Note: This content is accessible to all versions of every browser. However, this browser does not seem to support current Web standards, preventing the display of our site's design details.

  

Multi-Moment Measurements of lower limb FES

Author(s):

Martin Wieser
Conference/Journal:

Semester/Bachelor Thesis, SS 03
Abstract:

In dieser vorliegenden Arbeit wird mittels isometrischer Messungen mit einem Multi-Moment-Stuhl versucht, Korrelationen zwischen der Muskelkapazität beim Gehen und der dazugehörigen neuronalen Anstrengung zu finden. Durch unterschiedliche Winkel in den Hüft-, Knie- und Sprunggelenken während des Gehens wird die Beinmuskulatur in verschiedene Vorspannungen versetzt, wodurch sich die Produktivität der Muskel bei gleich bleibender neuronaler Anstrengung verändert. Im Rahmen dieser Arbeit werden folgende Muskeln bzw. Muskelgruppen untersucht: Hamstrings, M. G. Caput Lateralis, M. G. Caput Medialis und M. Tibialis Anterior.
Es konnte gezeigt werden, dass die entstehenden Vorspannungen der jeweiligen Muskeln eine Erhöhung der resultierenden Gelenkmomente zur Folge haben und die Produktivitätssteigerung für einen durchschnittlichen menschlichen Schritt Vorteile bringt. Betrachtet man die tatsächliche Muskelaktivität während eines Schrittes, im Vergleich zu den optimalen Arbeitspunkten des entsprechenden Muskels, so besteht ein Zusammenhang zwischen hoher Muskelaktivität und hoher Vorspannung bedingt durch die Winkelkombination. Eine erhöhte neuronale Anstrengung wird somit durch eine verbesserte Muskelproduktivität unterstützt. Eine bedeutende Ausnahme stellt der Muskel Tibialis Anterior bei einer Winkelkonstellation von 17° als Hüft- und Kniewinkel und 0° als Sprunggelenkwinkel dar (7% des Schrittmusters). Hierbei muss die gesamte Muskelanstrengung durch die neuronale Aktivität bezwungen werden, da diese Winkelkombination keinen optimalen Arbeitspunkt für den Muskel darstellt.
In einem zweiten Teil der Arbeit wird die Verschiebung der proximalen Elektrode für einen einzelnen Muskel, den Tibialis Anterior und die Verschiebung bei einer Muskelgruppe, dem Quadriceps untersucht. Grundsätzlich konnte bei beiden Messungen festgestellt werden, dass eine schlechte Platzierung nur dann zu großen Verlusten des Gelenkmomentes führt, wenn der Stimulationsgrad nicht über 90% gewählt wird. Wird ein Muskel bzw. eine Muskelgruppe in einer optimalen Position der Elektrode bereits überstimuliert, so sind die entstehenden Krafteinbußen bei einer verschobenen Platzierung unter 5%. Dabei kann kein Vorteil einer Muskelgruppe gegenüber einem einzelnen Muskel nachgewiesen werden.
Die gewonnenen Erkenntnisse haben für eine Rehabilitation mit funktioneller Elektrostimulation (FES) zwei wesentliche Bedeutungen: Zum einen muss bei einer Stimulationsregelung zum Gehen querschnittgelähmter Patienten die Stimulationsamplitude des Muskels Tibialis Anterior zu Beginn des Schrittmusters erhöht werden, da sich der Muskel in dieser Gangphase nicht in einem optimalen Arbeitspunkt befindet. Zum anderen sollte sowohl für Einzelmuskel als auch für Muskelgruppen mit großer Sorgfalt auf eine optimale Position der Elektroden geachtet werden, falls der Wunsch besteht, diese nicht mit einem Stimulationsgrad von über 90% zu stimulieren, um deutliche Verluste der Gelenkmomente zu vermeiden.

Supervisors:
Dr. Thierry Keller, Marc Lawrence, Andreas Kuhn
Prof. M. Morari, Prof. R. Riener

Year:

2004
Type of Publication:

(13)Semester/Bachelor Thesis
Supervisor:

M. Morari

No Files for download available.
% Autogenerated BibTeX entry
@PhdThesis { Xxx:2004:IFA_2751
}
Permanent link