Aquacy­cling – eine Ergän­zung zum Selbst­ma­nage­ment bei Ödem-Erkrankungen

M. Jung, J. Kleinschmidt
Aquacy­cling ist eine rela­tiv neue Trai­nings­me­tho­de auf dem Ergo­me­ter im Was­ser („Aqua­ri­der“), ähn­lich dem soge­nann­ten Spin­ning an Land. Ers­te Unter­su­chun­gen zei­gen viel­ver­spre­chen­de ent­stau­en­de Effek­te bei Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten mit Lymphö­dem oder Lipö­dem auf, die durch den Immer­si­ons­ef­fekt und die Was­ser­ver­wir­be­lun­gen ent­ste­hen. Da außer­dem der Fett­stoff­wech­sel bei die­ser Bewe­gungs­the­ra­pie im Was­ser stark ange­regt wird, eröff­nen sich hier­durch auch Mög­lich­kei­ten für eine wei­te­re Ziel­grup­pe: Adi­po­si­tas-Pati­en­tin­nen und ‑Pati­en­ten. Alle Teil­neh­men­den an einer der hier vor­ge­stell­ten Stu­di­en beschrei­ben zudem eine Schmerz­re­duk­ti­on im Bewe­gungs­bad, da es ange­sichts des Auf­triebs durch das Was­ser zu einer deut­li­chen Ent­las­tung der Gelen­ke kommt. 

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Wel­chen Stel­len­wert hat digi­ta­le Fer­ti­gung im Werkstattalltag?

T. Kempf, J. Steil, H. Metzger
Die Ortho­pä­die­tech­nik ist ein Hand­werk, das vie­le ver­schie­de­ne Mate­ria­li­en und Ver­ar­bei­tungs­me­tho­den ver­eint, um dar­aus hoch­wer­ti­ge, ästhe­tisch über­zeu­gen­de und funk­tio­nell anspruchs­vol­le Hilfs­mit­tel her­zu­stel­len. Seit eini­gen Jah­ren gibt es jedoch ein neu­es Werk­zeug in die­sem bereits gut gefüll­ten Werk­zeug­kas­ten: die digi­ta­le Fer­ti­gung. Wie bei jedem neu­en Hand­werks­zeug wird nun dis­ku­tiert, wo und wann sei­ne Anwen­dung sinn­voll ist und wie es in den ver­schie­de­nen Fach­be­rei­chen gehand­habt wer­den kann. Dabei gibt es kein „Patent­re­zept“ – viel­mehr muss jedes Unter­neh­men selbst ent­schei­den, inwie­fern die digi­ta­le Fer­ti­gung den Ver­sor­gungs­all­tag ver­ein­fa­chen kann. Der Arti­kel ver­mit­telt einen Über­blick über die aktu­el­len Mög­lich­kei­ten und beleuch­tet, wel­chen Stel­len­wert das Werk­zeug „digi­ta­le Fer­ti­gung“ der­zeit im hand­werk­li­chen All­tag ein­nimmt und in wel­chen Berei­chen es sich durch das Spek­trum neu­er Mög­lich­kei­ten als beson­ders effi­zi­ent erweist (Abb. 1).

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Digi­ta­li­sie­rung und 3D-Druck als Werk­zeu­ge in der Ortho­pä­die­tech­nik – Pro­zess­op­ti­mie­rung zur wis­sens­ba­sier­ten Kon­struk­ti­on und Aus­le­gung von Bewe­gungs­ele­men­ten für die Her­stel­lung indi­vi­du­el­ler Orthesen

