Peer Review Archive - Seite 51 von 68 - Verlag Orthopädie-Technik

5. Juni 201516. Oktober 2020 Verlag OT 3-D-Druck, 3-D-Scannen, additive Fertigungsverfahren, Fertigung, Fraunhofer IPA, generative Fertigungsverfahren

J. Breuninger, U. Daub, R. Werder, U. Schneider

Additive Fertigungsverfahren, auch 3‑D-Druck genannt, bieten eine Reihe an neuen Möglichkeiten für die Orthopädie-Technik. Das Selektive Lasersintern (SLS), das bereits in der industriellen Fertigung vertreten ist, bietet einige Vorteile gegenüber traditionellen Fertigungsverfahren. So können leichtbauoptimierte Orthesen, individuell konstruierte Prothesenfüße oder salzwasserfeste Badeprothesen über diese Verfahren hergestellt werden. Aber auch das Fused Deposition Modeling (FDM), das aufgrund der günstigen Maschinen umfangreich in den Medien präsentiert wird, bietet interessante Ansätze für die Fertigung von Hilfsmitteln. Die gesamten Vorteile sind allerdings erst mit einer digitalen Prozesskette zu erreichen, die neben dem 3‑D-Druck auch Scannen, CAD-Konstruktion und virtuelle Belastungstests einschließt.

Prinzipdarstellung einer Prothese mit Temperaturregulierung durch die Integration von textiler Temperatursensorik und textiler Heizstruktur.

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Möglichkeiten für Anwendungen von Smart Textiles in der Prothetik

5. Juni 201516. Oktober 2020 Verlag OT Drucksensoren, Elektromyografie, Elektrotherapie, Heizen, Materialien, Smart Textiles

M. Hörr, M. Reiffenrath, T. Gries, S. Jockenhövel
Funktionen können als textile Sensorik oder Aktorik in das Textil integriert werden. Moderne Prothesen werden heutzutage aus Glas- oder Carbonfasern hergestellt. Durch die Verwendung von Textilien als Verstärkungsstruktur im Verbundbauteil finden Smart Textiles Anwendung in modernen Prothesen. Textile Sensorik oder Aktorik kann in die Verstärkungsstruktur, in den Liner oder in den Stumpfstrumpf integriert werden. Aufgrund der textilen Eigenschaften und der Haptik textiler Sensoren und Aktoren besteht keine Gefahr von Druckstellen durch diese Integration.

Geteilte Silikonkosmetik für Knieex-Prothese.

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Ästhetik und Funktion im Fokus moderner Gestaltungsvarianten in der Beinprothetik

5. Juni 201516. Oktober 2020 Verlag OT Beinkosmetik, Beinprothetik, Protektoren, Prothetik, Selektives Lasersintern, Silikonkosmetik

S. Posch, M. Schäfer
Die Optik von Beinprothesen stellt für viele Anwender ein sehr wichtiges Merkmal in der prothetischen Versorgung dar. Letztendlich repräsentiert das Aussehen der Beinprothese in einem gewissen Maße auch die körperliche Integrität sowie die Identifikation des Anwenders mit dem Hilfsmittel. Durch zunehmend komplexer werdende Geometrien im technischen Layout moderner prothetischer Funktionsteile wird auch der Anspruch der adäquaten spiegelähnlichen Replik der kontralateralen Beinseite erschwert. Hinzu kommen die erhöhten funktionalen Anforderungen, die durch die äußere Gestaltung der Prothese nicht beeinträchtigt werden dürfen. Der folgende Beitrag greift die unterschiedlichen Anforderungen an moderne beinprothetische Gestaltungsvarianten auf und spannt dabei einen Bogen von traditionellen Kosmetiküberzügen bis hin zur modernen Formgestaltung mit neuartigen Fertigungsansätzen.

Das Amputation-Care-Konzept setzt sich mit dem gesamten Amputations-/Versorgungsprozess auseinander und besteht aus vier Phasen: I) vorchirurgisch, II) therapeutisch, III) Training, IV) Maschinenlernen.

