Effektivität eines Gangtrainings mit Sonifikation zur Normalisierung des Gangbildes bei Patienten in der orthopädischen Rehabilitation nach endoprothetischem [...] / vorgelegt von Juliane Pietschmann, Sportwissenschaftlerin (M.A.) ; [1. Gutachter: Prof. Dr. Thomas Jöllenbeck, 2. Gutachter: Prof. Dr. Jürgen Freiwald, 3. Gutachter: Prof. Dr. Hans-Christian Heitkamp]. Paderborn, 2020
Inhalt
- Inhaltsverzeichnis
- Kurzfassung
- Abstract
- Abkürzungsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- 1 Einleitung in die Thematik
- 2 Theoretische Grundlagen und vorliegende Erkenntnisse
- 2.1 Der menschliche Gang
- 2.2 Medizinische und Anatomische Grundlagen
- 2.3 Grundlagen der Endoprothetik
- 2.3.1 Prävalenz und Inzidenz von Gelenkersatzoperationen
- 2.3.2 Endoprothetische Versorgung
- 2.3.3 Hüft - TEP
- 2.3.4 Knie - TEP
- 2.3.5 Vor- und Nachteile verschiedener Operationstechniken
- 2.4 Rehabilitation
- 2.4.1 Verweildauer in Rehabilitationseinrichtungen
- 2.4.2 Die Zukunft der Rehabilitation
- 2.4.3 Anschlussrehabilitation und orthopädische Rehabilitation
- 2.4.4 Ziele in der orthopädischen Rehabilitation nach Gelenkersatz
- 2.4.4.1 Therapieverfahren
- 2.4.4.2 Gangtraining / Gangschulung
- 2.4.4.3 Gangauffälligkeiten und typische Schonhaltungen
- 2.4.5 Zustand und Defizite am Ende der Rehabilitation nach Gelenkersatz
- 2.5 Ganganalyse
- 2.5.1 beobachtende Ganganalyse
- 2.5.2 instrumentelle Ganganalyse
- 2.5.2.1 Kinetische Verfahren
- 2.5.2.2 Kinematische Verfahren
- 2.5.2.2.1 2D - Ganganalyse / Videoanalyse
- 2.5.2.2.2 3D- / markerbasierte Ganganalyse
- 2.5.2.2.3 Ganganalyse über Inertialsensorik
- 2.5.2.2.4 Gängigste Messsysteme
- 2.5.2.3 Dynamische Elektromyografie (EMG)
- 2.5.3 Assessmentverfahren zur Gangbewertung
- 2.5.4 Testverfahren zur Gangbewertung
- 2.5.5 Ganganalyse zur Identifikation von Gangauffälligkeiten in der orthopädischen Rehabilitation
- 2.6 Projekt – Zurück zum normalen Gang
- 2.6.1 Wesentliche Gangparameter - Schlüsselparameter
- 2.6.2 temporäre Parameter
- 2.6.3 überdauernde Parameter
- 2.7 Lösungsansätze
- 2.7.1 Feedback & Feedbackverfahren
- 2.7.1.1 visuelles Feedback
- 2.7.1.2 virtuelles Feedback
- 2.7.1.3 taktiles Feedback
- 2.7.1.4 auditives Feedback & Sonifikation
- 2.7.1.4.1 Definition Sonifikation
- 2.7.1.4.2 Entwicklung der Sonifikation
- 2.7.1.4.3 Anwendungsfelder der Sonifikation
- 2.7.1.4.4 Funktionen der Auditory Display und der Sonifikation
- 2.7.1.4.5 Wissenschaftliche Studien zum Einsatz der Sonifikation
- 2.7.1.4.6 Klanggestaltung und Klangeigenschaften
- 2.7.1.4.7 Informationserfassung über das Ohr
