Home

tung der Druckverteilung unterm Fuß und von Gelenkwinkelverläufen

1. 8 6 8 7 8 8 8 9 8 10 8 11 8 12 8 13 8 14 8 15 8 16 110 Schlittgen R Einf hrung in die Statistik Analyse und Modellierung von Daten 4 Aull M nchen Wien Oldenburg Verlag 1993 Microsoft Excel Benutzerhandbuch 1993 Yamasakii M T Sasaki M Tori Sex difference in the pattern of lower limb movement during treadmill walking European Journal of Applied Physiology 62 1991 Grieve J G Ruth The relationships between length of stride step frequency time of swing and speed of walking for children and adults Ergonomics Vol 5 No 9 1966 Sutherland D H et al The Development of Mature Walking Mac Keith Press 1988 Olsson E C Methods of Studying Gait in Clinics Physical Therapy Gait in Rehabilita tion Bl mlein H u a Vergleichende ganganalytische Untersuchungen gesunder Probanden beim Normalgang auf der Ebene und beim Gang auf der Rollgehbahn Stolze H u a Treadmill Walking versus Overground Walking Gait Parameters in Chil dren and Adults 3 Jenaer Arbeitstagung Motodiagnostik Mototherapie 3 5 Oktober 1997 Boda W L W Tapp T F Findley Biomechanical Comparison of Treadmill and Over ground Walking 8th Biennal Conference of the Canadien Society of Biomechanics 1994 Gamble D J R M Bartlett P M Jakeman A comparison of non motirized treadmil motorized treadmill and overground r
2. Less Symmetrie der effektive Fu l nge GL Ganglinienbreite links 96 Go Ganglinienbreite rechts 96 GLs Symmetrie der Ganglinienbreite 96 ZFS Zweifersenstand 96 ZVS ZweivorfuBstand 96 FV normiertes berlappungsintegral links FVg normiertes berlappungsintegral rechts FVs__Symmetrie des Uberlappungsintegrals 15 4 Belastungsparameter tma Zeitpunkt des Druckmaximums links e DSD Losst Zeitpunkt des Druckmaximums rechts phasenkorrigiert Yo DSD Pmax Druckmaximum links N cm Pmax Druckmaximum rechts N cm Pmaxs_Symmetrie des Druckmaximums 95 Lo Gesamtintegral links lar Gesamtintegral rechts les Symmetrie des Gesamtintegrals 76 lau Auftrittsintegral links laun Auftrittsintegral rechts Iaus__Symmetrie des Auftrittsintegrals K la AbstoBintegral links laan AbstoBintegral rechts lass Symmetrie des Absto sintegrals 76 Ir Fersenintegral links Io Fersenintegral rechts les _ Symmetrie des Fersenintegrals 76 lu MittelfuBintegral links lun MittelfuDintegral rechts lus Symmetrie des Mittelfu integrals 96 lu Vorfu integral links Jup VorfuDintegral rechts Ivs___Symmetrie des Vorfu integrals 76 la AuBenfuBintegral links lan AuBenfuBintegral rechts las Symmetrie des Au enfu integrals 76 li Innenfu integral links lin Innenfu integral rechts ls Symmetrie des Innenfu integrals 76 15 5 Knieparameter tkmax Zeitp des Maximums des Kniewinkels lin
3. S betr Seite S nicht betr Seite UG betr Seite Yergleichsgruppe links 3 Verglaichsgruppe rechts 4 HE nicht betr Seite amp HE betr Seite 8 4 3 Patienten mit Hemiparese Es wurden zehn m nnliche Personen im mittleren Alter von 52 12 Jahren vermessen Der Grad der Behinderung war unterschiedlich ausgepr gt W hrend ein Teil der Probanden nur langsam gehen konnte erreichten einige den mittleren und schnellen Geschwindigkeitsbereich In Abb 103 und Abb 104 sind die relative Schrittl nge und die Schrittfrequenz als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r die Hemiparetiker und der Vergleichsgruppe graphisch dargestellt Im langsamen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich ist der Gang unsicher Dies wird deutlich an der geringen Schrittl nge und der hohen Schrittfrequenz Patienten die den schnellen Geschwindig keitsbereich erreichen haben sich bez glich Schrittfrequenz und relativer Schrittl nge der Ver gleichsgruppe angeglichen Die Abb 105 enth lt die Graphik des Variationskoeffizienten als Funktion der relativen Geschwin digkeit Es ist auch in dieser Darstellung der unsichere Gang im langsamen und mittleren Ge schwindigkeitsbereich zu erkennen Im unteren Geschwindigkeitsbereich also bei den Patienten mit der gr ten Behinderung ist der Variationskoeffizient auch auf der nicht betroffenen Seite ge gen ber der Vergleichsgruppe erh ht Im h heren Geschwindigkeitsbereich
4. e also der Sohlenfl che festgestellt werden K rpergewicht und Sohlenfl che bzw Schuhgr e sind individuelle Parameter Der festgestellte EinfluB dieser Parameter auf die Bodenreaktionsintegrale und das Druckmaximum f hrt zu der berlegung diesen durch Einf hrung einer geeigneten Normierungsgr e zu eliminieren Dieser personenbezogenen Parameter ist der Quotient aus Gewicht und Sohlenfl che A und wird als K rpergewichtsdruck KGD bezeichnet Der K rpergewichtsdruck stellt den Druck dar welchen die Gewichtskraft des Probanden auf die Fl che der Sohle eines Fu es aus bt Der K rpergewichts druck ist ein MaB f r den statischen Druck des K rpergewichtes Es gilt Gos KGD TE N cm Gleichung 17 0 Hierbei ist Go in kg Ao in cm und die Erdbeschleunigung g in 9 8067 m s anzugeben Um den individuellen Einflu des K rpergewichtsdruckes auf die Sohlenparameter auszuschlie Ben wurden die Druckverlaufe unter dem Fu auf den K rpergewichtsdruck normiert 6 3 5 3 Die Geschwindigkeitsabh ngigkeit der Druckverl ufe Bevor man beginnt aus den Druckverl ufen unter dem Fu geeignete Parameter zur Charakteri sierung des Ganges zu definieren ist es zweckm ig einige grundlegende Untersuchungen anzu stellen Aus diesem Grund ist daher die Geschwindigkeitsabhangigkeit des Druckverlaufes unterm Fu beim Gehen untersucht worden 6 10 Die Messungen erfolgten an Probanden die nach eigenen Angaben keine Probleme
5. 8 13 Wenn man jedoch bedenkt da 95 aller Rechtsh n der bei komplizierteren T tigkeiten mit den Beinen z B dem Fu ball spielen ebenfalls das rechte Bein bevorzugen 8 14 dann erscheint eine gewisse Asymmetrie beim Gehen nicht unerwartet Es ist sinnvoll diese Asymmetrie innerhalb der Datenbank zu ber cksichtigen 8 1 4 Die Altersabh ngigkeit Die Ausgangsdaten zur Untersuchung der Altersabh ngigkeit waren die 92 Messungen der m nn lichen Versuchspersonen siehe 8 1 2 1 mit nur geringen Unterschieden in der relativen Ge schwindigkeit Die Messungen wurden in insgesamt sieben verschiedene Altersklassen unterteilt Die Ergebnisse sind im Anhang 5 in Tabelle 25 zusammengefa t worden Die Korrelationen wurde mit Hilfe des Spearmannschen Rangkorrelationskoeffizienten berechnet vergl Abschnitt 7 1 Das Alter der Probanden korreliert negativ mit den Allgemeinen Parametern Schrittl nge relative Schrittl nge und Schrittverh ltnis d h mit steigendem Alter verringern sich diese Gr en Die Schrittfrequenz korreliert positiv mit dem Alter der Versuchspersonen Die Mittelwerte der verschiedenen Altersklassen von relativer Schrittl nge L e Schrittfrequenz fo und Schrittverh ltnis SV sind ber die Altersmittelwerte der sieben Altersklassen aufgetragen wor den Abb 82 bis Abb 84 0 870 Abb 82 Die relative Schrittl nge als Funktion des Alters der Versuchspersonen c pua I c 0 810 U ol relative Schrit
6. c c Cu c 2 betroffene Seite nicht betroffene Seite vergleichsgruppe links Wergleichsgruppe rechts 8 4 4 Einzelbeispiele Patient B m nnlich 36 Jahre starke Fersenprellung infolge Unfall Nach einem Sturz von der Leiter zog sich der Patient eine starke Fersenprellung am linken Fu zu Um Schmerzen zu vermeiden belastete der Patient links nur noch den Vorfu Abb 110 In Abb 111 sind die relativen Belastungsintegrale relative Schrittl nge und Schrittfrequenz gra phisch dargestellt Die pathologischen Parameter wurden auf die Parameter nach Genesung bezo gen Geschwindigkeit und Schuhwerk waren bei beiden Messungen gleich Der Vorfu links wird deutlich st rker belastet als rechts Der Auftritt ist auf der pathologischen Seite weniger ged mpft der Absto ist schw cher Der Patient macht kurze Schritte mit erh hter Schrittfrequenz 98 H e O A m e pr N C EE in in m m AJ AJ D D 0 LD O in C m Om Om OO Dm OD im DO i OQ in Om DO nn et Vorfu rechts e Vorfub links gesamter Fuh rechts gesamter Fu links 30 40 So DU 70 OU 30 100 Abb 110 Der zeitliche Verlauf des Druckes unterm Fu w hrend eines Doppelschrittes relative Schrittlange Schrittfrequenz relutrez Helurtungzintegrul Elinks Brecht Abb 111 Die relativen Belastungsintegrale die relative Schrittl nge und die Schrittfrequenz eines Patienten mit Fersenprellung bezogen auf die Parameter na
7. 0 18 0 27 0 33 EEA EEE EEEE 4 MW 11 334 0 834 56 20 23 9 61 8 62 1 0 20 0 85 0 31 0 44 0 781 Band St 0 007 0 005 0 31 06 04 05 0 60 0 19 0 40 0 61 E245 TE ERRET 5 MW 11 337 0 836 56 10f 23 8 I 61 6 I 622 0 44 0 87 0 63 1 49 0 781 TEETE EREET V 0 7 06 0 66 2 1 0 6 0 5 6 MW 11 34610 8411 55 701 24 1 62 1 62 0 0 08 0 90 0 36 0 43 0 781 V 05 0 5 049 16 0 5 0 4 7 MW 1 346 0 841 55 70 23 8 I 61 9 61 9 0 00 0 75 1 02 1 97 0 781 STB V 0605 05 049 32 06 0 7 8 MW 11 348 0 843 55 601 22 0 61 6 I 60 4 0 94 0 98 0 86 0 98 0 781 FERET v 1 4 141141 23 05 05 9 MW 11 423 0 889 52 70 23 3 61 9 61 4 0 41 1 99 1 33 1 36 0 781 vi lant 20 2 45 23 07 0 6 3 8 10 MW 1 42 0 887 52 401 25 4 62 5 62 9 027 4 57 3 70 3 20 0 774 Gang St 0 034 0 021 1 68 1 7 1 0 14 1 39 1 62 2 05 0 97 0 035 DREGERRREGEE Tabelle 20 Die Reproduzierbarkeit der Allgemeinen Gangparameter 126 o Len Lem Gl Gia FV FVa ZFS ZVS EE gesamt Median 76 0 70 0 3 01 2 54 37 0 39 1 83 77 01 74 0 2 33 2 17 42 6 43 8 gesamt Median 76 0 72 0 1 97 1 69 40 7 44 0 83 76 0 73 0 1 76 1 45 42 2 45 7 A Median 76 0 70 0 2 65 2 41 38 6 38 6 74 8 68 0 3 29 3 07 32 5 35 1 83 78 0 75 0 2 20 2 05 42 3 44 5 M Media
8. 12 13 14 14 16 19 21 23 23 23 24 25 25 25 25 25 3 2 1 6 Die Fr he Schwungphase 3 2 1 7 Die Mittlere Schwungphase 3 2 1 8 Die Terminale Schwungphase 3 2 1 9 Die Arm und Kopfbewegungen beim Gehen 3 2 2 Energetische Betrachtung des Ganges 3 3 Der pathologische Gang 4 Mebprinzipien der Ganganalyse 4 1 Messung von rtlichen und zeitlichen Gangparametern 4 2 Messung der Kinematik 4 2 1 Akustisches Mebprinzip 4 2 2 Optisches Mebprinzip 4 2 3 Messung mittels Inklinometer 4 2 4 Messung mittels Beschleunigungssensoren 4 2 5 Messung mittels Goniometer 4 3 Messung der Kinetik 4 3 1 Kraftme plattformen 4 3 2 Druckverteilungs Mebplattformen 4 3 3 Systeme mit Druckme sohlen 4 4 Elektromyographie 4 5 Messung des Energieverbrauchs beim Gehen 26 26 26 26 27 28 30 30 31 31 32 32 32 33 33 33 34 34 35 35 4 5 1 Kalorische Messung und Messung des Sauerstoffverbrauchs 4 5 2 Energieberechnung mit Hilfe von Bodenreaktionskr ften 4 5 3 Der PC Index 4 5 4 Energieverbrauch und Standphasendauer 5 Aufbau eines Ganganalyseme platzes 5 1 Anforderungen an ein Ganganalysesystem 5 2 Der Aufbau des Me platzes 3 2 1 Systembeschreibung 5 2 2 Druckmefsohlen 5 2 9 Goniometer 6 Auswerteverfahren 6 1 Grundkonzepte f r die Ganganalyse 6 2 Berechnung eines f r den Probanden typischen Schrittes 6 3 Parameters
9. 300 E D S x D3D 4ng pla D 1D 15 0 z5 30 A8 aD 45 au 55 ep oa TU so pa an an 10 Abb 49 Der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit des Knies w hrend eines Doppelschrittes 60 Ebenso wie beim Winkelverlauf kann auch beim Verlauf der Winkelgeschwindigkeit Lage und Gr Be der Extrema bestimmt werden Winkelgeschwindigkeiten gr er Null entsprechen einer Beu gung und kleiner Null einer Streckung des Kniegelenkes Der Abb 49 kann also direkt entnommen werden in welcher Phase des Doppelschrittes das Knie gebeugt und in welcher gestreckt wird Die Zeitdauer der Kniebeugung tkg und der Kniestreckung tks w hrend eines Doppelschrittes sind somit bestimmbar Das Maximum im Verlauf der Kniewin kelgeschwindigkeit entspricht der maximalen Beugegeschwindigkeit das Minimum der maximalen otreckgeschwindigkeit Wird zeitsynchron zum Kniewinkelverlauf der Druckverlauf unterm FuB gemessen dann ist der Kniewinkel zu Beginn und Ende der Standphase bestimmbar Eine Sch digung des Knies oder des oprunggelenkes kann manchmal bei diesen Parametern Abweichungen vom Normalwert zur Folge haben Aber auch f r den Sportbereich sind diese Gr en wichtig Bei den Sportgehern beispiels weise ist das Hauptkriterium f r sauberes Gehen da bei Fu auftritt das Knie gestreckt ist 6 3 6 2 H ftparameter Die Abb 50 enth lt den zeitlichen Verlauf des H ftwinkels Die maximale H ftstreckung erfolgt in der Pr Schwungphase kurz vor dem Absto des Fu
10. 6 Y Z Darstellung des Kopfscheitelpunktes 1B Ml gua T E LC X FL La NS NE NN MI X k J77 L uL 2 a 161 2 5 1 5 0 5 0 5 Ea 2 5 Y cm Z cm 2 2 3 2 Die Koordinaten des Gesamtschwerpunktes 2 11 F r die Bewegung des Schwerpunktes gilt folgender Grundsatz Der Schwerpunkt eines K rpers oder eines Systems von K rpern auf dem beliebige innere und u ere Kr fte einwirken bewegt sich stets so als ob alle Massen in ihm vereinigt w ren und alle auBeren Kr fte direkt an ihm selbst angreifen w rden Die inneren Kr fte ben keinen Einflu auf die Bewegung des Schwerpunktes aus weil sie immer paarweise entgegengesetzt gleich sind Aus der Bewegung des Schwerpunktes kann also auf die Einwirkung u erer Kr fte geschlossen werden Die Bahn des Gesamtschwerpunktes der Versuchsperson wurde aus den Bahnen der Einzel schwerpunkte der K rpersegmente je zwei Segmente f r Fu Unter und Oberschenkel Unter und Oberarm und je ein Segment f r Rumpf und Kopf berechnet Das Massenverh ltnis der K rpersegmente ist aus Messungen an Leichenteilen bestimmt worden 2 8 Tabelle 1 Da die Massenverh ltnisse individuell stark schwanken wurde darauf geachtet da die Proportionen der untersuchten Leichen denen der Versuchsperson entsprachen Tabelle 1 Masseverh ltnisse der verschiedenen K rpersegmente 2 8 Kopf Rumpf Oberschenkel Unterschenkel Fu Oberarm Unterarm Hand 0 031225
11. 92 und Abb 93 ist der Einflu der relativen Geschwindigkeit auf die relative Schrittl n ge und die Schrittfrequenz graphisch dargestellt F r diese Parameter sind die Verl ufe mit denen der gangunauff lligen Vergleichsgruppe vergleichbar Dies belegen auch die Trendlinien Tabelle 38 Die Streuung der Parameter ist jedoch gr er und es ergibt sich daher ein geringeres Be stimmtheitsma Abb 92 Die relative Schrittl nge 09 als Funktion der relativen 08 Geschwindigkeit f r Pro Sc banden mit Oberschen E 07 kelprothese i S DE 205 E UA US 12 c 2 UA UP UD 1 relative Geschwindigkeit 1 s bI c E ru Abb 93 Die Schrittfreguenz als BD Funktion der relativen Geschwindigkeit f r Pro 5 50 banden mit Oberschen kelprothese o 40 P 3 i m 30 E KL L c c 0 2 UA UP UD 1 relative Geschwindigkeit 1 s Bei der Dauer der Standphase ergeben sich deutliche Unterschiede zwischen betroffener und nicht betroffener Seite Abb 94 W hrend der Verlauf der nicht betroffenen Seite gut mit dem Verlauf der Vergleichsgruppe bereinstimmt ist die Standphasendauer der Prothesenseite nahezu unab h ngig von der relativen Geschwindigkeit Der unterschiedliche Verlauf in Bezug auf die Ge schwindigkeit f hrt dazu da die Symmetrie der Standphasendauer bei Patienten mit Oberschen kelprothese im Unterschied zu Probanden der Vergleichsgruppe geschwindigkeitsabh n
12. Extrema der Gelenkwinkel Zum besseren Verst ndnis der sich anschlie enden Erl uterungen sind in Abb 20 die wesentli chen Bewegungsrichtungen der Gelenke der unteren Extremit ten dargestellt Abb 20 Definition der Bewegungs richtungen an den Gelen ken der unteren Extremi t ten Flantarflexion 25 3 2 1 1 Der Initialkontakt Der Gangzyklus beginnt mit dem Initialkontakt IC Initial Contact 0 DSD Dies ist der Moment in dem das bisher schwingende Bein den Boden ber hrt Ublicherweise beginnt der erste Kontakt mit der Ferse Daher wird dieser Zeitpunkt manchmal auch Fersenkontakt genannt Um die Defini tion der Gangphasen jedoch auch f r den pathologischen Gang anwendbar zu gestalten sollte dieser Begriff vermieden werden Zum Zeitpunkt des Initialkontaktes befindet sich das Sprunggelenk in Neutralposition Die Zehen sind gestreckt Die Dorsal Flexoren verhindern das Aufklatschen des Fu es Das Knie ist ge streckt Die Kniebeuger und Kniestrecker stabilisieren das Knie beim Auftritt Die H fte ist noch gebeugt aber bereits in der Streckphase Sie befindet sich in Vorw rtsrotation Bez glich der Abduktion bzw Adduktion ist sie in Neutralstellung Die Arbeit der H ftstrecker bremst die Schwungphase ab 3 2 1 2 Die Belastungsantwort Dem Initialkontakt folgt die Belastungsantwort LR Loading Response 0 DSD bis ca 10 DSD In dieser Phase bernimmt das auftretende Bein das K rpergewicht vom kon
13. Gesamter K rper Bezieht man die Koordinaten des Gesamtschwerpunktes auf ein Inertialsystem welches sich mit der mittleren Ganggeschwindigkeit fortbewegt dann erh lt man die relativen Schwerpunktkoordi naten Die Transformation der Schwerpunktkoordinaten des Ganges in das bewegte Koordinaten system hat eine wesentliche mechanische Bedeutung Nachdem sich der Proband einmal in Gangrichtung mit der mittleren Geschwindigkeit in Bewegung gesetzt hat w rde er ohne Einwir kung u erer Kr fte diese Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung beibehalten Der Gesamt schwerpunkt bleibt also ohne u ere Kr fte im bewegten Koordinatensystem in Ruhe Oder anders ausgedr ckt jede Anderung der Lage des Gesamtschwerpunktes im bewegten Koordinatensystem hat seine Ursache im Einwirken u erer Kr fte In Tabelle 16 Anhang 1 sind die relativen Koordinaten a B und y des Gesamtschwerpunktes zu sammengefa t Die zeitlichen Verl ufe sind in den Abb 7 bis Abb 9 dargestellt Die seitliche Aus lenkung des K rperschwerpunktes Koordinate hat seine Ursache im Lastwechsel zwischen linkem und rechtem Bein und hat daher eine Periode von der Gr e der Doppelschrittdauer Die Schwankungen in Gangrichtung a Koordinate und die Aufw rts und Abw rtsschwankungen y Koordinate haben eine Periode der halben Doppelschrittdauer Sie beruhen auf dem Abrollen ber linkem und rechtem Fu Die Projektionen des Schwerpunktes in die verschiedenen Ebenen sin
14. O Fischer Der Gang des Menschen 1 Teil Versuche am unbelasteten und belasteten Menschen Abhandlungen der mathematisch physischen Klasse der K nigl S chsischen Gesellschaft der Wissenschaften Bd XXXV Leipzig 1895 Braune W O Fischer Ueber den Schwerpunkt des menschlichen K rpers Abhand lungen der mathematisch physischen Klasse der K nigl S chsischen Gesellschaft der Wissenschaften Bd XV Nr VII Leipzig 1889 Fischer O Der Gang des Menschen 2 Teil Die Bewegung des Gesamtschwerpunktes und die u eren Kr fte Abhandlungen der mathematisch physischen Klasse der K nigl S chsischen Gesellschaft der Wissenschaften Bd XXV Leipzig 1899 Winter D A The Biomechanics and Motor Control of Human Gait University of Wa terloo Press Waterloo Ontario Canada 1988 Scherb R Kinetisch diagnostische Analyse von Gehst rungen Technik und Resultate der Myokinesigraphie Enke Verlag Stuttgart 1952 Debrunner H U Die Kinetik des Gehens Medizinisch Orthop dische Technik 97 Jahrgang 1977 Heft 6 S 168 170 Morton D J The Human Foot Columbia University Press New York 1934 Eberhardt H D V T Inman et al Fundamental studies of human locomotion and other informations relating to design of artificial limbs University of California Berkeley 1947 Inman V T Human Locomotion Canad Med Ass J 94 p 1047 1055 1966 Inman V T H J Ralston F Todd Human wa
15. eine Zeitdauer von 1 19 s ausgewertet Wie wir heute wissen betr gt die bliche Doppelschritt dauer f r das Gehen mit normaler Geschwindigkeit etwa eine Sekunde Bei ihren Versuchen ha ben Braune und Fischer also etwas mehr als einen Doppelschritt vermessen Um Fehler zu vermeiden nutzten sie zur Auswertung die Originalplatten Hierzu ist eigens eine mikroskopische Einrichtung konstruiert worden welche die Messung der Koordinaten der feinen Gangspuren mit einer Genauigkeit von 1 um erm glichte Insgesamt wurden eine Vielzahl von Bilderserien gewonnen F r die weitere Diskussion w hlten die Autoren drei Versuche aus Zwei Versuche stammten von Serien eines unbelasteten Soldaten Beim dritten Versuch war die Versuchsperson belastet mit Tornister Patronentaschen und Ge wehr Die Untersuchungen am Gang waren also milit risch motiviert wie h ufig in der Wissen schaft In einem ersten Schritt erfolgte anhand der Gangspuren auf den vier fotografischen Platten die Ableitung der raumlichen rechtwinklichen Koordinaten der Enden der Geisslerschen R hren die vor der Messung in geeigneter Weise markiert wurden Aus diesen Koordinaten wurde dann die Lage der Gelenkmittelpunkte von Schulter H fte Knie Hand und erstes Fu gelenk bestimmt Des weiteren sind die Positionen des Scheitelpunktes des Kopfes des Schwerpunktes des Fu es und der Fu spitze bestimmt worden Bevor mit der Interpretation der von Braune und Fischer ermittelten Bahnkurve
16. es Das Maximum in der Beugung wird am Ende der mittleren Schwungphase erreicht Aufgrund dessen da der Oberk rper in der Phase der Belastungsantwort leicht nach vorn geneigt wird erh lt man h ufig kurz nach dem Auftritt des Fu es ein lokales Maximum der H ftbeugung S am CE p a Abb 50 Der Verlauf m 3 35 des H ft ri au winkels 4 0 E z5 wahrend ei Be B za nes Dop pelschrittes EN D I in fr Huftwinkelverlauf ml ei a O i i kel CO E DI un ITTTTETTTTYTTTTITTTLITTTTITTTTITTITITT i n E ra m D 5 I q 85 x LSI L HE Ke E E pe FE EE ER En Ce ss d ES E 30 ac s oo o T an on T 9 Analog zu den Knieparametern dienen Gr e und Lage der Extrema zur Auswertung als H ftpa rameter Ebenso wie das lokale Kniewinkelmaximum ist das lokale H ftwinkinkelmaximum in der Phase der Belastungsantwort kein geeigneter Parameter des H ftwinkelverlaufes Die Winkeldifferenz zwischen Minimum und Maximum wird als H ftbeugeumfang bezeichnet In Abb 51 ist der Verlaufes der H ftwinkelgeschwindigkeit dargestellt Ebenso wie beim Knie sind die Lage und die Gr e der Extrema der Kurve der H ftwinkelgeschwindigkeit Parameter zur Cha rakterisierung des Ganges Werte der Winkelgeschwindigkeit kleiner als Null entsprechen einer Streckung des Gelenkes Werte gr er als Null einer Beugung 61 175 H t LAD 0 p el it A de I a ta da oe 5 10 LS
17. innerhalb der Geschwindigkeitsgruppen ber cksichtigt werden F r die Schrittl ngen L und L e der Schrittfrequenz fo der Standphasendauer StP und StPr und dem Zweibeinstand ZBS sind die Trendlinien eine sinnvolle Beschreibung des Einflusses der Ge schwindigkeit Das w hrend der Messungen getragene Schuhwerk beeinflu t auch die Allgemeinen Gangpara meter Eigene Untersuchungen ergaben deutliche Unterschiede zwischen schweren Winterschu hen Turnschuhen und Neutralschuhen Bei diesen Untersuchungen ging ein laufbanderfahrener Proband bei gleicher Geschwindigkeit und mit unterschiedlichen Schuhen In Abb 60 sind diese Unterschiede f r einige Allgemeine Gangparameter graphisch dargestellt Die Werte wurden auf den Neutralschuh 100 bezogen Die Messungen erfolgten in Serien zu je 10 Messungen F r jede Schuhart sind mindestens zwei Me Bserien durchgef hrt worden Bei den Messungen mit Turnschuhen versuchte der Proband in einer MeBserie hart und in der anderen weich aufzutreten Die Unterschiede zwischen den Schuharten sind erwartungsgem signifikant Bei vergleichenden Ganguntersuchungen z B im Verlaufe einer Therapie sollte man daher darauf achten da immer die gleichen Schuhe genutzt werden Abb 60 Der Einflu des Schuh werks auf die Allge meinen Parameter Turnschuh harter Auftritt Turnschuh E Meutralschun L ES L LU H d am E Erel Schrittl nge m Schrittfrequenz Bl Zweibeinstand 8 1 2 2 Die B
18. rpergr e pro s Langsam digkeitsbe 0 3 K rpergr e pro s lt v I lt 0 4 K rpergr e pro s Mittel reiche f r Pa 0 4 K rpergr e pro s lt V el lt 0 7 K rpergr e pro s Schnell tienten mit Vel gt 0 7 K rpergr e pro s Sehr schnell I 6 3 2 Schrittfrequenz Doppelschrittl nge und Schrittverh ltnis Ein vollst ndiger Gangzyklus ist der Doppelschritt s Abschnitt 3 2 1 Die Doppelschrittl nge L ist die Wegstrecke die w hrend eines Doppelschrittes zur ckgelegt wird Da auch die Schrittl nge von den K rperma en der Versuchsperson abh ngt l t sich die relative Schrittl nge L e folgen derma en definieren L Lass Gleichung 5 Lo Eine kurze Schrittlange ist ein Indiz f r einen unsicherer Gang Die Schrittfrequenz fo wird blicherweise auf die Zeiteinheit Minute bezogen und dann auch als Kadenz bezeichnet Die Bezugsgr e ist der Doppelschritt und die Ma einheit f r die Schrittfre quenz ist Doppelschritte pro Minute DS min In der Literatur bezieht man sich bei der Schrittfre quenz h ufig auf den Einzelschritt Bei dieser Definition der Schrittfrequenz erh lt man um den Faktor zwei gr ere Werte Die Bezugsbasis bei der Bestimmung der Schrittfrequenz ist unbedingt zu beachten Der Kehrwert der Schrittfrequenz f ist die Doppelschrittdauer To Sie wird in Sekun den angegeben 1 joe i fo Gleichung 6 Das Produkt aus Doppelschrittdauer To und Schrittl nge L betrachtet man h u
19. t Bonn Internatio nales Symposium Berlin 2 3 Februar 1990 Feldkamp M Ganganalyse bei Kindern mit zerebraler Bewegungsst rung M nchen Richard Plaum Verlag KG 1979 Kurt J Mitteilung ber den Einsatz einer ber hrungslosen Diagnostikmethode zur Be urteilung der Motorik von Kindern innerhalb der Rehabilitation Zeitschrift gesamte Hygiene 32 1986 Heft 8 Kurt J Der Einsatz einer ber hrungslosen Diagnostikmethode zur Beurteilung der Mo torik von Kindern innerhalb der Rehabilitation unter besonderer Ber cksichtigung von verhaltensgesch digten Kindern Wiss Zeitschrift der Humboldt Universit t zu Berlin Gesellschaftsw R 36 1987 8 Koff D Gait Analysis Theory and Application Chapter 15 Joint kinematics Camera Based Systems Mosby Year Book Inc 1995 St ssi E Vergleichende Bewertung kommerziell erh ltlicher 3 D Kinematik Systeme f r die Gangbildanalyse in Gangbildanalyse Stand der Me technik und Bedeutung f r die Orthopadietechnik Internationales Symposium Berlin 2 3 Februar 1990 Wagner P High Speed Video Verfahren des Rehabilitationszentrums WeiBer Hof in Gangbildanalyse Stand der Me technik und Bedeutung f r die Orthop dietech nik Internationales Symposium Berlin 2 3 Februar 1990 SIMI GmbH SIMI Motion 2D 3D Bewegungserfassung amp Analyse Firmenschrift 1995 Veltlink P H R C van Lummel Dynamic Analysing using
20. 1 291 1 261 1 33 1 191 1 191 3 921 3 81 1 781 1 741 1 081 1 17 1 35 1 41 5 17 1 17 1 18 1 51 10 80 0 961 0 801 0 92 0 80 0 86 I 2 92 2 815 1 10 1 14 0 6710 851 0 79 1 04 E web Geschw Vra Praxi Pmaxn Tai lon laut laur lavt laon frc Ira I Iva Tai lan In Ino 1 1 56 1 15 1 1110 82 1 0810 77 1 09 0 87 11 11 1 09 1 491 1 17 1 00 0 77 1 13 0 91 1 17 0 15 1 49 1 04 0 98 0 741 0 901 0 6910 99 0 75 0 88 0 631 1 11 0 93 0 56 1 0 641 1 03 0 78 Sees 2 17 0 25 1 24 1 17 10 91 0 861 0 8510 7710 92 0 88 1 1 151 0 94 1 35 1 17 0 7910 7510 99 0 88 2 83 10 511 2 31 2 15 1 66 1 53 1 48 1 381 1 771 1 67 12 31 2 1112 501 2 171 1 471 1 56 1 81 1 50 3 Median 0 67 1 73 1 64 1 23 1 09 1 1010 971 1 311 1 21 2 00 1 84 1 92 1 801 1 061 1 031 1 261 1 18 3 83 0 81 2 43 2 22 1 705 1 551 1 50 1 411 1 741 1 64 2 891 2 671 2 53 2 311 1 511 1 43 1 79 1 65 4 17 0 91 1 79 1 70 11 301 1 065 1 0310 89 1 25 1 13 11 91 1 74 1 78 1 66 0 95 1 001 1 19 1 09 4 83 1 06 2 87 2 85 1 95 1 79 1 94 1 69 1 97 2 00 3 87 3 47 2 86 2 72 1 88 5 Median 1 231 2 36 2 33 1 47 1 42 1 28 1 301 1 631 1 49 3 23 3 35 2 371 2 251 1 261 1 201 1 631 1 64 5 83 11 291 2 55 2 67 1 55 1 61 1 36 1 531 1 78 1 65 1 3 61 4 281 2 551 2 441 1 481 1 431 1 80 1 80 133 Tabelle 26 Median 0 17 Perzentil und 0 83 Perzentil in der Belastungspa
21. 1 51 1 43 1 83 1 72 1 61 1 41 1 56 1 42 4 60 9 80 2 70 83 4 56 3 68 1 54 1 46 1 87 1 79 1 64 1 43 1 59 1 45 9 Median 6 84 6 37 2 09 2 22 2 28 2 42 1 99 2 14 2 06 2 19 3 50 3 10 3 20 Gang 17 6 39 5 98 1 95 2 09 2 15 2 28 1 90 2 03 1 92 2 07 1 10 1 40 1 80 GEES 10 Median 5 09 5 19 1 57 1 79 1 66 1 99 1 56 1 74 1 56 1 78 6 50 0 10 9 20 83 5 16 5 63 1 61 1 88 1 69 2 03 1 59 1 83 1 58 1 88 Tabelle 22 Die Reproduzierbarkeit der Belastungsparameter A Messungen zu Beginn einer Me serie M Messungen in der Mitte einer MeBserie E Messungen am Ende einer Me serie TS H Turnschuhe harter Auftritt TS W Turnschuhe weicher Auftritt NS Neutralschuhe 128 15 Anhang 4 Die Parameter des Ganganalysesystems GANGAS 15 1 Personenbezogene Parameter K rpergr e K rpergewicht K rpergewichtsdruck Alter Geschlecht 15 2 Allgemeine Parameter Bandgeschwindigkeit km h relative Bandgeschwindigkeit 1 s Doppelschrittl nge m relative Doppelschrittl nge Schrittfrequenz Doppelschritte min ochrittverh ltnis mes ZBS Zweibeinstand e DSD StP Standphasendauer links e DSD StPr Standphasendauer rechts e DSD StPs Standphasensymmetrie 96 DSDia relative Standardabw der Doppelschrittdauer 96 15 3 Abrollparameter Ler effektive Fu l nge links 96 m effektive FuBlange rechts
22. 13222 1338 1 49 0 49 1 42 132 23 II Dol LOD 187 1336 1387 138 1333 1394 56 0 63 1 47 133 43 IS 0551 1458 190 1344 1442 157 1355 145 0 0 76 0 76 1 63 134 1 19 0689 1517 189 1345 1301 159 1337 1508 11 83 D 83 1 52 134 08 A 07275 1572 122 1233 Doll 159 1352 156 9 1 49 0 69 1 13 133 52 i Diop 18635 152 1329 l l5 Da 13250 162 5 l 1 1 2 132 66 i2 Hai 18625 179 1318 16753 l d 1314 1654 1 12 1 11 0 51 131 57 3 Dali 1763 175 1307 1740 184 1302 1752 1 18 1 15 UN 130 46 24 DRL 1828 170 1301 1804 16 9 1296 181 6 1 18 1 15 0 06 129 83 0819 1592 166 1298 18751 17 4 1292 188 2 1 01 1 0 38 129 5 A8 955 1954 162 1300 1937 178 1293 1946 0 42 0 62 Hai 129 63 JI 0996 201 8 160 1305 2002 18 1295 201 0 0 79 0 78 1 09 130 13 is 1024 207 3 162 1312 23060 184 1309 206 7 1 62 0 62 1 1 131 04 AN 1072 225 161 1326 2118 1 3 13244 0 2lal 0 236 0 36 1 22 132 5 30 1111 217 6 159 1338 274 Jas 1338 2175 1 09 0 08 1 43 133 77 31 1149 232 1539 1345 2234 189 1345 2233 0 07 Ds JA 1345 Tabelle 14 Die Bahnkoordinaten des Mittelpunktes des Schultergelenkes 2 10 Nr E e gt XE CO CH Om Pe GO Ho ECH LE CD Jl OH On LLTI 3 El ri P 1 Feel Feel R Pl PA Pad LJ LOCH COD GJ 01 Om E r3 FA ECH a ts 250 200 Su 100 T em al Es 0 3 0 5 1 1 5 UU IP 0077 0115 0153 0152 0220 U 260 0 206 0 345 0 303 0421 UA 0456 0526 0575 513 0 6
23. 2 5 3 5 4 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 6 6 6 7 6 8 6 9 6 10 6 11 6 12 6 13 7 1 7 2 109 Hoyt R W J J Knapik J F Lanza B H Jones and J S Staab Ambulatory foot contact monitor to estimate metabolic cost of human locomotion J Appl Physiol 76 4 1994 pp 1818 1822 Brand R R Crowninshield Comment on criteria for patient evaluation J Biomechan ics 14 1981 p 655 Vieregge P Ideopatische Gangst rung im Alter Klinische Ph nomenologie und quan titative Erfassung Verlag Hans Huber 1996 Firmenschrift Der FSR Sensor ein berblick ber die FSR Technologie Electrade GmbH Gr felfing Firmenschrift FSR Integration Guide amp Evaluation Parts Catalog Interlink Electronics Camarillo Charteris J Human gait cyclograms Conventions speed relationships and clinical ap plications Int Journ Rehab Research 1982 5 4 pp 507 518 Smidt G L Rudiments of Gait in Clinics Physical Therapy Gait in Rehabilitation New York 1990 Cooley J W R L Tukey An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series Mathematics of Computation 1965 Vol 19 No 90 pp 297 301 Finley F K Cody Locomotive characteristics of urban pedestrians Arch Phys Med Rehab 51 423 1970 Rozendal R H Inleiding in de kinesiologie van de mens in Dutch Stam Technische boek
24. 20 zb 3 35 30 5 So 55 65 70 75 ag 35 an HE 100 Abb 51 Der Verlauf der H ftwinkelgeschwindigkeit w hrend eines Doppelschrittes 6 3 6 3 Sprunggelenksparameter Die Abb 52 enth lt die grafische Darstellung des Winkelverlaufes des oberen Sprunggelenkes Die Lage der Extrema w hrend der Standphase kann zur Definition der Grenzen der Gangphasen verwendet werden Das ersten Streck Extremums befindet sich kurz vor dem Absto des kon tralateralen Beines der den Beginn des Mittelstandes definiert Der Fu bekommt vollst ndigen Bodenkontakt Im Mittelstand beh lt der Fu diesen Bodenkontakt Dies wird durch die Beugung des Sprunggelenkes m glich Mit Beginn des Terminalstandes erfolgt eine erneute Streckung des Sprunggelenkes die ihr Maximum unmittelbar nach dem Absto des Fu es erreicht Es wird die Winkeldifferenz zwischen den Extrema ausgewertet Diesen Parameter bezeichnet man als Sprunggelenks Beugeumiang 5 0 4 2 4 0 Verlauf des HN Sprunggelenkwinkels 3 5 Se 10 FAN 30 40 50 DU CU DU au 100 Abb 52 Der Winkelverlauf des oberen Sprunggelenkes wahrend eines Doppelschrittes 62 7 Statistische Verfahren zur Auswertung der Gangparameter Die statistischen Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit wurden mit Hilfe des Computerpro gramms SPSS f r Windows durchgef hrt 7 1 Die Auswahl der Tests erfolgte unter Ber ck sichtigung der Verteilung der zu untersuchenden Parameter Wie vorangegangene Arbeiten zei
25. 42 E e 2 35 bis 401V 3 5 15 5 5 1 2 4 3 8 44 4 6 18 0 3 9 40 bis 45 MW 170 5 73 5 42 8 0 733 1 28 0 747 59 10 22 7 60 75 T 0 94 1 95 gt 40 bis 45 St 11 6 14 1 1 0 0 037 1 0 18 0 068 3 33 3 1 2 2 0 79 1 00 0 07 40 bis 451V 6 8 19 2 2 4 5 1 14 0 9 1 5 6 13 7 20 0 gt 45 MW 167 7 66 0 51 7 0 737 1 25 0 748 59 20 20 4 0 60 1 20 0 32 gt 45 St 9 8 15 7 7 1 0 042 0 12 2 10 2 0 1 28 0 89 0 03 gt 45 IV 5 9 23 8 13 8 5 7 9 6 5 6 3 5 9 9 2 1 1 5 10 3 Tabelle 25 Mittelwerte MW Standardabweichungen St und Variationskoeffizienten V der Allge meinen Gangparameter in Abh ngigkeit vom Alter N 92 m nnlich 0 7 pro s lt Vrei 2 0 8 pro s 16 2 Die Me ergebnisse der Belastungsparametern vec Pmax Pmaxa Je len laur laur lao lon Irc Ira I Iva lac Tan In Ip Geschw 0 851 1 06 0 88 1 43 1 33 1 28 1 131 0 96 0 881 1 06 0 91 1 17 10 151 0 77 0 98 0 561 0 6710 59 0 6210 57 0 73 0 891 0 81 0 69 0 84 0 52 0 56 0 64 0 73 2 17 0 25 1 17 1 19 0 85 0 86 0 81 0 79 0 89 0 88 1 231 1 07 1 23 1 23 0 77 0 781 0 881 0 89 2 83 0 49 2 23 2 15 11 651 1 551 1 531 1 43 1 721 1 65 1 2 76 2 391 2 43 2 21 1 48 1 59 1 781 1 58 3 Median 0 68 1 67 1 62 1 20 1 101 1 10 1 021 1 22 1 19 2 051 1 891 1 80 1 711 1 05 1 051 1 23 1 21 3 83 0 81 2 32 2 22 11 66 1 591 1 61 1 50 1 73 1 63 13 21 2 721 2 51 2 36
26. 48 F higkeitsst rung im Heben F 49 Andere F higkeitsst rung in der Fortbewegung 88 Tabelle 10 Die technikbezoge nen Fr Codes 8 16 Ebene mit kleiner bis mittlerer Geschwindigkeit F higkeitsst rung im berwinden von Kanten und Stufen F higkeitsst rung im berwinden von Treppen F higkeitsst rung in der Fortbewegung auf schiefer Ebene F higkeitsst rung in der Fortbewegung in der Ebene mit schneller Geschwindigkeit F higkeitsst rung im Aufstehen Hinsetzen F higkeitsst rung in der Wendigkeit F higkeitsst rung im Transportieren F higkeitsst rung im Heben Fr491Andere F higkeitsst rung in der Fortbewegung F r den Fr 40 Code der F higkeitsst rung in der Fortbewegung in der Ebene mit kleiner bis mittle rer Geschwindigkeit soll beispielhaft die Einbeziehung der Ganganalyse in die Skalierung demon striert werden Die Skalierungsvorschl ge von Tscheuschner dienen dabei als Grundlage Die we sentlichen Kriterien der Bewertung sind die Ganggeschwindigkeit die Gangausdauer die Gangsi cherheit und das Gangbild Jedes dieser Kriterien wird getrennt ausgewertet Die Geschwindigkeit die Ausdauer und die Gangsicherheit sind gleichwertige Kriterien Das Gangpbild ist von leicht un tergeordneter Bedeutung Um die verschiedenen K rpergr en der zu beurteilenden Personen zu ber cksichtigen wird die relative Geschwindigkeit va bewertet Die Messung kann auf dem Laufband erfolgen Dabei ist jedoch die a
27. 67 6 68 6 44 0 75 11 63 1 28 3 35 3 65 4 35 3 64 3 69 3 74 4 03 3 66 3 67 3 73 3 75 0 27 7 10 1 92 2 72 2 91 3 31 2 78 2 85 2 88 3 14 2 98 3 03 2 97 2 96 0 17 5 87 2 56 2 39 2 56 2 76 2 39 2 44 2 5 2 72 2 61 2 60 2 6 2 57 0 13 5 23 3 2 2 21 2 35 2 47 2 17 2 2 2 28 2 44 2 38 2 48 2 42 2 34 0 12 5 01 3 84 2 1 2 23 2 3 2 05 2 06 2 15 2 28 2 25 2 36 2 3 2 21 0 11 4 99 4 48 2 01 2 13 2 18 1 94 1 96 2 03 2 15 2 15 2 24 2 2 2 10 0 11 5 02 5 12 1 94 2 06 2 1 1 88 1 9 1 96 2 06 2 08 2 17 2 13 2 03 0 10 4 96 5 76 1 89 2 2 03 1 83 1 84 1 91 2 2 02 2 11 2 08 1 97 0 10 4 96 6 4 1 85 1 96 1 99 1 79 1 8 1 87 1 95 1 98 2 07 2 04 1 93 0 10 5 05 P bar 43 C 0 05 K 0 41 4 38 6 90 3 103 81 4 196 9999 56 67 82 9 1075 56 3135 69 291 54 0 32 7 13 7 93 8 95 0 64 4 16 4 12 4 95 4 46 4 78 5 22 6 45 4 95 4 91 4 87 4 89 0 66 13 42 1 28 2 9 3 04 3 39 3 01 3 06 3 16 3 87 3 27 3 31 3 22 3 22 0 27 8 47 1 92 2 47 2 61 2 83 2 46 2 48 2 58 3 2 72 2 82 2 67 2 66 0 18 6 75 2 56 2 25 2 37 2 51 2 2 2 21 2 3 2 59 2 45 2 52 2 42 2 38 0 14 5 80 3 2 2 1 2 22 2 3 2 04 2 04 2 13 2 32 2 26 2 35 2 28 2 20 0 12 5 31 3 84 2 2 12 2 18 1 94 1 95 2 02 2 16 2 15 2 24 2 18 2 09 0 11 5 11 4 48 1 91 2 03 2 09 1 86 1 87 1 94 2 05 2 06 2 15 2 11 2 01 0 10 5 18 5 12 1 85 1 97 2 01 1 8 1 81 1 88 1 97 1 99 2 08 2 04 1 94 0 10 5 07 5 76 1 81 1 93 1 95 1 76 1 77 1 84 1 91 1 96 2 03 2 1 90 0 10 5 04 6 4 1 77 1 86 1 91 1 72 1 73 1 8 1 87 1 91 1 99 1 96 1 85 0 09 5 08 Tabelle 18 Exemplarstreuung und Temperatur
28. 83 18 54 2 05 Ph Oh 45 Oh 31 DI 0b Dh 84 B 02 9 02 51 02 34 02 5 03 16 03 95 85 15 Bb 4 Oh 23 Oh 31 Oh 20 85 15 B4 4 Dh 83 12 03 25 0354 84 11 05 25 b 34 DI D 3r Abb 118 Der zeitliche Verlauf der X Koordinate des Schultermittel punktes Abb 119 Der zeitliche Verlauf der Y Koordinate des Schultermittel punktes 116 Z em X cm 133 134 133 132 Ta 130 128 128 250 200 150 100 al Y cm L fub 5 ER ze qud ad 0 3 U 3 US 0 6 t 5 Op t 5 0 9 Ja 08 117 Abb 120 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate des Schultermittel punktes Abb 121 Der zeitliche Verlauf der X Koordinate des H ftmittel punktes Abb 122 Der zeitliche Verlauf der Y Koordinate des H ftmittel punktes Abb 123 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate des H ftmittel punktes Abb 124 Der zeitliche Verlauf der X Koordinate des Kopfscheitel punktes Y cm Z cm X cm Y cm Z cm 118 Abb 125 Der zeitliche Verlauf der Y Koordinate des Kopfscheitel punktes Abb 126 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate des Kopfscheitel punktes Abb 127 Der zeitliche Verlauf der X Koordinate des rechtem Knie gelenkes Abb 128 Der zeitliche Verlauf der Y Koordinate des rechten Knie gelenkes Abb 129 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate des rechtem Knie gelenkes 119 250 Abb 130 Der zeitliche Verlauf der X g
29. 96 und 11 f r alle Messungen bei etwa bei 9 Die Parameter Zweifersenstand ZFS und Zweivorfu stand ZVS sind tempor re Parameter Analog dem Zweibeinstand bestehen sie aus zwei Phasen Die begrenzte zeitliche Aufl sung wirkt wie derum zweifach und es kann von einem Me fehler von 2 DSD ausgegangen werden Die MeBgenauigkeit der berlappungsintegrale FV und FVg wird sowohl von den Fehlern bei der Bestimmung der Druckintegrale Ir und ly als auch von der begrenzten zeitlichen Aufl sung des mittleren Schrittes beeinflu t Die berlappende Fl che wird in Prozent der Fl che des Gesamtin tegrals Ic angegeben Der Me fehler infolge Temperatur nderungen w hrend der Messungen und andere den Absolutwert der Belastungsintegrale ver ndernde Fehlerquellen werden durch diese Normierung minimiert Der Me fehler bei der Ermittlung der berlappungsintegrale wird zu 10 des Me wertes abgesch tzt Es ist naheliegend da die Abrollparameter von der Art der Schuhe beeinflu t werden Abb 68 Ein sehr harter Schuh Neutralschuh zum Beispiel f hrt zu einer l ngeren Ganglinie und damit zu einer gr eren effektiven Fu l nge Statistische Tests haben ergeben da die effektive Fu l nge das Uberlappungsintegral der Zweifersenstand und der Zweivorfu stand geschwindigkeitsabh n gig sind Bei sehr geringen Geschwindigkeiten wird der Fu fast mit der kompletten Sohle aufgesetzt Erst bei mittleren bis h heren Geschwindigkeiten w
30. Band St 0 014 0 009 0 58 0 9 0 4 0 7 0 6 0 21 0 49 0 89 is EH ERE gesamt MW 1 422 0 889 52 60 23 9 62 1 61 8 0 2 2 75 2 03 1 91 0 779 V 46 2 039 2 025 2 66 5 8 1 1 1 7 4 0 A MW 11 354 0 846 55 13 23 4 61 8 61 5 0 25 1 30 1 03 1 27 1 0 777 St 10 02510 016I 1 75 1 1 0 6 0 7 0 68 1 20 1 19 1 02 0 016 EE TEE EEEE M MW 11 361 0 851 55 16 23 6 I 61 9 61 8 0 09 1 22 0 97 1 37 0 782 St 0 039 0 024 1 45 0 9 04 0 8 0 66 0 88 I 0 62 0 95 0 006 M emm E MW 1 36 0 85 55 181 23 7 I 61 9 61 8 0 03 1 35 0 95 0 92 0 781 V 29 28 2 97 3 9 0 8 1 1 1 9 TSW MW T 1 40 0 877 53 5 18 3 58 9 59 4 0 46 1 75 1 83 1 80 0 781 ASS EHER V 3 3 33 34 4 7 0 8 1 2 TSH MW 11 464 0 915 51 35 16 1 58 6 57 5 0 90 1 80 1 84 1 87 0 781 V 29 28 3 0 3 9 0 8 1 1 NS MW 1 1 218 0 761 61 59 18 7 59 6 58 8 0 88 1 33 1 28 1 58 0 781 FERET vix 07 08 07 42 11 09 1 MW 11 356 0 847 55 31 22 9 61 9 61 1 0 7 1 00 1 04 1 12 0 781 FERET V 0 590 0 590 0 57 1 77 04 0 5 2 MW 11 356 0 848 55 30 24 1 61 9 62 2 0 24 0 98 1 06 1 66 0 781 Band St 0 007 0 004 0 29 0 7 04 0 4 0 34 I 0 16 0 22 0 54 A E EERE 3 MW 11 327 0 830 56 50 23 4 61 8 61 7 0 08 0 78 0 09 0 10 0 781 Band St 0 013 0 008 0 57 05 I 03 0 3 0 26
31. Die diskrete Sohlenl nge acht verschiedene Sohlengr en beeinflu t daher auch die MeBgenauigkeit Die L nge von be nachbarten Sohlengr en unterscheidet sich um ca 5 96 Bei Vorbereitung jeder Messung wurde darauf geachtet da der Proband die Me sohlen mit der richtigen Sohlengr e erh lt In Grenz f llen ist auf die n chst kleinere Sohle zur ckgegriffen worden Bei den Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit ergab sich f r die effektive FuBlange Ler innerhalb einer Me serie eine Standardabweichung von maximal 1 5 9e F r alle Messungen erh lt man eine Standardabweichung von etwa 2 5 96 Die wesentliche Ursache der Streuung beim Test der Re produzierbarkeit liegt vermutlich in der Gangvarianz der Versuchsperson da hier die diskrete Soh lenl nge keine Auswirkungen hat Generell ist davon auszugehen daB die diskrete Sohlenl nge die Genauigkeit bei der Bestimmung der effektiven Fu l nge am st rksten beeinflu t Bei mehrmaligen Messungen der gleichen Ver suchsperson ist also darauf zu achten da dieser immer mit der gleichen Sohlengr e vermessen wird Die diskrete Breite der Me sohlen wirkt ebenfalls auf die Genauigkeit der Bestimmung der Gangli nien Gl Hinzu kommt da die Schwankung des Druckschwerpunktes quer zur Gangrichtung ein stochastischer Proze ist vergl Abb 46 und naturgem st rker streut Der Variationskoeffizient innerhalb einer Me serie der Reproduzierbarkeitsuntersuchungen liegt zwischen 4
32. Einer seits liefert eine hohe Sensordichte eine gute r umliche Aufl sung andererseits begrenzt sie die Me frequenz und erh ht die Datenmenge Bei Messungen der Druckspitzen am diabetischen Fu z B ist die r umliche Aufl sung wichtig Es sind keine hohen Me frequenzen notwendig Hier sollte mit einer sehr hohen Sensordichte gemessen werden idealerweise fl chendeckend Bei vielen orthop dischen Fragestellungen beispielsweise beim Abrollverhalten des Fu es oder der Belastung der Beine sind einige wenige 10 20 Sensoren pro Me sohle an ausgew hlten Stellen plazierte Sensoren ausreichend Ebenso wie bei den Druckverteilungs Me 8plattformen kann bei Messungen mit Sohlen nicht auf die verschiedenen Kraftvektoranteile geschlossen werden Dies ist zur Zeit noch ein prinzipieller Nachteil der Messungen mit DruckmeBsohlen Ein entscheidender Vorteil der Druckme Bsohlen besteht jedoch darin da mit ihrer Hilfe die Messung einer kontinuierlichen Schrittfolge des nat rli chen Gehens m glich ist 4 4 Elektromyographie Die Elektromyographie EMG ist eine Untersuchungsmethode die sich mit der Entstehung der Aufzeichnung und der Analyse von myoelektrischen Signalen den Aktionspotientialen der kon traktierenden Muskulatur 4 36 4 37 besch ftigt Zur Auswertung kann sofort das unverarbei tete Roh EMG genutzt werden H ufig werden die Signale jedoch weiterverarbeitet Typische Da tenmanipulationen sind Gleichrichtung Gl ttung
33. F2 Sal 10 0 500 0 B00 EN 0 Sol LI SOLI 1 000 relative Geschwindigkeit 1 5 8 1 3 Die Gangsymmetrie Aus Tabelle 23 im Anhang 5 wird ersichtlich da der Mittelwert der Symmetrie der Standphase StPs f r alle Geschwindigkeitsgruppen positiv ist das hei t der Mittelwert der Standphasendauer des rechten Beines StP ist gr er ist als der Mittelwert der Standphasendauer des linken Beines StP Abb 81 Dies gilt sowohl f r m nnliche und weibliche Probanden getrennt als auch f r beide Geschlechtergruppen gemeinsam Mit Hilfe des Wilcoxon Tests f r zwei abh ngige Stichproben 7 1 konnte f r alle Geschwindigkeitsgruppen ein hochsignifikanter Unterschied Wilcoxon Koeffizient kleiner als 0 01 zwischen linker und rechter Seite nachgewiesen werden Um sicher zu gehen da dieser Unterschied zwischen linker und rechter Seite nicht aus noch un bekannten Asymmetrien des Me systems herr hrt wurden die Me sohlen mit Hilfe einer pneuma tischen Einrichtung zur Kalibrierung von Drucksensoren definiert periodisch belastet und die Dauer der Standphasen f r die linke und die rechte Seite berechnet Bei den Versuchsreihen lie en sich keine zeitlichen Asymmetrien feststellen Man kann also davon ausgehen da das obige Resultat nicht durch das Me system vorget uscht wird fa IT Abb 81 Standphasendauer StP und StPr als Funktion W der relativen Ge ES schwindigkeit v Mit telwerte der f nf ver schiedenen Geschwin mg digke
34. H ftwinkelverl ufe haben z T eine zweigipflige Verteilung Mittelwert und Standardabweichung sind daher nicht hinreichend ge eignete Gr en zur Beschreibung der Verteilungen Es werden der Median das 0 17 Perzentil und das 0 83 Perzentil genutzt 8 1 2 Mebergebnisse Me fehler und Geschwindigkeitsabh ngigkeit Die nachfolgenden Fehlerbetrachtungen beziehen sich auf die Me ergebnisse einer Einzelmes sungen Bei der Beurteilung von Lageparametern z B von Mittelwerten kann im allgemeinen von einem wesentlich geringeren Fehler ausgegangen werden da zuf llige Me fehler bei der Bestim mung des Lageparameters in Abh ngigkeit von der Zahl der Messungen mehr oder weniger deut lich minimiert werden Die Interpretation von Ergebnissen anhand von Lageparametern ist daher auch dann sinnvoll wenn sich z B die Unterschiede der Gangparameter zwischen verschiedenen Gruppen innerhalb der Me genauigkeit befinden Unabh ngig von der Me genauigkeit des Systems kommt es bei der Ganganalyse zu zum Teil erheblichen intraindividuellen Schwankungen Beim gleichen Probanden k nnen bei hnlichen u eren Me bedingungen verschiedene Me Bergebnisse erzielt werden Diese Schwankungen sind h ufig gr er als die Genauigkeit des Me systems 8 1 2 1 Die Allgemeinen Gangparameter Im Anhang 5 sind die Mittelwerte die Standardabweichungen und die Variationskoeffizienten der Allgemeinen Gangparameter f r die verschiedenen Geschwindigkeitsgruppen zusamm
35. Schwelle zu arbeiten Bei richtiger Schwellenwahl besitzt die Standardabweichung der Dauer der Einzelschritte ein Minimum Nach der Bestimmung der Einzelschritte wird als zweites jeder Einzelschritt zeitlich normiert Als drittes werden die Einzelschritte f r jeden Zeitpunkt aufsummiert und durch die Schrittzahl dividiert Man erh lt den mittleren Schritt 46 6 3 Parametersystem zur Beschreibung des Ganges 6 3 1 Die Ganggeschwindigkeit Die Ganggeschwindigkeit ist der zentrale Me wert f r die quantitative Ganganalyse Instinktiv w hlt ein Mensch die Geschwindigkeit die seinen lokomotorischen F higkeiten angemessen ist Eine starke Verlangsamung der Geschwindigkeit ist ein sicherer Hinweis auf ein pathologisches Geschehen Viele Gangparameter sind geschwindigkeitsabhangig Eigene Untersuchungen haben gezeigt da auch gesunde Probanden erst bei Geschwindigkeiten ab etwa 2 km h ein unauff lli ges Gangbild wie es in Abschnitt 3 beschrieben wird entwickeln Patienten mit Beeintr chtigungen des Bewegungsapparates m ssen f r das Gehen oft mehr Ener gie aufwenden als gesunde Personen Sie passen sich der Beeintr chtigung durch eine geringere Ganggeschwindigkeit an Dies erfolgt meist unbewu Bt im Sinne einer Energieoptimierung vergl Abschnitt 3 2 2 2 19 Die komfortable Geschwindigkeit Vkomr wird an die optimale Geschwindig keit vo angeglichen Die komfortable Geschwindigkeit vio ist daher besonders bei Verlaufskon trollen eine
36. St rung bei Kabelartefakten wesent lich verbessert 4 5 Messung des Energieverbrauchs beim Gehen 4 5 1 Kalorische Messung und Messung des Sauerstoffverbrauchs Der Energieverbrauch beim Gehen l t sich am genauesten durch Ganzk rperkalorimetrie be stimmen Der Proband befindet sich dabei in einer isolierten Kammer und es wird der W rmeaus sto gemessen Diese Methode ist sehr aufwendig und nur wenigen Forschungseinrichtungen vorbehalten Praktikabler ist die indirekte Messung des Energieverbrauchs ber die Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs Hierzu wird die ein und ausgeatmete Luft analysiert und der Sauer stoffverbrauch pro Zeiteinheit bestimmt 36 Wird zus tzlich die erzeugte Kohlendioxydmenge gemessen dann erh lt man Informationen ber die Art und Weise des Stoffwechsels Solche Untersuchungen sind jedoch mehr f r den Leistungs sport interessant und weniger f r die Ganganalyse da unter normalen Verh ltnissen die Sauer stoff und Kohlendioxydanteile ann hernd gleichbleibend sind 4 5 2 Energieberechnung mit Hilfe von Bodenreaktionskr ften Eine andere Methode ist die Energieberechnung mit Hilfe von Messungen der Bodenreaktions Kr fte 3 6 4 40 4 41 4 46 Hierzu ist die Kenntnis aller drei Kraftvektoren notwendig Abb 21 Aus den Kraftvektoren lassen sich die Beschleunigungen und daraus die Anderungen von kinetischer Ei Jund potentieller Energie Epo und der Gesamtenergie Eis w hrend des Gehens berech
37. Transformation verzichtet und f r die Bewertung der Streu ung schiefer Verteilungen das 0 17 Perzentil und das 0 83 Perzentil gew hlt Zwischen beiden Perzentilen befinden sich 66 aller Me werte Bei normalverteilten Parametern w rde dies etwa den Me werten entsprechen deren Abweichung vom Mittelwert kleiner als die Standardabwei chung ist Die Verwendung des Mittelwertes als Lageparameter kann bei schiefen Verteilung zu Problemen f hren da Ausrei er den Mittelwert stark beeinflussen Im Extremfall kann der Mittel wert au erhalb der beiden Quartile liegen Es wird daher der Median 0 5 Quantil als Lagepara meter genutzt Die zeitliche Lage des Druckmaximums im mittleren Schritt ist naturgem nicht normalverteilt da dieser Parameter die Zugeh rigkeit zum jeweiligen Typ des Druckverlaufes defi niert vergl Abschnitt 6 3 5 3 und demzufolge eine mehrgipflige Verteilung besitzt 66 Die Abrollparameter weisen ebenfalls keine Normalverteilung auf Sie lassen sich wie die Bela stungsintegrale behandeln Sie haben eine schiefe Verteilung Analog zu den Belastungsintegralen wird der Median als Lageparameter gew hlt Als Streuparameter dienen das 0 17 Perzentil und das 0 83 Perzentil Normalverteilungstests zu den Parameter der Gelenkwinkelverl ufe ergaben f r die Extrema eine Normalverteilung F r diese werden Mittelwerte und Standardabweichungen als Lage und Streu parameter verwendet Die zeitliche Lagen der Extrema der Knie und
38. Zeit absolvierten Strecke betr gt dann weniger als 3 cm was einer Genauigkeit f r die Schrittl nge von 2 entspricht Bei dem von uns gew hlten Algorithmus der Erkennung der Einzelschritte h ngt der Me fehler der Schrittfrequenz nur von der Genauigkeit der Me dauer ab Man kann also von einem Fehler kleiner als 1 Yo ausgehen 67 Um die Zweckm igkeit der Einf hrung der relativen Schrittl nge zu pr fen wurde der statistische Zusammenhang zwischen K rpergr e Lo und Schrittlange L untersucht Erwartungsgem gibt es eine starke Korrelation zwischen den Parametern K rpergr e Lo und Schrittl nge L Nur f r die Geschwindigkeitsgruppe 1 ist kein signifikanter Zusammenhang festzustellen Offensichtlich ber wiegen bei dieser sehr langsamen und ungewohnten Geschwindigkeit die individuellen Anpas sungsprobleme Um den Einflu der Ganggeschwindigkeit und des Geschlechts auf die Allgemeinen Parameter zu minimieren bzw v llig zu eliminieren wurde 92 Messungen von m nnlichen Versuchspersonen im Bereich der relativen Geschwindigkeit va zwischen 0 7 pro Sekunde und 0 8 pro Sekunde separat untersucht Das gew hlte Geschwindigkeitsintervall liegt im Bereich der komfortablen Geschwin digkeit Die Tabelle 24 enth lt die Mittelwerte Standardabweichungen und die Variationskoeffizi enten der Allgemeinen Parameter f r diesen Geschwindigkeitsbereich Zus tzlich wurden f r eini ge personenbezogenen Parameter die Extremwerte mit
39. anderen Allgemeinen Parameter geschwindigkeitsabh ngig Der Einflu der Geschwindigkeit ist bei der Schrittfrequenz und der Doppelschrittl nge am gr ten Man erh lt n herungsweise eine Jv Abh ngigkeit F r den Auf bau einer Datenbank kann diese Geschwindigkeitsabhangigkeit mittels Berechnung von Trendlini en ber cksichtigt werden Bei den anderen Parametern sind die Mittelwerte und Standardabwei chungen der jeweiligen Geschwindigkeitsgruppe die geeigneten Lage und Streuparameter Die Art des Schuhwerkes beeinflu t auch die Allgemeinen Gangparameter F r eine Verlaufskontrolle ist es daher notwendig da der Patient immer mit dem gleichen Schuhwerk vermessen wird Erwartungsgem werden die Belastungsparameter ebenfalls durch die Schuhe stark beeinflu t Die Geschwindigkeitsabh ngigkeit ist geringer als bei den Allgemeinen Parametern Innerhalb der Datenbank l t sich diese Geschwindigkeitsabh ngigkeit durch die Medianwerte der jeweiligen Geschwindigkeitsgruppe ber cksichtigen 103 Die Absolutwerte der Belastungsparameter weisen eine groBe Streuung auf Dennoch erhalt man mit ihrer Hilfe n tzliche Informationen zu m glichen Gangpathologien und therapeutischen MaB nahmen Insbesondere betrifft das Belastungsasymmetrien Teilentlastungen von Fu bereichen z B der Ferse der Einflu von Schuhwerk Einlagen und Ahnlichem auf das D mpfungsverhal ten Aufbauend auf dem derzeitigen Erkenntnisstand sind Parameter zur Be
40. bedeutsame Gr e Sie ist ein Ma f r den Grad der Beeintr chtigung Die komfortable Geschwindigkeit sollte in einem Laufgang gemessen werden Finley und Cody 6 4 untersuchten den unauf lligen Gang von Personen im Alter zwischen 20 und 60 Jahren und fanden da die meisten Personen eine Ganggeschwindigkeit zwischen 1 m s und 1 67 m s bevorzugen Bei Laufbandmessungen ist die Ganggeschwindigkeit durch das Band vorgegeben Der Untersu cher kann durch Abfrage die dem Patienten angenehmste Bandgeschwindigkeit ermitteln Diese Geschwindigkeit wird jedoch wesentlich dadurch beeinflu t wie sich der Patient auf dem Laufband eingelaufen hat Sie wird im allgemeinen geringer sein als die im Laufgang gemessene komfortable Geschwindigkeit vio vergl Abschnitt 8 2 Die Ganggeschwindigkeit hangt von den k rperlichen Proportionen des Probanden ab Personen mit langen Beinen haben h ufig eine h here Ganggeschwindigkeit als Personen mit kurzen Bei nen Daher wird manchmal in der Literatur die relative Geschwindigkeit vre als Quotient aus Ge schwindigkeit v und Beinl nge definiert F r Routinemessungen hat es sich jedoch als zweckm i ger erwiesen f r die relative Geschwindigkeit Vre folgendes zu definieren V Vue Gleichung 4 el Lo mit Lo als K rpergr e des Probanden Die K rpergr e ist fast immer bekannt Eine zus tzliche Messung der Beinl nge des Probanden ist nicht notwendig F r eine Auswertung der Geschwindig
41. bei dieser sehr langsamen und ungewohnten Geschwindigkeit vermutlich die individuellen Anpas sungsprobleme gegen ber den Geschlechtsunterschieden Die Unterschiede sind im Bereich der komfortablen Geschwindigkeit Gruppe 3 und 4 am gr ten Die Ergebnisse innerhalb der Geschwindigkeitsgruppe 5 sind aufgrund der geringen Anzahl weibli cher Probanden nur begrenzt aussagef hig F r die Symmetrie der Standphasendauer ist bei allen Geschwindigkeitsgruppen kein Einflu des Geschlechts nachweisbar Die Geschlechtsunterschiede bei der Schrittl nge der Kadenz und dem Schrittverh ltnis wurden in der Literatur schon mehrfach beschrieben 8 1 8 2 Die Aussage von Yamasaki 8 1 da im unteren Geschwindigkeitsbereich bez glich relativer Schrittl nge Lre und Kadenz f kein Unter schied vorhanden ist kann durch die eigenen Untersuchungen best tigt werden Ber cksichtigt man die im Mittel geringere Gr e der Frauen dann verringern sich die Ge schlechtsunterschiede bei der Schrittl nge deutlich Bei einer mitteleurop ischen Bev lkerungs stichprobe 252 Frauen und 287 M nner wurde der Quotient von Beinl nge zu K rperh he be stimmt 8 12 Dabei ist f r M nner der Wert 0 489 und f r Frauen der Wert 0 476 ermittelt wor den Frauen haben also im Mittel in Relation zur K rpergr e k rzere Beine Die Geschlechtsrela tion liegt bei 97 3 Ber cksichtigt man diese Relation dann ist die Schrittl nge von M nnern und Fraue
42. beim Gehen blichen Geschwindigkeiten und in ge schlossenen R umen ist der Luftwiderstand vernachl ssigbar Beim ruhigen Stehen wirkt nur das Gewicht des Menschen und die gleich gro e Gegenkraft des Bodens Der K rperschwerpunkt bleibt in Ruhe Durch Streckung oder Beugung in den Knie und H ftgelenken beispielsweise kann der Druck auf den Boden erh ht oder gesenkt werden Gewicht und Gegenkraft sind nicht mehr gleich und die Lage des K rperschwerpunktes verschiebt sich in vertikaler Richtung Enth lt der Druck gegen den Boden auch eine horizontale Komponente dann werden bei fehlen der Reibung die F e entlang der Bodenfl che verschoben Der Schwerpunkt beh lt jedoch seine vertikale Lage solange bei bis der Schwerpunkt au erhalb der Unterst tzungsfl che der F e gelangt Die Gegenkraft des Bodens ist dann kleiner als das Gewicht Die vertikale Schwerpunkts lage wird solange in Richtung Boden verschoben bis wieder ein Gleichgewicht zwischen Gewicht und Gegenkraft eintritt Wenn die Kontraktion der Muskeln eine Kraftkomponente parallel zur Bodenfl che aus bt dann wird dieser Kraft durch die Reibung entgegengewirkt Die Reibung verh lt sich wie eine u ere Kraft welche in entgegengesetzte Richtung zu der auf den Boden wirkenden Kraft angreift Diese Gegenkraft erm glicht also erst die Bewegung des K rperschwerpunktes parallel zur Bodenfl che Sie wird Reibungskraft genannt Sind die Bewegungskurven des K rperschwerpunktes
43. beim Gehen hatten Es wurden sowohl weibliche als auch m nnliche Versuchspersonen vermessen Das mittle re Alter betrug 25 9 Jahre Die Messungen fanden auf dem Laufband statt Vor der eigentlichen Messung hatten die Probanden die M glichkeit sich auf dem Laufband einzulaufen Als Laufband geschwindigkeiten wurden 1 5 km h 3 0 km h 4 0 km h und 5 km h gew hlt Einige Probanden sind auch noch bei Geschwindigkeiten gr er 6 km h vermessen worden Ausgewertet wurde der mittlere Schritt In Abb 37 bis Abb 42 ist der Verlauf des mittleren Sohlendruckes unterm Fu Pre normiert durch den K rpergewichtsdruck f r die Standphase dargestellt Zus tzlich zu den Mittelwerten MW sind auch die Standardabweichungen St mit eingezeichnet Die Verl ufe sind Mittelwerte aller in 6 10 ausgewerteten Versuchspersonen Trotz der groBen Standardabweichung hat die Kurvenform eine ausgepr gte Geschwindigkeitsab hangigkeit Bei sehr geringen Geschwindigkeiten steigt der Druck bis etwa Standphasenmitte an und hat hier sein Maximum Abb 37 Danach sinkt der Druck wieder ab Mit zunehmender Geschwindigkeit geht der Druckverlauf in eine zweigipflige Kurve ber Am st rksten ausgepragt ist die Zweigipfligkeit bei der h chsten Ganggeschwindigkeit Abb 42 51 Abb 37 Mittlerer Druckverlauf in der Stand phase bei sehr langsa mer Ge schwindigkeit 4n 50 BD t s Standphasendauer Abb 38 Mittlerer Druckverlauf in der Stand phase b
44. bekannt dann lassen sich aus diesen mit tels zeitlicher Differentiation die Geschwindigkeitskurven und daraus durch weitere Differentiation die Beschleunigungskurven berechnen Die Abb 13 bis Abb 15 enthalten die zeitlichen Verl ufe der Beschleunigungskoordinaten des Gesamtschwerpunktes Aus den Beschleunigungswerten lassen sich durch Multiplikation mit der Masse des Probanden die Werte der Bodenreaktionskr fte berechnen wobei in vertikaler Richtung noch das K rpergewicht addiert werden mu In Abb 16 ist die von Braune und Fischer errechnete Vertikalkomponente der Bodenreaktionskraft dargestellt Zum Vergleich ist eine exakt mit Kraft me plattform gemessene Kurve 3 4 ebenfalls eingezeichnet Die gemessenen Kraftwerte wur den aus den Einzelwerten von linkem und rechtem Bein durch Summation bestimmt Um die ge messenen und errechneten Werte vergleichbar zu gestalten wurde als Zeitbasis eine vollst ndige Gangperiode gew hlt Diese Periode ist die Doppelschrittdauer DSD vergl Abschnitt 3 2 1 Die Vertikalkraft ist auf K rpergewicht normiert Wenn man ber cksichtigt da eine zweimalige Dif ferentiation zur Berechnung der Beschleunigung bzw der Kraft aus den Ortskoordinaten stark fehlerbehaftet ist dann ist die qualitative bereinstimmung des Verlaufes beeindruckend a n Abb 13 Der zeitliche Verlauf der opp Beschleunigung cm s des COG in 200 Gangrichtung 100 100 200 300 400 un 0 30 0 60 0 50 1 20 t
45. d In Abh ngigkeit von der auf die aktive Oberfl che eingeleiteten Kraft ndert sich der elektrische Widerstand eines FSR Sensors Durch die Krafteinwirkung kontaktieren die Elektroden mit der FSR Schicht und es werden Widerstandsbr cken zwischen den Elektroden aufgebaut Je h her die Krafteinwirkung desto mehr Br cken schlie en sich Die Br cken sind elektrisch parallel ge schaltet Die Widerstands nderung erstreckt sich ber mehrere Gr enordnungen Abb 24 enth lt die charakteristische Druckabh ngigkeit des elektrischen Widerstandes f r die von uns genutzten Sensoren Der elektrische Widerstand ist im logarithmischen Ma stab dargestellt Aus schal tungstechnischen Gr nden ist es zweckm iger anstelle einer Widerstandsmessung eine Strom messung durchzuf hren Abb 25 zeigt den Zusammenhang zwischen Druck P und der dem Strom proportionalen elektrische Leitf higkeit G F r diese Darstellung ist ein linearer Ma stab sinnvoll 4 Abb 24 Der elektrische Wider 10000 00 stand R eines FSR Sensors als Funktion 1000 00 des Druckes P E x 100 00 c 10 00 1 00 1 2 E 4 b P bar DE Abb 25 Der elektrische Leitwert G eines FSR Sensors ins als Funktion des Druk 04 kes P e 3 oO 0 2 0 1 UU 1 2 3 d 5 5 P bar Im Anhang 3 sind die wichtigsten technischen Daten der FSR Sensoren zusammengefa t 5 3 5 4 Die Druckabh ngigkeit des elektrischen Widerstandes weist eine relativ gro e Exemplarstreu
46. der Literatur am h ufigsten dargestellt Parameter zur quantitativen Beschreibung der Verl ufe beziehen sich oft auf die Form der Kurven Solche Parameter sind u a die Lage der Extrema z B das Auftrittsmaximum Kurvenanstiege und hnliches Zu diesen Parametern ist folgendes kritisch anzumerken Wie nachgewiesen wurde h ngt die Kurvenform stark von der Ganggeschwindigkeit ab Werden nun Parameter genutzt die mit der Form zusammenh ngen dann trifft man meist nur indirekt Aussagen zur Ganggeschwindigkeit Solche Parameter sind allenfalls sinnvoll im direkten Vergleich zwischen linkem und rechtem Bein Entsprechen die Kurven nicht der Idealvorstellung eines zweigipfligen Verlaufes was beim patho logischen Gang sehr h ufig der Fall ist dann ist oft keine Berechnung obiger Parameter m glich 6 3 5 4 Die Bodenreaktionsintegrale In der Mechanik wird das zeitliche Integral einer Kraft F als Kraftsto definiert 6 12 Ein auf einen K rper einwirkender Kraftsto hat eine Anderung des Impulses I des K rpers zur Folge Es gilt t2 IK Fat Gleichung 18 t1 In Analogie hierzu l t sich der Bodenreaktionsimpuls I als zeitliches Integral der Bodenreakti onskraft Bs ber die Standphasendauer StP definieren Bsdt Gleichung 19 StP 54 oder unter Ber cksichtigung von Gleichung 16 l a const Pcdt Gleichung 20 StP Wenn wir Gleichung 20 verallgemeinern l t sich das Druckintegral I folgenderma en defini
47. die Stand phasen und die Schwungphasendauer sowie die Dauer des Zweibeinstandes Laufmatten mit Schaltern wurden von verschiedenen Autoren beschrieben Eine einfache Matte besteht zum Beispiel aus einer Vielzahl paralleler leitender Streifen die senkrecht zur Gangrich tung liegen 4 6 Die Streifen sind elektrisch untereinander isoliert und zwischen ihnen wird das Massepotential entlang gef hrt An der Schuhsohle des Probanden wird l ngs zum Schuh ein leit f higer Streifen befestigt Bei Bodenkontakt werden durch den Streifen unterm Schuh Massepo tential der Matte und Mattenstreifen elektrisch verbunden Die Bet tigung der Schalter kann elek tronisch ausgewertet und einem Computer zur weiteren Bearbeitung bergeben werden Hierbei ist es sinnvoll zu definieren mit welchem Bein der Startbereich betreten wird Man erh lt dadurch die M glichkeit die Schaltkontakte dem jeweiligen Bein zuzuordnen Oben beschriebene Methode erlaubt jedoch nur die Bestimmung der Schrittlange und der Schritt dauer Eine Messung der Schrittbreite und des Schrittwinkels ist nicht m glich 31 Eine einfache M glichkeit um zeitliche Gangparameter zu messen ist das Gehen auf einer leiten den Unterlage 4 7 Die Sohlen des Probanden sind mit leitf higen Streifen pr pariert Die Strei fen sind ber Kabel mit einem elektronischen Ger t am Probanden verbunden Nutzt man zwei elektrisch voneinander isolierte Streifen pro Sohle dann werden diese bei Bodenk
48. die oft als Erkennungsmerkmal dient so kann doch der verschiedene Charakter des Ganges zwei er Menschen nur auf geringen quantitativen Unterschieden beruhen welche in erster Linie durch etwas verschiedene Dimensionen der Knochen etwas abweichende Gestaltung der Gelenkfl chen und vor allen Dingen durch verschiedene Massenvertheilung im K rper bedingt sind Die Folge und Art der gleichzeitigen Bewegung der einzelnen K rperabschnitte ist bei allen Menschen dieselbe So f hrt z B bei allen Individuen der Rumpf w hrend des Gehens gewisse Schwankungen und Drehungen aus dieselben sind wohl quantitativ verschieden nicht aber qualitativ Es giebt Men schen welche ihre Schultern und H ften sehr stark verdrehen so da man diese Bewegungen deutlich aus der Ferne wahrnehmen kann und es giebt Menschen welche Schultern und H ften verh ltnissm ssig ruhig beim Gehen halten so dass man ihre Verdrehung nur in der N he genau beobachten kann Die Art der angedeuteten Schulter und H ftbewegungen ist aber bei diesen wie bei jenen ganz dieselbe Schulterlinie und H ftlinie drehen sich um eine vertikale Axe immer nach der Seite des vorschwingenden Armes oder Beines So d rften denn die Resultate welche die Coordinatentabellen zu Tage f rdern nicht bloss individuelle G ltigkeit besitzen sondern die typi schen Gesetze erkennen lassen nach welchen die Bewegung der Glieder beim Gange des Men schen stattfinden Sie werden andererseits vermuthlich
49. f r Ganganalyse ber cksichtigen entweder nur Teilaspekte des Ganges oder ihre Nutzung ist so zeitaufwendig daB sie f r den praktischen Routinebetrieb nicht geeignet sind Nicht zuletzt sind die hohen Anschaffungskosten einer der Gr nde f r die geringe Verbreitung der Me systeme Ziel der Arbeit ist es einen Ganganalyse Me platz zu entwickeln der es erm glicht sowohl die Kinematik als auch die Kinetik des Ganges zu vermessen Wichtige Kriterien des Me platzes sind dabei Nutzerfreundlichkeit und geringe Kosten Eine wesentliche Aufgabe der Arbeit besteht darin aufbauend auf dem allgemein anerkannten Erkenntnisstand Gangparameter zu entwickeln welche die verschiedenen Einzelaspekte des menschlichen Ganges hinreichend genau beschreiben Der erste Abschnitt enth lt einen historischen Abri der Ganganalyse Aufgrund der Bedeutung der Arbeiten von Braune und Fischer wird in einem gesonderten Abschnitt ausf hrlich auf diese einge gangen Insbesondere die damaligen Erkenntnisse zu den Bahnkurven einzelner K rpersegmente und des K rperschwerpunktes sind auch heute noch von Interesse und von praktischer Bedeu tung Es folgt eine allgemeine Beschreibung des menschlichen Ganges und eine Analyse der g n gigen Me prinzipien einschlie lich ihrer Vor und Nachteile Die Arbeit beinhaltet des weiteren eine umfassende Darstellung des Konzeptes des Ganganaly seme platzes Es werden die ausgew hlten Me prinzipien begr ndet und die Eigensch
50. gesunden Seite entsprechen diese etwa den Werten der Vergleichsgruppe Die Ursache f r die schmalen Ganglinien auf der Prothesenseite kann zum einen darin liegen da mit dem Prothesenfu konzentrierter abgerollt wird Es ist auch denkbar da auf der betroffenen Seite keine Ausgleichsbewegungen quer zur Gangrichtung vorgenommen werden Vergleichbar schmale Ganglinien erh lt man z B bei Patienten mit Verletzung des Sprunggelenkes Abb 116 Abb 96 Die Ganglinienbreite als Fur tion der relativen Geschwind keit f r Probanden mit Ob schenkelprothese Medie werte der jeweiligen C schwindigkeitsgruppen LI RJ tC DI LR O E Ganglinienhreite 1 0 2 03 UA 15 UE 1 7 UD 19 relative Geschwindigkeit 1 s betroffene Seite m nicht betroffene Seite 3 s ergleichsgruppe Bei den Belastungsparametern konnte statistisch kein signifikanter Unterschied zwischen betroffe Abb 97 Die Ganglinien eines Patien ten mit Oberschenkelprothese ner und nicht betroffener Seite festgestellt werden In Abb 98 ist beispielhaft das Gesamtintegral als Funktion der relativen Geschwindigkeit dargestellt Da auf der betroffenen Seite das nat rliche Knie fehlt mu dessen Aktivit t durch das H ftgelenk ersetzt werden Der H ftbeugeumfang ist also auf der Prothesenseite deutlich h her Abb 99 F r h here Geschwindigkeiten f hrt dies dazu da auch die passive Beugung des Knies auf der be troffenen Seite gr er ist Ab
51. gro en Helligkeit und gerin gen Lebensdauer Beide Eigenschaften waren entscheidend f r die Anfertigung von Momentbil dern Anstelle des offenen elektrischen Funkens nutzten Braune und Fischer in sp teren Arbeiten g nstiger zu handhabende Geisslersche R hren 2 10 F r die Messungen des menschlichen Ganges verwendeten sie vier Fotoapparate je zwei f r die linke und die rechte Seite Je ein Apparat wurde so aufgestellt da dessen optische Achse senk recht zur Gangebene gerichtet war Die optische Achse des zweiten Apparates bildete mit der des ersten einen Winkel von 60 Grad so da er eine Ansicht schr g von vorn vermittelte Der Koordi natenursprung befindet sich entsprechend Abb 1 im Punkt 0 Abb 1 Me anordnung L G von Braune und 3 Fischer E F Vi i A c x h e t u n le Y XG d TAXE Ea E n Br ZK Gi LW A Te sm HG rt in Hr H B D CG A B5 Das Anbringen der Geisslerschen R hren an den Extremit ten erfolgte so da man aus der Posi tion der Endpunkte der R hren auf die Lage der Gelenkmittelpunkte schlieBen konnte Die R hren leuchteten mit einer Frequenz von 26 09 Hz Der damalige Stand der Technik und der hohe An spruch in bezug auf Me genauigkeit f hrte zu einem hohen Zeitaufwand f r die Pr paration der Versuchsperson Diese nahm blicherweise 6 bis 8 Stunden in Anspruch Die Messungen wurden in der Nacht durchgef hrt Der Me aufbau war so konzipiert da der Proband eine ca 1
52. grundlegende Hinkmechanismen beschrieben 3 12 Beispielhaft soll nur noch auf eine weit verbreitete Ganganomalie eingegangen werden dem Duchenne Hinken 3 5 Beim Duchenne Hinken wird im Moment der Belastung des betroffenen Beines der Oberk rper zur Seite dieses Beines verlagert W hrend der Phase des Zweibeinstan des ist der Oberk rper aufrecht Die Oberk rperverlagerungen f hren zur Entlastung der H ftab duktoren und des H ftgelenkes insgesamt Es wird daher auch vom Entlastungshinken gespro chen Sind beide Seiten betroffen erh lt man ein Gangbild welches als watscheln bekannt ist Die Ursachen f r dieses Gangpbild sind vielf ltig Sehr verbreitet ist die schmerzende H fte von Arthritis Patienten Sind die H ftabduktoren nicht mehr in der Lage das Becken w hrend des Ein beinstandes zu stabilisieren dann kann ebenfalls ein Duchenne Hinken auftreten Ursache kann der Muskel selbst oder die ihn steuernden Nerven sein Eine ungleiche Beinl nge kann ebenfalls zum Duchenne Hinken f hren 30 4 Mebprinzipien der Ganganalyse Braune und Fischer haben gezeigt da die menschliche Fortbewegung als zyklisch sich wieder holende Lagever nderung des K rperschwerpunktes und der Schwerpunkte von K rpersegmen ten auf n herungsweise sinusf rmigen Bahnen beschrieben werden kann 2 10 Daraus abge leitet hat der Gang im wesentlichen zwei Wirkungen anhand derer er zu messen und zu analysie ren ist 4 1 Die erste Wirk
53. individuelle Gangtempo grundlegend zu ndern Inman 2 19 bezeichnetet dies als Beispiel f r eine grundlegende Eigenschaft des menschlichen Bewegungsverhaltens Bei freier Wahl des Tempos der Aktivit t wird dieses so gew hlt da der Energieverbrauch minimal ist Im Falle des Gehens stellt man Schrittl nge und Schrittfrequenz so ein da jeder Meter so energieoptimal wie m glich zur ckgelegt wird 3 3 Der pathologische Gang Das Gangbild ist das Ergebnis eines komplexen Zusammenwirkens zwischen zentralem und peri pherem Nervensystem sowie dem St tz und Bewegungsapparat Pathologische Anderungen am Bewegungssystem erzeugen h ufig ein abnormales Gangbild oder einen gest rten Krafteinsatz wodurch eine deutliche Unterscheidung vom unauff lligen Gang m glich ist Einige dieser Beson derheiten lassen sich visuell durch den erfahrenen Beobachter erkennen andere k nnen nur mit geeigneten Ger ten gemessen werden Folgende kurze und sicher unvollst ndige bersicht der m glichen Ursachen von Gangst rungen soll die gro e Vielfalt verschiedener Gangst rungen vor Augen f hren 3 10 1 Beinl ngendifferenzen 2 Fu erkrankungen und Fu deformit ten 2 1 St rungen des statischen und dynamischen Gleichgewichtes des Auftrittes durch Fu de formit ten Spitzfu gang Hakenfu gang Klumpfu gang KnickplattfuBgang HohlfuBgang SpreizfuB und sonstige Vorfu sch den und Zehendeformit ten 2 2 Versteifungen
54. jeweiligen Ecken angeordnet Als Sensoren nutzt man entweder piezoelektrische Sensoren oder Dehnmefstreifen Mit Hilfe von Kraftme plattformen lassen sich die Bodenreaktionskr fte w hrend des Auftretens messen Bei Mehrkomponenten Me plattformen erh lt man die vertikale Kraftkomponente die Komponente in Gangrichtung und die Kraftkomponente quer zur Gangrichtung Abb 21 Der An teil der vertikalen Kraftkomponente am Gesamtbetrag der Bodenreaktionskraft betr gt etwa 80 96 Die f r das Vorw rtskommen wesentliche Komponente ist jedoch der Kraftvektor in Gangrichtung 2 10 Diese Komponente wird seit kurzem zur Bestimmung der energieverbrauchenden Mus kelaktivit ten w hrend des Gehens 3 6 genutzt Preiswertere Systeme die Einkomponenten Me plattformen erlauben nur die Messung der Vertikalkomponente des Ganges 34 F r die Ganganalyse ist von Nachteil da die Me plattformen meist fest in einem Laufgang ange ordnet sind Eine oder mehrere Me 8plattformen werden offen oder verdeckt im Laufgang plaziert Sind die Plattformen gut sichtbar dann versucht der Proband diese exakt zu treffen Der Schritt rhythmus ver ndert sich dabei Es hat sich der Begriff des Kistler Schrittes f r diesen Zielschritt eingepr gt in Anlehnung an die Me plattform der Firma Kistler Das MeBergebnis kann durch diesen unnat rlichen Schritt verf lscht werden Bei verdeckter Anordnung der Me plattformen wei der Proband nicht wann er vermes
55. kann sie als Mittel zur Qualit tskontrolle von Rehabilitationsma nahmen und zur Bewertung reha bilitationstechnischer Hilfsmittel eingesetzt werden Die am h ufigsten genutzte Methode zur Beurteilung des Ganges ist die subjektive Ganganalyse mit den Augen Der Beobachter Mediziner Orthop diemeister u a bewertet aufgrund seiner Kenntnisse den Gang des Patienten Langj hrige Erfahrungen f hren dabei oft zu erstaunlichen Beurteilungsleistungen Die subjektive Ganganalyse hat jedoch ihre Grenzen Zum einen liefert sie fast ausschlie lich qualitative Aussagen zum anderen h ngt sie stark vom Erfahrungsschatz des Beurteilenden ab Wichtige ganganalytisch relevante Aspekte entziehen sich vollkommen der visu ellen Beurteilung z B der Grad der Belastung der Beine beim Gehen Die apparative Ganganalyse erm glicht die berwindung obengenannter Grenzen Sie erlaubt prinzipiell die objektive vom Beobachter unabh ngige Messung von Gangparametern und dient als wichtige Erg nzung der subjektiven Ganganalyse Um die Jahrhundertwende vor ca hundert Jahren schrieben Braune und Fischer 2 8 2 10 2 11 2 12 ihre grundlegenden Arbeiten zur Ganganalyse Viele ihrer damaligen Erkenntnisse be sitzen noch heute ihre G ltigkeit Obwohl infolge des technischen Fortschritts die M glichkeiten der Ganganalyse seit dieser Zeit enorm vorangetrieben wurden ist ihre gegenw rtige Anwendung in der Praxis noch unbefriedigend Die meisten Me pl tze
56. kurz 2 Punkte auf die Parameterbereiche zur Skalierung re kurz 1 Punkt der Gangsicherheit normal bis lang O Punkte ZBS sehr lang 2 Punkte ZBS lang 1 Punkt ZBS normal bis kurz O Punkte sehr groB 2 Punkte groB 1 Punkt normal bis klein 0 Punkte sehr kurz 1 Punkt kurz 0 5 Punkte normal bis lang O Punkte sehr hoch 1 Punkt hoch 0 5 Punkte normal bis gering 0 Punkte Die Tabelle 13 enth lt die Zuordnung der Punktezahl zu dem Grad der F higkeitsst rung Es k n nen maximal 14 Punkte f r die F higkeitsst rung vergeben werden Bis auf die subjektive Ein sch tzung des Gangbildes durch den Beurteilenden lassen sich alle anderen Parameter durch die Ganganalyse mit Hilfe objektiver MeBtechnik bestimmen Diese Skalierung kann allgemein f r die Bewertung des pathologischen Ganges genutzt werden und erlaubt z B die Bewertung von Reha bilitationsma nahmen E LT Tabelle 13 Skalierung der F higkeitsst rung ohne F higkeitsst rung F140 in der Fortbewegung in der sehr geringe F higkeitsst rung Ebene mit kleiner bis mittlerer Ge geringe F higkeitsst rung schwindigkeit mittlere F higkeitst ung stark eingeschr nkte F higkeit sehr stark eingeschr nkte F higkeit vollst ndige Unf higkeit 8 4 Untersuchung des pathologischen Ganges Die Zielstellung f r die folgenden Abschnitte ist nicht die umfassende ganganalytische Charakteri sierung der Patientengruppen Es soll vielmehr der Versuch unternommen werden anhan
