| Gait analysis evaluation of the properties of orthoses for children with spina bifida |
Schlüsselwörter:
gait analysis - orthoses - children - spina bifida - meningomyelocele - loading - kinematics - kinetics - posturography
Ganganalyse - Orthesen - Kinder - Spina bifida - Meningomyelocele - Belastung - Kinematik - Kinetik - Posturografie
Sachgruppe der DNBAbstract
Meningomyelocele or spina bifida is a spinal cord defect
that leads to muscle paralysis affecting the mobility of the afflicted child.
These children are usually supplied with special, supportive orthoses to allow
upright walking and standing, both for the autonomy of the child and to prevent
secondary postural defects in the lower extremity. To date there has been little
quantitative information about the function and properties of the various
ankle-foot orthoses for children with lumbosacral and sacral lesions. In this
study, an extensive gait analysis investigation (measurement of kinematic and
kinetic data on a treadmill) of 18 spina bifida children was performed in order
to evaluate and improve these orthoses. Additional measurements were carried out
to assess standing still (posturography), mechanical orthosis properties, and
the loading of the orthoses during gait. An integrated hardware and software
system for data acquisition, processing and evaluation was developed for this
purpose. The loading of these orthoses during gait was measured for the first
time using orthoses instrumented with strain gages. Based on the characteristic
gait patterns and orthosis properties, various subgroups were compared,
including (with the most important significant differences): spina bifida
children vs. healthy children (differences in hip, knee, and ankle joint ranges
during gait, less motion while standing); walking without vs. with orthoses
(slower, shorter steps, more foot dorsiflexion); higher vs. lower lesion level
(more lateral motion at shoulder and hip, earlier roll-off onto forefoot,
considerably stiffer orthoses); articulated orthoses with ankle joint vs. other
types (one-piece leaf-spring orthoses are much softer); and the effect of aging
of the orthoses (greater angle range of orthosis joint due to wear). The
orthosis carries at least 21% of the total ankle moment load during heel loading
and 55% during toe-off. These results serve as a basis for the improved orthotic
management of children with spina bifida.
Meningomyelocele oder Spina bifida ist eine angeborene
Rückenmarkmißbildung, die bei den betroffenen Kindern u.a. zu Muskellähmungen am
Bewegungsapparat führt. Zum aufrechten Gehen und Stehen sowohl hinsichtlich der
Autonomie des Kindes als auch der Vorbeugung von sekundären Fehlstellungen an
der unteren Extremität werden diese Kinder gewöhnlich mit speziellen,
unterstützenden Orthesen versorgt. Es gab jedoch bisher nur wenige quantitative
Informationen über die Funktionalität und die Eigenschaften der verschiedenen
Unterschenkel-Orthesen bei Kindern mit lumbosakralen und sakralen Lähmungen. Um
diese Orthesen beurteilen und verbessern zu können, wurde in dieser Arbeit eine
umfangreiche ganganalytische Untersuchung (Erfassung kinematischer und
kinetischer Daten auf einem Laufbandergometer) von 18 Spina-bifida-Kindern
durchgeführt. Außerdem wurden Messungen zur Bewertung des Stillstehens
(Posturografien), der mechanischen Ortheseneigenschaften sowie der Belastung der
Orthesen beim Gehen durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde ein integriertes Hard-
und Softwaresystem zur Datenerfassung, -aufbereitung und -bewertung entwickelt.
Erstmals konnte die Belastung der Orthesen beim Gehen anhand von mit
Dehnungsmeßstreifen versehenen Orthesen erfaßt werden. Anhand der ermittelten
charakteristischen Gangbilder und Ortheseneigenschaften wurden verschiedene
Untergruppen verglichen, u.a. (mit den wichtigsten signifikanten Unterschieden):
Spina-bifida-Kinder vs. gesunde Kinder (Unterschiede in Hüft-, Knie- und
Fußwinkelbereich beim Gehen, weniger Bewegung beim Stehen); das Gehen ohne vs.
mit Orthesen (langsamer, kürzere Schritte, mehr Fuß-Dorsalflexion); hoher vs.
niedriger Lähmungsgrad (mehr laterale Schulter- und Hüftbewegung, früheres
Abrollen auf den Vorfuß beim Gehen, deutlich steifere Orthesen); Gelenkorthesen
vs. andere Typen (einteilige Federorthesen sind wesentlich weicher); und der
Einfluß der Alterung der Orthesen (größerer Winkelbereich am Orthesengelenk
durch Verschleiß). Die Orthese trägt mindestens 21% des gesamten
Fußgelenkmoments bei der Fersenbelastung und 55% beim Zehenabstoßen. Die
Ergebnisse dienen als Basis für eine verbesserte orthetische Versorgung der
Kinder mit Spina bifida.
| Betreuer | Boenick, Ulrich; Prof. Dr.-Ing. |
| Gutachter | Boenick, Ulrich; Prof. Dr.-Ing. |
| Gutachter | Scheffner, Dieter; Prof. Dr. med. |
| Upload: | 2001-10-02 |
| URL of Theses: | http://edocs.tu-berlin.de/diss/2001/friedrich_michael.pdf |