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Mathematical kinematics in engineering of endoprostheses evaluation of the results of gait analysis

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Summary

Certain optical methods (photogrammetry) achieve great precision in analysis of body motion. However, this study clearly shows that the tracing of body surface movement is unsuitable for analysis of actual joint motion, at least in the knee joint, because of the soft tissue shifting which occurs. It is also shown that comparatively simple mathematical-kinematic techniques can be used to check the degree of error of methods of measurement in orthopedics. It is to be assumed that no currently available knee joint prostheses function in a kinematically perfect manner. If the movement of knee joint prostheses is to be optimized and implantation errors affecting kinematics avoided, it seems indispensable, at the current level of technology, to employ X-ray stereophotogrammetry to describe natural knee joint motion.

Zusammenfassung

Bestimmte lichtoptische Methoden (Photogrammetrie) erreichen hohe Mcßgenauig-keiten für vorgegebene Meßpunkte zur Erfassung von Körperbewegungen. Die vorliegende Untersuchung macht andererseits deutlich, daß die Untersuchung an Körperoberflächen wegen der auftretenden Weichteilverschiebungen zur Erfassung von tatsäch-lichen Gelenkbewegungen, zumindest für das Kniegelenk, ungeeignet ist. Die Untersuchung macht darüber hinaus deutlich, daß mit wenig aufwendigen mathematisch-kinematischen Methoden die Überprü-fung von Meßverfahren in der Orthopädie auf ihre Fehlerbreite hin möglich wird. Es ist davon auszugehen, daß alle derzeit verfügbaren Kniegelenkendoprothesen kinematisch nicht einwandfrei arbeiten. Wenn eine Optimierung des Bewegungsablaufes von Kniegelenkendoprothesen sowie die Vermeidung kinematisch wirksamer Implantationsfehler erreicht werden soll, dann erscheint bei derzeitigem Stand der Technik die r6ntgenstereophotogrammetrische Untersuchung zur Beschreibung der natürlichen Kniegelenksbewegung unverzichtbar.

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Hoschek, J., Weber, U., Ladstätter, P. et al. Mathematical kinematics in engineering of endoprostheses evaluation of the results of gait analysis. Arch. Orth. Traum. Surg. 103, 342–347 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00432423

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