L. Mika, A. Hil­big, U. Geb­hardt, F. Hirsch, P. Naa­ke, M. Buro, S. Holtz­hau­sen, K. Paetzold
Ziel des vor­ge­stell­ten Pro­jekts ist die Ent­wick­lung einer durch­gän­gi­gen digi­ta­len Pro­zess­ket­te in Ver­bin­dung mit der Bereit­stel­lung einer Tool­box zur wis­sens­ba­sier­ten Para­me­ter­aus­wahl für die Gene­rie­rung last­an­ge­pass­ter Bewe­gungs­ele­men­te indi­vi­du­el­ler Orthe­sen. Grund­la­ge ist die para­me­tri­sche Beschrei­bung und Erzeu­gung dis­kre­ter Geo­me­trien sowie die nume­ri­sche Aus­le­gung einer ent­spre­chen­den Anzahl zufäl­lig gewähl­ter Para­me­ter­sät­ze für die Anlern­pha­se des maschi­nel­len Ler­nens. Die geo­me­tri­schen Model­le ste­hen auf die­se Wei­se den Ortho­pä­die­tech­ni­ke­rin­nen und ‑tech­ni­kern für die digi­ta­le Orthe­sen­mo­del­lie­rung zur Ver­fü­gung. Das (Teil-)Forschungsprojekt erfolg­te in Koope­ra­ti­on der Pro­fes­sur für Nume­ri­sche und Expe­ri­men­tel­le Fest­kör­per­me­cha­nik der TU Dres­den sowie der Ortho­pä­die- und Reha­tech­nik Dres­den GmbH.

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Eig­nung eines mobi­len Kraft- und Momen­ten­sen­sors in der Gang­ana­ly­se beim Ver­gleich ver­schie­de­ner Pro­the­sen­fü­ße mit unter­schied­li­chen Gehgeschwindigkeiten

F. Star­ker, A. Verl
Unter­sucht wur­de die Eig­nung eines drei­di­men­sio­na­len Kraft- und Momen­ten­sen­sors hin­sicht­lich der Daten­qua­li­tät im prak­ti­schen Ein­satz. Drei Pro­the­sen­fü­ße wur­den dazu an einem Anwen­der mit unter­schied­li­chen Geh­ge­schwin­dig­kei­ten sowohl beim frei­en Gehen als auch beim Gehen auf dem Lauf­band mit und ohne Schu­he betrach­tet und die Daten ver­gli­chen. Durch das mobil getra­ge­ne Mess­sys­tem konn­ten die Unter­schie­de in den ante­rio­ren bzw. pos­te­rio­ren Kräf­ten sowie bezüg­lich des Dreh­mo­ments im Knö­chel­ge­lenk der Pro­the­sen­fü­ße auf­ge­zeigt wer­den. Zusätz­lich konn­te der Unter­schied zwi­schen dem frei­en Gehen und dem Gehen auf dem Lauf­band sowie der Ein­fluss von Schu­hen nach­ge­wie­sen werden.
Zusam­men­ge­fasst lässt sich die hohe Prä­zi­si­on des Sen­sors ange­sichts der hohen Anzahl an gemes­se­nen Schrit­ten posi­tiv her­vor­he­ben. Durch die ent­wi­ckel­ten Algo­rith­men las­sen sich die Daten nach den jewei­li­gen Mes­sun­gen unmit­tel­bar aus­wer­ten und direkt mit­ein­an­der ver­glei­chen. Als nach­tei­lig erwies sich dem­ge­gen­über die ungüns­ti­ge Ergo­no­mie der Daten­auf­zeich­nung (kabel­ge­bun­den und im Ruck­sack zu trans­por­tie­ren) sowie die exak­te Loka­li­sie­rung des Sen­sors rela­tiv zum rest­li­chen Pro­the­sen­auf­bau, um rela­ti­ve Ver­glei­che anstel­len und Rück­schlüs­se zwi­schen Pro­the­sen und Pro­ban­den zie­hen zu kön­nen. Dar­über hin­aus zeigt das vor­ge­stell­te Sen­sor­sys­tem nur die Mess­wer­te der Pro­the­sen­sei­te, nicht aber der Gegen­sei­te an. Somit bleibt z. B. eine mög­li­che Ent­las­tung der Gegen­sei­te bei einem fle­xi­blen „ESAR-Fuß“ nur eine Annah­me. Ob sich im kli­ni­schen All­tag der Mehr­auf­wand durch das Ein- und Aus­bau­en des Mess­sys­tems recht­fer­ti­gen lässt, ist frag­lich, jedoch kön­nen auf die­se Wei­se funk­tio­nel­le Vor­tei­le und Kom­bi­na­tio­nen von Pro­duk­ten am indi­vi­du­el­len Anwen­der schnell mess­bar dar­ge­stellt werden.

