Ganter AKTIV

Ganter
2007
Zusammenfassender Bericht
- Gutachten Die funktionellen Eigenschaften des
“Ganter AKTIV”
Institut für Biomechanik und Orthopädie
Deutsche Sporthochschule Köln
Köln, Deutschland
Prof. Dr. G.-P. Brüggemann
Zusammenfassung des Forschungsberichtes
zur Evaluation der funktionellen
Eigenschaften des Schuhs „Ganter AKTIV“.
Eine wissenschaftliche Studie durchgeführt
im Auftrag der GANTER shoe fashion GmbH
Brüggemann, Gert-Peter
Lersch, Christian
Wisseman, Inga
Gräßle, Dominik
Institut für Biomechanik & Orthopädie
Deutsche Sporthochschule Köln
Carl-Diem-Weg 6
D-50858 Köln
Deutschland
Phone: +49 221 49825660
Fax:
+49 221 4971 598
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Die funktionellen Eigenschaften des „Ganter AKTIV“
Einleitung und Vorbemerkung
Zur Beurteilung der funktionellen Eigenschaften des „Ganter AKTIV“ wurde eine
biomechanische Untersuchung zur Abrolldynamik, zur Muskelbeanspruchung und
zum
Tragekomfort
des
„Ganter
AKTIV“
durchgeführt.
Im
Rahmen
einer
experimentellen Explorationsstudie wurde die Schuhbedingung als unabhängige
Variable gewählt und Effekte auf die abhängigen Variablen der Abrolldynamik, der
Muskelaktivierung und des subjektivem Komfortempfindens geprüft. Untersucht
wurde das Gehen im „Ganter AKTIV“, in einem Neutralschuh und barfuss auf einem
weichen Untergrund. Der gewählte weiche Untergrund simuliert das Gehen auf
natürlichem Untergrund wie weichem Waldboden oder festem Sand.
Methodik
Die Untersuchung wurde an 12 Probanden (6 Männern, 6 Frauen) im Alter zwischen
23 und 35 Jahren durchgeführt. Alle Untersuchungsteilnehmer waren zum Untersuchungszeitraum gesund und schmerzfrei. Die Versuchspersonen waren über den
Ablauf des Untersuchungsgangs informiert, jedoch nicht über die technischen
Eigenschaften der untersuchten Schuhe unterrichtet. Für alle experimentellen
Bedingungen wurden mindestens fünf Versuchswiederholungen realisiert und dabei
jeweils 10 Schrittzyklen komplett untersucht. Im Anschluss an die Versuche mit
standardisierten Geschwindigkeiten führten die Probanden barfuss, in einem
Neutralschuh und im „Ganter AKTIV“ weitere Gehversuche bei frei gewählter
Gehgeschwindigkeit durch, wobei das subjektive Komfortempfinden geprüft und die
gewählte Geschwindigkeit gemessen wurde.
Bei allen Gehversuchen wurde die Abrolldynamik mittels der Methode der plantaren
Druckverteilungsmessung untersucht. Unter Verwendung einer Druckverteilungsmesssohle Pedar (Novel GmbH, München) mit über 100 Einzelsensoren wurde unter
dem vollständigen Fuß sowie in wohl definierten Arealen der Druck, die Kraft, die
Stützdauer und die Verweildauer des Kraftangriffspunkt (Druckzentrums) sowie
Kraftintegrale und Druckintegrale analysiert. Die Muskelaktivität wurde mittels der
Methode der Oberflächenelektromyographie untersucht, wobei neun Muskeln bzw.
Muskelgruppen in die Untersuchung eingingen. Zur Untersuchung des subjektiven
Empfindens wurden visuelle Analogskalen verwendet, um den generellen Komfort,
der Komfort des Fußaufsatzes und den Komfort bei der Abrollbewegung zu
analysieren.
Ergebnisse
Der Fußaufsatz beim Gehen mit dem „Ganter AKTIV“ wird deutlich angenehmer als
mit dem Neutralschuh empfunden. Er kommt nach der subjektiven Wahrnehmung
der Probanden der barfuss Situation auf weichem Untergrund mit Abstand am
nächsten und zeigt in Bezug auf das subjektive Empfinden des Fußaufsatzes keinen
statistisch signifikanten Unterschied zur barfuss Bedingung. Die Abrollbewegung wird
am günstigsten für die barfuss Bedingung beurteilt; auch hier kommt der „Ganter
AKTIV“ dem barfuss Gehen am nächsten und das Gehen mit dem „Ganter AKTIV“
wird deutlich komfortabler als der Gang im Neutralschuh eingestuft. Die
Abrollbewegung wird ebenfalls beim „Ganter AKTIV“ signifikant günstiger als beim
Neutralschuh beurteilt. In Bezug auf den Gesamtkomfort wird der barfuss Situation
auf weichem und nachgiebigem Untergrund von den Probanden nachhaltig der
Vorrang eingeräumt, wobei der „Ganter AKTIV“ beim Vergleich der unterschiedlichen
Schuhbedingungen den geringsten Abstand zur barfuss Situation aufweist. Bei freier
Geschwindigkeitswahl wurde die geringste Geschwindigkeit mit dem Neutralschuh,
die höchste Geschwindigkeit mit dem „Ganter AKTIV“ gewählt. Dieses Ergebnis
stützt nachhaltig die Aussage zum angenehmen Trageverhalten und zur natürlichen
Gangunterstützung durch den „Ganter AKTIV“.