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Pattern Recognition – Funktionsverbesserung bei der Ansteuerung moderner Armprothesen

5. Juni 201516. Oktober 2020 Verlag OT Amputation-Care-Konzept, Maschinenlernen, multifunktionale Armprothesen, Phantombewegungen, Prothetik, Trainings-Toolbox

P. M. Göbel, J. Kalmar, H.-W. van Vliet
Multifunktionale Armprothesen bieten immer mehr Freiheitsgrade, wobei in der Regel der Prothesenanwender mit herkömmlicher Zweielektrodensteuerung gezwungen ist, zwischen den Gelenken durch z. B. Muskel-Kokontraktion sequenziell umzuschalten. In der täglichen Anwendung erfordert dies jedoch die Bewältigung stark “nichtlinearen“ Verhaltens zur Auswahl eines Gelenks, was sich weder als intuitiv noch als bequem für den Anwender darstellt. Er muss sich zudem das zuletzt verwendete Gelenk merken, um komplexere Aufgaben zügig durchführen zu können. Die Anwendung von Mustererkennung für die Prothesensteuerung hingegen macht ein Ansteuern von Prothesenfunktionen ohne lästiges Umschalten möglich. Der Prothesenanwender kann dabei auf verschiedene Kontraktionsmuster zurückgreifen, die ihm von der Steuerung parallel zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig wird das Gehirn des Anwenders unterstützt, um sich leichter zu reorganisieren und durch die ihm innewohnende Plastizität das nun “lineare“ Verhalten – mittelfristig – in den Cortex zu integrieren. Nicht verschwiegen werden sollte dabei jedoch der zusätzlich benötigte Trainingsaufwand für den Anwender. Die Otto Bock Healthcare Products GmbH in Wien (OBHC) hat sich deshalb im Zuge eines EU-Forschungsprojekts unter anderem mit den Möglichkeiten auseinandergesetzt, wie der Trainingsaufwand durch gezielte Maßnahmen und mit Unterstützung durch geeignete Tools effektiv reduziert werden kann. Das Ergebnis dieser Entwicklung ist ein umfassendes Amputation-Care-Konzept, das auch den individuellen Anforderungen und Ausprägungen von Amputierten Rechnung trägt. In diesem Aufsatz wird gezeigt, wie eine Vielzahl individueller Anforderungen erfolgreich auf nur drei im Forschungsprojekt identifizierte Ausprägungen reduziert werden kann.

Beispielaufbau einer Transfemoralprothese mit dem mobilen Ganganalysesystem, A Inertialsensor, B Datenlogger und Funkmodul, C Verschiebeadapter, D Kraft- und Momentensensor, E Akku.

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Erste Schritte zur Optimierung des Aufbaus von Transfemoralprothesen mit einem mobilen Ganganalysesystem

5. Juni 201516. Oktober 2020 Verlag OT Inertialsensor, Kraftsensor, mobile Ganganalyse, Momentensensor, Prothesenaufbau, Prothetik, transfemoral Amputierte

J. Thiele, B. Westebbe, T. Seel, S. Oehler, B. Welke, F. Seehaus, M. Kraft
Der Prothesenaufbau ist von zentraler Bedeutung für ein harmonisches Gangbild und die Verringerung asymmetrischer Belastungen des Bewegungsapparats. Bei transfemoral Amputierten sind die Anforderungen an den Prothesenaufbau durch die eingeschränkten sensomotorischen Fähigkeiten auf der amputierten Seite besonders hoch. Zur Optimierung des statischen Prothesenaufbaus stehen heute geeignete Messsysteme zur Verfügung. Die Gangdynamik beurteilt der Orthopädie-Techniker in der Regel anhand seiner Erfahrung. Um den Optimierungsprozess zu unterstützen und das Ergebnis zu objektivieren, wurde ein mobiles Ganganalysesystem entwickelt. Die zugehörige Expertensoftware bestimmt typische biomechanische Parameter und soll in Zukunft automatisch Empfehlungen für Anpassungen am Aufbau geben können.

Modellbein nach Hirai (Hirai M, Niimi K, Miyazaki K, Iwata H, Sugimoto I, Ishibashi H, et al. Development of a device to determine the stiffness of elastic garments and bandages. Phlebology; 2011; 26 (7): 285-291), dessen Umfang durch Betätigen des Hebels um 1 cm vergrößert werden kann. Durch Messung des Andrucks eines Kompressionsmittels kann damit dessen Stiffness gemessen werden.

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Kompressionstherapie: Was ist wichtiger – Druck oder Stiffness?

