Entwicklung einer Methode zur Messung von Bodenreaktionskräften bei menschlicher Lokomotion auf variablen Untergründen

In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer Methode zur Messung von Bodenreaktionskräften bei menschlicher Lokomotion auf variablen Untergründen behandelt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, unter realistischen Bedingungen eine Ganganalyse in einem Biomechaniklabor durchführen zu können. Bisher ist es nicht möglich in einem Biomechaniklabor verschiedene Untergründe nach einer bestimmten Methode auszutauschen, womit Szenarien im Alltag besser simuliert werden können. Um dieses Ziel zu erreichen wurde ein geeignetes Konzept für die Fertigung der benötigten Bodenplatten und Bodenbeläge erstellt. Darauffolgend wurden die Komponenten angefertigt oder schon vorhandene modelliert. Die Anwendung der entwickelten Methode wurde unter realen Bedingungen einer Ganganalyse erfolgreich untersucht. Hierbei konnten exemplarisch die durchschnittlichen Bodenreaktionskräfte in z-Richtung für die Untergründe Kunstrasen, Kunststoffbahn (Tartanboden) und Steinboden untersucht werden. Das größte Optimierungspotential bei diesem Funktionstest zeigte sich bei der Anpassung der geeigneten An- und Ablaufstrecken mit den jeweiligen Untergründen. Mit dieser entwickelten Methode können in einem Biomechaniklabor besser die Bedingungen die alltäglich benötigten Ganganpassungen an verschiedene Untergründe simuliert werden. In Kombination mit weiteren Messmethoden, wie die Messung der Muskelaktivität (EMG) und der Gangkinematik, kann so ein tieferes Verständnis des menschlichen Gangbildes gewonnen werden.This work presents the development of a method for measuring ground reaction forces during human locomotion on variable surfaces. The goal of this research is to enable gait analysis under realistic conditions in a biomechanics laboratory. Currently, it is not possible to interchange different surfaces in a biomechanics laboratory using a specific method, which hinders the simulation of scenarios encountered in everyday life. To achieve this objective, an appropriate concept for manufacturing the required floor plates and coverings was developed. Subsequently, the components were either fabricated or modeled if they were already available. The application of the developed method was successfully tested under real-world conditions of gait analysis. Specifically, the average ground reaction forces in the z-direction were examined for the surfaces of artificial turf, tartan track, and stone flooring. The results revealed that the optimization potential lay in adapting the suitable approach and departure paths for each surface. With the method developed in this study, the conditions required for everyday walking adaptations to various surfaces can be better simulated in a biomechanics laboratory. In combination with other measurement methods such as muscle activity and gait kinematics, this method can lead to a deeper understanding of human gait