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Ein fron­tal beweg­li­ches Knö­chel­mo­dul für Pro­the­sen­fü­ße – was ist der Nut­zen für den Patienten?

B. Alten­burg, M. Ernst, P. Macie­jasz, T. Schmalz, F. Braatz, H. Ger­ke, M. Bell­mann

Das Gehen auf unebe­nem Unter­grund ist eine Her­aus­for­de­rung für Men­schen mit einer Bein­am­pu­ta­ti­on. Pro­the­sen­kom­po­nen­ten, die sich an den Unter­grund adap­tie­ren, sol­len das Gehen erleich­tern. Die Stu­die unter­sucht einen Pro­the­sen­fuß mit spe­zi­el­lem Knö­chel­mo­dul für eine gestei­ger­te Anpas­sung in der Fron­tal­ebe­ne im Ver­gleich mit eta­blier­ten Refe­renz­fü­ßen. An der Stu­die nah­men 12 Anwen­der mit ein­sei­ti­ger trans­ti­bia­ler Ampu­ta­ti­on teil. Die Daten wur­den mit­tels sta­tio­nä­rer Gang­ana­ly­se sowie durch Fra­ge­bö­gen erfasst. Die bio­me­cha­ni­schen Daten zei­gen eine frü­he­re und grö­ße­re Anpas­sung des unter­such­ten Fußes beim Gehen auf einer Seitschrä­ge mit 10°. Die Fra­ge­bö­gen bele­gen einen ver­bes­ser­ten Schaft­kom­fort und eine höhe­re wahr­genommene Sicher­heit beim Gehen auf unebe­nem Unter­grund mit dem getes­te­ten Fuß.

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Mecha­ni­sche Unter­su­chung von addi­tiv gefer­tig­tem Poly­amid 12 unter Berück­sich­ti­gung werk­stoff­be­ein­flus­sen­der Fak­to­ren aus dem All­tag ortho­pä­di­scher Hilfsmittel

C. Halbau­er, S. Matys­sek, M. Boos, J. Gre­go­i­re, F. Capanni
3D-gedruck­te ortho­pä­di­sche Hilfs­mit­tel eröff­nen neue Funk­ti­ons- und Gestal­tungs­mög­lich­kei­ten und ver­bes­sern die Ver­sor­gungs­qua­li­tät mit­tels pati­en­ten­in­di­vi­du­el­ler Lösun­gen. Unab­ding­bar ist dabei die Gewähr­leis­tung der grund­le­gen­den Sicher­heits- und Leis­tungs­an­for­de­run­gen der Hilfs­mit­tel, beson­ders wenn die­se unter­schied­li­chen Belas­tun­gen und Umge­bungs­ein­flüs­sen aus­ge­setzt sind. Um dies zu gewähr­leis­ten, muss fol­gen­de Fra­ge beant­wor­tet wer­den kön­nen: Wel­che im All­tag vor­kom­men­den Fak­to­ren beein­flus­sen die mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten 3D-gedruck­ter Mate­ria­li­en und redu­zie­ren womög­lich die Leis­tungs­fä­hig­keit des Hilfs­mit­tels? Die­ser Fra­ge wur­de im Rah­men lau­fen­der For­schungs­pro­jek­te zur Ent­wick­lung addi­tiv gefer­tig­ter Orthe­sen und Pro­the­sen nach­ge­gan­gen [Quel­le: Ent­wick­lung eines Ver­fah­rens zur auto­ma­ti­sier­ten Kon­struk­ti­on, Aus­le­gung und Fer­ti­gung pati­en­ten­in­di­vi­du­el­ler Hilfs­mit­tel im 3D-Druck. ZIM-Koope­ra­ti­ons­pro­jekt, För­d­er­kenn­zei­chen ZF4137909AW8; Ent­wick­lung eines last­ad­ap­tier­ten Vor­fuß­pro­the­sen­sys­tems zur Indi­vi­du­al­ver­sor­gung von vor­fuß­am­pu­tier­ten Pati­en­ten mit hohem Mobilitäts­anspruch. ZIM-Koope­ra­ti­ons­pro­jekt, För­d­er­kenn­zei­chen KF2186207AK4]. Anhand eines spe­zi­ell für die­sen Zweck ent­wi­ckel­ten Ablauf­plans wur­de addi­tiv gefer­tig­tes Poly­amid 12 ver­schie­de­nen Ein­flüs­sen aus dem All­tag aus­ge­setzt und in Anleh­nung an eine stan­dar­di­sier­te Bie­ge­prü­fung für Poly­me­re (DIN EN ISO 178) mecha­nisch geprüft und bewertet.

