G. Ruedl, P. Ploner, I. Linortner, A. Schranz, Ch. Fink, R. Sommersacher, Th. Woldrich, W. Nachbauer, E. Pocecco, M. Burtscher

Gerhard Ruedl, Patrick Ploner, Ingrid Linortner, Alois Schranz, Christian Fink, Renate Sommersacher, Tomas Woldrich, Werner Nachbauer, Elena Pocecco, Martin Burtscher

Wirken sich hormonelle Faktoren auf die Häufigkeit von Kreuzbandverletzungen im Freizeitskilauf aus?

Do hormonal factors affect ACL injury rate in recreational skiing?

SUMMARY

Current data show that injury to the knee joint accounts for one third of all injuries to adult skiers. There are marked gender differences in knee injury rates. Female recreational skiers have a 2-fold greater incidence in knee injuries and a 3-fold higher risk to sustain an ACL injury than male skiers. The causes of the gender-specific injury rate of knee injuries and ACL ruptures in female skiers may be related to differences in anatomical, neuromuscular and hormonal factors. Regarding hormonal factors oral contraceptive use and menstrual cycle phase are suggested to influence the risk of ACL injuries in female athletes. However, only few data are available for recreational sports. Female recreational skiers with a non-contact ACL injury and age-matched controls completed a self-reported questionnaire relating to menstrual history and oral contraceptive use. Menstrual history data were used to group subjects into either preovulatory or postovulatory phases of menstrual cycle. Our results showed that oral contraceptive use did not have any protective effect against ACL injuries in recreational skiers. In contrast, analysis of menstrual history data revealed that recreational skiers in the preovulatory phase were significantly more likely to sustain an ACL injury than were skiers in the postovulatory phase. The likelihood to sustain an ACL-injury in recreational female skiers is 2 fold increased in the preovulatory phase of their menstrual cycle while oral contraceptive use showed no association with ACL injury rate.

Keywords: anterior cruciate ligament (ACL), ski injury, risk factor, menstrual cycle phase, oral contraceptives (OC)

ZUSAMMENFASSUNG

Aktuelle Studien zeigen, dass Knieverletzungen ein Drittel aller Verletzungen bei erwachsenen Skiläufern ausmachen. Dabei gibt es einen gravierenden geschlechtsspezifischen Unterschied. Weibliche Skiläufer verletzen sich doppelt so häufig am Knie und haben ein dreifach höheres Risiko, sich eine Kreuzbandverletzung zuzuziehen, als männliche Skifahrer. Gründe dafür werden in differierenden anatomischen, neuromuskulären und hormonellen Faktoren gesehen. Betrachtet man hormonelle Faktoren, so wird vermutet, dass die Antibabypille einerseits und die unterschiedlichen Phasen des Menstruationszyklus andererseits das ACL-Verletzungsrisiko bei Leistungssportlerinnen beeinflussen. Für den Freizeitsport gibt es in dieser Hinsicht jedoch nur wenige Studien. Wir befragten ACL-verletzte Skiläuferinnen und altersgemachte Kontrollpersonen, ob sie die Pille nehmen, sowie bezüglich ihrer Menstruationshistorie. Anhand der Menstruationsdaten konnten wir alle Studienteilnehmer in eine präovulatorische bzw. postovulatorische Phase einteilen. Es zeigte sich, dass die Pille nicht in der Lage ist, das Verletzungsrisiko zu reduzieren. Im Gegensatz dazu stellten wir fest, dass das Risiko einer ACL-Verletzung in der präovulatorischen Phase signifikant höher als in der postovulatorischen Phase ist. Die Wahrscheinlichkeit als Frau sich eine ACL-Verletzung im Skilauf zuzuziehen, ist in der Phase vor dem Eisprung doppelt so hoch wie in der Phase nach dem Eissprung, während der Konsum der Pillen in keiner Beziehung zum Verletzungsrisiko steht.

