Bei der wissenschaftlichen Ganganalyse steht nicht wie bei der klinischen Analyse die Alltagstauglichkeit, sondern die Genauigkeit und Komplexität der ermittelten Daten im Vordergrund. Komplexe biomechanische Modelle werden eingesetzt, um mit einer Vielzahl von Kameras und synchronisierten Geräten ein möglichst umfangreiches und präzises Bild des Gangzyklus zu ermitteln. Diese Methodik braucht oft wesentlich mehr Zeit als die klinische Analysemethode, ist aber für die komplexe wissenschaftliche Auswertung nötig.
Die Analyse folgt dem Modell von Rancho Los Amigos (J. Perry, 1984) und unterteilt den Gangzyklus in 8 Phasen. So können Funktion und Abweichungen für jede Phase genau ermittelt werden und ein begründetes Vorgehen in der Therapie aufgebaut werden. Dabei werden Kinematik, Kinetik und Muskelaktivität untersucht.
Über Jahrzente haben Inman (1968), Sutherland (1984) und Perry (1992) die Mechanik des menschlichen Gang systematisch analysiert. Dieses Wissen gelangt durch technische Unterstützung zunehmend in die Praxis und immer mehr Patienten profitieren davon (Gage, 1993).
Krankhafte Veränderungen wirken sich auf die Effizienz der Muskulatur aus. Der Mensch versucht jedoch selbst unter schwersten Beeinträchtigungen die Fähigkeit des Gehens zu erhalten. Folglich ergeben sich differenzierte Gangmuster, in denen sich normale und abnorme Bewegungen mit unterschiedlicher Gewichtung mischen.
Im Allgemeinen stehen eine Reihe von therapeutischen Maßnahmen zur Verfügung, um das Ausmaß einer Schädigung und die sich daraus ergebende Beeinträchtigung des Gehens zu begrenzen. Ihre volle Wirksamkeit entfalten solche korrigierenden Maßnahmen nur, wenn das primäre Defizit lokalisiert werden konnte und nicht eine kompensatorische Aktion behandelt wird. Oft sind jedoch kompensatorische Defizite und Schädigungen augenfälliger als die zugrunde liegende primäre Ursache und es müssen augenfällige und wenig offensichtliche Bewegungsmuster wahrgenommen und überprüft werden (Perry, 1992).
Die systematische Ganganalyse umfasst 3 Schritte:
- Strukturierung der Information
- Beobachtung nach einem streng festgelegten Schema
- Interpretation der Daten nach festgelegten Regeln
Bei der Betrachtung müssen folgende Parameter berücksichtigt werden:
- Die Kinematik definiert den Umfang und den zeitlichen Ablauf jeder
Gelenkbewegung. Im Fokus stehen oft Hüfte, Knie und Sprunggelenk in sagittaler und frontaler Ebene. - Die Kinetik stellt Informationen über innere Kräfte und die Bodenreaktionskraft zur Verfügung, um Kräfte die auf den Körper und die Gelenke wirken, einzubeziehen. Vor allem durch das Körpergewicht ausgelöste Drehmomente an den Gelenken sind oft eine wichtige Information.
- Die dynamische Elektromyografie (EMG) gibt Information über Aktivierung und Intensität der Muskulatur.
Simi Motion zeichnet sich vor allem durch seine vielfältigen Möglichkeiten der 2D- und 3D-Kinematographie sowie die Integration externer Messgeräte wie EMG und Kraftmessplatten aus. Simi Motion bietet umfangreiche Möglichkeiten der Datenfilterung und Bearbeitung. Simi Motion ist das Premiumprodukt mit vielfältigen Modulen und Konfigurationsmöglichkeiten. Für die Nutzung von Simi Motion ist ein erfahrener und gut ausgebildeter Nutzer und ein angemessener zeitlicher Rahmen für die Analyse nötig.
Für die wissenschaftliche Ganganalyse wird unsere Software zumeist in Verbindung mit mindestens sechs, besser acht Highspeed-Kameras eingesetzt. Mit diesen wird der Gang des Patienten synchron aufgezeichnet und die Gelenkbewegungen werden dreidimensional ausgewertet. Zusätzlich werden elektromyographische Daten und Bodenreaktionskräfte mittels Kraftmessplatten synchron aufgezeichnet, um die kinematischen Informationen, Bodenreaktionskraft und Muskeleinsatz gemeinsam analysieren zu können. Um eine umfangreiche kinematische Datenbasis zu erhalten, werden umfangreiche Markersets am Patienten befestigt. In der klinischen Praxis beschränkt sich das Markerset oft auf die unteren Extremitäten. Typischerweise werden dazu etwa 15-20 Marker verwendet. Das Markermodell repräsentiert dabei meist ein spezifisches biomechanisches Modell, mit dem Gelenkwinkel, Segmentrotationen und innere Kräfte berechnet werden können (inverse Kinematik / inverse Dynamik).
Bei dem Design eines wissenschaftlichen Ganganalyselabors ist die individuelle Beratung und Planung wesentlicher Teil. Die Datenaufnahme und Auswertung wird den jeweiligen Bedürfnissen speziell angepasst und konfiguriert.
Grundsätzlich gibt es vier Messbereiche für die Bewegungsmuster des menschlichen Gangs:
- Die Kinematik definiert den Umfang und den zeitlichen Ablauf jeder Gelenkbewegung. Gelenkwinkel von Hüfte, Knie und Sprunggelenk können grafisch dargestellt werden. Die Bewegungen werden dabei aus 3D-Koordinaten reflektierender Marker, die mit digitalen Kameras erfasst wurden, berechnet.
- Die Kinetik erfasst und berechnet die Kräfte, welche auf den Körper und im Körper wirken, und deren Auswirkungen.
- Die dynamische Elektromyografie (EMG) zeichnet das elektrische Aktivitätsmuster der Muskulatur auf.
- Die Effizienz des Gangs kann über den Energieverbrauch bestimmt werden. Menschen mit Gang- und Haltungsproblemen verbrauchen mehr Energie beim Gehen.
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