- 2.7.1.4.8 Auditive vs. visuelle Informationsverarbeitung
- 2.7.1.5 Zukunft der Sonifikation
- 2.8 Zusammenfassung der vorliegenden Erkenntnisse
- 2.9 Herleitung der allgemeinen Forschungshypothesen
- 3 Methodik
- 3.1 Studienübersicht des Projekts Zurück zum normalen Gang
- 3.2 Studiendesign
- 3.2.1 Ein-/ und Ausschlusskriterien
- 3.2.2 Stand-, Gang- und Bewegungsanalyse
- 3.2.3 4D-Wirbelsäulenvermessung
- 3.2.4 Trainingsdurchführung und Instruktionen der Interventionsgruppen
- 3.2.5 Terminierung des Trainings
- 3.3 Teilstudien des Projektes – Zurück zum normalen Gang
- 3.3.1 Visuelles Feedbacktraining – Fußabdrücke
- 3.3.2 Virtuelles Feedbacktraining – ForestWalk
- 3.3.3 Taktiles Feedbacktraining – Robowalk
- 3.3.4 Laufbandtraining
- 3.3.5 Kontrollgruppe
- 3.3.6 Referenzgruppen
- 3.4 Hauptstudie des Projekts – Zurück zum normalen Gang - Auditives Feedbacktraining
- 3.4.1 Ergänzende Ein-/ und Ausschlusskriterien
- 3.4.2 Auditive Feedbacktraining mit Sonifikation
- 3.4.3 Sensorsystem
- 3.4.4 Software zur Vertonung
- 3.4.5 Berechnungsgrundlage zur Vertonung der Gelenkwinkel
- 3.4.6 Vertonung des Kniegelenkwinkels
- 3.4.7 Vertonung des Hüftgelenkwinkels
- 3.4.8 Besonderheit der Gelenkwinkelvertonung
- 3.5 Probandendaten
- 3.6 Ethikvotum
- 3.7 Gütekriterien
- 3.8 Datenaufbereitung / -verarbeitung
- 3.9 Parameter
- 3.10 Statistische Verfahren
- 4 Operationalisierte Forschungshypothesen
- 4.1 operationalisierte Forschungshypothese 1
- 4.2 operationalisierte Forschungshypothese 2
- 4.3 erhobene Sekundärparameter
- 5 Ergebnisse
- 5.1 Vorbemerkung zu den Ergebnissen
- 5.1.1 Besonderheit in der statistischen Berechnung
- 5.1.2 Allgemeine Erläuterung zur Ergebnisdarstellung
- 5.1.3 Erläuterung zur Ergebnisdarstellung der Kurvenanalyse
- 5.2 Hüft-TEP-Patienten
- 5.2.1 Ergebnisse - Gangparameter
- 5.2.1.1 Schrittlänge
- 5.2.1.2 Standphase
- 5.2.1.3 Stoßdämpfungsphase
- 5.2.1.4 mittlere Standphase
- 5.2.1.5 Doppelschrittlänge
- 5.2.1.6 Doppelstandphase
- 5.2.1.7 Kadenz
- 5.2.1.8 Geschwindigkeit
- 5.2.2 Ergebnisse - Dynamik & Kraft-Zeit-Verlauf
- 5.2.3 Ergebnisse - Bewegungsumfänge
- 5.2.3.1 Bewegungsumfang Becken
- 5.2.3.2 Bewegungsumfang Hüftgelenk
- 5.2.3.3 Bewegungsumfang Kniegelenk
- 5.2.3.4 Bewegungsumfang Sprunggelenk
- 5.2.4 Ergebnisse - Bewegungsverläufe
- 5.2.4.1 Bewegungsverlauf Becken
- 5.2.4.2 Bewegungsverlauf Hüftgelenk
- 5.2.4.3 Bewegungsverlauf Kniegelenk
- 5.2.4.4 Bewegungsverlauf Sprunggelenk
- 5.2.5 Ergebnisse - Symmetrie-Indizes
- 5.2.6 Ergebnisse Trainingsdauer & Schmerzempfinden
- 5.2.7 Auswertung IMU-Sensordaten
- 5.2.8 Auswertung der Fragebögen
