Die synchronisierte Erfassung bildet die definitive Brücke zwischen Ursache und Wirkung. Kraftplattendaten und Elektromyographie (EMG) müssen synchron erfasst werden, um kinetische Daten (äußere Kräfte) präzise mit neuromuskulärer Aktivität (innere elektrische Signale) auf einer einzigen, einheitlichen Zeitachse abzugleichen. Ohne diese Abstimmung ist es unmöglich, spezifische Muskelaktivierungsmuster genau mit den physischen Belastungen zu korrelieren, die während kritischer Momente des Gangzyklus auftreten.
Die Synchronisation verwandelt zwei getrennte Datenströme in eine kohärente biomechanische Erzählung. Sie ermöglicht es Forschern, physische Ereignisse – wie den Fußkontakt – zu nutzen, um die Analyse der Muskelreaktion auszulösen und so den Kontext zu liefern, der zur Identifizierung kompensatorischer Gangstrategien erforderlich ist.
Die Mechanik der zeitlichen Abstimmung
Vereinheitlichung der Zeitachse
Bei einem Gehtest messen Kraftplatten die Bodenreaktionskräfte, während EMG die elektrische Aktivität der Muskeln misst.
Wenn diese Systeme mit separaten Uhren laufen, werden die Daten unzusammenhängend. Die Synchronisation zwingt beide Systeme, Ereignisse auf exakt derselben Zeitachse aufzuzeichnen, um sicherzustellen, dass eine Millisekunde auf der Kraftplatte exakt derselben Millisekunde auf dem EMG-Sensor entspricht.
Definition kritischer Gangphasen
Präzises Timing ermöglicht es Forschern, spezifische Phasen des Gangzyklus zu definieren, wie die Standphase oder Mittelstand.
Zuverlässige Definitionen hängen oft von Schwellenwerten der Kraftplatte ab. Zum Beispiel wird der exakte Moment des „Fersenauftritts“ typischerweise dann definiert, wenn die Kraftplatte eine Last erkennt, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wie z. B. 10 Newton.
Trigger-basierte Analyse
Sobald der Fersenauftrittsmoment durch die Kraftdaten mathematisch definiert ist, dient er als Ankerpunkt.
Forscher können dann von diesem Zeitstempel aus rückwärts oder vorwärts schauen, um genau zu sehen, was die Muskeln taten. Dies eliminiert Rätselraten darüber, wann eine bestimmte Bewegungsphase tatsächlich begann.
Von Rohdaten zu biomechanischem Verständnis
Korrelation von Last und Reaktion
Der Kernwert der Synchronisation liegt in der Fähigkeit, die unmittelbare Muskelreaktion unter spezifischen Kraftbelastungsumgebungen zu analysieren.
Sie können feststellen, ob ein Muskel vor dem Aufsetzen des Fußes auf dem Boden aktiviert wurde (antizipatorisch) oder nach dem Aufprall (reaktiv). Diese Unterscheidung ist entscheidend für das Verständnis der neuromuskulären Steuerung.
Aufdeckung kompensatorischer Strategien
Wenn der Körper verletzt oder ermüdet ist, nimmt er kompensatorische Strategien an, um die Bewegung aufrechtzuerhalten.
Diese Strategien manifestieren sich oft in subtilen zeitlichen Verschiebungen. Zum Beispiel könnte ein Muskel etwas später feuern, um die Belastung eines schmerzenden Gelenks zu vermeiden. Synchronisierte Daten sind der einzige Weg, diese winzigen zeitlichen Verschiebungen zu erkennen.
Häufige Fallstricke bei der Datenerfassung
Die Gefahr des „Drifts“
Der Versuch, Daten nach der Erfassung manuell abzugleichen, führt oft zu Fehlern.
Selbst ein Bruchteil einer Sekunde Fehlausrichtung – bekannt als Drift – kann zu falschen Schlussfolgerungen führen. Sie könnten einen Muskelspitzen der Abstoßphase zuordnen, obwohl er tatsächlich während des Mittelstands aufgetreten ist.
Verlust des Kontexts
EMG-Daten ohne Kraftreferenz sind lediglich eine Aufzeichnung der Aktivität, nicht der Funktion.
Ohne die Kraftplattendaten zur Bestätigung der Belastung der Gliedmaße können Sie nicht bestätigen, ob die Muskelaktivität den Vortrieb erzeugt oder lediglich die Gliedmaße in der Luft stabilisiert. Die Synchronisation liefert den notwendigen physischen Kontext.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel
Um sicherzustellen, dass Ihre Ganganalyse gültige Ergebnisse liefert, überlegen Sie, wie Sie diese Synchronisation anwenden:
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Definition von Gangphasen liegt: Stellen Sie sicher, dass Ihre Software so konfiguriert ist, dass Ereignisse automatisch basierend auf Kraftschwellenwerten (z. B. dem 10-Newton-Standard) und nicht auf visueller Schätzung markiert werden.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Analyse von Pathologien liegt: Achten Sie genau auf Verzögerungen bei der Muskelaktivierung im Verhältnis zum Fersenauftritts-Zeitstempel, da hier oft kompensatorische Verhaltensweisen aufgedeckt werden.
Wahre biomechanische Erkenntnisse erfordern die Betrachtung nicht nur dessen, was passiert ist, sondern auch wann es in Bezug auf die auf den Körper wirkenden Kräfte passiert ist.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Kraftplattendaten (Kinetik) | EMG-Systeme (Neuromuskulär) |
|---|---|---|
| Primäre Metrik | Bodenreaktionskräfte (GRF) | Elektrische Muskelaktivität |
| Rolle beim Gang | Definiert Ereignisse (z. B. Fersenauftritt) | Zeigt Muskelaktivierungsmuster |
| Synchronisationsvorteil | Bietet physischen Kontext für die Belastung | Identifiziert antizipatorische vs. reaktive Reaktion |
| Kritischer Schwellenwert | Typischerweise >10 N zur Kontaktdetektion | Gemessen in Millivolt (mV) |
| Datenkorrelation | Auswirkung der externen Last | Interne physiologische Reaktion |
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Referenzen
- Hossein Tajdini, Giacomo Rossettini. Inter-limb asymmetry of kinetic and electromyographic during walking in patients with chronic ankle instability. DOI: 10.1038/s41598-022-07975-x
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .