70 Jahre Bufa – Unterschenkelprothetik: Biomechanik des Prothesenschaftes
Die Bufa steht traditionell für Wissen aus der Praxis und Wissen für die Praxis. Daher wird das Kollegium anlässlich des
WeiterlesenBiomechanik
Die biomechanische Belastung des nicht betroffenen Beins bei Menschen mit einseitiger transtibialer Amputation – ein systematischer Literaturüberblick
L. M. Tiesler, St. Willwacher
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Effekte der Versorgung mit einer unilateralen Unterschenkelprothese auf die mechanische Belastung des Knie- und des Hüftgelenks der nicht betroffenen Seite von Menschen mit Amputation auf der Basis der einschlägigen Forschungsliteratur zu bewerten. Dazu wurde eine systematische Literaturrecherche in der Datenbank PubMed durchgeführt. In den eingeschlossenen Studien werden Probandinnen und Probanden mit unilateraler transtibialer Amputation beim ebenerdigen Gehen ausschließlich unter Verwendung passiver Prothesen bei einer selbstgewählten Gehgeschwindigkeit bzw. einer Gehgeschwindigkeit im Bereich von 0,7 bis 1,4 m/s untersucht. Bezüglich des Kniegelenks berichten vier von sechs Analysen über eine Erhöhung des externen Knieadduktionsmoments auf der nicht betroffenen Seite zwischen + 5,1 % und + 31,6 % im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Amputation. Im Vergleich zur betroffenen Seite zeigten alle eingeschlossenen Studien ein erhöhtes externes Knieadduktionsmoment (+ 5,3 % bis + 56,0 %) auf der nicht betroffenen Seite. Die Untersuchungen des Hüftgelenks ergaben bei drei von fünf eingeschlossenen Analysen zwischen + 5,7 % und + 23,0 % erhöhte externe Adduktionsmomente im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Amputation. Der Vergleich mit der betroffenen Seite zeigte bei allen eingeschlossenen Studien höhere maximale Hüftadduktionsmomente zwischen + 3,1 % und + 39,7 %.
Eine Kombination aus erhöhten maximalen externen Knie- und Hüftadduktionsmomenten und einer asymmetrischen Belastung der unteren Extremitäten kann als Risikofaktor für die Entstehung degenerativer Erkrankungen angesehen werden. Die Ergebnisse des Literaturüberblicks zeigen, dass die mechanische Belastung (und damit das Risiko für die beschleunigte Entwicklung einer Knie- bzw. Hüftgelenkarthrose) des nicht betroffenen Beins nach einer unilateralen transtibialen Amputation bei Verwendung passiver Prothesensysteme erhöht ist.
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12. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Biomechanik (DGfB)
Nach zwei Jahren pandemiebedingter Unterbrechung bietet der 12. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Biomechanik (DGfB) e. V. an der Deutschen
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Entwicklung und Evaluation einer 3D-gedruckten bionischen Fußorthese mit Unterstützung des Windlass-Effekts
Th. Stief, T. Sprekelmeyer
Eine hohe Beweglichkeit des Fußes ist notwendig, um Belastungen zu dämpfen. Andererseits muss der Fuß aber auch eine starre Konfiguration einnehmen können, da er als Hebel für den Vortrieb essenziell ist. Gewährleistet wird dies durch den sogenannten Windlass-Mechanismus („Seilwinden-Mechanismus“): Werden die Zehen dorsalextendiert, spannen sich die plantaren Muskeln, Sehnen und Bänder an – Mittel- und Rückfuß werden aufgerichtet, supiniert und auf diese Weise ein rigider Hebel erzeugt. Bei vielen Fehlstellungen ist dieser Mechanismus beeinträchtigt oder gar nicht vorhanden; keine Einlage kann ihn bisher aktiv unterstützen oder ersetzen. Die hier vorgestellte 3D-gedruckte bionische Fußorthese unterstützt den Windlass-Mechanismus, wodurch eine dynamische Unterstützung des Fußes ermöglicht wird. In einer biomechanischen Studie konnten die positiven Effekte der 3D-gedruckten bionischen Fußorthese nachgewiesen werden.
„Sensomotorische“ Einlagenversorgung – kritische Diskussion des Begriffs
L. Lastring
Die Verwendung des Begriffs der „sensomotorischen“ Einlagenversorgung erinnert bisweilen an die babylonische Sprachverwirrung: Unter dem Sammelbegriff „sensomotorisch“ werden „propriozeptive“,„afferenzstimulierende“ oder „neurologische“ Einlagen subsumiert, um nur einige zu nennen. Manchmal werden die Namen der Entwickler oder Hersteller als Ergänzung angefügt (z. B. Jahrling‑, Springer- oder Aich-Einlagen), manchmal wird in der Bezeichnung auf die Bauweise angespielt (z. B. „Plättchen-Einlagen“), manchmal werden Kunstbegriffe gewählt (z. B. „podoätiologische“ Einlagen). Diese sprachliche Vielfalt, die auch die tatsächliche Vielfalt der unterschiedlichen Konzepte unter dem Oberbegriff „sensomotorisch“ widerspiegelt, erschwert die fachliche Diskussion darüber, was diese neueren Einlagentypen tatsächlich bewirken und wodurch ihre Wirkung hervorgerufen wird. Ziel dieses Artikels ist es, diese Vielfalt zu strukturieren, die möglichen Wirkungsweisen zu differenzieren und klarere Bezeichnungen für die genannten Einlagentypen vorzuschlagen.
