Druckmessungen am Vacopedes Vorfußentlastungsschuh

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1 Druckmessungen am Vacopedes Vorfußentlastungsschuh Projekt: Vacopedes Vorfußentlastungsschuh MRI 1 Auftraggeber: Fa. OPED GmbH München Datum: Juni/Juli 2004 Tel.: 089/ Ganglabor: Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der TU München, Direktor Prof. Dr. med. R. Gradinger, Klinikum r. d. Isar, Ismaninger Straße 22, München Tel.: (089)

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Einleitung,... 3 Plantare Druckverteilungsmessung... 3 Druckverteilungsmessungen im Schuh... 5 Zeitreihen... 6 Druckmaximaanalyse... 8 Belastungsanalyse Belastungsanalyse mathematisch zusammengefasst Messergebnisse Zusammenfassung Liste der Messungen Anmerkung: Die wesentlichsten Ergebnisse sind im Kapitel Zusammenfassung auf den Seiten 19 bis 22 zusammengefasst. Die vorhergehenden Kapitel dienen in erster Linie der Erläuterung des Mess- und Auswerteverfahrens für den an Details interessierten Leser. Seite 2

3 1 Einleitung In diesem Projekt wurde die Belastung des Fußes beim Gehen in normaler Geschwindigkeit untersucht und welche Veränderung verschiedene Vorfußentlastungsschuhe auf die Verteilung der Last zwischen Rückfuß und Vorfuß bewirken. Als Messinstrument dienten Druckmesssohlen zum Einlegen in den Schuh. Aus der plantaren Druckverteilung an der Fußsohle lässt sich durch Aufintegration über Teilbereiche des Fußes die Belastung in diesen Bereichen ermitteln. Die Messungen wurden auf einem Laufband durchgeführt. Die Messdauer jeder Messung war jeweils 40 Sekunden. In dieser Zeit machte der Proband etwa 28 Doppelschritte, über die in der Auswertung gemittelt wurde. Außer beim normalen Gehen wurden auch Messungen beim Halbschritte-Gehen, beim Treppensteigen und beim Halbschritte-Treppensteigen gemacht. Diese werden aber in diesem Bericht nicht weiter ausgewertet. Die zu vergleichenden Vorfußentlastungsschuhe waren: - Vacopedes - Vacopedes TC - Darco - Bledsoe Diabetikerboot - Sportschuh Die Versorgung mit den therapeutischen Schuhen erfolgte bei den Messungen immer einseitig, der andere Fuß trug immer den Sportschuh. Die Anwendung derartiger Entlastungsschuhe bei Diabetikern verlangt außer der Vorfußentlastung auch eine möglichst gute Gleichverteilung des Drucks. Plantare Druckverteilungsmessung Die gesamte Bodenkraft F (erzeugt vom Gewicht des Probanden und von Trägheitskräften) verteilt sich über die Kontaktfläche der Fußsohle zum Boden. Denkt man sich diese Kontaktfläche aufgeteilt in kleine, z.b. quadratische Flächensegmente, so trifft auf jedes dieser Segmente ein kleiner Teil der gesamten Bodenreaktionskraft. Der Wert der vertikalen Kraftkomponente pro Flächenelement p = wird als Druck bezeichnet und in N/cm² 2 F A angegeben. Der momentane Kraftangriffspunkt ist einfach der Schwerpunkt aller Teilkräfte. Abb. 1, schematisch: lokale Kräfteverteilung an der Fußsohle, resultierende Gesamtkraft und Kraftangriffspunkt 2 Umrechnungsfaktoren häufiger Druckeinheiten: 10 4 Pa = 0,1 bar = 1 N/cm 2 = 75,006 mmhg = 75,006 Torr Die SI-Einheit des Druckes ist Pascal (Pa). Im medizinischen Bereich werden häufig N/cm 2 bzw. mmhg verwendet. Seite 3