Schlüsselwörter: Vorderes Kreuzband, Skiverletzung, Risikofaktoren, Phase im Menstruationszyklus, Antibabypille

EINLEITUNG

Das Knie stellt heutzutage mit rund 30% aller Verletzungen die dominante Verletzungslokalisation im alpinen Skilauf dar (7, 9). Dabei zeigen sich deutliche geschlechtsspezifische Differenzen. Frauen verletzten sich am Knie allgemein doppelt so häufig wie Männer (9, 20). Bei ca. 50% der schweren Knieverletzungen im alpinen Skilauf ist das vordere Kreuzband (ACL) betroffen (17), welches sich Frauen sogar um das 3-fache häufiger verletzen als Männer (5, 23). Diese Geschlechtsdifferenzen in der Verletzungshäufigkeit des ACLs sind auch aus anderen Sportarten wie z.B. Basketball, Fußball, Handball, Rugby und der Leitathletik bekannt (16, 26). ACL-Verletzungen treten bei Frauen bis zum 6fachen häufiger auf als bei Männern, welche dieselbe Sportart auf einem ähnlichen Leistungsniveau betreiben (11, 16). Die Unterschiede in der Verlet-

zungsrate des ACLs werden im Besonderen in differierenden anatomischen, neuromuskulären und hormonellen Faktoren zwischen Männern und Frauen gesehen (12). Aktuelle Studien untersuchen daher, ob das Risiko einer ACLVerletzung bei Frauen während des Menstruationszyklus aufgrund der hormonellen Schwankungen variiert oder konstant bleibt (1, 6, 11). Die Ergebnisse geben deutliche Hinweise, dass das ACL-Verletzungsrisiko in Abhängigkeit der Phase des Menstruationszyklus zu sehen ist. So verletzen sich in verschiedenen Sportarten signifikant mehr Athletinnen in der Zeit vor dem Eisprung (präovulatorische Phase) als danach (postovulatorische Phase) (1, 6, 11). Ein weiterer hormoneller Einflussfaktor stellt möglicherweise die Einnahme der Antibabypille dar. Während allerdings in einer Studie die Einnahme der Antibabypille das Verletzungsrisiko senkt (13), konnte in einer anderen Studie kein Zusammenhang zwischen ACL-Verletzung und Pille gefunden werden (2). Es stellt sich die Frage, in wie weit die Erkenntnisse dieser Studien, deren Studienpopulation sich sehr häufig aus Leistungssportlerinnen zusammensetzt, auch für Freizeitsportlerinnen gelten. Für den alpinen Skilauf sind bisher nur wenige Studien bekannt, die sich mit möglichen Auswirkungen hormoneller Faktoren auf die Verletzungsrate des vorderen Kreuzbandes befassen. Daher wollen wir mit dieser Untersuchung den Einfluss (1) der Pille und (2) der Phase im Menstruationszyklus auf die ACLVerletzungshäufigkeit im Freizeitskilauf überprüfen.

METHODE

Die vorliegende Untersuchung wurde als Fall-Kontroll-Studie konzipiert und in den Wintersaisonen 2006/2007 und 2007/2008 in Tirol durchgeführt. Vor Beginn der Befragung erklärten alle Teilnehmer ihr Einverständnis, nachdem sie über Sinn und Zweck der Untersuchung aufgeklärt wurden.

PATIENTINNEN

Kreuzbandverletzte Skifahrerinnen wurden in der „medalp sportclinic sölden –imst“ und in der Sportsclinic Austria mittels MRI untersucht. Nur Frauen, die sich ihre ACL-Verletzung nach einem selbstverschuldeten Sturz zugezogen haben, wurden befragt. In die Studie einbezogen wurden Frauen, die die Pille nehmen und solche, die sie nicht verwenden. Von der Studie ausgeschlossen wurden Frauen, die sich in der Menopause befanden. Schlussendlich konnten 93 Patientinnen in die Studie einbezogen werden.

KONTROLLPERSONEN

Unverletzte Skifahrerinnen wurden willkürlich im selben Untersuchungsgebiet an fünf verschiedenen Tagen in einem Zeitraum von zwei Monaten in der Wintersaison 2007/2008 befragt. 107 nach Alter gematchte Kontrollpersonen erfüllten die Inklusionskriterien.

