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Bewegungsanalyse – Mehrwert für die Praxis?

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Das Bewegungslabor des Fachbereichs Gesundheit der Berner Fachhochschule bietet die infrastrukturellen Voraussetzungen für eine qualitativ hochwertige Forschungsarbeit. Zusammen mit der Abteilung Angewandte Forschung und Entwicklung (aF&E) Physiotherapie betreiben das Institut für Physiotherapie des Inselspitals und die ORTHO-TEAM AG aus Bern die gemeinsame Forschungseinrichtung. Die technisch- apparative Ausstattung des Labors steuern alle beteiligten Partner bei. Diese wertvolle Zusammenarbeit erlaubt den effektiven Einsatz der meist aufwändigen Mess- und Analysetechnik.

Von Funktionen zu Messgrössen
Forschungsthemen in der Physiotherapie ergeben sich direkt aus dem Tätigkeitsspektrum in der Physiotherapiepraxis. Das Ziel, die Wirksamkeit von physiotherapeutischen Massnahmen nachzuweisen, erfordert die wissenschaftliche Prüfung gängiger Test- und Therapiekonzepte. Bisherige therapeutische Ansätze werden auf den Prüfstand gestellt und neue evidenzbasierte Diagnostik- und Therapieverfahren entwickelt. Ziel jeder physiotherapeutischen Intervention ist die Verbesserung oder Wiederherstellung von bestimmten Körperfunktionen. Deren quantitative Beschreibung anhand von Messungen stellt die Basis der wissenschaftlichen Klärung von Therapiewirksamkeit dar. Entsprechend den unzähligen Funktionen des menschlichen Körpers sind auch die Möglichkeiten der Technologie, um die Funktionen zu messen und zu beurteilen, äusserst umfangreich. Angefangen bei einer einfachen Herzfrequenzmessung bis hin zur funktionellen Magnetresonanztomografie. Im Bewegungslabor steht die Biomechanik des Menschen im Vordergrund. Dabei geht es um die Untersuchung von Bewegungen oder Bewegungseinschränkungen und deren Ursachen. Bedeutende Messgrössen in diesem Zusammenhang sind die zeitlichen Verläufe von Gelenkwinkeln, Gelenkmomenten und der Aktivierung der beteiligten Muskeln.

Abb. 1: Ganganalyse mit einem optoelektronischen Messsystem.
Foto: Fachbereich Gesundheit der BFH

Technologie in der Ganganalyse
Eines der am besten untersuchten Bewegungsphänomene des Menschen sind das Gangmuster und assoziierte pathologische Veränderungen. Gehen spielt seit Jahrtausenden eine wichtige Rolle im menschlichen Alltag. Früher, um zu jagen, heute, um unabhängig und mobil zu sein. Diese Notwendigkeit kann als treibende Kraft für die Erforschung des menschlichen Gangbildes und die Entwicklung der zugehörigen Technologie angesehen werden. Um 1970 nutzte man die Technik aus der Filmindustrie für die zeitkontinuierliche Aufzeichnung des Gangbildes mit 25 bis 50 Bildern pro Sekunde in der seitlichen und frontalen Körperebene. Zweidimensionale Koordinaten von Körperpunkten zur Bestimmung von Gelenkwinkeln wurden mithilfe von Projektoren per Hand und Bild für Bild ausgemessen. Das Verfahren funktionierte, war aber durch den grossen Zeitaufwand für die Analyse extrem ineffizient. Dies führte zur Entwicklung der heute in der Ganganalyse standardmässig eingesetzten optoelektronischen Messsysteme, die mit Körpermarkern, mehreren Kameras und entsprechenden Körpermodellen Gelenkbewegungen (Kinematik) dreidimensional messen (Abb. 1). Durch den Einsatz von Kraftmessplatten zur Bestimmung der Bodenreaktionskräfte lassen sich mit Methoden der inversen Dynamik ebenfalls kinetische Kenngrössen wie Gelenkmomente und Gelenkleistungen berechnen. Die Elektromyografie (EMG) kann zusätzlich eingesetzt werden, um Ursachen von Bewegungen zu ergründen, indem mit Elektroden Aktivitäten von entsprechenden Muskeln gemessen werden.

