Biomechanik

FachartikelPeer ReviewPLUS

Vor­tei­le eines hydrau­li­schen Knö­chel­ge­lenks – eine bio­me­cha­ni­sche Unter­su­chung bei Per­so­nen mit Unterschenkelamputation

Björn Alten­burg1, Micha­el Ernst1, Pawel Macie­jasz1, Char­lot­te Seitz2, Mal­te Bell­mann1,2
Die­se Stu­die ver­gleicht die bio­me­cha­ni­schen Effek­te und sub­jek­ti­ven Bewer­tun­gen eines hydrau­li­schen Knö­chel­ge­lenks mit einem Energy-Storing-and-Return(ESR)-Fuß mit glei­cher Kar­bon­ba­sis­fe­der bei zehn Per­so­nen mit uni­la­te­ra­ler Unter­schen­kel­am­pu­ta­ti­on. Unter­sucht wur­den Gehen und Ste­hen in der Ebe­ne sowie auf einer 7,5° Schrä­ge mit­tels instru­men­tier­ter Gang­ana­ly­se. Ergän­zend wur­den Schaft­kom­fort und wahr­ge­nom­me­ne Anstren­gung erfasst.
Mit dem hydrau­li­schen Knö­chel­ge­lenk stieg die mini­ma­le Boden­frei­heit in allen Situa­tio­nen signi­fi­kant. Zudem ver­bes­ser­ten sich Schaft­kom­fort und wahr­ge­nom­me­ne Anstren­gung auf Schrä­gen bei gleich­zei­tig erhöh­ter Ener­gie­ab­sorp­ti­on und ver­rin­ger­ter Ener­gie­rück­ga­be. Pro­the­sen­fü­ße mit hydrau­li­schem Knö­chel­ge­lenk kön­nen somit zu einer Ver­bes­se­rung von Sicher­heit und Kom­fort beitragen. 

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KI-gestütz­te Gang­ana­ly­se im All­tag der Ortho­pä­die­tech­nik: Poten­zia­le, Vali­di­tät und Ver­gleich zur mar­ker­ba­sier­ten Referenzmethode

Harald Böhm, Mar­kus Mül­ler
Die Gang­ana­ly­se ist ein zen­tra­ler Bestand­teil der ortho­pä­di­schen Dia­gnos­tik, wobei bis­her vor allem mar­ker­ba­sier­te Sys­te­me in spe­zia­li­sier­ten Labo­ren als Gold­stan­dard gel­ten. Die­se Ver­fah­ren lie­fern prä­zi­se Gelenk­win­kel und Kräf­te, sind jedoch kos­ten- und zeit­in­ten­siv. Fort­schrit­te in künst­li­cher Intel­li­genz und Com­pu­ter Visi­on ermög­li­chen nun mark­erlo­se, video­ba­sier­te Ana­ly­sen, die Bewe­gungs­da­ten auto­ma­ti­siert erfas­sen und aus­wer­ten – bereits mit Stan­dard­ka­me­ras oder Smart­phones. Aktu­el­le Sys­te­me wie z. B. Ort­hel­li­gent Visi­on von Oped GmbH, oder Theia3D von Theia Mark­erless Inc. zei­gen, dass sagit­ta­le Bewe­gun­gen zuver­läs­sig quan­ti­fi­ziert wer­den kön­nen, wäh­rend Rota­tio­nen in der Trans­ver­sal­ebe­ne und im Becken­winkel wei­ter­hin Limi­ta­tio­nen auf­wei­sen. Die Inte­gra­ti­on von KI-Model­len in die ortho­pä­die­tech­ni­sche Pra­xis eröff­net neue Mög­lich­kei­ten für die Funk­ti­ons­dia­gnos­tik, Therapie­evaluation und indi­vi­dua­li­sier­te Ver­sor­gungs­pla­nung. Zen­tra­le Her­aus­for­de­run­gen blei­ben die Vali­die­rung, Stan­dar­di­sie­rung der Algo­rith­men, Berück­sich­ti­gung patho­lo­gi­scher Gang­bil­der und Soft­ware­ab­hän­gig­keit. Lang­fris­tig könn­ten mark­erlo­se 3D-Gang­ana­ly­se­sys­te­me den kli­ni­schen All­tag ergän­zen, indem sie objek­ti­ve, zeit­na­he und evi­denz­ba­sier­te Daten für The­ra­pie­ent­schei­dun­gen liefern.

