by high foot fixation of the player with the surface, indicate also more cautious movement behaviour. Referring the concept of Fong et al. (2009) plane distributed sole configurations provoke higher biomechanical utilized traction. In contrast, pronounced sole configurations with long studs provoke high mechanical available traction. However, these high and excessive mechanical traction properties disabled the subjects to perform with their best capacity. Therefore, plane and evenly distributed sole configurations showed positive aspects for performance and loads acting on the players’ body on 3rd generation artificial turf. Therefore, high biomechanical shear forces produce faster stops or more dynamic propulsion, which influence the performance positively during dynamic changes of direction. Running times through traction courses (Krahenbuhl 1974, Sterzing et al. 2009) and biomechanical shear forces (Valiant 1988, Morag & Johnson 2001, Shorten et al. 2003) were suited variables to detect traction properties according to performance. Penetration of studs into the ground as well as distribution of studs (distance between fore- and rearfoot studs) may play an influencing role on traction properties for soccer boots. Joint moments and horizontal foot translation are suited indicators for the loads acting on lower extremities during dynamic changes of direction (Torg & Quedenfeld 1971, Ryder et al. 1997). Thereby, sole configurations with too high mechanical traction show a combination of decreased horizontal foot translation and increased joint moments. These adaptation processes based on traction properties of soccer boots are primary shown in distal part of the lower extremities. There might be a linkage to reports showing ankle injuries are most common in soccer (Ekstrand et al. 2006). Additionally, reactive movement patterns may be another risk factor for injuries in soccer (Besier et al. 2001a). Due to time constraint for reactive movement patterns the foot and leg placement of the lower extremities are rotated to a lesser extend in new running direction compared to active movement patterns. This unprepared foot and leg placement were primary compensated by an increased eversion at ankle. This compensation might mean increased ankle loadings (Giza et al. 2003). In general it has been showed that pretty similar sole configurations only differ marginal with regard to traction properties during subjects testing. A combination of several adaptation processes, which levelled out in sum, might overshadow traction properties of marginal different sole configurations. A combination of motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing allow to give a generally statement about traction properties of sole configurations on artificial turf. Conclusion: Traction properties, modifiable by different sole configurations, could play an influencing role for performance aspects of the players and for the loads of the lower extremities. On 3rd generation artificial turf plane and evenly distributed sole configurations work better than pronounded sole configurations. Loads of the lower extremities could be increased by reactive movement patterns.

Einfluss von Traktion auf das Bewegungsverhalten im Fußball - Interaktion zwischen Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen und Kunstrasen der dritten Generation Einleitung/Zielstellung: In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Kunstrasen im Fußball enorm an Bedeutung zugenommen. Dabei sind qualitativ hochwertige Kunstrasenplätze (3. Generation, FIFA 2-Star) von der FIFA zum offiziellen Spielbetrieb zugelassen. Neuste Verletzungsstudien und Spielanalysen zeigen, dass sich die Eigenschaften von Kunstrasen und Naturrasen im Bezug auf Verletzungshäufigkeit und Spielgeschehen nicht gravierend unterscheiden (Ekstrand et al. 2006, FIFA 2009d). Doch sind Bewegungsverhalten und Bewegungsstrategien der Spieler auf Kunstrasen im Fußball noch nicht vollkommen verstanden. Ein Hauptkriterium für das Bewegungsverhalten des Sportlers sind die Traktionsverhältnisse – die Interaktion zwischen Schuh und Spielfläche (Sterzing et al. 2007). Hierfür nimmt die Sohlenkonfiguration eines Fußballschuhs, die durch Anzahl, Länge, Anordnung und Material der Nocken modifizierbar ist, eine zentrale Rolle ein. Die Traktionsverhältnisse haben dabei einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Belastung