Gruppe 9

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Veranstaltung Forschungsmethoden 2 PS
Autor Marc-Martin Kaul, Christian Ortu, Jens Ries, Lukas Schraven
Bearbeitungsdauer 45 Minuten
Präsentationstermin 29.06.2016
Zuletzt geändert 15.08.2016


Einleitung

In der vorliegenden Projektarbeit soll der Einfluss von unterschiedlichen Geschwindigkeiten beim Gehen auf die Veränderung des Fußwinkels untersucht werden. Dabei ist für uns von entscheidendem Aspekt der gleiche Zeitpunkt des ersten Bodenkontakts bzw. Auftretens (Englisch: touchdown), da uns interessiert wie der Fuß dort zu verschiedenen Geschwindigkeiten angestellt ist. Da der Zeitgang des Einflusses noch nicht genügend erforscht ist, wollen wir auf diesen Aspekt eine besondere Betonung legen. So war eines der Ergebnisse, dass sich der Fußwinkel nur in der Abdruck und Schwungphase verändert. Schlagwörter: - Merkmale versch. Geschwindigkeiten beim Touchdown

  1. Unterschiede zwischen den verschiedenen Geschwindigkeiten erkennen
  2. Verschieden Laufstile unterscheiden können
  3. Zeitpunkt der Veränderung des Fußwinkels kennen lernen



Einführendes Beispiel

Wer kennt das folgende Phänomen nicht? Sie gehen von zuhause in die Schule, in die Uni oder auf die Arbeit. Vielleicht gehen Sie auch einfach nur nett ein Eis essen oder sind mit Freunden verabredet. Dabei wollen Sie mit dem Bus fahren und schlendern in aller Gemütlichkeit den Weg entlang und vergessen so langsam immer mehr die Zeit. Die Bushaltestelle ist noch gut 100 Meter entfernt uns Sie können von weitem schon den heranfahrenden Bus erkennen. Bei dem schönen Wetter rennen, auf keinen Fall, Sie wollen ja nicht ins Schwitzen kommen. Also fangen Sie ohne bewusst nachzudenken langsam an das Tempo beim Gehen zu erhöhen und je näher der Bus kommt, umso schneller gehen Sie. Doch was genau passiert dabei in Ihren Gelenken, umso schneller Sie werden? Und was können Sie Ihren Füßen eigentlich zumuten, ohne Gefahr zu gehen, auch noch umzuknicken?



Stand der Forschung, Interpretation und weiteres Vorgehen

Nach aktuellem Stand des Wissens geht aus vorliegenden Befunden (Untersuchung nach Gustaffson 2000) hervor, dass sich der Achillessehnenwinkel bei den Neutralfüßern und Überpronieren und der Fuß-Bodenwinkel bei den Neutralfüßern und den Supinierern signifikant verändern. Allerdings wurden bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten in sämtlichen Gruppen keine signifikanten Unterschiede und Fußboden- und Achillessehenwinkel festgestellt. Dem Gegenübergestellt zeigen Arbeiten von Niggs und Smith et al deutliche Änderungen der Pronation beim Laufen unterschiedlicher Geschwindigkeiten aufweisen. Dieser Teil ist auf aktuellem Stand bereits gut ermittelt worden, aus diesem Grund soll sich diese Gruppenuntersuchung nun auf einen anderen Teil konzentrieren, nämlich der Dorsiflexion zum Zeitpunkt des Touchdowns zwischen Schienbeinmuskel und Fußspann.