57. l t sich somit an den Grad der Bewegungsst rung anpassen Bei Messungen im Laufgang ist die Wegstrecke die vorgegebene Gr e und die mittlere Gangge schwindigkeit ergibt sich aus der Zeit die ben tigt wird um die Wegstrecke zur ckzulegen 5 2 2 Druckmefsohlen In die Me sohlen sind 16 Drucksensoren pro Sohle integriert worden Die Lage der Sensoren in nerhalb der Sohle wurde der zu erwartenden Druckverteilung am gesunden Fu angepa t Die aktive Sensorfl che betr gt ca 20 der Fl che der gesamten Me sohle Als Drucksensoren wer den FSR Sensoren Force Sensing Resistors verwendet Ein FSR Sensor ist aus drei Kompo nenten zusammengesetzt die in Abb 23 dargestellt sind 5 3 1 Die Tr gerfolie f r die FSR Schicht Auf ihrer Innenseite ist eine schwarze aus halbleitendem Polymer bestehende FSR Schicht aufgedruckt 2 Die Klebeschicht Sie besteht aus einer doppelseitig klebenden Folie genau definierter Dicke Ihre Aufgabe besteht darin die Komponenten des Sensors fest miteinander zu verbinden und einen konstanten Abstand zwischen den Tr gerfolien herzustellen 3 Die Tr gerfolie f r die Elektroden Auf ihrer Innenseite sind die kammartigen Elektroden aufgedruckt die so ineinander verschachtelt sind da sie sich nicht ber hren eines FSR EET Sensors 5 3 Abb 23 Komponenten L 1 J 1 Tragerf lie 2 Klebeschicht J Tr genriolie e A mi FSR Schicht Spacer mit Elektroden
58. mittels Druckme soh len Weiterhin erfuhr die Ganganalyse mit der Entwicklung und Vervollkommnung von Druck und Kraftme plattformen einen zus tzlichen Aufschwung Me Bplattformen wurden u a von Amar 1923 Fenn 1930 und Elftman 1934 konstruiert 2 15 Die Platten arbeiteten zun chst mit mechanischer Registrierung sp ter mit Dehnme streifen druckabh ngigen Widerst nden bzw Kondensatoren oder piezoelektrischen Sensoren Eine der ersten Druckverteilungsme plattformen wird in 2 16 beschrieben Die Plattform funktionierte nach dem optischen Prinzip Abb 18 Abb 18 Das Mefprinzip Eulen einer Druckver teilungsme B in plattform von Morton 2 16 Q Q Schwarz Wei Glasplatte Kamera d A rtun Spiegel s 21 22 In den vierziger Jahren unseres Jahrhunderts begannen in Kalifornien groBangelegte Studien ber den normalen Gang und den Gang mit Beinprothesen Motiviert waren diese Studien durch die groBe Anzahl von Beinamputierten als Folge des zweiten Weltkrieges Eberhardt Inman Saunders und McCown fa ten 1947 die umfangreichen Ergebnisse in einem zweib ndigen Bericht zusam men 2 17 Alle zur damaligen Zeit verf gbaren technischen Hilfsmittel wurden f r diese Untersu chungen eingesetzt Weitere grundlegende Publikationen zum normalen Gang folgten 2 18 2 19 2 20 Zusammen mit den Daten von Chao 2 21 gelten die Ergebnisse von Inman 2 19 noch heute als Referenzwerte zur Gang
59. rechts 300 3 Abb 71 Zweifersenstand und Zweivorfu eu Ss stand als Funk 200 tion der relativen ELLO o N Geschwindigkeit a NN 5 oo ER ER 50 U 3 06 05 12 1 5 relative Geschwindigkeit 17s 6 DSD B weifersanstand 8 weivonfui stand 8 1 2 4 Die Knieparameter Die Tabelle 28 im Anhang 5 enth lt die Lage und Streuma e f r die Knieparameter Entspre chend der Goniometergenauigkeit mu bei der Winkelbestimmung von einem Me fehler von 3 Grad ausgegangen werden Der Fehler der zeitlichen Parameter z B der Lage des Maximums tkmax betr gt 0 5 96 DSD Eine Sonderstellung nimmt dabei die Lage des Minimums des Kniewin kelverlaufes tkmin ein Wie bereits erw hnt s Abschnitt 6 3 6 ist h ufig kein deutliches Minimum festzustellen Das Minimum kann sich zwischen Initialkontakt und dem Ende des Terminalstandes befinden Demzufolge ist der Variationskoeffizient von tkmin sehr hoch und liegt zwischen 45 und 67 Yo Der mittlere Wert des Minimums hat eine Gr e zwischen 1 Grad bis 2 Grad Das Ergeb nis entspricht etwa den Messungen von Winter 3 4 der f r das Minimum Werte zwischen 0 Grad und 3 Grad erhielt Die Ganggeschwindigkeit hat keinen Einflu auf die Gr e des Minimums Der Kniewinkelverlauf im Bereich der Schwungphase ist symmetrisch Der Zeitpunkt des maxima len Kniewinkels tkmax befindet sich etwa in der Mitte zwischen dem Zeitpunkt der maximalen Beu gegeschwi
60. rechts H ftbeugeumfang betroffene Seite H ftbeugeumfang nicht betroffene Seite Symmetrie des H ftbeugeumfangs Druckintegral Impuls Bodenreaktionsimpuls ban Kapr KauL KauR KamaxL KamaxR Kamaxs KmaxL KmaxR KmaxS KminL KminR KsmaxL KsmaxR Ksmaxs Au enfu integral links Au enfu integral rechts Absto integral links Absto integral rechts Auftrittintegral links Auftrittintegral rechts Fersenintegral links Fersenintegral rechts oymmetrie des Fersenintegrals Gesamtintegral links Gesamtintegral rechts Gesamtintegral betroffene Seite Gesamtintegral nicht betroffene Seite oymmetrie des Gesamtintegrals InnenfuBintegral links Innenfu integral rechts Mittelfu integral links Mittelfu integral rechts VorfuBintegral links Vorfu integral rechts Symmetrie des Vorfu integrals Kniewinkel bei Absto links Kniewinkel bei Absto rechts Kniewinkel bei Auftritt links Kniewinkel bei Auftritt rechts Maximum der Kniebeugegeschwindigkeit links Maximum der Kniebeugegeschwindigkeit rechts Symmetrie der maximalen Kniebeugegeschwindigkeit Maximum des Kniewinkels links Maximum des Kniewinkels rechts Symmetrie des Kniewinkelmaximums Minimum des Kniewinkels links Minimum des Kniewinkels rechts Maximum der Kniestreckgeschwindigkeit links Maximum der Kniestreckgeschwindigkeit rechts Symmetrie der maximalen KnieStreckgeschwindigkeit Kniebeugeumfang links Kniebeugeumfang rechts Kniebeugeumfang betroffene S
61. s Gangrichtung cm s c 20 150 4 Abb 14 Der zeitliche Verlauf der n Beschleunigung E cm s des COG in e seitlicher Richtung c o ul co zz 5 L o M o I 200 4 Abb 15 Der zeitliche Verlauf der c Beschleunigung o cm s des COG in c vertikaler Richtung Sei com iQ o5 2 i x t D gt Abb 16 Der zeitliche Verlauf der Vertikalkraft im Ver gleich indirekt errech net 2 12 und mit Kraftme platte exakt gemessen 3 4 Vertikalkraft K rpergewicht c 00 O D I ce errechnet gemessen t DSD Aus den errechneten Bodenreaktionskr ften von Braune und Fischer l t sich bei Kenntnis von Stand und Schwungphase der beiden Beine 2 10 getrennt die Kraftwirkung von linkem und rechtem Bein errechnen Die Phase in der beide Beine den Boden ber hren ca 20 DSD konnte dabei nur gesch tzt werden In Abb 17 ist der Vergleich von gemessenen und errechneten Werten getrennt f r linkes und rechtes Bein dargestellt Qualitativ ist eine gute Ubereinstimmung festzustellen 140 Abb 17 Der zeitliche Verlauf der misi PS Vertikalkraft getrennt f r Ii LA AAA ir Ins und rechts an Tag MI CH See E E el und mit Kraftme platte sl NO HN NO de paie p oll Ab d sl Hi RAR 0 Vertikalkraft Ta K rpergewicht 0 20 40 b B 100 t n DSD et rechnet links errechnet rechts gemessen links gemessen rechts 2 3 Ganganalys
62. sich auch signifikante Unterschiede im Variationskoeffizienten der Doppelschrittdauer DSD Der Gang auf dem Laufband ist durch die vorgegebene Geschwindig keit gleichm iger als im Gang Abb 91 ohne Training mit Training ohne Training mit Training m nnlich m nnlich weiblich weiblich B rel Geschwindigkeit m Schritl nge Brel Schrittl nge O Schrittfrequenz 5 Bl Schrittl nge Bl Schrittfrequenz m BS O Standphase links m Standphase rechts Breite der Ganglinie E ohne raining B mit Training Abb 88 Der Trainingseinflu auf den Unterschied zwi schen Laufgang und Laufbandmessungen Abb 89 Der Unterschied zwi schen Laufgang und Laufbandmessungen bei einem Probanden mit langj hrigem Training in Prozent Mittelwerte aus n 80 Messungen auf dem Laufband n 25 Messungen im Laufgang Abb 90 Der Trainingseinflu auf den Unterschied zwi schen Laufgang und Laufbandmessungen 86 87 Abb 91 Der Unterschied im Variationskoeffizienten der Doppelschrittdauer DSD zwischen Lauf gang und Laufband messungen ES Cu o Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer Tan kb LI Fu O Blahne raining Bl mit Training 8 3 Der Einsatz der Ganganalyse zur Skalierung der F higkeitsst rungen im Gehen im Rahmen der ICIDH Klassifikation Im Jahre 1980 wurde auf Beschlu der Weltgesundheitsorganisation WHO eine Klassifikation der Schadigungen und der sich daraus ergeben
63. von Messungen auf dem Laufband und im Laufgang Auf dem Gebiet der Ganganalyse wird h ufig die Frage diskutiert ob sich der Gang auf dem Lauf band vom freien Gang in nat rlicher Umgebung unterscheidet 8 4 8 5 8 6 8 7 8 8 8 9 8 10 8 11 Diese Frage ist insofern von Bedeutung da man Ergebnisse von Messungen auf dem Laufband auf den nat rlichen Gang verallgemeinern m chte Auf dem Laufband lassen sich deutlich reproduzierbarere Me bedingungen realisieren Viele Gangparameter sind z B geschwin digkeitsabh ngig und es ist deshalb erstrebenswert Messungen bei definierter Geschwindigkeit durchzuf hren Im Laufgang bedarf es schon eines Trainings um zu erreichen da der Proband innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches l uft Auf dem Laufband ist die gew nschte Geschwin digkeit problemlos einstellbar Von denjenigen die das erste Mal auf einem Laufband laufen wird die eingangs gestellte Frage spontan bejaht Das nat rliche Gehen geschieht automatisch man braucht nicht dar ber nachzu denken Auf dem Laufband jedoch mu man sich konzentrieren um die Geschwindigkeit beizube halten Wenn sich ein Anf nger auf dem Laufband die ihm angenehme Laufbandgeschwindigkeit w hlen kann dann ist diese um ca 2 km h geringer als die angenehm empfundene Geschwindig keit im Laufgang Nach dem Training auf dem Laufband verringert sich das Unsicherheitsgef nl Probanden die mehrmals in der Woche auf dem Laufband gehen automa
64. von SV mit steigender relativer Geschwindigkeit va festzustellen Dieser Einflu der Geschwindigkeit auf das Schrittverh ltnis erklart die geringen Abweichungen der Trendlinien von der Jv Abh ngigkeit in den Abb 56 und Abb 55 1 400 Abb 55 Die Abh ngigkeit der 1 200 L NNI relativen Schrittl n ilai ge La von der relati 5 1 000 m F e ven Geschwindigkeit E OU Vrel c Gen m 0 400 e 0 200 0 000 0 US DP DD 1 2 1 5 relative Geschwindigkeit 1 5 Trendlinie ue Abh ngigkeit Abb 56 Die Abhangigkeit des Schrittverhaltnisses SV von der relativen Geschwindigkeit v Schrittverhaltnis m s U 0 3 Ub 0 9 12 15 relative Geschwindigkeit 1 5 Trendline 69 In Abb 57 ist die Standphasendauer in Abhangigkeit von der relativen Geschwindigkeit grafisch dargestellt In diese Grafik sind zus tzlich zu den Werten f r das Gehen die Me ergebnisse f r das Laufen aufgenommen worden Aus der Darstellung wird ersichtlich da das Gehen und das Laufen zwei sich klar unterscheidende Bewegungsvorg nge sind Beim Ubergang vom Gehen zum Laufen erfolgt ein Sprung bzgl der Standphasendauer Beim Laufen ist die Dauer der Standphase deutlich kleiner als 50 Standphasendauer und relative Geschwindigkeit sind negativ zueinander korreliert Die Erh hung der relativen Geschwindigkeit hat beim Zweibeinstand analog zur Standphasen dauer eine Verringerung zur Folge siehe Abb 58 Abb
65. 0 14 61 21 0 88 0 365 1 852 EH St 0 111 4 81 3 27 1 71 1 9 0 057 1 738 V 46 159 13 2 12 0 8 7 15 3 28 3 1 15 6 93 9 MW 0 986 1 694 10 956 62 07 18 67 58 79 59 83 0 88 0 412 1 5 D St 0 064 3 6 2 67 1 52 1 39 0 055 0 722 Vol 6 5 96 74 5 8 14 3 2 6 2 3 13 3 48 2 MW 71 7 15 18 58 08 0 06 5 64 1 11 1 11 1 08 0 97 5 5 7 9 7 3 1 9 1 9 weibl v be IL Le fs rimini z8s bal ep pa stes aste Pa sv imsi frer r2 1 MW 0 158 0 588 0 346 27 84 40 5 69 64 70 86 0 81 0 334 3 61 St 0 023 5 5 7 95 3 74 5 02 0 0994 1 3 1 Voll 14 6 17 0 17 3 19 8 19 6 5 4 7 1 29 8 36 1 2 MW 0 382 0 859 0 516 44 35 28 97 64 65 0 801 0 3 2 68 2 Nell 280 207 20 0 19 1 20 3 5 0 4 9 25 3 48 3 3 MW 0 67 1 191 0 719 55 7 22 3 60 58 61 53 0 79 0 322 2 025 St 0 109 5 51 4 49 2 27 2 24 0 052 1 3 3 Neal 163 139 12 4 9 9 20 1 3 7 3 6 16 1 64 2 4 MW 0 978 1 500 10 9171 64 05 20 75 59 48 60 98 1 24 0 354 1 756 St 0 062 4 67 2 93 1 62 1 68 0 05 0 915 4 V 46 63 94 5 6 7 3 14 1 27 28 14 1 52 1 5 MW 1 237 1 700 1 059 70 12 20 2 59 5 60 7 0 99 0 363 3 24 St 0 085 1 54 1 64 0 61 1 61 0 036 2 74 5 Vw 6 9 85 7 7 22 8 1 1 0 27 9 9 84 4 Tabelle 23 Mittelwerte MW Standardabweichungen St und Variationskoeffizienten V der Allge meinen Gangparameter f r die verschiedenen Geschwindigkeitsgruppen in Abh n gigkeit vom Geschlecht lt been sl E C1 O1 o 132 Ye S ml
66. 0 m lange Wegstrecke durchschreiten konnte ohne durch die Zuleitungsschn re an der freien Bewegung gehindert zu sein 13 Die Versuchsperson setzte sich ca 5 m vor dem Koordinatenursprung in Bewegung Es wurde der nat rliche Gang mit normaler Geschwindigkeit angestrebt Nach etwa f nf Einzelschritten erfolgte die Aktivierung der Geisslerschen R hren und damit die Aufzeichnung der Gangspuren auf den lichtempfindlichen Platten Etwa drei bis vier Einzelschritte wurden aufgezeichnet Nach der Been digung der Messung setzte der Proband seinen Gang noch einige Schritte fort Im Anschlu an die Messung mit dem Probanden fand ein Kalibrieren des Me systems statt Hierzu ist eine zuvor angefertigte Koordinatentafel im Koordiatenursprung senkrecht zu einer der vier optischen Achsen der Apparate aufgestellt worden Mit Hilfe einer hinter der Tafel entlang ge f hrten Magnesiumlampe wurde die Platte des zugeh rigen Apparates erneut belichtet Die Gangspuren der R hren und das Koordinatennetz berlagerten sich dabei Die Kalibrierung ist f r alle vier fotografischen Ebenen in der gleichen Weise durchgef hrt worden 2 2 2 Die Auswertung der Messungen von Braune und Fischer F r die weitere Auswertung wurden von jeder Messung 31 aufeinanderfolgende Phasen welche gleichm ig um die Mitte der Koordinatentafel gruppiert waren herausgegriffen Die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgende Phasen betrug 0 0383 Sekunden Es wurde also insgesamt
67. 1 54 1 54 1 77 1 69 1 34 1 39 1 36 2 931 2 54 2 051 1 96 1 321 1 23 1 461 1 46 4 17 10 921 1 30 1 36 0 88 0 35 0 82 0 84 0 91 0 92 1 901 1 80 1 39 1 37 0 691 0 75 1 001 0 99 5 17 11 17 1 57 1 57 0 94 0 96 0 91 0 92 0 86 0 91 2 911 2 57 1 161 1 17 0 93 0 86 0 90 1 07 5 83 11 341 2 54 2 65 1 61 1 71 1 62 1 67 11 741 1 61 4 4714 851 2 52 2 40 1 44 1 43 1 831 1 92 GE m nnl Geschwl Vrei Pmax Prax lor len lau laur lavn lavr lec ler f I Iva lac Tan Ch lin 1 45 11 031 1 0110 99 0 96 0 96 0 97 1 82 0 90 1 17 10 12 0 74 0 88 0 54 0 67 0 55 0 59 0 50 0 59 0 931 0 82 0 661 0 81 0 501 0 53 0 6210 70 1 83 10 161 1 82 1 87 11 31 1 34 1 35 1 301 1 311 1 38 12 431 2 30 1 34 1 40 1 30 1 461 1 301 1 33 2 Median 0 44 1 76 I 1 66 11 311 1 26 1 33 1 16 1 281 1 28 2 09 1 781 1 80 1 69 1 14 1 17 1 33 1 27 2 83 10 471 2 15 2 13 11 63 1 55 1 54 1 43 11 711 1 64 2 941 2 541 2 33 2 21 1 49 1 60 1 771 1 61 3 17 10 59 1 03 1 02 10 75 0 7010 69 0 6210 78 0 73 1 211 1 06 1 081 1 09 0 6510 63 0 781 0 71 3 83 10 811 2 25 2 22 11 64 1 60 1 66 1 531 1 721 1 63 3 381 2 791 2 46 2 36 1 59 4 Median 0 98 2 00 I 1 87 11 291 1 30 1 421 1 31 1 161 1 30 3 231 2 61 1 68 1 84 1 12 1 19 1 44 1 43 4 83 11 061 2 45 2 41 11 73 1 74 1 76 1 6111 721 1 70 4 511 3 561 2 51 2 42 1 66 1 61 1 841 1 84 2 02 11 24
68. 2 9 6 5 5 9 2 FISTSTSTETET IEEE Lie teL Kau Kaur Kav Kauno gt i e 6 E A cm j 4 0 37 5 37 4 SISSE V D eg 23 7 We 15 21 6 piu p E S p 5 p 4 4 2 8 33 0 34 3 5 8 46 9 4 7 4 SESS 17 D 155 26 9 3 3 2 3 St 7 30 0 4 5 5 5 0 11 1 10 0 EE Tabelle 28 Die Lage und Streuma e der Knieparameter 136 eg tuer trien 23 65 67 22 53 8 35 1 36 2 143 75 69 302 4 3 5 3 2 5 118 0 104 0 a E P 52 9 140 1 Gen 26 4 e pa p 9 5 10 1 Ka 20 3 Pus E 13 9 11 6 322 504 43 4 E 12 6 H 5 3 FE 3 6 Er un bur n S rii em 5 Se tus tukaL tuksL HamaxL Hemar HsmaxL Hsmaxr 0 E 0 er 7 Sg 0 E 9 p 2 2 876 888 74 4 64 8 32 53 34 2 7 45 0 55 4 E 46 2 38 0 EET 2 vba 141 222 13 5 107 514 624 62 4 58 6 x i 7 3 259 256 253 254 1778 177 8 166 8 144 6 36 41 28 3 2 60 6 71 6 EI 58 2 79 6 EJEB i e 140 162 11 1 124 34 1 40 3 35 4 48 1 4 MW Si XE 285 264 266 275 2110 206 3 147 0 167 0 4 s 40 48 28 35 2 6 2 4 548 43 2 48 2 31 0 13 9 vil 74 89 99 134 98 8 8 26 0 20 9 Ej 32 9 18 5 EJEB Geschw f pime GN omari USE LSL 92 5 88 3 97 5 92 3 90 5 93 7 88 3 77 0 97 7 ET 14 3 8 5 3 3 3 Tabelle 30 Die Lage und Streuma e der Sprung gelenkspara meter 2 26 7 42 8 91 9 7 3 21 34 35 41 34 9 Ly CES E SIP SIPs PS
69. 3 92 2 15 1 64 3 35 2 51 1 93 1 45 2 03 1 54 NS 1Medianl 4 66 3 76 1 91 1 53 3 29 2 24 1 88 1 36 1 98 1 48 1 14 601 12 00 18 00 83 5 05 4 06 1 96 1 57 3 35 2 51 1 93 1 45 2 03 1 54 1 Median 5 35 3 87 1 74 1 28 226 1 49 1 89 1 37 1 83 1 33 15 70 16 30 20 20 83 546 4 01 1 81 1 37 2 33 1 58 1 96 1 44 1 89 1 41 2 Median 5 47 5 01 1 88 1 71 2 57 1 83 2 05 1 66 1 98 1 70 7 20 4 20 16 20 83 5 63 5 16 1 91 1 78 2 02 1 92 2 13 1 74 2 04 1 77 3 Median 4 04 4 17 1 39 1 50 1 82 1 84 1 53 1 63 1 47 1 59 3 60 1 50 0 38 83 1 4 16 4 34 1 45 1 55 1 89 1 91 1 57 1 68 1 51 1 65 4 Median 4 39 5 25 1 53 1 83 1 88 2 26 1 58 1 88 1 55 1 90 9 90 9 70 9 00 83 4 41 5 41 1 59 1 92 1 96 2 43 1 61 1 96 1 61 1 99 5 Median 4 96 4 51 1 73 1 53 2 17 1 54 1 75 1 51 1 75 1 53 6 80 4 30 17 70 83 5 07 1 4 69 1 78 1 57 2 25 1 57 1 79 1 56 1 79 1 58 6 Median 4 59 4 57 1 54 1 71 1 2 05 2 25 1 74 1 94 1 66 1 90 6 85 0 35 4 97 83 4 64 4 64 1 58 1 73 2 08 2 30 1 77 1 96 1 69 1 94 7 Median 5 18 4 45 1 84 1 57 2 40 1 57 1 94 1 50 1 90 1 55 9 30 7 00 20 00 83 1 5 32 4 55 1 88 1 63 2 43 1 70 1 96 1 58 1 92 1 63 8 Median 4 41 3 64
70. 44 0 83 76 0 73 0 1 76 1 45 42 2 45 7 10 Median 79 0 69 5 2 39 2 42 38 4 47 4 83 79 0 72 5 2 00 1 45 40 4 49 1 Tabelle 21 Die Reproduzierbarkeit der Abrollparameter 127 d iL len lau laus Iv Iva ke laor Ii ler las Lk Ivs HE gesamt Median 4 45 4 21 1 50 1 47 2 07 1 75 1 74 1 58 1 67 1 59 2 90 3 90 7 80 83 5 27 1 4 83 1 72 1 64 2 40 2 23 1 95 1 86 1 91 1 88 gesamt Median 6 54 6 16 2 06 2 15 2 19 2 34 1 95 2 09 2 00 2 13 4 40 2 20 5 00 8370 6 99 6 65 2 17 2 32 2 31 2 49 2 05 2 22 2 09 2 28 A Median 4 72 4 34 1 57 1 53 202 1 73 1 70 1 52 1 62 1 53 2 20 3 50 6 50 83 I 5 32 5 25 1 75 1 79 2 29 2 19 1 89 1 83 1 84 1 84 M Median 5 04 4 54 1 67 1 63 2 10 1 84 1 75 1 63 1 70 1 62 1 20 3 30 4 90 83 542 5 40 1 88 1 87 2 37 2 26 1 94 1 94 1 94 1 91 E Median 5 04 4 62 1 76 1 63 2 24 1 91 1 79 1 67 1 78 1 65 1 30 4 00 4 60 83 5 67 5 27 1 89 1 91 2 43 2 37 2 00 1 98 2 02 1 99 TS W Median 3 56 2 87 1 93 1 53 3 16 2 23 2 06 1 51 1 98 1 53 13 30 10 50 17 40 8396 3 66 2 91 2 02 1 63 3 27 2 39 2 14 1 59 2 07 1 62 TSH Median 4 50 3 44 2 09 1 56 3 29 2 24 1 88 1 36 1 98 1 48 14 60 12 00 18 00 83 4 87
71. 51 Ui 0728 HN IR 843 Ui 0815 0350 03 1024 1 111 1 149 H fte rechts XR YR 2148 24 85 22 0 3 A EI dE Ai bh d i R 0 6 t 5 82 41 03 50 05 b 0 Oh 24 Oh 40 85 23 85 1 83 18 81 B3 81 AN 81 33 81 22 02 56 GE 04 50 B5 bf 85 13 Oh 65 45 54 45 8351 02 93 02 Bb 02 P3 02 79 03 26 04 b 05 03 06 53 Db B3 links XL 45 74 555 A 523 A 7365 1807 SEN 03 ph 25 b4 102 25 1092 116 69 123 5 19 5 1358 141 74 147 5 153 7 158 48 164 50 17055 173 16383 191 27 157 ba 203 55 209 8 21555 2211 22615 BEZ SEI 38 10 07 1022 J03 10 25 Tabelle 15 Die Bahnkoordinaten des Gelenkmittelpunktes der H fte 2 10 03 94 DI ER 07 8 D A4 07 ph D 21 b 42 04 90 03 dh 03 533 03 25 03 5B 03 75 04 53 05 75 DI B7 12 B7 12 DI Gelee n4 5b 03 70 0357 03 03 04 20 Dh 053 b p4 D 43 DD Verbindungslinie XM Ab 514 7 55 bi bo 65 FAUT 7950 04 b ER Jb 29 10307 110 16 11759 12401 130 24 136 05 141 74 147 43 15318 158 P5 163 94 168 41 176 07 1826 168 51 195 52 202 98 208 15 215 23 22103 226 50 XM XL Un 0 Bb 03 076 045 025 I A UN lk 54 1 14 23 1 23 3b 1 11 1187 65 14 107 042 XM XR 041 051 UN 56 Uh Un 1 1 14 Ui 3 3 04 08 Tb 1 48 1125 UI 023 Uh 83 85 iA J JT 12 12 EN II Um 065 UA UI 14 Y
72. 57 Die Standphasendauer StP als Funktion der relativen Geschwindig keit vue sowohl f r das Gehen als auch f r das Laufen LL E OD DI uu pz y cb Cl In gm SI Standphasendauer 5 DSD bI c US 1 15 2 45 relative Geschwindigkeit 1 s m rechts alinks CD um Abb 58 Die Abhangigkeit des Zweibeinstandes ZBS von der relativen Ge schwindigkeit Ve H Cn Standphasendauer Ta Doppelschrittdauer e m DU 55 50 0 1 3 UE 19 12 15 relative Geschwindigkeit 1 5 Trendline Der Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer der Einzelschritte forel ist ebenfalls geschwindig keitsabh ngig jedoch deutlich geringer als die vorangegangenen Parameter Tr gt man die Mittel werte des Variationskoeffizienten f r die f nf Geschwindigkeitsgruppen ber die mittleren Ge schwindigkeiten auf dann ist der Einflu der Geschwindigkeit zu erkennen Abb 59 Das Resultat ist in guter bereinstimmung mit den Ergebnissen von Yamasaki 8 1 Er unter suchte die Schrittl nge und deren Standardabweichung f r verschiedene Geschwindigkeiten Hier zu wertete er im Geschwindigkeitsbereich zwischen 1 m s und 2 m s dies entspricht ungef hr den Geschwindigkeitsklassen 3 und 4 in dieser Arbeit 200 Schritte auf einem Laufband aus Die Pro banden in der Arbeit von Yamasaki waren 11 mannliche und 10 weibliche Studenten im Alter zwi schen 19 und 32 Jahren und hatten Erfahrung im Gehen auf dem Laufband Die ger
73. Bfrequenz ist durch die Schallgeschwindigkeit begrenzt F r kommer zielle Systeme liegt die MeBfrequenz derzeit bei ca 180 Hz geteilt durch die Anzahl der genutzten Marker Ultraschallsysteme erreichen ein hohe rtliche Aufl sung Der Me Bfehler ist in Abh ngig keit von der Lage der Ultraschallmarker kleiner als 1 mm Nachteilig ist der begrenzte Me abstand von maximal ca 2 bis 3 m St rschall infolge Reflexionen ist m glichst einzuschranken da St rechos falsche Markerpositionen vort uschen F r Me aufgaben bei denen eine hohe rtliche Aufl sung gefordert ist die Me frequenz jedoch die untergeordnete Rolle spielt sind Ultraschall messungen ausgezeichnet geeignet Solche Aufgaben der Bewegungsanalyse sind z B Untersu chungen an der Wirbels ule aber auch die Messung von Kaubewegungen oder Bewegungen des Kehlkopfes Der eingeschr nkte Me Babstand bei Ultraschallsystemen erm glicht eine sinnvolle Ganganalyse nur auf dem Laufband Die erreichbare Frequenz sinkt proportional zur Anzahl der Marker Besteht beispielsweise die Me aufgabe darin die Gelenkwinkelverl ufe der unteren Ex tremit ten zu vermessen dann sind bei einseitiger Messung mindestens vier Marker notwendig je einer am FuB am Unterschenkel am Oberschenkel und an der H fte Da man meist beide Seiten messen m chte mu man entweder zwei Messungen durchf hren oder f r zeitsynchrone Mes sungen zwei Systeme einsetzen 32 4 2 2 Optisches Me prinzip Die Leist
74. Body Fixed Sensors Se cond World Concress of Biomechanics Amsterdam July 1994 Willemsen A T M J A van Alst H B K Boom Real time gait assessment utilising a new way of acceleromtry J Biomechanic 23 1990 p 859 863 Willemsen A T M C Frigo H B K Boom Lower extremity angle measurement with accelerometer error and sensitivity analysis IEEE Trans Biom Eng 38 1991 p 1186 1193 Doeblin Measurements systems applications and design McGraw Hill int Ed 1990 de Vries W M P Koper P H Veltlink F J M Koopman Decomposition of accelero meter signals at the lower extremities into gravity and acceleration components du ring gait Second World Congress of Biomechanics Amsterdam July 1994 McRoberts DynaPort GDL Monitor Firmenprospekt 1997 Whittle M Gait Analysis an Introduction Butterworth Heinemann Ltd 1991 Debacher G Biofeedback Principles and practice for clinicians Chapter 33 Feedback Goniometers for Rehabilitation Williams amp Wilkins 1989 Lengsfeld A Aufbau und Untersuchung von Goniometern zur Winkelmessung am H ft Knie und Sprunggelenk bei der Ganganalyse Diplomarbeit Technische Univer sit t Dresden 1989 4 30 4 31 4 32 4 33 4 34 4 35 4 36 4 37 4 38 4 39 4 40 4 41 4 42 4 43 4 44 4 45 4 46 4 47 108 Tober H Die Beurteilung des Zustandes des S
75. D a Tabelle 31 Die Allgemei n 0 409 56 11 71 4 12 1 5 nam Parama 0 105 0 053 5 8 E 6 1 41 58 6 8 14 3 13 0 28 7 10 91 5 7 ter von Pati 0 942 0 526 38 5 eh 56 3 68 8 10 1 2 9 enten mit 0 145 0 077 50 Oberschen 15 4 14 6 13 0 js 7 1 3 6 kelprothese 16 5 161 0 655 7 gt 25 91 58 81 67 1 6 8 6 3 3 S 2 15 1 5s 44 4 12 6 9 1 d 1 556 0 868 20 3 54 6 65 7 92 po 17 2 2 9 3 3 137 eeng Lai tele FVe EVy laus law Inos law loa len Geschw Fr 71 01 76 08 1 811 3 56 21 51 53 3 0 74 0 98 0 89 0 89 0 82 0 94 17 6f 60 01 63 0 2 53 4 32 7 7 25 9 0 59 0 73 0 67 0 71 0 67 0 71 2 Median 78 0 75 0 1 481 3 25 22 6 21 11 0 67 0 82 0 75 0 87 10 7310 87 8396 82 1 83 0 1 25 2 171 32 41 56 0 0 91 1 02 0 98 1 09 0 92 1 00 Median I 83 0 69 5 1 711 3 001 22 41 19 71 0 92 1 03 1 02 1 18 11 00 1 15 1796 78 61 63 6 2 891 4 151 12 35 10 41 0 80 0 87 0 81 0 95 10 86 0 90 83 85 8 78 6 1 66 1 46 1 60 1 59 4 Median I 85 0 71 0 2 711 3 42 11 15 30 61 0 90 2 01 1 45 1 29 11 21 1 72 83 86 31 72 61 2 25 3 26 12 61 34 3 0 94 2 13 1 61 1 40 11 26 1 76 Tabelle 32 Die Abrollparameter und einige Belastungsparameter f r Patienten mit Oberschenkel prothese Tabelle 33 Die Kniebeugeumf nge f r Patienten mit Oberschenkelprothese Tabelle 34 Die H ftbeugeumf nge f r Patienten mit Oberschenkelprothese Tabelle 35 Der Pearsonsche Korrelat
76. G Go Gl Gik Glg Gin Hamax HBmaxR Hamaxs HmaxL HmaxR Hmaxs HminL HminR Hmins HsmaxL HsmaxR Hsmaxs Flache des Sensors i Flache einer Sohle Gesamtfl che aller Sensoren ochrittbreite K rperschwerpunkt kinetische Energie metabolischer Energieverbrauch potentielle Energie Gesamtenergie Schrittfrequenz Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer der Einzelschritte Auf den Sensor i wirkende Bodenreaktionskraft Summe aller auf die Sensorfl che einwirkenden Bodenreaktionskr fte auf die gesamte Sohle wirkende Bodenreaktionskraft berlappungsintegral von Ferse und Vorfu links berlappungsintegral von Ferse und Vorfu rechts berlappungsintegral von Ferse und Vorfu betroffene Seite berlappungsintegral von Ferse und Vorfu nicht betroffene Seite elektrische Leitf higkeit K rpergewicht Ganglinienbreite links Ganglinienbreite rechts Ganglinienbreite betroffene Seite Ganglinienbreite nicht betroffene Seite Maximum der H ftbeugegeschwindigkeit links Maximum der H ftbeugegeschwindigkeit rechts Symmetrie der H ftbeugegeschwindigkeit Maximum des H ftwinkels links Maximum des H ftwinkels rechts Symmetrie des H ftwinkelmaximums Minimum des H ftwinkels links Minimum des H ftwinkels rechts Symmetrie des H ftwinkelminimum Maximum der H ftstreckgeschwindigkeit links Maximum der H ftstreckgeschwindigkeit rechts oymmetrie der H ftstreckgeschwindigkeit H ftbeugeumfang links H ftbeugeumfang
77. Humboldt Universit t zu Berlin Institut f r Rehabilitationswissenschaften DISSERTATIONSSCHRIFT Ganganalytische Bestimmung und Bewer tung der Druckverteilung unterm Fu und von Gelenkwinkelverl ufen eine Methode f r Diagnose und Therapie im medizinischen Alltag und f r die Qualit tssicherung in der rehabilitationstechnischen Versorgung Zur Erlangung des Grades Dr phil Philosophische Fakult t IV Diplom Physiker G nther Hegewald Dekanin der Philosophischen Fakult t IV Frau Prof Dr S Ellger R ttgardt Gutachter 1 Prof Dr Ing J Kurt 2 Prof Dr med B Paul 3 Prof Dr S Leuchte eingereicht 28 Juni 1999 Datum der Promotion 17 Mai 2000 1 Einf hrung 2 Zur Geschichte der Ganganalyse 2 1 Die Anf nge der Ganganalyse 2 2 Die Arbeiten von Braune und Fischer 2 2 1 2 2 2 2 2 3 2 2 3 1 2 2 3 2 2 2 3 3 Die Mebmethodik von Braune und Fischer Die Auswertung der Messungen von Braune und Fischer Die Ergebnisse der Arbeiten von Braune und Fischer Die Bahnkurven 2 10 Die Koordinaten des Gesamtschwerpunktes 2 11 Die u eren Kr fte 2 12 2 3 Ganganalyse in der j ngeren Vergangenheit 3 Beschreibung des Ganges 3 1Das Gangbild 3 2 Der unauff llige Gang 3 2 1 3 2 1 1 3 2 1 2 3 2 1 3 3 2 1 4 3 2 1 5 Die Gangphasen Der Initialkontakt Die Belastungsantwort Der Mittelstand Der Terminalstand Die Pr Schwungphase 10 10 12
78. Lei fo t min SP Pd EE StPs 3 ZBS SV msl fere BA Lo em Golko Ater J 0 0 76 1428 0 8 571 60 61 1 0 95 21 1 0375 1 79 03 0126 005 33 1 45 1 6 1 13 272 39 881 66 58 2 4 2 6 1189 129 14 7 1279 Tabelle 24 Mittelwert MW Standardabweichung St und Variationskoeffizient V f r die Allgemei nen Parameter und einiger personenbezogenen Parameter N 92 m nnlich 0 7 pro s lt Vrei 2 0 8 pro s Jahre T Tis em ai ater 7 vs Ts Tim Tui Tro min zes pa Ste Pa SP PATS PAL Pa SV ISI 15 bis 20 MW 176 2 652 17 1 0 769 1 49 0 840 54 7 20 9 59 9 61 gt 1 0 1 0 41 15bis20 St 4 6 6 6 1 0 0 036 0 08 0 030 1 92 1 1 0 82 E 2 1 01 0 50 2 Ge 15 bis 20 V 2 6 10 2 5 8 4 6 5 1 3 6 3 5 5 2 1 4 20 bis 25 z pe 6 77 1 22 7 0 758 1 51 E 830 55 1 20 3 59 29 T m 1 44 gt 20 bis 25 11 1 0 8 0 N 2 2 1 6 0 95 e 0 96 2 Ge 20 bis 25 V e 14 4 3 4 7 8 1 6 25 bis 30 MW 5 2 x 28 7 0 Er d ET 0 E x gt 21 8 60 07 Ze Ze 1 36 1 67 e z 25 bis 30 St 0 8 0 Ge 0 11 0 056 S 2 2 9 1 44 2 1 38 0 49 0 06 25 bis 30 V e 2 8 7 1 13 2 2 4 13 9 30 bis 35 mm 3 x gt 32 6 0 Ze 1 43 3 20 3 59 77 5 0 62 1 95 0 38 30 bis 35 ER 6 6 19 4 1 8 0 030 0 06 2 43 2 6 1 31 F 2 2 30 bis 35 V 3 6 22 6 5 5 3 9 4 4 Pus 4 2 12 7 2 2 35 bis 40 MW 180 2 77 9 37 4 0 763 1 39 0 772 59 3 23 6 61 39 0 67 1 24 e x 35 bis 40 St 6 3 12 0 1 9 0 018 I 0 05 0 034 2 74 4 2 2
79. Mittelung und Normalisierung Die Datenmanipu lationen dienen der Datenreduktion der Erh hung der Reliabilit t und der Skalierung der Me er gebnisse Bei EMG Messungen kann nicht zwischen konzentrischer isometrischer und exzentrischer Kon traktion der Muskulatur unterschieden werden Dennoch lassen sich mit Hilfe des EMG verschie dene Fragestellungen beantworten Mit Hilfe von EMG Messungen k nnen qualitative Aussagen zur Aktivitat des untersuchten Muskels getroffen werden z B in welcher Gangphase er aktiv ist und in welcher nicht Da kein einfacher Zusammenhang zwischen der Kontraktionskraft des Mus kels und der St rke des EMG Signals besteht 4 38 ist eine quantitative Absch tzung des Mus kelkraftniveaus direkt aus den EMG Signalen nicht m glich Hierzu sind zus tzliche Verarbeitung schritte z B Normierung n tig Eine gleichzeitige Untersuchung an mehreren Muskeln gibt die M glichkeit die intermuskul re Steuerung im zeitlichen Bewegungsablauf darzustellen Erm dungen des Muskels beeinflussen das Frequenzspektrum des EMG Signals und lassen sich durch Frequenzanalyse feststellen 4 36 EMG Messungen f r die Ganganalyse werden vorwiegend mit aktiven Oberfl chenelektroden durchgef hrt Dies sind Elektroden die an der Hautoberfl che ber dem zu untersuchenden Mus kel angebracht werden Das Signal wird in unmittelbarer Nahe des Ableitortes vorverstarkt und damit das Verh ltnis von biologischem Signal und kapazitiver
80. Sie liefert objektive vom Untersucher unabh ngige quantifizierbare Me ergebnisse Kriterium sechs ist ganz entscheidend daf r ob das Me system vom medizinischen Personal angenommen wird oder nicht Bei den bei der Ganganalyse blicherweise anfallenden Datenmen gen ist der Mediziner als Nutzer mit der Auswertung berfordert Die Datenmenge mu also redu ziert und nutzerfreundlich aufbereitet werden 38 Nicht zuletzt sind die Kosten ein wichtiges Kriterium f r die Akzeptanz eines Ganganalysesystems Eine Breitenwirksamkeit kann nur mit preiswerten System erreicht werden 5 2 Der Aufbau des Me platzes 5 2 1 Systembeschreibung Davon ausgehend da die wesentlichen Wirkungen des Ganges die kinematische und kinetische Wirkung sind anhand derer er zu messen und zu analysieren ist 4 1 bestand die Aufgabe darin ein Ganganalysesystem zu entwickeln welches die zeitsynchrone Bestimmung von Kinematik und Kinetik erm glicht Die Wahl des Prinzip zur Messung der Kinetik des Ganges fiel auf den Einsatz von Druckme soh len Folgende Hauptgr nde f hrten u a zu dieser Entscheidung Bei Messungen mit Sohlen ist man nicht ortsgebunden Sowohl Untersuchungen auf dem Laufband als auch im Laufgang sind m glich Ebenso kann die Messung im beliebigen Gelan de z B auf dem Sportplatz oder auf der Treppe durchgef hrt werden Die Auswertung kann anhand einer gro en aufeinanderfolgenden Schrittzahl erfolgen Eine Messung mit Druckm
81. Werte der Druckme sohle verwendet Die Grundlage dieses Algorithmus ist da sich ein Schritt in Stand und Schwungphase unterteilt Je der Anfang eines Schrittes geht einher mit dem berschreiten eines Schwelldruckes im Moment des Auftretens Als Auswertekanal f r die Schrittberechnung w hlt man zweckm igerweise den zeitlichen Verlauf des durchschnittlichen Druckes bezogen auf eine komplette Sohle Dieser Ver lauf l t sich einfach aus den Verl ufen der einzelnen Drucksensoren berechnen Im ersten Teil zur Berechnung des typischen Schrittes wird aus den Zeitpunkten der einzelnen Schwelldr cke auf die Dauer der Einzelschritte geschlossen Das Hauptproblem besteht dabei in der Festlegung des Schwelldruckes Es gibt mehrere Fehlerquellen W hlt man die Schwelle zu niedrig dann kann es vorkommen da diese in der Schwungphase infolge geringer Druckschwan kungen z B durch Verkrampfen der Zehen in der Schwungphase berschritten wird Wird die Schwelle zu hoch angesetzt dann ist eine Unterschreitung w hrend der Standphase m glich Dies kann insbesondere bei hohen Ganggeschwindigkeiten mit ausgepr gter Zweigipflichkeit des Druckverlaufes vergl Abschnitt 6 3 5 2 vorkommen Mittels zus tzlichen Plausibilit tsbetrachtungen ber die sinnvolle Dauer der Einzelschritte k nnen offensichtlich falsch bestimmte Einzelschritte verworfen werden Eine weitere gute M glichkeit zur Verbesserung des Algorithmus besteht darin mit einer variablen
82. _Zeitdauer der H ftstreckung rechts DSD tuka Zeitdauer der gemeinsamen Beugung Knie und H fte links DSD thker Zeitdauer der gemeinsamen Beugung Knie und H fte rechts DSD tuks Zeitdauer der gemeinsamen Streckung Knie und H fte links DSD thksr Zeitdauer der gemeinsamen Streckung Knie und H fte rechts DSD 130 131 16 Anhang 5 Zusammenfassung der Me ergebnisse 16 1 Die Me ergebnisse der Allgemeinen Parametern Ges veel L m Lei fo 1 min ZBS StP StPr StP SV m s forel MW 0 15 0 563 0 326 27 96 38 65 68 47 70 18 1 23 0 315 4 22 V 20 0 19 5 19 9 19 3 18 2 5 7 5 8 30 2 53 9 MW 0 379 0 910 0 5241 43 03 28 08 63 4 64 68 0 99 0 326 2 52 H St 0 105 7 61 5 47 2 83 3 19 0 076 1 23 V v 27 7 204 19 1 17 7 19 5 4 5 4 9 23 3 48 9 MW 60 33 61 35 1 93 St 1 98 2 06 1 41 1 57 V 9 3 3 34 81 2 MW 0 983 62 78 19 4 59 02 60 22 1 0 374 1 59 D St 0 063 3 94 2 93 1 58 1 59 0 057 0 8 V 6 4 6 3 15 1 27 26 15 2 50 4 MW 57 68 58 63 0 82 24 27 m nnl v ve t sl L Im Le io 1 min ZBS StP StPr SP SV m s forel MW 0 144 0 542 0 31 28 17 37 29 67 61 69 68 1 54 0 3 4 68 E St 0 034 5 49 6 13 3 82 3 31 0 089 2 73 Val 23 21 2 21 3 19 5 16 4 5 7 4 8 29 7 58 4 MW 0 953 0 531 27 46 63 64 46 1 42 24 St 0 187 0 099 5 1 3 08 1 18 V 94 18 6 4 0 4 8 49 9 MW 0 696 1 338 0 752 55 43 21 36 6
83. ades welches leicht schlingert und dessen Achse im H ftgelenk liegt Sowohl in vertikaler als auch in seitlicher Richtung vollf hrt der K rperschwerpunkt n herungsweise sinusf rmige Schwingungen s Abb 19 Abb 19 Die Bahn des K r perschwerpunktes COG 2 19 seitliche Schwingung vertikale IE berlagerung beider Schwingung T ZA L Schwingungen Er definierte folgende sechs Determinanten f r den normalen Gang 2 19 1 Beckenrotation um die vertikale Achse Seitneigung des Beckens H ft und Kniegelenksbeugung w hrend der Standphase aktives FuBgelenk SH oe Ze Zusammenspiel der Kniegelenksbeugung mit der Rotation von Unter und Oberschenkel w h rend der Standphase 23 24 6 Seitliche Verlagerung des Beckens Die Wirkung der einzelnen Grundelemente beschrieb er anschaulich an Hand von einfachen Mo dellen Die Beckenrotation f hrt zur Verringerung der vertikalen Auslenkung des K rperschwerpunktes ebenso das wechselseitige Heben und Senken des Beckens w hrend des Gehens Die Kniebeu gung kurz nach dem Auftreten d mpft den Aufprall und verringert ebenfalls die Schwerpunktsaus lenkung Das Vorhandensein eines Fu es mit Gelenk und die aktive Arbeitsweise des Sprungge lenkes f hrt zur weiteren Gl ttung der Schwerpunktbahn Inman ging davon aus da die Gl ttung der Bahn des K rperschwerpunktes vorwiegend der Energieoptimierung des Ganges dient Es ist jedoch anzunehmen da di
84. aften der Sensorik charakterisiert Wichtig ist da die gemessenen Daten in Form von Gangparametern oder aussagef higen Grafi ken anschaulich dargestellt werden Im Rahmen der Arbeit werden verschiedene Parametergrup pen definiert welche die unterschiedlichen Aspekte des Ganges ber cksichtigen Es sind insgesamt 164 Personen bei verschiedenen Ganggeschwindigkeiten vermessen worden Die Versuchspersonen hatten nach eigener Aussage keine Gangbesonderheiten Die Messungen wurden statistisch ausgewertet Ein wichtiges Ziel der Auswertung war die Untersuchung des Einflusses der Ganggeschwindigkeit auf die Parameter Weiterhin wurde gepr ft ob sich geschlechtsspezifische Unterschiede im Gang nachweisen lassen Des weiteren ist kontrolliert worden ob das Alter der Probanden die Gangpa rameter beeinflu t Der Gang des Kindes und der Altersgang wurden jedoch nicht untersucht Dies soll in sp teren Studien erfolgen Die statistische Aufbereitung der Daten der gesunden Vergleichsgruppe dient als Basis zum Auf bau eines Datenbanksystems des unauff lligen Ganges Die Daten sind hierf r so aufbereitet wor den da die Parameter einer aktuellen Messung mit den Lage und Streuungsma en der Para meter der Vergleichsgruppe verglichen werden k nnen In Abh ngigkeit von der Lage des aktuell bestimmten Parameters innerhalb der H ufigkeitsverteilung der Vergleichsgruppe erfolgt eine ver bale Beurteilung des Ganges Die Praxisrelevanz und Ansch
85. al STP lab Pcdt la Padt STP 2 0 Fersenintegral STP Innenfu integral STP Ir Prdt Pt 0 0 Tabelle 6 Die Bodenreaktionsintegrale Die Absolutwerte der Druckintegrale sind abh ngig vom Me system Absolutwerte verschiedener MeBsysteme sind also nicht miteinander vergleichbar Beim unauff lligen Gang korrelieren die Integrale lau und IF bzw lap und ly sehr stark miteinander Im Falle des pathologischem Ganges z B Schongang wegen verletzter Ferse oder aufgrund eines Streckdefizites des Knies ist dies h ufig nicht der Fall 55 Die Gr e der Bodenreaktionsintegrale wird sowohl durch die Druckwerte als auch durch das Inte grationsintervall beeinflu t Teilt man die Integrale durch das Integrationsintervall z B das Fer senintegral durch die Zeitdauer in der die Ferse Bodenkontakt hat dann ergibt sich eine Gr e mit der Dimension des Druckes Das so normierte Integral entspricht dem mittleren Druck in dem be trachteten Zeitintervall und dem Ort unterm Fu Um schlie lich noch die individuellen Parameter K rpergewicht und Schuhgr e zu ber cksichtigen werden die Bodenreaktionsintegrale auf den K rpergewichtsdruck bezogen Man erh lt eine dimensionslose Gr e Die Symmetrie der Druckintegrale Is ist ein Ma f r die Symmetrie der Belastung der Beine Diese Symmetrie entzieht sich der visuellen Beurteilung F r alle Bodenreaktionsintegrale ist eine Be rechnung der Symmetrie m glich 6 3 5 5 Die Dyn
