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Die Woche in der Biomechanik #KW15 – Das Oster-Spezial

Lasse Hansen 0

Die wöchentliche Zusammenfassung von dem, was in der Welt der Biomechanik so abgeht.

Oster-Biomechanik

Obwohl es nicht gerade vor kurzem veröffentlicht wurde, werden wir diese Woche über ein Paper sprechen das sich mit einem eher seltenen Thema in der Biomechanik befasst: Kaninchen. Zweitens werden wir einen sehr interessanten Artikel vorstellen, das letzte Woche im Journal of Applied Biomechanics veröffentlicht wurde und die Auswirkungen eines visuell verstärkten Gangtrainings auf das Risiko stolperbedingter Stürze diskutiert. Viel Spaß beim Lesen!

Biomechanik des Knies bei Kaninchen: Bewegungsanalyse und Modellierung von Kräften beim Springen
Wenn in biomechanischen Publikationen von Kaninchen die Rede ist, handelt es sich in der Regel um Studien über Osteoarthrose, Knochenwachstum und Frakturheilung. Kaninchen sind für diese Forschungsthemen vorteilhaft, da sie ihre Kortikalis ähnlich wie der Mensch bilden (mehr dazu im Artikel von Grover DM, Chen AA, Hazelwood SJ). In dieser Arbeit haben sich jedoch zwei Forscher der Universität Rochester (NY, USA) mit der in-vivo Biomechanik des Kaninchen-Kniegelenks beim Hüpfen befasst. Zu diesem Zweck sammelten sie Daten von Kraftmessplatten und 3D-Bewegungsanalysedaten unter Verwendung von Infrarot-Markern auf intrakortikalen Knochenstiften, um ein Modell zur Abschätzung der Verteilung der wirkenden Kräfte zwischen den Tibiaplateaus zu entwickeln.
Sie stellten fest, dass beim Hoppeln die Prävalenz eines externen Abduktionsmoments zur Vorhersage höherer Gelenkkontaktkräfte durch das laterale Kompartiment im Vergleich zum medialen Kompartiment des Kniegelenks führte.
Dies waren die ersten publizierten Daten zur in-vivo-Kinematik von Kaninchen, und es gibt sicherlich noch viel mehr zu erforschen. Dennoch ist dies ein interessantes Ergebnis, da es angesichts der strukturellen Ähnlichkeit des Knochens beim Menschen weitere Erkenntnisse über den Pathomechanismus der Osteoarthrose liefern könnte.

Aber vorerst: Frohe Ostern!

Gushue DL, Houck J, Lerner AL. Rabbit knee joint biomechanics: motion analysis and modeling of forces during hopping. J Orthop Res. 2005;23(4):735–742. doi:10.1016/j.orthres.2005.01.005

Grover DM, Chen AA, Hazelwood SJ. Biomechanics of the rabbit knee and ankle: muscle, ligament, and joint contact force predictions. J Biomech. 2007;40(12):2816–2821. doi:10.1016/j.jbiomech.2007.01.002