Weiterführende Gedanken

Aus dem Anfangs erwähnten Beispiel geht hervor, dass wir einfach eine weitere Untersuchung anlegen wollten. Schauen wir dazu noch mal zurück auf unsere Frage warum sich der Winkel des Fußes zwischen Schienbein und Span bei verschiedenen Geschwindigkeiten zum Zeitpunkt des Touch-Downs verändert. Mithilfe der Untersuchung können wir dies nun anhand von Anpassungen der Muskulatur auf die höheren Bodenreaktionskräften beim Gehen erklären. Dazu noch ein paar weiterführende Gedanken zu dem untersuchten Thema „Fußwinkel (Schienbein-Spann) beim Touch-Down bei versch. Geschwindigkeiten während des Gehens“, die unsere Notwendigkeit unterstreichen sollen. Wofür ist diese Untersuchung gut? Wem bringt sie etwas? Gibt es vielleicht Alltagssituationen für die eine solche Forschung interessant ist? Denkt man das Ganze jetzt in einem größeren Zusammenhang, was alles möglich ist an Einlagen, Prothesen etc. die durch Verletzungen notwendig werden, erschien es uns sinnvoll eine Untersuchung zum Zeitpunkt des Touchdowns im Fußwinkel anzugehen. Um möglicherweise Lücken und Verbesserungsmöglichkeiten in den heutigen Behandlungsmethoden aufzuzeigen. So ist eine der Fragen, ob dämpfende Sohlen oder Einlagen Einfluss auf die Winkelgröße haben? Können Prothesen noch effizienter und im Tragekomfort werden?

Es ist durchaus erstrebenswert die verschiedenen Gangarten zu analysieren. Dank der Variationen die wir bei der Fortbewegung zur Auswahl haben, können wir uns ideal an die Umgebung anpassen. In der vorgestellten Untersuchung ging es um das schnelle Gehen zur Bushaltestelle und der damit verbundene Fußwinkel zwischen Schienbein und Span. Spannend zu untersuchen wäre auch das menschliche Verhalten bei verschieden Harten oder Weichen Untergründen wie zum Beispiel das laufen auf Sand oder Waldboden. Anhand dieses alltäglichen Beispiel lässt sich erkennen, dass die verschiedenen Winkel des Fußgelenks perfekte Anpassungen des Menschen auf seine Umwelt sind um möglichst effizient zu Gehen. Die Gangart eines Menschen ist wie ein Fingerabdruck. Man erkennt von weiten schon Personen anhand ihres Laufstyles. Anhand von Ganganalysen könnte man vielleicht parallelen zu dem physischen Zustand von Personen ziehen. Dies ist wiederum ein neues Forschungsfeld und zeigt wie vielfältig die Ganganalyse ist.

Methodik

In unserer Forschung wollten wir die Winkelgöße zwischen Schienbein und Spann beim Gehen zum Zeitpunkt des Touchdowns untersuchen. Bei der Untersuchung standen uns zwei Probanden zur Verfügung : Proband 1: 22J, 183cm, 772N (Gewicht), 1,9m/s bevorzugtes Lauftempo Proband 2: 27J, 172cm, 727N (Gewicht), 1,867m/s bevorzug. Lauftempo

Die zwei Probanden sollten dann mit 25%, 50%, 75%, 100% und 125% Ihres bevorzugten Lauftempos auf einem Laufband mit integrierten Kraftmessplatten laufen über eine Testdauer von 90 Sekunden. Zudem wurden an den Probanden Marker angebracht um mit Hilfe des Motion Capture Systems 3-Dimensionale Modelle auf dem Computer zu konstruieren. Um unsere Ergebnisse erheben zu können wurden die Marker am Knie außen, Knöchel außen und Fußspitze(L_Kne_O, L_Ank_O, L_Mt2) angebracht. Mit Hilfe dieser Punkte können wir über Matlab die genaue Winkelgröße zum Zeitpunkt des Touchdowns ermitteln.

Durch die vorhergehenden Überlegungen und eigenes betrachten haben wir die folgenden Hypothesen aufgestellt:

H1: Unterschiedliche Geschwindigkeiten beim Gehen bewirken einen kleineren Fußwinkel im Initialkontakt (Touchdown) H1.2: Unterschiedliche Geschwindigkeiten beim Gehen bewirken einen größeren Fußwinkel im Initialkontakt (Touchdown) H0: Die unterschiedlichen Gehgeschwindigkeiten haben keinen Einfluss auf den Fußwinkel

Ergebnisse

Nachdem wir unsere Probanden getestet und erfasst haben, mussten wir mit Hilfe von Matlab nun die gewonnenen Daten auswerten. Zum einen brauchten wir den genauen Winkel zwischen Schienbein und Spann und zum anderen den genauen Zeitpunkt des Touchdowns. Diese daraus entstandenen Tabellen haben wir dann aufeinander angepasst und daraus das arithmetische Mittel gebildet, um die Daten gut auswerten zu können.