Wirkung der Zehensprengung im Schuh auf die Biomechanik des menschlichen Gangs
F. Sichting, N. B. Holowka, O. B. Hansen, D. E. Lieberman
Obwohl die meisten konstruktiven Merkmale heutiger Schuhe intensiv erforscht wurden, ist die Wirkung der Zehensprengung bisher kaum untersucht. Als Zehensprengung wird der Winkel zwischen der horizontalen Bodenebene und einer Linie vom Abrollpunkt zur vorderen Spitze der Schuhsohle definiert. Diese bei fast allen Schuhen vorhandene Aufwärtswölbung der Sohle hebt die Zehenbox vom Boden ab und hält so die Zehen dauerhaft in einer dorsalflektierten Position. Es ist bekannt, dass die Zehensprengung die Abrollbewegung des Vorfußes aus der mittleren Standphase heraus erleichtert, jedoch kann die Zehensprengung auch Auswirkungen auf die physiologische Fußfunktion haben. Im Rahmen der vorgestellten Studie wurde in einem kontrollierten Experiment die Auswirkung der Zehensprengung auf die Biomechanik des Fußes untersucht. Dabei liefen die Teilnehmenden in speziell konstruierten Sandalen mit unterschiedlich stark gewölbtem Zehenbereich, wodurch Zehensprengungen von 10 bis 40 Grad simuliert wurden. Mittels Techniken der inversen Dynamik konnte festgestellt werden, dass die Zehensprengung die Gelenkmomente und die Arbeit an den Zehen in der Form beeinflusst, dass größere Grade der Zehensprengung zu einem geringeren mechanischen Arbeitsaufwand beim Gehen führen. Diese Ergebnisse bieten eine Erklärung dafür, warum die Zehensprengung seit Jahrhunderten ein weitverbreitetes Merkmal von Schuhen ist, deuten aber auch darauf hin, dass die Zehensprengung zu einer Schwächung der Fußmuskulatur und möglicherweise zu einer erhöhten Anfälligkeit für pathologische Zustände wie Plantarfasziitis beitragen kann.
Biomechanik der unteren Extremität
Schwerpunkt Prothesenaufbau Biomechanische Grundlagen gewinnen für das Verständnis von immer komplexer werdenden Prothesen- und Orthesenkonstruktionen zunehmende Bedeutung. Sie benötigen diese
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Biomechanischer Nutzen eines frei beweglichen Systemkniegelenkes mit dynamischem Extensionsanschlag
D. Böhle, D. Sabbagh, J. Fior, R. Gentz
Ganzbeinorthesen (KAFOs) mit frei beweglichen Systemkniegelenken werden häufig bei Patienten mit neurologisch bedingten Gehstörungen eingesetzt, um Sicherheit und Stabilität beim Stehen und Gehen zu erzielen. In solchen Orthesengelenken kommen Extensionsanschläge (EA) zum Einsatz, um einer pathologischen Hyperextension des Knies vorzubeugen. Der dynamische EA ermöglicht durch den einstellbaren Widerstand der ventralen Federeinheit eine kontrollierte Knieextension, ohne den Patienten in seinem Bewegungsumfang einzuschränken. Der Artikel erläutert zunächst den biomechanischen Mehrwert dieses neuartigen Funktionselementes und vermittelt sodann die Ergebnisse einer Fallstudie, in der ermittelt werden konnte, dass eine KAFO mit dynamischem EA im Vergleich zum statischen EA die Gelenkkinematik verbessert.
Orthesen zur Behandlung der medialen Gonarthrose: Funktionsprinzipien und Wirkung aus biomechanischer Sicht – Forschungsüberblick und praktische Relevanz
Th. Schmalz, H. Drewitz, K. Burkhardt
Das Potenzial von Orthesen, die im Rahmen der konservativen Behandlung der Gonarthrose verwendet werden können, wird bisher nur unzureichend genutzt. Im Beitrag werden die Wirkprinzipien der gegenwärtig nutzbaren Orthesenarten (Knieorthesen, Unterschenkelorthesen und Schuhranderhöhungen) unter Auswertung der einschlägigen internationalen Forschungsliteratur aus biomechanischer Sicht zusammengefasst und bezüglich Zuverlässigkeit und quantitativer Wirkung miteinander verglichen. Dies wird ergänzt durch Empfehlungen aus der Versorgungspraxis und soll somit Orthopädietechniker bei der Auswahl der für den Patienten optimalen individuellen Lösung unterstützen.
Biomechanische Simulation orthetischer Teilsysteme in der Entwurfsphase
M. Böhme, J. Zentner
Mit Hilfe biomechanischer Simulationen kann die Entwicklung orthetischer Systeme zielsicherer sowie zeit- und ressourceneffizienter gestaltet werden. In frühen Entwurfsphasen, wenn die Mannigfaltigkeit in Frage kommender prinzipieller Lösungen noch relativ hoch ist, können simulationsbasierte Methoden helfen, die Produktentwicklung auf einen Weg mit höchster Erfolgswahrscheinlichkeit zu bringen. In diesem Beitrag wird für ein zu entwickelndes Bewegungsunterstützungssystem die Knieextension beim Treppenaufstieg untersucht. Für diese Funktion werden exemplarisch drei prinzipielle Lösungen (2 × passiv; 1 × aktiv) analysiert. Dazu werden diese in ein Menschmodell implementiert und das Knieextensionsmoment, basierend auf realen Bewegungs- und Kraftdaten, invers berechnet. Im Ergebnis zeigt sich, dass alle drei Varianten den Bewegungsapparat unterstützen, die aktive Variante im Vergleich aber besser geeignet ist.