Zeitschrift für Ergonomie
Offener Zugang

Abstrakt

Relationship between Hip Flexion Contracture and Hip-Joint Contact Force in Standing Posture: A Computer Simulation Study

Takuma Inai, Mutsuaki Edama, Tomoya Takabayashi and Masayoshi Kubo

Mechanische Belastung des Gelenkknorpels und langes Stehen sind Risikofaktoren für die Entwicklung einer Hüftarthrose. Ziel dieser Studie ist es, mittels Computersimulation die Beziehung zwischen Hüftbeugekontraktur und der Hüftgelenk-Kontaktkraft in Stehhaltungen zu untersuchen. Es wurde ein Muskel-Skelett-Modell erstellt, das aus sieben Segmenten besteht (Kopf, Arme und Rumpf sowie Oberschenkel, Unterschenkel und zwei Füße). Es wurden verschiedene Stehhaltungen (708 Variationen) generiert und fünf Bedingungen für eine Hüftbeugekontraktur festgelegt: keine Kontraktur und Beugungen von 0°, 10°, 20° und 30°. Eine Stehhaltung, die die Bedingung einer Hüftbeugekontraktur mit der minimalen Summe der Muskelaktivierungen erfüllt, wurde als optimale Stehhaltung ermittelt und die Hüftgelenk-Kontaktkraft in der optimalen Stehhaltung berechnet. Durch Variation von vier Parametern (Zielfunktion, physiologischer Querschnittsbereich, Kraft-Längen-Verhältnis und Armlänge des Muskelmoments) wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Die Kontaktkraft des Hüftgelenks und die Kräfte der Hüftstrecker (d. h. die des Gluteus maximus, Semitendinosus, Semimembranosus und des langen Kopfes des Bizeps femoris) beim Stehen nahmen mit der Entwicklung einer Hüftbeugekontraktur zu. Die Kontaktkraft des Hüftgelenks im Stehen mit einer 30°-Hüftbeugekontraktur war fast doppelt so hoch wie im Zustand ohne Kontraktur (8,7 bzw. 3,7 N/kg). Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass die Variation der vier Parameter keinen Einfluss auf unser Hauptergebnis hatte. Das Hauptergebnis dieser Studie ist, dass die Kontaktkraft des Hüftgelenks beim Stehen mit der Entwicklung einer Hüftbeugekontraktur zunimmt. Die Ergebnisse dieser Studie können dazu beitragen, das Fortschreiten einer Hüftarthrose zu verhindern.