Auswirkungen des visuell verstärkten Gangtrainings auf die Bodenfreiheit: Eine Intervention zur Verminderung stolperbedingter Stürze
Stolperbedingte Stürze stellen ein großes Risiko für ältere Menschen dar. Ein Faktor, der dieses Risiko beeinflusst, ist der minimale Zehenabstand zum Boden (MTC, Minimal-Toe-Clearance). Dabei handelt es sich um ein Ereignis während des Gangs in der Mitte der Schwungphase, das durch einen geringen Abstand zwischen Zehen und Boden (10-30 mm) und eine hohe Fußgeschwindigkeit (etwa 4,60 m·s−1) gekennzeichnet ist. In diesem Experiment liefen 10 junge (23±2 Jahre) und 10 ältere Personen (77±9 Jahre) auf einem Laufband und konnten auf einem Bildschirm eine direkte Rückmeldung über ihren MTC sehen. Zehn Minuten lang liefen sie mit einer selbst gewählten Geschwindigkeit ohne MTC-Informationen (Baseline), danach wurde ein zwanzigminütiger Lauf mit MTC-Informationen (Feedback) durchgeführt. Schließlich liefen die Teilnehmer zehn Minuten lang wieder ohne Feedback (Kontrolle).
Die Forscher fanden keine Alterseffekte des MTC in der Baselinemessung (jung: 12,7±2,6 mm; älter: 14,2±3,5 mm) und in der Feedbackmessung (jung: 28,8±5,1 mm; älter: 27,5±8,7 mm). Bei beiden Gruppen war der Kontroll-MTC signifikant höher (jung: 40,8±7,3 mm; älter: 27,7±13,6 mm). Die Gelenkwinkel der jungen Patienten während der Kontrollmessung deuteten darauf hin, dass sie eine erhöhte Knöcheldorsiflexion bei der Zehenablösung und modulierte Knie- und Hüftwinkel später im Schwung einsetzten.
Insgesamt deuten diese Befunde auf einen positiven Effekt des visuell verstärkten Trainings hin, obwohl es interessant wäre, die Langfristigkeit dieser Effekte in einer nachfolgenden Studie zu sehen.

Straaten, R., Tirosh, O., Sparrow, W., & Begg, R. (2020). Effects of Visually Augmented Gait Training on Foot-Ground Clearance: An Intervention to Reduce Tripping-Related Falls, Journal of Applied Biomechanics, 36(1), 20-26. Retrieved Apr 10, 2020, https://journals.humankinetics.com/view/journals/jab/36/1/article-p20.xml


National Biomechanics Day

Vergangen Mittwoch (8. April 2020) feierte die Welt am 5. (inter-) nationalen Biomechaniktag die durchbruchswissenschaft des 21. Jahrhunderts. Viele der rund um die Welt geplanten Aktionen für Schüler und Studenten mussten auf Grund der aktuellen COVID-19 Situation. Dennoch machten viele Wissenschaftler online auf Ihre Forschung aufmerksam oder erinnerten sich an ereignisreiche Vergange Biomechaniktage.

Der NBD wurde 2016 vom biomechanik begeisterten Dr. Paul DeVita ins Leben gerufen und soll die junge Generation für dieses Wissenschaftfeld inspirieren. Generell kann sich jeder, der sich mit der Biomechanik auseinandersetzt registrieren und seine eigenen Ideen lokal umsetzen. Dies wird auch dieses Jahr noch passieren – alle Aktionen werden auf Oktober verschoben.

Delsys, Inc. spendet 60.000 $ an Ausrüstung + Geldmittel zur Unterstützung der wissenschaftlichen Gemeinschaft im Bereich Biomechanik

Den NBD und die aktuelle COVID-19 Situation nahm sich die Delsys, Inc zum Anlass und spendet Ausrüstung, Software und Geld an Wissenschaftler, Doktoranden und Studenten. Bewerben kann man sich noch bis Dienstag, 14. April 2020 unter diesem Link.


ISBS Vorlesungsreihe (Nr. 5)

Auch in dieser Woche fand ein weiterer Teil der Sport Biomechanik Online Vorlesungsreihe des ISBS statt. Dieses mal sprach Dr. Wouter Hoogkamer über Laufschuh Wissenschaften und über die Ermöglichung des Marathons in weniger als 2 Stunden von Eliud Kipchoge. In dieser, besonders für Laufsport-Interessierte, extrem spannenden Vorlesung berichtete der Biomechaniker neben generellen Lebenserfahrungen und Fake-News vor allem über die Mechanik und Physiologie des Laufens sowie über die neuste Technik von Laufschuhen. Besonders fasziniert hat uns seine Begeisterung für die Laufwissenschaften und seine Kompetenz in der Biomechanik.
Wer diese Ausgabe noch nicht gesehen hat sollte es definitiv nachholen:

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