Abrolldynamik und Druckverteilung
Die Ganglinie und damit der Verlauf des Druckzentrums (Center of pressure) wird
durch die untersuchten Schuhe nachhaltig beeinflusst. In Bezug auf die posterioranteriore Richtung gelingt es dem „Ganter AKTIV“ den anterioren Hebel beim Abstoß
um knapp 10 mm gegenüber der Neutralschuh-Situation zu vergrößern, gestattet
jedoch nicht die völlige Simulation des barfuss Gangs. Beim Fußaufsatz wird die
beim Neutralschuh beobachtete extreme posteriore Lage des Kraftangriffspunktes
mit dem „Ganter AKTIV“ deutlich nach anterior verschoben, so dass der unerwünscht
große Hebel für die externen Kräfte beim Fußaufsatz durch den „Ganter AKTIV“
angenehm reduziert wird. Die Folge ist ein natürlicherer und der barfuss Situation
näher kommender Fußaufsatz mit einer günstigeren Fußabwicklung. Eine extreme
und durch Schuhe im Allgemeinen unterstützte posteriore Lage des Kraftangriffspunktes beim frühen Bodenkontakt erzeugt ein externes Plantarflexionsmoment,
welches durch erhebliche Anstrengungen des M. tibialis anterior balanciert werden
muss. Bei medial am Fuß angreifender Kraft dieses Muskels wird gleichzeitig dem
Fuß eine Supination aufgezwungen, die ebenfalls den Bewegungsablauf stört. Durch
den „Ganter AKTIV“ gelingt es, den Kraftangriffspunkt bereits früh bei Stützbeginn
nach anterior zu verschieben und damit die beschriebenen negativen Effekte
„normaler“ Schuhe zu vermeiden.
Mit dem Ganter AKTIV gelingt weiterhin eine deutliche medio-laterale Variation des
Druckzentrums gegenüber einer Neutralschuhbedingung. Das Druckzentrum wird im
Mittel um nahezu 3 cm nach lateral verschoben. Dieser Effekt wird durch die höhere
Aktivierung der Supinationsmuskulatur – und hier insbesondere des M. tibialis
posterior und des M. flexor hallucis longus – erzeugt. Es ist davon auszugehen, dass
die angeformte Sohle des „Ganter AKTIV“ für diesen Effekt verantwortlich zeichnet.
Bemerkenswerterweise finden sich ähnliche Effekte bei Gangversuchen im Sand,
welche gern zum Training der Stabilisationsmuskeln des Fußes genutzt werden.
In Bezug auf die Fußlängsachse erscheint der „Ganter AKTIV“ dennoch nicht zu
instabil, was bei anderen „Therapieschuhen“ beobachtet und negativ beurteilt wird.
Die Untersuchung der Verteilung der regionalen Kontaktphasen findet eine deutliche
Nähe des Gehens mit dem „Ganter AKTIV“ und dem barfuss Gehen auf natürlichem
Untergrund. Die maximalen Druckbeanspruchungen unter dem Rückfuß und dem
Vorfuß sind gegenüber der Neutralschuhbedingung reduziert und auch die
maximalen Kräfte sind deutlich verringert.
Die regional belastete Fläche, insbesondere im Mittelfuß, findet sich beim „Ganter
AKTIV“ sehr nahe an der belasteten Fläche an der natürlichen Situation beim Gehen
auf relativ festem Sand oder nachgiebigem natürlichen Untergrund.
Die Aktivierung der Muskulatur beim Gehen im „Ganter AKTIV“ ist ähnlich der beim
barfuss Gehen auf natürlichem Boden; insbesondere finden sich in der mittleren
Stützphase keine Unterschiede zwischen der Muskelaktivierung beim „Ganter
AKTIV“ und der barfuss Situation. Deutlich werden die Muskelaktivitäten der Fußund Unterschenkelmuskeln durch normale Schuhe (wie der untersuchte Neutralschuh) beeinflusst. Bei den Kniebeugern und Kniestreckern konnten keine
wesentlichen Effekte bzw. Unterschiede unter den verschiedenen Bedingungen
beobachtet werden.