86. alten Dies f hrt zum Gehen mit kurzen schnellen Schritten Seitliche Schwankungen des K rperschwer punktes k nnen nicht durch geringe Richtungs nderungen korrigiert werden sondern die Korrektur erfolgt durch Ausgleichsbewegungen des Standbeines wodurch sich die Ganglinienbreite erh ht Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine M glichkeit der Skalierung der F higkeitsst rung im Gehen unter Nutzung der Ganganalyse vorgeschlagen Die Kriterien hierf r sind die Ganggeschwindigkeit die Gangausdauer die Gangsicherheit und das Gangbild F r die Bewertung der Gangsicherheit sind einige ausgew hlte Gangparameter herangezogen worden Auf jeden Fall sollte noch die Schrittbreite in die Bewertung der Gangsicherheit einbezogen werden Eine gro e Schrittbreite korreliert stark mit einem unsicheren Gang 5 2 Hierzu ist noch ein geeignetes Me verfahren zu entwickeln und in den Ganganalyseme platz zu integrieren Der Skalierungsvorschlag f r die F higkeitsst rung im Gehen mu auf jeden Fall noch weiter gemeinsam mit Medizinern pr zisiert und unter den Bedingungen des praktischen Routinebetriebs optimiert werden Der Mef3platz l t f r die Skalierung anderer F higkeitsst rungen in der Fortbewegung einsetzen Geeignete Kriterien hierf r bed rfen weitere Untersuchungen ber einen l ngeren Zeitraum hinaus F r nachfolgende Arbeiten ist dies vorgesehen Die Praxisrelevanz der Gangparameter konnte mit Hilfe einiger Beispiele des pathologischen G
87. amik des Druckschwerpunktes Als Schwerpunkt eines K rpers wird der Punkt bezeichnet an dem die Summe aller Kr fte und Kraftmomente gleich Null ist Der Ortsvektor R des K rperschwerpunktes ist definiert zu Ren Gleichung 22 mit m Masse des Punktes i ri Ortsvektor des Punktes i W hrend des Gehens findet eine st ndige Verlagerung des K rperschwerpunktes COP statt Diese Verlagerung erfolgt sowohl horizontal als auch vertikal vergl Abschnitt 3 Eine exakte Be rechnung der Koordinaten des sich zeitlich ndernden K rperschwerpunktes ist nur realisierbar bei genauer Kenntnis der Lage aller Punkte des menschlichen K rpers Durch Modellbildung ist eine Vereinfachung der Rechnung m glich N herungsweise l t sich dann die Anderung der Koordi naten des K rperschwerpunktes aus der Lage nderung der Extremit ten des Rumpfes und des Kopfes bestimmen Ein einfaches Abbild des Zeitverhaltens der Schwerpunktkoordinaten in der Horizontalebene erh lt man auch durch Auswertung der Druckverteilung unter den F en w hrend des Gehens Zur Be rechnung der Koordinaten dieses Druckschwerpunktes definieren wir ein Sohlenkoordinatensystem mit dem Koordinatenursprung zwischen linker und rechter Sohle Abb 43 Da der reale Sohlenab stand a und die relative Sohlenlage bzgl y Achse nicht bekannt sind wird der Sohlenabstand a zur Vereinfachung als Konstante angenommen Die Winkel a und a werden zu 90 gesetzt In die sem Koordinatens
88. an ges anschaulich nachgewiesen werden Die Untersuchungen an den gesunden Probanden mit Oberschenkelprothese haben erwartungsgem ergeben da bei dieser Patientengruppe die komfortable Geschwindigkeit um ca 1 km h unter der Geschwindigkeit der gangunauff lligen Ver gleichsgruppe liegt Bei Schrittl nge und Schrittfrequenz gab es keine Differenzen Bei der Dauer der Standphase ergeben sich deutliche Unterschiede zwischen betroffener und nicht betroffener Seite Die betroffene Seite wird k rzer belastet Bei diesem Parameter ist es sinnvoll f r den Auf bau einer Datenbank auf die statistischen Werte der Patientengruppe zur ckzugreifen Das gleiche gilt f r die Patienten mit Unterschenkelprothese welche bez glich der Standphasendauer zwi schen der gangunauff lligen Vergleichsgruppe und den Oberschenkelprothesentr gern liegen Patienten mit Hemiparese rollen h ufig auf der betroffenen Seite schlecht ab Dies ist auch bei Patienten der Fall die im Verlaufe der Rehabilitation den schnellen Geschwindigkeitsbereich errei chen Die Abrollparameter sind daher bei dieser Patientengruppe gut geeignet um Restdefizite zu dokumentieren Zusammenfassend l t sich feststellen da mit dem in der vorliegenden Arbeit entwickelten Me system und damit verbunden mit der entsprechenden Auswertungsmethodik eine Beurteilung des Zustandes des menschlichen St tz und Bewegungssystems m glich ist Die vorgestellte Strategie zur Messung und Analyse de
89. analyse s Abschnitt 3 3 Beschreibung des Ganges 3 1 Das Gangbild Es ist eine Erkenntnis des Alltages da der menschliche Gang stark individuell gepr gt ist Er ist z B abh ngig vom Geschlecht vom Alter und von pers nlichen Lebensbedingungen Ebenso be einflu t die seelische Verfassung eines Menschen seinen Gang Solche Redewendungen wie er schleicht wie ein gepr gelter Hund oder er geht mit stolzgeschwellter Brust bringen dies pla stisch zum Ausdruck Horvath 3 1 hat in der deutschen Sprache zum Begriff Gangbild 71 gebr uchliche W rter fest gestellt Anhang 2 Tabelle 17 die allgemein erkennbare abgestufte Gangbildzuordnungen er m glichen Die W rter teilte er in die drei Kategorien Gangkinematik Gangpantomimik und Gang pathologie ein Obwohl die Tabelle vermutlich nicht vollst ndig ist dokumentiert sie doch ein drucksvoll die inter und intraindividuelle Gangvarianz Der Begriff normaler Gang ist daher auf dem Gebiet der Ganganalyse stark umstritten Wie Gangstudien an gesunden Menschen verschiedener Altersstufen zeigten gibt es dennoch Gemeinsamkeiten welche das Gangbild als normal ausweisen siehe auch Zitat von Braune und Fischer auf Seite 13 2 10 F r dieses Gangbild wird in dieser Arbeit in Abgrenzung zum patho logischen Gang die Bezeichnung unauff lliger Gang verwendet 3 2 Der unauff llige Gang Inman 2 19 verglich den menschlichen Gang mit der Bewegung eines schwach ovalen R
90. anden lag bei 32 12 Jahre Die Probanden hatten nach eigener Aus sage keine Auff lligkeiten am Bewegungsapparat und f hlten sich gesund Die Tabelle 7 enth lt eine Zusammenfassung der Daten der gangunauff lligen Vergleichsgruppe Die Tabelle bezieht sich auf Messungen mit Druckme sohlen Bis auf die Geschwindigkeitsgruppe 5 weiblich sehr schnell standen in jeder Gruppe ausreichend Messungen f r statistische Untersuchungen zur Verf gung Leider erwiesen sich die Goniometer w hrend der Messungen als sehr st ranf llig Viele Me werte mu ten aufgrund von Ausf llen der Goniometer w hrend der Messung verworfen werden Dies ist einer der Gr nde weshalb wesentlich weniger Winkelmessungen als Messungen mit Druckme sohlen zur Verf gung standen Die Tabelle 8 enth lt die Anzahl der Messungen und der Proban den f r die Gelenkwinkeluntersuchungen 65 Geschw Anzahl Anzahl Mittlere Standard Mittleres Standard Mittleres Standard 1 m nnlich 19 16 174 12 68 16 33 18 gesamt 32 25 173 10 66 14 31 15 m nnlich 129 48 178 10 75 15 32 13 gesamt 217 80 174 10 70 15 31 m nnlich 248 82 179 9 77 14 32 ER weiblich 190 70 167 61 11 27 gesamt 438 152 173 10 70 15 30 DD N Co CO C2 2 14 9 1 9 ARR mannlich 85 40 176 9 7 EN weiblich 41 14 165 5 0 24 gesamt 126 54 173 10 6 13 28 mannlich 17 9 179 9 76 21 26 5 gesamt 13 174 12 68 21 24 9 7 14 34 10 7 C1 o Insgesamt m nnlich 493 90 179 Insgesamt w
91. angegeben Die 92 Messungen variieren noch geringf gig bez glich der relativen Geschwindigkeit Vre Der Variationskoeffizient f r Vre betr gt 3 9 9e Diese Streuung beeinflu t selbstverst ndlich auch die Variationskoeffizienten der geschwindigkeitsabh ngigen Allgemeinen Gangparameter Dies kann jedoch nicht die gro e Streuung der Schrittl nge von 8 6 erkl ren Nach Normierung auf die K rpergr e erhalten wir f r den Variationskoeffizienten der relativen Schrittl nge einen etwas geringeren Wert von 6 4 Dieser Wert liegt im Bereich der Streuung der Schrittfrequenz Der Grund f r die gro e Streuung von Schrittl nge und Schrittfrequenz liegt offensichtlich in der aus dem Alltag bekannten Tatsache da man sowohl mit schnellen kurzen Schritten als auch mit lang samen langen Schritten die gleiche Geschwindigkeit erreichen kann vergl Abb 53 C L c Abb 53 Die Schrittfrequenz als Funktion der relativen Schrittl nge N 92 mannlich relative Ge schwindigkeit Vre 0 7 pro s bis 0 8 pro s 65 0 Schritttreguenz Schritte min T LU CC 50 0 0600 0650 000 0750 0500 0550 0500 0550 relative Schrittl nge Trendlime Die Wahl von Schrittl nge und Schrittfrequenz ist eine der individuellen Gangeigenschaften des Menschen und variiert daher relativ stark Vorhergehende Untersuchungen 6 10 und auch andere Literaturhinweise 3 4 3 11 4 27 zu den Gangparametern Schrittl nge L Kadenz fo Zw
92. angparametern ist es zweckm ig da der Proband mehrere Schritte hintereinander m glichst ohne Pause geht Der Ganganalysemef platz wurde so konzipiert da die Messungen sowohl auf einem Laufband oder im Laufgang erfolgen k nnen 39 Beide Methoden haben ihre Berechtigung Gehen auf dem Laufband erzwingt einen gleichm igen Gang Man erh lt definiertere Me bedingungen als im Laufgang Der Zwang mit konstanter Ge schwindigkeit zu gehen l t St rungen im Bewegungsapparat offener zutage treten Bei Messun gen auf einem Laufband wird die Ganggeschwindigkeit durch das Laufband vorgegeben Die Strecke die w hrend der Messung zur ckgelegt wird errechnet sich aus der Me dauer Insbesondere bei unge bten Probanden kann jedoch der Gang auf dem Laufband vom Gang in nat rlicher Umgebung abweichen vergl Abschnitt 8 2 Das Gehen im Laufgang kommt dem na t rlichen Gang n her Patienten mit st rkerer Beeintr chtigung des Bewegungsapparates z B geriatrische Patienten sind manchmal nicht in der Lage auf dem Laufband zu gehen Hier kann nur im Laufgang gemessen werden Bei Laufbandmessungen dient eine Einlaufphase zur Vorbereitung Diese dauert solange bis die Standardabweichung der Doppelschrittdauer einen vorgegebenen Wert unterschreitet Erst jetzt kann die Aufzeichnung der Messung gestartet werden Man geht dann davon aus da sich der Proband auf dem Laufband eingelaufen hat Der Wert der Standardabweichung ist ver nderbar und
93. ann sind Mittelwerte und Standardabweichung die geeigneten Ma e Innerhalb der Geschwindigkeitsgruppe werden die Parameter als konstant betrachtet Weisen die Gangparameter eine starke Geschwindigkeitsabh ngigkeit auf dann ist es m glich eine Regressionstrendlinie zu ermitteln Die Berechnung der Trendlinie erfolgt nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate Bei einem potentiellen Zusammenhang zwischen relativer Ge schwindigkeit und Gangparameter ist folgende Gleichung zu berechnen G ae va Das BestimmtheitsmaB R gibt dar ber Auskunft wie gut die Trendlinie den tats chlichen Verlauf widerspiegelt Das Bestimmtheitsma R errechnet sich wie folgt 7 4 VK OK R 1 y Yi Yi 3 un Dabei gilt Y Tatsachliche Parameterwerte yi Werte der Trendlinie Das Bestimmtheitsma liegt zwischen Null keine bereinstimmung und Eins ideale Uberein stimmung In Tabelle 37 sind die Werte der Trendlinien f r die Allgemeinen Parameter aufgelistet Die Berechnungen wurden mit Hilfe des Tabellenkalkulationsprogramms Excel durchgef hrt Es best tigen sich die statistischen Tests mittels Spearmanschen Rangkorrelationskoeffizienten 71 Die Bestimmtheitsma e der Trendlinien f r das Schrittverhaltnis SV und dem Variationskoeffizien ten der Doppelschrittdauer der Einzelschritte forel deuten darauf hin da bei diesen Parametern nur eine schwache Geschwindigkeitsabh ngigkeit vorliegt Diese kann durch Mittelwertbildung
94. arameter f r Pati enten mit Oberschenkelpro these Tabelle 39 Die Trendlinien der Geschwin digkeitsabh ngigkeit der Allge meinen Parameter f r Patien ten mit Oberschenkelprothese Tabelle 40 Die Trendlinien der Geschwin digkeitsabh ngigkeit der All gemeinen Parameter und des Parameter a b LE Lsv 1 003 0 7229 fo f v rel StPy t V rai StPp f V rei StP en f V rei SIP ag f V rei FVyzf V a FVa f Vrei 56 8 57 38 58 16 0 717 0 776 38 68 61 427 0 2593 0 0826 0 1416 0 8547 1 058 0 2871 0 1265 Uberlappungsintegrals FV f r Patienten mit Hemiparese
95. as Feld basiert auf einem Gitter von sich kreuzenden Dr hten Die Dr hte sind auf der einen Seite der Me matte parallel und auf der anderen Seite senkrecht zur Gangrich tung gespannt Dazwischen befindet sich eine elektrisch isolierende d nne Gummischicht An den Kreuzungspunkten der Dr hte wurde die Schaumgummischicht entfernt Tritt man auf die Matte kontaktieren die parallelen und senkrechten Dr hte an den Stellen der Bodenber hrung Diese Kontakte lassen sich elektronisch und mittels Computer auswerten Man erh lt alle wesentlichen rtlichen und zeitlichen Gangparameter einschlie lich der Gangbreite und des Gangwinkels 4 2 Messung der Kinematik 4 2 1 Akustisches Me prinzip Die akustischen Me systeme verwenden Markierungspunkte sogenannte Marker dies aus klei nen sequentiell betriebenen Ultraschallsendern bestehen Die Sender geben fortlaufend Schallim pulse ab welche von mindestens drei Ultraschallmikrofonen empfangen werden Die Entfernung der Ultraschallsender zu den Mikrofonen wird durch Laufzeitmessung bestimmt Die Mikrofone sind im definierten Abstand zueinander angebracht und durch Triangulation lassen sich die absoluten Raumkoordinaten der Markierungspunkte berechnen 4 11 4 13 4 12 Zur Ganganalyse wer den die Ultraschallsender vorzugsweise an den unteren Extremit ten angebracht Aus den Raum kurven der Sender lassen sich abgeleitete Gr en z B Gelenkwinkelverl ufe berechnen Die maximal m gliche Me
96. aulichkeit der Auswertemethoden wird beispielhaft an einigen aus gew hlten Patientengruppen nachgewiesen Ein Abschnitt behandelt das in der Ganganalyse umstrittene Thema ob Messungen auf dem Lauf band oder in einem Laufgang durchgef hrt werden sollten Insbesondere wird der Frage nachge gangen ob die in der Literatur nachgewiesenen Unterschiede im Gang nur eine Folge eines unge n genden Trainingseffektes auf dem Laufband sind Es werden erste Ans tze diskutiert die Ganganalyse als Instrument f r eine Klassifikation der F higkeitsst rungen im Gehen entsprechend des ICIDH Kodes zu nutzen und hierf r Pr fvorschriften zu erarbeiten 2 Zur Geschichte der Ganganalyse 2 1 Die Anf nge der Ganganalyse Philosophen Mediziner Mathematiker und Physiker besch ftigten sich seit fr hester Zeit mit der Analyse des menschlichen Ganges Schon Aristoteles 384 v Chr bis 322 v Chr und Galenus 129 n Chr bis 199 n Chr schrieben ber dieses Thema Gassendi 1592 bis 1655 stellte in seiner Abhandlung de vi motrice et motionibus animalum 2 1 10 S tze ber die Bewegung des Gehens auf Er erkannte da das Gehen welches geradlinig zu sein scheint eine aus mehreren um verschiedene Mittelpunkte beschriebene Kreisb gen zu sammengesetzte Bewegung ist Mit einfachen Experimenten konnte er feststellen da die Fortbe wegung des Rumpfes wellenf rmig ist und zwar sowohl auf und abw rts als auch nach rechts und links Be
97. b 100 FRE Gesamtbelastung CI C m t RR H 0 2 H ftheugeumfang Grad N hl 0 D EE O Et CT A 0A GT A 03 0 2 UA relative Geschwindigkeit 1 5 betroffene Seite m nicht betroffene Seite 4 ergleichsgruppe 03 05 UA I5 EM 5 relative Geschwindigkeit 1 5 UD UP betroffene Seite nicht betroffene Seite UD Abb 98 Das Gesamtintegral als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r Pro banden mit Oberschen kelprothese Median werte der jeweiligen Ge schwindigkeitsgruppen Abb 99 Der H ftbeugeumfang f r Patienten mit Ober schenkelprothese Mit telwerte der jeweiligen Geschwindigkeitsgrup pen 92 93 TB Abb 100 Der Kniebeugeumfang Sm f r Probanden mit Ober 5 schenkelprothese Mit e P telwerte der jeweiligen en Geschwindigkeitsgrup pen e 55 a 50 E A Ka 40 02 0 3 0 4 05 DE relative Geschwindigkeit 1 s 4 betroffene Seite m nicht betroffene Seite Die Daten der gangunauf lligen Vergleichsgruppe k nnen nur zum Teil f r eine Beurteilung des Prothesenganges herangezogen werden F r die Schrittl nge und die Schrittfrequenz ist dies un eingeschrankt m glich Ebenso erscheint dies bei den Belastungsparametern den Uberlappungs integralen dem Zweifersenstand und dem Zweivorfu stand sinnvoll F r den Zweibeinstand die otandphasendauer die effektive Fu l ng
98. bew hrt Die Druckme sohlen weisen eine gute Haltbarkeit auf Mehrere hundert Messungen sind ohne Ausfall der Sohlen durchf hrbar Als nachteilig erwies sich die Temperaturabh ngigkeit Insbesondere die Genauigkeit der Belastungs parameter wurde dadurch beeintr chtigt Um diese Fehlerquelle zu minimieren sind einige tech nologische Anderungen in der Kalibrierkammer und bei der Herstellung der Drucksensoren in Er probung In die Kammer wird eine Heizung eingebaut und die Kalibrierung erfolgt dann unter defi nierter Temperatur von 30 C Die f r die Untersuchungen zu dieser Arbeit eingesetzten Goniometer erwiesen als st ranf llig Auch bei sorgf ltiger Nutzung fielen diese h ufig aus Von Nachteil ist weiterhin die gro e Tempe raturabh ngigkeit welche zu Me fehlern bei der Bestimmung absoluter Winkelwerte f hren kann Als Schlu folgerung daraus sind eigene Goniometer entwickelt worden Ein Drehpotentiometer dient hierbei als Sensor Messungen an Prototypen ergaben eine Me ungenauigkeit von 1 Grad Die Defektanf lligkeit ist wesentlich geringer als bei dem Goniometer auf der Basis von Dehnme streifen Vom Hersteller der Potentiometer wird ein Temperaturkoeffizient von 100 ppm C ange geben da hei t der Temperatureinflu des Sensors ist vernachl ssigbar Das Konzept der Bestimmung eines mittleren Schrittes hat sich bew hrt F r die Bestimmung des mittleren Schrittes werden die Einzelschritte als erstes detektiert dann z
99. bleibender Schrittfrequenz auf dem Brustkorb verschrankt beginnt der Brustkorb w hrend des Gehens zu rotieren Da sich Rotationsbewegungen des Brustkorbes auch auf den Halsbereich auswirken behindern diese die Drehbewegung des Kopfes beim Gehen und damit die Wahrnehmung von Sinneseindr cken 27 Die Bewegung des Kopfscheitelpunktes in vertikaler und horizontaler Richtung ist mit bloem Auge kaum wahrnehmbar Wie Braune und Fischer in ihren Versuchen zeigten vergl Abschn 2 2 3 2 2 11 kommen die Bahnkurven des Kopfscheitelpunktes denen des Gesamtschwerpunktes na he Es kann angenommen werden da die Evolution des menschlichen Ganges auch die unge st rte Sinneswahrnehmung beim Gehen zum Ziel hatte 3 2 2 Energetische Betrachtung des Ganges Das unauff llige Gehen ist ein sehr energie konomischer Vorgang Dies erkl rt sich einerseits daraus da das Wechselspiel der Gelenke und Muskeln daf r sorgt da der COG in vertikaler Richtung relativ gering ausgelenkt wird Andererseits besteht ein andauerndes Wechselspiel zwi schen potentieller und kinetischer Energie 3 6 Beim Gang wird vergleichbar mit einer Achter bahn kinetische Energie in potentielle umgewandelt und umgekehrt Es m ssen nur die Verluste infolge der Reibung am Boden und des Luftwiderstandes ausgeglichen werden St rungen am Bewegungsapparat f hren meist zu einen h herem Energiebedarf f r den Gang Ein Oberschenkelamputierter mit Prothese mu z B etwa d
100. ch Genesung Patient H mannlich 35 Jahre Badeunfall 7 95 Patient H verletzte sich bei einem Badeunfall die Wirbelsaule Die Folge war eine inkomplette Lahmung der rechten Seite Die Rehabilitationsbehandlung erfolgte im Zeitraum von August 1995 bis November 1995 Eine Rehabilitationsma nahme war u a das Gehtraining auf dem Laufband Eine Nachkontrolle wurde im August 1996 durchgef hrt In Abb 112 sind einige Allgemeine Para meter graphisch dargestellt Die relative Geschwindigkeit wurde auf den nach Therapieende er reichten Wert bezogen 100 Die anderen Parameter sind bezogen auf die gangunauff llige Ver gleichsgruppe Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten wurden dabei ber cksichtigt Zu Thera piebeginn erreichte der Patient nur eine geringe Geschwindigkeit Die relative Schrittlange ist sehr kurz die Schrittfrequenz sehr hoch Die Standphasendauer der nicht betroffenen Seite ist leicht erh ht Im Verlauf der Therapie gleichen sich die Werte der Vergleichsgruppe an Eine Nachunter suchung nach ca einem Jahr best tigt einen bleibenden Therapieerfolg Die Abb 113 enth lt die Abrollparameter effektive Fu l nge und berlappungsintegral Die Werte sind ebenfalls auf die Vergleichsgruppe bezogen und der Einflu der Geschwindigkeit wurde be r cksichtigt Zu Beginn der Rehabilitation ist die effektive Fu l nge gegen ber der Vergleichsgrup pe gering Das Uberlappungsintegral der nicht betroffenen Seite ist hoch Da auf de
101. chen und sich den unterschiedlichen K rperbau der Patienten anpassen Es gibt sowohl ein als auch mehrdimensionale Goniometer Die mehrdimensionalen Goniometer erlauben die gleichzeitige Messung von Winkeln in verschiedenen Ebenen Es kommen verschiedene Me prinzipien beim Bau von Goniometern zum Einsatz 4 27 H ufig nutzt man einen variablen Widerstand Potentiometer dessen elektrischer Widerstand sich durch Drehen einer Spindel ndert Das Goniometer ist mechanisch so konstruiert da eine Winkel nde rung zwischen zwei K rpersegmenten z B zwischen Unter und Oberschenkel in eine Drehung der Potentiometerspindel und damit in eine Widerstands nderung umgewandelt wird Wegen ihres einfachen Aufbaus haben viele Ganganalyse Laboratorien ihre eigenen Goniometer entwickelt 4 28 Kommerzielle Anbieter von Goniometern auf der Basis von Widerstandspotentiometern sind u a die Firmen Biokinetics Chattecx and MIE Medical Research Eine weitere M glichkeit f r den Bau von Goniometern besteht in der Nutzung von Dehnmefstrei fen Hersteller dieses Goniometertyps ist die Firma Penny and Giles aus GroBbritannien Es wer den sowohl eindimensionale als auch zweidimensionale Goniometer in verschiedenen Gr en angeboten 4 29 siehe Abschnitt 5 2 3 4 3 Messung der Kinetik 4 3 Kraftme plattformen Zur Messung der Kinetik nutzt man h ufig Kraftme plattformen Bei diesen meist rechteckigen Plattformen sind die Kraftsensoren in den
102. d einiger Patientengruppen eine Abgrenzung des unauff lligen Ganges vom pathologischen Gang vorzu nehmen Des weiteren soll gepr ft werden ob es sinnvoll ist die Daten der gangunauff lligen Pro bandengruppe zur Bewertung der MeBergebnisse von Patienten mit spezifischen Beeintr chtigun gen heranzuziehen Beispielhaft soll an einigen Patienten die Aussagef higkeit der Gangparameter dokumentiert werden 90 Bei Patientengruppen mit einseitiger Beeintr chtigung wurde f r die seitenabh ngigen Parametern nicht zwischen links und rechts sondern zwischen betroffener und nicht betroffener Seite unter schieden 8 4 1 Patienten mit Oberschenkelprothese Es wurden insgesamt 25 Probanden 24 m nnlich 1 weiblich mit einer Oberschenkelprothese vermessen Davon hatten 12 Personen die Prothese auf der linken und 13 auf der rechten Seite Das mittlere Alter der Gruppe betrug 41 15 Jahre Es wurden nur Patienten einbezogen die ihr Bein infolge eines traumatischen Ereignisses verloren Nach eigener Aussage verwendeten sie ihre Prothese im Alltag und hatten keine sonstigen gesundheitlichen Probleme Patienten mit Am putationen infolge Diabetis oder St rungen des Kreislaufsystems m ssen einer anderen Patien tengruppe zugeordnet werden da diese meist mehrfache gesundheitliche Sch den aufweisen Insgesamt sind 189 Messungen durchgef hrt worden Die berwiegende Anzahl der Probanden hatte gro e Erfahrung im Umgang mit dem Laufband In den Abb
103. d in den Abb 10 bis Abb 12 enthalten Man bekommt wieder Lissajoussche Figuren Da o und y die gleiche Frequenz aufweisen erh lt man in Abb 11 n herungsweise ein Ellipse Ebenso wie bei der Darstellung der Bahnkurven ein zelner K rperpunkte erkennt man in den Schwerpunktbahnen einen asymmetrischen Gang des Probanden Die Bahnkurve des K rperschwerpunktes in der vertikalen Ebene kommen denen des Kopfschei telpunktes am n chsten vergl Abb 125 w hrend sie st rker von den Kurven der H ftlinienmitte Abb 122 abweichen Dies ist insofern von Bedeutung weil auch heute noch vielfach die Bewe gung des H ftmittelpunktes mit der Bewegung des Gesamtschwerpunktes identifiziert wird Der K rperschwerpunkt erreicht seinen niedrigsten Punkt immer dann wenn beide Beine gleichzeitig den Boden ber hren Innerhalb dieses Zeitabschnittes wird auch die Nullinie der relativen Y Koordinate durchlaufen Die h chste vertikale Lage des Gesamtschwerpunktes wird etwa in der Mitte der Schwungphase angenommen Die Extrema in der horizontalen Auslenkung ergeben sich im mittleren Teil der Standphase des entsprechenden Beines Kurz vor Beendigung der Schwungphase liegt der Gesamtschwerpunkt am weitesten hinter dem Ursprung des mitbewegten Koordinatensystems Ganz allgemein ergibt sich da der Gesamtschwerpunkt in dem mit der mittleren Ganggeschwin digkeit fortbewegten Raum in jeder Richtung kleinere Auslenkungen ausf hrt als irgendein Punkt des mensc
104. d in eine gemeinsame Reihenfolge gebracht wobei im Falle von Rangbindungen der durchschnittliche Rang vergeben wird Die Anzahl der Bindungen sollte im Verh ltnis zur Gesamtzahl der Beobachtungen klein sein Wenn die Grundgesamtheiten gleich sind m ten die Range zuf llig zwischen den bei den Stichprobengruppen gemischt sein Es wird berechnet wie oft ein Wert aus der Gruppe 1 ei nem Wert aus Gruppe 2 und wie oft ein Wert aus Gruppe 2 einem Wert aus Gruppe 1 vorangeht Der Mann Whitney U Wert ist der kleinere der beiden Zahlen Au erdem mu der Wilcoxon Wert W berechnet werden dies ist die Rangsumme der Stichprobe mit weniger F llen F r diese Werte wird die zweiseitige Wahrscheinlichkeit als Fehlerwahrscheinlichkeit f r die Nullhypothese berech net Die Berechnung mit dem Statistikorogramm SPSS liefert die zweiseitige Irrtumswahrschein lichkeit P Ist diese kleiner als das f r den Test angenommene Signifikanzniveau von 5 so mu die Nullhypothese abgelehnt werden und auf einen signifikanten Unterschied der Gruppen ge schlossen werden Bei der Ganganalyse werden h ufig Parameter f r linke und rechte Seite bestimmt Eine interes sante Fragestellung besteht darin ob es signifikante Unterschiede zwischen den beiden Seiten gibt Der Wilcoxon Test ist ein nichtparametrischer Test f r zwei verbundene Stichproben Es wird die Hypothese berpr ft ob beide Variable in derselben Verteilung liegen Bei Ablehnung der Hy pothese kann man au
105. davon aus da ca 15 96 aller ber Sechzigj hrigen irgendeine Form der Gehst rung haben 5 2 Ein wesentliches Kriterium f r die Lebensqualit t ist der Erhalt der Mobilit t Krankheiten oder Un f lle f hren manchmal zum zeitweiligen Verlust der Gehf higkeit des Patienten Besonders beim lteren Patienten ist es wichtig diesen rechtzeitig wieder zu mobilisieren Sonst werden diese nicht selten zu einem dauerhaften Pflegefall Aber auch bei j ngeren Patienten kommt es darauf an mit Hilfe einer sachgerechten Rehabilitationsbehandlung die Gangbeeintr chtigung zu beseitigen bzw zu minimieren und nach M glichkeit die Berufsf higkeit wiederherzustellen Die Nutzung rehabilitationstechnischer Hilfsmittel erm glicht die Kompensation von bleibenden Sch den Der Verlust zum Beispiel eines Beines kann durch eine Beinprothese partiell ausgegli chen werden Es erfolgt im Allgemeinen eine individuelle Anpassung dieses technischen Hilfsmit tels Die Qualit t des Hilfsmittels wird nicht allein von seiner technischen Funktionst chtigkeit be stimmt sondern auch entscheidend von dem Zusammenspiel des zu versorgenden Menschen mit dem Hilfsmittel 8 16 Die technische Qualit t der Beinprothese mag noch so ausgereift sein ihre praktische Qualit t erweist sich erst w hrend des Gebrauchs also beim Gehen Eine M glichkeit der Qualit tskontrolle der Rehabilitationsma nahme bzw des technischen Hilfsmittels ist die meBtechnische Ganganalyse
106. de Me beginn sofort nach Einlegen der Me sohlen DA got Ein wichtiger Grund der Streuung der Belastungsparameter im Vergleich zu den anderen Gangpa rametern ist neben der relativ geringen Reproduzierbarkeit vermutlich das unterschiedliche Schuh werk der Probanden Werden Probanden mit Schuhen gleichen Typs vermessen verringert sich der Variationskoeffizient um ca ein Drittel 6 10 Eigene Messungen an einer Einzelperson mit verschiedenen Schuhwerk best tigen dessen starken Einflu Abb 63 Auch wenn versucht wird kr ftig aufzutreten sind die Werte mit Turnschuhen geringer als die Werte mit Neutralschuhen oder schweren Winterschuhen Meng Abb 62 Die Fersenbelastung lr als Funktion der relati ven Geschwindigkeit Vrel c m ca relative Fersenbelastung Abb 63 Der Einflu des B Vinterschuh Schuhwerkes auf die Fersenbelastung lr a Turmschuh weicher Auftritt a Turmschuh harter Auftritt a Meutralschuh Fersenbelastung Interessant ist der Einflu der Geschwindigkeit auf die zeitliche Lage des Druckmaximums im mitt leren Schritt Mit steigender Geschwindigkeit ist deutlich die Aufspaltung in zwei Gruppen zu er kennen Abb 64 Entsprechend der Klassifizierung in die verschiedenen Druckverl ufe siehe Tabelle 5 S 53 gibt es bei sehr geringen Geschwindigkeiten ein Druckmaximum welches etwa in der Mitte der Stand phase liegt Mit steigender Geschwindigkeit bilden sich h ufig zwei Maxima w
107. den F higkeitsst rungen und Beeintrachtigungen ICIDH International Classification of Impairments Disabilities and Handicaps ver ffentlicht 8 15 Die Auswirkungen einer Gesundheitsst rung werden in dieser Klassifikation auf drei Ebenen beschrieben 1 St rung der biologischen und oder der psychischen Struktur und Funktion S Codes 2 St rung der F higkeit der betroffenen Person zur Ausf hrung bestimmter Handlungen F Codes 3 St rung der sozialen Stellung oder Rolle der betroffenen Person und ihrer F higkeit zur Teil nahme am gesellschaftlichen Leben B Codes Im Zusammenhang mit der Ganganalyse ist die zweite Ebene von Interesse und dabei besonders die F higkeitsst rungen in der Fortbewegung Tabelle 9 Um den speziellen Fragestellungen der Rehabilitationstechnik gerecht zu werden verallgemeinerte Tscheuschner 8 16 die F Codes der ICIDH und entwickelte die Fr Codes Tabelle 10 F r jeden dieser Codes schlug er eine siebenstufige Skalierung zur Bewertung f r die Beinprothe senversorgung vor F Code ICIDH Tabelle 9 F higkeitsst rungen in F 40 F higkeitsst rung im Gehen der Fortbewegung F 41 F higkeitsst rung im berqueren F 42 Andere F higkeitsst rung im Treppensteigen F 43 Andere F higkeitsst rung im Steigen F higkeitsst rung im schnellen Laufen F 45 Andere F higkeitsst rung im Gehen F 46 F higkeitsst rung im Wechsel der K rperstellung F 47 F higkeitsst rung im Transportieren F
108. den Kraftkurven die mit Kraftme plattformen gemessen wurden vergl Abschnitt 6 3 5 1 6 11 Im mittleren Geschwindigkeitsbereich ist eine weitere Kurvenform zu beobachten welche durch das Fehlen des Auftrittsmaximums charakterisiert ist Gr nde f r das Fehlen k nnen sowohl indivi duelle Gangeigenheiten als auch spezielle D mpfungseigenschaften der bei der Messung getra genen Schuhe sein Es lassen sich drei Grundtypen des Druckverlaufes unterscheiden Tabelle 5 Die berg nge zwischen den Typen sind flie end Kurventyp Geschwindigkeitsbereiche Lage der Extrema 1 Drittel 2 Drittel 3 Drittel Typ 1 Sehr langsam bis langsam Maximum Typ 2 Langsam bis sehr schnell Minimum Maximum Typ 3 Sehr langsam bis schnell Maximum Tabelle 5 Grundtypen des Druckverlaufes unterm Fu w hrend des Ganges Typ 1 tritt ausschlieBlich bei sehr langsamer bis langsamer Geschwindigkeit auf Diese Geschwin digkeit wird f r die meisten gesunden Probanden als unangenehm empfunden Eigene Messungen an Patienten mit Beeintr chtigungen am Bewegungsapparat ergaben jedoch da gerade eine sehr langsame bis langsame Geschwindigkeit f r diesen Personenkreis typisch ist Sohlenparameter die auch f r den pathologischen Gang anwendbar sein sollen m ssen demzufolge geringe Ge schwindigkeiten und damit Druckverl ufe vom Typ 1 ber cksichtigen Die Kurvenverl ufe des Typs 2 und 3 sind charakteristisch f r den unauff lligen Gang Typ 2 wird in
109. dernd z gernd torkelnd schreitend wippend tappend knieweich eilend wiegend gezwungen schwerf llig rennend locker verhalten schleppend laufend elastisch steif gebeugt springend leichtf ig manieriert schwer erotisch aufreizend lahm raumgreifend federnd gespreizt humpelnd breitbeinig t nzelnd affektiert hinkend steigend aktiv stolz kriechend kletternd sportlich l ssig an Kr cken tanzend zappelig athletisch h pfend fest stapfend aufrecht stramm beherrscht marschierend energisch milit risch gebieterisch trampelnd majest tisch wuchtig langsam und gem tlich bis schnell und sportlich Wertung von bis kraftarm und schlaff bis energieverzehrend und ausdrucksstark unachtsam und blessiert bis behindert und schwerbeschadigt Das Gangpbild ist ein kinematisches Ph nomen Tabelle 17 bersicht ber das Vokabular zur menschlichen Fortbewegung im deutschen Sprach gebrauch 3 1 121 14 Anhang 3 Technische Daten des Me systems 14 1 Technische Daten der FSR Sensoren 14 1 1 Herstellerangaben 5 3 5 4 Exemplarstreuung 90 bis 35 bei 0 1 bar und 23 C 30 Yo bei 1 bar und 23 C 20 bei 10 bar und 23 C Reproduzierbarkeit eines Einzelsensors 20 bei 0 1 bar und 23 C 5 bei 1 bar und 23 C 3 bei 10 bar und 23 C Einschaltdruck 0 02 bis 0 1 bar und 23 C Maximaldruck 10 bar und 23 C Elektr Widerstand unbelastet gt 1 MO Mechanische Ansprechzeit lt 2
110. des Ganges ist 3 Die gemessenen Parameter m ssen eine klare Unterscheidung zwischen normal und abnor mal erm glichen 4 Die MeBtechnik z B das Anbringen der Sensorik darf das Gangbild nicht beeinflussen 5 Die Messung mu genau und reproduzierbar sein 6 Die Resultate der Ganganalyse m ssen anschaulich dargestellt werden Der Erfahrungshori zont des Untersuchers sollte Ber cksichtigung finden Es steht sicher au er Zweifel da die klinische Akzeptanz eines Me systems wesentlich durch die Rahmenbedingung innerhalb des Gesundheitssystems beeinflu t wird Diese sind von Land zu Land verschieden und sie ndern sich auch mit der Zeit Dennoch besitzen obige Kriterien im we sentlichen Allgemeing ltigkeit Lediglich Kriterium 3 ist als etwas problematisch anzusehen Bei der gro en Variabilit t des Ganges von gesunden Personen mu von einer gro en Grauzone zwi schen normal und abnormal ausgegangen werden Es hie e die apparative Ganganalyse zu berfordern wenn nur mit ihrer Hilfe eine klare Entscheidung zwischen normal und abnormal erfol gen soll Hier ist nach wie vor der Mediziner mit seinen Erfahrungen und zus tzlichen Diagnose hilfsmitteln n tig Die Fortschritte im Gesundheitswesen haben dazu gef hrt da sich die Lebenserwartung der Menschen deutlich erh ht hat Dieser positive Trend f hrt jedoch auch dazu da die Zahl der al tersbedingten Beeintr chtigungen des Bewegungsapparat immer mehr zunimmt Man geht
111. die Mittel an die Hand geben die geringen Unterschiede welche jedem Gange sein charakteristisches Gepr ge verleihen quantitativ zu be stimmen 2 2 3 Die Ergebnisse der Arbeiten von Braune und Fischer 2 2 3 1 Die Bahnkurven 2 10 Im Anhang 1 in Tabelle 14 und Tabelle 15 sind die Bahnkurven f r verschiedene K rperpunkte der Versuchsperson aufgelistet Versuch 1 Der Proband ist in X Richtung gelaufen Die Y Achse befindet sich quer zur Gangrichtung Die Z Achse verl uft in vertikaler Richtung Die Bahnkurven sind zeitlich periodische Funktionen wobei die Frequenz in horizontaler Richtung der Schrittfrequenz und in vertikaler Richtung der doppelten Schrittfrequenz entspricht Abb 2 und Abb 3 zeigen solche typischen zeitlichen Verl ufe Der tief ste Punkt w hrend einer Gangperiode wird beim Aufsetzen des Fu es bzw kurz danach erreicht Der Durchlauf des h chsten Punktes erfolgt in der Zeit in der das Bein ber dem Boden schwingt Die Nullinie in horizontaler Richtung wird in der Phase berstrichen in der beide Beine auf dem Boden sind Die horizontalen Extrema werden ungef hr dann erreicht wenn der Fu voll auf den Boden aufgesetzt ist Dabei neigt sich der K rper auf die Seite des aufst tzenden Beines Die kompletten grafischen Darstellungen des Zeitverhaltens von Schulter und H ftmittelpunkt vom Scheitelpunkt des Kopfes von rechtem Kniegelenk und rechtem Sprunggelenk sind im An hang 1 Abb 118 bis Abb 132 zusam
112. dingt aussagefahig sind Zu Beginn der Pr Schwungphase wird die H fte maximal gestreckt Dies ist der Zeitpunkt des Initialkontaktes des kontralateralen Beines Der Variationskoeffizient dieses Parameters ist nur geringf gig h her als der Variationskoeffizient der Standphasendauer Die Mittelwerte der H ftwinkelextrema entsprechen den Ergebnissen von Winter 3 4 Im mittle ren Geschwindigkeitsbereich ist die H fte am aktivsten Im Bereich der komfortablen Geschwindig keit sind H ftbeugung und streckung am gr ten Die Standardabweichungen der Winkelextrema liegen zwischen 5 Grad und 8 Grad was ebenfalls mit den Werten von Winter bereinstimmt Das Maximum der Beugegeschwindigkeit Hamax liegt meist in der fr hen Schwungphase in selte nen F llen jedoch auch in der Phase der Belastungsantwort Das Maximum der Streckgeschwin digkeit befindet sich h ufig bei ca 95 Yo DSD das hei t kurz vor dem Initialkontakt Manchmal ist jedoch die Lage der maximalen Streckgeschwindigkeit e im Bereich der Mittelstandsphase Die Relationen zwischen der Dauer der H ftstreckung und der H ftbeugung verschieben sich in Abh ngigkeit von der Ganggeschwindigkeit Abb 77 Die Zeitdauer der Beugung tug erh ht sich mit steigender Geschwindigkeit w hrenddessen die Dauer der Streckung tus abnimmt Die Extrema der Winkelgeschwindigkeiten der H fte werden durch die Ganggeschwindigkeit weni ger stark beeinflu t als die des Knies Abb 78 F r d
113. e sohlen erlaubt die Bestimmung der rtlichen Druckverteilung unter dem Fu beim Gehen Bei Messungen mit Kraftme plattformen ist kein direkter R ckschlu darauf m glich welcher Teil des Fu es w hrend des Bodenkontaktes belastet wird F r die Messung der Kinematik finden zweidimensionale Goniometer Verwendung Mit ihrer Hilfe lassen sich die Winkelverl ufe an den f r die Fortbewegung verantwortlichen Gelenken der unte ren Extremit ten bestimmen Es werden H ft Knie und Sprunggelenk vom rechten und linken Bein vermessen Ebenso wie bei den Druckme sohlen sind Goniometermessungen nicht ortsge bunden Es entf llt die aufwendige Pr paration der MeBumgebung wie sie z B bei optischen oder akustischen MeBverfahren notwendig ist Wichtig f r die Entscheidung zugunsten der Goniometrie ist auch da diese weit weniger aufwendig und preiswerter ist als die meisten anderen kinemati schen Me verfahren Die Me daten der Sensoren gelangen ber Kabel zu einem Patientenmodem Dieses Patienten modem ist am R cken des Probanden befestigt Bei einem Gewicht von ca 150 g und den Ma en von 145 x 60 x 30 mm wird das Modem vom Patienten nicht als Belastung empfunden Zus tzlich zu den Schnittstellen f r die zwei Druckme sohlen und den sechs zweidimensionalen Eingangen f r die Goniometer besitzt das Patientenmodem noch vier weitere Eing nge An diese k nnen noch extra Sensoren angeschlossen werden M gliche Sensoren sind zum Beispiel ak
