Isometrische Kraftmessungen am Hals-Kopf-System bei jungen und alten Menschen

Summary

We measured the tractive forces transmitted from the neck to the head in ventral and dorsal direction. The measurements were conducted with 307 persons. 207 of these test persons were at the age of about 20, 100 fell under the group of older people at the age of about 75.79% of the younger and 45% of the older people were masculine.

The measurements of height and weight, of the length of the neck and of the values of forces led to the following results:

• 1. The average length of the neck comes up to 17.0 cm for the male and 15.7 cm for the female juveniles. The difference of 7% is proportionate with the difference in height between the male and female sex. As for the older people, the average length of the neck comes up to 13.2 cm for the male and up to 13.1 cm for the female.

• 2. In ventral direction from the trunk via the neck to the head there were transmitted 18.0 kp on the average by the young male and 9.8 kp by the young female. As for the older people, these values come up to 5.2 kp for the male and 2.8 kp for the female. The values obtained by dorsal transmission of strength are 36.4 kp for the young male and 21.3 kp for the young female, for the older people 8.6 kp (male) and 5.1 kp (female).

• 3. The ventral directed strength, which can be transmitted to the head via the neck, are about 50% lower than those obtained by transmission in dorsal direction.

• 4. By support of arm musculature the ventral forces increased by 25%, the dorsal forces by 35%.

• 5. The forces transmitted to the head increased linear to the weight.

• 6. The relative work (work per kilopond weight) done by the young women was about 24% lower than that done by the young men. As for the group of older people, this difference comes up to 37%.

• 7. In the group of older people the average loss of ventral and dorsal forces was 75% for men as well as women.

• 8. The values of forces for competitive athlets were in ventral direction by 15%, in dorsal direction by 35% higher than those of untrained juveniles.

• 9. In the group of young men it appeared that the forces transmitted by “short” necks were superior to those transmitted by “medium” or “long” necks.

The results obtained are standard values in biomechanics needed for series of further investigations of whiplash-injuries. They may also be basic values for construction of dummies.

Zusammenfassung

Die Kraftmessungen der in ventraler und dorsaler Richtung vom Hals auf den Kopf übertragenen Zugkräfte wurden an 307 Personen durchgeführt. 207 Versuchspersonen entfallen auf die Altersgruppe um das 20. Lebensjahr, 100 gehören in die Gruppe der älteren Leute um 75 Jahre. 79% der Jugendlichen und 45% der älteren Leute sind männlich.

Die Messungen der Körperlänge, des Körpergewichts, der Halslänge und der Kraftbeträge führten zu folgenden Ergebnissen:

• 1. Die durchschnittliche Halslänge der männlichen Jugendlichen beträgt 17,0 cm, die der weiblichen 15,7 cm. Diese Differenz von 7% entspricht etwa der Körperlängendifferenz beider Geschlechter. Die mittlere Halslänge bei den alten Männern 13,2 cm, bei den alten Frauen 13,1 cm.

• 2. 18,0 kp konnten im Durchschnitt von den jungen Männern in ventraler Richtung vom Rumpf über den Hals auf den Kopf übertragen werden, 9,8 kp von den jungen weiblichen Versuchspersonen. Im Alter betragen die Werte 5,2 bzw. 2,8 kp bei den Frauen. Die dorsale Kraftübertragung erbrachte bei den Jugendlichen einen mittleren Wert von 36,4 bzw. 21,3 kp bei den jungen Frauen, im Alter 8,6 bzw. 5,1 kp.

• 3. Die ventral gerichteten Kräfte, die über den Hals auf den Kopf übertragen werden können, liegen annähernd 50% unter den im dorsalen Zug erreichten Werten.

• 4. Die Abstützung der Armmuskulatur (Abstützen beim Unfall) steigert die Leistung der prävertebralen Muskelgruppen um 25%. Die dorsal über die Nackenmuskulatur wirkenden Kräfte erfahren einen Zuwachs von 35%.

• 5. Die auf den Kopf übertragenen Kräfte steigen linear mit dem Körpergewicht.

• 6. Die jungen Frauen zeigen eine relative Leistung (Leistung bezogen auf Kilopond Körpergewicht), die um 24% geringer ist als die der jungen Männer. In der Gruppe der älteren Leute beträgt diese Differenz 37%.

• 7. Der durchschnittliche Leistungsverlust im Halsbereich beträgt im Alter für Männer ebenso wie für Frauen 75%.

• 8. Die Halskraftmessungen der Leistungssportler liegen im Vorwärtszug um 15%, im Rückwärtszug um 35% über denen der untrainierten Jugendlichen.

• 9. In der Gruppe der jungen Männer zeigt sich, daß „kurze“ Hälse eine größere Kraft übertragen können als „mittlere“ und „lange“ Hälse. Mit Einschränkung gilt dies auch für die anderen Gruppen.

Die gewonnenen Untersuchungsergebnisse stellen biomechanische Richtwerte dar, die im Rahmen einer größeren Untersuchungsreihe über die Verletzungsmechanismen im Bereich der Halswirbelsäule Verwendung finden sollen. Sie bilden gleichzeitig Basiswerte für die Konstruktion von künstlichen Versuchspuppen, den sogenannten „Dummies“. Weitere Untersuchungen, insbesondere über die Nackenmuskulatur, sind notwendig, um die an den Versuchspersonen gewonnenen Meßdaten mit den Ergebnissen bei experimentellen Untersuchungen an Leichen korrelieren zu können.