Die quantitative Analyse des Gehbewegungs

Das Gehen stellt für den Menschen eine zentrale Aktivität dar. Mittels des Fortbewegungsapparats wird es jedem Menschen ermöglicht, sich auf autonome Art und in völliger Unabhängigkeit fortzubewegen. Das Gehen ist jedoch eine komplexe Aktivität, für die ein mehrjähriger Lernprozess erforderlich ist. Sobald der Lernprozess abgeschlossen ist, wird das Gehen zu einer « automatischen » Handlung, die keine besondere Aufmerksamkeit mehr beansprucht und in eine Reihe von Bewegungen zergliedert werden kann, die sich nach einem genauen Ablauf wiederholen. Die Automatisierung dieser Handlung hat ihre Untersuchung vereinfacht, vor allem indem die biomechanischen Normen in den drei Ebenen des Raums bei normalem Gehen gemessen und festgehalten werden. Die Erstellung dieser Normen ist für die Untersuchung der Bewegung von zentraler Bedeutung, denn sie ermöglicht den Vergleich hinsichtlich einer Untersuchung bei einer Bewegungspathologie.

Durch die quantitative Analyse des Gehbewegungs kann bei einer pathologischen Gehbewegung eine dreidimensionale Studie erstellt werden, deren Ergebnisse mit vorher festgelegten Normen verglichen werden können.

Während der quantitativen Analyse der Gehbewegung werden die kinematischen, kinetischen und elektromyographischen Variablen studiert. Wir können diese quantitative Analyse des Gehbewegungs zudem durch Messen des Energieaufwands während des Gehbewegungs vervollständigen.

Die kinematischen Variablen ermöglichen die Beschreibung der Bewegung und besonders der Positionsveränderung, der linearen und angulären Geschwindigkeit und Beschleunigung der verschiedenen Körpersegmente. Die Bewegungen der verschiedenen Segmente werden mit Hilfe von optisch-elektronischem Material untersucht, das aus sechs Infrarotkameras besteht. Dank dieser Kameras können die Positionsveränderungen mittels reflektierender Markierungen, die exakt an bestimmten Stellen des Körpers angebracht werden, in drei Dimensionen lokalisiert und fortlaufend registriert werden. Indem man diese Punkte untereinander verbindet, erhält man eine Rekonstruktion in Form von „Strichen“, welche die Positionsveränderungen der unterschiedlichen Körpersegmente darstellen. Aufgrund der so errechneten Positionsveränderungen kann man für jedes Körpersegment die linearen und angulären Verschiebungen im Verhältnis zu anderen Segmenten quantifizieren und durch aufeinander folgende Daten-Integrationen die verschiedenen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen feststellen.

Mittels der kinetischen Variablen können die Kräfte erfasst werden, welche zur Bewegung führen. Man verwendet Kraftplattformen, dank derer es möglich ist, mittels vorher gemessener kinematischer Variablen die Momente (Kraftprodukt, Entfernung zwischen dem Kraftantrieb und dem Gelenkzentrum) zu berechnen, hinsichtlich jedes Gelenks und der Kräfte (Gelenkmoment und anguläre Geschwindigkeit), die sich hier entwickeln, zu messen.

Die kinematischen und kinetischen Daten werden in Form von Kurvenverläufen wiedergegeben, die, wie vorhergehend erläutert, mit den Normen verglichen werden.

Die elektromyographischen Daten werden meistens mithilfe an der Hautoberfläche angebrachter Elektrodenerfasst, was uns Aufschluss gibt über die Momente der Muskelaktivität während des Gehzyklus. Indem man die erfassten Aktivitätsmuster mit den Normen vergleicht, können wir während des Gehbewegungs die Muskeln erfassen, bei denen eine Dysfunktion vorliegt. Die in die Muskeln implantierten Elektroden können zudem eingesetzt werden, um entweder die elektrische Aktivität der Muskeln in der Tiefe zu messen (hinteres Schienbein, Iliopsoas) oder die Aktivität der verschiedenen Bereiche ein und desselben Muskels (zum Beispiel beim vierköpfigen Schenkelstrecker, Quadrizeps), und so die Bereiche zu erfassen, bei denen eine abnormale Aktivität vorliegt.

