Ent­wick­lung eines CAE-gestütz­ten Pro­zes­ses zur Kom­bi­na­ti­on addi­ti­ver Fer­ti­gung mit Tex­ti­li­en für kun­den­in­di­vi­du­el­le ortho­pä­di­sche Hilfsmittel

D. Ahrendt, S. Krzy­win­ski, A. Rome­ro Karam
Im Rah­men eines IGF-For­schungs­pro­jek­tes wur­den am Insti­tut für Tex­til­ma­schi­nen und Tex­ti­le Hoch­leis­tungs­werk­stoff­tech­nik der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Dres­den Mög­lich­kei­ten der addi­ti­ven Fer­ti­gung end­los­fa­ser­ver­stärk­ter Funk­ti­ons­ele­men­te direkt auf tex­ti­len Flä­chen zur Her­stel­lung kun­den­in­di­vi­du­el­ler ortho­pä­di­scher Hilfs­mit­tel unter­sucht. Zur Ent­wick­lung eines exem­pla­ri­schen Hilfs­mit­tels für das Knie­ge­lenk, bei dem eine tex­ti­le Kom­pres­si­ons­ban­da­ge mit bie­ge­stei­fen Orthe­sen­ele­men­ten kom­bi­niert wird, wur­de eine CAE-gestütz­te Pro­zess­ket­te vom 3D-Scan des Pati­en­ten bis zum kon­fek­tio­nier­ten Pro­dukt erar­bei­tet. Die anfor­de­rungs­ge­rech­te Aus­le­gung und Eva­lua­ti­on des Designs erfolg­te simulationsgestützt.

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„KURT“ – ein gelenk­scho­nen­der manu­el­ler Rollstuhlantrieb

M. Gföh­ler, M. Puch­in­ger, K. Gstaltner
Ein Roll­stuhl wird von etwa 65 Mil­lio­nen Men­schen welt­weit zur täg­li­chen Fort­be­we­gung ver­wen­det. Die her­kömm­li­che Antriebs­form mit­tels Greif­ring ist jedoch unphy­sio­lo­gisch, wenig effi­zi­ent und führt auf­grund gro­ßer Gelenk­be­las­tun­gen in Kom­bi­na­ti­on mit extre­men Aus­len­kun­gen häu­fig zu Gelenk­pro­ble­men. In der die­sem Arti­kel zugrun­de lie­gen­den Stu­die wur­den nume­ri­sche und expe­ri­men­tel­le bio­me­cha­ni­sche Metho­den ange­wen­det, um eine neue Bewe­gungs­form für den manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb zu ent­wi­ckeln, die für das Mus­kel-Ske­lett-Sys­tem der obe­ren Extre­mi­tät opti­miert und für den täg­li­chen Gebrauch auch im Innen­be­reich geeig­net ist. Die neue Antriebs­form „KURT“ („Kur­bel­ba­sier­ter Roll­stuhl­an­Trieb“) besteht aus einem Hand­kur­bel­an­trieb mit vari­ie­ren­der Kur­bel­län­ge in der Ebe­ne der Hin­ter­rä­der; die Antriebs­kraft kann über den gan­zen Bewe­gungs­zy­klus auf­ge­bracht wer­den. In Tests mit Roll­stuhl­fah­rern konn­ten eine höhe­re Effi­zi­enz und gerin­ge­re Gelenk­be­las­tun­gen beim manu­el­len Roll­stuhl­an­trieb mit „KURT“ im Ver­gleich zum Greif­ring ermit­telt werden.

