Ganganalytische Bestimmung und Bewertung der Druckverteilung unterm Fuß und von Gelenkwinkelverläufen

Abstract

Hauptziel der Arbeit war es einen Ganganalyse-Meßplatz zu entwickeln, der es ermöglicht, sowohl die Kinematik als auch die Kinetik des Ganges zu messen. Für den praktischen Einsatz ist dabei die "online" - Fähigkeit des Meßsystems von Bedeutung. Wichtige Entwicklungskriterien waren auch die Nutzerfreundlichkeit und geringe Kosten. Nicht zuletzt sollte der modulare Aufbau des Systems eine nachträgliche Integration zusätzlicher Meßkomponenten ermöglichen. Die Wahl des Meßprinzips für die Kinetik des Ganges fiel auf den Einsatz von Druckmeßsohlen. Folgende Gründe führten u.a. zu dieser Entscheidung: · Eine Messung mit Druckmeßsohlen erlaubt die Bestimmung der örtlichen Druckverteilung unter dem Fuß beim Gehen, d.h. man erkennt an welcher Stelle des Fußes der Druck auftritt, ob an der Ferse oder am Vorfuß. · Die Auswertung kann anhand einer großen Zahl aufeinanderfolgender Schritte erfolgen. · Bei Messungen mit Sohlen ist man nicht ortsgebunden. Sowohl Untersuchungen auf dem Laufband, als auch im Laufgang sind möglich. Ebenso kann die Messung im beliebigen Gelän-de (z.B. auf dem Sportplatz oder auf der Treppe) durchgeführt werden. Für die Messung der Kinematik finden Goniometer Verwendung. Ebenso wie bei den Druckmeß-sohlen, sind Goniometermessungen nicht ortsgebunden. Wichtig für die Entscheidung zugunsten der Goniometrie ist auch, daß diese preiswerter ist als die meisten anderen kinematischen Meß-verfahren. An das Meßsystem können noch weitere Sensoren angeschlossen werden. Mögliche Sensoren sind zum Beispiel aktive Oberflächenelektroden für Elektromyographie-Messungen oder Beschleu-nigungssensoren. Die Datenübertragung erfolgt über Funk. Eine wesentliche Aufgabe zum Erreichen des Hauptziels, bestand darin, aufbauend auf dem all-gemein anerkannten Erkenntnisstand, Gangparameter zu entwickeln, welche die verschiedenen Einzelaspekte des menschlichen Ganges hinreichend genau beschreiben. Wichtig für die Datenre-duktion war dabei die Berechnung eines für den zu Untersuchenden typischen mittleren Schrittes. Insbesondere aus der Sicht der Nutzerfreundlichkeit ist eine Datenbank für die Charakterisierung des unauffälligen Ganges erstellt worden. Der Nutzer erhält damit die Möglichkeit, seine gemesse-nen Daten mit den Daten einer gangunauffälligen Probandengruppe zu vergleichen.

Main goal of the thesis was the development of a gait analysis measurement system, supporting the measurement of kinetics and kinematics of the gait. For practical application were important the online-abilities of the measuring system. Criteria for development were user friendliness and low cost. The modular build of the system is meant to provide the ability for later integration of other sensors. The choice of measuring principle for the kinetics of gait were pressure measuring insoles. The following reasons led to this decision: · The measurement with insoles allows locating the pressure distribution under the foot during walking, i.e. the point of pressure can be allocated to the forefoot or heel. · The evaluation can be based on many consecutive steps. · The measurement with insoles is not bound to a place. Measurement on a tread mill as well as on a defined stretch of hall. The measurement can take place in the surrounding of choice (for example in a sporting arena or on a stairway). For the kinematic measurements were used goniometers. As with the measurements with insoles the goniometer measurements are not bound to one place. An important reason for the decision to use goniometers rather than other kinematic measurement devices was amongst others it cost effectiveness. A number of different sensors can be attached to the measurement system. Other possible sensors could be active surface electrodes for electromyographic measurements or accelerometers. The data transmission is wireless. A main task on the way to reaching the main goal, was to develop gait parameters basing on the current knowledge which describe the different aspects of human gait appropriately. An important step towards data reduction was the calculation of a typical average step for the examinee. With view towards user friendliness a data base was developed in order to facilitate the characterisation of normal gait. The user can compare his measured data to the data of a group with normal gait.