114. e Evolution des mensch lichen Ganges neben der Energieoptimierung weitere Entwicklungsrichtungen besa Eine weicher Schwerpunktverlauf sch tzt z B die Gelenke vor harten St en 3 6 3 8 Der Mensch mit seiner zweibeinigen und aufrechten Fortbewegung hat eine geringe Standfl che und ein hohe Lage des K rperschwerpunktes Die geringen Schwankungen der Schwerpunktlage helfen ihm das dynamische Gleichgewicht beim Gehen beizubehalten 3 2 1 Die Gangphasen Ein vollst ndiger Gangzyklus erstreckt sich von einem bis zum n chsten Auftritt desselben Fu es Er wird als Doppelschritt bezeichnet Man teilt den Gangzyklus in die Stand und die Schwungpha se Die Standphase ist die Phase in der das Bein Bodenkontakt hat Demzufolge ist die Schwung phase der Teil des Ganges bei dem das Bein in der Luft schwingt Die Zeitdauer in der beide Beine am Boden sind hei t Zweibeinstand Das Gehen unterscheidet sich vom Laufen dadurch da die Standphase gr er als die Schwungphase ist Es hat sich als sinnvoll erwiesen die Stand und die Schwungphase in weitere Phasen zu unter teilen 3 2 3 3 Die Dauer der einzelnen Phasen wird in Prozent Doppelschrittdauer DSD angegeben Man unterscheidet f nf Phasen innerhalb der Standphase und drei w hrend der Schwungphase Die nachfolgende Beschreibung der einzelnen Gangzyklen erfolgt zum Teil unter Ber cksichtigung der Ergebnisse eigener Untersuchungen Dies betrifft insbesondere die Lage der
115. e in der j ngeren Vergangenheit In den Jahrzehnten die den Arbeiten von Braune und Fischer folgten stagnierten zun chst die wissenschaftlichen Erkenntnisse zur Bewegung des Menschen Erst mit der Entwicklung eines neuen Forschungszweiges der Ganganalyse wurde diese Periode beendet Dieser Zweig besch f tigte sich mit der Rolle der einzelnen Muskeln w hrend der Bewegung Vorreiter auf diesem Gebiet der Forschung war R Scherb 1880 1955 aus Z rich Er konstruierte ein Laufband so da die Probanden kontinuierlich gingen ohne sich vom Ort zu bewegen Da durch war es Scherb m glich das Muskelspiel w hrend des Ganges vor Ort zu studieren Die Muskelaktivitat registrierte er mittels Palpation Abtastung des Muskels selbst oder der Anspan nung seiner Sehne Die Grundidee der Untersuchung beruht darauf da die Nutzleistung des Muskels am besten durch die vom Muskel entwickelte Spannung und der Zeit w hrend welcher diese Spannung wirksam ist bewertet werden kann Die Untersuchungsmethode ist unter der Be zeichnung Myokinesigraphie bekannt geworden Das Verfahren der Myokinesigraphie stellte hohe Anforderungen an die Aufmerksamkeit das Tastgef hl und die Erfahrung des Untersuchers Das Ergebnis der Palpation brachte er in zeitlichen Zusammenhang mit der Aufzeichnung von Boden kontakten von Ferse Klein und Gro zehenballen 2 14 Die Messungen mit Bodenkontakten an ausgew hlten Fu bereichen waren die Vorl ufer der heutigen Messungen
116. e und die zugeh rigen Symmetrien sollten f r die Pati entengruppe mit Oberschenkelprothese eigene Daten in eine Datenbank aufgenommen werden Nat rlich sind auch die Gelenkwinkelverl ufe asymmetrisch was durch eigene Daten ber cksich tigt werden sollte 8 4 2 Patienten mit Unterschenkelprothese Es sind insgesamt 9 mannliche und 2 weibliche Probanden vermessen worden Insgesamt standen 30 Messungen zur Auswertung zur Verf gung Ebenso wie bei der Gruppe der Oberschenkelpro thesentr ger wurden nur Patienten einbezogen die ihr Bein infolge eines Unfalles verloren und keine sonstigen gesundheitlichen Probleme hatten Die Beeintrachtigung ist mit Unterschenkelprothese geringer als mit einer Oberschenkelprothese da noch ein aktives Kniegelenk vorhanden ist Es ist daher zu erwarten da die Gangparameter mehr denen der Vergleichsgruppe entsprechen als die der Patienten mit Oberschenkelprothese In Abb 101 ist die Trendlinie der relativen Schrittl nge als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r Patienten mit Oberschenkelprothese OS Unterschenkelprothese US und Vergleichsgruppe grafisch dargestellt Etwas berraschend ist da die Patienten mit Oberschenkelprothese tenden tiell die gr te relative Schrittl nge aufweisen Ein unsicherer Gang wird normalerweise durch eine kurze Schrittl nge charakterisiert und es liegt daher die Vermutung nahe da Probanden mit der gr ten Beeintr chtigung am unsichersten gehen Das gute La
117. eckung Die H ftabduktoren sind weiterhin t tig Die vertikale und laterale Schwingung des K rperschwer punktes erreichen im Mittelstand ihr Maximum 3 2 1 4 Der Terminalstand Die vorletzte Phase innerhalb der Standphase ist der Terminalstand TST Terminal Stance ca 30 96 DSD bis ca 50 DSD Der Beginn dieser Phase ist dadurch definiert da sich der K rper relativ zum Fu des Standbeines vorw rts bewegt Es wirken weiterhin die Plantarflexoren und das Fu gelenk geht von der Neutralstellung in die Plantarflexion ber Das hat zur Folge da sich die Ferse vom Boden abhebt Knie und H fte bleiben gestreckt Die H ftadduktoren beginnen ihre Arbeit 3 2 1 5 Die Pr Schwungphase Die Pr Schwungphase PSW Preswing ca 50 DSD bis ca 60 DSD bereitet die Schwung phase des Beines vor Der Beginn der Phase wird durch das Aufsetzen des kontralateralen Beines definiert Der zweite Teil des Zweibeinstandes beginnt Das Sprunggelenk wird immer st rker plantarflektiert ohne jedoch in dieser Phase das Maximum der Plantarflexion zu erreichen Es fan gen die Dorsal Flexoren des Fu es an t tig zu werden Das Knie beginnt sich zu beugen 26 Die H ftadduktoren und die H ftbeuger sind aktiv Kurz vor Beginn der Schwungphase erfolgt die Beugung des H ftgelenkes Der Zeitpunkt des Absto es wird manchmal als Zehenabsto TO Toe off bezeichnet Man sollte sich aber bei Verwendung des Begriffes bewu t sein da beim patholog
118. eh men kann 4 Um die notwendigen Bewegungen der GliedmaBen durchf hren zu k nnen und den K rper nach vorw rts zu bringen mu ausreichend Kraft vorhanden sein Im Normalfall werden alle diese Anforderungen ohne besondere Probleme und Kraftaufwand er f llt Bei einem gest rten Bewegungssystem findet eine Anpassung an die Behinderung statt Dem Patienten ist die Bewaltigung der genannten Aufgaben oft nur mit zusatzlichem Bewegungs und Kraftaufwand m glich was mit erh htem Energieaufwand einhergeht Ein abnormales Gangbild welches sich deutlich vom unauff lligen Gang unterscheidet wird als Hinken bezeichnet Umgangssprachlich versteht man unter Hinken ein auch vom unge bten Be obachter erkennbares asymmetrisches Gangpbild So vielf ltig die Ursachen des Hinkens auch sein m gen die M glichkeiten der Anpassung sind begrenzt Die pathologischen Grundmuster des Ganges wiederholen sich Aus dem Gangbild allein kann also nicht mit Sicherheit darauf geschlos senen werden um welche Art von St rung es sich handelt Die Ganganalyse kann nur ein Be standteil einer komplexen Diagnostik sein Sie mu immer einhergehen mit einer sorgf ltigen Anamnese Die Vielfalt der Hinkmechanismen erlaubt keine vollst ndige Beschreibung aller m glichen For men Es lassen sich jedoch einige Grundformen definieren 3 5 3 11 In einem Grundlagen material f r Orthop die Studenten an der New York Universit t werden beispielsweise dreizehn
119. ehler bei der Festlegung der Nullage aus Linearit tsfehler k n nen ebenfalls nicht der Grund f r die Abweichungen sein da die verwendeten Goniometer eine gute Linearit t aufweisen Vermutlich liegt die Ursache der Unterschiede zwischen Goniometer messungen und optischen Messungen darin da das Kniegelenk keine feste Drehachse besitzt und die verschiedenen Me verfahren davon unterschiedlich beeinflu t werden Die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Standardabweichungen f r die Kniewinkelextrema ent sprechen den Werten von Winter Die Geschwindigkeitsabhangigkeit der Winkelextrema wird durch die Mittelwerte der jeweiligen Geschwindigkeitsgruppen ber cksichtigt Erwartungsgem erh hen sich die Betr ge der Winkelgeschwindigkeiten mit steigender Gangge schwindigkeit Abb 73 und Abb 74 Es ist ein naherungsweise linearer Zusammenhang zwischen der relativen Geschwindigkeit Vre und den Extrema der Winkelgeschwindigkeiten festzustellen Der Einflu der Geschwindigkeit auf die Extrema l t sich innerhalb der Datenbank gut mit Hilfe einer Trendlinie ber cksichtigen ELO A Abb 73 Das Maximum der Kniebeu gegeschwindigkeit Komax Geschwindigkeit v z 4 SC s 300 PE olo L 200 E B E 100 D D 0 1 UA 7 1 relative Geschwindigkeit 1 s links m rechts 78 0 Abb 74 Das Maximum der Kniestreck x geschwindigkeit Koma als 100 Funktion der relativen Ge si 3 schwindi
120. ei langsamer Geschwindig keit t Standphasendauer Abb 39 Mittlerer Druckverlauf in der Stand phase bei mittlerer Ge schwindigkeit t 5 Standphasendauer 52 Abb 40 Mittlerer Druckverlauf mittel zed mpfter Auftritt in der Stand phase bei mittlerer Ge schwindig keit ge d mpfter Auftritt D 04 Du P ge e SAS Abb 41 Mittlerer Druckverlauf in der Stand phase bei schneller Geschwin digkeit DU t 7o Standphasendauer Abb 42 Mittlerer sehr schnell Druckverlauf in der Stand phase bei sehr schnel ler Ge schwindigkeit 40 EI Bu t 5 Standphasendauer Bei sehr geringen Geschwindigkeiten hatten die Probanden einen unsicheren Gang und empfan den das Tempo als belastend Als optimal wurde die Geschwindigkeit im mittleren bis schnellen Bereich angesehen 53 Das Druckmaximum im ersten Drittel der Standphase welches sich bei mittleren bis h heren Ge schwindigkeiten auspr gt resultiert aus dem Abbremsvorgang w hrend der Last bernahme Etwa in der Mitte der Standphase kommt es aufgrund eines Nachfederns des Knies zu einer Teilentla stung des Fu es Am Ende der Standphase erfolgt der Absto des Fu es was einen erneuten Druckanstieg zur Folge hat Die Druckmaxima infolge Auftritt und Absto treten erst bei mittleren Geschwindigkeiten auf und verst rken sich mit wachsender Geschwindigkeit Die Kurvenverl ufe des Druckes entsprechen erwartungsgem etwa
121. eibeinstand ZBS Standphasendauer StP und StPr und dem Schrittverhaltnis SV belegen eine starke Korrelation mit der Ganggeschwindigkeit Vra Statistische Tests mittels Spearmanschen Rangkorrelationskoeffizienten anhand eigener Me daten best tigen diesen Sachverhalt Nur die Symmetrie der Standphasendauer StPs ist nicht ge schwindigkeitsabhangig Bei Annahme eines konstanten Schrittverhaltnisses SV erh lt man eine Jv Abhangigkeit vergl Abschnitt 6 3 2 f r die Schrittfrequenz f und die Doppelschrittl nge L In Abb 54 ist die von uns gemessene Geschwindigkeitsabh ngigkeit der Schrittfrequenz grafisch dargestellt Es ergibt sich ein geringf giger Unterschied zwischen Trendlinie schwarz und einer Jv Abhangigkeit blau 68 3n D Abb 54 Die Abh ngigkeit T ae der Schrittfre m guenz f von der s Ge relativen Ge m schwindigkeit Vue E 450 1 A i 30 0 E P b 150 4 D 03 DB 1 3 12 15 relative Geschwindigkeit 17s 4 Abh ngigkeit Trendlinie Die Abb 55 enth lt die grafische Darstellung der Geschwindigkeitsabhangigkeit der relativen Dop pelschrittlange Lre Wir bekommen ebenfalls eine geringe Abweichung der Trendlinie vom Jv Verlauf Betrachtet man nun die Geschwindigkeitsabh ngigkeit des Schrittverh ltnisses Abb 56 dann sieht man da die Annahme eines konstanten Schrittverh ltnis siehe Abschnitt 6 3 2 Seite 48 nicht exakt ist Neben einer groBen Streuung ist ein leichter Anstieg
122. eiblich 323 74 166 7 1 11 Insgesamt gesamt 816 164 173 0 15 32 Tabelle 7 Statistische Angaben zu den Messungen an einer gangunauff lligen Patientengruppe rm en ee E Tabelle 8 Statistische Angaben zu den Messun Gruppe Messungen Personen gen der Gelenkwinkelverl ufe 1 Knie 14 10 2 Knie 116 39 68 3 Knie 192 3 H fte 104 3 Sprunggelenk 49 78 29 4 Knie 55 23 8 1 1 Die H ufigkeitsverteilungen der Gangparameter Bei vorangegangenen Untersuchungen konnte f r die Allgemeinen Parameter eine Normalvertei lung festgestellt werden 6 10 Mittelwerte und Standardabweichungen sind daher die geeigneten Lage und Streuparameter zur Charakterisierung der H ufigkeitsverteilung Alle Belastungsparameter sind nicht normalverteilt Die Belastungsintegrale zeigen eine rechts schiefe Verteilung 6 10 Dies ist damit erkl rbar da diese Gangparameter bei Null eine nat rli che Grenze besitzen und nach oben theoretisch unbegrenzt sind Das gleiche gilt f r den maxima len Druckwert eines mittleren Schrittes Prinzipiell ist es m glich eine schiefe Verteilung mittels Potenztransformation in eine Normalver teilung zu transformieren Als Ma stab f r den Erfolg der Transformation dient dabei die Schiefe der Verteilung Je kleiner die Schiefe um so besser ist die Transformation Voruntersuchungen haben jedoch ergeben da die Transformation nicht f r alle schiefverteilten Gangparameter an wendbar war Es wurde daher auf eine
123. einflu auf die Druck Widerstandskennlinien Me unsicherheit des Druckes lt 3 mbar Me unsicherheit des elektrischen Widerstandes 0 1 96 10000 1000 100 E m a 10 1 1 2 3 4 5 5 P bar Abb 133 Elektrischer Widerstand R als Funktion des Druckes P T 23 C 123 10000 1000 3 XI G 100 e ne 10 P bar Abb 134 Elektrischer Widerstand R als Funktion des Druckes P T 33 C 10000 P bar Abb 135 Elektrischer Widerstand R als Funktion des Druckes P T 43 C 14 2 Eigenschaften der Goniometer der Firma Penny and Giles Winkelmesser Goniometer Winkel Grad 21 1 C 25 C 30 C 35 C 40 C 90 93 97 119 151 178 60 61 68 90 119 143 30 32 36 58 90 111 0 0 7 29 68 79 30 32 25 0 40 54 60 61 52 33 6 22 90 93 83 61 25 7 Winkelmesser Goniometer W Differenz Grad Winkel 21 1 C 25 C 30 C 35 C 40 C 90 3 7 29 61 88 60 1 8 30 59 83 30 2 6 28 60 81 0 0 7 29 68 79 30 2 5 30 70 84 60 1 8 27 66 82 90 3 7 29 65 83 Tabelle 19 Die Temperaturabh ngigkeit der Goniometer der Firma Penny and Giles Ablesege nauigkeit am Winkelmesser 2 Grad 124 14 3 Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit der Sohlenmessungen Um die Reproduzierbarkeit bei der Bestimmung der Sohlenparameter absch tzen zu k nnen wur de eine Person insgesamt 80 mal bei gleicher Geschwindigkeit vermessen Bei den Messungen wurden immer die gleichen Schuhe
124. eite Kniebeugeumfang nicht betroffene Seite Symmetrie des Kniebeugeumfangs K rpergewichtsdruck Schrittl nge effektive Fu l nge links effektive Fu l nge rechts effektive Fu l nge betroffene Seite effektive Fu l nge nicht betroffene Seite 112 StP StPr StPs StPn StPs StPirei SUN St Pare StPurei SV To Tore tHBL IuBR HBmaxL luiBmaxR TuBKL IuBKR lHmaxR lHmaxR lHiminL Hminr luskL Symmetrie der effektive FuBlange K rpergr e relative Schrittl nge Druck auf den Sensor i Druck Druckverlauf Fersenbereich Druckverlauf gesamte Sohle Druckverlauf Mittelfu bereich Druckverlauf Vorfu bereich Druckverlauf Au enbereich Druckverlauf Innenbereich Druckmaximum links Druckmaximum rechts elektrischer Widerstand Bestimmtheitsma Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman Pearsonschen Korrelationskoeffizient Dorsalflexion des Sprunggelenkes links Dorsalflexion des Sprunggelenkes rechts Plantarflexion des Sprunggelenkes links Plantarflexion des Sprunggelenkes rechts Sprungelenksbeugeumfang links Sprungelenksbeugeumfang rechts Symmetrie des Sprungelenksbeugeumfangs Standphasendauer links Standphasendauer rechts Standphasendauer betroffene Seite Standphasendauer nicht betroffene Seite Standphasensymmetrie Variationskoeffizient der Standphasendauer links Variationskoeffizient der Standphasendauer rechts Variationskoeffizient der Standphasendauer betroffene Seite Variationskoeffizien
125. eitlich normiert und an schlie end aufsummiert Der mittlere Schritt verhilft zur besseren Konzentration auf das f r den Probanden typische Bewegungsverhalten Erg nzt man den mittleren Schritt noch durch statisti sche Aussagen zur Variabilit t der Einzelschritte dann erh lt man eine gute Beschreibung des Ganges Die Geschwindigkeit ist ein wesentlicher Parameter bei der Ganganalyse Die komfortable Ge schwindigkeit ist eine einfach zu messende und aussagef hige Gr e zur Beurteilung des Grades der Gangbeeintr chtigung Sie kann sowohl im Laufgang als auch auf dem Laufband bestimmt werden Bei Messungen auf dem Laufband ist jedoch darauf zu achten da der Proband die M g lichkeit hatte sich einzulaufen und da hier die komfortable Geschwindigkeit um ca 0 5 bis 1 km h geringer ist Die Mehrzahl der Gangparameter sind geschwindigkeitsabh ngig Dies mu beim Ver gleich verschiedener Messungen unbedingt ber cksichtigt werden Das Nichtber cksichtigen der Geschwindigkeitsabh ngigkeit der Gangparameter ist einer der h ufigsten Fehler bei der Ganga nalyse Aufbauend auf dem derzeitigen Erkenntnisstand sind Parameter zur Beschreibung des Ganges entwickelt worden Die Parameter werden unterteilt in Allgemeine Parameter Abrollparameter Belastungsparameter und Gelenkwinkelparameter Die Allgemeinen Gangparameter lassen sich mit dem in dieser Arbeit beschriebenen Me platz sehr genau bestimmen Bis auf die Symmetrieparameter sind alle
126. elastungsparameter Die Lage und Streuma e der Belastungsparameter sind im Anhang 5 Tabelle 26 zusammenge fa t Die Belastungsparameter streuten bei den Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit am st rk sten Tabelle 22 Innerhalb einer MeBserie liegt der Variationskoeffizient bei ca 5 o Die Varianz f r alle Messungen liegt zwischen 10 und 15 Diese relativ gro en Werte haben ihre Ursache sowohl in MeBfehlern als auch in Gangvariationen der Versuchsperson Es hat sich gezeigt da die Belastungsparameter am st rksten vom Anstieg der Temperatur der Me sohle w hrend eines Me zyklusses beeinflu t werden Abb 61 Es sollte darauf geachtet werden da nicht sofort nach dem Einlegen der Me sohlen die Messung gestartet wird vergl Abschnitt 5 2 2 Mit Hilfe eines zus tzlichen Temperatursensors innerhalb der Me sohle k nnte dieser Me fehler minimiert werden Unter Ber cksichtigung der im Abschnitt 5 2 2 dargelegten Fehlerquellen und der Normierungs fehler l t sich f r die Belastungsintegrale und den Druckmaxima eine Me genauigkeit von 20 absch tzen Auff llig ist die gro e Streuung der Parameter die weit ber die Streuung infolge Me Bfehler hin ausgeht In Abb 62 ist beispielhaft die Fersenbelastung als Funktion der relativen Geschwindigkeit dargestellt 72 Abb 61 Das Gesamtintegral Ig in Abh ngigkeit von der zeit lichen Lage innerhalb einer Me serie A am Anfang M in der Mitte E am En
127. elling Pabst Statistik 7 2 Die Gr e P gibt an mit welcher Irrtumswahrscheinlichkeit die These der Unabh ngigkeit beider Va riablen abgelehnt wird Ebenso wie beim Pearsonschen Korrelationskoeffizient liegt der Spear mannsche Korrelationskoeffizient zwischen 1 starke negative Korrelation O keine Korrelation und 1 starke positive Korrelation 7 2 Signifikanztests H ufig ist es notwendig die Parameter verschiedener Gruppen zu vergleichen Solche verschiede nen Gruppen sind zum Beispiel die m nnlichen und weiblichen Versuchspersonen Die Gruppen k nnen sich aber auch in der Art der Versuchsdurchf hrung unterscheiden Die gleichen Personen wurden mehrmals vermessen beispielsweise auf dem Laufband und im Laufgang Die Messungen lassen sich also in zwei Stichproben des Umfanges n und nz unterteilen Die Aufgabe des statisti schen Tests besteht nun darin die Nullhypothese zu pr fen ob die zwei untersuchten Stichproben des Umfanges n und n aus derselben Grundgesamtheit entstammen Das hei t es soll gepr ft werden ob die Gruppen sich signifikant unterscheiden Da nicht f r alle Gangparameter eine Normalverteilung gegeben ist wurde der nichtparametrische Signifikanztest nach Mann Whitney ausgew hlt Mit dem Mann Whitney U Test wird berpr ft ob zwei untersuchte Grundgesamtheiten die gleiche Lage besitzen Dieser Test benutzt nicht die Be obachtungswerte selbst sondern die Werte aus beiden Gruppen werden kombiniert un
128. en Culemborg Porz Birmingham 1968 Koopman H F J M The three dimensional analysis and prediction of human walking PROEFSCHRIFT Universiteit Twente 1989 Waters R L B R Lunstord J Perry R Byrd Energy speed relationsships of walk ing standard tables J Orthop Res 6 1988 S 215 222 F rsterling L R Tscheuschner H Tober Symmetrievergleich des Ganges Eine Me thode f r die Beurteilung der prothetischen Versorgung Orthop die Technik 9 1995 S 753 756 Becker H P u a Gait Asymmetry Following Successful Surgical Treatment of Ankle Fractures in Young Adults Clinical Orthopaedics and Related Research Number 311 1995 pp 262 269 Obenaus F Quantitative Bewertung des menschlichen Ganges Ermittlung und Be wertung typischer Parameterwerte Diplomarbeit an der Technischen Universit t Berlin 1997 L ffel Wagner M Parameterdarstellung des pathologischen Ganges am Beispiel der Hemiplegie Medizinisch Orthop dische Technik Nov Dez 1977 Recknagel A Lehrbuch der Physik Mechanik VEB Verlag Technik Berlin 1969 Amelung P Dissertation 1995 Universit t Potsdam Janssen J W Laatz Statistische Datenanalyse mit SPSS f r Windows Springer Ver lag Heidelberg 1994 Hartung J Statistik Lehr und Handbuch der angewandten Statistik 6 Aufl M nchen Wien Oldenburg Verlag 1987 7 3 7 4 8 1 8 2 8 3 8 4 8 5
129. en Boden ber hrende Bein durch seine Schwere wie ein Pendel von hinten nach vorn schwingt Diese Annahme begr ndeten sie mit umfangreichen Messungen der Schwingungsdauer des frei am Rumpf herabh ngenden Beines sowohl am lebenden Menschen als auch an Leichen Sie fan den eine gute bereinstimmung der Schrittdauer beim schnellsten Gehen 0 323 s mit der halben Dauer einer Pendelschwingung des Beines 0 346 s Aus diesem Me ergebnis schlossen sie da die erstere durch die letztere bestimmt wird indem n mlich das hintere vom Boden erhobene Bein nur von seiner Schwere getrieben nach vorn schwingt Ist das Bein senkrecht unter seinem Auf h ngepunkt dem H ftgelenk angelangt wird es aufgesetzt und die Schwingung damit zur H lfte der Schwingungsdauer unterbrochen Momentaufnahmen des gehenden Menschen belegen da diese Interpretation falsch war 1881 erschien in T bingen das Buch von Vierord 2 4 Ueber das Gehen des Menschen in ge sunden und kranken Zust nden Er versuchte durch eine Reihe von Experimenten die r umlichen und zeitlichen Verh ltnisse des Gehens zu registrieren Mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung am Schuh des Gehenden wurde ein Abdruck des Fu es beim Auftreten erzeugt Aus dem Abdruck konnten mit gro er Genauigkeit die L nge des einzelnen Schrittes sowie die mittlere und gr te Schrittl nge f r jedes Bein bestimmt werden ebenso die Schrittbreite der Winkel welcher die Richtung der Fu l ngsachse mit d
130. en mit Ver letzung der Wirbels ule bezogen auf die gang unauff llige Vergleichs gruppe Patienten mit Hallux Valgus haben infolge der lateralen Kr mmung der Gro zehe h ufig schmerz hafte Probleme beim Zehenabsto Es wird daher bevorzugt mit dem Innenballen abgesto en Sensor 16 befindet sich unter der Gro zehe Sensor 14 unter dem ersten Mittelfu knochen Diese Sensoren sind daher gut geeignet zur Diagnose von Hallux Valgus Die Abb 115 enth lt die Druckverl ufe der beiden Sensoren links und rechts f r einen Patienten mit Hallux Valgus rechts Gut zu erkennen ist da der fehlende rechte Zehenabsto durch den Absto mit den Ballen kom pensiert wird 99 Ferse rechts Ferse rechts emt Vorfu rechts s 5 l 15 zu Ch 20 25 40 45 Au 55 Bu ES To VYorfu rechts 4 100 Abb 114 Der Druckverlauf von Ferse und Vorfu f r einen Patienten mit Verletzung der Wirbel s ule zu Beginn oben und nach erfolgreicher Therapie unten A0 45 40 25 20 es en 15 l Sensor 16 links Sensor 14 rechts s Sensor 14 links Sensor 16 rechts 5 In 15 2320 25 20 2325 n 45 50 AA E0 B5 mp 5 85 30 35 100 Abb 115 Der Druckverlauf von Sensor 14 und Sensor 16 w hrend eines Doppelschrit tes f r einen Pa tienten mit Hallux Valgus rechts 101 Patient H m nnlich 47 Jahre Verletzung am rechten Sprunggelenk Ein Sportunfall f hrte
131. en mittleren Schritt zu bilden F r diese Aufgabenstellung ist es sinnvoll m glichst reproduzierbare und ber die Me dauer einheitliche Bedingungen zu schaffen Insbesondere ist darauf zu achten da eine gleichbleibende Geschwin digkeit eingehalten wird Um diese Bedingungen zu realisieren bietet sich die Messung auf einem Laufband an Der Proband wird hier gezwungen eine gleichm ige Geschwindigkeit beizubehal ten Andere Problemstellungen zielen dagegen gerade auf das Einzelereignis eines Schrittes ab Beispielsweise k nnte damit die Sturzgef hrdung geriatrischer Patienten diagnostiziert werden indem man kurzzeitige Gleichgewichtsst rungen bei einzelnen Schritten me technisch erfa t Ein weiteres Beispiel f r die Auswertung einzelner Schritte ist die Untersuchung des Einlaufverhaltens So ist z B bei rheumatischen Erkrankungen die Gangbeeintr chtigung bei den ersten Schritten am gr ten Hier kommt es darauf an die zeitliche Abfolge einiger weniger Schritte zu analysieren Zur Einzelschrittauswertung sind in dieser Arbeit lediglich die Standardabweichungen von Doppel schritt und Standphasendauer bestimmt worden Der Schwerpunkt lag bei der Bestimmung des typischen Gangverhaltens also des mittleren Schrittes Daher soll im folgenden auf zwei Algorith men zur Schrittbestimmung ausf hrlicher eingegangen werden 6 2 Berechnung eines f r den Probanden typischen Schrittes F r die Berechnung eines mittleren Schrittes werden die
132. engefa t Die Tabelle 23 enth lt die Werte sowohl f r beide Geschlechter gemeinsam als auch f r m nnlich und weiblich getrennt Grundlage f r die Bestimmung der Standphasendauer StP und des Zweibeinstandes war der mitt lere Schritt F r einen kompletten mittleren Gangzyklus sind 200 Werte pro Kanal berechnet wor den Die zeitliche Aufl sung ergibt sich daraus zu 0 5 Doppelschrittdauer DSD Bei einer Standphasendauer von 60 DSD entspricht dies einem relativen Fehler von 0 83 Yo Bei Unter suchungen zur Reproduzierbarkeit vergl Abschnitt 14 3 ergaben sich f r den Variationskoeffizi enten von zehn direkt aufeinanderfolgenden Messungen der gleichen Person bei gleichen Me be dingungen Werte von 1 und geringer Der Zweibeinstand besteht aus zwei Phasen Die begrenzte zeitliche Aufl sung wirkt sich also zweifach aus Wir erhalten beispielsweise bei einem Zweibeinstand von 20 DSD einen relativen Fehler von 5 Die Standardabweichungen f r den Zweibeinstand lagen im Reproduzierbar keitstest unterhalb von 1 DSD was daf r spricht da die begrenzte zeitliche Aufl sung die we sentliche Fehlerguelle ist Der Me fehler der Geschwindigkeit und der Schrittl nge wird im wesentlichen durch die Laufstabi litat des Laufbandes bestimmt Das von uns verwendete Laufband gew hrleistet eine Genauigkeit von 0 1 km h Ein Doppelschritt wird bei mittlerer Geschwindigkeit in ca 1 s zur ckgelegt Der Me fehler f r die in dieser
133. enksparameter 8 1 3 Die Gangsymmetrie 8 1 4 Die Altersabh ngigkeit 8 1 5 Der Einflu des Geschlechtes auf die Gangparameter 8 2 Vergleich von Messungen auf dem Laufband und im Laufgang 79 80 81 82 83 85 8 3 Der Einsatz der Ganganalyse zur Skalierung der F higkeitsst rungen im Gehen im Rahmen der ICIDH Klassifikation 8 4 Untersuchung des pathologischen Ganges 8 4 1 Patienten mit Oberschenkelprothese 8 4 2 Patienten mit Unterschenkelprothese 8 4 3 Patienten mit Hemiparese 8 4 4 Einzelbeispiele 9 Zusammenfassung der Ergebnisse und Schlu folgerungen 10 Literatur 11 Verwendete Symbole und Formelzeichen 12 Anhang 1 Die Me ergebnisse von Braune und Fischer erster Versuch 13 Anhang 2 Das Gangbild 14 Anhang 3 Technische Daten des Me systems 14 1 Technische Daten der FSR Sensoren 14 1 1 Herstellerangaben 5 3 5 4 87 89 90 93 94 97 102 105 111 115 120 121 121 121 14 1 2 Eigene Messungen 14 2 Eigenschaften der Goniometer der Firma Penny and Giles 14 3 Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit der Sohlenmessungen 15 Anhang 4 Die Parameter des Ganganalysesystems GANGAS 15 1 Personenbezogene Parameter 15 2 Allgemeine Parameter 15 3 Abrollparameter 15 4 Belastungsparameter 15 5 Knieparameter 15 6 H ftparameter 16 Anhang 5 Zusammenfassung der Me ergebnisse 16 1 Die Me ergebnisse der Allgemeinen Parametern 16 2 Die Me
134. er Gangrichtung beim Aufsetzen des Fu es bildet und andere f r die Erkenntnis des Mechanismus der Gehwerkzeuge wichtige Daten Des weiteren hat Vierord den Versuch unternommen die Bewegung der Beine und Arme in ihrem ganzen Verlauf grafisch unmittelbar zu registrieren Hierzu verwendete er an verschiedenen Stellen des K rpers angebrachte Ausflu r hrchen W hrend des Gehens flo aus den R hrchen farbige Fl ssigkeit aus und zeichnete auf am Boden befindliches oder seitlich vertikal angebrachtes Papier Kurven auf Trotz der bei dieser Methode prinzipiell auftretenden gro en Fehlerquellen stellen diese Experimente den ersten Versuch einer gleichzeitigen Registrierung der Bewegungskurven einzelner K rperteile dar Mit der Entwicklung der Fotografie stand den Wissenschaftlern eine neue Methode zur Bewe gungsanalyse zur Verf gung Der amerikanische Fotograf Muybridge aus San Franzisko nutzte als erster die Fotografie zur Fixierung von Bewegungsphasen Ihm ist es zuerst gelungen eine Serie von aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen eines Pferdes zu fotografieren Hierzu verwendete er mehrere nebeneinanderstehende Fotoapparate welche nacheinander in kurzen Zeitintervallen f r einen Moment ge ffnet wurden Die Beschreibung dieser ersten Serienaufnahmen wurden im Jahre 1882 von William unter dem Titel The horse in motion as shown by instantaneous photog raphy 2 5 ver ffentlicht Die ersten Bilder waren noch relativ unscharf Weitere E
135. eren t2 Pat Gleichung 21 ti In Abh ngigkeit von der Lage der Integralgrenzen bzw der ausgewerteten Sohlenbereiche k nnen wir verschiedene Druckintegrale bestimmen N herungsweise kann der Druckverlauf unter dem Fu in zwei Phasen unterteilt werden Wir un terscheiden die Auftritt und die Absto phase Als Grenze zwischen diesen beiden Phasen kann beim Kurvenverlauf des Typs 2 das Minimum zwischen den beiden Maxima angesehen werden Da dieses Minimum bei den Typen 1 und 3 jedoch nicht vorhanden ist wird pragmatisch als Gren ze zwischen Auftritt und Absto der Zeitpunkt bei 50 der Standphasendauer definiert Das Auf trittsintegral lau ist dann das zeitliche Integral des Druckes Pa t zwischen dem Initialkontakt und der Mitte der Standphasendauer StP 2 Das Absto integral lab errechnet sich aus dem zeitlichen Integral des Druckes Pa t ber die zweite H lfte der Standphasendauer Wird ber den Druck des Fersenbereiches integriert erhalten wir das Fersenintegral Entspre chendes gilt f r die anderen Fu bereiche Insgesamt ergeben sich also je Fu 8 Bodenreaktions integrale Tabelle 6 Die Druckintegrale lassen sich f r alle Typen des Druckverlaufes unterm Fu berechnen Sie sind ein Ma f r die Belastung F e beim Gehen Gesamtintegral StP Mittelfu integral StP lo Pcdt In Pudt 0 0 Auftrittintegral StP 2 Vorfu integral STP lau Pcdt ly Pvdt 0 0 Absto Bintegral STP Au enfu integr
136. ergebnisse der Belastungsparametern 16 3 Die Me ergebnisse der Abrollparametern 16 4 Die Me ergebnisse der Winkelparameter 16 5 Die Me ergebnisse von Patienten mit Oberschenkelprothese 16 6 Statistische Tests 122 123 124 128 128 128 128 128 129 130 131 131 133 134 135 136 137 1 Einf hrung F r den nicht behinderten Menschen geh rt das Gehen zum Alltag Auf die Frage Wie geht man richtig erh lt man blicherweise zun chst keine Antwort Kaum jemand hat ernsthaft dar ber nachgedacht Der Gang wird durch das Unterbewu tsein gesteuert und funktioniert scheinbar von selbst Dabei ist das Gehen des Menschen eine au erordentlich komplexe Bewegungsaufgabe und mu vom Kleinkind in einem relativ langen Zeitraum erlernt werden Im zweiten Lebenshalbjahr beginnt das Kind mit ersten Stehversuchen und erlernt etwa zwischen dem ersten und zweiten Geburtstag das sichere Gehen Der menschliche Gang ist das Ergebnis eines komplexen Zusammenwirkens zwischen zentralem und peripherem Nervensystem sowie dem St tz und Bewegungsapparat Er erweist sich als emp findlicher Indikator f r St rungen in diesem komplexen Zusammenwirken Die Auswertung des Ganges ist daher ein gutes Diagnosehilfsmittel f r solche St rungen Nach dem Ausfall von Teilbereichen innerhalb des Bewegungssystems infolge Krankheit oder Un fall mu der Patient manchmal das Gehen neu erlernen Bei weniger gro en St rungen
137. es Abtasttheorems hei t dies da die Me frequenz f r kinetische Messungen mindesten 20 Hz betragen mu Bei der Wahl der Me frequenz f r die Ki nematik ist zu beachten daB beim Gehen an den Gelenken der unteren Extremit ten Winkelge schwindigkeiten bis zu 300 Grad pro Sekunde erreicht werden Eine Me frequenz von 100 Hz wird als ausreichend angesehen f r kinematische Untersuchungen 4 3 4 4 4 5 4 1 Messung von rtlichen und zeitlichen Gangparametern Zur Messung rtlicher Gangparameter lassen sich zwei Grundprinzipien unterscheiden 1 Der Fu markiert den Laufgang an den Stellen mit Bodenkontakt 2 Der Laufgang ist mit Schaltern versehen die bei Bodenkontakt ausgel st werden Beide Methoden erlauben die Bestimmung von Schrittlange Schrittbreite Schrittwinkel und deren Varianzen Eine zus tzliche Messung der Me dauer gestattet die Berechnung von mittlerer Gang geschwindigkeit und mittlerer Doppelschrittdauer Die erste Methode ist sehr einfach und mit wenig technischem Aufwand zu realisieren Nachteilig ist da eine Automation der Messung nur be grenzt m glich ist Bei Messungen in Laufg ngen die Schalter implementiert haben Laufmatten ist eine Automation wesentlich besser zu realisieren Ein weiterer Vorteil dieser Laufmatten ist da auch der Zeitpunkt der Schalterbet tigung gemessen und sich damit zus tzlich zeitliche Gangpa rameter bestimmen lassen Solche zeitlichen Parameter sind neben der Schrittdauer
138. f einen signifikanten Unterschied zwischen beiden Variablen schlie en Da bei werden keine Annahmen ber die Formen der Verteilung der beiden Variablen gemacht Der Test ber cksichtigt Informationen ber die Gr e der Differenz innerhalb von Paaren und gibt Paa ren mit gr eren Differenzen gr eres Gewicht als Paaren mit kleineren Differenzen Die Statistik beruht auf der Rangordnung der Absolutwerte der Differenz zwischen beiden Paaren 64 8 Anwendung der Ganganalyse 8 1 Analyse einer gangunauff lligen Vergleichsgruppe Ein Hauptziel der Untersuchungen bestand im Aufbau einer Datenbank zur Charakterisierung des unauff lligen Ganges Hierzu mu te in einem ersten Schritt der Einflu der Geschwindigkeit auf die Gangparameter untersucht werden Wie am Beispiel des Druckverlaufes unterm Fu beim Gehen nachgewiesen wurde vergl Abschnitt 6 3 1 ist die Ganggeschwindigkeit eine wesentliche Ein flu gr e und mu daher beim Aufbau einer Datenbank ber cksichtigt werden Aus der Literatur ist bekannt da sich einige Gangparameter f r m nnliche und weibliche Perso nen unterscheiden 8 1 8 2 Bei vorangegangene Untersuchungen zur Schrittl nge zur relati ven Schrittl nge zur Kadenz und zum Schrittverhaltnis konnte dies best tigt werden 6 10 Es wurde gepr ft ob es bei weiteren Gangparametern Geschlechtsunterschiede gibt die gegebe nenfalls ber cksichtigt werden m ssen Sowohl der Gang des Kindes 8 3 als a
139. fig in der Literatur 6 5 6 6 als eigenst ndigen Gangparameter Dieser Parameter gilt in einem breiten Geschwin digkeitsbereich als geschwindigkeits und personenunabh ngig Man nennt diesen Parameter Schrittverh ltnis SV Das Schrittverh ltnis wird definiert zu LT 4 SV Gleichung 7 Nach Literaturangaben schwankt SV bei M nner zwischen 0 39 0 44 m s und bei Frauen zwi schen 0 34 0 40 m s 2 19 6 7 Eigene Untersuchungen zum Gehen auf dem Laufband erga ben einen gr eren Schwankungsbereich s Abschnitt 8 1 F r die Ganggeschwindigkeit gilt V L Gleichung 8 48 Unter Ber cksichtigung von Gleichung 7 und konstantem Schrittverhaltnis SV sind die Doppel schrittdauer T und die Doppelschrittl nge L Funktionen der Schrittgeschwindigkeit v To 2 1 Gleichung 9 V L 2 SVevy Gleichung 10 Als Ma f r die Streuung der Einzelschritte dienen der Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer Torei und die Variationskoeffizienten der Standphasendauer GD ai und StPare 6 3 3 Symmetrieparameter Ein unauff lliger Gang wird unter anderem dadurch charakterisiert da visuell kein Unterschied zwischen linker und rechter Seite festzustellen ist Asymmetrien beeinflussen das Gangpbild stark Die Gangsymmetrie ist daher ein wichtiges Gangkriterium 6 8 Immer dann wenn ein Parameter f r linke und rechte Seite getrennt auswertbar ist l t sich auch ein Symmetrieparameter definie ren Dies ist be
140. findet eine Anglei chung an die Vergleichsgruppe statt 95 Abb 103 Die relative Schritt l nge als Funktion der relativen Geschwindig keit f r Hemiparetiker und der Vergleichsgrup pe Trendlinien CO 0 i relative Schrittl nge O D Oo CO oO uu M DO P in DI i k c c peon 0 2 0 3 UA 5 06 ER relative Geschwindigkeit 1 s dk Hemiparetiker e Yergleichsgruppe Abb 104 Die Schrittfrequenz als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r He miparetiker und der Ver gleichsgruppe Trendli nien E B UC UH CH OC On zl L 4 Schrittfrequenz 1 5 rl CD CO m c On J s 0 0 1 0 2 0a UA 15 06 U relative Geschwindigkeit 1 5 8 Hemiparetiker 9 Wergleichsgruppe 18 14 Abb 105 Der Variations cz 12 koeffizient der Stand jn EE phasendauer als S DER Funktion der relativen trt E Geschwindigkeit f r 2825 XN Hemiparetiker und LSS 1 S u mn Un A keem AS EE E 5 0 0 2 UA UP relative Geschwindigkeit 1 s 2 hetraffene Seite nicht betroffene Seite Vergleichsgruppe Die Dauer der Standphase ist auf der nicht betroffenen Seite l nger als auf der betroffenen Seite Abb 106 Der Unterschied ist im langsamen Bereich wesentlich gr Ber als im mittleren bis schnellen Geschwindigkeitsbereich Der Verlauf der betroffenen Seite entspricht etwa dem Verlauf der Vergleichsgruppe Dieses berra
141. g ten kann im allgemeinen nicht von einer Normalverteilung ausgegangen werden 6 10 Daher wurde vorzugsweise mit nichtparametrischen Tests gearbeitet welche bei Variablen mit Ordinal oder Nominalskalierung und bei nicht normalverteilten Variablen zur Anwendung kommen Konnte eine Normalverteilung f r die zu testende Variable angenommen werden ist ein parametrischer Tests eingesetzt worden da diese zu klareren Ergebnissen f hren 7 1 Korrelationsrechnungen Zur Analyse des Einflusses einer unabh ngigen Variablen z B der K rpergr e der Ver suchsperson oder der Ganggeschwindigkeit auf die abh ngigen Gangparameter z B der Schritt l nge mu der statistische Zusammenhang zwischen diesen berpr ft werden Wenn man von einer Stichprobe zweier in der Grundgesamtheit normalverteilter Variablen X und Y ausgehen kann z B bei dem Gangparameter Schrittl nge 6 10 und man weiterhin eine n he rungsweise lineare Abh ngigkeit zwischen beiden Variablen annimmt dann l t sich ihr Zusam menhang durch den Pearsonschen Korrelationskoeffizienten r beschreiben Der Korrelations koeffizient r errechnet sich wie folgt n x X y y r i 1 Hierbei sind x x Werte von X mit dem Mittelwert X und y4 Yn Werte von Y mit dem Mittelwert y die paarweise in der Form x4 y 1 Xn Yn erhoben werden 7 2 Der Wert des Korrelationskoeffizienten liegt stets zwischen 1 und 1 Die Korrelation von zwei u