des Sportlers (Shorten et al. 2003). Auf Kunstrasen verwenden Sportler Fußballschuhe mit einer Sohlenkonfiguration, die für Naturrasen entwickelt worden ist. Zum Zeitpunkt dieser Arbeit gab es nur vereinzelte und unsystematische Forschungen bezüglich Sohlenkonfigurationen für Kunstrasen. Somit herrscht eine Diskrepanz zwischen einer „neuen“ verwendeten Spielfläche und „alten“ getragenen Schuhen. In der Bewegungswissenschaft dient eine komplexe Sportschuhforschung dazu, Kriterien wie Traktionsverhältnisse zu untersuchen. Die komplexe Sportschuhforschung setzt sich dabei aus sportmotorischen, subjektiven, biomechanischen und mechanischen Messungen zusammen. Generell richtet sich dabei der Fokus von biomechanischen Messungen auf die genutzte Traktion, von mechanischen Messungen auf die verfügbare Traktion. In diesem Zusammenhang ist das Konzept von verfügbarer und genutzter Traktion von Fong et al. (2009) aufgezeigt. Geeignete Traktionsverhältnisse hinsichtlich einer besseren Leistungsfähigkeit spiegeln sich in höheren biomechanischen Scherkräften und einer besseren subjektiven Bewertung wider. Diese höheren biomechanischen Scherkräfte ermöglichen dem Sportler eine schnellere Laufzeit zu erzeugen. Ungeeignete Traktionsverhältnisse hinsichtlich einer erhöhten Belastung für den Sportler können sich durch eine Kombination oder Verbindung von einer relativ starken Fixierung des Schuhs mit der Spielfläche und erhöht auftretenden Gelenksmomenten der unteren Extremitäten auszeichnen. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von Traktionsverhältnissen verschiedener Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen auf Kunstrasen. Dabei standen sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Belastung des Sportlers im Fokus der Arbeit. Außerdem ist der Einfluss von verschiedenen Rahmenbedingungen, wie Traktionsverhältnisse und verschiedene Bewegungsaufgaben (zeitliche Verzögerung durch Reaktion), auf die Bewegungsausführung von Sportlern bei schnellen Umkehrbewegungen analysiert worden. Methodik: Die Arbeit beinhaltet in einem Zeitrahmen von drei Jahren, drei aufeinander aufbauende Studien mit unterschiedlichem Untersuchungsdesign. Inhalte und Fragestellungen der einzelnen Studien ergaben sich aus den Erkenntnissen der jeweils davor durchgeführten Studie. Einzelne Messungen der Studien fanden entweder im Labor oder auch teilweise auf Sportplätzen als Feldtest statt. Studie 1 untersuchte die Traktionsverhältnisse von drei gängigen Sohlenkonfigurationen (Multinocken, Nocken, Stollen) und eines Prototypen (Kunstrasenmodell) hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und funktionaler Nutzung. Inhalte waren ein sportmotorisches, subjektives, biomechanisches und mechanisches Testverfahren. Grundlegende Traktionsvariablen der einzelnen Testverfahren waren die Laufzeit der Probanden durch einen Slalom- und Sprintparcours, die subjektive Einschätzung der Probanden hinsichtlich der Traktionseignung der Sohlenkonfigurationen, Bodenreaktionskraftvariablen, wie horizontale Scherkräfte und der Kraftwert aus Scherkraft dividiert durch Vertikalkraft, bei verschiedenen fußballspezifischen Bewegungsausführungen und mechanische Traktionsvariablen wie Reibungskoeffizienten und Kraftanstiegsraten. In Studie 2 wurde das Bewegungsverhalten bei verschiedenen Sohlenkonfigurationen (Schuh ohne Nocken, Kunstrasenmodell, Nocken, Stollen) mit Hilfe einer biomechanischen Messung (Bewegungsanalyse) bei einer schnell ausgeführten Umkehrbewegung analysiert. Ziel war es, Bewegungsadaptationen aufgrund unterschiedlicher Traktionsverhältnisse kinematisch und kinetisch zu quantifizieren. Grundlegende Untersuchungsaspekte waren hierbei die Gelenksmomente der unteren Extremitäten, die horizontale Fußtranslation, definiert als relative Bewegung des Schuhs auf der Spielfläche während des Bodenkontakts und Winkelverläufe einzelner Segmente und Gelenke. In Studie 3 wurde der Einfluss auf das Bewegungsverhalten bei reaktiven Bewegungsausführungen gegenüber aktiven Bewegungsausführungen mit verschiedenen Sohlenkonfigurationen (Kunstrasenmodell, Nocken) bei einer schnell ausgeführten Umkehrbewegung untersucht. Für diese Studie diente erneut ein biomechanisches Testverfahren (Bewegungsanalyse) zur Analyse von kinematischen und kinetischen Variablen von Reaktion und Sohlenkonfigurationen. Für alle drei Studien stand