Wilfried Alt
Bachelorstudiengang Medizintechnik
Kompetenzfeld Biomechanik und
Kompetenzfeld Bewegungswissenschaft
Veranstaltungen des Kompetenzfelds
Vorlesung: Klinische und orthopdische Biomechanik, 2 SWS, 2 LP bung: Klinische und orthopdische Biomechanik, 2 SWS, 4 LP
Tbingen, Prof. Dr. Inga Kraus
Stuttgart, Prof. Dr. Wilfried Alt
Vorlesung: Biomechanik der menschlichen Bewegung 2 SWS, 2 LP bung: Biomechanische Methoden und motorische Experimente,
Advanced EDULAB, 2 SWS, 4 LP
Wilfried Alt
Biomechanik / Bewegungswissenschaft
1_0_3
Gehen
Sprinten
Dauerlaufen
Springen
Schwimmen
Tauchen
Schleudern
Heben
20km in 4 Stunden
100m in 15 Sekunden
1500m in 10 Minuten
3m weit
1500m in 1h
3m tief
2kg 20m weit
30kg
G.A. Borelli; De Motu Animalium 1685, Springer 1989
1:17:25.6
9.79 s
3:26.00
8.95 m
14:41.66
120 m
74.08 m
260 kg
Genetische Disposition
Training
Einfhrung in die Vorlesung
Wilfried Alt
Biomechanik / Bewegungswissenschaft
1_0_4
Die Biomechanik des Sports ist die Wissenschaft von der
mechanischen Beschreibung und Erklrung der
Erscheinungen und Ursachen von Bewegungen im Sport
unter Zugrundelegung der Bedingungen des menschlichen
OrganismusRoth (1999), Bewegungswissenschaft
Die Biomechanik beschreibt und erklrt wissenschaftlich
Erscheinungen und Ursachen der Bewegung von
Organismen.
Vorschlag einer Verallgemeinerung
Naturwissenschaftliche Grundlagen
Wilfried Alt
Biomechanik / Bewegungswissenschaft
1_0_5 Naturwissenschaftliche Grundlagen
Naturwissenschaftliche
Grundlagen
Form & Funktion Angewandte
Biomechanik
Interdisziplinre
Aspekte
Methoden &
Verfahren
Wilfried Alt
Biomechanik / Bewegungswissenschaft
1_0_6
Fx
Hhe
Weite
v v x + v z0 02
0
2
Fz
Horizontalimpuls dvx= 1
m Fx(t) dt
dvz= 1
m Fz(t) dt - g dtVertikalimpuls
dL =M(t) dt Drehimpuls
Naturwissenschaftliche Grundlagen
Wilfried Alt
Biomechanik / Bewegungswissenschaft
1_0_7 Angewandte Biomechanik
Turnerin Leichtathlet
Art Hyperextension Hyperextension
Umfang 80 Grad 20 Grad
Befund Keine Ruptur ACL - Ruptur
Alter 13 Jahre 28 Jahre
Geschlecht weiblich mnnlich
Sportart Hypermobil: Ja Hypermobil: Nein
Analyse der
Verletzungs-
ursachen
Wilfried Alt
8
Angewandte Biomechanik
Wilfried AltMaterial und Methoden: Laufband
9
Variostabil
Vacoped
Wilfried AltErgebnisse: Neuromuskulre Aktivierung Beispiel
10
0
50
100
150
200
250
300
1 101 201 301 401 501 601 701 801 901
uV
% Standphase
m. tibialis ant. EMG
eigener Schuh
Variostabil
Vacoped
Cast
Proband: 08
Wilfried AltMaterial und Methoden: Parameter
11
Fzmax1Fzmax2
mittleres EMG
m. soleus
mittleres
EMG
m. tibialis
mittleres EMG
m. gastrocnemius
med. und lat.
Bereich
Pronation
Supination
in Grad
Bereich Dorsal-
Plantarflexion in
Grad
Beschleunigungs-
signale (Verlauf)
ACC ap max
ACC ap min
Bereich
Beschleunigung
medial
Bereich
Beschleunigung
anterior posterior
Signaldarstellung
der Ganganalyse
einer Versuchs-
person, Mittelwerte
aus 30 Schritten.
Schtzung der
Effektstrken nach
Cohen
Cohen, J. (1988): Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences, 2. Aufl., Hillsdale:
Lehrziele des Kompetenzfelds
Sie kennen und verstehen die Grundlagen der kinematischen,
kinetischen und elektrophysiologischen Messmethoden sowie
koordinativer Tests.
Sie knnen diese Verfahren praktisch in eigenen Labor-
Experimenten anwenden.
Sie erwerben wesentliche und fundierte Kenntnisse ber motorische
Kontrolle und Fertigkeiten in der Durchfhrung
naturwissenschaftlicher Experimente
Sie erwerben auch Kenntnisse ber die Ursachen und das
Entstehen von berlastungssituationen im klinischen Kontext und
im Sport.
Berufsfeld: was kann ich spter damit machen?
Der Biomechaniker arbeitet an der Schnittstelle zwischen
Ingenieurs- ,Naturwissenschaften und Medizin.
Er sttzt sich dabei auf fundierte Kenntnisse aus der Mechanik und
versteht die Eigenschaften und die Funktionen biologischer
Systeme.