142. gen mittels High Speed Kameras und Kraftme plattformen stellten sie fest da Ei oco proportional dem K rpergewicht Go und umgekehrt proportional der Zeitdauer ist in welcher der FuB w hrend eines Einzelschrittes Bodenkontakt hat Hoyt u a 4 48 entwickelten einen einfachen Fu kontakt Monitor mit Drucksensor im Schuh um diese Proportionalit t zu berpr fen Sie verglichen die aus den Bodenkontakten errechneten Energieverbrauche mit kalorimetrisch gemessenen Werten und fanden eine gute Ubereinstimmung Die Versuchsgruppe bestand jedoch aus gesunden jungen M nnern Alter 19 4 1 4 Jahre Ob diese Ergebnisse auch auf den patho logischen Gang zu bertragen sind bedarf einer genaueren Uberpr fung 37 5 Aufbau eines Ganganalyseme platzes 5 1 Anforderungen an ein Ganganalysesystem Um klinische Akzeptanz zu erlangen mu eine apparative Ganganalyse verschiedene Bedingun gen erf llen Hierzu definierten Brand und Crowninshield 5 1 1981 sechs Kriterien 1 Die gemessenen Parameter m ssen mit den funktionellen Fahigkeiten des Patienten korrelie ren 2 Die apparative Ganganalyse muf die Messung von Parametern erlauben die sich einer direk ten visuellen Erkennung und Quantifizierung durch die medizinische Fachkraft entziehen Eine h here Me Bgenauigkeit der apparativen Ganganalyse ist kein hinreichendes Argument f r bessere Akzeptanz Dies gilt insbesondere dann wenn der Parameter nur einer von vielen zur Charakterisierung
143. genutzt Die Ganganalysen erfolgten an verschiedenen Tagen Es sind immer 10 Messungen hintereinander durchgef hrt worden Nach jeder Serie wurde eine Pause von mindestens 30 min eingelegt Eine Serie dauerte ca 6 min In Tabelle 20 sind die Er gebnisse f r die Allgemeinen Parameter aufgelistet In der Zeile A wurden die ersten drei Messun gen jeder Serie zusammengefa t in Zeile M die mittleren vier und in Zeile E die letzten drei Mes sungen Es kann davon ausgegangen werden da die MeBsohlen sich im Verlauf der Me serie erw rmten Ein Temperatureinflu m te sich dann im Unterschied zwischen den Werten in den Zeilen A M und E dokumentieren Da innerhalb der Me genauigkeit kein Unterschied festzustellen ist kann man davon ausgehen da die Erw rmung der Sohlen keinen Einflu auf die Bestimmung der All gemeinen Gangparameter aus bt Innerhalb einer Me serie liegt der Variationskoeffizient V f r die Schrittlange der Schrittfrequenz und der Standphasendauer bei ca 1 9e Wenn man ber cksichtigt da der Gang des Probanden auch gewissen Schwankungen unterliegt dann erhalten wir eine sehr gute Reproduzierbarkeit Die Standardabweichung des Parameters Zweibeinstand ZBS liegt unterhalb von 1 96 Doppelschritt dauer was ebenfalls einer sehr guten Reproduzierbarkeit entspricht Ebenso wie bei den Allgemeinen Parametern beeinflu t die Erw rmung der Me sohlen w hrend eines Me zyklusses nicht die Bestimmung der Abrollparameter Zw
144. gig ist Dies konnte mit statistischen Tests best tigt werden Mit steigender Geschwindigkeit verringert sich der Symmetrieparameter Der Gang wird symmetrischer 91 Abb 94 Die Standphasendauer EY GH als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r Pro banden mit Oberschen z kelprothese Kai m i inim uz Di 7 relative Geschwindigkeit 1 s betroffene Seite m nicht betroffene Seite Die effektive Fu l nge Let von betroffener und nicht betroffener Seite weist ebenfalls signifikante Unterschiede auf Abb 95 Bei geringen Geschwindigkeiten sind beide Seiten ungef hr gleich und etwas h her als die Werte der gangunauff lligen Vergleichsgruppe Bei mittleren und h heren Ge schwindigkeiten sind die Werte der nicht betroffenen Seite etwa gleich wie die der Vergleichsgrup pe w hrend der Prothesenfu st rker abgerollt wird Abb 95 Die effektive FuBlan ge als Funktion der relativen Geschwin digkeit f r Probanden 4 mit Oberschenkel alius E prothese Median Ge Deag werte der jeweiligen us Geschwindigkeits gruppen CD uu Mm c effektive Fu l nge i D M CD m c On cl C c 12 1 3 UA 15 UE EM UD a3 relative Geschwindigkeit 1 s betroffene Seite m nicht betroffene Seite 4 ergleichsgruppe Die Ganglinien auf der Prothesenseite sind deutlich schmaler als die Ganglinien auf der nicht be troffenen Seite Abb 96 und Abb 97 Auf der
145. gkeit v ZS gt uu 8 g5 300 e kass 400 Pa 500 E DI 0 0 7 relative Geschwindigkeit T s links m rechts In der Pr Schwungphase erh lt das Knie seine maximale Beugegeschwindigkeit Kgmax Mit stei gender Geschwindigkeit verk rzt sich die Standphasendauer wodurch sich auch die Lage des Maximums der Kniebeugegeschwindigkeit tkgmax von ca 65 9e DSD f r die Geschwindigkeitsgrup pe 1 auf ca 55 DSD f r die Geschwindigkeitsgruppe 4 verschiebt Abb 75 Das Maximum der Kniestreckung bewegt sich mit steigender Geschwindigkeit in Richtung Schwungphasenende max Beugegeschw 100 0 links ber max Beugegeschw 20 E gl 5 rechts a Bu i inkelmasimnurm links 700 T pe Winkelmazimum rechts El LH Wee SE kik max streckgeschw links Lage der Knieextrema o DSD OU mB max Streckgeschw 0 1 US 15 ER UD rechts relative Geschwindigkeit 1 5 Abb 75 Die Lage der Extrema des Kniewinkelverlaufes als Funktion der relativen Geschwindigkeit Vrel Winkelgeschwindigkeiten kleiner als Null entsprechen einer Kniestreckung gr er als Null einer Beugung Bei der Bestimmung von Beuge und Streckdauer wurden nur Werte oberhalb einer Schwelle der Winkelgeschwindigkeit ber cksichtigt Die Summe beider Gr en liegt daher unter halb 100 Die Dauer der Kniestreckung w hrend einer Doppelschrittphase entspricht im langsamen bis mitt leren Geschwindigkeitsbe
146. hlichen K rpers koordinate o Alpha cm 0 03 0 6 UD 1 2 t s 15 Abb 8 Der zeitliche Verlauf der relativen Schwerpunkt 1 koordinate B 05 K P 0 nm 05 1 5 0 3 UP UU LS t s Abb 7 Der zeitliche Verlauf der relativen Schwerpunkt Gamma cm Abb 9 Der zeitliche Verlauf der 43 relativen Schwerpunkt 15 koordinate y Uz 0 5 1 5 2 A I 3 UP UH 1 2 t 5 5 Abb 10 Die Projektion der Be wegung des relativen Schwerpunktes in die Horizontalebene 15 15 0 5 AS 15 Alpha cm 25 Abb 11 Die Projektion des rela l tiven COG in die Sa 15 gittalebene E n5 E E 0 5 n 2 2 5 1 5 0 5 0 5 1 5 Alpha cm 3 Abb 12 Die Projektion des rela tiven COG in die Verti o kalebene A s Q E c2 3 A 2 5 1 5 0 5 15 1 9 25 Beta cm 2 2 3 3 Die u eren Kr fte 2 12 In ihrem Werk Ueber den Schwerpunkt des menschlichen K rpers 2 11 beschrieben Braune und Fischer die Wirkung der inneren und u eren Kr fte beim Gehen Die selbst ndige Fortbewegung des Menschen geschieht unter der Einwirkung innerer und u e rer Kr fte Als innere Kr fte welche im K rper selbst erzeugt werden kommen vor allem Muskel krafte und elastische Zug und Druckspannungen von Sehnen B ndern und Gelenkknorpeln in Frage Als u ere Kr fte wirken die Erdanziehungskraft die Gegenkraft des Bodens die Reibung am Boden und der Luftwiderstand Bei den
147. hrittl nge und Schrittfrequenz zwischen den Werten auf dem Band und im Laufgang Dies ent spricht den Me ergebnissen von Stolze 8 6 Der von Stolze festgestellte Unterschied bez glich der Standphasendauer konnte jedoch nicht best tigt werden Die Messungen von trainierten und untrainierten Probanden unterschieden sich ebenfalls In Abb 88 ist der Trainingseinflu auf die Gangunterschiede f r die Schrittl nge und die Schrittfrequenz graphisch dargestellt Die Schrittl nge ist auf dem Band geringer als im Gang Die Schrittfrequenz ist dabei h her Nach Laufbandtraining verringert sich dieser Unterschied Jedoch bleibt selbst bei gro er Laufbanderfahrung eine Differenz zwischen Laufband und Laufgangmessungen Abb 89 Die Schrittl nge ist auch nach l ngerem Training auf dem Laufband k rzer und die Schrittfrequenz h her als im Laufgang Die Ganglinien sind auf dem Laufband deutlich breiter als im Gang Abb 90 Dies ist unabh ngig vom Training und auch bei langj hriger Laufbanderfahrung der Fall Die Ursache hierf r k nnte in folgendem bestehen Im Vergleich zum Laufband ist ein Laufgang relativ breit Schwankungen des K rperschwerpunktes quer zur Gangrichtung werden durch geringf gige Richtungs nderungen korrigiert Auf dem schmalen Laufband hingegen erfolgt die Korrektur vorwiegend durch Aus gleichsbewegungen des Standbeines was sich durch einen Verbreiterung der Ganglinien bemerk bar macht 85 Erwartungsgem ergaben
148. hwungphase ihre Arbeit Die Beugung wird passiv fortgesetzt und erreicht in dieser Phase ihr Maximum 3 2 1 8 Die Terminale Schwungphase Mit der Terminalen Schwungphase TSW Terminal Swing ca 87 9e DSD bis 100 DSD wird der vollst ndige Gangzyklus abgeschlossen und der Beginn der Standphase vorbereitet Das oprunggelenk erreicht Normalstellung Die Kontraktion der Dorsal Flexoren fixiert den Fu in Nor malstellung Es wirken die Knie Flexoren und Knie Extensoren und sorgen in Wechselwirkung miteinander f r maximale Streckung und Stabilisierung des Knies Die H ft Extensoren bremsen den Vorschwung und beginnen mit der Streckung des H ftgelenkes 3 2 1 9 Die Arm und Kopfbewegungen beim Gehen Neben den Beinbewegungen sind die Armbewegungen beim unauff lligen Gang das optisch aus gepr gteste Merkmal Mit Beginn der Schwungphase eines Beines schwingt der kontralaterale Arm ann hernd parallel zu diesem Schulter und Ellenbogengelenk sind zu Beginn der Schwungphase gestreckt und am Ende gebeugt Der Arm wird w hrend der Schwungphase am K rper vorbei ge f hrt Die R ckf hrung erfolgt w hrend der Standphase des kontralateralen Beines Das Ausma der Armbewegung und der Beugung h ngen stark von der Ganggeschwindigkeit ab Es wird ange nommen da die Armschwingung daf r sorgt die Drehbewegung des Oberk rpers so klein wie m glich zu halten 3 5 Diese Annahme st tzt sich auf folgende Beobachtung Werden die Arme bei gleich
149. i Gassendi erschien erstmalig der Gedanke da die Fortbewegung nur durch den Gegendruck des Bodens erfolgen kann Als einer der Wegbereiter der Ganganalyse gilt Borelli 1608 bis 1679 Sein Werk de motu ani malum 2 2 erschien 1682 Borelli definierte als erster den K rperschwerpunkt COG center of gravity Er bestimmte den K rperschwerpunkt experimentell indem er einen Leichnam auf ein abgerichtetes Brett legte und dieses auf einer Kante eines Prismas ins Gleichgewicht brachte Bo relli betrachtete den COG als Angriffspunkt der Kr fte welche beim Gehen wirksam sind Er unter schied zwei Gangphasen die Phase in der beide Beine den Boden ber hren und die Phase in der nur ein Bein am Boden ist Die Vorw rtsbewegung beim Gang erfolgt durch Vorverlagerung des COGes vor die Unterst tzungsfl che des den Boden ber hrenden Beines Das Gleichgewicht wird durch die nach vorn schwingende und dann aufsetzende kontralaterale Extremit t gesichert Um zu ermitteln ob der Rumpf des gehenden Menschen nach links und nach rechts schwankt f hrte Borelli ein einfaches Experiment durch Er richtete zwei Stangen in gro er Entfernung von einander senkrecht auf und versuchte so zu gehen da die hintere Stange immer von der vorde ren bedeckt blieb Dabei fand er da die hintere Stange mal links und mal rechts neben der vorde ren Stange erschien und bewies damit vergleichbar wie Gassendi die seitlichen Schwankungen beim Gehen Die moderne
150. ie Datenbank werden die Mittelwerte der zugeh rigen Geschwindigkeitsgruppen ausgewertet DSD 0 max Beugegeschwindigkeit Grad s I 50 100 150 200 250 max Beugegeschwindigker Grads Beugung links E Beugung rechts 4 Streckung links Streckung rechts 2 15 0 UD 1 1 13 relative Geschwindigkeit 1 5 250 200 150 100 50 0 3 0 5 0 7 0 9 14 relative Geschwindigkeit 1 3 i links m rechts 13 0 5 Dr UD 1 1 relative Geschwindigkeit 17x ir links rechts 8 1 2 6 Die Sprunggelenksparameter 80 Abb 77 Die Zeitdauer von Beugung und Strek kung der H fte als Funktion von Vrei Abb 78 Hgmax als Funktion der relativen Geschwin digkeit Vrel Abb 79 Hsmax als Funktion der relativen Geschwin digkeit Vrel In Tabelle 30 sind die Ergebnisse f r die Sprunggelenksparameter zusammengefa t Es wurden nur die Winkelextrema und die Sprunggelenksbeugeumf nge ausgewertet Nur f r die Geschwin digkeitsgruppe 3 standen gen gend Messungen zur Auswertung zur Verf gung In Abb 80 ist die Trendlinie des Beugeumfanges des Sprunggelenkes als Funktion der relativen Geschwindigkeit va dargestellt Mit steigender Geschwindigkeit erh ht sich auch der Beugeumfang des Sprunggelenkes 81 Um Abb 80 Der Beugeumfang Su des Sprunggelenkes als Funktion der relati ven Geschwindigkeit Via Trendlinie Sprunggelenksbeugeumfang Grad
151. ie doppelte Energie aufbringen wie eine Person mit zwei gesunden Beinen 6 6 Bei der Ganganalyse ist es sinnvoll den Energieverbrauch entweder pro Zeiteinheit E oder pro Weglange Ew anzugeben 3 9 Der Energieverbrauch E ist proportional dem Quadrat der Ganggeschwindigkeit v E a b v Gleichung 1 Die Gr en a und b sind personenabh ngige Konstanten die sich naturgem im Verlauf der Entwicklungsphasen des Menschen ndern Der Energieverbrauch pro Wegstrecke Ew ergibt sich aus Et a Eu 2 b v Gleichung 2 V V Der Energieverbrauch E ist eine Funktion der Geschwindigkeit Um die Geschwindigkeit mit mini malen Energieverbrauch zu erhalten ist die Gleichung 2 bez glich v zu differenzieren und der Dif ferentialquotient Null zu setzen Wir erhalten die optimale Geschwindigkeit bez glich des Energie verbrauchs Vopt a Vopt d Gleichung 3 Die optimale Ganggeschwindigkeit Vopt ist nur noch eine Funktion der personenabh ngigen Kon stanten Wenn einer Person nicht durch u ere Umst nde eine Geschwindigkeit aufgezwungen wird z B der schnelle Gang zum Bus oder der gem chliche Schaufensterbummel des Ehemanns mit seiner Gattin geht diese mit einer ihr als angenehm empfundenen Geschwindigkeit Diese frei gew hlte Geschwindigkeit wird als komfortable Geschwindigkeit vo bezeichnet Diese Geschwin digkeit darf als sehr pers nliches Merkmal des Gehverhaltens gewertet werden 3 5 Es ist sehr schwierig dieses
152. im Infrarotbereich F r hohe Me frequenzen m ssen teure High Speed Kameras eingesetzt werden F r viele Anwendungen z B auch f r die Analyse des Gehens ist es jedoch ausreichend mit den im Konsumg terbereich blichen Frequenzen von 50 bzw 60 Hz zu messen F r eine saubere Erkennung der Marker ist eine gleichm ige Ausleuchtung des interessanten Bildbereiches notwendig St rende Reflexionen t uschen Marker vor Bei manchen Systemen k nnen zeitweilig verdeckte Marker z B Marker an der H fte bei der Ganganalyse zu Problemen f hren Zur Erkennung der Marker wird das Videobild bin risiert Dies kann schon w hrend der Messung durch entsprechende Aufnahmetechnik erfolgen Es ist aber auch eine Aufzeichnung mittels handels blicher Videorecorder und Kameras und nachfolgende Digitalisierung m glich 4 20 Der Vorteil dieser preiswerteren Technik wird jedoch durch den h heren zeitlichen Aufwand f r die Auswertung relativiert Die Bahnkurven der Marker lassen sich auf vielf ltige Weise f r die Bewegungsanalyse auswerten Weitergehende Informationen und technische Details zu optischen Systemen k nnen der Arbeit von Koff 4 17 entnommen werden Durch die zunehmende Verschmelzung von Computer und Videotechnik ist zu erwarten da die videogest tzte Bewegungsanalyse sich in Zukunft noch stark weiterentwickelt Insbesondere die preisliche Entwicklung wird f r eine gr ere Verbreitung dieser Systeme sorgen 4 2 3 Messung mi
153. ind die Druckverl ufe von Ferse und Vorfu des gleichen Beines dargestellt Im mittle ren Teil der Standphase berlappen die Druckverl ufe von Ferse und Vorfu Das Uberlappungs integral FV graue Fl che wird als Gangparameter ausgewertet Diese Fl che ist ein Ma f r die Art des Aufsetzens des Fu es Setzt man mit dem gesamten Fu gleichzeitig auf dann ist dieser Parameter sehr hoch Die Gr e des Uberlappungsintegrals wird auf das Bodenreaktionsintegral bezogen und in Prozent angegeben 12 0 b 11 0 Fersendruck links 10 0 8 0 Moriulidruck links berlappungsintegral 0 10 20 30 40 50 60 80 90 100 Abb 47 Das berlappungsintegral eines gangunauff lligen Probanden Den zeitlichen Anteil eines mittleren Doppelschrittes bei dem die linke und die rechte Ferse gleich zeitig am Boden sind bezeichnet man als Zweifersenstand ZFS Beim unauff lligen Gang liegt dieser Parameter bei Null oder nahe Null Ein z B den Vorfu entlastender Schongang vergr ert diesen Parameter stark Analog zum Zweifersenstand wird der Zweivorfu stand ZVS definiert blicherweise betr gt der Zweivorfu stand ca 5 der Doppelschrittdauer Schonhaltungen aber auch Knie Streckdefizite erh hen den Zweivorfu stand 6 3 6 Herleitung von Gangparametern aus den Gelenkwinkelverl ufen 6 3 6 1 Knieparameter Der typische Verlauf des Kniewinkels w hrend eines Doppelschrittes ist in Abb 48 dargestellt Zur besseren Orientieru
154. inge Anzahl der Versuchspersonen beeintr chtigt leider die statistische Aussagef higkeit der Untersuchung Die Probanden in der Arbeit von Yamasaki waren 11 mannliche und 10 weibliche Studenten im Alter zwischen 19 und 32 Jahren und hatten Erfahrung im Gehen auf dem Laufband Die geringe Anzahl der Versuchspersonen beeintr chtigt leider die statistische Aussagef higkeit der Untersu chung 70 DI M cu CT Varianz der Doppelschrittdauer 1 I 2 UA UP 085 1 12 1 4 relative Geschwindigkeit 1 s gesamt weihlich m nnlich Abb 59 Der Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer der Einzelschritte forel als Funktion der relativen Geschwindigkeit Ve Mittelwerte der f nf verschiedenen Geschwindigkeitsgruppen Bei den Messungen von Yamasaki 8 1 war der Gang im Bereich der komfortablen Geschwindig kelt Vkom am gleichm igsten Die eigenen Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit k nnen dies best tigen Das Minimum des Variationskoeffizienten liegt bei einer relativen Geschwindigkeit von ca 0 8 1 s bis ca 1 1 1 s Um den Einflu der Geschwindigkeit auf die Gangparameter innerhalb einer Datenbank zu ber ck sichtigen kann man auf verschiedene Weise vorgehen Ist der Zusammenhang zwischen Ge schwindigkeit und Gangparameter nur schwach dann lassen sich f r die Parameter in jeder Ge schwindigkeitsgruppen Lage und Streuungsma e berechnen Haben die Gangparameter eine Normalverteilung d
155. ions Koeffizient rxy f r den Zusammenhang zwischen K rpergr e und Schrittl nge Prof t Le fo StP StPA StPs ZBS SV Forel e 1 0 915 0 959 0 879 0 653 0 61 0 035 0 66 0 416 0 446 Tabelle 36 Korrelation zwischen relativer Geschwindigkeit va und den Allgemeinen Parametern Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman L f v rel Lal V rel f0 f v rel SV f V rel ZBS f V a StP f v rel StPa f vrel fore f V rel FV f V rel FVR f V rel gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt m nnlich weiblich gesamt gesamt gesamt 1 591 1 67 1 504 0 9209 0 947 0 915 64 12 63 31 65 54 0 3669 0 3912 0 3387 18 613 18 298 19 144 58 709 58 617 58 833 59 718 59 506 60 073 1 4155 24 27 6 Parameter Geschlecht a b R Tabelle 37 Die Trendlinien der Geschwin digkeitsabh ngigkeit der All gemeinen Parameter und des Uberlappungsintegrals FV f r gangunauff llige Probanden 138 Parameter a o I m Lire T Vyrai 0 685 fO f v il 0 5035 ZBS f V 4 0 102 StPy f v rai 0 167 StPp f vrel 0 0022 Parameter a b R Lief Vrei 0 8713 fO f V a 68 87 ZBS f V 19 4 StPN V e1 60 2321 StPp f vrel 58 73 Tabelle 38 Die Trendlinien der Geschwin digkeitsabh ngigkeit der All gemeinen P
156. ird begonnen nur mit der Ferse aufzutreten und den Fu abzurollen In den Abb 69 bis Abb 71 sind die Medianwerte der geschwindigkeitsabh n gigen Abrollparameter der entsprechenden Geschwindigkeitsgruppen ber die relative Geschwin digkeit aufgetragen worden Mit steigender Geschwindigkeit wird der Fu immer kr ftiger abgerollt Die effektive Fu l nge erh ht sich das Uberlappungsintegral wird geringer Zweifersenstand und Zweivorfu stand werden kleiner Neben der Geschwindigkeitsabh ngigkeit lassen die Abb 69 und Abb 70 klare Unterschiede zwischen linkem und rechtem Bein erkennen Hierzu soll im Abschnitt 8 1 3 ausf hrlicher eingegangen werden F r die Datenbank werden Median und die Quantile der verschiedenen Geschwindigkeitsgruppen verwendet Abb 68 Der Einflu des Schuhwerks auf die Abrollpara meter Winterschuh Turnschuh Turnschuh Maeutralschuh harter Auftritt weicher Auftritt B eff Fuisl nge m Ganglinienbreite E berlappungsintegral 50 0 Abb 69 Die effektive Fu lange als Funk 2 750 tion der relativen Geschwindigkeit m 00 Vrel z E Geff i Con m 55 I 0 Ee 06 09 12 15 relative Geschwindigkeit 1 5 i4 links mB rechts 75 76 au III Abb 70 Das berlap 700 pungsintegral als S am T aa a Gem LS iven eschwin ann 200 INN CN z 200 aa E ell 0 0 0 0 2 UA 0 6 0 5 1 1 2 14 relative Geschwindigkeit 1 5 1d links e
157. ischen Gang der Absto nicht zwangsl ufig mit den Zehen erfolgt 3 2 1 6 Die Fr he Schwungphase Der erste Teil der Schwungphase ist die Fr he Schwungphase IS Initial Swing ca 60 DSD bis ca 73 DSD In diesem Gangzyklus wird das schwingende Bein beschleunigt um einen ausrei chenden Abstand vom Boden zu erhalten F r den unauff lligen Gang auf ebenen Untergrund wird ein Bodenabstand von ungef hr 2 mm angegeben 3 4 was das hohe Ma der Feinkoordination beim menschlichen Gang verdeutlicht Zu Beginn der Fr hen Schwungphase erreicht das Sprunggelenk sein Maximum in der Plantarfle xion Die bereits am Ende der Pra Schwungphase aktivierten Dorsal Flexoren sorgen f r die Dor sal Flexion des Fu es Die aktiven H ftbeuger und die Adduktoren transportieren das schwingen de Bein nach vorn und stabilisieren seine Stellung Die H fte wird dadurch weiter gebeugt Ebenso erfolgt eine passive Beugung des Knies Der Zeitpunkt des Kniebeugemaximums definiert das Ende dieser Schwungphase 3 2 1 7 Die Mittlere Schwungphase Die zweite Phase des Schwunges ist die Mittlere Schwungphase MSW Midswing ca 73 DSD bis ca 87 DSD Es wird die Beschleunigung des schwingenden Beines fortgesetzt Das oprunggelenk erreicht sein Maximum in der Dorsal Flexion und dreht sich wieder in Richtung Nor malstellung Die Dorsal Flexoren bleiben aktiv Es findet eine passive Knieextension statt Die H ft Flexoren beenden zu Beginn der Mittleren Sc
158. ischen den Serien sind gr ere Unterschiede festzustellen Innerhalb einer Me Bserie ist die Standardabweichung i a geringer als zwischen den Zeilen A M und E was darauf hindeutet da bei diesen Parametern die intraindivi duellen Schwankungen gr er sind als bei den Allgemeinen Parametern Bemerkenswert ist die Asymmetrie der effektiven Fu l nge Ler und des berlappungsintegrals FV Das rechte Bein wird weniger abgerollt als das linke Bein Die Tabelle 21 enth lt die Ergebnisse des Reproduzierbarkeitsexperimentes f r die Abrollparameter In der Tabelle 22 sind die MeBergebnisse der Belastungsparameter zusammengefa t Es ist zu erkennen da die Reproduzierbarkeit der Belastungsparameter geringer ist als die der vorherigen Parameter Innerhalb einer Me serie liegt diese bei ca 5 Die Varianz f r alle Messungen liegt z T deutlich ber 10 Die Ergebnisse in den Zeilen A M und E in der Tabelle 22 lassen auf ei nen Einflu der Temperatur nderung der Me sohle w hrend einer Me serie schlie en Weiterhin ist eine Asymmetrie zwischen linker und rechter Seite festzustellen Die linke Seite wird st rker belastet als die rechte Seite Betrachtet man jedoch die einzelnen Me serien separat dann findet man nicht selten auch eine Umkehr der Belastungsrelationen 125 to Lori fo ZBS StP StPr StPs Torei StPrreStPrrei Vre gesamt MW 11 344 0 840 55 80 23 5 61 8 61 7 0 1 0 89 0 67 1 02 0 781
159. ispielsweise bei der Stand oder der Schwungphasendauer m glich Wenn G ein Gangparameter f r die linke Seite und Gg der entsprechende Parameter f r die rechte Seite ist dann berechnet sich der zugeh rige Symmetrieparameter Gs zu 6 9 Ga GL 100 Gs Gn Gr Gleichung 1 1 Die Ma einheit der Symmetrieparameter ist Prozent Bei gr erem rechten Gangparameter wird die zugeh rige Symmetrie positiv 6 3 4 Tempor re Gangparameter Entsprechend dem in Abschnitt 3 2 1 beschriebenen Gangzyklus wird ein Doppelschritt in ver schiedene Hauptphasen unterteilt Man unterscheidet die Stand und die Schwungphase des lin ken und rechten Beines Der prozentuale Anteil an der Zeit eines Doppelschrittes bei dem das linke Bein Bodenkontakt besitzt wird als Standphasendauer links StP bezeichnet Hat das linke Bein keinen Bodenkontakt mehr spricht man von der Schwungphase links SP Gleiches gilt f r das rechte Bein Stand und Schwungphasendauer ergeben als Summe die Doppelschrittdauer Man kann sich also auf eine der beiden Phasen beschr nken Der Anteil an der Doppelschrittdauer bei dem beide F e den Boden kontaktieren wird durch den Parameter Zweibeinstand ZBS beschrieben Auch dieser Parameter wird wie die oben genannten Schrittphasen in Prozent der Doppelschrittdauer DSD angegeben In Abb 36 sind Standphase und Zweibeinstand f r einen mittleren Schritt dargestellt Wir unter scheiden die Zeitdauer der La
160. itsgrppen Standphasendauer DSD CO ce 01 UA Dr 1 1 3 relative Geschwindigkeit 1 5 links E rechts F r die Abrollparameter effektive Fu l nge Ler und dem berlappungsintegral FV ergab der Wilcoxon Test ebenfalls eine Seitenabh ngigkeit W hrend die Symmetrie der effektiven FuBlange in allen Geschwindigkeitsgruppen negativ ist weist die Symmetrie des Uberlappungsintegrals in allen Gruppen positive Werte auf vergl Abb 69 und Abb 70 Statistische Untersuchungen zu den Belastungsparametern belegen in den mittleren Geschwindig keitsgruppen ebenfalls signifikante Unterschiede zwischen linker und rechter Seite Aufgrund der gro en Streubreite dieser Parametergruppe wird jedoch auf eine Interpretation dieser Testergeb nisse verzichtet Das gleiche trifft f r m gliche Asymmetrien der Parameter der Gelenkwinkelver l ufe zu Eine endg ltige Best tigung dieser Ergebnisse kann nur nach weitergehenden Untersu chungen erfolgen F r die Dauer der Standphase und die beiden seitenbezogenen Abrollparameter erhalten wir fol gendes Ergebnis Im statistischen Mittel wird die rechte Seite beim Gehen um ca 1 DSD l nger als die linke Seite belastet und mit dem rechten Fu wird weniger stark abgerollt als mit dem lin ken Dem Verfasser ist aus der Literatur noch kein Hinweis zu dieser Gangasymmetrie bekannt Bisher ist man davon ausgegangen da bei automatisierten Abl ufen wie dem Gehen keine Asymmetrie der Beine gegeben ist
161. ixer Fleck in der Fotografie dargestellt werden Die mittels eines Apparates gewonnenen Serienaufnahmen von Maray erm glichten also noch keine exakte Bestimmung der Bahnkurven ausgew hlter K rperpunkte beim Gehen 12 Zur vollst ndigen Registrierung einer r umlichen Bewegung sind mindestens zwei in voneinander abweichenden Richtungen gleichzeitig gewonnene Projektionen erforderlich Erst mit der Ermittlung der zweiseitigen Chronophotographie durch W Braune und O Fischer 2 OU wurde die Messung von dreidimensionalen Bewegungen im Raum m glich 2 2 Die Arbeiten von Braune und Fischer 2 2 1 Die Mebmethodik von Braune und Fischer Aufbauend auf den Arbeiten von Maray entwickelten Braune und Fischer eine neue Me methode zur Bestimmung von Raumkurven aus fotografischen Aufnahmen 2 8 F r die zweiseitige Chro nophotographie wie sie diese Methode nannten kamen zwei Fotoapparate zum Einsatz Voraus setzung f r die zweiseitige Chronophotographie ist da die fotografischen Aufnahmen in kurzen Intervallen zu absolut gleicher Zeit in beiden Apparaten erzeugt werden Braune und Fischer er reichten dies dadurch da sie anstelle der passiven wei en Streifen von Maray intermittierend selbst leuchtende Marker nutzten Als aktive Marker verwendeten sie zun chst mittels Ruhmkorf schen Funkeninduktor erzeugte elektrische Funken Der Vorteil des elektrischen Funkens gegen ber anderen zu dieser Zeit genutzten Lichtquellen bestand in seiner
162. keitsabhangigkeit ist es n tzlich verschiedene Geschwin digkeitsbereiche zu definieren Winter 4 37 w hlte als Kriterium f r die Geschwindigkeit die ochrittfrequenz Kadenz und definierte die Bereiche langsame Kadenz nat rliche Kadenz und schnelle Kadenz Diese Unterteilung ber cksichtigt jedoch nicht die unterschiedlichen K rpergr Ben der Probanden Charteris 6 1 gab f r gesunde erwachsene Personen acht Geschwindig keitsbereiche von sehr langsam bis sehr schnell an Smidt 6 2 unterschied sieben Bereiche von sehr langsam v 0 4 m s bis sehr schnell v gt 1 9 m s Um f r die verschiedenen Geschwindigkeitsbereiche statistisch auswertbare Datenmengen zu erhalten beschr nkten wir uns f r Probanden mit unauff lligem Gangbild auf f nf Geschwindig keitsbereiche Tabelle 2 F r Patienten mit Beeintr chtigungen z B f r Prothesentrager ist eine andere Einteilung zweckm ig F r diese Personengruppe wurde nur in vier Geschwindigkeitsbe reiche unterteilt Tabelle 3 47 Tabelle 2 Geschwin Viel lt 0 2 K rpergr e pro s Sehr langsam digkeitsbe 0 2 K rpergr e pro s lt Val lt 0 52 K rpergr e pros Langsam reiche f r 0 52 K rpergr e pro s lt V el lt 0 9 K rpergr e pro s Mittel Probanden 0 9 K rpergr e pro s lt v4 lt 1 15 K rpergr e pro s Schnell E ne Viel gt 1 15 K rpergr e pro s Sehr schnell bild Tabelle 3 Geschwin Viel lt 0 3 K
163. ks e DSD tkmax _Zeitp des Maximums des Kniewinkels rechts phasenkorrigiert DSD Kmax Maximum des Kniewinkels links Grad Kmaxr Maximum des Kniewinkels rechts Grad Kmaxs_Symmetrie des Kniewinkelmaximums tkmin Zeitp des Minimums des Kniewinkels links Yo DSD tkminr_Zeitp des Minimums des Kniewinkels rechts phasenkorrigiert DSD Run Minimum des Kniewinkels links Grad Raup Minimum des Kniewinkels rechts Grad Ku Kniebeugeumfang links Grad Kur Kniebeugeumfang rechts Grad Kus Symmetrie des Kniebeugeumfanges 76 lkgmax Zeitp max Beugegeschwindigkeit links DSD tkBmaxR Zeitpunkt max Beugegeschwindigkeit rechts phasenkorrigiert DSD Kamax Maximalwert Beugegeschwindigkeit links Grad s KamaxgMaximalwert Beugegeschwindigkeit rechts Grad s KBmaxs Symmetrie der maximalen Beugegeschwindigkeit 96 tksmax Zeitpunkt max Streckgeschwindigkeit links 7DSD tksmaxR Zeitpunkt max Streckgeschwindigkeit rechts phasenkorrigiert DSD Ksmax Maximalwert Streckgeschwindigkeit links Grad s Ksmax Maximalwert Streckgeschwindigkeit rechts Grad s Ksmaxs Symmetrie der maximalen Streckgeschwindigkeit 96 len Zeitdauer der Kniebeugung links DSD tker Zeitdauer der Kniebeugung rechts DSD tks Zeitdauer der Kniestreckung links DSD tksr Zeitdauer der Kniestreckung rechts DSD Kau Kniewinkel beim Auftritt links Grad Kaur Kniewinkel beim Auftritt rechts Grad Kap Kniewinkel beim Absto link
164. lattformen sogenannte Druckverteilungs Me plattformen nutzen eine Vielzahl von Drucksensoren 2 Sensoren cm und mehr Mit diesen Plattformen sind sowohl rtliche als auch zeitliche Verl ufe me bar Als Drucksensoren sind resistive und kapazitive Sensoren im Einsatz Bei Kenntnis der Fl che der belasteten Drucksensoren kann auf die Bodenreaktionskr fte ge schlossen werden Eine Differenzierung in die einzelnen Kraftvektoranteile ist bei diesen Plattfor men nicht m glich Von Macellari 4 35 wird eine in ein Laufband integrierte Druckverteilungs Me plattform beschrieben 4 3 3 Systeme mit Druckme sohlen Eine Alternative zu ortsfesten oder in ein Laufband integrierten Me plattformen ist die Nutzung von Druckme sohlen welche in den Schuh eingelegt werden k nnen Hier sind die Drucksensoren in der Me sohle integriert Ein entscheidender Vorteil der Druckme sohlen besteht darin da mit ihrer Hilfe die Messung einer kontinuierlichen Schrittfolge des nat rlichen Gehens m glich ist Ebenso wie bei den Druck verteilungs MeB plattformen sind sowohl rtliche als auch zeitliche Verl ufe me bar 35 Es werden resistive und kapazitive Drucksensoren verwendet Ein kritischer Punkt ist die Belastung der Druckme sohlen im Schuh w hrend der Messung Die Sohlen m ssen so konstruiert sein da diese nicht nach wenigen Messung unbrauchbar werden Die Wahl der Sensordichte von Me sohlen h ngt wesentlich von der Problemstellung ab
165. lauf der Bodenreaktionskraft Fs also proportional der Summe aller an den Sensoren einer Sohle gemessenen Dr cke Fs t Pa t Gleichung 16 Neben der Summation der Druckwerte ber alle Sensoren ist es sinnvoll die Druckwerte verschie dener Sohlenbereiche zusammenzufassen Nicht in jedem Sohlenbereich befindet sich die gleiche Sensoranzahl Um die Werte der jeweiligen Bereiche dennoch vergleichbar zu gestalten wurde durch die Zahl der Sensoren des jeweiligen Bereiches dividiert Es werden die in Tabelle 4 aufgeli steten Sohlenbereiche mit den zugeh rigen zeitlichen Druckverl ufen unterschieden 50 Tabelle 4 Die Sohlenbereiche Fersenbereich Mittelfu bereich Vorfu bereich Au enbereich Innenbereich 6 3 5 2 Die Normierung des Druckverlaufes Es ist naheliegend da der Druck unter dem Fu vom Gewicht Go des Probanden abh ngig ist Andererseits ist f r die Gr e des Druckes entscheidend auf welche Sohlenfl che A sich das K rpergewicht verteilt Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde der Einflu von K rpergewicht Go und Sohlenfl che A auf verschiedene Sohlenparameter z B dem Druckmaximum untersucht 6 10 Die Probanden gingen dabei mit sogenannten Gymnastikschuhen welche nur eine sehr d nne Gummisohle ohne Absatz oder Fu bett hatten Das Gehen mit solchen Schuhen kommt dem Bar fuBgehen sehr nahe F r die Bodenreaktionsintegrale und das Druckmaximum konnte eine Korre lation mit dem K rpergewicht und der Schuhgr
166. lge des Temperaturunterschiedes bei Verst rkereinstellung und bei Nullung wird dadurch korrigiert Nicht korrigiert ist jedoch der Me fehler der auftritt wenn sich die Gonio metertemperatur noch nach der Nullung andert Entscheidend f r die Genauigkeit des Absolutwinkels ist weiterhin die Sorgfalt beim Anbringen der Goniometer Ein falsches Befestigen beeinflu t die MeBgenauigkeit ebenso wie ein Verrutschen der Goniometer w hrend der Messung Die in dieser Arbeit bevorzugte Art der Anbringung der Goniometer an den Gelenken ist in den Abb 33 bis Abb 35 dargestellt Winkeldifferenz am Goniometer Grad 20 Abb 32 Der Me fehler infolge Tempe i ratur nderung an des Goniome ters 40 60 60 100 50 60 30 0 3l 60 50 Winkel Grad Winkelmesser Abb 33 Die Befestigung am Sprungge lenk 4 29 Abb 34 Die Befestigung am Kniegelenk 4 29 und die Definition des Kniewinkels Knie winkel Abb 35 Die Befestigung am H ftgelenk 4 29 und die Definition des H ftwinkels 44 45 6 Auswerteverfahren 6 1 Grundkonzepte f r die Ganganalyse Es gibt zwei grundsatzlich verschiedene Konzepte bei der Analyse des menschlichen Ganges Einerseits kann die Fragestellung die Beurteilung des zum Me zeitpunkt typischen Gangbildes beinhalten In diesem Fall interessieren nicht die zuf lligen Einzelereignisse sondern man wird bestrebt sein aus einer Anzahl von Schritten einen typisch
167. lking Williams Willkins Los Angeles 1981 Saunders J B V T Inman H D Eberhardt The Major Determinants in Normal and Pathological Gait J Bone and joint Surgery 35 p 543 588 1953 Chao E Y et al Normative data of knee joint motion and ground reaction forces in adult level walking J Biomechanics 16 219 233 1983 3 1 Horvath E Zur Ph nomenologie des Gangbildes in Gangbildanalyse Stand der Me technik und Bedeutung f r die Orthop dietechnik Internationales Symposium Berlin 2 3 Februar 1990 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 106 Cochran G Van B Orthop dische Biomechanik Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1988 Ounpuu S Clinical Gait Analysis in Evaluation and Management of Gait Disorders New York 1995 Winter D A Biomechanics and Motor Control of Human Movement Ontario University of Waterloo Press 1990 p 75 114 204 207 Bronner O Die untere Extremit t und ihre funktionelle Behandlung nach Verletzungen und bei anderen St rungen Pflaum Verlag M nchen 1992 Seichert N P Erhart E Senn Die Etablierung der instrumentierten Ganganalyse als Verfahren zur unmittelbaren klinikrelevanten Gangbeurteilung Phys Rehab Kur Med 7 1997 Georg Thieme Verlag Stuttgart New York Seichert N Von den Bodenreaktionskr ften zur funktionellen Muskelarbeit die Gangana lyse als praxis relevante
168. lyse befinden sich die Sohlen mit den Drucksensoren im Schuh und nehmen die Temperatur unter dem Fu an Um den Temperatureinflu auf die Me ergebnisse absch tzen zu k nnen wurde diese w hrend des Gehens auf einem Laufband bei einigen Pro banden vermessen Abb 27 Die Probanden trugen normale Stra enschuhe oder Turnschuhe Innerhalb der ersten 30 Sekunden stieg die Sohlentemperatur von Raumtemperatur ca 23 C auf mindestens 27 C Nach etwa einer Minute wird der Temperaturgradient deutlich geringer Bei den Probanden mit Turnschuhen erfolgte nach etwa 12 bis 15 Minuten ein erneuter Temperaturanstieg um einige Grad Vom Einlegen der Me sohlen bis zum Beginn der Aufzeichnung der Messung vergingen bei den Ganguntersuchungen im Rahmen dieser Arbeit mehrere Minuten Die Sohle hat sich dabei auf mindestens 27 C erw rmt und die Temperatur nderung w hrend der Aufzeichnung der Messung Aufzeichnungsdauer zwischen 20 und 30 Sekunden ist nur noch gering 41 Gegen ber der Kalibrierungstemperatur ist zum Zeitpunkt des Messens eine um maximal 12 Grad h here Temperatur zu erwarten Der daraus resultierende maximale Me fehler liegt im Druckbe reich oberhalb 1 5 bar bei ca 6 Deutlich verringern k nnte man den Temperatureinflu wenn w hrend der Messung die Temperatur bestimmt und die Ergebnisse entsprechend korrigiert w r den Eine Kalibrierung der Me sohlen bei 30 C kann die Me genauigkeit ebenfalls verbessern Abb 26 Temperat
169. mengefa t Die Kurven f r die Mittelpunkte wurden dabei aus den Me werten von rechter und linker Seite errechnet Die Abb 4 bis Abb 6 enthalten die Y Z Darstellungen von Schulter und H ftmittelpunkt und Kopf scheitelpunkt Anhand der Abbildungen der Bahnkurven ist zu erkennen da die Versuchsperson asymmetrisch gelaufen ist Beim Auftreten auf das linke Bein senkte sich die H ftmitte tiefer ab als beim Auftreten des rechten Eine geringf gige Beinverk rzung rechts k nnte hierf r die Ursache sein Die Y Z Darstellungen von H fte Schulter und Kopf hneln abgesehen von den vorhandenen Asymmetrien dem typischen Verlauf der Bahnkurve eines Punktes der in Z Richtung mit der dop pelten Frequenz schwingt wie in Y Richtung Lissajoussche Figuren Der Y Z Verlauf ausgew hl ter K rperpunkte wird verst ndlich wenn man sich den Gang als berlagerung von Abrollen ber den Fu zweifache Doppelschrittfrequenz und Lastwechsel zwischen linkem und rechtem Fu einfache Doppelschrittfrequenz vorstellt cm Y cm 135 154 155 132 131 150 125 125 Z cm Z cm 135 134 133 132 131 130 128 128 8 0 3 1 3 0 6 t 5 A Abb 2 Der zeitliche Verlauf der Y Koordinate des Schultermittelpunk tes Abb 3 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate des Schultermittelpunk tes Abb 4 Y Z Darstellung des Schultermittelpunk tes Abb 5 Y Z Darstellung des H ftmittelpunktes 188 Abb
170. ms Lebensdauer gt 10 Millionen Schaltzyklen bei 3 5 bar Betriebstemperatur Tg 40 C lt Tg lt 85 C Temperaturkoeffizient 0 8 pro Kelvin Elektrischer Strom max 1 mA pro cm aktivierter Fl che Elektrische Spannung 1 bis 5 V Verlustleistung maximal 1 mW 122 14 1 2 Eigene Messungen Sens 1 Sens 2 Sens 3 Sens 4 Sens 5 Sens 6 Sens 7 Sens 8 Sens 9 Sens 10 Mittelw Stabw rel Stabw 23 C 0 05 K P bar R kOhm R kOhm R kOhm R kOhm R kOhm R kOhm Rf kOhm R kOhm Rf kOhm R kOhm R kOhm R kOhm 70 0 590 215 1063 2160 9999 9999 9999 9999 9999 9999 6402 4668 9 72 93 0 32 10 6 17 2 17 0 64 5 44 5 53 7 36 7 15 7 3 7 9 7 73 7 03 6 35 7 46 6 93 0 87 12 51 1 28 3 47 3 67 4 3 3 86 4 14 4 11 4 41 4 16 3 95 4 27 4 03 0 30 7 34 1 92 2 79 2 99 3 32 2 93 3 05 3 05 3 35 3 19 3 18 3 23 3 11 0 18 5 71 2 56 2 48 2 65 2 81 2 49 2 59 2 63 2 87 2 79 2 82 2 77 2 69 0 14 5 25 3 2 2 3 2 46 2 54 2 27 2 33 2 39 2 56 2 52 2 59 2 54 2 45 0 12 4 83 3 84 2 18 2 33 2 38 2 13 2 15 2 22 2 36 2 35 2 44 2 39 2 29 0 11 4 88 4 48 2 08 2 22 2 26 2 01 2 03 2 1 2 23 2 23 2 33 2 27 2 18 0 11 5 11 5 12 2 01 2 15 2 18 1 95 1 96 2 01 2 13 2 14 2 25 2 2 2 10 0 11 5 08 5 76 1 96 2 1 2 13 1 9 1 9 1 96 2 06 2 08 2 19 2 15 2 04 0 11 5 16 6 4 1 92 2 05 2 08 1 85 1 86 1 92 2 01 2 04 2 14 2 1 2 00 0 10 5 14 P bar 33 C 0 05 K 0 92 6 80 4 218 162 970 3700 9999 9999 148 390 2576 4062 157 69 0 32 10 2 14 5 14 7 0 64 5 1 5 86 7 46 6 52 6 61 7 24 7 1 6 11 5
171. n 76 0 70 0 2 88 2 44 37 3 41 6 Band 17 73 6 68 0 3 42 2 82 29 8 37 5 c E Median 76 0 70 0 3 01 2 56 38 2 41 8 Band 17 74 0 67 0 3 49 3 07 30 8 38 3 dE Eu a dE Ed TSW Median 78 0 70 0 2 67 2 93 30 7 35 2 83 79 0 73 4 2 39 2 41 33 0 35 7 TSH IMedianl 78 0 71 0 3 15 2 52 26 1 25 3 83 79 0 75 5 2 13 2 35 30 7 29 2 NS Median 80 0 80 0 2 26 2 90 42 3 38 7 79 0 76 7 2 58 3 14 41 6 35 1 83 80 0 81 0 1 96 2 64 44 6 41 2 1 Median 74 0 74 5 3 45 2 41 43 4 39 5 Band 17 73 0 74 0 3 88 2 66 42 5 I 37 3 NN 2 Median 75 0 70 0 3 12 2 09 42 8 42 9 Band 17 750 70 0 3 39 229 42 4 41 7 MEI 3 Median 76 0 69 0 2 28 2 82 29 7 37 9 83 76 0 70 0 2 03 2 65 34 7 39 3 4 Median 77 0 69 0 3 00 3 15 27 4 43 6 7 5 83 77 70 0 2 59 3 00 27 7 44 6 0 0 8 5 5 Median 78 0 60 0 2 95 2 50 I 36 1 44 2 2 0 10 8 83 78 0 61 0 2 55 2 40 36 6 45 0 2 5 13 2 6 Median 74 0 69 5 3 53 2 34 38 0 38 4 0 0 4 5 83 74 5 70 5 3 23 2 19 38 5 38 5 7 Medianl 73 0 68 0 3 04 2 23 39 2 38 5 Band 17 73 0 67 0 3 45 2 50 38 4 37 9 GALEAE EE 8 Median 76 0 74 5 2 46 2 74 32 3 31 3 Band 17 76 0 74 0 2 76 3 17 39 8 30 4 m 9 Median 76 0 72 0 1 97 1 69 40 7
172. n Mus kelgruppen und Gelenke in der jeweiligen Gangphase kommt dadurch deutlich zum Ausdruck Defizite sind gut erkennbar F r den Aufbau einer Datenbank zur Charakterisierung des unauff lligen Ganges sind 164 Pro banden vermessen worden Es standen 816 Messungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten zur Verf gung In der vorliegenden Untersuchung wurde innerhalb der gangunauff lligen Vergleichsgruppe eine Asymmetrie zwischen linker und rechter Seite festgestellt Diese Asymmetrie betrifft die Standpha sendauer und die beiden Abrollparameter effektive FuBlange und Uberlappungsintegral Das rechte Bein wird geringf gig l nger belastet als das linke und es wird rechts weniger stark abge rollt Diese Gangbesonderheit wurde in der Literatur noch nicht beschrieben Bisher ist man davon ausgegangen da der automatisierte Gang symmetrisch ist Wenn man jedoch bedenkt da die gro e Mehrzahl der Rechtsh nder auch den rechten Fu bei komplizierten T tigkeiten einsetzen erscheint eine gewisse Asymmetrie nicht unerwartet Es ist aus dem Alltag bekannt da sich der Gang des Kleinkindes und auch der Gang sehr alter Personen sich vom Gang des Menschen im mittleren Lebensabschnitt unterscheidet Eigene Un tersuchungen haben ergeben da auch im mittleren Lebensabschnitt eine Altersabh ngigkeit des Ganges auftritt Dies betrifft besonders die relative Schrittl nge und die Schrittfrequenz Mit stei gendem Alter verringert sich die relative Schrit
173. n begonnen wird macht es sich erforderlich einige prinzipielle Bemerkungen zur ihrer Aussagef higkeit anzuf hren Die Untersuchungen sind f r damalige Verh ltnisse mit einem erheblichen materiellen und zeitli chen Aufwand betrieben worden Es wurden die neuesten Erkenntnisse der Fotografie und Elek trotechnik genutzt Die Gewissenhaftigkeit bei der Vorbereitung Durchf hrung und Auswertung der Messungen war vorbildlich Insofern stellten diese Arbeiten alle vorangegangenen auf dem Gebiet der Ganganalyse weit in den Schatten Bedenken bez glich der Allgemeing ltigkeit der Ergebnisse k nnen sich jedoch daraus ergeben da pro Messung nur ein Doppelschritt ausgewertet und da nur eine Versuchsperson vermessen wurde Man kann allerdings annehmen da die Experimen tatoren bei ihrem Hang zur Perfektion darauf achteten da sie nur solch einen Schritt f r die Aus wertung nutzten der dem typischen Gangbild des Probanden entsprach und somit die Auswertung nur eines Doppelschrittes pro Messung keine wesentliche Einschr nkung darstellt Die Ganganaly se von nur einer Versuchsperson f hrt direkt zu dem auch heute noch diskutierten Problem des normalen Ganges An dieser Stelle m chte ich hierzu nur die Meinung von Braune und Fischer zitieren 2 10 S 264 265 Die Resultate werden nun zwar zun chst sich nur auf den Gang unseres Versuchsindividuums beziehen Wenn auch jeder Mensch seine besondere f r ihn charakteristische Art zu gehen hat
174. n nahezu gleich Abb 85 Gegen ber der Geschwindigkeitsabh ngigkeit ist der Einflu des Geschlechtes auf relative Schrittl nge Lre und Kadenz fo vernachl ssigbar Abb 85 Die Differenzen in der Schrittl nge von m nnlichen und weibli chen Probanden in 1 ohne Ber cksichti gung der Gr enun terschiede und der K rperproportionen 2 ohne Ber cksichtigung der K rperproportio nen 3 mit Ber ck 1 2 3 sichtigung der Gr Benunterschiede und B Geschw 1 m Geschw 2 m Geschw 3 K rperproportionen Der Mann Withney Test ergab auch einen signifikanten Unterschied bei der Dauer der Standphase f r mannliche und weibliche Probanden Die graphische Darstellung der Geschlechtsunterschiede der Standphasendauer l t in allen Geschwindigkeitsgruppen bei Frauen eine l ngere Standphase erkennen Abb 86 Abb 86 Die Differenzen in der Standpha sendauer von m nnlichen und weiblichen Pro T banden ka 2 Seschw 1 Geschw 2 Geschw 3 Geschw 4 Geschw 5 Elinks Brechts Das gleiche gilt naturgem auch f r den Zweibeinstand Abb 87 Bemerkenswert ist dabei da die Unterschiede im Bereich der komfortablen Geschwindigkeit am geringsten sind Bei den Abroll parametern den Belastungsintegralen und den Winkelparametern war kein signifikanter Unter schied zwischen m nnlichen und weiblichen Probanden festzustellen Abb 87 Die Geschlechts unterschiede des Zweibein standes ZBS 84 8 2 Vergleich
175. nabh ngigen Variablen ist dann genau Null Ein starker positiver Zusammenhang wird durch ei nen Korrelationskoeffizienten von 1 ausgedr ckt ebenso ist f r r2 1 von einem stark negativen Zusammenhang auszugehen Der Korrelationskoeffizient nach Pearson ist dimensionslos und un abh ngig von einem Vertauschen der Variablen Kann f r die Variablen X und Y nicht von der Annahme der Normalverteilung ausgegangen wer den dann mu man die Korrelation mit Hilfe sogenannter Rangkorrelationskoeffizienten sch tzen Es wird der Zusammenhang zwischen den Variablen X und Y aufgrund der Ranginformationen ermittelt 7 3 Der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman r leitet sich aus der Berechnungsvorschrift des Pearsonschen Korrelationskoeffizienten ab Es werden hierzu die Rangzahlen R x und R y f r die n Werte der Variablen X und Y so vergeben da in jeder der beiden Variablenreihen der klein ste Wert den Rang 1 und der gr te den Rang n erh lt Sind mehrere Werte einer Variablen gleich dann wird als Rang das arithmetische Mittel innerhalb des Rangbereiches vergeben Diese F lle bezeichnet man als Bindungen Der Spearmansche Rangkorrelationskoeffizient r wird folgender maBen berechnet 63 Mit Hilfe des nichtparametrischen Korrelationstests des Statistikprogramms SPSS l t sich der Rangkorrelationskoeffizient r bestimmen und dazu dessen Signifikanzniveau P berechnen Grundlage der Berechnungen des Signifkanzniveaus ist die Hot
176. ndigkeit tgmax und dem Zeitpunkt der maximalen Streckgeschwindigkeit tsmax Bei einigen wenigen Probanden befinden sich die Extrema der Winkelgeschwindigkeit nicht in der Schwung phase sondern in der Phase der Belastungsantwort Bis auf die Symmetrieparameter dem Kniewinkelminimum und die Kniewinkel bei Auftritt Kau und Absto Ka werden alle anderen Knieparameter durch die Ganggeschwindigkeit beeinflu t Dies best tigen statistische Tests mittels Pearsonschen Korrelations Koeffizienten In der Geschwindig keitsgruppe 1 liegt der Mittelwert des Kniewinkelmaximums Kmax bei ca 45 Grad in der Geschwin digkeitsgruppe 4 bei etwas 55 Grad Abb 72 77 Die Lage des Maximimums tkmax verschiebt sich geringf gig von ca 75 Yo DSD in der Geschwin digkeitsgruppe 1 auf ca 72 DSD in der Geschwindigkeitsgruppe 4 Abb 75 was durch die k r zer werdende Standphase zu erklaren ist Abb 72 Das Kniewinkelmaximum Kmax als Funktion der relativen Ge schwindigkeit Vrei Ol m m Cy m c l E B m CO n c max Kniewinkel Grad LO m c 1 3 Ib 1 12 relative Geschwindigkeit 1 5 BH links 4 rechts Die Mittelwerte f r das Maximum sind um ca 10 Grad kleiner als die MeBergebnisse von Winter 3 4 und Charteris 6 1 welche die Kniewinkel mit optischen Methoden bestimmten Die Ursa che hierf r ist nicht eindeutig gekl rt Da auch die Kniebeugeumf nge Kj um die gleiche Gr en ordnung zu klein sind scheiden F
177. nen In Abb 22 sind die Energieverlaufe f r einen Gangzyklus dargestellt Anstiege der Gesamtenergie Ex entstammen aus konzentrischer Muskelarbeit 3 6 Ein Abfall r hrt von der Bremswirkung exzentrisch arbeitender Muskulatur her Abb 22 Verlauf von Ekin Epot und Ei Gesamtenergie w h rend eines Gangzyklusses 3 6 Energie Joule 4 5 3 Der PC Index Rose 4 42 stellte fest da die Bestimmung der Pulsrate ein guter Ersatz f r Sauerstoffver brauchsmessung ist Auswertung von Studien zeigten eine gute bereinstimmung zwischen bei den Es gilt die Regel da der Sauerstoffverbrauch proportional der Differenz zwischen der Puls rate beim Gehen und der Pulsrate in Ruhe ist Der PC Index Physiological Cost Index wird fol genderma en definiert 4 43 4 44 PCI Pulsrate beim Gehen Pulsrate in Ruhe Gehgeschwindigkeit Die Ma einheit des PCI ist Herzschl ge pro Meter Der Index l t sich ohne gro en technischen Aufwand bestimmen Der PCI ist ein guter quantitativer Indikator f r den Grad einer Behinderung 4 45 Bei geringem Aktivit tsniveau ist der PCI jedoch sehr ungenau 4 5 4 Energieverbrauch und Standphasendauer Taylor und Mitarbeiter 4 47 schlugen eine einfache Methode zur Messung des metabolischen Energieverbrauchs E co beim Gehen vor Dieser Verbrauch ist folgenderma en definiert Eioco gesamter Energieverbrauch beim Gehen Energieverbrauch in Ruhe Bei Untersuchun
178. ng ist der Druckverlauf unter der linken Sohle mit eingezeichnet 59 Beim Initialkontakt ist der Kniewinkel etwa in Neutralstellung Zur D mpfung des StoBes beim Auf tritt wird das Knie leicht gebeugt Die Gr e des lokalen Kniewinkelmaximums in der Phase der Belastungsantwort gilt daher als Ma f r die Knied mpfung Im Mittelstand erreicht das Knie seine maximale Streckung Das Hauptmaximum des Kniewinkelverlaufes definiert den Beginn der mittle ren Schwungphase Die Gr e und die Lage der drei Extrema werden als Knieparameter ausge wertet W hrend die Lage der Extrema noch gut bestimmbar ist h ngt die Genauigkeit der Absolutwerte der Winkel stark von der Sorgfalt und dem Aufwand bei der Messung ab vergl Abschn 5 2 3 Insbesondere die Absolutwerte des lokalen Maximums in der Phase der Belastungsantwort und des Minimums im Mittelstand sind daher f r Routineuntersuchungen in der klinischen Praxis keine geeigneten Parameter Sohlendrusck b Lef Kripeclpkoletprla ug e E E Abb 48 Der Kniewinkelverlauf w hrend eines Doppelschrittes Die Winkeldifferenz zwischen Hauptmaximum und Minimum wird als Kniebeugeumfang bezeich net Sie ist unabh ngig von der Nullstellung der Goniometer und ein Ma f r die Knieaktivit t Die zeitliche Ableitung des Winkelverlaufes ist naturgem ebenfalls nicht von der Nullstellung der Goniometer abh ngig Abb 49
179. niestreckung links Zeitdauer der Kniestreckung rechts Zeitpunkt der maximalen Kniestreckgeschwindigkeit links Zeitpunkt der maximalen Kniestreckgeschwindigkeit rechts Zeitpunkt des Druckmaximums links Zeitpunkt des Druckmaximums rechts Zweibeinstand Zweifersenstand Zweivorfu stand 12 Anhang 1 Die Me ergebnisse von Braune und Fischer erster Versuch Schulter rechts links Verhindunzslinie Nr i s AR YR ZR AL YL ZL AM St SL AL SR YM ZM 1 0 000 455 1 amp 4 1229 430 18 6 1255 43 Ei 0 07 DS 1 07 129 32 2 0 038 421 161 130 425 Isi 1224 493 0 21 zio 1 31 129 96 3 D 5465 1600 131 6 353 Jas 1308 35 0 0 32 032 1 42 131 19 4 0 115 604 159 1525 614 Jas 132 5 El 0 4 LA 1 44 132 74 5 015 657 Io 1538 70 Jas 1339 del 0 653 Lag 1 42 133 83 D 0 192 71 4 158 1540 730 155 1345 72 2 0 83 0 3 1 47 134 29 7 0230 Ma l i 123 7 7803 Jr 1343 T8 d 0 93 0 93 1 34 134 02 5 0 268 Sad Jl 0 135 0 ad 1 amp 5 133 3 53 5 0 96 0 96 1 22 133 29 H 0 306 aa l62 131 91 1 18 4 132 2 90 1 0 97 0 37 UR 132 03 II 0 345 253 l64 130 5 273 179 1308 delt 0 98 US Ji 130 7 II 0383 A020 167 1294 1039 17 4 1299 102 9 0 96 0 97 0 34 129 67 2 DA 1084 173 129 0 1101 i e 1295 1093 0 81 52 0 25 129 21 13 0480 1136 178 1290 1163 l3 1294 1159 0 33 0 33 0 43 129 22 14 LS 1221 183 1295 1241 IDN 130 000 1224 0 02 0 02 1 21 129 76 15 0535 1284 155 1306 127 8 136 1310 0 128 1 0 33 0 32 1 36 130 77 l 055 1343 18856 1322 1333 137
180. nische Technik 25 1980 Heft 9 Westmark J The SELSPOT multilab system in its third year of success Berlin Inter nationales Symposium Gangbildanalyse 1990 Durie N R Farley An Apparatous for Step Length Measurement J Biomed Eng 2 1980 p 38 40 Rosenrot P Wall J The Relationship between Velocity Stride Time and Swing Time during normal Walking J Human Move Studies 6 1980 p 323 335 Cheung C J Wall S Zellin A Microcomputer based System for Measuring temporal asymmetrie in amputee Gait J of Prosthet Ortho Int 7 1983 p 131 140 Leiper C R Craik Relationsships between Physical Activity and Temporal Distance Characteristics of Walking in Elderly Woman Phys Ther 1 1991 p 791 803 Hirokawa S K Matsumara Gait Analysis Using a Measuring Walkway for Temporal and Distance Factors Med Biol Eng Comp 25 1987 p 577 582 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 21 4 22 4 23 4 24 4 25 4 26 4 27 4 28 4 29 107 Guggenb hl U W Brunner H Kr ger Dreidimensionale Bewegungsanalyse Vortrag auf dem Arbeitswiss Kongre an der Universit t Stuttgart Hohenheim Dokumen tation Arbeitswissenschaft Band 21 1989 Welz R Echtzeit Ganganalyse mit Ultraschall Orthop die Technik 9 95 S 768 770 Stefny G G Schumpe Ultraschalloptisches System der Universit
181. obei sich die Maxima an den Anfang und das Ende der Standphase verschieben Manchmal z B bei weichen Schuhen ist kein Auftrittsmaximum zu Beginn der Standphase festzustellen Abb 64 Die Lage des Druckmaxi mums als Funktion der relativen Geschwindigkeit E amp E M 0 Oo un r2 c 3 um Lage des Druckmaximums Ta Doppelschrittdauer CO al 0 1 3 0 6 Da 1 2 1 5 relative Geschwindigkeit 1 5 c Die normierten Belastungsintegrale weisen ebenso wie der Maximaldruck eine Geschwindigkeits abh ngigkeit auf Abb 65 bis Abb 67 Statistische Tests mittels Spearmanschen Rangkorrelati onskoeffizienten best tigen dies Die Abh ngigkeiten sind jedoch unterschiedlich ausgepr gt und am st rksten beim Fersenintgral Die Ursachen f r die Unterschiede liegen daran da die Form des Druckverlaufes unterm Fu stark von der Geschwindigkeit beeinflu t wird vergl 6 3 5 3 Abb 65 Das Belastungsintegral von Ferse und Vorfu als Funktion der relativen Ge schwindigkeit Vrei 4 50 4 00 3 50 3 00 2 50 2 0D 1 50 1 00 0 00 I 2 DI I at 1 20 1 50 relative Geschwindigkeit 1 s relatives Belastungsintegral ir Ferse links Ferse rechts i vouk links oruk rechts TB Abb 66 Das relative Gesamt 1 50 integral als Funktion der Y OOo _ relativen Geschwindigkeit EEE pal wl Set 1 10 DM f L ip Ew Lo o U at Y DI s g n 0 30 0 60 EN 1 20 1 50 relative Geschwindigkei
182. ontakt der F e kurzgeschlossen Die Dauer von Stand und Schwungphase sind damit einfach me bar Eine andere Variante beschreibt Cheung 4 8 Die leitf hige Matte besteht dabei aus zwei elek trisch voneinander isolierten Teilen einem f r das linke und einem f r das rechte Bein An einem Mattenteil liegen 5 V an Der andere Teil ist mit einem Schmitt Trigger verbunden Die leitenden Streifen unter den F en stehen ber Kabel miteinander elektrisch in Verbindung Nachteilig bei diesem Verfahren ist da mit einem Bein immer nur das jeweilige Mattenteil getroffen werden mu was den nat rlichen Gang verf lschen kann Ein anderes Me prinzip zur Bestimmung von zeitlichen Gangparametern ist die Nutzung von druk kempfindlichen Schaltern unterm oder im Schuh Leiper 4 9 beschreibt das Me system GAITMAT Es besteht aus parallelen druckempfindlichen Streifen die quer zur Gangrichtung lie gen Die Streifen sind ca 1 5 cm breit und 30 cm lang Zwei Streifen werden immer nebeneinander angebracht so da linke und rechte Seite getrennt auswertbar ist Die Laufmatte ist 3 6 m lang Insgesamt werden 512 Streifen getrennt ausgewertet Informationen ber Schrittbreite und Schritt winkel erh lt man jedoch bei diesem System auch nicht Problematisch ist ebenfalls da jedes Bein nur die ihm zugewiesenen Streifen treffen darf Hirokawa S K Matsumara 4 10 verwenden ein System welches ein zweidimensionales Feld von Schaltern nutzt D
183. pa t er sich den ge nderten Bedingungen an und ver ndert seinen Gang Wenn beispielsweise dem Pati enten das Gehen infolge einer Beinverletzung Schmerzen bereitet wird dieser einen Schongang entwickeln Er entlastet das schmerzende Bein und versucht durch h here Aktivit t anderer K r perteile den Ausfall zu kompensieren Es kommt nicht selten vor insbesondere bei l ngerer Dauer der Verletzung da nach Ausheilung der Schongang beibehalten wird Dieser fehlerhafte Bewe gungsablauf kann nach einem l ngeren Zeitraum zu bleibenden Sch den z B an der Wirbels ule f hren Durch eine sachgerechte Rehabilitationsbehandlung kann dies vermieden werden Nach Krankheit oder Unfall entstehen manchmal bleibende Sch den am St tz und Bewegungs apparat so da das Gehen nicht oder nur stark eingeschr nkt m glich ist Die Nutzung rehabilita tionstechnischer Hilfsmittel erm glicht die Kompensation dieser Sch den Der Verlust z B eines Beines kann durch eine Beinprothese partiell ausgeglichen werden Es erfolgt eine individuelle Anpassung dieses Apparates an den Patienten Die Qualit t des Hilfsmittels erweist sich erst w h rend des Gebrauchs also beim Gehen Diese wenigen Beispiele verdeutlichen da die Analyse des Ganges wichtig ist f r die Orthop die Chirurgie Neurologie die Arbeits Unfall und Sportmedizin und viele angrenzende Bereiche Die Ganganalyse ist geeignet als Diagnosehilfsmittel und zur Therapie berwachung Insbesondere
184. ppe links 4 nicht Betroffene Seite 6 6 betroffenen Seite Vergleichsgruppe rechts Abb 107 Das Zyklogramm und die Dynamik des Druckschwerpunktes f r einen Patienten mit Hemiparese Die Defizite im Abrollverhalten dokumentieren sich auch in der graphischen Darstellung des ber lappungsintegrals als Funktion der relativen Schrittl nge Abb 109 Es ist zu sehen da auch bei den Patienten die den schnellen Geschwindigkeitsbereich erreichen Restdefizite vorhanden sind Auf der betroffenen Seite ist das Uberlappungsintegral auch im schnellen Geschwindigkeitsbereich deutlich gr Ber als das der Vergleichsgruppe Eine verbleibende FuBheberschw che f hrt offenbar dazu da Ferse und Vorfu gleichzeitig aufgesetzt werden 97 10 0 E 1 c E Di ia EEE Li E a Ei Li i ai ai ii Ei iii Lis chta GH CUorfu rechts d 0 0 2 5 5 0 1 5 10 0 amp VarfuB linka H rm E Ererse links N cm sangunauff lliger Proband Patient mit Hemiparese Abb 108 Fersen und Vorfu druck links horizontale Koordinate und rechts vertikale Koordinate im Verlaufe eines mittleren Schrittes Abb 109 Das berlappungsinte BS i y y gral als Funktion der re EE ANL lativen Geschwindigkeit f r Hemiparetiker und OO NG zg der Vergleichsgruppe E SE T ere E 0 0 2 UA 06 relative Geschwindigkeit 1 s cB O Oo A 0 ZS M Die I berlappungsintegral
185. r betroffenen Seite kaum auf der Ferse aufgetreten wird ist auch das berlappungsinte gral gering Nach erfolgreicher Therapie sind effektive Fu l nge l nger und die Uberlappungsinte grale geringer als die statistischen Werte der Vergleichsgruppe was auf ein gutes Abrollen hin weist Zu Beginn der Rehabilitation ist der Patient nicht in der Lage seinen Fu in Neutralstellung zu hal ten Er setzt daher berwiegend mit dem Vorfu auf Abb 114 oben Nach erfolgreicher Rehabi litation beginnt der Auftritt mit der Ferse und es wird ber den Vorfu abgerollt Abb 114 unten 150 20 U s0 100 150 200 250 3n 250 400 Zeitdauer seit Therapiebeginn Tage relative Geschwindigkeit 9 relative Schrittl nge schrittfrequenz s Dtandphase links s Standphase rechts 160 4 140 120 NIC n RR T Sc Vi TE DA N AS 6 7 A III 20 U 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Zeitdauer seit Therapiebeginn Tage effektive Fu l nge links effektive Fu l nge rechts Uberlappungsintegral links berlappungsintegral rechts Patient R m nnlich 54 Jahre Hallux Valqus rechts Abb 112 Die Ver nderung der Gangparameter im The rapieverlauf f r einen Patienten mit Verletzung der Wirbels ule bezo gen auf die gangun auff llige Vergleichs gruppe Abb 113 Die Ver nderung eini ger Abrollparameter im Therapieverlauf f r ei nen Patient
186. r menschlichen Fortbewegung dient damit einer differenzierten Beurteilung des Untersuchungsgegenstandes und somit der Unterst tzung des medizinischen Diagnose und Therapieprozesses 105 10 Literatur 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 2 15 2 16 2 17 2 18 2 19 2 20 2 21 Gassendi de vi motrice et motionibus animalium Petri Gassendi Opera tom II Lib XI Florentiae Borelli de motu animalium pars 1 cap XIX XXI Lugduni 1685 Weber Wilhelm und Eduard Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge G ttingen 1836 Vierordt ber das Gehen des Menschen in gesunden und kranken Zust nden T bin gen 1881 William The Horse in Motion as shown by instantaneous Photography London 1882 Maray E J Sur la reproduction par la photographie des deverses phases du vol des oiseaux Comptes rendus tome 941882 Maray E J Emploi des photographies partielles pour etudier la locomotion de l homme et des animaux Comptes rendus tome 961883 Braune W O Fischer Die Bewegung des Kniegelenks nach einer neuen Methode am lebenden Menschen gemessen Abhandlungen der mathematisch physischen Klasse der K nigl S chsischen Gesellschaft der Wissenschaften Bd XVII Nr II Leipzig 1891 Carlet Essai experimental sur la locomotion humaine tude de la Marche Ann Des Scienses Nat Sect Zool XV 1872 Braune W
187. rameter f r die ver schiedenen Geschwindigkeitsgruppen in Abh ngigkeit vom Geschlecht 134 16 3 Die Me ergebnisse der Abrollparametern Gescher Fa T Eee Es TEL EE FE E TAS CE r 4 4 4 4 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 Median 0 154 Medianf 0 439 Median 0 725 Median 0 98 Median 0 161 Median 0 366 Medianf 0 666 Median 0 979 80 0 80 0 0 6 Tabelle 27 Median und Perzentile f r die Abrollparameter 135 16 4 Die Mebergebnisse der Winkelparameter o over tkmax tkmaxr Kmax Kmaxa Kmaxs tkmint tminn 462 749 758 442 44 6 0 2 51 0 35 7 006 30 30 0 5 3 6 0 31 0 22 0 3 9 11 9 Ej 61 0 60 8 0 379 5 3 2 50 3 1 1 56 3 52 0 0 27 6 7 7 5 35 6 35 0 29 p 13 3 63 4 67 2 0 6 341 7341 548 51 3 3 3 665 66 0 0 105 x 3 21 93 8 77 34 5 33 4 15 6 3 1 2 8 17 17 2 50 4 50 6 0 976 72 4 72 0 57 0 52 7 2 9 68 6 71 4 0 064 4 9 1 7 10 0 6 1 10 3 30 9 I 33 4 Essen Koran Koroa Kano El Kan Kaina T Kur Kon Ros MW 70 74 2 1 2 79 0 0 8 1 0 43 5 45 6 2 3 St e 13 hie 12 2 3 2 3 4 5 9 16 7 0 PEAARU MW 1 St 5 6 185 41 175 2 188 0 0 1 1 0 2 A 51 4 0 0 1 6 53 6 SS 51 8 10 0 46 I 3 9 6 5 7 2 SEE IEEE MW 328 4 3158 299 0 0 1 0 9 559 522 2 5 St 6 3 2 82 4 12 1 5 3 5 4 2 7 8 DEEBBESEE 10 714 6 430 0 2 1 0 5 54 8 153 21 0 0 85 4 93 4 9 4 96 2 10 7 4 6 9
188. reich etwa der Dauer der Kniebeugung Abb 76 Bei hoher Gangge schwindigkeit ist die Dauer der Kniestreckung tks l nger als die Dauer der Kniebeugung tke Bei Initialkontakt ist das Knie leicht gebeugt Der mittlere Winkel Kau liegt zwischen 2 Grad und 6 Grad Die Beugung des Knies beim Absto Ka betr gt etwas ber 30 Grad 19 Abb 76 Die Zeitdauer der Knie beugung und Knie streckung als Funktion der relativen Ge schwindigkeit Vrei 4 gt treckung links B Streckung rechts Beugung links Beugung rechts 0 1 US 5 um UD relative Geschwindigkeit 1 5 8 1 2 5 Die H ftparameter In Tabelle 29 im Anhang 5 sind die Lage und Streuparameter f r die Gangparameter des H ftwin kelverlaufes zusammengefa t Im allgemeinen befindet sich das Maximum des H ftwinkelverlaufes Hmax am Ende der mittleren Schwungphase vergl Abb 50 Bei einigen wenigen Versuchspersonen ist das Maximum jedoch in der Phase der Belastungsantwort also zu Beginn der Standphase Vermutlich ist in diesen F l len die Beugung des Oberk rpers in Gangrichtung beim Auftritt so gro da das lokale H ftwin kelmaximum in der Phase der Belastungsantwort zum globalen Maximum wird F r die zeitliche Lage des Maximums der H ftbeugung Dune innerhalb der Datenbank wird der Median der jeweili gen Geschwindigkeitsgruppen verwendet da Mittelwerte durch diese Ausnahmef lle stark beein flu t werden und somit nur noch be
189. ren zur unmittelbaren klinikrelevanten Gangbeurteilung Phys Rehab Kur Med 7 1997 Georg Thieme Verlag Stuttgart New York Cavagna G A Force Platforms as Ergometers J appl Physiol 39 1975 p 174 179 Cavagna G A H Thys A Zamboni The Sources of external Work in Level Walking and Running J Physiol 262 1976 p 639 657 Hose G K Clinical Gait Assessment a Personal View Journal of Medical Engineering and Technology 7 1983 p 273 279 Mac Gregor J The objective measurement of physical performance with long term ambulatory physiological surveillance equipment L A P S E Proceedings of 3 International Symposium on Ambulatory Monitoring London Academic Press 1979 pp 29 39 Steven M M et al The physiological cost of gait PCG a new technique for evaluating nonsteroidal antiinflammatory drugs in rheumatoid arthritis British Journal of Rheumatology 22 1983 p 141 145 Butler M M u a Physiological Cost Index of Walking for Normal Children and its Use as an Indicator of Physical Handicap Developmental Medicine amp Child Neurology 26 1984 pp 607 612 Lida H Kinetic Analysis of the Centre of Gravity of the human Body in normal and pathological Gaits J Biomechanics 20 1987 p 987 995 Taylor R C Force development during sustained locomotion a determinant of gait speed and metabolic power J Exp Biol 115 1985 pp 253 262 4 48 5 1 5
190. rfindungen auf dem Gebiet der Fotografie erm glichten jedoch bald Momentbilder bei denen auch Einzelheiten mit gro er Sch rfe hervor traten Nach seinen ersten Erfolgen hat Muybridge eine gro e Anzahl von ausgezeichneten Seri enaufnahmen von Menschen und Tieren in verschiedensten Fortbewegungsarten angefertigt An dere Fotografen wie z B Ansch tz und Londe folgten Muybridge Die Nutzung der Fotografie als wissenschaftliche Untersuchungsmethode ist jedoch haupts chlich Maray zu verdanken Maray gelang es n mlich einen Schwachpunkt der Aufnahmetechnik von Muybridge u a zu beseitigen Um beim Vergleich der zeitlich aufeinanderfolgenden Momentbilder zu genauen Resultaten gelangen zu k nnen ist es n tig da die einzelnen Bilder in genau paral leler Richtung aufgenommen werden und den gleichen Abbildungsma stab aufweisen Das be deutet da der Abstand der verschiedenen Fotoapparate der Geschwindigkeit des zu vermessen den Objektes angepa t sein m te Es ist leicht einzusehen da dies praktisch nicht m glich ist Es ist daher n tig bei einem Vergleich der verschiedenen Phasenbilder den verschiedenen Rich tungen von denen aus diese gewonnen wurden Rechnung zu tragen Die Berechnungen werden deutlich einfacher wenn die verschiedenen Richtungen alle durch einen Punkt gehen da hei t alle Bilder vom gleichen Punkt aufgenommen werden Es kann daher als gro er Fortschritt be trachtet werden da es Maray 2 6 gelang Seriena
191. s 10 l l i I i i 10 1 3 4 6 T a G 10 11 12 13 14 15 16 17 15 19 20 anterior Druckschwerpunkr in amp Richtung sec 15 1 3 E 5 6 T a 3 10 11 12 15 14 15 16 17 15 19 20 posterior Druckschwerpunkt in Y Richtung sec Abb 45 Die DSP Dynamik eines gangunauff lligen Probanden Abb 46 Die Ganglinien eines gangun auff lligen Probanden 6 3 5 6 Die Beurteilung des Abrollverhaltens Zur Beurteilung des Abrollverhaltens wurden folgende Parameter definiert 1 Effektive Fu l nge Leti 2 Ganglinienbreite GI 3 berlappungsintegral FV 4 Zweifersenstand ZFS 5 Zweivorfu stand ZVS 58 Der Parameter Effektive FuBlange La ergibt sich aus der L nge der Ganglinie und wird in Pro zent der wirksamen Sohlenl nge Abstand zwischen den beiden in Y Richtung am weitesten aus einander liegenden Drucksensoren angegeben Dabei ist zu beachten da nicht die Ganglinie aller Einzelschritte sondern die des mittleren Schrittes zur Bestimung herangezogen wird Die Ganglinienbreite Gl errechnet sich aus der Standardabweichung der X Koordinate der Gangli nie Zu schmale Ganglinien deuten auf Koordinationsst rungen oder Erm dungserscheinungen hin 6 13 Bei Verletzungen am Sprunggelenk vergl Abb 116 und beim Prothesengang lassen sich beispielsweise h ufig sehr schmale Ganglinien beobachten Ebenso k nnen zu breite Gangli nien ein Hinweis auf Gangst rungen sein In Abb 47 s
192. s Grad K pr__Kniewinkel beim Absto rechts Grad 129 15 6 H ftparameter tmax Zeitp des Maximums des H ftwinkels links DSD lmaxR Zeitp des Maximums des H ftwinkels rechts phasenkorrigiert DSD Host Maximum des H ftwinkels links Grad Has Maximum des H ftwinkels rechts Grad HmaxS Symmetrie des H ftwinkelmaximums tuminL Zeitp des Minimums des H ftwinkels links DSD lumna Zeitp des Minimums des H ftwinkels rechts phasenkorrigiert DSD Hint Minimum des H ftwinkels links Grad Hminn Minimum des H ftwinkels rechts Grad HminB Symmetrie des H ftwinkelminimums Hu H ftbeugeumfang links Grad Hur H ftbeugeumfang rechts Grad Hus Symmetrie des H ftbeugeumfanges 76 tusmax Zeitp maximale Beugegeschwindigkeit links DSD tuBmax Zeitp maximale Beugegeschwindigkeit rechts phasenkorrigiert DSD Hamax Maximum Beugegeschwindigkeit links Grad s Hamaxr Maximum Beugegeschwindigkeit rechts Grad s Hpgaas Symmetrie der maximalen Beugegeschwindigkeit tusmax Zeitpunkt max Streckgeschwindigkeit links DSD tHsmaxr _ Zeitpunkt max Streckgeschwindigkeit rechts DSD Hsmax Maximum der Streckgeschwindigkeit links Grad s Hsman Maximum der Streckgeschwindigkeit rechts Grad s Hsmas Symmetrie der maximalen Streckgeschwindigkeit 96 tug Zeitdauer der H ftbeugung links DSD tusr_Zeitdauer der H ftbeugung rechts DSD tus Zeitdauer der H ftstreckung links DSD tusr
193. s klinisches Instrument Vortrag zum zweiten Mitteldeut schen Symposium Physikalische und Rehabilitative Medizin Halle S Mai 1998 Patla A E The Neural Control of Locomotion in Evaluation and Management of Gait Disorders New York 1995 Ralston H J Energy Speed Relation and Optimal Speed During Level Walking Int Zeitschr angew Physiologie 17 1958 S 277 3 10 Tober H Erarbeitung von L sungsvorschl gen zum Aufbau eines Ganganalyseme plat zes f r die Orthop die Forschungsbeleg Technische Universit t Dresden 1987 3 11 Whittle M Gait Analysis an Introduction Butterworth HEINEMANN Ltd 1991 3 12 New York University Lower Limb Orthotics New York Prosthetics and Orthotics New 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 York University Postgraduate medical School 1986 Endler F Einf hrung in die Biomechanik und Biotechnik des Bewegungsapparates Orthop die in Praxis und Klinik Bd 1 Thieme Verlag 1981 Stuttgart Schneider E E Y Chao Fourier analysis of ground reaction forces in normals and patients with knee joint disease Biomechanics 16 1983 Heft 8 Maccerelli V COSTEL A computer peripheral remote sensing device for 3 dimensional monitoring of human motion Med amp Biol Eng amp Comput 21 1983 Heft 3 St ssi R H U Debrunner Parameteranalyse des menschlichen Ganges Biomedizi
194. schende Ergebnis unterscheidet sich von denen der Prothe sentrager bei denen sich sowohl betroffene als auch nicht betroffene Seite von der Vergleichs gruppe unterschied In Abb 107 ist das Zyklogramm und die Dynamik des Druckschwerpunktes DSP eines Patienten mit Hemiparese rechts dargestellt Erfolgt der Lastwechsel zwischen dem linken und dem rechten Bein noch relativ gleichm ig Abb 107 rechts oben ist das Abrollen von Ferse zu Vorfu Abb 107rechts unten v llig unkoordiniert Dies gilt sowohl f r die betroffene als auch die nicht betroffe ne Seite Die Abb 108 enth lt die X Y Darstellung des Druckverlaufes links und rechts w hrend eines Dop pelschrittes f r die Ferse und den VortuB 96 Bei dem gangunauff lligen Probanden wird die Ferse der linken Seite in keiner Phase des Schrit tes gleichzeitig mit der rechten Ferse belastet Die Kurve ist daher parallel zur vertikalen und hori zontalen Koordinate F r den Vorfu gilt hnliches Allerdings ergibt sich hier in der Mittelstands phase eine kurzzeitige gemeinsame Belastung Infolge des unkoordinierten Abrollvorganges des Hemiparetikers erh lt man f r diesen ein v llig anderes Bild Abb 106 Die Standphasendauer als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r He miparetiker und der Ver gleichsgruppe Trendli nien 30 0 25 0 ai I 75 0 UI 65 0 60 0 55 Standphasendauer 1 5 0 0 2 UA l5 relative Geschwindigkeit 1 s Vergleichsgru
195. schleuni gungskomponenten notwendig sind 4 22 4 23 4 25 Der starke Einflu der St e beim Ge hen auf das Me signal verhinderte bisher den Einsatz von Beschleunigungssensoren f r die routi nem ige Messung von Gelenkwinkelverl ufen Befestigt man Beschleunigungssensoren an ausgew hlten K rpersegmenten dann k nnen die an dieser Stelle beim Gehen auftretenden Beschleunigungen direkt gemessen werden Das Problem besteht gegenw rtig noch darin die komplexen MeB verl ufe sinnvoll zu interpretieren und eine geeignete Datenreduktion durchzuf hren F r die Messung und Unterscheidung von Aktivit ten von Probanden haben sich Beschleuni gungssensoren gut bew hrt So ist es m glich zu erkennen ob der Proband geht steht sitzt oder liegt Die Untersuchungen sind ber l ngere Zeitr ume z B 24 h durchf hrbar 4 26 4 2 5 Messung mittels Goniometer Goniometer werden in der Ganganalyse zur Messung von Gelenkwinkelverl ufen eingesetzt F r die Messung von Gelenkwinkelverl ufen an den unteren Extremit ten m ssen die Besonder heiten der verschiedenen Gelenke beachtet werden 4 29 4 30 Das Kniegelenk besitzt auf grund seiner Anatomie keine feste Drehachse Diese Achsenverlagerung ist zu beachten H ft und Sprunggelenk bewegen sich in zwei Ebenen F r die Messung dieser Gelenkwinkel ist es also sinnvoll zweidimensional zu messen Generell sollten die Goniometer den Ausgleich von Muskel bewegungen erm gli
196. schreibung des Ganges entwickelt worden Die Parameter werden unterteilt in Allgemeine Parameter Abrollparameter Belastungsparameter und Gelenkwinkelparameter Die Abrollparameter erm glichen eine gute Charakterisierung des Abrollverhaltens beim Gehen Die Reproduzierbarkeit ist als befriedigend anzusehen zumal diese Parameter empfindlich auf Abweichungen vom unauff lligen Gang reagieren Bei geringen Geschwindigkeiten wird wenig abgerollt und fast mit der gesamten Sohle aufgesetzt Erst bei mittleren bis hohen Geschwindig keiten wird nur mit der Ferse aufgesetzt und mit dem Vorfu abgesto en F r die Datenbank wer den die Medianwerte und die Quantile der entsprechenden Geschwindigkeitsgruppe herangezo gen Die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Kniewinkelmaxima sind um ca 10 Grad kleiner als die mit optischen Methoden gemessenen Maxima Die Unterschiede resultieren vermutlich aus den unter schiedlichen Me prinzipien und der Tatsache da das Kniegelenk keine feste Drehachse besitzt In nachfolgenden Untersuchungen ist eine tiefere Analyse der Ursachen m glicher Unterschiede der Me ergebnisse mit verschiedenen Me systemen vorgesehen Die im Rahmen dieser Arbeit gemessenen H ftwinkelverl ufe entsprechen denen mit optischen Methoden ermittelten Verl ufen Generell l t sich sagen da sich das Grundkonzept der gemeinsamen Messung und Darstellung von Druck und Gelenkwinkelverl ufen gut bew hrt hat Das Zusammenspiel der einzelne
197. sen wird Die Me plattform wird jedoch dabei h ufig ver fehlt Eine Vielzahl von Messungen sind n tig um zu auswertbaren Ergebnissen zu gelangen Ein weiterer Nachteil ist die Endlichkeit des Laufganges Ein stetiges Gehen mit konstanter Geschwin digkeit ber einen l ngeren Zeitraum ist in einem Laufgang nicht m glich Abb 21 Der zeitliche Verlauf 1048 der drei Kompo nenten der Boden aon ZS reaktionskraft 3 6 600 Pj u ann m ke x ep FX E HH je e Vd d 20 G B GB 150 1 8 146 Zeit s Es gibt Systeme bei denen eine oder mehrere Me plattformen in ein Laufband integriert sind 4 33 4 34 Diese Systeme vermeiden die prinzipiellen Nachteile von Laufg ngen mit Me plattfor men Sie sind jedoch gegenw rtig noch sehr aufwendige Einzell sungen oder sehr kostspielig Nachteilig ist auch da mittels im Laufband integrierten Plattformen gegenw rtig nur die Vertikal komponente hinreichend genau gemessen werden kann Eine ausf hrliche Beschreibung der Me prinzipien von Kraftme plattformen und ihre technische Realisierung enth lt die Arbeit von Scott und Necip 4 32 Unabh ngig davon ob man nun die Messungen mit Mehrkomponenten oder mit Einkomponenten Me plattformen durchf hrt diese Platten liefern keine direkten Informationen ber die rtliche Verteilung der Kr fte Man erh lt nur Angaben ber deren zeitlichen Verlauf 4 3 2 Druckverteilungs Me plattformen Andere Me p
