Skip to main content
Erschienen in: Langenbeck's Archives of Surgery 1/2004

01.02.2004 | Original Article

Hip joint contact forces during stumbling

verfasst von: G. Bergmann, F. Graichen, A. Rohlmann

Erschienen in: Langenbeck's Archives of Surgery | Ausgabe 1/2004

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Aim

To determine whether load directions for stumbling are similar to those for common activities and whether stumbling can be realistically simulated under laboratory conditions without endangering the patients.

Method

The magnitudes and directions of hip contact forces were measured during real and simulated stumbling and compared with those found during various other everyday activities. Measurements were obtained by use of hip implants with built-in load sensors and telemetry.

Results

Peak forces are approximately twice as high during real stumbling as during any other activity and may range higher than eight-times the body weight. Simulated stumbling leads to much lower contact forces, especially if this happens after a warning. Accidental stumbling in everyday situations should, therefore, be avoided, especially in patients with hip replacements or arthrosis.

Conclusions

The directions of peak hip contact forces relative to the femoral bone are nearly constant for any activity, including real stumbling. This observation supports the assumption that muscle and bone anatomy plus muscle function are optimized in order to minimize stresses in bone and muscles. Any impairment of such a mechanically balanced system will increase the musculoskeletal loads. Malposition of total hip implants or muscle deficits caused by the surgical approach must, therefore, be avoided or minimized.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1995) Is staircase walking a risk for the fixation of hip implants? J Biomech 28:535–553CrossRefPubMed Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1995) Is staircase walking a risk for the fixation of hip implants? J Biomech 28:535–553CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Heller M, Bergmann G, Deuretzbacher G, Claes L, Haas NP, Duda GN (2001) Influence of femoral anteversion on proximal femoral loading: measurement and simulation in four patients. Clin Biomech 16:644–649CrossRef Heller M, Bergmann G, Deuretzbacher G, Claes L, Haas NP, Duda GN (2001) Influence of femoral anteversion on proximal femoral loading: measurement and simulation in four patients. Clin Biomech 16:644–649CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Rydell NW (1966) Forces acting in the femoral head-prosthesis. Acta Orthop Scand 7 [Suppl 88] Rydell NW (1966) Forces acting in the femoral head-prosthesis. Acta Orthop Scand 7 [Suppl 88]
4.
Zurück zum Zitat Davy DT, Kotzar GM, Brown RH, Heiple KGSR, Goldberg VM, Heiple KG Jr, Berilla J, Burstein AH (1988) Telemetric force measurements across the hip after total arthroplasty. J Bone Joint Surg 70-A:45–50 Davy DT, Kotzar GM, Brown RH, Heiple KGSR, Goldberg VM, Heiple KG Jr, Berilla J, Burstein AH (1988) Telemetric force measurements across the hip after total arthroplasty. J Bone Joint Surg 70-A:45–50
5.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Siraky J, Jendrzynski H, Rohlmann A (1988) Multichannel strain gauge telemetry for orthopaedic implants. J Biomech 21:169–176PubMed Bergmann G, Graichen F, Siraky J, Jendrzynski H, Rohlmann A (1988) Multichannel strain gauge telemetry for orthopaedic implants. J Biomech 21:169–176PubMed
6.
Zurück zum Zitat Graichen F, Bergmann G, Rohlmann A (1999) Hip endoprosthesis for in vivo measurement of joint force and temperature. J Biomech 32:1113–1117CrossRefPubMed Graichen F, Bergmann G, Rohlmann A (1999) Hip endoprosthesis for in vivo measurement of joint force and temperature. J Biomech 32:1113–1117CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Graichen F, Bergmann G (1991) Four-channel telemetry system for in vivo measurement of hip joint forces. J Biomed Engineering 13:370–374 Graichen F, Bergmann G (1991) Four-channel telemetry system for in vivo measurement of hip joint forces. J Biomed Engineering 13:370–374
8.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1998) Loads acting at the hip joint. In: Sedel L, Cabanela ME (eds) Hip surgery—new materials and developments. Dunitz, London, pp 1–8 Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1998) Loads acting at the hip joint. In: Sedel L, Cabanela ME (eds) Hip surgery—new materials and developments. Dunitz, London, pp 1–8
9.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1993) Hip joint forces during walking and running, measured in two patients. J Biomech 26:969–990PubMed Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1993) Hip joint forces during walking and running, measured in two patients. J Biomech 26:969–990PubMed
10.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1997) Hip joint forces during load carrying. Clin Orthop 335:190–201PubMed Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (1997) Hip joint forces during load carrying. Clin Orthop 335:190–201PubMed
11.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Kniggendorf H, Graichen F, Rohlmann A (1995) Influence of shoes and heel strike on the loading of hip implants. J Biomech 28:817–827CrossRefPubMed Bergmann G, Kniggendorf H, Graichen F, Rohlmann A (1995) Influence of shoes and heel strike on the loading of hip implants. J Biomech 28:817–827CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (2001) Hip contact forces and gait patterns from routine activities. J Biomech 34:859–871CrossRefPubMed Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A (2001) Hip contact forces and gait patterns from routine activities. J Biomech 34:859–871CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Bergmann G (ed) (2001) HIP98—Loading of the hip joint. Free University of Berlin. Compact disc, ISBN 3980784800 Bergmann G (ed) (2001) HIP98—Loading of the hip joint. Free University of Berlin. Compact disc, ISBN 3980784800
14.
Zurück zum Zitat Heller M, Bergmann G, Deuretzbacher G, Dürselen L, Pohl M, Claes L, Duda GN (2001) Musculo-skeletal loading conditions during walking and stair climbing. J Biomech 34:883–893CrossRefPubMed Heller M, Bergmann G, Deuretzbacher G, Dürselen L, Pohl M, Claes L, Duda GN (2001) Musculo-skeletal loading conditions during walking and stair climbing. J Biomech 34:883–893CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Wolff J (1892) Das Gesetz der Transformation der Knochen. Hirschwald, Berlin Wolff J (1892) Das Gesetz der Transformation der Knochen. Hirschwald, Berlin
Metadaten
Titel
Hip joint contact forces during stumbling
verfasst von
G. Bergmann
F. Graichen
A. Rohlmann
Publikationsdatum
01.02.2004
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Langenbeck's Archives of Surgery / Ausgabe 1/2004
Print ISSN: 1435-2443
Elektronische ISSN: 1435-2451
DOI
https://doi.org/10.1007/s00423-003-0434-y

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2004

Langenbeck's Archives of Surgery 1/2004 Zur Ausgabe

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.