Biomechanische Analyse und Gangmechanik

Die biomechanische Analyse untersucht die Kräfte und Bewegungen des Körpers während Haltung und Bewegung, wobei die Gangmechanik dies auf das Gehen anwendet. In der Prothetik und Orthetik bildet sie den Rahmen für das Verständnis, wie ein Hilfsmittel die Gelenkbewegung, den Muskelbedarf und die durch die Extremität über den Gangzyklus wirkenden Kräfte verändert, und sie liefert die Messinstrumente, wie Bewegungserfassung und Kraftmessplatten, die zur Bewertung der Hilfsmittelleistung verwendet werden.

Definition

Biomechanische Analyse und Gangmechanik ist die Untersuchung der Kinematik (Bewegung) und Kinetik (Kräfte) der menschlichen Bewegung, insbesondere des Gehens, einschließlich der Phasen des Gangzyklus und der Methoden zu deren Messung, angewendet auf das Verständnis, wie prothetische und orthopädische Hilfsmittel mit dem Körper interagieren.

Scope

Dieses Thema führt in den Gangzyklus, die kinematischen und kinetischen Größen zu seiner Beschreibung sowie die Instrumentierung der Gang- und biomechanischen Analyse im Zusammenhang mit prothetischen und orthopädischen Hilfsmitteln ein. Es handelt sich um eine Referenzbehandlung von Konzepten und Methoden, nicht um ein klinisches Protokoll zur Beurteilung oder Behandlung einer Einzelperson.

Core questions

• Was sind die Phasen des Gangzyklus und die Ereignisse, die sie definieren?
• Welche kinematischen und kinetischen Größen beschreiben das Gehen?
• Wie verändern prothetische und orthopädische Hilfsmittel die Gangmechanik?
• Welche Instrumente werden zur Messung von Gang- und biomechanischen Variablen verwendet?

Key concepts

• Gangzyklus (Stand- und Schwungphasen)
• Kinematik (Gelenkwinkel, Bewegung)
• Kinetik (Gelenkmomente, Bodenreaktionskraft)
• Spatiotemporale Parameter (Trittfrequenz, Schrittlänge, Geschwindigkeit)
• Energiespeicherung und -rückgabe
• Bewegungserfassung und Kraftmessplatten
• Energieverbrauch beim Gehen

Mechanisms

Das Gehen wird als ein sich wiederholender Gangzyklus beschrieben, der in Stand- und Schwungphasen unterteilt ist, wobei Ereignisse wie der initiale Kontakt und der Zehenabdruck Übergänge markieren. Die Kinematik erfasst, wie sich Gelenke bewegen; die Kinetik erfasst die Kräfte und Momente, die dieser Bewegung zugrunde liegen, einschließlich der Bodenreaktionskraft, die mit Kraftmessplatten gemessen wird. Instrumentierte Bewegungserfassung, Kraftmessplatten und manchmal Elektromyographie quantifizieren diese Variablen gemeinsam. Wenn ein Gliedmaßensegment oder Gelenk durch ein Hilfsmittel ersetzt oder unterstützt wird, ändern sich die mechanischen Eigenschaften: Das Hilfsmittel bestimmt, wie Last übertragen und wie Energie absorbiert oder zurückgegeben wird, sodass die Analyse den durch das Hilfsmittel beeinflussten Gang mit normalen Mustern vergleicht, um Leistung und Kompensationen zu charakterisieren.

Clinical relevance

Die biomechanische und Ganganalyse bildet die Grundlage dafür, wie prothetische und orthopädische Hilfsmittel in Forschung und Praxis bewertet und verglichen werden, und sie liefert das Vokabular zur Beschreibung, wie ein Hilfsmittel das Gehen beeinflusst. Der Eintrag ist deskriptives Referenzmaterial über Konzepte und Messmethoden; er stellt kein diagnostisches oder Behandlungsverfahren für eine Einzelperson dar.

Evidence & guidelines

Die Evidenz kombiniert biomechanische Primärstudien zu Kinematik, Kinetik und Schnittstellenbelastung mit systematischen Übersichten, die versuchen, Hilfsmittelfunktionen mit der Funktion in Beziehung zu setzen. Eine systematische Übersicht von van der Linde und Kollegen (2004) zeigte, dass die Heterogenität der Studienmethoden belastbare Schlussfolgerungen auf Komponentenebene erschwert, was die Bedeutung standardisierter Ganganalysemethoden unterstreicht.

History

Die quantitative Untersuchung der menschlichen Fortbewegung entwickelte sich aus der Chronophotographie des 19. Jahrhunderts und frühen Kraftmessungen zu instrumentierten Ganglaboren. Jacquelin Perrys Arbeit synthetisierte die klinische Ganganalyse zu einem weit verbreiteten Rahmen, und die Verbreitung optischer Bewegungserfassung, Kraftmessplatten und computergestützter Modellierung ab dem späten 20. Jahrhundert machte die detaillierte biomechanische Bewertung des prothetischen und orthopädischen Gangs in Forschungseinrichtungen zur Routine.

Seminal works

• perry-1992
• van-der-linde-2004

Frequently asked questions

Was ist der Gangzyklus?

Der Gangzyklus ist eine vollständige Abfolge von Geh-Ereignissen für eine einzelne Extremität, konventionell unterteilt in eine Standphase (wenn der Fuß auf dem Boden ist) und eine Schwungphase (wenn er es nicht ist), begrenzt durch Ereignisse wie den initialen Kontakt und den Zehenabdruck.

Wie wird der Gang im Labor gemessen?

Der Gang wird üblicherweise mit optischen Bewegungserfassungskameras gemessen, die Marker verfolgen, um die Kinematik aufzuzeichnen, mit Kraftmessplatten, die die Bodenreaktionskraft für die Kinetik aufzeichnen, und manchmal mit Elektromyographie, um die Muskelaktivität aufzuzeichnen.