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Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen 3D-gedruck­ten Zervikalorthese

M. Gebau­er, J. Pop­kes, O. Dobrindt
Die orthe­ti­sche Ver­sor­gung der Hals­wir­bel­säu­le ist ein anspruchs­vol­les Gebiet der Ortho­pä­die­tech­nik. Bei chro­ni­schen Beschwer­den mit der Gefahr dau­er­haf­ter neu­ro­lo­gi­scher Schä­di­gun­gen ist eine maß­ge­fer­tig­te Orthe­sen­ver­sor­gung unab­ding­bar, um einem ope­ra­ti­ven Ein­griff vor­zu­beu­gen. Moder­ne Tech­no­lo­gien zum digi­ta­len Maß­neh­men, zur Model­lie­rung sowie zur Fer­ti­gung per 3D-Druck bie­ten dabei neue Mög­lich­kei­ten. Die hier vor­ge­stell­te neu­ar­ti­ge 3D-gedruck­te Zer­vi­kal­orthe­se stellt das Ergeb­nis eines erfolg­rei­chen Pro­jekts zur Ver­sor­gung von Pati­en­ten mit Spi­nal­ka­nals­teno­sen dar. Anhand die­ses Pro­jekts sowie einer beglei­ten­den quan­ti­ta­ti­ven Stu­die soll auf­ge­zeigt wer­den, inwie­fern sowohl betrof­fe­ne Pati­en­ten als auch Ortho­pä­die­tech­ni­ker von der Anwen­dung einer digi­ta­len Pro­zess­ket­te pro­fi­tie­ren können.

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Neu­es Kon­zept für die Akti­vie­rung künst­li­cher Hän­de durch Aug­men­ted Reality

S. Hazubski, H. Hop­pe, A. Otte
Die Wie­der­her­stel­lung der Hand­be­we­gung für Men­schen mit Ampu­ta­tio­nen, Läh­mun­gen oder Schlag­an­fäl­len ist ein wich­ti­ger Bereich der ortho­pä­die­tech­ni­schen For­schung und Ent­wick­lung. Zwar haben sich elek­tro­den­ba­sier­te Sys­te­me, die den Input aus dem Gehirn oder dem Mus­kel nut­zen, als erfolg­reich erwie­sen; die­se Sys­te­me sind jedoch ten­den­zi­ell teu­er und der Umgang mit ihnen schwer zu erler­nen. In die­sem Arti­kel wird ein lau­fen­des medi­zin­tech­ni­sches Pro­jekt der Hoch­schu­le Offen­burg vor­ge­stellt, bei dem Aug­men­ted Rea­li­ty (AR) für eine neu­ar­ti­ge Steue­rung von moto­ri­sier­ten Hand­orthe­sen sowie Hand­pro­the­sen benutzt wird. In die­sem Sys­tem wird die Pro­the­se von einer – in eine AR-Bril­le inte­grier­ten – Kame­ra getrackt; gleich­zei­tig wer­den vir­tu­el­le Steu­er­ele­men­te über die Bril­le ein­ge­blen­det. Mit die­sen kann der Pati­ent durch Kopf­be­we­gun­gen inter­agie­ren und viel­fäl­ti­ge Öff­nungs- und Schließ­be­feh­le für die Pro­the­se oder Orthe­se ein­ge­ben. Das visu­el­le Sys­tem muss zwar noch mit Pati­en­ten getes­tet wer­den, aber die gerin­gen Kos­ten, die ein­fa­che Bedie­nung und der Ver­zicht auf Elek­tro­den machen das Sys­tem zu einer viel­ver­spre­chen­den Lösung für die Wie­der­her­stel­lung der Handfunktion.

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Grei­fen trotz Hand­läh­mung – Ver­sor­gungs­bei­spiel mit myo­elek­tri­scher Handorthese

