Rutschforschung: Der perfekte Schuh für Glatteis

Der Winter im hohen Norden besteht nicht nur aus Glöckchengebimmel, rosigen Wangen und hübschem Raureif - tatsächlich kann der Alltag in kalten Gefilden der reinste Kampf sein. Zehntausende Menschen kommen pro Jahr mit Verletzungen ins Krankenhaus, weil sie auf Schnee oder Eis gestürzt sind. Aber wer weiß schon, welche Sohlen den besten Halt geben, wenn es glatt ist? Oder ob es sinnvoll ist, einen Rollator mit Spikes auszustatten, um auf vereisten Bürgersteigen nicht auszurutschen. Oder welche Handschuhe am effektivsten gegen kalte und schmerzende Finger helfen.

Im Winterlab, einer neuen Forschungseinrichtung des University Health Networks in Toronto, Kanada, suchen Wissenschaftler nach Antworten auf diese drängenden Fragen. Das Labor simuliert winterliche Außenbedingungen - vereiste Oberflächen, Schneefall und kalten Wind. Vor allem untersuchen die Forscher, wie wir im Winter den Halt verlieren: Dazu neigen sie im Labor mit Hilfe eines hydraulischen Gerüsts rutschige Testflächen, kippen sie oder lassen sie wackeln. Dann beobachten und erfassen sie die Bewegung ihrer Probanden, um zu ermitteln, wann die mehr oder weniger herumschlittern.

Eislaufen im Hochsommer

Es ist ein heißer Augusttag, als ich bei einem der ersten Experimente des Winterlabs dabei bin. Die Frage lautet: Was passiert, wenn Kinder mit Krücken übers Eis laufen? Testteilnehmer sind Kinder, die in jüngster Zeit Erfahrungen mit Krücken gesammeln haben. Die 15-jährige Sydney Savedra erzählt, dass sie Ende Juni von einem Auto angefahren wurde, als sie über die Straße gerannt ist, und anschließend einen Monat lang nicht ohne Stützen laufen konnte. Gleich wird sie herausfinden, wie viel schlimmer diese Erfahrung im Winter gewesen wäre.

Das 2011 eröffnete Winterlab sieht aus wie ein großer hellblauer Eiswürfel in einem Flugzeughangar. Der Kubus ist rund sechs Meter breit und von außen mit Bildern von Eisschollen und schneebedeckten Bergen verziert. Am Eingang steht ein Hinweisschild: "Bitte keine High Heels auf dem Gitterboden." Schuhe mit hohen Absätzen wären im Inneren ohnehin nicht geeignet, denn der Boden ist von einer Eisschicht überzogen. Darauf sind nebeneinander drei Testpfade angeordnet: Der erste ist flach und betoniert, der zweite flach und vereist, der dritte steigt leicht an und ist ebenfalls eisbedeckt.

Spielfeld für helle Köpfe

Das heutige Experiment soll zeigen, ob kleine Metall-Spikes an der Spitze von Krücken verhindern, auf vereisten Flächen auszurutschen. Sydney testet dazu, wie es sich auf den drei Pfaden mit und ohne Spikes an den Krücken gehen lässt. Das mag trivial klingen, doch rutschige Flächen und wie der Körper auf sie reagiert beschäftigen einige der hellsten Köpfe der Forschung.

Während ihr die gesamte Familie dabei zusieht, zieht sich Sydney Winterkleidung an. Den Stiefel, den sie an ihrem für den Versuch gesunden Fuß trägt, wiegen und fotografieren die Forscher und versehen ihn mit kreisrunden Markierungen, um die Bewegungen aufzuzeichnen. Auch die Krücken und die Gips-Attrappe, die Sydney am anderen Fuß trägt, kennzeichnen sie mit Markern. So lässt sich jede Bewegung zur späteren Analyse digital erfassen.

Schließlich bekommt Sydney einen Sicherheitsgurt umgeschnallt und betritt die Kühlkammer. Die anderen sehen auf Monitoren zu, wie sie hin- und herhumpelt, wobei die Sicherheitsgurte hinter ihr rasseln und scheppern wie die Ketten eines mittelalterlichen Sträflings.

Mopeds im Eistest

Das Winterlab ist einer von mehreren Testräumen einer riesigen unterirdischen Forschungsanlage an dem für 36 Millionen Dollar neu eingerichteten Zentrum für Rehabilitationsforschung in Toronto. Um die Versuche auch unter erschwerten Bedingungen durchführen zu können, lassen sich die Module auf einer hydraulischen Plattform befestigen, um sie kräftig durchzuschütteln. Künftig möchte der Betreiber einzelne Forschungslabors auch vermieten, so wie es etwa das Teilchenforschungszentrum Cern schon seit Jahren macht.

Im Winterlab finden auch Tests mit Motorrollern statt, speziell zu den Fragen, welche Modelle sich am besten für Fahrten auf Schnee und Eis eignen und ob das Gefährt Steigungen hochkommt, ohne abzurutschen. Eine Studie mit Menschen, die nach einer Handverletzung besonders kälteempfindlich sind, soll demnächst herausfinden, welche Handschuhe und -wärmer kältebedingte Schmerzen am besten vermeiden. Eine Etage höher findet eine Studie über griffige Sohlen statt. Die Forscher wollen herausfinden, wie Eiskrallen unter den Schuhen die Stabilität des Fußes beeinflussen, ob Probanden damit also weniger rutschen und stolpern als ohne. Der Soundtrack hier besteht aus Zähneklappern und dem Geräusch von Hintern, die in Schnee plumpsen.

Zwei Wochen später versammeln wir uns für Sydneys abschließende Versuchsrunde. An der Tür zum Winterlab klebt ein neues Schild: "Tür bitte geschlossen halten. Bitte schmelzt nicht unser Eis". Es scheint zu funktionieren: Der Würfel fühlt sich innen noch kälter an als voriges Mal - es sollen minus zehn Grad sein.

Schon das Zusehen tut weh

Die biomechanische Analyse identifiziert jeden noch so kleinen Ausrutscher der Probandin, der mit bloßem Auge womöglich gar nicht auffällt. Das Programm misst auch, wie lange es dauert, von einem Ende des Eispfades zum anderen zu gehen. Diese Daten kombinieren die Forscher nach den Versuchen mit Sydneys subjektiven Einschätzungen. Ist das Experiment beendet, dürften sie eine bessere Vorstellung davon haben, ob Spikes helfen, Schlittern zu vermeiden und sich schneller und sicherer auf glatten Oberflächen zu bewegen. Lucas Murnaghan, der für das Projekt verantwortliche Orthopäde, sagt, diese Art von empirischer Forschung sei wichtig, auch damit Ärzte ihre Patienten angemessen beraten können, welche Krücken die unter solchen Bedingungen verwenden sollen.

Für die Studie mit den Kindern auf Krücken wird das Winterlab zwar nicht gerüttelt und geschüttelt - dennoch tut das Zuschauen manchmal richtig weh. Immer wieder verliert Sydney beim Auf- und Absteigen ihre Krücken und baumelt in den Gurten. Nach einer guten Stunde ist sie fertig. Als ihre Mutter fragt, wie es war, murmelt sie: "Rutschig." Alison Motluk