Stoß- und schlagbelastung des menschlichen schienbeins im drehversuch

Summary

Whole human tibiae were fractured with rapid loading rates of tenths and hundreds of a second for torsional fracture. Results were compared with data of experiments in slow loading during seconds.

Loading time of 100 msec (ω = 236°/s) increased the mean maximum torque of 17%, loading time of 10–40 msec (ω = 597°/s) showed increase of 25%. In dynamic twisting the applied torque at the elasticity threshold, which represents the injury threshold of the tibia, has relatively higher values than the data at failure. The best correlation to the maximum torque exists at the frontal diameter of the tibia head.

In dynamic twisting energies, site, figuration and length of fracture did not differ from those in quasistatic twisting procedures. With loading time of hundreds of a second the angle of fracture diminished.

To prevent injuries in alpine skiing it is important to consider inertial effects of the whole leg in dynamic twisting. These effects raise the values of injury threshold distinctly. Practical conclusions are drawn from the results to get better passive safety in alpine skiing by perfecting release bindings.

Zusammenfassung

Die menschliche Tibia wurde bei mittlerer und schneller Drehgeschwindigkeit bis zum Bruch des Knochens belastet. Die Ergebnisse der Zehntel- und Hundertstelsekundenfraktur werden mit denen bei langsamer Drehung (Sekundenfraktur) verglichen.

Beim Drehstoß (ω = 236°/sec) steigen die Frakturdrehmomente durchschnittlich um 17%, beim Drehschlag (ω = 597°/sec) um 25% gegenüber der langsamen Drehung (ω = 6°/sec). Die Elastizitätsgrenze, die die Verletzungsgrenze der Tibia darstellt, zeigt jeweils einen noch etwas höheren Anstieg. Die menschliche Tibia ist also gegenüber Stößen und Schlägen weniger empfindlich als gegenüber langsamen Belastungen, bei Drehung noch mehr als bei Biegung. Der Durchmesser des Schienbeinkopfes korrelierte im Vergleich zu zahlreichen weiteren Parametern am besten mit den Bruchwerten. Energieaufnahme, Form, Lage und Länge der Fraktur änderten sich auch bei schneller Drehung nicht, der Frakturdrehwinkel nahm bei Schlagbeanspruchung leicht ab.

Für die Verletzungsprophylaxe beim alpinen Skilauf sind bei kurzer Krafteinwirkung die Trägheitsmomente des gesamten Beines zu berücksichtigen und erhöhen die o. g. Werte der Verletzungsgrenze erheblich.

Aus den Ergebnissen werden Folgerungen für den Schutz vor typischen Skiverletzungen durch die Skibindung abgeleitet und können dazu beitragen, die passive Sicherheit beim Skilauf weiter zu erhöhen.