Wir können aufgrund der Gesamtdaten die biomechanischen Daten in Verbindung mit dem Gehbewegung quantifizieren und relativ genau Anomalien erfassen; auch lassen sich die Muskeln erkennen, bei denen eine fehlerhafte Aktivität zu einer Dysfunktion führt.

Auf diese Weise können wir diagnostizieren, ob die Anomalien auf eine Muskelschwäche, spastische Hypertonie oder auf agonistisch-antagonistische Kontraktionen von Muskeln zurück zu führen sind, die zu einer Blockierung der Gelenke führen.

Wir können aufgrund dieser Ergebnisse in einigen Fällen eine medizinische Therapie vorschlagen (Botulinumtoxin) oder einen chirurgischen Eingriff (Einfügen eines shuntsinnerhalb des Liquorraumes, Muskelverlängerung, Umstellungsosteotomie…).

Die quantitative Analyse des Gehbewegungs stellt unabhängig vom diagnostischen Potential dieser Untersuchung zugleich eine bedeutende Evaluierungs-Untersuchung dar. Sie wird oft angewendet um festzustellen, welche Auswirkungen die Untätigkeit eines Muskels oder mehrerer Muskeln auf den Gehbewegung hätte, mittels eines neurologischen Motoriksystems bloc neurologique moteur oder durch eine Botulinumtoxin-Injektion. Gehbewegung. Sobald der Beweis erbracht ist, dass die Gehbewegung durch eine bestimmte Haltung verbessert wird, können wir mit größerer Sicherheit zur Durchführung chirurgischer Eingriffe raten, die zu endgültigen, aber auch irreversiblen Ergebnissen führen.

Ablauf einer quantitativen Analyse der Gehbewegung :
Zeitdauer: 2 bis 3 Stunden, je nach den Schwierigkeiten bei der Datenerfassung, die sich während der Untersuchung ergaben können.

  1. Klinische Untersuchungder unteren Extremitäten und der Gehbewegung, bei welcher der Bewegungsumfang der verschiedenen Gelenke, die Kraft und die Spastizität der verschiedenen Muskeln bewertet werden.
  2. Die Gehbewegung wird gefilmt.
  3. Die reflektierenden Balken werden exakt auf die anatomischen Stellen positioniert und die Elektromyographie-Elektroden werden für die Messungen bei Gehbewegung auf die Muskeln geklebt, deren Funktion man evaluieren möchte.
  4. Erfassung der biometrischen Daten während des Gehens: Mehrere Aufzeichnungen (etwa zehn) sind zwecks Berechnung der Mittelwerte erforderlich.
  5. Rekonstruktion des Modells durch den Arzt, damit die kinematischen Kurvenverläufe, die Kinetik und die Elektromyographie erfasst und interpretiert werden können.

Die Werte des Energieaufwands beziehen sich in diesem Zusammenhang auf die Messung der während des Gehbewegungs verbrauchten Energie. Die Messung dieses metabolischen Aufwands wird entsprechend der klassischen indirekten Kaloriemetrie-Methode vorgenommen, in einem offenen Kreislauf und mittels eines Spirometers erfasst. Die indirekte kalomrietrische Methode besteht darin, den Energieaufwand ausgehend von Sauerstoffverbrauch und Kohlendioxidausstoß zu messen. Diese Methode basiert auf der Tatsache, dass sich die Gesamtheit der Energie produzierenden Reaktionen im Laufe der körperlichen Betätigung aus der Verbrennung von Kohlendioxid-Atomen und Wasserstoff ergibt und ihre Umwandlung in Kohlendioxid und Wasser stattfindet. Bei der Leistungsphysiologie wird die Spirometrie allgemein in offenem Kreislauf vorgenommen, wobei die Person eine Umgebungsluft einatmet, deren Zusammensetzung konstant ist (20,93% Sauerstoff, 0,03% Kohlendioxid, 79,04% Stickstoff und Inertgas). Aufgrund der Messung der Ausgabewerte beim Ventilations-Ausstoßen und der Konzentration von 02 und CO2-Gas kann die Bestimmung des O2-Verbrauchs und der Produktion von CO2 erfolgen.

Wir setzen in unserem Labor einen Spirometer ein, der mit einem CO2-Analysegerät ausgerüstet ist, ein paramagnetisches Modell (QUARK, Cosmed, Italien, Polar); es kann nicht verschoben werden, dadurch muss die Analyse entweder auf einem Zyklo-Ergometer oder auf einem Laufband erfolgen.