6. Mai 201516. Oktober 2020 Verlag OT Druck, Kompression, Kompressionsstrümpfe, Kompressionstherapie, Stiffness, Verbände

H. Partsch
Die wichtigsten Voraussetzungen für eine effiziente Kompressionstherapie der unteren Extremitäten sind ein mäßiger, gut tolerierbarer Ruhedruck sowie ein hoher Druck im Stehen und beim Gehen. Dieses Qualitätskriterium kann durch Invivo-Messungen des „Static Stiffness Index“ (SSI) beurteilt werden, welcher durch die Differenz zwischen Andruck im Stehen minus Liegen definiert ist. Kompressionsmittel mit hoher Stiffness sind hämodynamisch wirksamer als elastisches Material, besonders beim Gehen, und haben einen stärkeren Massageeffekt, der Lymphdrainage und Mikrozirkulation fördert. Beispiele für Kompressionsmittel mit hoher Stiffness sind unelastische Kurzzugbandagen und MehrkomponentenVerbände mit kohäsiver oder adhäsiver Beschichtung. VelcroBand-Kompressionsbinden können eine gute Alternative darstellen.

Prothese. a) EMG-Sensor-Array mit 8 Kanälen für die Analysephase. b) Laminierhilfen für Sensoren am Gipsmodell für den Innenschaft. c) Innenansicht des Innenschaftes der fertigen Prothese. d) Prothese im Endausbau mit elektrischer Rotationseinheit, elektrischer Flexionseinheit und Michelangelo-Hand ohne Kosmetikhandschuh.

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Zuverlässigkeitsanalyse intuitiver Prothesensteuerungen der oberen Extremität – Berücksichtigung essenzieller Einflussfaktoren für erfolgreiche prothetische Anwendung

5. Mai 201510. Dezember 2020 Verlag OT Anwendungsbedingung, Armprothetik, EMG, Mustererkennung, Prothesensteuerung, Training

G. Brandmayr, H.-W. van Vliet
Ein Versorgungsprozess, der das Training des Anwenders mit dem Training der Mustererkennung (ME) vereint, maximiert die Performance einer Prothese, aufgebaut aus 2 Handgelenkachsen und einer Hand mit 2 Griffarten. Zu deren Steuerung wurde 8‑Kanal-EMG vom Unterarmstumpf zu je 4 Merkmalen verarbeitet und mit linearer Diskriminanzanalyse klassifiziert. Sowohl die Beschränkung auf intuitive Steuerbewegungen trotz physiologischer Einschränkungen als auch ME-Training unter eingeschränkten Bedingungen im Labor verursachen Fehlfunktionen unter Anwendungsbedingungen. Zur Abhilfe wird die ME stets für die gerade aktuellen Bedingungen neu trainiert. Anhand einer Fallstudie wurde untersucht, ob durch Optimierung der Steuerbewegungen und Einbindung der Anwendungsbedingungen in das ME-Training die Fehlerrate so weit reduziert werden kann, dass die ME trotz EMG-Änderungen zuverlässig über Monate funktioniert. Über einen Zeitraum von 6 Monaten wurden 7 Sitzungen mit variierender Kontraktionsstärke und Armstellung aufgenommen. Bewegungsfehler wurden per Active Error Ratio (AER) und Total Error Ratio (TER) gemessen. Ersetzen der intuitiven Handgelenksflexion mit Ulnarabduktion sowie Ersetzen des Schlüsselgriffes mit dem Werkzeuggriff verringerte die AER von 7,4 auf 2,9 %. Laborbedingungen ergeben eine AER von 1,4 %, die jedoch unter Anwendungsbedingungen auf 12,4 % steigt. Umfassendes ME-Training konnte die AER wieder auf 5,1 % reduzieren. Der Ausschluss niedriger Kontraktionsstärken reduzierte die AER weiter auf 2,8 %. Diese Fallstudie zeigt, dass sich die Steuerung unter Anwendungsbedingungen maßgeblich (9‑fach) verschlechtert. ME-Training und das Optimieren der Steuerbewegungen können diese Einflüsse, inklusive Neuanlegen der Prothese, weitgehend kompensieren.

Probeprothese.

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Versorgung mit einer fremdkraftgesteuerten Partialhandprothese

5. Mai 201516. Oktober 2020 Verlag OT biosim-Programm, Dysmelie, fremdkraftgesteuerte Partialhandprothese, Handprothetik, i-limb-digits-System, Teilhandamputation

V. Biedermann
Die prothetische Versorgung mit einer fremdkraftgesteuerten Partialhandprothese erweitert das Versorgungsspektrum und erfordert Erfahrung, Teamarbeit und Innovationsbereitschaft. Der folgende Artikel setzt sich mit verschiedenen Versorgungsvarianten des i‑limbdigits-Systems auseinander, das Partialhandversorgungen in Verbindung mit myoelektrischen Ansteuerungskomponenten und funktionellen Fingersystemen ermöglicht. Ebenso wird die Zusammenarbeit mit den involvierten Personen des Teams erläutert und die einzelnen Fertigungsschritte anhand mehrerer Versorgungsbeispiele vorgestellt.

