Eine neue Metho­de in der prä­ven­ti­ven Bio­me­cha­nik – Bio­me­cha­ni­sche Form­op­ti­mie­rung von Lie­ge- und Sitz­ober­flä­chen mit Menschmodellen

G. Silber
Die bislang zum Einsatz kommenden Methoden wie etwa Messungen von Kontaktdrücken mittels Sensormatten zur Prüfung, Bewertung und Gestaltung von Anti-Dekubitus-Systemen (ADS) sind hinsichtlich einer gezielten Dekubitusprophylaxe eher nicht ausreichend. Im vorliegenden Artikel wird auf Basis digitaler Menschmodelle mit in vivo-Eigenschaften ein neuer Weg vorgestellt, welcher bereits im Bereich von AD-Liegesystemen, Kfz- und Flugzeugsitzen Anwendung findet und ohne Weiteres auch auf AD-Sitzsysteme (Rollstuhlkissen) übertragbar ist.

1. Ein­füh­rung

Die heut­zu­ta­ge zum Ein­satz kom­men­den Hilfs­mit­tel (Anti-Deku­bi­tus-Sys­te­me, Roll­stüh­le, Gesund­heits­schu­he, Orthe­sen etc.) erzeu­gen oft in den kon­tak­tier­ten Weich­ge­we­be­re­gio­nen kri­ti­sche Belas­tun­gen in Form mecha­ni­scher Span­nun­gen und Ver­for­mun­gen und sind des­halb häu­fig nicht nur nicht hilf­reich, son­dern kön­nen sogar den Krank­heits­zu­stand ver­schlim­mern und schwer­wie­gen­de Sekun­dä­r­er­kran­kun­gen aus­lö­sen. Abge­se­hen von dem gro­ßen Leid der Betrof­fe­nen und deren Ange­hö­ri­gen ent­ste­hen volks­wirt­schaft­li­che Schä­den in beträcht­li­cher Höhe.

Anzei­ge

Ob nun ein Hilfs­mit­tel geeig­net ist oder nicht, kann nur dann objek­tiv ent­schie­den wer­den, wenn des­sen mecha­ni­sche Wir­kun­gen auf die Kör­per­re­gio­nen bekannt sind. Hier­für kom­men heu­te (lei­der) immer noch sowohl im kli­ni­schen All­tag als auch in zer­ti­fi­zier­ten Prüf­in­sti­tu­ten Druck-Sen­sor-Mat­ten zum Ein­satz, obwohl die­se bekannt­lich nur über pla­na­re Kon­takt­drü­cke zwi­schen Haut­ober­flä­che und Hilfs­mit­tel, nicht aber über das sehr kom­ple­xe, drei­di­men­sio­na­le Inter­ak­ti­ons­ge­sche­hen zwi­schen Mensch und Hilfs­mit­tel Aus­kunft geben kön­nen. Schon gar nicht kön­nen damit Scher­span­nun­gen, geschwei­ge denn Span­nun­gen in tie­fer gele­ge­nen Gewe­be­schich­ten bis hin zum Kno­chen, gemes­sen wer­den. Abge­se­hen von der Mess­feh­ler- und Kali­brie­rungs- sowie Ver­gleich­bar­keits­pro­ble­ma­tik unter­ein­an­der 1 2 und des eige­nen (unbe­kann­ten) Mate­ri­al-Struk­tur­ver­hal­tens die­ser Sen­sor­mat­ten (die Mat­te ver­hin­dert einen direk­ten Kon­takt zwi­schen Per­son und Hilfs­mit­tel), kann die­se Prü­fung vor allem des­we­gen kei­ne Aus­sa­ge über die pro­phy­lak­ti­sche und/oder the­ra­peu­ti­sche Eig­nung eines Hilfs­mit­tels lie­fern, da der auf dem Sys­tem lie­gen­de Mensch (Nutzer/Patient) kei­ne oder nur eine unzu­rei­chen­de Berück­sich­ti­gung findet.