insgesamt ein Probandenpool aus 58 männlichen Fußballspielern (Alter: 22.4 ± 3.3Jahre, Größe: 177.2 ± 4.6cm, Gewicht: 71.4 ± 5.6kg, Fußballpraxis: 6.4 ± 3.7h/Woche) zur Verfügung. Für die statistische Auswertung konnte mittels der Varianzanalyse für Mehrfachmessungen (ANOVA) und gegebenenfalls einer Post-Hoc Analyse nach Bonferroni zwischen den Sohlenkonfigurationen für sportmotorische und biomechanische Variablen diskriminiert werden. Für subjektive Testverfahren wurde der Friedman-Test verwendet, um zwischen Sohlenkonfigurationen zu unterscheiden. Die statistische Auswertung des mechanischen Testverfahrens erfolgte deskriptiv. In Studie 3 wurden die Daten mit einer zweifaktoriellen ANOVA mit Messwiederholung (Schuh und Reaktion) analysiert. Außerdem wurde in dieser Studie zusätzlich das Joint Coupling verwendet (Heiderscheidt et al. 2002). Ergebnisse: Traktionsverhältnisse auf Kunstrasen der dritten Generation beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Sportlers und die Belastungen für den Körper des Sportlers. Flächig verteilte Sohlenkonfigurationen, wie das Multinocken- und Kunstrasenmodell, ermöglichen dem Sportler im Vergleich zu Sohlenkonfigurationen mit sehr langen Stollen, schneller einen Laufparcours zu durchlaufen. Schneller Laufzeiten werden außerdem auch subjektiv von den Sportlern wahrgenommen. Mit diesen Sohlenkonfigurationen erzielen die Sportler außerdem höhere biomechanische Scherkräfte. Hohe mechanische Traktionswerte spiegeln sich dabei nicht zwangsläufig in einer besseren Leistungsfähigkeit der Sportler. Niedrige Traktionsverhältnisse erzeugen bei schnellen Umkehrbewegungen einen vertikaleren Fußaufsatz und reduzierte Gelenksmomente durch ein erhöhtes „Rutschrisiko“. Dies führt zu einem Verlust an Leistungsfähigkeit. Hohe und exzessive Traktionsverhältnisse weisen sowohl eine relativ starke Fixierung des Schuhs mit der Spielfläche als auch hohe Gelenksmomente während des Richtungswechsels auf. Bewegungsadaptationen zwischen Fußballschuhen treten primär im distalen Bereich der unteren Extremitäten auf. Reaktive Bewegungsausführungen zeichnen sich aufgrund einer längeren Reaktionsphase gegenüber aktiven Bewegungsausführungen mit einem ungünstigen Fußaufsatz aus. Dies zeichnet sich bei Umkehrbewegungen durch eine geringere Tibiarotation und Fußadduktion in die neue Bewegungsrichtung aus. Während der Umkehrbewegung wird diese ungünstige Stellung der unteren Extremitäten primär durch einen verstärkten Eversionswinkel im Sprunggelenk kompensiert. Bei reaktiven Bewegungsausführungen sind außerdem die Momente im Knie- und Sprunggelenk erhöht. Unterschiede im Bewegungsmuster bei Sohlenkonfigurationen, die sich im Aufbau nicht stark unterscheiden, können bei verschiedenen Rahmenbedingungen nicht gefunden werden. Diskussion: Sohlenkonfigurationen beeinflussen das Bewegungsverhalten auf Kunstrasen. Niedrige Traktionsverhältnisse spiegeln sich in einem vorsichtigeren Bewegungsverhalten durch ein erhöhtes „Rutschrisiko“ wider, zu hohe Traktionsverhältnisse implizieren durch eine starke Fixierung des Sportlers mit der Spielfläche ebenfalls ein vorsichtigeres Bewegungsmuster. Nach dem Konzept von Fong et al. (2009) zeigen flächig und eben verteilte Sohlenkonfigurationen eine biomechanisch höhere genutzte Traktion. Im Gegensatz dazu, weisen Sohlenkonfigurationen mit langen Stollen eine höhere mechanisch verfügbare Traktion auf. Diese hohen mechanischen Traktionseigenschaften verhindern dabei aber den Sportler mit seiner bestmöglichen Leistung zu agieren. Flächig und eben verteilte Sohlenkonfigurationen wirken sich somit auf Kunstrasen der dritten Generation hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der Belastung für den Körper positiv aus. Dabei erzeugen hohe biomechanische Scherkräfte eine schnellere Abstoppbewegung oder eine kraftvollere Abstoßbewegung, die sich bei schnellen Umkehrbewegungen positiv auf die Bewegungsausführung auswirkt. Laufzeiten durch Parcours (Krahenbuhl 1974, Sterzing et al. 2009) und biomechanische Scherkräfte (Valiant 1988, Morag & Johnson 2001, Shorten et al. 2003) dienen als geeigneten Variablen, um Traktionsverhältnisse hinsichtlich der Leistungsfähigkeit zu untersuchen. Sowohl die Eindringtiefe der Nocken in die spezielle Verfüllung von Kunstrasen als auch die Verteilung der Nocken (Abstand Vorfuß- Rückfußnocken) können dabei die Traktionsverhältnisse von