In der Forschung bearbeitet er z.B.: Fragen am Interface zwischen
Mensch, Gert und Umwelt.
In der Klinik mssen orthopdische Hilfsmittel (Orthesen, Prothesen,
Gehhilfen oder auch Implantate etc.) optimiert werden.
In der Rehabilitation gehren z.B.: Ganganalysen vor und nach
Operationen zum Aufgabenspektrum.
Im Sport kann es um Fragen der Gert- und
Ausrstungsoptimierung aber auch um Bewegungsanalysen zur
Leitungsverbesserung und Verletzungsprophylaxe gehen.
Prof. Dr. Wilfried AltModul: Modul Biomechanik (Kompetenzfeld)
14Stand: Mai 2018
Vorlesung: Biomechanik der menschlichen Bewegung (Sommersemester)
Themenblock 1 Mathematische und Physikalische Grundlagen
Themenblock 2 Form und Funktion des Bewegungsapparates
Teil a): der passive Bewegungsapparat (Konstruktionsprinzipien)
Teil b): der aktive Bewegungsapparat (Antriebsprinzipien)
Themenblock 3 Biomechanik in der Prvention und Rehabilitation
Vorlesung / bung: Funktionelle Bewegungslehre - Motorik
Themenblock 1 Anwendung elektrophysiologischer Verfahren in Experimenten zur motorischen Kontrolle
Oberflchen-Elektromyografie (Vorbereitung, Datenerfassung, Auswertung und Analyse)
Gleichrichten, Mittelwerte, Summen und Differenzen, Filtern / Onset, Normierung, Frequenzanalysen
Themenblock 2 Phnomene und Wirkungsprinzipien der motorischen Kontrolle von Haltung und Bewegung des
Menschen
Prinzipien der posturalen Kontrolle und des Gleichgewichts
Natrliche und elektrisch erzeugte Reflexe des Neuro-Muskulren Systems.
Prinzipien der Willkrmotorik, automatisierte Bewegungen
Antizipatorische Neuromuskulre Aktivierung
Prinzipielle Modulation funktionaler Reflexe am Bewegungsapparat
feed forward und feed back Strategien in der Motorik des Menschen
funktionelle Evaluation Orthopdischer Heil- und Hilfsmittel
Bildgebende Verfahren zur Bestimmung von muskulren Trainingseffekten.
Gliederung des Kompendiums
Prof. Dr. Wilfried Alt
Funktionelle Bewegungslehre Modul Kompetenzfeld Biomechanik Medizintechnik, Prof. Dr. W. Alt
Ziele der Veranstaltung
Sie kennen und verstehen biomechanische Methoden und
Verfahren
Sie knnen diese Verfahren an ausgewhlten Experimenten der in
der Biomechanik anwenden und die Ergebnisse theoretisch fundiert
diskutieren.
Sie erwerben wesentliche und fundierte Kenntnisse ber Das
Thema Messen in der Durchfhrung biomechanischer Experimente
Veranstaltungsformen
Praktikum Onlinekurs Experimente Gruppenarbeit
Thema 1
MRT in der
Kraftdiagnostik
Thema 2
Druckverteilungsmessungen
in der Ganganalyse
Thema 3
Sprunggelenk-Stabilisierungshilfen
funktionelle Evaluation
Prof. Dr. Wilfried Alt
Funktionelle Bewegungslehre Modul Kompetenzfeld Biomechanik Medizintechnik, Prof. Dr. W. Alt
Inhalt der Prsentationen
1. Theoretische Grundlagen
a) allg. Theorie des Messens
b) spezielle Anwendung auf das Thema
c) Grundlagen und Prinzip des Verfahrens
2. Beschreibung des Anwendungsbeispiels
a) Versuchsdurchfhrung
b) Datenerfassung
c) Datenaufbereitung und -Auswertung
3. Ergebnisse
4. Diskussion
a) Literaturbezug
b) Fehlerdiskussion
c) Ausblick und Verbesserungsvorschlge
Prof. Dr. Wilfried AltInhalte Stuttgart
Homepage: http://www.inspo.uni-stuttgart.de/StudiumLehre/edulab/
AMTI OR-6 Kraftmessplattformen
2 Noraxon Myosystem 1400 A EMG-
Kabelanlagen
Vicon
2 Basler 602f Highspeed-Kameras
Casio Exilim Highspeed-Kamera
Schiller ERGOSPIRO Mikro Messplatz
mit 12-Kanal EKG
Lode Excalibur Sport Radergometer
Daum ergo_run 8 premium Laufband
mit Zebris FDM-T Ganganalysesystem
2 Varioport Datenlogger
Actigraph und Actiheart
5 Garmin Colorado GPS
3 Apple iMac
8 Apple MacMini
mehrere selbstentwickelte
Motorikexperimente
Prof. Dr. Wilfried AltInhalte Stuttgart
Homepage: http://www.inspo.uni-stuttgart.de/StudiumLehre/edulab/
AMTI OR-6 Kraftmessplattformen
2 Noraxon Myosystem 1400 A EMG-
Kabelanlagen
Vicon
2 Basler 602f Highspeed-Kameras
Casio Exilim Highspeed-Kamera
Schiller ERGOSPIRO Mikro Messplatz