Ergebnistabelle

Tabelle 1:
Proband 1 Proband 2
Arithmetische Mittel 25% = 98,7953°
75% = 97,6266°
125% = 95,7263°
25% = 104,3347°
75% = 100,5504°
125% = 89,1082°
Standardabweichung 25% = 1,3420°
75% = 1,0340°
125% = 1,7355
25% = 0,7552°
75% = 0,9353°
125% = 3,5060°
Minimum 25% = 95,5519°
75% =94,4648°
125% =91,8115°
25% = 101,4050°
75% = 98,2714°
125% = 87,7562°
Maximum 25% = 100,8556°
75% = 99,7217°
125% = 99,2562°
25% = 105,4439°
75% = 102,5229°
125% = 95,6514°



Diskussion

Am Forschungsprojekt nahmen nur zwei Probanden teil, nicht genug um eine signifikante Entscheidung über die Winkelveränderung zwischen Schienbein und Spann bei unterschiedlichen Gehgeschwindigkeiten im Initialkontakt zu treffen. Dies möchten wir erwähnen, damit klar ist, dass die folgende Interpretation der Ergebnisse nicht für die Allgemeinheit spricht, sondern sich nur auf die erhobenen Daten der zwei Probanden bezieht. Um eine allgemein gültige Aussage zu treffen benötigt man eine größere Anzahl an Probanden. In unserem Fall wäre 12 eine gute Zahl.

Wenn man das Arithmetische Mittel des Winkels zu unterschiedlichen Gehgeschwindigkeiten betrachtet, stellt man schnell fest, dass dieses bei Anstieg des Tempos sinkt. Bei Proband 1 verringert sich der Winkel von 98,7953°, bei 25% des PTS, auf 95,7263° bei 125%, was eine Veränderung um 3,069° bedeutet. Bei Proband 2 äußert sich das alles stärker, da sein Winkel von 104,3347° auf 89,1082° fällt. Dies ist eine Veränderung von 15,2265°. Abschließend lässt sich sagen, dass sich der Winkel zwischen Schienbein und Spann zum Zeitpunkt des Initialkontakts bei Anstieg der Geschwindigkeit verkleinert. Damit bestätigt sich unsere H1-Hypothese und H0, sowie H1.2 werden abgelehnt.

Zusammenfassung

Gegenstand der Untersuchung war die Veränderung des Winkels zwischen Spann und Schienbein. Es wurden 2 Probanden zu unterschiedlichen Geschwindikeiten untersucht. Mit Hilfe von diversen Hilfsmitteln (Motion Capturing, Matlab) wurden die Daten ausgewertet und als Ergebnis wurde festgestellt, dass es keine überzufällige Zusammenhänge zwischen den Winkel zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten gibt.

Eine Interessante Beobachtung wurde allerdings diesbezüglich gemacht, dass sich der selbe Winkel zwar nicht beim Touchdown signifikant verändert, dafür aber sehr wohl in den Schwung- und Abdruckphasen.

Literatur

Gustafson, B. (2000). Pronationswinkel des Rückfußes in Abhängigkeit der Laufgeschwindigkeit und der Fußstellung. Zugriff am 05. Juni 2016 unter http://www.currex.de/de/files/Publikationen/pronationswinkel_in_abhaengigkeit_der_geschwindigkeit.pdf

Kramers-de Quervain, I., Stüssi, E. & Stacoff, A. (2008). Ganganalyse beim Gehen und Laufen. Zugriff am 05. Juni 2016 unter http://www.sgsm.ch/fileadmin/user_upload/Zeitschrift/56-2008-2/Ganganalyse_Spomed_2_2008_Kramers.pdf

Obens, T. & Becker, N.L. (2014). Optimierung der Gangabwicklung-Reduktion der Belastung für den Fuß und den gesamten Bewegungsapparat. Zugriff am 05. Juni 2016 unter http://www.fuesse-schuhe.de/wp-content/uploads/2014/04/Optimierung_Gang.pdf



fm/ps_fometh2/ss2016/fmp1607.txt · Zuletzt geändert: 14.10.2016 16:37 von Marc-Martin Kaul
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