Modellierung der viskoelastischen Eigenschaften des menschlichen Hüftgelenkes

Der Bewegungsbereich des menschlichen Hüftgelenkes wird weitgehend durch den Kapsel-Band-Apparat und durch die Muskulatur begrenzt. Die damit verbundenen relativ „weichen“ Bewegungsgrenzen liefern die Voraussetzungen für ein passiv elastisches Verhalten, das gerade für die zyklische Lokomotion in der Sagittalebene bei Sport- und Alltagsbewegungen eine energieeffiziente Arbeitsweise ermöglicht. Um die Kenntnis der mechanischen Charakteristik des Gelenkes zu erweitern, wird das Gelenk vermessen und modellorientiert beschrieben. Die quasilineare viskoelastische Theorie (QLV) wird als Ausgangspunkt der Modellierung verwendet. Verschiedene mathematische Funktionen, die im Rahmen der Theorie zur Abbildung der nichtlinearen Gelenkeigenschaften geeignet erscheinen, werden sowohl qualitativ wie quantitativ im Zeit- und Frequenzbereich diskutiert. Um die freien Parameter des Modells auf der Basis von Messdaten zu bestimmen, wurde eine Messapparatur entwickelt, welche Gelenkmomente im Hüftgelenk nach genauer Vorgabe der Kinematik erfasst. Die Übertragungseigenschaften der Apparatur wurden evaluiert und gemeinsam mit dem Massenträgheitsmoment des Beines aus dem Messsignal entfernt. Die gewonnenen winkel- und winkelgeschwindigkeitsabhängigen Gelenkmomente lieferten die Grundlage zur Berechnung der Modellparameter