4 Die Verteilung des Drucks über die Fläche kann man mit Druckverteilungsmesssystemen sichtbar machen. Verbreitet ist in der Biomechanik die flächendeckende Messung der Druckverteilung unter der Fußsohle mit in den Boden eingebauten Messplattformen und mit Einlegemesssohlen. Im Beispiel Abb. 2 geht der Patient barfuß über die Plattform. Das Pedogramm des Probanden dieser Studie ergibt das typische Druckverteilungsbild bei einem erwachsenen Probanden. (Allerdings können auch bei vollkommen gesunden Probanden die Druckverteilungsbilder unterschiedlich ausfallen.) Typisch: Verlauf der Ganglinie beginnend Mitte Ferse, leicht lateral gebogen, zwischen D1 und D2 endend, kein Verharren der Ganglinie (Markierungen in Abb. 2b gleichmäßig fortschreitend) flächenhafte Druckverteilung im Ballenbereich, einzelne Metatarsaleköpfchen nicht sichtbar, alle Zehen sichtbar Druckmaxima an Ferse, Vorfußballen und Großzehe von vergleichbarer Höhe, Werte bis ca. 40 N/cm² (Druckskala in den Abbildungen), aber abhängig von der Ganggeschwindigkeit, geringe Druckwerte zwischen Ferse und Ballen, kein Aufliegen im medialen mittleren Abb. 2a, Pedogramm, plantare Druckverteilung beim Gehen, links: Druckmaxima, rechts abgeleitete Parameterkurven, vor allem die Vertikalkraft im mittleren Diagramm Abb. 2b, interpolierte Darstellung Seite 4

5 Fußbereich Gerade Linie von Zentrum Ferse Großzehballen - Großzehe Abb. 2c, Abrollen des Fußes Bild für Bild, Messrate ist 72 vollständige Druckverteilungsbilder pro Sekunde Druckverteilungsmessungen im Schuh Für die Versorgung mit orthopädischen Schuhen, Einlegesohlen etc. ist natürlich die Messung der Druckverteilung im Schuh von ausschlaggebender Bedeutung. Die Druckverteilungsmessungen im Schuh wurden in dieser Studie mit Parotec- Druckmesssohlen gemacht. Diese Messsohlen sind nur in Bereichen, die besonders exponierten Stellen der Fußsohle entsprechen, mit Drucksensoren bestückt. Die beiden Druckmesssohlen für linken und rechten Fuß enthalten jeweils 16 derartige integrierte Hydro-Messzellen. Die eigentlichen Drucksensoren sind piezoresistive Sensoren in den Hydrozellen. Abb. 3 zeigt die Positionen und Größen der Messzellen in den Sohlen. Problematisch an diesem Einzelsensorsystem ist offensichtlich ihr Zuschnitt auf einen durchschnittlichen Normalfuß. Bei abweichender Fußform liegen anatomische Strukturen des Fußes möglicherweise außerhalb oder gerade zwischen den Sensoren und werden vom Messgerät übersehen. Geeigneter wären Systeme mit flächenfüllender Sensorik und ausreichend hoher Anzahl Einzelsensoren. Für die Messungen zu dieser Studie an ein und demselben Probanden ist das aber nicht ganz so problematisch. Um eine Verschiebung der Sohlen von Messung zu Messung zu vermeiden, wurden diese an der Fußsohle des Probanden festgeklebt. Die Ergebnisse der ersten Messung (OPED01, vgl. Kapitel Ergebnisse), bei der der Proband an beiden Füßen seine Sportschuhe trägt, zeigen eine hohe Symmetrie von links und rechts, bei ein und demselben Probanden ist also durchaus eine ausreichende Reproduzierbarkeit der Messungen zu erwarten. Seite 5

