Integrierte Kraftmessplatten fungieren als primärer kinetischer Sensor in der biomechanischen Analyse. Sie erfassen in Echtzeit dreidimensionale Bodenreaktionskräfte (GRF) und Momente, wenn ein Proband Stufen berührt. Diese rohen kinetischen Daten bilden die absolute Grundlage für die Berechnung interner Gelenklasten und die Quantifizierung der spezifischen mechanischen Vorteile funktionaler Schuhe.
Der Kernwert einer integrierten Kraftmessplatte liegt darin, die notwendigen „Randbedingungen“ für die biomechanische Modellierung bereitzustellen. Ohne diese präzisen kinetischen Daten ist es unmöglich, interne Kniebelastungen genau zu berechnen oder die stoßdämpfenden Behauptungen von Zwischensohlenmaterialien zu validieren.
Die Mechanik der kinetischen Erfassung
Echtzeit-Kraftdatenerfassung
Integrierte Kraftmessplatten sind für die hochfrequente Datenerfassung während dynamischer Bewegungen wie dem Treppensteigen konzipiert.
Sie erfassen die Größe und Richtung der Kraft, die der Proband auf die Stufe ausübt.
Dreidimensionale Messung
Über das einfache vertikale Gewicht hinaus messen diese Platten Aufprallkräfte und Momente über drei Dimensionen (X-, Y- und Z-Achse).
Dieser umfassende Datensatz ist erforderlich, um die komplexen Stabilisierungskräfte zu verstehen, die während des Übergangs zwischen den Stufen auftreten.
Von externer Kraft zu interner Last
Festlegung von Randbedingungen
Die von den Platten erfassten mechanischen Parameter dienen als kritische Randbedingungen für die mathematische Modellierung.
Forscher verwenden diese Daten, um inverse Dynamik durchzuführen, ein Prozess, der auf der Grundlage externer Messungen berechnet, was im Körper vor sich geht.
Berechnung von Gelenkmomenten und Muskelkräften
Sobald die Bodenreaktionskräfte erfasst sind, können technische Mitarbeiter die Kontraktionskräfte der Muskeln und die Momente, die um die Gelenke wirken, berechnen.
Dies ist die einzige technische Methode, um genaue Schätzungen der internen Kniegelastungen während des Auf- oder Abstiegs von Treppen zu erhalten.
Bewertung von Ausrüstung und Schuhen
Quantifizierung der Stoßabsorption
Kraftmessplatten ermöglichen es Forschern, die physische Leistung spezifischer Materialien wie Kniebandagen oder Schuhzwischensohlen zu isolieren.
Durch die Analyse der Spitzen- und Laderaten der Bodenreaktionskräfte können Analysten objektiv messen, wie gut ein Produkt Stöße dämpft.
Analyse der Energiewandlung
Eine detaillierte kinetische Analyse zeigt, wie Zwischensohlenmaterialien Energie während des Gehprozesses verarbeiten.
Diese Daten heben die Fähigkeit des Materials hervor, Stöße zu absorbieren, im Gegensatz zu seiner Fähigkeit, Energie an den Benutzer zurückzugeben.
Verständnis der analytischen Einschränkungen
Externe Messung vs. interne Berechnung
Es ist entscheidend zu verstehen, dass Kraftmessplatten nur externe Kräfte messen.
Sie messen nicht direkt die Belastung im Knie; sie liefern die Daten, die erforderlich sind, um diese Belastung mathematisch zu berechnen.
Die Notwendigkeit der Integration
Daten von Kraftmessplatten werden für diese Art von Bewertungen selten isoliert verwendet.
Sie müssen mit kinematischen (Bewegungs-)Daten synchronisiert werden, um ein vollständiges Bild davon zu erhalten, wie Schuhe die Gelenkmechanik beeinflussen.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Um den Nutzen integrierter Kraftmessplatten in Ihren Bewertungen zu maximieren, richten Sie Ihre Analyse an Ihren spezifischen Zielen aus:
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf klinischer Wirksamkeit liegt: Priorisieren Sie die Berechnung interner Kniegelastungen, um festzustellen, ob eine Kniebandage die Gelenkbelastung wirksam reduziert.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Schuhentwicklung liegt: Konzentrieren Sie sich auf die Analyse der Bodenreaktionskräfte, um die stoßdämpfenden und energieumwandelnden Eigenschaften neuer Zwischensohlenmaterialien zu bewerten.
Genaue kinetische Daten sind der Unterschied zwischen dem Raten, ob ein Produkt funktioniert, und dem mathematischen Beweis dafür.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Technische Funktion | Nutzen für die Schuh-Analyse |
|---|---|---|
| 3D GRF-Erfassung | Misst Bodenreaktionskräfte auf den X-, Y- und Z-Achsen | Quantifiziert multidirektionale Stabilisierung |
| Inverse Dynamik | Dient als Randbedingungen für die Modellierung | Berechnet interne Kniebelastungen und Gelenkmomente |
| Kinetische Erfassung | Hochfrequente Echtzeit-Datenerfassung | Erfasst Stoßspitzen für Stoßdämpfungstests |
| Energieanalyse | Überwacht Laderaten und Kraftspitzen | Bewertet Zwischensohlendämpfung vs. Energierückgabe |
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Referenzen
- Katerina Doslikova, Michael J. Callaghan. The effects of a sleeve knee brace during stair negotiation in patients with symptomatic patellofemoral osteoarthritis. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2023.106137
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .