Bachelorarbeiten

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Experimentalsetup für das TrignoTM System erstellt und dessen Genauigkeit bestimmt werden. Heutzutage stehen mehrere Systeme für Bewegungsanalysen zur Verfügung, die zu Beginn kurz vorgestellt werden. Es stellt sich die Frage, inwiefern das hier genutzte System für Bewegungsanalysen geeignet ist und welche Auswertemöglichkeiten zur Verfügung stehen. Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Ein Referenzversuch und drei unterschiedliche Bewegungsanalysen. Die Bewertung der einzelnen Versuche zeigte eine hohe Zuverlässigkeit des Systems bei höheren Beschleunigungen und eine gute Eignung für Ganganalysen. Bei Messungen am Oberkörper konnte ebenso eine Erfüllung der Anforderungen an ein System zur Erkennung kleiner Beschleunigungen gezeigt werden. Die gewonnenen Ergebnisse weisen auf verschiedene Punkte hin, die in zukünftigen Messungen beachtet werden sollten. Dadurch wäre eine Nutzung der Resultate als Grundlage für Bewegungsanalysen in der Praxis möglich.

This Bachelor Thesis deals with two different types of prosthetic sockets and their differences in case of force transmission. The first type is the Anatomica socket from Otto Bock, which is similarly constructed to the Marlo Anatomical Socket (MAS). Also the Sit-Cast socket, as well provided by Otto Bock, is examined. Similar to the CAT-CAM socket (Contoured Adducted Trochanteric - Control Alignment Method) almost the same functional elements were used. It is hypothesized, that during the gait cycle of the patient the forces between socket and stump are transmitted via soft tissue by wearing a MAS [Ortiz, 2007]. In the CAT-CAM socket those forces are postulated to be transmitted by functional elements of the proximal brim of the socket. To test those hypothesis three measurement systems were used. The first one is a motion tracking system from Vicon®/Kistler®. Second is a pressure measuring mat from Novel® and the last one consists of two force measurement systems from Otto Bock called Oktapoden, which are fixed on the socket via framework of metal bars. There was a focus of acquisition on two areas on the socket. Each area was 9 cm of height and 8 cm of width. One of those areas was situated on the anterior side of the socket and the other one on the posterior side. Three patients walked with both socket types, each in three different velocities (slow, normal and fast). According to the theory higher forces were expected during the measurements with the Anatomica socket. This expectation only showed up by one of three patients. Measurements of another test person showed nearly equal values for the forces in the anterior area in the Anatomica compared to the posterior area in this socket. This could be interpreted as a support of the hypothesis, that the forces in this socket are transmitted by soft tissue of the stump. But due to many differences between the three probands, no certain description of different force transmission situations in those two socket technologies could be provided.

Die Cochlea (Hörschnecke) ist Teil des Innenohres und eine der wichtigsten Strukturen für die akustische Wahrnehmung. Bei Störungen oder Erkrankungen des Hörtraktes besteht die Möglichkeit einen elektronischen Ersatz für die Cochlea zum implantieren, ein Cochlea Implantat (kurz: CI). Die Implantation eines CI erfolgt durch einen chirurgischen Eingriff, dessen zentraler Teil das Einführen eines Elektrodenstrangs in die Cochlea ist. Da die anatomischen Strukturen des Ohrs oft nur wenige Millimeter groß sind, besteht die Gefahr einer Beschädigung. Besonders kritisch ist hierbei die notwendige Passage des Nervus facialis (Gesichtsnerv) und der Chorda tympani (Geschmacksnerv). Dabei gibt der von den beiden Nerven aufgespannte Winkel den Bereich an, in dem der Chirurg arbeiten kann, ohne die Neven zu verletzen. In dieser Arbeit werden Wege beschrieben, um die Planung des Eingriffs zu unterstützen. Dies erfolgte mit Hilfe von individuell angefertigten dreidimensionalen Rekonstruktionen der beiden Nerven aus präoperativ angefertigten CT-Datensätzen des Patienten. Diese Rekonstruktionen wurden durch verschiedene semiautomatische Bildverarbeitungs- und Segmentierungsalgorithmen erstellt und durch Begleitung der jeweiligen Operationen validiert. Weiterhin wird in dieser Arbeit diskutiert, welches Maß dem Chirurgen zur Verfügung gestellt werden sollte, um bereits vor der Operation die Schwierigkeit des Eingriffs abschätzen zu können. Die Rekonstruktionen sowie die ermittelten Maßzahlen erwiesen sich als gute Orientierung für die Chirurgen. Am Schluss der Bachelorarbeit werden die genutzten Algorithmen und Vorgehensweisen noch einmal diskutiert.