Übersicht zum grundlegend dreischichtigen Aufbau der menschlichen Haut. Aus der Verteilung der einzelnen anatomischen Strukturen ergibt sich die differenzierte Betrachtung der verschiedenen Verbrennungstiefen (Skala rechts).

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Narbenbildung nach thermischen Verletzungen – Grundlagen und Behandlungskonzepte in Akut- und Rehabilitationsbehandlung

5. Mai 201516. Oktober 2020 Verlag OT Brandverletzte, Kompressionstherapie, Narben, Narbenreifung, Narbentherapie, Rehabilitation

H. Ziegenthaler
Thermische Traumata führen zu großflächigen komplexen Schädigungen der Körperoberfläche. Das Multifunktionsorgan Haut wird so in grundlegenden Funktionen, das Individuum in seiner körperlichen Unversehrtheit gestört. Die veränderte Äußerlichkeit wirkt sich zugleich auf Interaktionen mit dem sozialen Umfeld aus. Der durch moderne plastisch-chirurgische Verfahren erreichte Hautersatz – die Narbe – stellt sich primär als vulnerabel, funktionell eingeschränkt und einer Reifung bedürfend dar. Im nachfolgenden individuell abgestimmten und komplexen Rehabilitationsprozess nimmt die textile Narbenkompressionstherapie eine hervorzuhebende Stellung ein. Der Beitrag berichtet über die anatomischen Grundlagen, die Funktionalität der Haut sowie die Pathophysiologie bei thermischen Hautverletzungen. Aussagen zu Therapiestrategien in der Akutbehandlung und über Grundlagen der Narbentherapie in der Rehabilitation fördern das Grundverständnis für den langwierigen Prozess der Narbenreifung.

Möglichkeiten der intuitiven Steuerung einer Handprothese entlang der motorischen Bahn, nach [efn_note]Hoffmann K-P, Dietl H. Handprothesen: Nach dem Vorbild der Natur. Deutsches Ärzteblatt, 2010; 107 (45): 11-14[/efn_note]. Die invasiv applizierten Elektroden sind (a) im motorischen Kortex, (b) im peripheren Nerv und (c) epimysial platziert. (d) State of the Art ist die Erfassung des EMG vom Armstumpf mit Oberflächenelektroden.

Möglichkeiten der intuitiven Steuerung einer Handprothese entlang der motorischen Bahn, nach (Hoffmann K-P, Dietl H. Handprothesen: Nach dem Vorbild der Natur. Deutsches Ärzteblatt, 2010; 107 (45): 11-14). Die invasiv applizierten Elektroden sind (a) im motorischen Kortex, (b) im peripheren Nerv und (c) epimysial platziert. (d) State of the Art ist die Erfassung des EMG vom Armstumpf mit Oberflächenelektroden.

Fachartikel Peer Review

Implantierbares myoelektrisches Assistenzsystem zur intuitiven Steuerung einer bionischen Handprothese

5. Mai 201516. Oktober 2020 Verlag OT drahtlose Signal- und Energieübertragung, epimysiale Signalerfassung, Handprothetik, intuitive Prothesensteuerung in Echtzeit, vollständig implantierbares System

K.-P. Hoffmann, L. Abu-Saleh, J. M. Cardona Audi, H. Dietl, H. Frank, A. Gail, E. Kaniusas, W. H. Krautschneider, S. Lewis, T. Meiners, R. Ruff, M. F. Russold, D. Schroeder, S. Westendorff
Das vorgestellte implantierbare myoelektrische Assistenzsystem zur intuitiven Steuerung einer bionischen Handprothese erfasst mit epimysial fixierten Elektroden selektiv Aktivitäten einzelner Muskeln. Diese Signale wurden im Tierexperiment über einen Zeitraum von mehr als neun Monaten erstmals vielkanalig drahtlos und in Echtzeit übertragen. Nach Analyse und Klassifikation lassen sie sich definierten Bewegungsmustern zuordnen. So können diese epimysialen Potenziale für eine intuitive Steuerung von Handprothesen herangezogen werden. Gegenwärtige Forschungen gelten der Entwicklung eines voll implantierbaren mikrotechnischen Assistenzsystems, das mit einem integrierten Stimulator auch ein sensorisches Feedback ermöglichen soll. Damit können wichtige Voraussetzungen für den Einsatz bionischer Handprothesen geschaffen werden.