6 Abb. 3, maßstäblich: Größe und Position der Einzel- Drucksensoren auf den Druckmesssohlen. Die Sensoren sind über Kabel mit einem Controller und einem Rechner verbunden. Auf diese Weise können die Signale der Sensoren in Echtzeit und praktisch unbegrenzt lange ausgelesen werden. Die zeitliche Auflösung der Sensoren liegt bei 1000 Messungen pro Sekunde. Abb. 4, Druckmessungen mit Mess-Einlegesohlen in beiden Schuhen und Kabelverbindung zum Messrechner. Abb. 5, einzelne Hydrozelle mit piezoresistivem Mikrosensor, Kabelanschluss Zeitreihen Abb. 6a zeigt den Druckverlauf für alle 32 Sensoren während 40 Sekunden Messzeit beim Treppensteigen. In Abb. 6b wird ein 5-Sekunden-Zeitausschnitt aus einer anderen Messung vergrößert. Jetzt ist die zeitliche Abfolge in den Druckverläufen der einzelnen Sensoren zu verfolgen. Typischerweise werden im Verlauf des Bodenkontakts zuerst die Sensoren an der Ferse belastet, zum Ende des Bodenkontakts die Sensoren am Vorfuß. Die höchsten Druckwerte treten an der Ferse und am Vorfußballen auf. Im mittleren Fußbereich bleiben die Druckwerte z. T. sehr gering. Seite 6

7 Abb. 6a, Druckverlauf aller 32 Sensoren während 40 Sekunden Messzeit, Treppauf- und Treppabgehen. Sensoren 1 bis 16 (rot) an der linken Messsohle, Sensoren 17 bis 32 an der rechten Sohle. 0 bis 5 Sekunden Treppaufgehen, Wende, bis 11 Sekunden Treppabgehen, Wende, etc. Abb. 6b, 5 Sekunden Ausschnitt aus einer 40-sekündigen Messung auf dem Laufband. Seite 7

8 Abb. 7, Auftrennung der Messdaten in Schrittsequenzen: Beim Auftreten der Ferse beginnt die Bodenkontaktphase (grüne Markierung) beim Abheben der Zehen endet sie wieder (rote Markierung). Über die einzelnen Bodenkontaktphasen kann anschließend gemittelt werden. Druckmaximaanalyse Eine Methode der Datenanalyse (die in ähnlicher Weise bei ganz anderen Fragestellungen und Messverfahren angewendet werden kann, z.b. EMG-Messungen): Die Druckkurven werden auf die Häufigkeit aller vorkommenden Druckwerte untersucht. Während der 40 Sekunden Messzeit wird jeder Drucksensor =16000-mal aufgezeichnet: Alle Messwerte werden in ein Häufigkeitsregister mit 0.1 N/cm² Druckbreite Auflösung eingetragen. Je größer die Druckvariationen sind, desto breiter und flacher wird die Verteilung (z.b. Abb. 8). Je konstanter der Druck ist, desto schmaler und linienartiger wird die Verteilung. Die Häufigkeitsverteilung selbst wird dann auf ihr Maximum hin untersucht (blaue und rote Markierungen in Abb. 8). Um Effekte durch einzelne Mess- Ausreißer zu vermeiden, wird nicht das absolute Druck- Maximum der Verteilung gesucht, sondern der Wert, bei dem noch ein bestimmter Prozentsatz (1 Prozent) aller Messwerte oberhalb der Grenze liegt (vgl. Abb. 9. (Alternativ könnte der Wert als Grenze gewählt werden, bei dem die Verteilung einen bestimmten Prozentsatz des Gesamt-Maximums der Verteilung überschreitet.) Seite 8

