Page - 218 - in Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin - Grundlagen und Anwendungen

218 8 AusgewählteAnwendungenvonStoßproblemen Beider InteraktionzwischenBall undSchläger kommenals dieAnalyse erschwerende Aspekte dieDynamik des Schlägers (einschließlich derAktion der führendenHand [98]) undbeimTennisdieKontakteigenschaftenderSaiten-Bespannunghinzu. 8.5.2 Schutzhelme Einweiterer Forschungsbereich innerhalb des Sports, bei demKollisionen einewesentli- che Rolle spielen, ist die Auslegung von Schutzhelmen in Sportarten wie Football oder Eishockey. DieseHelme sind ebenfalls strikt reglementiert, um dieGesundheit der Spie- ler*innenbestmöglichzuschützen. Die Sicherheitsstandards konzentrieren sich dabei vorrangig auf die Abfederung von translatorischen Beschleunigungen [99]; Schädelbrüche und ähnliche Kopfverletzungen sind dadurch in den fraglichen Sportarten selten. Dafür kommt es vergleichsweise oft zu leichtenSchädel-Hirn-Traumata,wiebeispielsweiseGehirnerschütterungen.VordemHin- tergrundder imletztenJahrzehntverstärktenDiskussionmöglicherneurologischerSpätfol- genvongehäuft auftretendenGehirnerschütterungen ist daherdieFrage,wieSchutzhelme ausgelegtseinmüssen,umdieseleichtenTraumatazuvermeiden,indenwissenschaftlichen Fokusgerückt. EinekontaktmechanischeFragestellungistdabeidieUntersuchungderWechselwirkung zwischen Stoßkörper und Helm sowie zwischen Helm und Kopf. Bei der theoretischen Analysewerdendabei inderRegelFEM-basierteModelleverwendet [100]. MehrereStudienkommenzudemErgebnis,dasslateraleStößeleichterzuGehirnerschüt- terungen führen als frontale.Dies liegt einerseits an den auftretendengrößerenWinkelbe- schleunigungen um die Körperachse [101, 102]; andererseits führen laterale Kollisionen zu einer stärker lokalisierten Schädeldeformation und zu größeren Schubspannungen im InnerendesGehirns [100]. 8.6 AnwendungeninderMedizin NichtnurfürOrganewiedasGehirn,sondernauchfürStrukturenwieKnochenoderGelenke stellenstoßartigeBelastungeneinehäufigeundernsthafteSchadensquelledar.Als„stoßar- tig“ ist eineLast in diesemZusammenhangnicht imSinnederKollisionoderEinwirkung festerTeilchenzuverstehen,sondernalseinekurzeBelastungmitsehrhohenLastraten.So beträgtdieKraftänderung inHüft-oderKniegelenkenbei einfachemGehenbis zu20kN/s [103].BeimRennensteigert sichdieserMaximalwertnocheinmalumdenFaktor10[104]. Traumatische Belastungen von Gelenken führen dabei zu einem signifikant erhöhten Risiko, später anArthrosedes jeweiligenGelenkszuerkranken [105].Dieseposttraumati- scheArthrosebetriffthäufigauch jungeErwachsene, fürdieeinkünstlichesGelenkwegen derbegrenztenLebensdauerderImplantate–undderdamiteinhergehendenNotwendigkeit