Es ist zu betonen, dass beim Tragen des „Ganter AKTIV“ die Pronationsmuskulatur repräsentiert durch den M. peroneus longus - eine moderate Vergrößerung der
Aktivierung über den gesamten Stütz erfährt. Damit wird der stärkste Pronator des
Fußes höher belastet als unter den anderen experimentellen Bedingungen. Da
diesem Muskel eine wichtige Rolle zur Protektion von Supinationsverletzungen
zugeschrieben werden kann, sollte dieser Effekt nicht unterbewertet werden. In
Bezug auf die Inversionsmuskulatur oder Supinationsmuskulatur konnte zwar nur der
M. tibialis anterior quantitativ erfasst werden, die laterale Verschiebung des
Kraftangriffspunktes in der Mittelstützphase jedoch verweist deutlich auf eine höhere
Beanspruchung der Inversions- und Supinationsmuskulatur – nämlich des M. tibialis
posterior und des M. flexor hallucis longus.
Bedingt durch die Flexiblität des „Ganter AKTIV“ im Vorfußbereich gelingt zudem in
der finalen Abstoßphase eine Dorsalextension des Metatarsalphalangealgelenkes,
so dass auch eine Längenänderung der Muskel-Sehnen-Einheit des M. flexor
hallucis longus generiert werden muss. Dies kann nicht nur als eine zusätzliche
Aktivierung des wichtigen Zehenbeugers beurteilt werden, sondern muss als ein
wichtiger Effekt zum Erhalt der Funktion und Beweglichkeit des Zehengrundgelenks
eingeordnet werden.
Zusammenfassung
1. Der „Ganter AKTIV“ gestattet ein subjektiv komfortabel empfundenes Gehen und
unterstützt nachhaltig die Abrollbewegung.
2. Der Fußaufsatz und das Abrollen des Fußes unterscheiden sich beim Gehen mit
dem „Ganter AKTIV“ signifikant vom Gang mit einem Normal- oder Neutralschuh. In
Bezug auf die posterior- anteriore Abwicklung kommt der Bewegungsablauf mit den
„Ganter AKTIV“ dem Gang auf natürlichem Untergrund sehr nah.
3. Der maximale sowie der mittlere Druck unter dem Rückfuß wird signifikant
gegenüber der Neutralschuh Situation reduziert und auch gegenüber der barfuss
Situation beim Gehen auf festen Untergrund. Der „Ganter AKTIV“ reduziert damit die
Belastung beim Fußaufsatz.
4. Die kraftaufnehmende Fläche unter dem Mittelfuß ist durch einen günstigen Formschluss signifikant größer als beim Neutralschuh und auch beim barfuss Gehen auf
festen Untergrund. Damit können bei moderatem mittleren plantaren Druck große
Kraftimpulse in der Mittelstützphase übernommen werden.
6. Die Vorfußbelastung wird durch den „Ganter AKTIV“ gegenüber der Neutralschuh
Situation reduziert, jedoch nicht völlig unterbunden. Damit ist der „Ganter AKTIV“
kein absoluter Vorfußentlastungsschuh, aber ein Schuh zur Reduktion und
Modulierung der Belastung des Vorfußes und insbesondere der Metatarsalphalangealgelenke.
7. Der „Ganter AKTIV“ gestattet eine natürliche Muskelaktivierung ohne den Fuß
künstlich zu destabilisieren.
8. Die natürliche Muskelaktivierung der Fuß- und Unterschenkelmuskeln wird sich auf
die komplette kinematische Kette der unteren Extremität sowie Hüfte und Becken
positiv auswirken.
9. Prospektive Trageversuche werden den Effekt des „Ganter AKTIV“ auf
(a) Verbesserung der neuromuskulären Leistungsfähigkeit der Fuß- und
Unterschenkelmuskulatur,
(b) die Verbesserung der aufrechten Haltung und
(c) einen möglichen Effekt auf Hüft- und gegebenenfalls Rückenbeschwerden
zeigen.
Fazit:
Das Tragen des „Ganter AKTIV“ wurde von den Probanden als äußerst angenehm
empfunden, die Ganglinie und die Abrolldynamik werden nachweislich durch den
Ganter AKTIV, seine Konstruktions- und Formelemente beeinflusst, sowie die
Muskelaktivierung einer natürlichen Beanspruchung zugeführt. Der „Ganter AKTIV“
ist vor diesem Hintergrund als Alltags- und moderater Trainingsschuh zum Erhalt und
möglicherweise zur Wiederherstellung der natürlichen Gangfunktionen geeignet.
Prospektive Studien sollten die langfristigen Effekte quantitativ belegen.