Fußballschuhen beeinflussen. Gelenksmomente und die horizontale Fußtranslation sind geeignete Indikatoren für die Belastungen der unteren Extremitäten während schnellen Richtungswechseln (Torg & Quedenfeld 1971, Ryder et al. 1997). Dabei erzeugen Sohlenkonfigurationen mit hohen mechanisch verfügbaren Traktionsverhältnisse eine niedrige horizontale Fußtranslation und erhöhte Gelenksmomente. Primär finden Adaptationsprozesse durch unterschiedliche Traktionsverhältnisse von Fußballschuhen im distalen Bereich der unteren Extremitäten statt. Dies könnte in Verbindung zu den Aussagen von Studien stehen, die im Fußball dem Sprunggelenk die größte Verletzungshäufigkeit zusprechen (Ekstrand et al. 2006). Reaktive Bewegungsausführungen können als weiteren möglichen Faktor für Verletzungen im Fußball herangezogen werden (Besier et al. 2001a). Hierfür richtet sich bei reaktiv durchgeführten Richtungswechseln erneut der Fokus auf das Sprunggelenk. Durch eine zeitliche Verzögerung bei reaktiven Bewegungen ist die Stellung der unteren Extremitäten des Sportlers im Vergleich zu aktiven Bewegungen weniger in die neue Bewegungsrichtung gebracht. Diese ungünstigere Stellung versucht der Sportler primär über eine verstärkte Eversion des Sprunggelenks zu kompensieren. Diese Kompensation kann für den Sportler ein erhöhtes Belastungsprofil im Sprunggelenk bedeuten (Giza et al. 2003). Allgemein lässt sich feststellen, dass sich ähnliche Sohlenkonfigurationen bei Probandentests hinsichtlich von Traktionsmessungen nur marginal unterscheiden. Eine Kombination von einer Vielzahl an möglichen Adaptationsprozessen, die sich in der Summe nivellieren, scheinen hierbei die Traktionseigenschaften von leicht unterschiedlichen Sohlenkonfigurationen zu überschatten. Eine Kombination aus sportmotorischem, subjektivem, biomechanischem und mechanischem Testverfahren ermöglicht eine allgemeingültige Aussage über Traktionsverhältnisse von Sohlenkonfigurationen auf Kunstrasen. Zusammenfassung: Traktionsverhältnisse, modifizierbar durch unterschiedliche Sohlenkonfigurationen, können die Leistungsfähigkeit der Sportler und die Belastungen der unteren Extremitäten beeinflussen. Auf Kunstrasen der dritten Generation erweisen sich eben und flächig verteilte Sohlenkonfigurationen als Vorteilhaft. Die Belastungen der unteren Extremitäten können sich durch reaktive Bewegungsausführungen weiter erhöhen. / Influence of traction properties on movement patterns in soccer – Interaction between sole configurations of soccer boots and 3rd generation artificial turf Introduction/Objective: In recent years the development of artificial soccer turfs got an enormous enhancement. Thereby, high quality types of artificial soccer turfs (3rd generation, FIFA 2-star) were approved for official game play by the FIFA. Latest injury studies and game analysis studies showed that characteristics between artificial turf and natural grass do not differ for injury rates and playing style (Ekstrand et al. 2006, FIFA 2009d). However, movement patterns and movement strategies of soccer players on artificial turf are yet not fully understood. Main criteria for movement patterns of soccer players are traction properties – the player-surface interaction (Sterzing et al. 2007). Therefore, sole configurations of a soccer boot modifiable in numbers, length, geometry and material of studs plays an influencing role. Traction properties influence performance aspects and loads acting on the players’ body (Shorten et al. 2003). On artificial turf players normally use soccer boots with sole configurations designed for playing on natural grass. At the time of this project there were only isolated and unsystemmatic researches according to sole configurations for artificial turf. Thus, there is a discrepancy between a “new” surface and “old” shoes in soccer. In human locomotion a comprehensive assessment of athletic footwear is used to analyse criteria such as traction properties. Comprehensive assessment of athletic footwear contains motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing. Generellay, biomechanical measurements focus on utilized traction, mechanical measurements on available traction. In this context, the concept of available and utilized traction is distinguished by Fong et al. (2009). Suited traction properties with regard to performance aspects might be reflected in higher utilized biomechanical