9 Abb. 8, zur Ermittlung der Häufigkeitsverteilung der Druckwerte einer Messung: Jeder der Messwerte des Drucks (rechts) wird links in ein Zählregister eingetragen. In der Verteilung wird die Obergrenze bestimmt. Die Häufigkeitsverteilung wird so normiert, dass die Fläche unter der Kurve 1 ist. Abb. 9, Festlegung der Obergrenze der Häufigkeitsverteilung der gemessenen Druckwerte eines Sensors. m = 1 Die so ermittelten Druckbereichsobergrenzen werden zwischen linkem Fuß (Testschuh) und rechtem Fuß (Normalschuh) verglichen, bzw. zwischen verschiedenen Versorgungsfällen des linken Fußes. Diese Druckwerte sind in Abb. 10 links als Druckverteilungen wiedergegeben. Abb. 7 rechts zeigt das plantare Druckverteilungsmuster beim Barfußgehen des Probanden der Messungen. Abb. 10, Darstellung der gemessenen Druckwerte als Druckverteilungen. Hier: links und rechts Normalschuh (Messung OPED01). Höhere Drücke in helleren Farbabstufungen. Ganz rechts: hochauflösende Druckverteilungsmuster unter der Fußsohle beim Barfußgehen, Druckmaximabild (Druckskala rechts) Seite 9

10 Belastungsanalyse Zur weiteren Auswertung ist die Fragestellung entscheidender Wegweiser. In unserem Falle interessiert uns die Eignung verschiedener Hilfsmittel zur Vorfußentlastung. Die Verteilung der Gesamtlast auf die verschiedenen Areale des Fußes soll also vermehrt zu Lasten des Fersenbereichs erfolgen und zur Entlastung des Vorfußes. Zur Analyse werden die Drucksensoren zu vier Gruppen zusammengefasst, Ferse, Mittelfuß, Vorfußballen, Großzehe (vgl. Abb. 11), bzw. weiter vereinfacht zu zwei Gruppen, Rückfuß und Vorfuß (Abb. 12). Abb. 11, Zusammenfassung von Drucksensoren zu vier Gruppen, Ferse, Mittelfuß, Vorfußballen, Großzehe. Abb. 12, Zusammenfassung von Drucksensoren zu zwei Gruppen, Rückfuß und Vorfuß. Geht man den Weg aus Abb. 1 ein Stück zurück und integriert die Druckverteilung über einzelne Areale des Fußes wieder auf, so erhält man die Bodenkraft auf diese ausgewählten Bereiche (genaugenommen die vertikale Komponente der Kraft, die aber der weit überwiegende Teil ist). Im Falle der nicht-flächenfüllenden Messung mit Einzeldrucksensoren darf dabei aber nicht nur über die Fläche der Sensoren selbst integriert werden, sondern auch über die Totflächen zwischen den Sensoren mit unbekannter Höhe des Drucks. Vereinfacht könnte man jeden einzelnen Sensor als repräsentativ für seine ganze Umgebung betrachten und davon ausgehen, dass in Seite 10

11 dieser Umgebung der Druck konstant gleich dem gemessenen Druck des Sensors ist (Abb. 13). Abb. 13, Zuordnung von repräsentativen Flächen zu den einzelnen Drucksensoren. Sensor Fläche (%) 1 8,4 2 7,0 3 5,9 4 8,7 5 6,0 6 5,6 7 4,7 8 5,5 9 4,9 10 5,8 11 4,7 12 4,5 13 5,2 14 4,2 15 2,9 16 2,4 in Prozent der Gesamtfläche einer Sohle Diese Zuordnung von repräsentativen Flächen ist nicht frei von Willkür und die so ermittelte Bodenkraft trifft die Realität vermutlich nur bedingt. Weil der eigentliche Drucksensor im Zentrum seiner repräsentierten Fläche liegt, wird der tatsächliche mittlere Druck in Wirklichkeit meistens geringer sein. Dadurch wird die Bodenkraft tendenziell überschätzt. Zur Verbesserung dieses Verfahrens wird aus der Kurve der für jeden Fuß ermittelten Gesamtkraft über alle Flächensegmente ein weiterer Skalierungsfaktor gewonnen. Dabei wird berücksichtigt, dass die Gesamtkraft im mittleren Teil der Bodenkontaktphase etwa dem bekannten Körpergewicht des Probanden entspricht. Der Proband der Messung in Abb. 14 hat ein Körpergewicht von 78 kg (780 N), die Messung ergibt dagegen ein Gewicht von 1500 N. Der Korrektur-Skalierungsfaktor ist deshalb 780 N / 1500 N = Abb. 14a, in der mittleren Standphase sollte die Gesamtbodenkraft im Mittel genau das Körpergewicht ergeben. Bei fehlender Gewichtsnormierung ergibt sich ein um etwa einen Faktor 2 zu großes Gewicht. Daraus errechnet sich der Kalibrierungsfaktor von etwa 0.5. Abb. 14b, auf Körpergewicht normierte Bodenkraft Seite 11