FRAGEBOGEN

Patientinnen und Kontrollpersonen wurden von uns hinsichtlich Alter, Größe und Gewicht befragt. Zusätzlich erfolgte die Erfassung hormoneller Faktoren in Anlehnung an den Fragebogen von Wojtys et al. (25), der u.a. Fragen nach dem Zeitpunkt der ersten Menstruation, dem Datum der letzten Menstruation, der durchschnittlichen Länge des Mentruationszyklus und dem Gebrauch der Antibabypille beinhaltete. Mit Bezug zur Studie von Hewett et al. (11) wurde der individuelle Menstruationszyklus in prä- und postovulatorische Phase unterteilt. Die präovulatorische Phase dauert vom Beginn der Regelblutung bis zum Eisprung, während die postovulatorische Phase vom Eisprung bis zum Ende des Menstruationszyklus verläuft. Als Voraussetzung für die Einteilung in die zwei Phasen wurde angenommen, dass der postovulatorische (luteale) Teil des Zyklus mit 14 Tagen unabhängig von der Zyklusdauer konstant bleibt (6, 11). So beträgt beispielsweise die Teilung bei einem 21-tägigen Zyklus 7 und 14 (präovulatorisch/postovulatorisch) und bei einem 32-tägigen Zyklus 18 und 14 Tage. Da das Datum der letzten Menstruation und die durchschnittliche Zyklusdauer erfasst wurden, konnten wir das Unfalldatum bei den Patientinnen bzw. das Befragungsdatum bei den Kontrollpersonen der prä- bzw. postovulatorischen Phase des jeweiligen Zyklus zuordnen.

STATISTIK

T-Tests and Mann-Withney-U-Test für unabhängige Stichproben wurden entsprechend verwendet, um Unterschiede mit Hinblick auf Alter, Größe, Gewicht, Beginn der Menstruation und Zyklusdauer festzustellen. Die Prüfung von Häufigkeitsunterschieden hinsichtlich der Verwendung der Pille und der einzelnen Menstruationsphasen erfolgte anhand von Chi-Quadrat-Tests. P-Werte < 0,05 werden als statistisch signifikant angesehen.

ERGEBNISSE

ACL-verletzte Skifahrerinnen und unverletzte Kontrollpersonen unterscheiden sich nicht signifikant (P > 0.05) hinsichtlich Alter, Größe und Gewicht, Zeitpunkt der ersten Menstruation und Zyklusdauer (Tabelle 1).

In Tabelle 2 werden hormonelle Faktoren dargestellt. Es zeigt sich, dass sich die beiden Gruppen hinsichtlich der Häufigkeit der Pille nicht signifikant unterscheiden. Jeweils knapp mehr als ein Drittel der befragten Patientinnen (34,4%) und Kontrollpersonen (35,5%) geben an, aktuell die Pille zu verwenden. Unterteilt man den Zyklus der Frauen, die keine Pille nehmen, in prä- und postovulatorische Phasen, so befinden sich 57,4% der verletzten Frauen und 42% der Kontrollpersonen in der Phase vor dem Eisprung. Es zeigt sich ein starker Trend (Chi-Quadrat = 3,051; P < 0,09) dahingehend, dass sich mehr Frauen vor dem Eisprung ihre ACL-Verletzung zugezogen haben. Ein 1,9-fach (95% CI: 0,925-3,728) höheres Verletzungsrisiko wurde für die präovulatorische Phase berechnet.

Fasst man alle Studienteilnehmerinnen, egal ob die Pille verwendet wurde oder nicht, zusammen, so zeigt sich, dass sich in der präovulatorischen Phase signifikant (Chi-Quadrat = 5,016; P < 0,03) mehr Frauen eine Kreuzbandverletzung im alpinen Skilauf zuziehen als in der postovulatorischen Phase. Wiederum wurde ein 1,9-fach (95% CI: 1,081-3,331) höheres Risiko einer ACL-Verletzung für die präovulatorische Phase berechnet.

DISKUSSION

In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss der Pille und der Zyklusphasen auf die ACL-Verletzungshäufigkeit bei Skifahrerinnen untersucht. Anlass dafür war unter anderem das Ergebnis einer aktuellen Studie unserer Arbeitsgruppe, wo Skiläuferinnen, die älter als 14 und jünger als 60 Jahre sind, also im Zeitintervall von der Maturität bis zur Menopause, sich signifikant häufiger eine Knieverletzung zuziehen als gleich alte Männer (7). Einen Grund für diesen geschlechtsspezifischen Unterschied könnten möglicherweise auch hormonelle Faktoren darstellen. In einem ersten Schritt wurde daher festgestellt, ob der Gebrauch der Pille das Verletzungsrisiko senken kann. Allerdings zeigte sich, dass sich die beiden Gruppen hinsichtlich des prozentualen Pillengebrauchs nicht signifikant von einander unterscheiden. In beiden Gruppen verwendet knapp ein Drittel der Teilnehmerinnen die Pille (34,4% der Patientinnen bzw. 35,5% der Kontrollgruppe). Dies stimmt in etwa mit dem momentanen durchschnittlichen Pillengebrauch in Deutschland überein, der bei rund 40% liegt (10). Damit scheint ein möglicher Schutz der Pille vor ACL-Verletzungen im Skilauf nicht gegeben. In Übereinstimmung mit unserem Resultat fanden Agel et al. (2) bei 3150 Basketball- und Fußballspielerinnen keinen Unterschied in der ACL-Verletzungsrate zwischen der Gruppe, die die Pille verwendete, und jenen Sportlerinnen, die auf die Pille verzichteten. Im Gegensatz dazu waren weibliche Athleten in der Studie von Moller-Nielson und Hammar (13), welche die Pille nutzten, einem niedrigeren ACL-Verletzungsrisiko ausgesetzt. Allerdings muss festgehalten werden, dass in den beiden erwähnten Studien einerseits Leistungssportlerinnen untersucht wurden und nicht Freizeitsportlerinnen wie in unserer Untersuchung. Andererseits handelte es sich bei diesen untersuchten Populationen um keine Skiläuferinnen. Dies ist insofern von Bedeutung, da sich die ACL-Verletzungsmechanismen im Skilauf deutlich von denen in den Ballsportarten unterscheiden (5, 15, 19). Daher ist es fraglich, in wie weit die Erkenntnisse hinsichtlich des Pillengebrauchs aus anderen Studien auf einen weiblichen Freizeitskiläufer zu übertragen sind. Unserem Wissen nach sind wir

die ersten, die zeigen konnten, dass der Gebrauch der Pille das ACL-Verletzungsrisiko im alpinen Skilauf nicht zu reduzieren vermag. In einem aktuellen IOC-Statement zu ACL-Verletzungen bei Sportlerinnen wird festgehalten, dass bis zum heutigen Tag ein endgültiger Beweis für den präventiven Effekt der Pille noch fehlt (18). In einem zweiten Schritt wollten wir wissen, ob die ACL-Verletzungshäufigkeit in Beziehung zu einer von zwei Zyklusphasen steht. In einer aktuellen Studie aus dem alpinen Skilauf fanden Beynnon et al. (6) ein 3-fach höheres Risiko einer ACL-Verletzung vor dem Eisprung als danach. Inkludiert waren ACL verletzte Frauen, die über einen normalen Menstruationszyklus verfügten, keine Antibabypille nahmen und keine früheren Knieverletzungen hatten. Die Einteilung der Patientinnen und der unverletzten Kontrollpersonen in prä- oder postovulatorische Zyklusphase erfolgte einerseits durch eine Messung der Östrogen- und Progesteronkonzentration im Blut, andererseits mittels einer Befragung der Menstruationsdaten. Das Ergebnis unserer Untersuchung bestätigt, wenn auch nur durch einen starken Trend (P = 0,81), das Resultat von Beynnon et al. (6). Interessanterweise stimmt die prozentuale Verteilung der ACL-Verletzungen in der prä- bzw. postovulatorischen Phase (57 vs. 43%) in der Studie von Beynnon et al. (6) exakt mit unserem Ergebnis überein. In unserer Studie haben jene Frauen, welche die Pille nicht nehmen, ein fast 2-fach höheres ACL-Verletzungsrisiko in der Phase vor dem Eisprung. Für die Erhebung mittels Fragebogen stellten Beynnon et al. (6) jedoch auch nur einen starken Trend (P = 0,86) hinsichtlich eines 2,4-fach höheren Verletzungsrisikos in der präovulatorischen Phase fest. Es stellt sich daher die Frage nach der Genauigkeit der Einteilung der Zyklusphasen auf Grundlage einer Befragung der Menstruationsdaten (11, 22, 24). Wie auch in Studien aus anderen Sportarten festgestellt wurde, scheint das ACLVerletzungsrisiko in der Phase vor dem Eisprung erhöht (1, 11). Allerdings ist der Einfluss der Hormone bzw. Hormonschwankungen auf das erhöhte Verletzungsrisiko in der präovulatorischen Phase bis jetzt unklar. Bei Frauen ohne Pillenkonsum wird der Östrogenpeak knapp vor dem Eisprung (zwischen dem 10. und 14. Tag bei einer 28-tägigen Zyklusdauer) für das höhere ACL-Verletzungsrisiko verantwortlich gemacht (1, 24). Im Gegensatz dazu berichten Slauterbeck et al. (22) and Myklebust et al. (14) von einer signifikant höheren Anzahl an ACL-Verletzungen während der Menstruation (1. bis 7. Tag), wenn sowohl die Östrogen- als auch die Progesteronkonzentration niedrig ist. Auch wenn man Frauen, welche die Pille nehmen, und jene, die sie nicht nehmen, in einer Gruppe zusammenfasst, zeigt sich ein höheres Verletzungsrisiko in der präovulatorischen Phase (11). Dies ist erstaunlich, da die Pille die Hormonfluktuationen