- 5.2.9 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 5.3 Knie-TEP-Patienten
- 5.3.1 Ergebnisse - Gangparameter
- 5.3.1.1 Schrittlänge
- 5.3.1.2 Standphase
- 5.3.1.3 Stoßdämpfungsphase
- 5.3.1.4 mittlere Standphase
- 5.3.1.5 Doppelschrittlänge
- 5.3.1.6 Doppelstandphase
- 5.3.1.7 Kadenz
- 5.3.1.8 Geschwindigkeit
- 5.3.2 Ergebnisse - Dynamik & Kraft-Zeit-Verlauf
- 5.3.3 Ergebnisse - Bewegungsumfänge
- 5.3.3.1 Bewegungsumfang Becken
- 5.3.3.2 Bewegungsumfang Hüftgelenk
- 5.3.3.3 Bewegungsumfang Kniegelenk
- 5.3.3.4 Bewegungsumfang Sprunggelenk
- 5.3.4 Ergebnisse - Bewegungsverläufe
- 5.3.4.1 Bewegungsverlauf Becken
- 5.3.4.2 Bewegungsverlauf Hüftgelenk
- 5.3.4.3 Bewegungsverlauf Kniegelenk
- 5.3.4.4 Bewegungsverlauf Sprunggelenk
- 5.3.5 Ergebnisse - Symmetrie-Indizes
- 5.3.6 Ergebnisse Trainingsdauer & Schmerzempfinden
- 5.3.7 Auswertung der IMU-Sensordaten
- 5.3.8 Auswertung der Fragebögen
- 5.3.9 Zusammenfassung der Ergebnisse
- 6 Diskussion
- 6.1 Übergeordnete inhaltliche Diskussion
- 6.2 Ergebnisdiskussion Hüft-TEP
- 6.2.1 Gangparameter
- 6.2.1.1 Schrittlänge
- 6.2.1.2 Standphase
- 6.2.1.3 Stoßdämpfungsphase
- 6.2.1.4 Mittlere Standphase
- 6.2.1.5 Doppelschrittlänge
- 6.2.1.6 Doppelstandphase
- 6.2.1.7 Kadenz
- 6.2.1.8 Geschwindigkeit
- 6.2.2 Dynamik & Kraft-Zeit-Verlauf
- 6.2.3 Bewegungsumfänge
- 6.2.4 Bewegungsverläufe
- 6.2.5 Symmetrie-Indizes
- 6.2.6 Trainingsdauer & Schmerzempfinden
- 6.2.7 IMU-Sensordaten
- 6.2.8 Fragebogenauswertung
- 6.2.9 Gesamtdiskussion Hüft-TEP Ergebnisse
- 6.3 Ergebnisdiskussion Knie-TEP
- 6.3.1 Gangparameter
- 6.3.1.1 Schrittlänge
- 6.3.1.2 Standphase
- 6.3.1.3 Stoßdämpfungsphase
- 6.3.1.4 Mittlere Standphase
- 6.3.1.5 Doppelschrittlänge
- 6.3.1.6 Doppelstandphase
- 6.3.1.7 Kadenz
- 6.3.1.8 Geschwindigkeit
- 6.3.2 Dynamik & Kraft-Zeit-Verlauf
- 6.3.3 Bewegungsumfänge
- 6.3.4 Bewegungsverläufe
- 6.3.5 Symmetrie-Indizes
- 6.3.6 Trainingsdauer & Schmerzempfinden
- 6.3.7 IMU-Sensordaten
- 6.3.8 Fragebogenauswertung
- 6.3.9 Gesamtdiskussion Knie-TEP Ergebnisse
- 6.4 Vergleich Ergebnisse Hüft- und Knie-TEP-Patienten
- 6.5 Bedeutsamkeit der inhaltlichen Diskussion
- 7 Methodenkritische und weiterführende Diskussion
- 7.1 Allgemeine restriktive Studienvoraussetzungen
- 7.1.1 Aktuelle Datenlage - Fehlen von präoperativen Daten
- 7.1.2 Aktuelle Datenlage - Fehlen von postoperativen Langzeitdaten
- 7.2 Zur operativen Einflussnahme der Testperson - testerbezogene Limitationen
- 7.3 Zur operativen Einflussnahme der Probanden - probandenbezogene Limitationen des auditives Feedbacks
- 7.3.1 Pathologien auditiver Sinnesverarbeitung - Hörproblematik der Patienten