12 Die Belastungsanalyse mathematisch zusammengefasst: 1. der Sensor i misst den Druck p i (t) in jedem Zeitpunkt t im Verlauf des Abrollens, 2. zu jedem Einzel-Drucksensor i wird rein geometrisch eine repräsentative Fläche a i zugeordnet (vgl. Abb. 13), Druck p i (t) mal Fläche a i ergibt die Kraft auf diese Teilfläche, 3. die Gesamtkraft F gesamt in der Standphase wird durch das Körpergewicht M des Probanden (in kg) bestimmt F gesamt = M g, m g = sec 4. die Aufsummierung der Druckwerte aller Sensoren mal deren repräsentierte Fläche muss im mittleren Teil der Standphase ebenfalls das Körpergewicht ergeben (vgl. Abb. 14), dazu wird ein Skalierungsfaktor s eingeführt, sodass: alle _ Sensoren Fgesamt = M g = s ai pi ( t) i bzw.: alle _ Sensoren s = ( M g) /( ai pi ( t)) i (weil die Gesamtkraft auch in der mittleren Standphase etwas variiert, wird ein Mittelwert gebildet), 5. damit lässt sich jetzt für Teilflächen der Fußsohle die Kraftbelastung zu jedem Zeitpunkt t berechnen: F teil ( t) = s Sensoren _ in _ der _ Teilfläche ai pi ( t) i 6. Integriert man die Teilkraft F teil über die Zeitdauer des Bodenkontaktes, ergibt das die Gesamtbelastung (den Kraftstoß K) in diesem Areal: K teil Abstoßen = F teil t= Auftreten dt 7. die gesamte Messzeit wird in einzelne Schrittzyklen aufgeteilt. Aus diesen Einzelsequenzen wird ein gemittelter Schrittzyklus gebildet. Diese Mittelung kann im Prinzip an fast beliebiger Stelle des gesamten Verfahrens erfolgen: Beispielsweise schon nach Punkt 1., dann erhält man auch mittlere Druckverläufe der einzelnen Sensoren. Seite 12

13 Abb. 15, Teilkräfte in den vier Fußarealen aus Abb. 11 im Verlauf des Abrollens. Anhand der in Abb. 13 beschriebenen repräsentativen Sensorflächen werden den Druckwerten der einzelnen Sensoren zunächst Kräfte zugeordnet und dann über die Gruppen zu lokaler Bodenkraft und über die Sohlen-Gesamtfläche zur gesamten Vertikalkraft aufaddiert. Im oberen Diagramm alle einzelnen Schrittzyklen übereinander gezeichnet und mittlere Kraftkurven in den vier Gruppen gebildet. Im zweiten Diagramm sind nur noch die mittleren Kurven wiedergegeben. Die Graustufenwahl bei den Kraftkurven: von der Fersengruppe zu den Zehen wird der Grauwert schrittweise heller, die Gesamtkraftkurve ist schwarz. Die Gesamtkraftkurve entspricht etwa dem in der Ganganalyse normalen doppelgipfligen Verlauf der Vertikalkraft, das mittlere Maximalniveau dem Körpergewicht des Probanden. Im dritten Diagramm werden nur zwei Gruppen, Vorfuß und Rückfuß wie in Abb. 12 definiert, außerdem die Gesamtkraftkurve. Im vierten Diagramm werden die Flächen unter den Kurven für Vorfuß und Rückfuß zur Verdeutlichung eingefärbt, grün: Rückfuß, rosa: Vorfuß. Im rot markierten Feld rechts oben werden die Größen der farbigen Kurvenflächen wiedergegeben (in Kraft-mal-Zeit-Einheiten, das sind physikalische Kraftstöße in Newtonsekunden). Grüne Flächen bedeuten somit Rückfußbelastung, rote Flächen Vorfußbelastung. Das letzte Diagramm zeigt eine entsprechende Messung an einem Vorfußentlastungsschuh, die Belastung hat sich im Vergleich zum Normalschuh beim vorherigen Diagramm deutlich in Richtung Ferse verschoben. Seite 13

