FMP1402 Sprunggelenk

Modul-Icon FMP 1402
Veranstaltung PS Forschungsmethoden 2
Leitung Prof. Dr. phil. Andre Seyfarth
Dozent Dario Tokur
Autoren Tobis Hastert, Sebastian Halbig, Marius Schulz, Lukas Schwikart


Einleitung


In unserem Projekt, untersuchen wir wie sich verschiedene Kräfte auf das Sprunggelenk und dessen Gleichgewicht auswirken. Desweiteren haben wir untersucht, wie sich das Gleichgewichtsverhalten bei ein- und zweigelenkigen Muskeln unterscheidet. Zu diesem Versuch wurden mehrere Studien durchgeführt, um sehen zu können welche Auswirkungen verschiedene Kräfte auf das Sprunggelenk haben. Diese Studien wurden von unserer Gruppe anschließend ausgewertet und verglichen.

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz

Fragestellung

Wie verhalten sich die zweigelenkigen Muskeln im Oberschenkel, wenn ein Seil, das am Sprunggelenk befestigt ist, in Richtung Anterior oder Posterior gezogen wird?

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz

Hypothesen

H0: Die zweigelenkigen Muskeln sind Hauptverantwortlich für die Gleichgewichtserhaltung. Gegen das nach vorne kippen vor allem die ischiocurale Muskulatur, gegen das nach hinten kippen der musculus rectus femoris.
Begründung H0: In einem Experiment, welches wir intern in unserer Gruppe ausgeführt haben (Proband stand auf einem Bein und hat Anterior oder Posterior leichte Kraftstöße auf seinen Körper bekommen), kam uns der Gedanke, dass die Oberschenkelmuskulatur Hauptverantwortlich für die Stabilisation sein muss. Diesen Gedanken unterteilten wir dann nochmal in eingelenkige und zweigelenkige Muskeln.

H1: Die zweigelenkigen Muskeln sind nicht Hauptverantwortlich für die Gleichgewichtserhaltung.
Begründung H1: Falls die zweigelenkigen Muskeln nicht Hauptverantwortlich sind, müssen es zwangsläufig die eingelenkigen Muskeln sein.

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz

Methode

Versuchsaufbau: In unserem Versuch haben wir die Auftretenden Bodenreaktionskräfte und die Höhe der Muskelaktivitäten via Kraftmessplatte und EMG Elektroden gemessen und auf einem PC aufgezeichnet. Mittels Motiontracking wurde außerdem noch ein drei demensionales Bild von dem Probanden während des Versuch erstellt. Die EMG Elektroden wurden, nach vorheriger Reinigung der entsprechenden Flächen, auf folgenden Muskeln aufgeklebt.
Rechtes Bein: Biceps Femoris, Rectus Femoris, Gluteus, Semitendinosus und am Vastus Medialis Elektroden angebracht. Linkes Bein: Biceps Femoris, Rectus Femoris, Gastrocnemius Lateralis, Gastrocnemius Medialis, Gluteus, Soleus, Semitendinosus, Tibialis Anterior, Vastus Lateralis und der Vastus Medialis.

Versuchsablauf: Der Versuch sah vor, dass sich der Proband auf die Kraftmessplatte stellt und Störungen von verschiedener Stärke (10/20/30 Newton) auf das Fussgelenk gebracht wurden. Um ein möglichst aussagekräftige Ergebnisse zu bekommen wurde die Störung sowohl von anterior als auch von posterior durchgeführt und es wurde der Einfluss von Verschiedenen Beinwinkeln betrachtet 145°, 155° und 180°. Jeder der 6 Versuche dauerte 100 Sekunden, mit jeweils 6 Störungen (zweimal je 10/20/30 Newton). Um Anpassungseffekte zu vermeiden wurden sowohl die die Reihenfolge der Kraftlevel in einem Versuch, als auch die Beinwinkel sowie posterior oder anterior in Randomisierter Reihenfolge durchgeführt.
Bei einer Störung wurde die Kraft langsam über 3 Sekunden aufgebaut, dann kurz gehalten und dann Plötzlich gelöst, bevor es nach 5 Sekunden Pause die nächsten Störung aufgebaut wurde.

Versuchsauswertung: Die Auswertung erfolgte einige Wochen nach dem Experiment. Zuerst mussten die Daten geglättet werden und anschließend in Excel eingetragen werden. Der Mittelwert wurde mit Hilfe der geglätteten Daten herausgefunden. Dank der Mittelwerte war es möglich, die Diagramme zu erstellen und die Störungen zu erkennen. Durch die Schaubilder konnte erkannt werden, ob die Hypothesen bestätigt, beziehungsweise zurückgewiesen werden mussten. Komplikationen traten in den Schaubildern auf, als auf der y-Achse nur die Werte Null zu erkennen waren. Beim ersten Versuchsprobanden entschieden wir uns für eine der sechs Störungen. Diese filterten wir heraus und stellten sie vergrößert in der Datenauswertung dar.