2. Neue Metho­de: BOSS-Verfahren

Das neu ent­wi­ckel­te BOSS-Ver­fah­ren (BOSS steht für Body Opti­miz­a­ti­on and Simu­la­ti­on Sys­tem) kon­zen­triert sich nicht nur (wie sämt­li­che der­zei­ti­gen Metho­den) auf die tech­ni­sche Cha­rak­te­ri­sie­rung des jewei­li­gen Hilfs­mit­tels, son­dern bezieht den Nut­zer (Pati­ent) voll mit ein und ist im Wesent­li­chen durch die drei Blö­cke „Expe­ri­men­te“, „Bild­ge­ben­de Ver­fah­ren“ und „Kon­struk­ti­ons­da­ten (CAD-Daten)“ gekenn­zeich­net (Abb. 1). Dabei wird die Ana­to­mie des mensch­li­chen Kör­pers oder rele­van­ter Kör­per­re­gio­nen (ggf. inklu­si­ve Orga­nen und Blut­ge­fä­ßen) mit­hil­fe von Pro­ban­den und bild­ge­ben­den Ver­fah­ren (Magnet-Reso­nanz-Tomo­gra­fie, kurz: MRT) erfasst, dar­aus deren CAD-Model­le in Form von Ober­flä­chen mit­hil­fe von 3D-Rekon­struk­ti­ons­tools gewon­nen und schließ­lich ein mit­tels der Fini­te Ele­men­te Metho­de (FEM) digi­ta­li­sier­tes Men­sch­mo­dell gene­riert. Die für die Simu­la­tio­nen erfor­der­li­chen in vivo-Eigen­schaf­ten des Men­sch­mo­dells wer­den über nicht-inva­si­ve in vivo-Ver­su­che an (leben­den) Pro­ban­den etwa durch Ein­druck­ver­su­che ­ o. ä. ermittelt.

Auf Basis die­ser expe­ri­men­tel­len Befun­de wer­den dann mit­hil­fe kon­ti­nu­ums­me­cha­ni­scher Mate­ri­al­glei­chun­gen und geeig­ne­ter nume­ri­scher Opti­mie­rungs­al­go­rith­men die Mate­ri­al­pa­ra­me­ter deter­mi­niert (Mate­ria­li­den­ti­fi­ka­ti­on) 3 4 5 6 7 8 9 10. Sämt­li­che digi­ta­li­sier­ten Daten der o. g. drei Blö­cke mün­den dann in ein nume­ri­sches „Gesamt-Tool“ in Form eines FE-Modells, mit­tels des­sen das sehr kom­ple­xe und drei­di­men­sio­na­le mecha­ni­sche Inter­ak­ti­ons­ge­sche­hen zwi­schen Per­son und jewei­li­gem Hilfs­mit­tel berech­net und simu­liert wer­den kann. Dies ermög­licht eine genaue Ana­ly­se der Spannungs‑, Ver­zer­rungs- bzw. Ver­for­mungs­ver­tei­lun­gen im Inne­ren der Fett-Gewe­be-Mus­kel-Ver­bün­de bis hin zu den jewei­li­gen Kno­chen­struk­tu­ren beim Lie­gen oder Sit­zen infol­ge der Inter­ak­ti­on etwa mit Lie­ge- bzw. Sitz­sys­te­men. Dar­über hin­aus kann schließ­lich eine Opti­mie­rung von Geo­me­trie und Mate­ri­al des Hilfs­mit­tels unter Berück­sich­ti­gung eines Opti­mie­rungs­kri­te­ri­ums (etwa mini­ma­le Span­nun­gen an expo­nier­ten Kno­chen­struk­tu­ren) erfolgen.