14 2 Messergebnisse Gehen auf dem Laufband, 3 km/h Messung OPED01, Sportschuh (linke und rechte Sohle) Druckmaximabild: Hohe Symmetrie zwischen rechter und linker Sohle, Druck an Ferse und Vorfuß von vergleichbarer Größe, geringer Druck im mittleren Fußbereich (vgl. Abb. 10). Oberes Diagramm: nur linke Sohle, vier Sensorgruppen Ferse, Mittelfuß, Vorfußballen, Großzehe und die Gesamtkraftkurve, unteres Diagramm: nur zwei Sensorgruppen (Rückfuß und Vorfuß), aber beide Füße übereinander dargestellt. Nur geringe Abweichungen der Kurven rechts und links. Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung im Mittel bei ca.: 45% zu 55% (Die Graustufenwahl in den Diagrammen: von der Fersengruppe zu den Zehen wird der Grauwert schrittweise heller, die Gesamtkurve ist schwarz.) Die hohe Symmetrie der Messergebnisse sowohl der Druckverteilung als auch der Belastungsanalyse zwischen linkem und rechtem Fuß zeigt, dass die Messmethode trotz der Bedenken hinsichtlich der Messgenauigkeit für die Anforderungen der Fragestellung dieser Studie durchaus ausreichend ist. Seite 14

15 OPED05, Vacopedes (linke Sohle, rechts Normalschuh) Druckverteilung links gleichmäßiger verteilt als im Normalschuh rechts, kein Großzehabdruck, Druckschwerpunkt auf der Ferse. Druckverteilung im Normalschuh (rechts) bleibt erhalten, Vorfußballen mit verstärkt medialer Belastung das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung liegt bei: 77% zu 23% OPED09, Darco (linke Sohle, rechts Normalschuh) Druckverteilung links im Vorfuß gleichmäßiger verteilt als im Normalschuh rechts, kein Großzehabdruck, stark erhöhter Druckschwerpunkt auf der Ferse. Anders als beim Vacoped: medial in der Mitte des Fußes kein Aufliegen des Fußes. Druckverteilung im Normalschuh (rechts) bleibt erhalten, ebenfalls Vorfußballen mit verstärkt media- Beim Darco ist die Verschiebung zum Rückfuß geringer als beim Vacopedes, das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung liegt bei: 62% zu 38% Seite 15

16 ler Belastung OPED13, Vacoped TC (linke Sohle, rechts Normalschuh) Druckverteilung links noch gleichmäßiger als im Vacoped, kein Großzehabdruck, Druckschwerpunkt auf der Ferse. Druckverteilung im Normalschuh (rechts) bleibt erhalten, Vorfußballen mit verstärkt medialer Belastung Beim Vacopedes TC ist das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung genau gleich wie beim Vacoped: 77% zu 23% OPED17, Bledsoe Diabetikerboot (rechte Sohle! links Normalschuh) sehr geringe Druckmaxima rechts, nicht ganz so gleichmäßig verteilt wie beim Vacoped TC Normalschuh links wieder mit leicht erhöhter medialer Ballenbelastung, leichte distale Erhöhung des Drucks im Vorfuß Beim Bledsoe Diabetikerboot ist das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung fast gleich wie beim Vacopedes bzw. Vacopedes TC: 76% zu 24% Seite 16