während des Menstruationszyklus auf einem niedrigen Niveau stabilisiert, um so eine Ovulation zu verhindern (4). Zusätzlich unterschieden sich in einer Studie von Wojtys et al. (24) die Östrogenkonzentrationen von Frauen mit und ohne Pille zum Zeitpunkt der ACL-Verletzung nicht. Es wird spekuliert, dass möglicherweise der niedrige Progesteronlevel in der präovulatorischen Phase entscheidend für das höhere Verletzungsrisiko ist (1). Daher haben wir in einem dritten Schritt in Anlehnung an Hewett et al. (11) unsere gesamte Studienpopulation (Frauen mit und ohne Pille) zusammengefasst und konnten ein signifikantes (P = 0,025), um das 1,9-fach höheres Risiko einer ACL-Verletzung für die präovulatorische Phase zeigen. Das bedeutet, dass das Risiko, sich als Frau im Freizeitskilauf eine Ruptur des Vorderen Kreuzbandes zuzuziehen, fast doppelt so hoch vor dem Eisprung als nach dem Eisprung ist, unabhängig vom Pillenkonsum. Nach neuesten Erkenntnissen wirkt sich die Hormonfluktuation mehr auf aktive (muskuläre) denn auf passive (Bänder) Strukturen der Kniestabilität aus (11). So nehmen die Entspannungsfähigkeit der Oberschenkelmuskulatur in der Zeit vor dem Eisprung signifikant ab und die Ermüdung signifikant zu (21). Burtscher et al. (8) stellten in einer Studie fest, dass mit zunehmender Höhe die Sturzhäufigkeit im alpinen Skilauf zunimmt. Dennoch scheint eine Höhenexposition, wie sie im alpinen Skilauf häufig vorkommt, keinen Einfluss auf die maximale und submaximale Leistungsfähigkeit in den unterschiedlichen Zyklusphasen zu haben (3).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hormonelle Faktoren in einer Beziehung zur Häufigkeit von Kreuzbandverletzungen bei Skifahrerinnen stehen. Während sich der Pillenkonsum in unserer Studie nicht protektiv auswirkt, zeigt sich ein potentieller Zusammenhang zwischen der präovulatorischen Phase und einem erhöhten ACL-Verletzungsrisiko. Auch aus der Erkenntnis, dass sich der Menstruationszyklus auf die Verletzungshäufigkeit auswirkt, lassen sich folgende Empfehlungen zur Verletzungsprävention generell und für den Zeitraum vor dem Eisprung im Speziellen geben: • Vorbereitendes Fitnesstraining • Ausreichendes Aufwärmen • Genügend Pausen während der Abfahrten bzw. während des Skitages • Dem Skikönnen angepasste Geschwindigkeit und Fahrweise

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