3. Ergeb­nis­se

Gene­rie­rung sit­zen­der vir­tu­el­ler Menschmodelle

Da hier ins­be­son­de­re über die Opti­mie­rung von Sitz­sys­te­men refe­riert wer­den soll, wird im Fol­gen­den exem­pla­risch die Vor­ge­hens­wei­se zur Gene­rie­rung von Men­sch­mo­del­len in sit­zen­der Posi­ti­on ein­ge­gan­gen. Der ein­zi­ge Unter­schied zur Gene­rie­rung lie­gen­der Men­sch­mo­del­le besteht dar­in, dass zur Erfas­sung der mensch­li­chen Ana­to­mie ein so genann­tes Upright-MRT zum Ein­satz kommt. Dabei ist es ver­fah­rens­be­dingt sinn­voll, zunächst nur den Ober­kör­per mit ent­spre­chen­der Krüm­mung bzw. Win­kel­stel­lung des Rückens und in einem zwei­ten Schritt den Unter­kör­per mit Gesäß und ent­spre­chen­den Win­keln zwi­schen Ober- und Unter­schen­keln in ste­hen­der Posi­ti­on mit gebeug­ten Knien auf­zu­neh­men. Zur Gewähr­leis­tung eines unde­for­mier­ten Gesä­ßes in sit­zen­der Posi­ti­on ist die Hin­zu­zie­hung einer spe­zi­el­len MRT-kom­pa­ti­blen Vor­rich­tung erfor­der­lich, in wel­cher der Pro­band in knien­der Stel­lung, als Ersatz­hal­tung für das Sit­zen, wäh­rend der gesam­ten Mess­pro­ze­dur zu ver­har­ren hat. Eine Nach­be­ar­bei­tung und Zusam­men­füh­rung die­ser Daten mit­tels ver­schie­de­ner Soft­waren für die 3D-Rekon­struk­ti­on (Flä­chen­rück­füh­rung) der Ana­to­mie führt dann bei­spiels­wei­se auf das in Abbil­dung 2 dar­ge­stell­te kom­plet­te Ober­flä­chen­mo­dell einer weib­li­chen 43-jäh­ri­gen und 59 kg schwe­ren Per­son mit einer Kör­per­grö­ße von 1,65 m.

In Abbil­dung 3 ist deut­lich der Ver­bund von Mus­kel- und Kno­chen­struk­tu­ren (Becken­kno­chen) zu sehen. Die Weich­ge­we­be­ma­te­ria­li­en (Fett- und Mus­kel­ver­bün­de) ins­be­son­de­re der Glu­teus- und der Ober­schen­kel­re­gi­on sind hier­bei durch nicht-linea­re hyperelas­ti­sche in vivo-Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten cha­rak­te­ri­siert. Im Fol­gen­den wer­den auf Basis gene­rier­ter BOSS-Model­le (in lie­gen­der und sit­zen­der Posi­ti­on) bei­spiel­haft die Ergeb­nis­se aus Berech­nun­gen und Simu­la­tio­nen eini­ger wich­ti­ger Inter­ak­tio­nen mit Lie­ge- bzw. Sitz­sys­te­men gezeigt.

Bio­me­cha­ni­sche Opti­mie­rung eines Liegesystems

Das Ziel die­ses Vor­ha­bens bestand in der Ent­wick­lung und Opti­mie­rung eines Lie­ge­sys­tems auf Basis des Druck-Gegen­druck-Prin­zips mit opti­ma­lem Lie­ge­kom­fort für den medi­zi­ni­schen Ein­satz. Infol­ge die­ses Prin­zips soll jeder Teil des Kör­pers vom Kopf über die Wir­bel­säu­le und das Becken bis hin zu den Bei­nen in jeder Lage opti­mal unter­stützt wer­den. Wei­ter­hin soll durch die Eigen­be­we­gung des Kör­pers und sogar durch die Atem­be­we­gun­gen das Druck-Gegen­druck-Sys­tem der­ge­stalt akti­viert wer­den, dass ein Mas­sie­ren des gan­zen Kör­pers mikrof­ein wäh­rend der gesam­ten Schlaf- und Erho­lungs­zeit statt­fin­det und somit ein gesun­der und ent­spann­ter Schlaf gewähr­leis­tet wer­den kann.