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Gren­zen der Stan­dard­mo­del­le für die 3D-Bewe­gungs­ana­ly­se in der Pro­the­tik: Vor­stel­lung einer pro­ble­man­ge­pass­ten Lösung mit ers­ten prak­ti­schen Ergebnissen

E. Pröbs­ting, M. Ernst, T. Schmalz, V. Schop­per, B. Pobat­sch­nig, M. Bell­mann
Eine exak­te Bewer­tung der Funk­ti­on und Sicher­heit von Pro­the­senknie­ge­len­ken ist mit einer instru­men­tel­len 3D-Bewe­gungs­ana­ly­se mög­lich. Dabei ist metho­disch zu beach­ten, dass bei den mar­ker­ba­sier­ten Unter­su­chungs­me­tho­den neben der Mess­tech­nik das genutz­te Modell die Genau­ig­keit der Ana­ly­se ent­schei­dend mit­be­stimmt. In die­sem Bei­trag wird eine Stu­die vor­ge­stellt, in der ein spe­zi­ell für die Bewe­gungs­ana­ly­se von Ober­schen­kel­am­pu­tier­ten ent­wi­ckel­tes Modell mul­ti­zen­trisch getes­tet wur­de. Dabei zeig­te sich, dass die­ses für die pro­the­ti­sche Extre­mi­tät im Ver­gleich zu Stan­dard­mo­del­len die vali­des­ten und relia­bels­ten bio­me­cha­ni­schen Para­me­ter liefert. 

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FachartikelPeer Review

Labor­prü­fung von Knie­or­the­sen – aktu­el­ler Stand und Anwendung

D. Hoch­mann, M. Kiril­l­ov
Der Bei­trag beschreibt den aktu­el­len Wis­sens­stand bei der Knie­or­the­sen-Prü­fung und defi­niert die Vor­aus­set­zun­gen für einen repro­du­zier­ba­ren und trenn­schar­fen Ver­gleich der funk­tio­nel­len Eigen­schaf­ten von Knie­orthesen unter kon­trol­lier­ten Prüfbedingungen.

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FachartikelPeer Review

Das Poten­zi­al ortho­pä­di­scher Ein­la­gen bei chro­ni­scher Sprunggelenkinstabilität

M. Bres­ser
Late­ra­le Band­ver­let­zun­gen sind eine der häu­figs­ten auf­tre­ten­den Sport­ver­let­zun­gen. Die Lang­zeit­fol­gen mün­den oft in einer chro­ni­schen Sprung­ge­lenk­in­sta­bi­li­tät. Die vor­lie­gen­de Arbeit unter­sucht die bio­me­cha­ni­sche Opti­mie­rung in Bezug auf Gang- und Lauf­be­we­gun­gen mit­tels Trai­nings- und ortho­pä­di­scher Ein­la­gen­in­ter­ven­ti­on. 54 Pro­ban­den wur­den hier­bei in 4 Pro­banden­grup­pen (A, B, C, D) ein­ge­teilt und nach 12 Wochen unter­sucht. Es wur­den teil­wei­se signi­fi­kan­te Ver­bes­se­run­gen und Trends im Ver­gleich zur Kon­troll­grup­pe oder aber der Aus­gangs­mes­sung fest­ge­stellt, wel­che zur Opti­mie­rung des Gang­bil­des bei­getra­gen haben. Dabei wur­de der Inver­si­ons­wert mini­miert und die Mus­kel­ak­ti­vi­tät des M. pero­neus longus opti­miert. Die Kom­bi­na­ti­on von Trai­nings­the­ra­pie und indi­vi­du­el­ler ortho­pä­di­scher Ein­la­gen­ver­sor­gung erziel­te hier­bei den größ­ten Effekt.

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Berufsbildung

12. Hei­del­ber­ger Sym­po­si­um der Tech­ni­schen Orthopädie

Bereits zum zwölf­ten Mal öff­ne­ten sich Anfang Dezem­ber die Türen des Zen­trums für Ortho­pä­die, Unfall­chir­ur­gie und Para­ple­gio­lo­gie der Ortho­pä­di­schen Uni­ver­si­täts­kli­nik Hei­del­berg (UKHD) anläss­lich des Hei­del­ber­ger Sym­po­si­ums Tech­ni­sche Orthopädie.

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Berufsbildung

Mikro­pro­zes­sor­ge­steu­er­te Knie­pro­the­se im Fokus

Auf der OTWorld 2024 in Leip­zig wur­de die mikro­pro­zes­sor­ge­steu­er­te Knie­pro­the­se „Geni­um X4“ vom Duder­städ­ter Medi­zin­pro­dukte­her­stel­ler Otto­bock erst­mals der Öffent­lich­keit prä­sen­tiert, Ende Sep­tem­ber gab es zu die­sem Hilfs­mit­tel ein gan­zes Sym­po­si­um, bei dem inter­na­tio­na­le Expert:innen ihre Erfah­run­gen mit der neu­en pro­the­ti­schen Ver­sor­gung teilten.

