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Fragestellung: Ziel des endoprothetischen Gelenkersatzes ist die postoperative (post OP) Schmerzfreiheit und Wiederherstellung der ursprünglichen Gelenkfunktion. Postoperative kinematische Analysen zeigen jedoch, dass die vollständige Wiederherstellung durch das intraoperativ verursachte Muskeltrauma negativ beeinflusst wird, und post OP zu einer Mehrbelastung des Gelenkes führt (Damm et al., Clin. Biomech. 2019; Winkler et al. Front. Bioeng. & Biotech. 2023). Diese erhöhten Belastungen lassen sich mit kompensatorischen Ko-Kontraktionen der umgebenden Muskulatur erklären.

Exoskelette bieten die Möglichkeit die Gelenkkinematik und Ganggeschwindigkeit zu optimieren (Awad et al., Sci. Transl. Med. 201; Kim et al., Nat. Med. 202), die physiologische Leistungsfähigkeit beim Gehen zu steigern (Kim et al., Sci. 2019) oder die Muskelarbeit beim Heben von Lasten zu reduzieren (Quirk et al., Erg. 2023). Ziel dieser Studie ist es erstmals den Einfluss einer externen Unterstützung der Hüftstrecker, auf die individuelle Muskelaktivierung und die daraus resultierende Gelenkbelastung in vivo zu messen.

Methodik: Drei Probanden mit einem instrumentierten Hüftimplantat (Damm et al., Med. Eng. Phys. 2010), nahmen an den in vivo Messungen beim Gehen auf dem Laufband (4 km/h) teil. Während der Messungen trugen die Probanden einen Hüft-Exosuit (Awad et al. Sci. Transl. Med. 2017), welcher die Hüftstreckung während der ersten 25% des Gangzyklus aktiv unterstützte. Die Aktivierung der Hüftbeuger und -strecker sowie die Gelenkbelastung in vivo wurden synchron aufgezeichnet und analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass eine mech. Unterstützung der Hüftstrecker beim Gehen zu einer sig. Reduzierung der Gl. Maximus Aktivierung um 20% (p=0,02) was gleichzeitig mit einer Reduzierung der R. Femoris (Antagonist) Aktivierung um 32% (p<0,01) einherging. Als Konsequenz daraus wurden sowohl die Gelenkkontaktkraft, als auch die Torsionsbelastung des Femurs um 6% bzw. 18% reduziert (Abbildung 1 [Abb. 1]). Es konnte gezeigt werden, dass die individuellen Muskelrekrutierungsstrategien und damit einhergehend die Belastungen in vivo, gezielt von außen modifiziert werden können. Dies kann z.B. genutzt werden um im Rahmen der Rehabilitation und Physiotherapie Strategien zur Vermeidung kritischer Belastungen zu trainieren. Aber auch mit Arthrose- und Frakturpatienten können so perspektivisch individuelle Muskelrekrutierungs-Strategien trainiert werden, sodass Überbelastungen vermieden bzw. die Implantation eines Gelenkersatzes hinausgezögert bzw. vermieden werden kann.