Das Aus­gangs-Schlaf­sys­tem, wel­ches aus Quer­trä­gern mit jeweils T‑förmigem Pro­fil, Füh­run­gen für jeden T‑Träger, einer mit Luft gefüll­ten Mem­bran (Luft­ma­trat­ze) und einer das Gan­ze umhül­len­den Weich­schaum­stoff­schicht (Abb. 4b) auf­ge­baut war, wur­de im Rah­men des Pro­jek­tes mit den oben beschrie­be­nen Metho­den suk­zes­si­ve opti­miert. Die Inter­ak­ti­ons­si­mu­la­tio­nen zwi­schen dem opti­mier­ten Lie­ge­sys­tem und diver­sen Per­zen­til-Model­len eines männ­li­chen Men­sch­mo­dells zei­gen, dass die zunächst ange­nom­me­ne Dicke der Schaum­stoff­schicht von 60 mm für die schwe­re­ren Per­zen­til-Model­le nicht aus­rei­chend ist. Bei­spiels­wei­se kommt es mit dem Per­zen­til-Modell 95, 41 bis 60 Jah­re, 102,5 kg infol­ge zu gro­ßer Defor­ma­tio­nen der Schaum­stoff­schicht im Bereich der Steiß­re­gi­on zu einem kri­ti­schen „Berüh­rungs­be­reich“ zwi­schen Hilfs­mit­tel und Gesäß (Abb. 4b oben) mit der Fol­ge hoher Span­nun­gen im Gewe­be­in­ne­ren. Durch eine Erhö­hung der Schaum­stoff­schicht­di­cke auf 100 mm gelingt eine Ent­schär­fung die­ses Pro­blems inso­fern, als dass sich neben einer mecha­ni­schen Ent­las­tung der Schaum­stoff­schicht bei allen Per­zen­til-Model­len eine Her­ab­sen­kung der Nor­mal­span­nun­gen* S33 (in Gra­vi­ta­ti­ons­rich­tung) im Gewe­be­in­ne­ren zeigt (Abb. 4a u. b unten).

In Abbil­dung. 4a sind die sich an einem von der Haut­ober­flä­che bis zum Steiß ver­lau­fen­den Kno­ten­pfad ein­stel­len­den Span­nun­gen S33 aller Per­zen­til-Model­le, aller­dings jetzt unter Berück­sich­ti­gung der Gewich­te jeweils bei­der Arme, für bei­de Schaum­stoff­di­cken 60 mm und 100 mm ein­an­der gegen­über­ge­stellt. Danach zei­gen sich deut­lich nied­ri­ge­re Gewe­be­span­nun­gen bei einer Schaum­stoff­di­cke von 100 mm. Die Berück­sich­ti­gung der Arm­ge­wich­te zog teil­wei­se eine Erhö­hung des Mem­bran­dru­ckes der Luft­ma­trat­ze nach sich, wobei eine Erhö­hung des Mem­bran­dru­ckes von 2,8 mbar auf 3,5 mbar erfor­der­lich war. Gene­rell stei­gen die Gewe­be­span­nun­gen zur Kno­chen­struk­tur hin dras­tisch an. Die berech­ne­ten Ergeb­nis­se konn­ten mit Hil­fe des Pro­ban­den grund­sätz­lich veri­fi­ziert werden.

Berech­nung und Ana­ly­se mecha­ni­scher Inter­ak­tio­nen Mensch/Sitzsystem

Im Fol­gen­den wird ana­log zu den vor­ste­hen­den Aus­füh­run­gen exem­pla­risch auf die Inter­ak­ti­on des in Abbil­dung 2 dar­ge­stell­ten weib­li­chen und eines männ­li­chen Men­sch­mo­dells mit einem Auto­sitz ein­ge­gan­gen. Abbil­dung 5 gibt die berech­ne­ten von MISES-Span­nun­gen** in der Sagit­tal­ebe­ne der Sitz­hö­cker­re­gi­on bei­der Model­le infol­ge des Auto­sit­zes wie­der. Danach stel­len sich im Inne­ren der Gesäß­re­gi­on und den sich anschlie­ßen­den Tei­len des Ober­schen­kels sowohl für den männ­li­chen als auch weib­li­chen Pro­ban­den qua­li­ta­tiv sehr ähn­li­che Span­nungs­ver­tei­lun­gen ein.