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Pre­forms – TFP-Tech­no­lo­gie in der Orthopädietechnik

L. Hell­mich, J. Wölper
Die Erstel­lung eines indi­vi­du­el­len Bau­teils für ein Hilfs­mit­tel ist gekenn­zeich­net durch eine kom­ple­xe Ver­ar­bei­tung bei guter Kennt­nis der wir­ken­den Kräf­te. Die heu­te in der Fer­ti­gung am wei­tes­ten ver­brei­te­ten Faser­halb­zeu­ge stel­len jedoch eine Limi­ta­ti­on bei der lastpfad­gerechten Erstel­lung von Hilfs­mit­teln dar. Die­se Limi­ta­ti­on, dem Last­pfad nicht opti­mal fol­gen zu kön­nen, führt häu­fig zu einer Über­di­men­sio­nie­rung und damit zu einem höhe­ren Gewicht des Bau­teils. Eine Mög­lich­keit zur Opti­mie­rung ist der Ein­satz last­pfad­ge­recht vor­kon­fek­tio­nier­ter Gele­ge, die mit­tels TFP-Ver­fah­ren her­ge­stellt wer­den, soge­nann­ter Preforms. 

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3D-Druck – Mög­lich­kei­ten und Gren­zen in der Orthopädietechnik

A. Grus­ka, I. Heu­zeroth, K. Popp
Der 3D-Druck ist wei­ter auf dem Vor­marsch und bahnt sich ange­sichts der Her­stell­bar­keit indi­vi­dua­li­sier­ter Pro­duk­te mit­tels digi­ta­ler und auto­ma­ti­sier­ter Fer­ti­gungs­ket­te auch sei­nen Weg in die Medi­zin. Der Ober­be­griff „Addi­ti­ve Fer­ti­gung“ umfasst dabei ein brei­tes Spek­trum unter­schied­li­cher Ver­fah­ren, von denen jedes bestimm­te Vor- und Nach­tei­le auf­weist. Pul­ver­ba­sier­te Tech­no­lo­gien wie das Laser­sin­tern (LS) bie­ten dabei die größ­ten Frei­heits­gra­de bezüg­lich der Kom­ple­xi­tät der Bau­tei­le, ohne dass spe­zi­el­les Stütz­ma­te­ri­al ver­wen­det wer­den muss. Im Fol­gen­den wird das LS-Ver­fah­ren bezüg­lich sei­ner Ver­wen­dungs­mög­lich­kei­ten in der Ortho­pä­die­tech­nik ins­be­son­de­re im Hin­blick auf die ein­setz­ba­ren Mate­ria­li­en und die beson­de­ren Eigen­schaf­ten der auf die­se Wei­se gedruck­ten Bau­tei­le dis­ku­tiert – auch in Abgren­zung zu alter­na­ti­ven Tech­no­lo­gien wie „Mul­ti Jet Fusi­on“ (MJF) und „Fused Lay­er Mode­ling“ (FLM).