shear forces and better perception. These higher biomechanical shear forces enable the player to run faster. Unsuited traction properties with regard to higher loads acting on the players’ body might be displayed by a combination or a linkage of relative fixed shoes with the ground and higher joint moments at the lower extremities. The objective of this doctoral thesis was to investigate traction properties of various sole configurations of soccer boots on artificial turf. Thereby, performance aspects as well as loads acting on the players’ body were on the focus of this doctoral thesis. Additionally, the influence of various basic conditions like traction properties and movement requirements (time constraint due to reaction) on movement pattterns were analyzed during dynamic changes of direction. Methods: This doctoral thesis contained three interdependent studies with several methods in a time period of three years. Topics and questions of each single study were resulted in the findings of the respective study before. Single testing sessions took place either in laboratory environment or partly on the pitch as field testing. In study 1 traction properties of three current available sole configurations (hard ground, firm ground and soft ground) and one prototype (artificial turf) were investigated with regard to performance aspects. Topics were motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing. Fundamental traction variables of the testing sessions were running times of subjects through a slalom and acceleration course, traction perception of subjects according to liking of the sole configurations, ground reaction forces variables like horizontal shear forces and force ratio, shear force divided by vertical force, during several soccer-specific movements and mechanical traction variables like traction coefficients and force rising rates. In study 2 movement patterns of various sole configurations (soccer boot without studs, artificial turf, firm ground and soft ground) were analyzed via biomechanical testing (motion analysis) during dynamic turning movements. The purpose of this study was to quantify movement adaptations based on different traction properties. Fundamental research aspects were joint moments of the lower extremities, horizontal foot translation, defined as the relative motion of the shoe on the surface during ground contact and angles of several segments and joints of the lower extremities at touchdown and during turning. In study 3 the influence on movement patterns during reactive movements compared to active movements wearing various sole configurations (artificial turf, firm ground) during dynamic turning movements were investigated. For this study also biomechanical testing (motion analysis) served for analysis of kinematic and kinetic variables of reaction and sole configurations. For all three studies a subject pool of 58 male soccer players (age: 22.4 ± 3.3years, height: 177.2 ± 4.6cm, weight: 71.4 ± 5.6kg, experience: 6.4 ± 3.7h/week) was available. Statistical analysis was done by a one way repeated measured ANOVA and a post-hoc test by Bonferroni for motor performance and biomechanical variables to discriminate between sole configurations, if this was appropriate. For subjective testing, Friedman-test were used to differentiate between sole configurations. For mechanical testing, descriptive statistics were applied. In study 3 the data were analyzed according to two factors (shoe and reaction). Additionally, in this study vector coding was done (Heiderscheidt et al. 2002). Results: On 3rd generation artificial turf, traction properties influenced performance aspects of players and loads acting on the players’ body. Plane distributed sole configurations like hard ground and artificial turf design enabled the players to run faster through a traction course compared to aggressive sole configurations. Faster running times were well reflected by players’ perception. Plane distributed sole configurations were also perceived to be better suited on artificial turf. Additionally, these sole configurations provoked statistically higher biomechanical shear forces. High mechanical traction properties did not automatically lead to better performance aspects of the players. During dynamic changes of direction, too low traction properties provoked more vertical alignment with respect to