Dies wird grund­sätz­lich durch die in Abb. 6 dar­ge­stell­ten Span­nungs­ver­läu­fe ent­lang der gemäß Abb. 5 defi­nier­ten Kno­ten­pfa­de bestä­tigt, wobei aller­dings beim Mann die Nor­mal­span­nun­gen S11 bzw. S33 als Zug- bzw. Druck­span­nung auf­tre­ten, wäh­rend sich die Vor­zei­chen bei der Frau genau umkeh­ren. Deut­lich zu erken­nen sind wei­ter­hin ein dras­ti­scher Anstieg sämt­li­cher Span­nun­gen zum Kno­chen (Sitz­hö­cker) hin sowie die glei­che Grö­ßen­ord­nung von Nor­mal- und Scher­span­nun­gen, womit Letz­te­re zur Beur­tei­lung der­ar­ti­ger Inter­ak­tio­nen stets mit ein­zu­be­zie­hen sind.

Anwen­dung auf die Inter­ak­ti­on mit einem Rollstuhlkissen

Im Fol­gen­den wird die im Rah­men einer ers­ten Pilot­stu­die durch­ge­führ­te Anwen­dung des oben beschrie­be­nen Ver­fah­rens auf Roll­stuhl­kis­sen refe­riert. Abbil­dung 7 zeigt die prin­zi­pi­el­le Situa­ti­on der Sitz­ver­hält­nis­se eines Men­schen im Roll­stuhl. In Abbil­dung 8c sind die Nor­mal­span­nungs­ver­tei­lung (in Gra­vi­ta­ti­ons­rich­tung) in der Sagit­tal­ebe­ne und in Abbil­dung 8c die Scher­ver­zer­rungs­ver­tei­lung in der Fron­tal­ebe­ne der Sitz­hö­cker­re­gi­on eines männ­li­chen (gesun­den) BOSS-Modells infol­ge der Inter­ak­ti­on mit einem (nicht form­op­ti­mier­ten) qua­der­för­mi­gen Schaum­stoff­sitz­kis­sen dargestellt.

Der sich für die­se Inter­ak­ti­on erge­ben­de Nor­mal­span­nungs­ver­lauf S22 (in Gra­vi­ta­ti­ons­rich­tung) von der Haut­ober­flä­che bis zum Kno­chen (Sitz­hö­cker) ist in Abbil­dung 9c wie­der­ge­ge­ben. Dabei ist wie­der deut­lich zu erken­nen, dass die (mit­tels Sen­sor­mat­ten nicht mess­ba­re) Belas­tung am Kno­chen sehr viel höher als an der Haut­ober­flä­che ist. Anmer­kung: Es sei dar­auf hin­ge­wie­sen, dass zur Erzeu­gung zukünf­ti­ger rea­li­täts­nä­he­rer Ergeb­nis­se selbst­ver­ständ­lich ein BOSS-Modell auf Basis eines Pati­en­ten (Roll­stuhl­fah­rer) zu gene­rie­ren wäre, wobei sich dann sicher­lich die ana­to­mi­schen Ver­hält­nis­se ins­be­son­de­re die Fett­ge­we­be-Mus­kel-Ver­bün­de in der Glu­teus- und Ober­schen­kel­re­gi­on gegen­über den­je­ni­gen eines gesun­den Pro­ban­den enorm unter­schei­den würden.

In die­sem Zusam­men­hang sei auf das grund­sätz­li­che Pro­blem der Deku­bi­tus­ent­ste­hung hin­ge­wie­sen: Gemäß des Wis­sens­stan­des der plas­ti­schen Chir­ur­gie 11 12 13 14 brei­tet sich ein Deku­bi­tus meist von innen (also vom Kno­chen) nach außen zur Haut­ober­flä­che in Form eines Kegels aus (Abb. 10a), sodass bei Erschei­nen der ers­ten Rötung an der Haut­ober­flä­che die eigent­lich grö­ße­re Gewe­be­schä­di­gung bereits am Kno­chen statt­ge­fun­den hat. Die kegel­för­mi­ge Aus­brei­tung ließ sich hier mit­tels Simu­la­ti­on sehr deut­lich veri­fi­zie­ren (Abb. 10c).