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Anwen­dung des Tailo­red-Fiber-Pla­ce­ment-Ver­fah­rens in der Orthopädietechnik

A. Spi­cken­heu­er, N. Fitt­kau, S. Kon­ze, E. Rich­ter, M. Stommel
In der Pati­en­ten­ver­sor­gung in ortho­pädietechnischen Werk­stät­ten ist der Ein­satz von Faser-Kunst­stoff-Ver­bund­werk­stof­fen (FKV) mit End­los­fa­ser­ver­stär­kung auf­grund der guten Eigen­schaf­ten des Werk­stoffs nicht mehr weg­zu­den­ken. Durch den Ein­satz von klas­si­schen tex­ti­len Halb­zeu­gen wie z. B. Gewe­ben ist dies jedoch mit einem gro­ßen Mate­ri­al­ver­schnitt und hohem manu­el­lem Auf­wand ver­bun­den. Der Ein­satz gene­ra­ti­ver Fer­ti­gungs­ver­fah­ren bie­tet dem­ge­gen­über für den Orthe­sen­bau deut­li­che pro­zess- und werkstoff­spezifische Vor­tei­le. In einer Rei­he gemein­sa­mer For­schungs­vor­ha­ben zwi­schen dem Leib­niz-Insti­tut für Poly­mer­for­schung Dres­den e. V. und ver­schie­de­nen For­schungs­part­nern wird daher das Poten­zi­al des Tailo­red-Fiber-Pla­ce­ment-Ver­fah­rens (TFP) unter­sucht und für anwendungs­nahe Pro­zess­ket­ten in der Ortho­pä­die­tech­nik weiterentwickelt.

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Ein­fluss einer Fuß und Sprung­ge­lenk über­grei­fen­den Knie­orthe­se auf die Kör­per­last­li­nie am Knie­ge­lenk, die Wohl­fühl­ge­schwin­dig­keit und knie­spe­zi­fi­sche Beschwer­den bei Pati­en­ten mit Varusgonarthrose

A. Ran­ker, F. T. Friedl, M. Weigl
Ziel der hier vor­ge­stell­ten pro­spek­ti­ven Stu­die war es, die Wirk­sam­keit einer den Fuß und das Sprung­gelenk über­grei­fen­den Knie­orthe­se auf die Kraft­wir­kungs­li­nie, die Geh­ge­schwin­dig­keit sowie kniegelenk­assoziierte Beschwer­den zu eva­lu­ie­ren. Dazu wur­den 24 Pati­en­ten (ins­ge­samt 30 Knie, bei eini­gen Pro­ban­den bei­de) mit fort­ge­schrit­te­ner Varus­gonar­thro­se (Kell­gren & Law­rence II oder III) ohne bzw. mit Orthe­se eva­lu­iert. Ver­mes­sen wur­den die Lage der Kraft­wir­kungs­li­nie im Stand, die „Wohl­fühl­ge­schwin­dig­keit“ und die Schritt­län­ge. Als sekun­dä­re Out­co­me-Para­me­ter wur­de im Abstand von 4 Wochen ein knie­spe­zi­fi­scher Fra­ge­bo­gen (Knee Osteo­ar­thri­tis Out­co­me Score, KOOS) erho­ben sowie über 8 Wochen ein Schmerz­ta­ge­buch geführt und lon­gi­tu­di­nal aus­ge­wer­tet. Ergeb­nis: Alle Pati­en­ten zeig­ten eine late­ra­le Ver­schie­bung der Kraft­wir­kungs­li­nie am Knie­ge­lenk (Mit­tel­wert 16,03 mm ± 5,22 mm; p 0,001). Die selbst gewähl­te Wohl­fühl­ge­schwin­dig­keit war bei allen Pati­en­ten mit Orthe­se höher (2,50 ± 0,54 km/h vs. 2,12 ± 0,53 km/h; p = 0,001) und die Schrit­te län­ger (41,53 ± 10,19 cm vs. 45,30 ± 8,81 cm, p = 0,09). Im wei­te­ren Ver­lauf konn­te eine signi­fi­kan­te Schmerz­re­duk­ti­on beob­ach­tet wer­den (p 0,001). Im KOOS zeig­te sich in der Sub­ska­la „Akti­vi­tät im täg­li­chen Leben“ eine sta­tis­tisch signi­fi­kan­te Ver­bes­se­rung durch das Tra­gen der Orthe­se (p = 0,013). Alle ande­ren Sub­s­ka­len zeig­ten zwar eben­falls eine ten­den­zi­el­le Ver­bes­se­rung, jedoch ohne sta­tis­ti­sche Signifikanz. 

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