17 OPED21, Sportschuh + Tape (linke Sohle) Zum Vergleich: Messung OPED01 (die beiden defekten Fersensensoren links auf 0 gesetzt!) keine eindeutige Veränderung durch das Tape OPED25, Vacopedes + Tape (linke Sohle) Zum Vergleich Messung OPED05, Vacopedes ohne Tape (die beiden defekten Fersensensoren links auf 0 gesetzt!) Durch das Tape nur geringfügige Veränderungen der Druckverteilung Seite 17

18 OPED31, Darco + Tape (linke Sohle) ohne Tape: das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung bleibt bei: 62% zu 38% Auch der Kurvenverlauf ändert sich praktisch nicht. praktisch keine Veränderungen der Druckverteilung durch das Tape Seite 18

19 3 Zusammenfassung Mit Druckmesssohlen zum Einlegen in den Schuh wurde die Druckverteilung an der Fußsohle beim normalen Gehen untersucht. Daraus wird die Kraftbelastung in ausgewählten Arealen des Fußes berechnet. Darunter ist das Produkt aus Höhe der Kraft (in Newton [N]) mal Zeitdauer (in Sekunden [sec]) der Kraft zu verstehen (das ist jeweils die Fläche unter den in den anschließenden Diagrammen gezeigten Kurven in [Nsec], im physikalischen Sinne ist das ein sogenannter Kraftstoß). Alle Kurven sind über 40 Sekunden Messzeit (etwa 28 Doppelschritte) gemittelt. Im Folgenden wird die Fußfläche immer wie in der Abbildung rechts in zwei Teile aufgeteilt, Vorfuß (zugeordnete Farbe: lila) und Rückfuß (zugeordnete Farbe: grün). Zusammenfassung von Drucksensoren zu zwei Gruppen, Rückfuß und Vorfuß. Die folgenden Diagramme zeigen jeweils den Verlauf der Kraft auf Rückfuß und Vorfuß und der Gesamtkraft vom ersten Bodenkontakt (t = 0 Sekunden) bis zum Abheben der Zehen. Die Bodenkontaktdauer ist bei allen Therapieschuhen im Vergleich zum Normalschuh verkürzt, vermutlich wegen der reduzierten Plantarflexionsmöglichkeit im Sprunggelenk beim Abstoß. Im Normalschuh liegt das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung im Mittel bei ca.: 45% zu 55%, die Vorfußbelastung ist folglich höher als die Rückfußbelastung. (im Diagramm rechts sind die Verhältnisse an beiden Füßen wiedergegeben) Seite 19

20 Beim Vacopedes verschiebt sich die Belastung stark zum Rückfuß, das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung liegt bei: 77% zu 23% Beim Darco ist die Verschiebung zum Rückfuß geringer als beim Vacopedes, das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung liegt bei: 62% zu 38% In einer Versuchsreihe wurde das Sprunggelenk des Probanden zusätzlich getapet. Die Belastungsverhältnisse änderten sich dadurch nicht messbar. Hier im Beispiel beim Darco bleibt das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung bei: 62% zu 38% Auch der Kurvenverlauf ändert sich praktisch nicht. Beim Vacopedes TC ist das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung genau gleich wie beim Vacopedes: 77% zu 23% Sogar bis ganz zum Schluss des Bodenkontakts ist hier die Last im Rückfußbereich immer höher als die im Vorfuß. Seite 20

