WP1314 Sprint mit Beinprothese

 Spint mit Prothese Sprint mit Beinprothese
Autor Philipp Ries
Veranstaltung PS Biomechanik
Semester WS 2013
Bearbeitungsdauer 15 Min
Präsentationstermin 28.01.2013
Zuletzt geändert am 08.01.2014



1. Einleitung

Dieses Modul baut auf das bestehende Modul WP1212 Beinprothesen, sowie auf das Erweiterungsmodul WP1312 Prothetik Grundlagen auf und beschäftigt sich speziell mit dem Sprintlauf mit Beinprothese. Augenmerk liegt auf dem Aufbau von Sprintprothesen für Ober- sowie Unterschenkelamputierte Läufer und einem Einblick in dessen Biomechanik anhand eines Vergleichs mit nichtamputierten Läufern.

Ein Kurzer einstieg zum Thema Sportler mit Prothesen und Amputierte im Sport findet sich unter WP1212 Beinprothesen. Im weiteren wird jedoch ausschließlich auf den Kurzstreckenlauf und vor allem den 100 Meter Sprint eingegangen.

2. Allgemeines

Die Anforderungen die an den Athleten gestellt werden machen es Sinnvoll den 100 m-Sprint anhand der Geschwindigkeits-Weg-Merkmale zu beschreiben.

Nach Grundlach (1973) wird dieser in 3 Phasen eingeteilt:

  1. Beschleunigungsphase ( ca. 0-30 m)
  2. Phase maximaler Geschwindigkeit (ca. 30-70 m)
  3. Phase geringfügig sinkender Geschwindigkeit (ca. 70-100m)

Hierzu ist zu sagen, dass sich die 2. und 3. Phase aus biomechanischer Sicht kaum unterscheiden.

Es wird angenommen, dass diese Charakteristik sich auf den Sprint bei Prothesenträgern übertragen lässt. (Schmalz 2012 s.34)
Eine komplette biomechanische Analyse erfordert Ergebnisse von Messungen der Bodenreaktionskräfte, Kinematik der Bewegung und der Muskelaktivitäten. Auf Grund der Komplexität werden im Folgenden nur Grundsätzliche Überlegungen zu Auswirkung des Amputationsniveaus auf die Biomechanik und Vergleiche zwischen nichtamputierten und amputierten Sprintern unternommen.

3. Die Sprintfeder

Die Sprintfedern des beidseitig unterschenkelamputierten Athleten Oscar Pistorius http://en.wikipedia.org/wiki/File:Oscar_Pistorius_at_International_Paralympic_Day,_Trafalgar_Square,_London_-_20110908.jpg

Prothesen welche für den Sprint eingesetzt werden, sind heutzutage ausschließlich aus Carbon gefertigt. Die sogenannte Sprintfeder muss möglichst leicht, dabei aber auch stabil und gleichzeitig elastisch sein. Die Feder besteht aus einer Verbindungsmöglichkeit zum Schaft, der Feder an sich und an die Kontaktfläche zum Boden angebrachten Hartgummielementen, in die meißtens Spikes eingelassen sind um beste Bodenhaftung zu garantieren.
Bei allen, für hohe Geschwindigkeit konzipierten Prothesen fällt auf, dass die Ferse vollkommen wegfällt. Dies lässt sich anhand des Fußballenlaufs erklären, bei dem auch Nichtamputierte Athleten die Ferse während des gesamten Laufs nicht einsetzen.Sie fällt also weg um das Gewicht zu reduzieren. Es ist somit fast nicht möglich mit diesen Prothesen still zu stehen, da man ständig wie auf Zehenspitzen läuft und sich bewegen muss, um die Balance zu halten. Die Sprintprothese ist demnach deutlich länger als ein natürlicher Fuß, um sich dieser Höhe Anzupassen.
Des Weiteren wird die Prothese teilweise bis zu 25 mm länger ausgelegt, um die Plantarflexion und die Vertikale Verlagerung bei der Belastung des Fußes auszugleichen.
Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, nach Gefühl des Sportlers kann die Prothese auch verkürzt werden, um ein Hängenbleiben des Fußes während des Durchschwingens zu vermeiden. (Bohn 2003 s.23)


3.1 Unterschenkelamputierte Sprinter

Oscar Pistorius auf seinen Sprintprothesen http://en.wikipedia.org/wiki/File:Oscar_Pistorius-2.jpg

Das Finale über 100 Meter der Kategorie T44 bei den paralympischen Spielen 2012 in London. Das Rennen startet bei 5:45 Min.

Unterschenkelamputierte sind der paralympischen Schadensklasse T44 untergeordnet. Da die Oberschenkelmuskulatur sowie die Kniemuskulatur noch intakt ist sind die Sportler in der Lage Horizontalgeschwindigkeit zu erzeugen. Der für den Sprint typische „aktive“ Fußaufsatz entfällt jedoch auf Grund des fehlenden Oberen Sprunggelenks.
Auch kann durch dieses kein Abstoßen erfolgen. Durch moderne Sprintprothesen lassen sich diese Kräfte jedoch teilweise kompensieren. Die elastischen Eigenschaften der verwendeten Faserverbundwerkstoffe mit Carbonfasern, können sehr hohe Momente erzeugen, welche die Funktion des oberen Sprunggelenks teilweise ausgleichen. Der Schaft, welcher die Verbindung von Prothese und Athlet darstellt, wirft allerdings bei Unterschenkelamputierten ein Problem auf. Um höchste Sicherheit zu garantieren muss er so fest wie möglich sitzen, was in den meisten Fällen in einer Beeinträchtigung des Kniebeugungswinkels resultiert.(Schmalz 2012 s.35)





3.2 Oberschenkelamputierte Sprinter


Das Finale Über 100 Meter der Kategorie T42 bei paralympischen Spielen 2012 in London. Start bei 2:10 Min.

Oberschenkelamputierte Athleten werden bei den Paralympics unter der Schadensklasse T42 zugeordnet. Das fehlende Kniegelenk wird hier meist durch ein hydraulisches Kniegelenk mit auf den Athleten angepassten Einstellungen ersetzt. Unter WP1212 Beinprothesen findet sich eine Beschreibung mit Aufbau sowie Erläuterungen zu den Einzelnen Bestandteilen.

Auf Grund der hohen Dynamik der Bewegungsabläufe kommt ein Kniegelenk mit Standphasensicherung für Athleten nicht in Frage, da diese beim Sprint zu hohe Wiederstände erzeugen würden. Das Problem der während der Kontaktphase auftretenden Flexionsmomente, kann durch ein mehrachsiges Kniegelenk mit nach dorsal verlagerter Momentandrehachse (siehe WP1312 Prothetik Grundlagen unter Prothesen der unteren Extremität, 3. Abs.) und durch eine Anpassung des Laufstils behoben werden. Während der Phase der maximalen Geschwindigkeit wird während des Stützes eine ruckartige Vorneigung des Oberkörpers beobachtet. Bei Nichtamputierten und Unterschenkelamputierten ist dies kein Bestandteil der Bewegungstechnik. (Schmalz 2012 s.37) vermutet, dass mit dieser Variante der Körperschwerpunkt deutlich nach ventral verlagert, was eine Streckung und somit Stabilisierung des Kniegelenks nach sich zieht.



Verfasst von Philipp Ries

4. Standpunkt

Tabelle: Vergleich der gegenwärtigen 100 m-Weltrekordleistungen für Nichtamputierte, Unterschenkelamputierte (T44) und Oberschenkelamputiert (T42) Stand: 30.05.2012









Die Forschung auf dem Gebiet der Sportprothesen steht nicht still. Durch Erweiterung der Technischen Möglichkeiten können immer bessere Sportprothesen entwickelt werden, mit denen höhere Leistungen erbracht werden können. Folge davon ist eine Annäherung der erzielten Werte an die von nichtamputierten Athleten. Wie die Tabelle zeigt, ist dort allerdings gerade bei oberschenkelamputierten Athleten noch Luft nach oben.

5. Ausblick

Es weitere Wikis zum Thema Sport mit Prothese sind möglich. Die unterschiedlichen sportartspezifischen Prothesen könnten vorgestellt und verglichen werden. Besonders der Unterscheid zwischen Sprung- und Laufprothesen wäre spannend. Auch zum Sprint mit Prothese sind Erweiterungen vorstellbar.

6. Quellen

Literatur

  1. Schmalz, T. (2012) Der Sprintlauf mit Beinprothese. Orthopädie-Technik 7, 34ff
  2. Bohn, C. (2003) Biomechanische Untersuchungen des leichtathletischen Laufs oberschenkelamputierter Athleten, Inauguraldissertation, Johann-Wolfgang-Goethe-Universitätzu Frankfurt am Main
  3. Wiemann, K. Präzisierung des Lombardischen Paradoxons in der Funktion der ischiocuralen Muskeln beim Sprint. Sportwissenschaften 4, 413ff
  4. Grundlach,H.(1973), Biomechanische Analysen, Leipzig

Internetquellen

  1. G.-P. Brüggemann, A. Arampatzis, F. Emrich (2007), Biomechanical and metabolic analysis of long sprint running of the double transtibial amputee athlete O. Pistorius using Cheetah sprint prostheses, Zugriff am 07.01.2014 unter http://www.aipsmedia.com/allegati/Pistorius_Final_Report.pdf
Kategorie Ries Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 07 Pkt sehr allgemeine Beschreibung, mehr Bezüge zu Grundlagen wünschenswert
Form (max. 5) 04 Pkt Übergeordnete Kapitel fehlen
Bonus (max. 2) 00 Pkt
Einzelbewertung 11 Pkt 11 Punkte = 100%
Gesamtbewertung 11/15 Punkte = 73%
biomechanik/projekte/ws2013/wp1314_prothetik_im_sport.txt · Zuletzt geändert: 08.12.2016 08:16 von Filip Cengic
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