- 7.3.2 Eignung technischer Hilfsmittel - Verwendung Kopfhörer
- 7.3.3 Umsetzbarkeit des auditiven Feedbacktrainings
- 7.3.4 Visuelle und auditive Verarbeitung
- 7.4 Objektive Trainingssteuerung und technische Umsetzung
- 7.4.1 Laborbedingungen
- 7.4.2 3D- Gang- und Bewegungsanalyse
- 7.4.3 Gehen auf dem Laufband
- 7.4.4 Technische Einschränkungen – IMU Sensoren
- 7.5 Individualisierte Trainingssteuerung sowie die Einflussnahme von Parametern und deren Auswirkung
- 7.5.1 Wohlfühlgeschwindigkeit - zügige Geschwindigkeit auf dem Laufband
- 7.5.2 Normierte vs. individuelle Geschwindigkeiten
- 7.5.3 Kategorisierung der Geschwindigkeiten
- 7.6 Studienimmanente, prozessfolgende Modifikation des Studiendesigns
- 7.6.1 Vortraining
- 7.6.2 Trainingshäufigkeit
- 7.6.3 Trainingsintensität und -dauer
- 7.6.4 Trainingsverfassung und Therapieplanung
- 7.6.5 Feedbackmodalität
- 7.6.6 Videoinstruktionen – akustische Präsentation eines Ideals
- 7.6.7 Auswertung der Ganganalyse
- 7.7 Neurophysiologische und trainingswissenschaftliche Grundlagen
- 7.7.1 Zugangstechniken in der Operation
- 7.7.2 Auswirkung von Gelenkersatzoperationen
- 7.7.3 Motorisches Lernen und Umlernen hochautomatisierter Prozesse
- 7.7.4 Sportliche Vorerfahrungen und körperliche Aktivität im Lebenslauf der Patienten
- 7.7.5 Dauer der Schonhaltung und vergangene Zeit bis zur Operation
- 7.8 Forschung im klinischen Setting der orthopädischen Rehabilitation
- 7.8.1 Einhaltung des bewussten Gangtrainings
- 7.8.2 subjektives Therapieverständnis - Bewertung des Trainings
- 7.8.3 Endogene und exogene Faktoren
- 7.9 Datenerhebung und statistische Analyse
- 7.9.1 Statistische Analyse der Verlaufskurven
- 7.9.2 Normkurven vs. individuelle Norm in der Datenauswertung
- 7.9.3 Vergleich von individuellen Daten - Matching
- 7.9.4 Einsatz Fragebögen - Fragebogengüte
- 7.10 Allgemeine Limitationen, normative Daten und Probandenkollektiv
- 8 Zusammenfassung
- 9 Ausblick
- 9.1 Präoperatives Training
- 9.2 Konsequenzen für die Therapie
- 9.2.1 Empfehlungen für zukünftige Therapiekonzepte
- 9.2.2 Erweiterung Therapieumfang Gangschulung / -training
- 9.2.3 Ganganalyse als Therapiestandard
- 9.2.4 Training der gesamten kinetischen Kette
- 9.2.5 Kombination verschiedener Feedback- und Trainingsmethoden
- 9.3 Allgemeiner Fokus zukünftiger Studien
- 9.4 Zukünftige Forschungsprojekte
- 9.4.1 Entwicklungsschritte bei den Inertialsensoren
- 9.4.2 Weiterentwicklung der Vertonung
- 9.4.3 Wearables
- 9.4.4 Erste Schritte in der Entwicklung einer Smartphone-App
- 9.5 Transfergedanke
- 10 Literatur
- Eidesstattliche Erklärung
- Anhang