Der Einsatz eines Cochlea-Implantats gehört zu den klassischen Eingriffen in der HNO-Chirurgie. Ertaubten Patienten kann mit Hilfe des Implantats ein Teil ihres Gehörs zurückgegeben werden. Im Rahmen der präoperativen OP-Planung werden die CT-Daten derzeit gesichtet und befundet, haben aber keinen großen Einfluss auf die Durchführung der Operation. Für die Implantation wichtige Informationen, wie etwa eine mögliche Verkippung des runden Fensters der Cochlea sowie der Abstand zwischen zu passierenden Nervenstrukturen, sind den zweidimensionalen Aufnahmen nur schlecht zu entnehmen. In einer 3D-Visualisierung sind solche Abweichungen jedoch deutlich erkennbar und können die Planbarkeit des Verlaufs einer CI-Implantation verbessern. In dieser Arbeit wurde herausgearbeitet, welche Bedingungen eine 3D-Visualisierung des menschlichen Ohres erfüllen muss, um die räumlichen Lageverhältnisse der Anatomie gut zu veranschaulichen. Dazu wurden sechs Operationen am Cochlea Implantat Zentrum Leipzig (CIZL) mit patientenindividuellen 3D-Visualisierungen des Ohres begleitet. In Zusammenarbeit mit den operierenden Chirurgen sind die Visualisierungen bezüglich der notwendigen Strukturen und deren Darstellung optimiert worden. Die dabei gefundenen Anforderungen sind in einer Vorlage (CI-Visualisierungs-Template) für alle zukünftig erstellten Visualisierungen zusammengefasst. Weiterhin wurde daran gearbeitet, die benötigte Zeit zur Modellerstellung zu reduzieren mit dem langfristigen Ziel, diese an den operierenden Chirurgen übergeben zu können. Als Bedingung für diese Übergabe wurde eine maximale Bearbeitungszeit von 15 - 20 Minuten sowie eine vollautomatische Segmentierung festgelegt.

In dieser Arbeit werden Verfahren zur Gang- bzw. Laufanalyse und Sprungkraftdiagnostik vorgestellt. Folgende Messprinzipien wurden in Anlehnung an den Stand der Technik analysiert und dargestellt: - kapazitives Messprinzip am Beispiel des zebris FDM-Systems - resistives Messprinzip - Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen; - Piezoelektrisches Messprinzip. Neben diesen auf der Kraftbestimmung beruhenden Prinzipien besteht die Möglichkeit, Bewegungsanalysen mit Hilfe von Messverfahren durchzuführen, die nicht auf einer Kraftmessung basieren. In dieser Arbeit werden folgende ausgewählte Systeme hierzu vorgestellt: - Lichtschranken und Kontaktsensoren; - Beschleunigungsaufnehmer und Gyroskop. An der Technischen Universität Ilmenau liegen piezoelektrische Kraftmessplatten vor, weshalb dieses Messprinzip den Schwerpunkt bildet. Diese Arbeit beschäftigt sich folglich weiterhin mit dem Aufbau, der grundlegenden Funktionsweise und der zusätzlich benötigten Messtechnik der Kraftmessplatten. Das Verständnis eines Sprung- bzw. Gangvorgangs ist zudem zwangsläufig nötig. Die vorliegende Arbeit enthält eine Analyse dieser Vorgänge, welche sich in den Kapiteln 5.1 und 5.2 befinden. In Anlehnung an diese Grundlagen wurde mit der Erstellung der Bachelorarbeit das Ziel verfolgt, einen Laborversuch für Masterstudiengänge zur Gang- und Sprunganalyse mittels Kraftmessplatten zu gestalten.