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz

Ergebnisse

Im folgenden Abschntt werden zwei Versuche mit der Störung von Anterior und einem Beinwinkel von 155° betrachtet.

Von den Ergebnissen aus dem Experiment ist der Absolutwert genommen worden, um es besser visualisieren zu können. Außerdem wurden alle Werte geglättet um kleinere Messabweichungen zu ignorieren.

Es wurden jeweils zwei zweigelenkige (Biceps Femoris und Rectus Femoris) und zwei eingelenkige (Vastus Medialis und Vastus Lateralis) Oberschenkelmuskeln genauer betrachtet um einen Vergleich ziehen zu können.

In diesem Versuch wird der Rectus Femoris durchweg am Meisten aktiviert. Auch ist es möglich anhand der Kurven auf die Zeit der Störung zu schließen. Der Biceps Femoris ist auf einem insgesamt niedrigen Niveau, hat aber ein paar deutliche Ausreißer. Die eingelenkigen Muskeln werden beide noch weniger beansprucht. Sie sind auf einem durchgehend niedrigem Niveau und zeigen keine großen Ausreißer an.


Auswertung des ersten Probanden

Beim zweiten Versuch zeigt sich ein ähnliches Bild. Der Biceps Femoris wird durchgehend aktiviert mit zeitlich passenden schwer zu erkennenden Spitzen. Dies liegt am Ende des Diagramms, welches unverhältnismäßig hoch steigt. Wahrscheinlich ist die Versuchsperson schon von der Messplatte gestiegen, was sich auch in den anderen Diagrammen zeigt. Der Rectus Femoris wird stark aktiviert und fällt gegen Ende der Messung auf Null. Der Vastus Lateralis verhält sich genau wie der Rectus Femoris. Der Vastus Medialis wird insgesamt weniger aktiviert und fällt genau wie der Rectus Femoris und der Vastus Lateralis gegen Ende der Messung auf Null.

Auswertung des zweiten Probanden

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz, L. Schwikart

Diskussion

Um ein repräsentatives Ergebnis für unsere Forschungsfrage zu erhalten, haben wir zwei Sportstudenten als Testpersonen für den beschriebenen Versuch gewählt. Nach den Auswertungen der einzelnen Probanden konnten wir feststellen, dass die zweigelenkigen Muskeln, sprich rectus femoris und biceps femoris, hauptverantwortlich für das Gleichgewicht sind. Abschließend lässt sich sagen, dass unsere H0 Hypothese bestätigt wurde.

verfasst von T. Hastert, S. Halbig, M. Schulz

Fazit / Eigener Standpunkt

Wie unsere Auswertung oben zeigt, wurden die zweigelenkigen Muskeln mehr beansprucht, als die eingelenkigen. Dies belegt, dass unsere H0-Hypothese korrekt vermutet wurde. Probleme sind bei der Erfassung der Daten aufgetreten, da die Durchführung der Testreihe nicht optimal verlief und somit einige Daten nicht zu verwenden waren. Mit Aufstellen der Grafiken traten weitere Schwierigkeiten, weil es keinen Aufschluss über die Muskelkontraktionen gab. Dies könnte damit in Verbindung stehen, dass nicht genug Zeit bei der Erfassung von Messwerten im Labor (zu viele Probanden) zur Verfügung stand. Dadurch entstand ungewollt ein hektisches Arbeitsklima, welches ein ungenaues Arbeiten hervorgerufen hat. Dies könnte man für spätere Studien vermeiden, indem weniger Probanden an einem Tag ausgewertet werden. Trotz der aufgetretenen Differenzen wurde viel positives und wissenswertes aus dem Projekt mitgenommen.

verfasst von S. Halbig, M. Schulz, T. Hastert


Literatur

Günther, et al. (2009). All leg joints contribute to quiet human stance: a mechanical analysis. http://www.jbiomech.com/article/S0021-9290(09)00454-0/abstract?cc=y. Letzter Zugriff am 15.09.2014.

Hochmuth, G. (1967). Biomechanik sportlicher Bewegungen. Frankfurt (a. M.): Limpert-Verlag GmbH.

fm/ps_fometh2/ss2014/balance_exp1a.txt · Zuletzt geändert: 18.12.2014 11:05 von Dario Tokur
GNU Free Documentation License 1.3
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0