Form­op­ti­mie­rung einer Sitz­kissenoberfläche (Ver­fah­ren)

Die Mög­lich­keit einer Deku­bi­tus­pro­phy­la­xe (oder auch The­ra­pie) mit­tels adäqua­ter, bio­me­cha­nisch opti­mier­ter Hilfs­mit­tel lässt sich nun durch einen am Insti­tut des Autors ent­wi­ckel­ten Algo­rith­mus bewerk­stel­li­gen 15 16. Mit des­sen Hil­fe las­sen sich Hilfs­mit­tel aller Art (Sitz- und Lie­ge­sys­te­me, Schu­he etc.) mit belie­bi­ger Geo­me­trie und belie­bi­gem Mate­ri­al unter Hin­zu­zie­hung eines geeig­ne­ten Opti­mie­rungs­kri­te­ri­ums – also etwa im vor­lie­gen­den Fal­le der For­de­rung mini­ma­ler Span­nun­gen am Sitz­hö­cker – opti­mal gestal­ten. Damit wur­de das in den vor­ste­hen­den Rech­nun­gen zugrun­de geleg­te qua­der­för­mi­ge Roll­stuhl­sitz­kis­sen aus Weich­schaum­stoff (Abb. 8 u. 11 links) einer Form­op­ti­mie­rung unter­zo­gen, wobei sich die in Abbil­dung 11 (rechts) dar­ge­stell­te Sitz­kis­sen­ober­flä­che ergab. Es ist deut­lich zu erken­nen, dass sich im Fal­le der opti­mier­ten Vari­an­te eine wesent­lich nied­ri­ge­re Belas­tung sowohl an der Haut­ober­flä­che als auch im Gewe­be­in­ne­ren (etwa Fett­ge­we­be-Mus­kel-Inter­face) ein­stellt. Die­se Tat­sa­che wird beson­ders anhand von Abbil­dung 9c deut­lich (sie­he dort die grün gekenn­zeich­ne­te Kur­ve), wonach sich eine Reduk­ti­on der Span­nun­gen an der Haut­ober­flä­che um etwa 45 % ergibt.

4. Resü­mee

Die bis­lang im kli­ni­schen All­tag und in Prüf­in­sti­tu­ten zum Ein­satz kom­men­den Metho­den zur Prü­fung und Gestal­tung von Anti-Deku­bi­tus-Sys­te­men (ADS), wie etwa Sen­sor­mat­ten, geben kei­nen Auf­schluss über das kom­ple­xe drei­di­men­sio­na­le Inter­ak­ti­ons­ge­sche­hen zwi­schen Mensch und ADS. Auf Basis des BOSS-Ver­fah­rens kön­nen mit­hil­fe von Pro­ban­den erzeug­te digi­ta­le Men­sch­mo­del­le mit in vivo-Eigen­schaf­ten durch rea­li­täts­na­he Com­pu­ter­si­mu­la­tio­nen erst­ma­lig die infol­ge der Inter­ak­tio­nen mit einem ADS ent­ste­hen­den mecha­ni­schen Druck- und Zug- sowie die mög­li­cher­wei­se viel gefähr­li­che­ren Scher­span­nun­gen sogar in tie­fe­ren Gewe­be­schich­ten bis hin zum Kno­chen an jeder belie­bi­gen Stel­le im mensch­li­chen Kör­per drei­di­men­sio­nal dar­ge­stellt („sicht­bar“ gemacht) werden.