21 Beim Bledsoe Diabetikerboot ist das Verhältnis von Rückfußbelastung zu Vorfußbelastung fast gleich wie beim Vacopedes bzw. Vacopedes TC: 76% zu 24% Die folgenden Diagramme fassen die Zahlenergebnisse zur Übersicht noch einmal zusammen: Belastungsverhältnisse bei der Unterteilung des Fußes in 4 Bereiche: Prozentanteil Belastungsverhältnisse Rückfuß zu Vorfuß Ferse (%) 80 Mittelfuß (%) Vorfußballen (%) 70 Großzehe (%) Normalschuh (Mittel) Vacopedes Darco Vacopedes TC Bledsoe Diabetikerboot Prozentanteil Belastungsverhältnisse Rückfuß zu Vorfuß 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Normalschuh (Mittel) Vacopedes Darco Ferse Mittelfuß Vorfußballen Großzehe Vacopedes TC Bledsoe Diabetikerboot Belastungsverhältnisse bei der Unterteilung des Fußes in 2 Bereiche, Rückfuß und Vorfuß, Anteil des Rückfußes an der Gesamtlast in grünen Farbtönen dargestellt, Anteil des Vorfußes in rot: Belastungsverhältnisse Rückfuß zu Vorfuß Belastungsverhältnisse Rückfuß zu Vorfuß Prozentanteil Rückfuß Vorfuß Prozentanteil 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% % 20 20% 10 10% 0 0% Normalschuh Vacopedes Darco Vacopedes TC Bledsoe Diabetikerboot Normalschuh Vacopedes Rückfuß Darco Vorfuß Vacopedes TC Bledsoe Diabetikerboot Von den vier Therapieschuhen fällt nur der Darco etwas aus der Reihe, der weniger Lastübernahme im mittleren Fuß ermöglicht und damit auch weniger Entlastung des Vorfußes. Seite 21

22 4. Liste der Messungen am linken Fuß (rechter immer Sportschuh) Datei Sportschuh normal Gehen 3 km/h OPED01 Sportschuh Halbschritte Gehen 2 km/h OPED02 Sportschuh Treppensteigen OPED03 Sportschuh Treppe Halbschritte OPED04 Vacopedes normal Gehen 3 km/h OPED05 Vacopedes Halbschritte Gehen 2 km/h OPED06 Vacopedes Treppensteigen OPED07 Vacopedes Treppe Halbschritte OPED08 Darco normal Gehen 3 km/h OPED09 Darco Halbschritte Gehen 2 km/h OPED10 Darco Treppensteigen OPED11 Darco Treppe Halbschritte OPED12 Vacoped TC normal Gehen 3 km/h OPED13 Vacoped TC Halbschritte Gehen 2 km/h OPED14 Vacoped TC Treppensteigen OPED15 Vacoped TC Treppe Halbschritte OPED16 Bledsoe Diabetikerboot normal Gehen 3 km/h OPED17 Bledsoe Diabetikerboot Halbschritte Gehen 2 km/h OPED18 Bledsoe Diabetikerboot Treppensteigen OPED19 Bledsoe Diabetikerboot Treppe Halbschritte OPED20 Sportschuh + Tape normal Gehen 3 km/h OPED21 Sportschuh + Tape Halbschritte Gehen 2 km/h OPED22 Sportschuh + Tape Treppensteigen OPED23 Sportschuh + Tape Treppe Halbschritte OPED24 Vacopedes + Tape normal Gehen 3 km/h OPED25 Vacopedes + Tape Halbschritte Gehen 2 km/h OPED26 Vacopedes + Tape Treppensteigen OPED27 Vacopedes + Tape Treppe Halbschritte OPED28 Vacopedes + Tape + belüftet normal Gehen 3 km/h OPED29 Vacopedes + Tape + belüftet Halbschritte Gehen 2 km/h OPED30 Darco + Tape normal Gehen 3 km/h OPED31 Darco + Tape Halbschritte Gehen 2 km/h OPED32 Dipl. Phys. Jürgen Mitternacht Orthopädische Abteilung des Klinikums r. d. Isar der Technischen Universität München -Ganglabor- Ismaninger Str. 22, München Tel. (089) Juergen.Mitternacht@lrz.tu-muenchen.de Seite 22

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