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Modellierung der oberen Extremität und Armbewegungen beim Gehen

Rettig, Oliver

English Title: Modelleling of the upperextremity and arm movements during walking

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Abstract

Entwickelt und evaluiert wurde eine Messmethode zur markerbasierten photogrammetrischen Bewegungserfassung (Kapitel III). Etabliert als „Heidelberger Upper Extremity Modell (HUX)“ konnte diese Methode für zahlreiche orthopädische Fragestellungen eingesetzt werden. Die Methode zeichnet sich durch Einsatz von Schätzmethoden zur Bestimmung von Gelenkzentren und -achsen aus und erfolgte unter der Randbedingung, nur eine kleine Zahl von Markern einzusetzen. Damit wurde die Integration in die klinische Routine möglich. Erprobt wurde die neue Methode durch ihre Anwendung zur Analyse der Armbewegungen beim Gehen. Es wurden Daten von Patienten mit infantiler Zerebralparese analysiert. Verstärkte Humerus-Abduktions- und Innen­rotations-Stellung sowie eine vergrößerte Ellenbogenbeugung zeigte sich als Grundmuster der ansonsten individuell sehr unterschiedlichen Armbewegungen beim Gehen (Kapitel V). In diesem Zusammenhang wurde auch die Eignung einiger un­konventioneller Analysemethoden wie z.B. Winkeldarstellung von Armsegmentschwerpunkten untersucht. Die Ausweitung der Anwendung der Methode auf Alltagsbewegungen mit großem Bewegungsumfang in der Schulter führte an die Grenzen der Anschaulichkeit konventioneller Kardanwinkel-Darstellungen. Die Winkel­darstel­lungen selbst wurden daher zum Gegenstand dieser Arbeit und auf Eignung besonders im Hinblick auf Anschaulichkeit untersucht (Kapitel IV). In Folge wurde eine neue Konvention entwickelt, um die Stellung der Humeruslängsachse in Öffnungswinkeln und die Außen/-Innenrotation des Humerus als adjunkte Rotation im Sinne von Codman (1934) zu beschreiben.

Translation of abstract (English)

This work is about development and evaluation of a measurement method for markerbased photogrammetric motion capturing (chapter III). Named as „Heidelberger Upper Extremity Modell (HUX)“ this method was applied to a lot of current orthopedic issues. It is based on estimation methods for joint centers and axes determination and the precondition of a small set of markers to allow integration into clinical routine measurements. The method is tested by application to arm movements during walking. Data of patients with cerebral palsy were analysed. Increased humerus abduction and internal rotation attitudes and increased elbow flexion are the main differences to physiologic gait. (chapter V). In this regard additional unconventional analysis methods like arm segments center of mass descriptions in angles are reviewed. Expansion of the applications to daily activities with large range of shoulder motion shows the cardan angles limit of clearness. This is the reason why joint angles descriptions itself where focussed in this work. Their adequacy with regard to clearness is analysed. In consequence, a new angular convention is developed which describes the attitude of the humerus longitudinal axis in direction cosine angles and the internal-/external humerus rotation as adjunct/conjunct rotation as proposed by Codman (1934).

Item Type: Dissertation
Supervisor: Jähne, Prof. Dr. Bernd
Date of thesis defense: 21 November 2012
Date Deposited: 11 Dec 2012 07:42
Date: 27 November 2012
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Stiftung Orthopädische Universitätsklinik
The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
570 Life sciences
610 Medical sciences Medicine
Controlled Keywords: Gehen, Zerebrale Kinderlähmung, Winkel, Eulerwinkel
Uncontrolled Keywords: Arme, Armbewegungen, Modellierung der oberen Extremität, IZP, ICP, infantile Zerebralparese, Armbewegungen beim Gehen, Winkeldarstellungen, Winkelparametrisierungen, Codman Paradoxon
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