Im Ver­gleich zu den bis­her übli­chen und eher mit Mess­feh­lern und Ver­gleich­bar­keits­pro­ble­men behaf­te­ten Auf­la­ge­druck­mes­sun­gen ermög­licht die­ses Ver­fah­ren eine adäqua­te und dif­fe­ren­zier­te Prü­fung und Bewer­tung von ADS. Der aller­dings nicht zuletzt auch im wirt­schaft­li­chen Inter­es­se viel span­nen­de­re Aspekt einer Anwen­dung des BOSS-Ver­fah­rens liegt dar­in, dass die­ses im Rah­men einer Ent­wick­lung und Opti­mie­rung von Hilfs­mit­teln der­art zum Ein­satz kom­men kann, dass das Inter­ak­ti­ons­sze­na­rio am Rech­ner mit Blick auf eine opti­ma­le Ver­let­zungs­prä­ven­ti­on bzw. einen maxi­ma­len Kom­fort solan­ge durch­ge­spielt wird, bis Span­nun­gen an gefähr­de­ten ana­to­mi­schen Stel­len mini­miert wor­den sind. Der­art unter Berück­sich­ti­gung bio­me­cha­nisch ent­wi­ckel­ter Design­vor­ga­ben, vor einer auf­wän­di­gen und teu­ren Fer­ti­gung per Simu­la­tio­nen am Rech­ner gestal­te­te und dann erst gefer­tig­te Anti-Deku­bi­tus-Sys­te­me, Gesund­heits­schu­he, Pro­the­sen etc. ver­min­dern das Ver­let­zungs­ri­si­ko sehr effi­zi­ent und/oder erhö­hen den Sitz- und Trage-Komfort.

Dank­sa­gung

Der Autor bedankt sich bei sei­nem ehe­ma­li­gen Mit­ar­bei­ter Dr. rer. med. Chris­to­phe Then sowie den Mit­ar­bei­tern Dipl.-Ing. Alex­an­der Asmus, B. Eng Hoang Minh Le, Dipl.-Ing. Joa­chim Men­ger und Dipl.-Ing. Andre­as Schmidt für die Bereit­stel­lung der Ergeb­nis­se und Bil­der, auf des­sen Grund­la­ge die­ser Arti­kel ent­stan­den ist. Fer­ner wur­den die dar­ge­stell­ten Ergeb­nis­se durch die vom Hes­si­schen Minis­te­ri­um für Wis­sen­schaft und Kunst (HMWK) zuge­dach­te För­de­rung des LOEWE-Schwer­punk­tes Prä­ven­ti­ve Bio­me­cha­nik (Prä­Bio­nik) ermöglicht.

Der Autor:
Prof. Dr.-Ing. habil. Ger­hard Silber
Geschäfts­füh­ren­der Direk­tor des Insti­tuts für Mate­ri­al­wis­sen­schaf­ten (IfM)
Fach­hoch­schu­le Frank­furt am Main
– Uni­ver­si­ty of App­lied Sciences –
Nibe­lun­gen­platz 1, 60318 Frankfurt
silber@fb2.fh-frankfurt.de

Begut­ach­te­ter Beitrag/Reviewed paper

* Bei räum­li­chen Pro­ble­men gibt es grund­sätz­lich drei Nor­mal­span­nun­gen (in drei zuein­an­der ortho­go­na­len Rich­tun­gen) S11, S22 und S33 sowie drei Scher­span­nun­gen (in drei zuein­an­der ortho­go­na­len Ebe­nen) S12, S13 und S23

** Wie vor­ste­hend ange­merkt gibt es im Raum ins­ge­samt 6 Span­nun­gen (je 3 Nor­mal- und Scher­span­nun­gen). Bei der von MISES-Span­nung han­delt es sich um eine „Ver­gleichs­span­nung“ in Form einer ein­zi­gen Zahl, wel­che in bestimm­ter Wei­se aus den 6 Nor­mal- und Scher­span­nun­gen S11, S22 und S33 und S12, S13 und S23 gebil­det wird und inso­fern sehr oft als „Maß“ für die räum­li­che Last­si­tua­ti­on her­an­ge­zo­gen wird, damit man nicht mühsam
6 Span­nun­gen ana­ly­sie­ren muss.

