Die Etablierung der instrumentierten Ganganalyse (IGA) als Verfahren zur unmittelbaren klinikrelevanten Gangbeurteilung

Journal/Book: Phys. Rehab. Kur Med. 7 (1997) 1 S.1-11. 1997;

Abstract: Rehaklinik Bellikon der SUVA (Chefarzt: Prof. Dr. med. E. Senn) Bellikon Schweiz Kurzfassung: Ziel: Bestimmung der energieverbrauchenden - bremsenden - und energieliefernden - propulsiv wirksamen - Muskelaktivitäten beim Gehen aus den üblichen dreidimensionalen Kraftmeßkurven der instrumentierten Ganganalyse. Gegenstand: Registrierung der dreidimensionalen Bodenreaktionskraft mit Kraftmeßplatten an einem zufällig zusammengesetzten Kollektiv von 52 gangunauffälligen Probandinnen mit einem mittleren Körpergewicht von 72 kg einer mittleren Schrittlänge von 69 cm und einer durchschnittlichen Kadenz von 123 Schritten/ Minute. Demonstration der klinischen Relevanz der Methode an drei Fallbeispielen. Gestaltung: Mittels zweier zentrisch in einen Laufsteg von 10 m Länge integrierter piezoelektrischer Kraftmeßplatten vom Typ Kistler 9286 wurden von jedem Probanden mindestens 8 Doppelschritte gemessen und daraus durch Mittelwertbildung ein charakteristischer reproduzierbarer Gangzyklus errechnet. Aus dem Zeitverlauf der Kraftkomponenten in den drei Richtungen des Raumes erhält man mittels Division durch die Masse die Beschleunigung daraus durch zeitliche Integration die Geschwindigkeit und nach nochmaliger Integration die Ortskoordinaten des Körperschwerpunktes als Funktion der Zeit. Bei nunmehr bekannter Bewegung des Schwerpunktes im Raum kann die mechanische Gesamtenergie des gehenden Menschen zu jedem Zeitpunkt durch Addition der potentiellen kinetischen und Rotationsenergie berechnet werden. Die unbekannte aber kleine Rotationsenergie wurde vernachlässigt. Die Änderung der Gesamtenergie während eines Gangzyklus - darstellbar als ihre zeitliche Ableitung oder Leistungskurve - widerspiegelt unmittelbar Ausmaß und Art der momentanen Muskelaktivität ob bremsend oder propulsiv wirksam. Ergebnisse: Die dreidimensionale Ortskurve zeigt eine sinusförmige Vertikalbewegung des Schwerpunktes von 3 4±0 8cm (alle Angaben MW±SD) eine ebenfalls sinusähnliche Sagittalbewegung - relativ zu einem mit der Durchschnittsgeschwindigkeit konstant bewegten Bezugssystem - der Amplitude 1 7±0 4cm und eine sinusförmige Lateralbewegung mit halber Frequenz von 2 0±0 4cm Amplitude. Der durchschnittliche Energiebedarf für einen Gangzyklus liegt bei 180 Joule davon 87 ± 13 J potentiell und 93 ± 14 J kinetisch. Die Änderung der Gesamtenergie - nur diese muß muskulär erbracht werden - beträgt indessen aufgrund des sogenannten Pendelmechanismus (Umwandlung von Ekin in EPot und umgekehrt) lediglich 59±13 Joule. Dies entspricht 61±14 Watt Leistung bzw. einem Wirkungsgrad des Pendelmechanismus von 67±6%. Die erstmals interpretierte Leistungskurve zeigt zwei positive (propulsive) und zwei negative (bremsende) "Peaks" pro funktioneller Standbeinphase die zwanglos der Wirkung gleichzeitig aktiver dominanter Muskelgruppen zugeordnet werden können: Der erste negative "Peak" widerspiegelt die Bremswirkung des exzentrisch arbeitenden M. quadriceps während der frühen Standbeinphase der zweite positive "Peak" entspricht dem Heben und Nachvornebringen des Körpers durch konzentrische Arbeit der Glutäen und des M. tibialis anterior der dritte negative "Peak" zeigt die Bremsung des fallenden Schwerpunktes hauptsächlich durch den exzentrisch aktiven M. triceps surae und der letzte positive "Peak" entspricht dem Vorschub dank konzentrischer Kontraktton des M. triceps surae am Ende der Standbeinphase. Schlußfolgerungen: Durch die Berechnung der Energieänderungs- bzw. Leistungskurve aus der gemessenen Bodenreaktionskraft lassen sich erstmalig passiv-physikalische von aktivmuskulären Anteilen unterscheiden. Somit können funktionelle Defizite und Kompensationsmechanismen pathologischer Gangarten unmittelbar erkannt und dem funktionellen Einsatz von Muskelgruppen bzw. Gelenken zugeordnet werden.

Keyword(s): Instrumentierte Ganganalyse - Bodenreaktionskraft - dreidimensionale Schwerpunktbewegung - Pendelmechanismus - Energie- und Leistungsbedarf beim Gehen Ökonomie des Ganges - propulsive und bremsende Muskelfunktion beim Gehen

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