Abb. 2: 4-Marker-Fussmodell zur dynamischen Messung der Fusslängsgewölbeabsenkung.
Foto: Fachbereich Gesundheit der BFH

Fallbeispiel Fussfunktion
Im Rahmen einer randomisierten kontrollierten Studie zur Überprüfung der Wirksamkeit von zwei konservativen Behandlungsmethoden bei Knick-Senkfuss-assoziierten Beschwerden soll die Fussfunktion vor und nach der Intervention gemessen und beurteilt werden. Oft wird die Fussfunktion in der Dynamik anhand von statischen Messungen beurteilt, was erwiesenermassen nicht zulässig ist. Um valide Aussagen über das Verhalten in der Dynamik machen zu können, ist eine dynamische Messung notwendig. Dafür eignet sich die Technologie aus der Ganganalyse vorzüglich, wobei im vorliegenden Fall ein eigenes Fussmodell entwickelt werden musste. Das Ziel ist, die Fussfunktion parallel mit der Ganzkörperkinematik beim Gang in der Ebene sowie beim Treppenruntersteigen zu erfassen und eine etablierte klinische Messgrösse in der Dynamik umzusetzen. Aus dieser Herausforderung resultierte ein 4-Marker-Fussmodell zur dynamischen Messung der Fusslängsgewölbeabsenkung anhand des sogenannten «Navicular Drop», der vertikalen Absenkung des Os Naviculare1 während der Standphase (Abb. 2). Eine intuitive klinische Messgrösse konnte mit moderner Technologie in die Dynamik umgesetzt werden. Das erleichtert einerseits die Kommunikation sowie den Transfer in die Praxis und lässt andererseits valide Aussagen zur Funktion in der Dynamik zu. Offen bleibt die Frage nach Referenzwerten, um das Ausmass des «Navicular Drop», zum Beispiel bei einer ärztlichen Verordnung von Schuheinlagen, heranzuziehen.

Ausblick
Faktisch erlauben wissenschaftliche Ansätze der Bewegungsanalyse eine objektive Beurteilung von Funktionen des menschlichen Bewegungsapparates. Vor jeglicher Interpretation gilt es jedoch zuerst zu hinterfragen, ob eine Messgrösse überhaupt das misst, was sie messen soll (Validität), und ob die Messung zuverlässig ist (Reliabilität). Gerade beim Einsatz von 3-D-Kinematikmesssystemen und trotz erwiesener grosser Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit des Messsystems vom jeweiligen Laborsetup und vom Untersucher mangelt es oft an Angaben zum Umgang mit Messunsicherheiten. Angenommen Validität und Reliabilität entsprechen den geforderten Kriterien, wäre es wünschenswert, eine Messmethode vom Labor in die Praxis umzusetzen. Dies, um auch dort für die nötige Objektivität, zum Beispiel bei der Auswahl eines passenden Laufschuhs, zu sorgen. Bei einem solchen Transfer gilt es zu prüfen, ob die Messgrösse in der Praxis verstanden und akzeptiert wird und wie sich Aufwand und Ertrag die Balance halten. Investitions- und Messaufwand müssen dem Mehrwert der Objektivität gegenübergestellt werden. So oder so braucht es aber die Fachfrau und den Fachmann, sei es für eine solide subjektive Beurteilung einer simplen Videoaufnahme oder für das Durchführen und Interpretieren einer validen Messung. Schliesslich soll die Technologie dem Menschen dienen und nicht umgekehrt: der Ärztin für eine objektive Diagnose, dem Patienten für eine angemessene Therapie, dem Verkäufer für eine optimale Beratung oder der Sportlerin für ein bestmögliches Training.


1 | Das Os Naviculare (deutsch: Kahnbein) ist einer der sieben Fusswurzelknochen.