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Der Ein­fluss eines high-pro­fi­le Cross­over-Fußes auf die Bio­me­cha­nik des Gehens von 2 Anwen­dern mit Syme-Amputation

C. Sla­ter1,2, B. J. Haf­ner1, S. J. Mor­gan1,3,4
Hin­ter­grund: Die pro­the­ti­schen Optio­nen für Pati­en­ten nach einer Exar­ti­ku­la­ti­on im Sprung­ge­lenk (Syme-Ampu­ta­ti­on) sind begrenzt. Bedingt durch Ein­schrän­kun­gen bei der Bau­hö­he haben Pro­the­sen­fü­ße für Pati­en­ten nach Syme-Ampu­ta­ti­on häu­fig eine nied­ri­ge Auf­bau­hö­he, was zu einer ver­rin­ger­ten Ener­gie­rück­ga­be wäh­rend des Gehens führt. Cross­over-Füße mit hoher Auf­bau­hö­he, die an der pos­te­ri­or-pro­xi­ma­len Sei­te des Pro­the­sen­schaf­tes befes­tigt wer­den, kön­nen die­se Ein­schrän­kun­gen umge­hen und ein phy­sio­lo­gi­sche­res Gang­bild fördern.
Zie­le: Ver­gleich der Bio­me­cha­nik des Gangs auf einer ebe­nen Flä­che und der pati­en­ten­be­rich­te­ten Ergeb­nis­se zwi­schen Cross­over- und her­kömm­li­chen ener­gie­spei­chern­den Füßen bei Pati­en­ten nach Syme-Amputation.

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Bio­me­cha­ni­sche Ana­ly­se des Roll­stuhl­vor­triebs – Ein­fluss der Greif­po­si­ti­on auf die Kräfteverteilung

L. Pötz, J. Dit­sche
In die­ser The­sis wird der Ein­fluss von drei ver­schie­de­nen Greif­po­si­tio­nen auf die Kräf­te­ver­tei­lung beim manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb unter­sucht. Rollstuhlfahrer:innen kla­gen über star­ke Schul­ter­be­schwer­den, wel­che auf die Inef­fi­zi­enz des manu­el­len Vor­triebs zurück­zu­füh­ren sind. In einer Vor­stu­die mit einer Teil­neh­me­rin wer­den zwei Metho­den zur Berech­nung des Kraft­an­griffs­punk­tes am Greif­ring unter sta­ti­schen Bedin­gun­gen ver­gli­chen. In der Haupt­stu­die fah­ren gesun­de Teilnehmer:innen (n = 8) und Alltagsrollstuhlfahrer:innen (n = 2) in einem instru­men­tier­ten Roll­stuhl auf einer ebe­nen Stre­cke. Die auf den Greif­ring wir­ken­den Kräf­te und Dreh­mo­men­te wer­den mit dem Smart­Wheel auf­ge­zeich­net. Der Kraft­an­griffs­punkt wird kine­ma­tisch mit­hil­fe eines 3D-Bewe­gungs­ana­ly­se­sys­tems bestimmt. Die Daten­aus­wer­tung geschieht über eine eigens ent­wi­ckel­te Pro­gram­mier­rou­ti­ne. Bezüg­lich der Kräf­te­ver­tei­lung konn­ten Unter­schie­de zwi­schen den Greif­po­si­tio­nen und den zwei Grup­pen gefun­den wer­den. Auch die Fahr­ge­schwin­dig­kei­ten, die Effi­zi­enz und erbrach­te Leis­tung unter­schie­den sich zwi­schen den Greif­po­si­tio­nen und den zwei Grup­pen. Zusam­men­fas­send bestä­tigt die­se The­sis den Ein­fluss der Greif­po­si­ti­on beim manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb. Die ent­wi­ckel­te Mess­me­tho­dik sowie die Aus­wert­e­rou­ti­ne sol­len daher als Grund­la­ge für zukünf­ti­ge For­schung in die­sem The­men­ge­biet die­nen. Wei­ter­füh­rend soll es im ortho­pä­die­tech­ni­schen Betrieb mög­lich sein, durch eine Ana­ly­se des Roll­stuhl­vor­triebs indi­vi­du­el­le Emp­feh­lun­gen geben zu können.

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