Zita­ti­on
Sil­ber G. Eine neue Metho­de in der prä­ven­ti­ven Bio­me­cha­nik – Bio­me­cha­ni­sche Form­op­ti­mie­rung von Lie­ge- und Sitz­ober­flä­chen mit Men­sch­mo­del­len. Ortho­pä­die Tech­nik, 2013; 64 (3): 48–53
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  1. Die­sing P. Prüf- und Bewer­tungs­me­tho­den für Anti­de­ku­bi­tus-Sys­te­me, Dis­ser­ta­ti­on TU Ber­lin, 2006
  2. Natrup J. Druck­mes­sung in der Deku­bi­tus­pro­phy­la­xe und ‑the­ra­pie, Ortho­pä­die-Tech­nik 2003; 54 (9), 628–634
  3. Sil­ber G, Then C. Pre­ven­ti­ve Bio­me­cha­nics – Opti­mi­zing Sup­port Sys­tems for the Human Body in the Lying and Sit­ting Posi­ti­on, Fach­buch, Sprin­ger, 2013
  4. Sil­ber G, Vogl T, Then C. Metho­den der prä­ven­ti­ven Bio­me­cha­nik: Deku­bi­tus-Prä­ven­ti­on, Pra­xis Ergo­the­ra­pie 2010; (6)
  5. Then C, Vogl TJ, Sil­ber G. Method for cha­rac­te­ri­zing vis­co­elasti­ci­ty of human glu­te­al tis­sue, Jour­nal of Bio­me­cha­nics, 2012
  6. Then C. App­li­ca­ti­on of the Fini­te Ele­ment Method to Opti­mi­ze Inter­ac­tion of Human Soft Tis­sue and Soft Poly­me­ric Foam Sup­ports, Dis­ser­ta­ti­on Goe­the-Uni­ver­si­tät Frank­furt am Main, 2011
  7. Then C, Men­ger J, Vogl TJ, Hüb­ner F, Sil­ber G. Mecha­ni­cal glu­te­al soft tis­sue mate­ri­al para­me­ter vali­da­ti­on under com­plex tis­sue loading, Tech­no­lo­gy and Health Care 2009; 17
  8. Then C, Men­ger J, Ben­de­roth G, Aliz­adeh M, Vogl TJ, Hüb­ner F, Sil­ber G. A method for a mecha­ni­cal cha­rac­te­riz­a­ti­on of human glu­te­al tis­sue, Tech Health Care 2007; 15: 385–398
  9. Then C, Men­ger J, Ben­de­roth G, Aliz­adeh M, Vogl TJ, Hüb­ner F, Sil­ber G., Ana­ly­sis of mecha­ni­cal Inter­ac­tion bet­ween human glu­te­al soft tis­sue and body sup­ports, Tech Health Care 2007; 15: 1–16
  10. Vogl TJ, Then C, Naguib NN, Nour-Eldin NE, Lar­son M, Zan­gos S, Sil­ber G. Mecha­ni­cal Soft Tis­sue Pro­per­ty Vali­da­ti­on in Tis­sue Engi­nee­ring Using Magne­tic Reso­nance Ima­ging: Expe­ri­men­tal Rese­arch, Aca­de­mic Radio­lo­gy, 2010
  11. Bliss MR. Reviews in Cli­ni­cal Geron­to­lo­gy, 1993
  12. Dani­el RK. Archi­ves of Phy­si­cal Medi­ci­ne and Reha­bi­li­ta­ti­on, 1981
  13. Quint­al­le PR. Skin and Wound Care, 2006
  14. www.plasticsurgerynotes.net/Wounds
  15. Sil­ber G, Then C. Pre­ven­ti­ve Bio­me­cha­nics – Opti­mi­zing Sup­port Sys­tems for the Human Body in the Lying and Sit­ting Posi­ti­on, Fach­buch, Sprin­ger, 2013
  16. Then C. App­li­ca­ti­on of the Fini­te Ele­ment Method to Opti­mi­ze Inter­ac­tion of Human Soft Tis­sue and Soft Poly­me­ric Foam Sup­ports, Dis­ser­ta­ti­on Goe­the-Uni­ver­si­tät Frank­furt am Main, 2011
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