198. st bernahme des linken Beines LU und der Last bernahme rechts LUg Analog zur Standphasendauer l t sich die Zeitdauer in der die Ferse bzw der Vorfu eines Beines Bodenkontakt hat als Fersenstand bzw Vorfu standdauer definieren 49 Abb 36 Standphase und Zweibeinstand w h rend eines Doppel schrittes 4 5 p 4 0 b 3 5 A75 Y dk Standphase links Standphase rechts 2 0 b 1 5 b Zweibeinstand 1 0 p 0 5 p t 7o DSD p Lk 0 10 20 30 40 50 60 70 DU 90 100 6 3 5 Herleitung von Gangparametern aus den Druckverl ufen 6 3 5 1 Druck und Bodenreaktionskraft Der Betrag der auf den i ten Drucksensor wirkenden Bodenreaktionskraft fi ergibt sich aus dem Produkt von Druck p und Sensorfl che a fi pie ai Gleichung 12 Summiert man die zum Zeitpunkt t auftretenden Bodenreaktionskr fte f ber alle Sensoren einer Sohle dann erh lt man die Summe aller auf die Sensorfl che einwirkenden Kr fte Fa Felt CDI a Gleichung 13 oind die Flachen der Sensoren konstant vereinfacht sich Gleichung 13 zu Felt a Pelt Gleichung 14 mit a a 2 const und Pelt Ip Gleichung 15 Unter der Voraussetzung da die Lage der Drucksensoren repr sentativ f r die gesamte Sohle gew hlt wurde unterscheidet sich der zeitliche Verlauf der auf die gesamte Sohle wirkenden Bo denreaktionskraft Fs t nur um einen konstanten Faktor von Fait Bei geeigneter Wahl von Zahl und Lage der Sensoren ist der zeitliche Ver
199. t 1 5 relatives Gesamtintegral 4 links e rechts 74 2 40 Abb 67 Das relative Druck maximum als Funktion der 2 20 relativen Geschwindigkeit 2 00 1 50 1 50 1 40 relatives Druckmaximum 1 20 000 LI 2 LI 60 0 90 1 20 1 50 relative Geschwindigkeit 1 s links 9 rechts Mit steigender Ganggeschwindigkeit verlagert sich der Druck unterm Fu an den Beginn und an das Ende der Standphase da hei t f r den unauff lligen Gang auf die Ferse und den Vorfu Insbesondere die Ferse wird bei h heren Geschwindigkeiten immer st rker belastet Der mittlere Teil der Standphase tr gt immer weniger am Gesamtintegral bei F r das Gesamtintegral bedeutet dies da der Geschwindigkeitseinflu ab mittleren Geschwindigkeiten nur noch gering ist Generell ist zu sagen daB es nicht sinnvoll ist bei den Belastungsparametern die Geschwindigkeitsabhan gigkeit mit Hilfe mit Trendlinien zu ber cksichtigen Aufgrund der hohen Streuung der Belastungs parameter ist das Bestimmtheitsma R klein In der Datenbank wird der Einflu der Geschwindig keit durch den Median und den Quantilen innerhalb jeder Geschwindigkeitsgruppe ber cksichtigt Die Symmetrie der Belastungsparameter wird durch Geschwindigkeit nicht beeinflu t 8 1 2 3 Die Abrollparameter In der Tabelle 27 im Anhang 5 sind die Ergebnisse f r die Abrollparameter zusammengefa t Die effektive Fu l nge Lert wird in Prozent der Sohlenl nge angegeben
200. t tz und Bewegungsapparates die Messung und Bewertung der Bewegung des Menschen Dissertation vorgelegt der Fakult t Elektrotechnik des Wissenschaftlichen Rates der Technischen Univer sit t Dresden 1991 Penny and Giles Biometrics Limited Goniometer and Torsiometer Operating Manual Firmenschrift Scott Z B Necip Gait Analysis Theory and Application Chapter 18 Measurement of Kinetic Parameters Technology Mosby Year Book Inc 1995 Mainka C U Boenick Integration von Kistler Kraftme platten in ein Laufbandergome ter zur kontinuierlichen Messung von Bodenreaktionskr ften Europ isches Sym posium ber Klinische Ganganalyse Z rich 1 3 April 1992 Kistler Biomechanics News 5 summer 1995 Firmenschrift Macellari V u a A Treatmill Instrumented with a Platform for Pressure Distribution Measurement International Society of Biomechanics 14 th Congress Paris July 1993 p 818 819 Basmajian J A C Deluca Muscles Alive Their Functions Revealed in Electromyogra phy 5ed Williams amp Wilkins Baltimore 1985 Winter D A The Biomechanics and Motor Control of Normal Human Gait University of Waterloo Press Waterloo Ontario 1987 Knutson L M G L Soderberg Gait Analysis Theory and Application Chappter 22 EMG Use and Interpretation Mosby Year Book Inc 1995 Seichert N P Erhart E Senn Die Etablierung der instrumentierten Ganganalyse als Verfah
201. t 00 Koordinate des rechten Fu es So EEE 100 BIT X cm 0 3 0 8 0 9 de t 5 S Abb 131 Der zeitliche Verlauf der Y i Koordinate des Fu es ER 3 2 1 LU 03 06 09 1 2 Abb 132 Der zeitliche Verlauf der Z Koordinate der rechten Fu es t s alpha cm beta cm Gammafem 0 0 3 1 29 1 21 17 o oz 9 ws e 008 01 126 108 DAN 015 12 177 0 151 0 46 11 198 019 073 1 158 023 0 97 09 069 0 27 116 077 046 E Ej E E i u alpha cm betalem Gamma cm 1 18 1 98 1 02 09 087 0 43 0 05 0 39 0 84 1 09 1 28 1 35 1 28 0 01 1 15 1 79 0 52 1 03 1 84 Tabelle 16 Die relativen Schwerpunktkoordinaten erster Versuch 2 11 ae oo O1 0 42 04 054 199 046 099 089 157 9 1 22 1 16 54 1 03 1 27 ca c coc eco O S S o G om 00 N NS A O O AG PN A B O HI Y W SSE C1 H Es WWOINININININIM NININININJ O CO O NII O1 BF COO O 00 120 13 Anhang 2 Das Gangbild Arten der menschlichen Fortbewegung Gangpathologie krankhaft Gangpantomimik individuelle Wesensz ge Gangkinematik mit kinematischen Mittels zu unterscheiden im Gang ver nderter Gang Gruppe A Gruppe B wandelnd schwebend schleichend schwanken spazierend leicht schlurfend schlotternd gehend beschwingt schlaksig stolpernd wandernd schlen
202. t der Standphasendauer nicht betroffene Seite Schrittverhaltnis Doppelschrittdauer Variationskoeffizient der Doppelschrittdauer Zeitdauer der H ftbeugung links Zeitdauer der H ftbeugung rechts Zeitpunkt der maximalen H ftbeugegeschwindigkeit links Zeitpunkt der maximalen H ftbeugegeschwindigkeit rechts Zeitdauer der gemeinsamen Beugung Knie und H fte links Zeitdauer der gemeinsamen Beugung Knie und H fte rechts Zeitpunkt des Maximums des H ftwinkels links Zeitpunkt des Maximums des H ftwinkels rechts Zeitpunkt des Minimums des H ftwinkels links Zeitpunkt des Minimums des H ftwinkels rechts Zeitdauer der gemeinsamen Streckung Knie und H fte links 113 luskR lusmaxL luismaxR tusi tusR tkBL lkgn lkBmaxL lkBmaxR TkmaxL TkmaxR lkminL lkminR Iks Iksr lksmaxL lksmaxR lmaxL lmaxR ZBS ZFS ZVS 114 Zeitdauer der gemeinsamen Streckung Knie und H fte rechts Zeitpunkt der maximalen H ftstreckgeschwindigkeit links Zeitpunkt der maximalen H ftstreckgeschwindigkeit rechts Zeitdauer der H ftstreckung links Zeitdauer der H ftstreckung rechts Zeitdauer der Kniebeugung links Zeitdauer der Kniebeugung rechts Zeitpunkt der maximalen Kniebeugegeschwindigkeit links Zeitpunkt der maximalen Kniebeugegeschwindigkeit rechts Zeitpunkt des Maximums des Kniewinkels links Zeitpunkt des Maximums des Kniewinkels rechts Zeitpunkt des Minimums des Kniewinkels links Zeitpunkt des Minimums des Kniewinkels rechts Zeitdauer der K
203. ter der Firma Penny and Giles eingesetzt Abb 30 Zwischen den zwei Endbl cken befindet sich innerhalb einer Schutzfeder ein Kerndraht um den mehrere Dehnme Bstreifen herum angeordnet sind Wenn sich der Winkel zwi schen den beiden Endbl cken ndert wird die Dehnungs nderung entlang der L nge des Drahtes gemessen und daraus der Winkel zwischen den Endbl cken bestimmt Teleskop Endblock Mebelement mit Schutzfeder en Fraerter Endblock Winkel Grad Goniometer Winkel Grad Winkelmesser Linearbewegung in Z Richtung Abb 30 Abb 31 Goniometer der Firma Penny and Giles 4 29 Der Temperatur einfluB auf das Goniometersi gnal Ein Vorverst rker verstarkt das Goniometersignal Die Nullstellung und der Verst rkungsgrad sind am Vorverst rker einstellbar Bei sorgf ltiger Einstellung ist der Absolutwert des Winkels mit einer Genauigkeit von 3 Grad me bar 42 43 Dies gilt jedoch nur bei Beachtung der Goniometertemperatur denn ein Nachteil der Goniometer ist die hohe Temperaturabh ngigkeit Eine Temperatur nderung f hrt zur Parallelverschiebung des Me signals Abb 32 Vor jeder Messung wird der Nullpunkt des Goniometers definiert Hierzu mu der Patient mit den befestigten Goniometern in Neutralstellung stehen Der Winkel welchen die entsprechenden End bl cke zueinander einnehmen wird als Nullwinkel definiert Eine m gliche Parallelverschiebung des Me signals info
204. terschiede im Bereich der komfortablen Ge schwindigkeit am geringsten sind k nnte m glicherweise eine gr ere Gangunsicherheit auf dem Laufband in den extremen Geschwindigkeitsbereichen die Ursache hierf r sein In der Literatur wird eine l ngere Standphasendauer auf dem Laufband als im Laufgang beschrieben 8 6 Da gegen sprechen eigene Vergleichsmessungen im Laufgang und auf dem Laufband Hier wurden keine Unterschiede festgestellt F r den Aufbau der Datenbank brauchen die geringen Ge schlechtsunterschiede nicht ber cksichtigt zu werden Sie liegen im Bereich der interindividuellen Schwankungen Gangmessungen im Laufgang und auf dem Laufband ergaben signifikante Unterschiede bei der Schrittl nge der Schrittfrequenz der Ganglinienbreite und dem Variationskoeffizienten der Dop pelschrittdauer Diese Unterschiede konnten durch Laufbandtraining verringert werden Ein gerin ger Unterschied bleibt jedoch auch bei Probanden mit gro er Laufbanderfahrung Um sich die Un terschiede erkl ren zu k nnen ist das Modell einer sehr schmalen und langen Holzbr cke hilfreich bei der ca 1 2 m hinter der Person welche die Br cke berquert die Querbohlen mit konstanter Geschwindigkeit entfernt und damit L cken vor der Person geschlossen werden Die anf ngliche gro e Unsicherheit verringert sich nach einiger Zeit Die u eren Bedingungen d h die sehr schmale Br cke und der Zwang mit konstanter Geschwindigkeit zu gehen bleiben jedoch erh
205. tisieren diesen Gang ebenso wie den nat rlichen Gang Es war daher naheliegend zu vergleichen wie sich der Gang im Laufgang vom Gang auf dem Laufband in Abh ngigkeit vom Trainingszustand unterscheidet Im Rahmen dieser Arbeit wurden dabei Probanden ausgesucht die nach eigenen Angaben noch nicht auf dem Laufband gelaufen sind Diese sind sowohl auf dem Laufband als auch im Laufgang vermessen worden Der Versuch wurde nach einem Laufbandtraining wiederholt In einem zweiten Teil der Untersuchungen sollte festgestellt werden ob Probanden mit langj hriger Laufbanderfahrung ebenfalls signifikante Unter schiede beim Gang auf dem Laufband und im Laufgang aufweisen Das erste Ergebnis der Untersuchungen ist die Erkenntnis da die Geschwindigkeit auf dem Lauf band als deutlich h her empfunden wird als im Gang Neulinge auf dem Laufband bezeichnen den Geschwindigkeitsbereich zwischen ca 3 5 km h und 4 km h als optimal Bei Probanden mit Trai ning erh ht sich diese Geschwindigkeit um etwa 1 km h Wenn die Probanden gebeten werden im Gang mit der ihnen am angenehmsten Geschwindigkeit zu Gehen dann liegen die vermessenen Geschwindigkeiten ca zwischen 5 km h und 6 km h Ein Unterschied zwischen komfortabler Ge schwindigkeit auf dem Band und im Gang bleibt auch bei erfahrenen Versuchspersonen bestehen Der Unterschied liegt zwischen 0 5 und 1 km h Statistische Tests ergaben signifikante Unterschiede f r die Gangparameter Schrittl nge relative Sc
206. tive Oberfl chenelektroden f r EMG Messungen oder Beschleunigungssensoren Die Messung selbst erfolgt in Echtzeit das hei t die Daten werden sofort auf einem Computermo nitor zur Anzeige gebracht Vor der Datenaufzeichnung kann durch diese Sofortanzeige die ord nungsgem e Funktion aller Systemkomponenten berpr ft werden Die Daten bertragung zum Computer findet ber Funk statt Ein Computermodem in der Nahe des Computers empf ngt die Daten vom Patientenmodem und leitet sie ber eine serielle Schnittstelle in den Rechner Eine feste Kabelverbindung zwischen Patient und Computer ist daher nicht notwendig Da auch die Sensorik nicht an einen festen Ort gebunden ist erm glicht die Funk bertragung eine Ganganaly se in fast beliebiger Umgebung Insgesamt werden die Daten der 32 Drucksensoren der zwei Sohlen und der anderen 16 m glichen Sensoren z B Goniometer bertragen Die Reichweite der Ubertragung betr gt ca 150 m im freien Gelande und etwa 20 m in geschlossenen Gebauden Es wurde eine Abtastfrequenz von 150 Hz gew hlt Diese Frequenz sichert eine gute zeitliche Aufl sung der kinetischen und kinematischen Me daten Die Me dauer ist nur durch den Ladezustand der Batterie des Patienten oder Computermodems begrenzt Die Dauer der Aufzeichnung der Messung ist zwischen f nf Sekunden und f nf Minuten w hlbar Bei unseren Untersuchungen lag die Me dauer zwischen 20 und 30 Sekunden F r die Bestimmung von patiententypischen G
207. tl nge CO LT1 CI 15 25 35 45 55 Alter Jahre Al Abb 83 Die Schrittfrequenz als Funktion des Alters der E x Versuchspersonen i a 58 z 2 56 E 54 E c A 52 15 25 35 45 55 Alter Jahre 82 83 Abb 84 Das Schrittverh ltnis als Funktion des Alters der Probanden c I Lm c I c c CO c 5chrittverhaltnis m s _ L m c pI Cn 15 25 35 45 55 Alter Jahre Die Grafiken best tigen die Korrelationsrechnungen Es besteht ein deutlicher Trend dazu da mit steigendem Alter der Versuchspersonen sich die Schrittfrequenz erh ht und die relative Schrittl n ge dabei abnimmt Das Schrittverh ltnis verringert sich ebenfalls mit dem Alter Die Ber cksichtigung der Altersabh ngigkeit innerhalb der Datenbank macht nur im Bereich der mittleren Geschwindigkeit Sinn da nur in diesem Bereich gen gend Messungen zur Auswertung zur Verf gung stehen 8 1 5 Der Einflu des Geschlechtes auf die Gangparameter Der Mann Withney Test ergab f r fast alle Allgemeinen Parameter einen signifikanten Unterschied zwischen weiblichen und m nnlichen Probanden Es gibt Unterschiede in den verschiedenen Ge schwindigkeitsgruppen Interessant ist da in der Geschwindigkeitsgruppe 1 sehr langsam kein Unterschied in den Allgemeinen Parametern zwischen m nnlichen und weiblichen Probanden fest zustellen ist Vergleichbar mit dem Zusammenhang zwischen K rpergr e und Schrittl nge berwiegen
208. tl nge und es erh ht sich die Schrittfrequenz Dieses Ergebnis bezieht sich jedoch nur auf den Gang auf dem Laufband Inwieweit dies auch f r den Gang im Laufgang zutrifft m ssen nachfolgende Untersuchungen kl ren Nicht ausgeschlossen ist da die spezifischen Bedingungen auf dem Laufband ltere Personen st rker beeinflussen als Jugendliche und junge Erwachsene Eine Gangunsicherheit kann zur Verk rzung der Schrittl nge bei h herer Schrittfrequenz f hren Innerhalb einer Datenbank ist es nicht notwendig die Altersab h ngigkeit im mittleren Lebensabschnitt zu ber cksichtigen Dies w rde die Zahl der Messungen so weit aufteilen da eine statistische Auswertung nur noch bedingt m glich w re Auf jeden Fall ist es sinnvoll den speziellen Gang des Kindes und den Altersgang in einer eigenen Datenbank zu erfassen Es ist bekannt da sich der Gang von M nnern und Frauen unterscheidet Es mu te daher unter sucht werden ob diese Unterschiede bei dem Aufbau einer Datenbank zu ber cksichtigen sind 104 Es ergaben sich geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Schrittl nge der Schrittfrequenz und der Standphasendauer Wenn man die anatomischen Unterschiede zwischen M nnern und Frauen im Mittel geringere K rpergr e und relativ l ngerer Oberk rper ber cksichtigt dann sind die Differenzen bez glich der Schrittl nge vernachl ssigbar Die im Mittel l ngere Standphasendauer der Frauen ist schwerer zu erkl ren Da diese Un
209. tralateralen Bein Man befindet sich im ersten Teil des aus zwei Abschnitten bestehenden Zweibeinstandes Um Bodenkontakt zu gewinnen wird das Sprunggelenk plantarflektiert Die aktiven Dorsal Flexoren verhindern weiterhin ein unkontrolliertes Absenken des Fu es Die Zehen senken sich in Nullstellung Zur Sto d mpfung wird das Knie leicht gebeugt Die Beugung erfolgt jedoch passiv das hei t die Knie Flexoren sind nicht t tig Das Wirken der Kniestrecker verhindert ein Einknicken im Knie Kniebeugung und Plantarflexion des Sprunggelenkes dienen der D mpfung der vertikalen Schwingung des K rperschwerpunktes Die Vorw rtsrotation des Beckens wird beendet Die akti ven H ftabduktoren verhindern eine Beckenkippung In der Phase der Belastungsantwort kurz vor dem Absto des kontralateralen Beines befindet sich der Oberschenkel nahezu senkrecht zur Bodenfl che Durch leichte Oberk rperneigung in Gangrichtung wird der K rperschwerpunkt nach vorn verlagert 3 2 1 3 Der Mittelstand Die dritte Gangphase ist der Mittelstand MST Midstance ca 10 DSD bis ca 30 DSD Das Standbein hat das K rpergewicht vollst ndig bernommen Das Sprunggelenk erreicht in dieser Phase Neutralstellung Der Fu stellt einen gro fl chigen Kontakt zum Boden her Gegen Ende dieser Phase aktivieren sich die Plantarflexoren des Fu es Damit wird das Abheben der Ferse vorbereitet Das Knie ist vollst ndig gestreckt und die H fte erreicht ebenfalls Maximalstr
210. ttels Inklinometer Inklinometer Neigungssensoren funktionieren nach dem Prinzip von Widerstandspotentiometern Die Oberfl che eines fl ssigen Widerstandselementes z B Quecksilber richtet sich entsprechend der Schwerkraft aus Ung nstig ist der geringe MeBbereich Die meisten Sensoren sind auf Win kelbereiche kleiner 30 Grad begrenzt Die Grenzfrequenz liegt bei ca 1 bis 2Hz Aufgrund ihrer Tragheit eignen sich Inklinometer vorzugsweise f r quasistatische Messungen und nur bedingt f r die Ganganalyse Vorteile der Inklinometer sind die absolute Orientierung relativ zum Schwerefeld die geringe Gr e der geringe Preis und die hohe Me Bgenauigkeit 4 2 4 Messung mittels Beschleunigungssensoren Beschleunigungssensoren werden h ufig f r Sto und Vibrationsmessungen eingesetzt War es fr her nicht m glich konstante Beschleunigungen zu messen gibt es inzwischen Sensoren mit Me bereichen zwischen 0 und 100 Hz 4 24 Die Sensoren wiegen einschlie lich Vorverst rker und Temperaturkompensation nur wenige Gramm Neben dem geringen Gewicht ist der geringe Energieverbrauch der Beschleunigungssensoren vorteilhaft Es gibt einachsige und mehrachsige Sensoren 33 Beschleunigungssensoren sind multisensitiv das hei t sie reagieren auf Translation Rotation und Orientierung Dieser scheinbare Vorteil hat jedoch den Nachteil da die Interpretation des Aus gangssignals sich kompliziert gestaltet und aufwendige Verfahren zur Selektion der Be
211. uch der Altersgang 5 2 unterscheiden sich zum Teil erheblich vom Gang im mittleren Lebensalter Im Rahmen dieser Arbeit standen nur Versuchsper sonen im Alter zwischen 15 und 60 Jahren zur Verf gung Es waren also innerhalb des Ver gleichskollektivs keine gro en altersbedingten Unterschiede zu erwarten Dennoch sind bei den Allgemeinen Gangparametern einige signifikante Abhangigkeiten festgestellt worden vergl Ab schnitt 8 1 4 Die Untersuchung des Ganges von Kindern und des Altersganges soll in sp teren Arbeiten nachgeholt werden Nicht zuletzt ist f r den Aufbau einer Datenbank die Kenntnis ber die Art der H ufigkeitsverteilun gen der Gangparameter wichtig Eine Normalverteilung w rde die Aufgabe erleichtern Diese ist jedoch nur f r einige Gangparameter gegeben 6 10 Die Messungen erfolgten auf dem Laufband Dadurch war es m glich die Versuchspersonen bei den verschiedensten Geschwindigkeiten von sehr langsam bis sehr schnell gehen zu lassen Die Probanden hatten die Gelegenheit sich vor der Messung auf dem Laufband einzulaufen Bei den Messungen behielten sie im allgemeinen ihr gewohntes Schuhwerk an Dieses war naturge m sehr unterschiedlich Schuhe mit extremen Abs tzen oder nach hinten offene Sandalen wur den ausgeschlossen Die Me dauer betrug 20 Sekunden so da auch bei geringen Laufbandge schwindigkeiten mindestens 10 Doppelschritte zur Auswertung zur Verf gung standen Das mittlere Alter der Prob
212. uf dem Laufband geringere komfortable Geschwindigkeit zu beachten Des weiteren ist darauf zu achten da die Patienten sich auf dem Laufband eingelaufen haben Als Ma f r die Gangausdauer dient die erreichbare Wegstrecke Es wird f r die Bestimmung auf dem Laufband eine Punkteskala Tabelle 11 vorgeschlagen Geschwindigkeit v Punkte Wegstrecke s Punkte Gangsicherheit Punkte Gangbild Punkte Ve 0 7 pros 0 Punkte kk 1000 m 0 Punkte sicher 0 Punkte unauff llig 0 Punkte 0 7 pro s gt vq 7 0 5 pros 1 Punkt 500m s 1000m 1Punkt leicht eingeschr nkt 1 Punkt 1 Punkt 0 5 pros gt v4 7 0 3 pros 2 Punkte 100m s 500m 2 Punkte m ig 2 Punkte stark auff llig 2 Punkte 0 3 pro S gt v4 7 0 1 pros 3 Punkte 20 m s 100 m 3 Punkte gering 3 Punkte V lt 0 1 pros 4 Punkte s lt 20 m 4 Punkte sehr gering 4 Punkte Tabelle 11 Die Punkteskala zur Bewertung der Gangkriterien Die ersten beiden Kriterien sind auf dem Laufband relativ einfach bestimmbar Die Bewertung der Gangsicherheit ist komplexer Hilfreich kann hier die Auswertung von Ganganalysen geriatrischer Patienten sein Vieregge 5 2 hat nachgewiesen da u a die Schrittlange L der Zweibeinstand ZBS und der Variationskoeffizient der Doppelschrittl nge der Einzelschritte stark mit der Sturzge f hrdung lterer Patienten korreliert Eigene Untersuchungen zum pathologischen Gang best tig ten da diese Parameter durch einen unsicheren Gang beeinflu t
213. ufbandtraining der Oberschenkel prothesentr ger hat aber offensichtlich zu der im Vergleich zu den anderen Probandengruppen tendentiell gr eren relativen Schrittl nge gef hrt siehe auch Abschnitt 8 2 In Abb 102 sind die Trendlinien der Dauer der Standphase als Funktion der relativen Geschwin digkeit f r die verschiedenen Geschwindigkeitsgruppen dargestellt Zum Vergleich sind die Me werte eines Patienten mit H ftexartikulation HE mit eingezeichnet Man erh lt das erwartete Er gebnis Die Asymmetrie der Standphasendauer ist bei Patienten mit Unterschenkelprothese noch deutlich vorhanden jedoch geringer als bei Patienten mit Oberschenkelprothese F r die Abrollparameter erh lt man vergleichbare Ergebnisse wie bei den Patienten mit Ober schenkelprothese Die Ganglinien sind auf der betroffenen Seite schmaler und l nger als auf der nicht betroffenen Seite 94 Abb 101 Die Trendlinie der re 1 ag LL e vii giu tre 8 1 S B uii 07 TE Geschwindigkeit f r ver S i schiedene Probanden nn gruppen relative 5chrittlange c 0 1 UA 17 1 relative Geschwindigkeit 1 s Unterschenkelprothesa berschenkelprothesa vergleichsgruppe Abb 102 Die Trendlinie der Standphasendauer als Funktion der relativen Geschwindigkeit f r ver schiedene Probanden gruppen Standphasendauer 1 relatwe Geschwindigkeit 1 5 S nicht betr Seite
214. ufnahmen mit Hilfe eines einzigen Fotoappa rates anzufertigen Zun chst arbeitete er dabei mit beweglichen lichtempfindlichen Platten Zur Belichtung wurden die Platten kurzzeitig angehalten und Teile der Platte belichtet Mit diesen Ap paraten erreichte er eine Wiederholfrequenz von 12 Bildern pro Sekunde Um gr ere Genauigkeiten und h here Bildwiederholfrequenzen zu erreichen nutzte Maray sp ter unbewegliche Belichtungsplatten und fotografierte nur diejenigen Teile des K rpers welche f r dessen Bewegung wesentlich sind 2 7 Hierzu kleidete er die Menschen vollkommen schwarz ein Zwischen den Hauptgelenken der Extremit ten wurden weiBe Streifen angebracht Lie8 man nun diese Personen vor einem schwarzen Hintergrund mit Licht anstrahlen dann trugen nur die weiBen Streifen zur Belichtung der lichtempfindlichen Platte bei Dieses Prinzip des Anbringens von passiven Markern an relevanten K rperbereichen und Reduktion des Bildes auf ein bin res Bild hell dunkel wird auch heute noch in modernen Analysesystemen genutzt Mit Hilfe der Fotografie erhalt man ein Abbild der Zentralprojektion der fotografierten K rper auf eine zur optischen Achse des Apparates senkrecht stehenden Ebene Aus diesem Abbild kann nicht die exakte Bewegung eines K rpers im Raum bestimmt werden W hrend Bewegungen senkrecht zur optischen Achse sich richtig abbilden w rde beispielsweise ein sich in Richtung der optischen Achse des Apparates bewegender Punkt als f
215. und schmerzhafte Kontrakturen der Fu und Zehengelenke Ankylosen und schmerzhafte Kontrakturen der sublateralen Fu wurzelgelenke Versteifungen des oberen Sprunggelenkes mit und ohne Fehlstellung des Fu es 28 Teilamputationen bis zur vollst ndigen Exartikulation des Fu es im oberen Sprunggelenk 3i Kniegelenksch den 3 1 Versteifungen 3 2 schmerzhafte Bewegungskontrakturen 3 3 Valgus und Varusdeformit ten bei erhaltener Beweglichkeit 3 4 Deformit ten und Bewegungsst rungen bei statischen Arthrosen 9 5 paralytische und neuromuskul re Kniesch den 3 6 Schlotterknie und ligament re Instabilit t 3 7 Unterschenkelamputaionen bis zur Exartikulation im Kniegelenk 4 H ftsch den 4 1 Ankulosen und Versteifungen 4 2 Ossare und fibr se Kontrakturen 4 3 L hmungsh fte und neuromuskul re Insuffizienz 4 4 Luxationsh fte 4 5 Kombinationsdeformit ten 4 6 Amputationen bis zur Exartikulation der H fte 5 Gangst rungen bei Systemerkrankungen des Skelettes 6 Neuromuskol re Systemerkrankungen 6 1 Muskelsch den und Defekte 6 2 multiple L hmungen 28 29 Um Gehen zu k nnen mu das Bewegungssystem in der Lage sein folgende vier Aufgaben zu bew ltigen 3 1 1 1 Jedes Bein mu in der Lage sein das gesamte K rpergewicht bernehmen zu k nnen 2 Die Balance mu auch w hrend des Einbeinstandes beibehalten werden 3 Das schwingende Bein mu so eine Position erreichen da es die st tzende Rolle bern
216. ung auf Um dennoch zu guten Ergebnissen in der Ganganalyse zu gelangen werden die Sensoren vor dem Einbau in die Sohlen klassifiziert Nur Sensoren gleicher Klasse kommen in eine Sohle Jede Sohle besitzt einen eigenen Vorverst rker der sich so einstellen l t da bei gleicher Belastung ein etwa gleich gro es Ausgangssignal erzeugt wird Zur Kompensation der verbleibenden Exem plarstreuung und von Nichtlinearit ten wird jeder Sensor zus tzlich in einer Druckkammer kali briert Jeder Sohle ist somit eine Kalibriertabelle zugeordnet Um die Reproduzierbarkeit der Me werte bezogen auf den einzelnen Sensor zu berpr fen wur den im Druckbereich zwischen 0 5 bar und 3 5 bar Untersuchungen durchgef hrt Es ergab sich eine Wiederholgenauigkeit besser als 1 Der Widerstand der FSR Sensoren besitzt einen negativen Temperaturkoeffizienten das hei t mit Temperaturerh hung sinkt der Widerstand Vom Hersteller wird ein Wert von 0 8 pro Kelvin angegeben Eigene Messungen bei Temperaturen zwischen 23 C und 43 C ergaben eine Druck abh ngigkeit des Temperaturkoeffizienten Abb 26 F r den Temperaturbereich zwischen 23 C und 33 C und Dr cken oberhalb von 0 5 bar liegt der Temperaturkoeffizient zwischen 0 796 und 0 3 Im Temperaturbereich zwischen 33 C und 43 C und Dr cken unterhalb von 2 bar sinkt der Temperaturkoeffizient stark ab Die Kalibriertabellen der Drucksensoren wurden bei Raumtempe ratur erstellt Zur Gangana
217. ung ist die sogenannte kinematische Wirkung und betrifft die Lagever anderung sowohl des gesamten K rpers als auch von K rpersegmenten im Raum Dabei sind besonders Winkelgr en f r die Bahnbewegungen bestimmend Die zweite Wirkung des mensch lichen Ganges ist die kinetische Wirkung und betrifft die Kraftwirkung des K rpers bzw von K r persegmenten auf die Umgebung Die Unterteilung des Ganges in kinematische und kinetische Parameter f hrt dazu da auch die Me prinzipien entsprechend unterteilt werden Neben den kinetischen und kinematischen Gangparametern definiert man zeitliche und rtliche Gangparameter Diese werden auch als Grundparameter bezeichnet Solche Parameter sind z B die Schrittl nge die Doppelschrittdauer die Standphasendauer und weitere vergl Abschnitt 6 3 Die Grundparameter lassen sich sowohl mit kinetischen als auch mit kinematischen Me methoden bestimmen Bei einigen z B der Ganggeschwindigkeit und der Schrittl nge sind Stopuhr und BandmaB die geeigneten Mittel zu deren Bestimmung Weitere M glichkeiten der Ganganalyse sind die Messung der Muskelpotentiale EMG Messungen und die Messungen des Energieverbrauchs w hrend des Gehens z B durch Bestim mung des Sauerstoffverbrauchs Schneider 4 2 hat mittels Fourieranalyse das Frequenzspektrum der Bodenreaktionskr fte be stimmt Er stellte fest da nur Frequenzen bis maximal 10 Hz wesentliche Informationen zum Gang liefern Unter Ber cksichtigung d
218. ungsf higkeit optischer Me verfahren belegten bereits Braune und Fischer in ihren Ar beiten vergl Abschnitt 2 2 1 2 10 2 11 2 12 Das grundlegende Prinzip besteht darin da am Probanden an den interessierenden K rperstellen optische Marker fixiert sind und die Kurven der Marker aufgezeichnet und ausgewertet werden Die Marker sind entweder aktive Lichtquellen z B L mpchen oder Leuchtdioden oder sie bestehen aus stark reflektierendem Material Der Vor teil der selbstleuchtenden Marker ist ihre bessere Identifizierbarkeit Reflektierende Marker sind jedoch leichter und daher einfacher anzubringen Die Belastung f r den Probanden ist geringer Ein Vorzug der optischen Verfahren ist da bei diesen der Proband nur mit kleinen und leichten Markern belastet wird Nachteilig ist da sich der Proband immer in der N he der Aufzeichnungs ger te z B Kameras aufhalten mu In der Vergangenheit wurden Fotomaterialien als Aufzeichnungsmedien genutzt Die Auswertung der Lichtspuren erfolgte manuell und war sehr zeitaufwendig Aufgrund der dabei erzielbaren guten Reproduzierbarkeit und dem relativ geringen technischen Aufwand wurde dieses Aufzeichnungs prinzip bis in die j ngere Vergangenheit genutzt 4 14 4 15 4 16 und erst durch die Verbrei tung von preiswerten Videokameras verdr ngt Die meisten optische Systeme der Gegenwart nutzen eine oder mehrere Video Kameras 4 1 7 8 3 4 18 4 19 Man mi t vorzugsweise
219. unning pattern Biomechanics in Sport 1988 p 25 32 Lafortune M A E M Hennig T L Milani Comparison of treadmill and overground running 8th Biennal Conference of the Canadien Society of Biomechanics 1994 Lemke K M W Cornwall T G Mcpoil D Schuit Comparison of Rearfoot Motion in Overground Versus Treadmill Walking Journal of the American Podiatric Medical Association 85 5 1995 Van Ingen Schenau G J Some fundamental aspects of the biomechanics of over ground versus treadmill locomotion Medicine and Science in Sports and Exercise 1980 12 4 Knu mann R Vergleichende Biologie des Menschen Gustav Fischer Verlag 1990 Sovak G P dagogische Lateralit t VEB Verlag Volk und Gesundheit Berlin 1968 Ludwig W Das Rechts Linksproblem im Tierreich und beim Menschen Leipzig 1932 Matthesius R G K A Jochheim G S Barolin C Heinz ICIDH Internationale Klassifi kation der Sch digungen F higkeitsst rungen und Beeintr chtigungen Ullstein Mosby Berlin Wiesbaden 1995 Tscheuschner R Ein Assesmentsystem f r die Rehabilitationstechnik auf der Basis internationaler Klassifikationen die Entwicklung und Anwendung des RT OBS am Beispiel der F higkeitsst rungen der Fortbewegung Dissertationsschrift vorgelegt in der Philosophischen Fakult t IV der Humboldt Universit t zu Berlin 1999 111 11 Verwendete Symbole und Formelzeichen di FV FVn FVg FVN
220. urkoeffizient TK als Funktion des Druckes P in den Temperaturbereichen 23 C bis 33 C und 33 C bis 43 C Mittelwert aus 10 Sensoren TK pro Kelvin a8 Abb 27 nderung der Tempe ratur einer Druckme sohle im Schuh w h 24 pr i rend einer Gangmes m sung Z 26 4 22 7 i D ui B E E 15 T ZE Z8 26 GU t min TEC Aufgrund seiner Konstruktion hat der FSR Sensor ein Kriechverhalten das hei t sein Wider stand und damit auch sein elektrischer Leitwert ndert sich stetig bei konstanter Belastung Abb 28 Je nach H he der Last kann dieses Kriechen etliche Stunden dauern FSR Sensoren sind daher als MeBelemente f r statische Belastungen nur bedingt geeignet Bei der Ganganalyse wer den die Drucksensoren nur kurzzeitig belastet t lt 1 s Der Driftfehler der in diesen Zeitbereichen maximal auftreten kann liegt etwa bei 1 Yo Abb 29 und beeinflu t damit das MeBergebnis nur unerheblich Abb 28 Ver nderung des Leitwertes bei Dauerbelastung Mittelwert aus 10 Sensoren bezogen auf den Leitwert bei t 5 S 12 00 10 00 5 00 5 00 4 00 2 00 0 00 relative nderung des Leitwertes T l 000 050 100 150 200 250 relativer nderung des Leitwertes 5 2 3 Goniometer Abb 29 Ver nderung des Leitwertes bei kurzzeitiger Be lastung Mittel wert aus 10 Sensoren be zogen auf den Leitwert bei t 0 24 s F r den Ganganalyseme platz werden zweidimensionale Goniome
221. werden Weiterhin hat sich gezeigt da bei einem unsicheren Gang der Fu wenig abgerollt wird Die Ab rollparameter sollten daher ebenfalls ber cksichtigt werden Zur Charakterisierung des Abrollver haltens werden die effektive Fu l nge Let und das Uberlappungsintegral FV ausgewertet Anstelle des Variationskoeffizienten der Doppelschrittl nge wird der Variationskoeffizient der Doppelschritt dauer DSD gew hlt da dieser auf dem Laufband einfacher bestimmbar ist Um die unterschiedli che K rpergr e der Patienten zu ber cksichtigen wird die relative Schrittl nge Lre ausgewertet Als Vergleichskriterium dienen die Mittelwerte MW und Standardabweichungen St der Parame ter der gangunauff lligen Gruppe 89 Beispielsweise kann f r den Zweibeinstand folgendes definiert werden MW St lt ZBS lt MW St normal MW St lt ZBS lt MW 2xSt lang MW 2xSt lt ZBS sehr lang F r die anderen Parameter l t sich vergleichbares festlegen Jedem Parameterbereich werden Punkte zugeordnet Tabelle 12 Die Punkte aus Tabelle 12 werden addiert durch zwei dividiert und auf ganze Punkte gerundet Bei den seitenbezogenen Abrollparametern ist f r die Zuordnung die Seite mit der h heren Punktezahl ausschlaggebend Man erh lt Werte zwischen Null und Vier und kann damit die Gangsicherheit entsprechend der Tabelle 11 quantifizieren Bewertung Bewertung Punkte Tabslle 12 Die Zuordnung der Bewertungspunkte ep sehr
222. wissenschaftliche Ausarbeitung der Mechanismen des Ganges begann im 19 Jahr hundert Mehr als 150 Jahre nach der Arbeit von Borelli erschien das Werk der Gebr der Weber Die Mechanik der Gehwerkzeuge 2 3 Durch zahlreiche Messungen ber die Neigung und die vertikalen Schwankungen des Rumpfes ber die Beinlange bei verschiedenen Gangphasen ber die Schwingungsdauer des Beines ber das Verh ltnis zwischen Schrittdauer und Schrittlange und ber andere f r die Fortbewegung des Menschen in Betracht kommende Gr en und Bezie hungen haben sie ein umfangreiches Beobachtungsmaterial zusammengetragen Einige SchluB folgerungen aus ihren direkten Messungen haben noch heute G ltigkeit Eine ihrer grundlegenden Erkenntnis ist z B die Tatsache daB der Zeitraum in welchem beim Gehen beide Beine den Bo den ber hren Zweibeinstand um so k rzer ist je schneller man geht Ebenso gilt als gesichert da der Oberk rper beim Gehen eine etwas tiefere Stellung gegen den Boden annimmt als beim Stehen Dabei senkt sich mit steigender Geschwindigkeit der Oberk rper immer mehr ab Einige Annahmen der Br der Weber die sich nicht unmittelbar aus den Me resultaten ergaben hielten sp teren kritischen Untersuchungen nicht Stand Wesentliche Webersche Grundprinzipien des Ganges konnten durch sp tere Serien von fotografischen Momentaufnahmen widerlegt werden Viel ist gegen die Annahme der Gebr der Weber geschrieben worden da beim Gehen das nicht d
223. ystem lassen sich die Koordinaten Xs und Ys des Druckschwerpunktes zum Zeitpunkt t folgenderma en definieren V pts xi Xs s Gleichung 23 A pu und V pt e yi Ys Gleichung 24 2 pt 56 mit pi t Druck am Sensor i yi y Koordinate von Sensor i X X Koordinate von Sensor i Abb 43 Sohlenkoordinaten system 2 g e A Summiert man gemeinsam ber alle linken und rechten Sohlensensoren erh lt man den Druck schwerpunkt f r das gesamten Sohlensystem Der zeitliche Verlauf des Ortsvektors des Schwer punktes ergibt innerhalb des in Abb 43 definierten Koordinatensystems beim unauff lligen Gang das Bild eines Schmetterlings Abb 44 Die Darstellung wird als Zyklogramm bezeichnet und ent h lt sowohl Informationen ber den Lastwechsel zwischen linkem und rechtem Bein X Koordinate als auch ber das Abrollverhalten Y Koordinate Abb 44 Zyklogramm eines gangunauf f lligen Probanden Der zeitliche Verlauf der Koordinaten des Druckschwerpunktes l t sich f r beide Bewegungsrich tungen separat darstellen Abb 45 Diese Darstellungsform wird als DSP Dynamik Dynamik des Druckschwerpunktes bezeichnet Wertet man die Druckschwerpunkte f r die linke und die rechte Sensorsohle getrennt aus d h summiert man nur ber die Sensoren einer Sohle dann erh lt man die Ganglinien der beiden F e Abb 46 Die Ganglinien sind ein anschauliches Abbild des Abrollverhaltens beim Gehen 57 recht
224. ystem zur Beschreibung des Ganges 6 3 1 Die Ganggeschwindigkeit 6 3 2 Schrittfrequenz Doppelschrittl nge und Schrittverh ltnis 6 3 3 Symmetrieparameter 6 3 4 Tempor re Gangparameter 6 3 5 Herleitung von Gangparametern aus den Druckverl ufen 6 3 5 1 Druck und Bodenreaktionskraft 35 36 36 36 37 37 38 38 39 42 45 45 45 46 46 47 48 48 49 49 6 3 5 2 6 3 5 3 6 3 5 4 6 3 5 5 6 3 5 6 6 3 6 6 3 6 1 6 3 6 2 6 3 6 3 Die Normierung des Druckverlaufes Die Geschwindigkeitsabh ngigkeit der Druckverli ufe Die Bodenreaktionsintegrale Die Dynamik des Druckschwerpunktes Die Beurteilung des Abrollverhaltens Herleitung von Gangparametern aus den Gelenkwinkelverl ufen Knieparameter H ftparameter Sprunggelenksparameter 7 Statistische Verfahren zur Auswertung der Gangparameter 7 1 Korrelationsrechnungen 7 2 Signifikanztests 8 Anwendung der Ganganalyse 8 1 Analyse einer gangunauff lligen Vergleichsgruppe 8 1 1 8 1 2 8 1 2 1 8 1 2 2 8 1 2 3 8 1 2 4 Die H ufigkeitsverteilungen der Gangparameter Me ergebnisse Me fehler und Geschwindigkeitsabh ngigkeit Die Allgemeinen Gangparameter Die Belastungsparameter Die Abrollparameter Die Knieparameter 50 50 53 55 57 58 58 60 61 62 62 63 64 64 65 66 66 71 74 76 8 1 2 5 Die H ftparameter 8 1 2 6 Die Sprunggel
225. zur berdehnung des rechten Sprunggelenkes Die Ganglinie der verletzten Seite ist extrem schmal Abb 116 Die Ursachen der schmalen Ganglinien sind vermutlich die gleichen wie bei den Prothesentr gern Es wird konzentrierter abgerollt und seitliche Ausgleichs bewegungen erfolgen auf der nicht verletzten Seite Abb 116 Die Ganglinien eines Patienten mit einer Verletzung des rechten Sprunggelenkes In Abb 117 sind einige Gangparameter graphisch dargestellt Die Werte sind bezogen auf die Me Bergebnisse nach Ausheilung der Verletzung Geschwindigkeit und Schuhwerk wurden beibehal ten Die relative Schrittl nge ist infolge der Verletzung verk rzt die Schrittfrequenz ist erh ht Auf der verletzten Seite ist die Dauer der Standphase k rzer als auf der nicht verletzten Seite Beson ders auff llig ist die geringe Ganglinienbreite der verletzten Seite Abb 117 Gangparameter f r einen Patienten mit Verletzung des rech ten Sprunggelenkes relativ zu den Para metern nach Aushei lung der Verletzung Orelativa Schrittl nge a Schrittfrequenz E Standphasendauer links O Standphasendauer rechts a ianglinienbreite links B isanglinienbreite rechts 102 9 Zusammenfassung der Ergebnisse und Schlu folgerungen Ziel der Arbeit war es einen Ganganalyseme platz zu entwickeln der die zeitsynchrone Messung von Kinetik und Kinematik erm glicht Dieses Ziel wurde erreicht Das Sensorprinzip f r die Druckmessung hat sich

tung der Druckverteilung unterm Fuß und von Gelenkwinkelverläufen

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

tung der Druckverteilung unterm Fu&szlig; und von Gelenkwinkelverl&auml;ufen

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

tung der Druckverteilung unterm Fuß und von Gelenkwinkelverläufen