perpendicular of the lower extremities and lower joint moments. High and excessive traction properties displayed a relative fixed shoe-ground interface as well as high joint moments during dynamic changes of direction. Movement adaptations with regard to soccer boots were primary shown in the distal part of the lower extremities. Reactive movement patterns showed an unsuited foot and leg placement at initial ground contact based on a longer phase of reaction compared to active movement patterns. This unsuited foot and leg placement was shown by reduced tibial rotation and foot adduction through new running direction. During turning this unsuited foot and leg placement were primary corrected by an increased ankle eversion angle. Additionally, higher knee and ankle joint moments were observed for reactive movement patterns. Differences in movement patterns for sole configurations, which are pretty similar in composition, were not found during reactive movements. Discussion: Sole configurations influence movement patterns and movement strategies on artificial turf. Low traction properties indicate more cautious movement behaviour due to risk of slipping, too high traction, implicated by high foot fixation of the player with the surface, indicate also more cautious movement behaviour. Referring the concept of Fong et al. (2009) plane distributed sole configurations provoke higher biomechanical utilized traction. In contrast, pronounced sole configurations with long studs provoke high mechanical available traction. However, these high and excessive mechanical traction properties disabled the subjects to perform with their best capacity. Therefore, plane and evenly distributed sole configurations showed positive aspects for performance and loads acting on the players’ body on 3rd generation artificial turf. Therefore, high biomechanical shear forces produce faster stops or more dynamic propulsion, which influence the performance positively during dynamic changes of direction. Running times through traction courses (Krahenbuhl 1974, Sterzing et al. 2009) and biomechanical shear forces (Valiant 1988, Morag & Johnson 2001, Shorten et al. 2003) were suited variables to detect traction properties according to performance. Penetration of studs into the ground as well as distribution of studs (distance between fore- and rearfoot studs) may play an influencing role on traction properties for soccer boots. Joint moments and horizontal foot translation are suited indicators for the loads acting on lower extremities during dynamic changes of direction (Torg & Quedenfeld 1971, Ryder et al. 1997). Thereby, sole configurations with too high mechanical traction show a combination of decreased horizontal foot translation and increased joint moments. These adaptation processes based on traction properties of soccer boots are primary shown in distal part of the lower extremities. There might be a linkage to reports showing ankle injuries are most common in soccer (Ekstrand et al. 2006). Additionally, reactive movement patterns may be another risk factor for injuries in soccer (Besier et al. 2001a). Due to time constraint for reactive movement patterns the foot and leg placement of the lower extremities are rotated to a lesser extend in new running direction compared to active movement patterns. This unprepared foot and leg placement were primary compensated by an increased eversion at ankle. This compensation might mean increased ankle loadings (Giza et al. 2003). In general it has been showed that pretty similar sole configurations only differ marginal with regard to traction properties during subjects testing. A combination of several adaptation processes, which levelled out in sum, might overshadow traction properties of marginal different sole configurations. A combination of motor performance, perception, biomechanical and mechanical testing allow to give a generally statement about traction properties of sole configurations on artificial turf. Conclusion: Traction properties, modifiable by different sole configurations, could play an influencing role for performance aspects of the players and for the loads of the lower extremities. On 3rd generation artificial turf plane and evenly distributed sole configurations work better than pronounded sole configurations. Loads of the lower extremities could be increased by reactive movement patterns.