S. Matys­sek, D. Hepp
Durch die Ent­wick­lung exo­ske­let­tä­rer Struk­tu­ren wird der Ver­such unter­nom­men, ver­lo­ren­ge­gan­ge­ne Funk­tio­nen des Bewe­gungs­ap­pa­ra­tes mög­lichst gut zu erset­zen. In die­sem Zusam­men­hang stellt die Nach­bil­dung der kom­ple­xen Greif­funk­ti­on einer Hand eine beson­de­re Her­aus­for­de­rung dar. Das Orthe­sen­sys­tem „exo­mo­ti­on® hand one“ ermög­licht es sei­nem Anwen­der, mit Hil­fe eines EMG-Signals einen akti­ven Orthe­sen­auf­bau anzu­steu­ern und ver­schie­de­ne Griff­mus­ter aus­zu­füh­ren. Mit Hil­fe digi­ta­ler Fer­ti­gungs­me­tho­den sowie der ent­spre­chen­den Bau­grup­pen der Her­stel­ler­fir­ma ist es somit mög­lich, ein adäqua­tes Gesamt­sys­tem mit indi­vi­du­el­ler Pass­form zu ver­wirk­li­chen, das sei­nem Anwen­der einen Mehr­wert im All­tag bie­tet. Der Bei­trag erläu­tert den kom­plet­ten Ver­sor­gungs­vor­gang mit einer myo­elek­tri­schen Hand­orthe­se und geht dabei auch auf das Zusam­men­spiel zwi­schen Her­stel­ler und Ortho­pä­die­tech­ni­ker ein.

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Digi­ta­le Fer­ti­gung und E‑Textilien zur Ent­wick­lung von All­tags­hil­fen für Men­schen mit Ampu­ta­ti­on. Eine Fallstudie

A. Cabre­ra
E‑Textilien sind Tex­til­werk­stof­fe, in die elek­tro­ni­sche Schalt- und Bau­ele­men­te inte­griert wer­den [Quel­le: Ham­dan NA, Voel­ker S, Bor­chers J. Sketch & Stitch: Inter­ac­ti­ve Embro­ide­ry for E‑textiles. Pro­cee­dings of the 2018 CHI Con­fe­rence on Human Fac­tors in Com­pu­ting Sys­tems, 2018; 82: 1–13]. In der Regel han­delt es sich dabei um wei­che Mate­ria­li­en. E‑Textilien kön­nen dazu bei­tra­gen, ins­be­son­de­re Klei­dung für Men­schen mit Beein­träch­ti­gun­gen zu indi­vi­dua­li­sie­ren [Quel­le: Jones L. A co-design tool­kit for weara­ble e‑textiles. Adjunct Pro­cee­dings of the 2019 ACM Inter­na­tio­nal Joint Con­fe­rence on Per­va­si­ve and Ubi­qui­tous Com­pu­ting and Pro­cee­dings of the 2019 ACM Inter­na­tio­nal Sym­po­si­um on Weara­ble Com­pu­ters, 2019: 363–366].

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Bestim­mung von Kraft, Beweg­lich­keit und Gleich­ge­wicht nach Ampu­ta­tio­nen der unte­ren Extre­mi­tät – Vor­stel­lung eines neu­ar­ti­gen Diagnostikgeräts

St. John, D. Wei­zel, K. Orlow­ski, K.-U. Mrkor, J. Edel­mann-Nus­ser, K. Wit­te
In einem Koope­ra­ti­ons­pro­jekt wur­de ein mul­ti­funk­tio­na­les Dia­gnos­tik­ge­rät für Pati­en­ten mit Ampu­ta­tio­nen der unte­ren Extre­mi­tä­ten ent­wi­ckelt. Es ermög­licht eine daten­ba­sier­te Erfas­sung der Kraft­fä­hig­kei­ten der hüft­um­ge­ben­den Mus­ku­la­tur, der Beweg­lich­keit des Stump­fes sowie der Gleich­ge­wichts­fä­hig­keit mit Pro­the­se. Durch spe­zi­el­le Soft­ware-Modu­le kön­nen die Mess­wer­te visua­li­siert und ana­ly­siert wer­den. 22 Pati­en­ten mit einer Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on wur­den im Dia­gnos­tik­ge­rät unter­sucht, um das Gerät in Bezug auf sei­ne prak­ti­sche Anwend­bar­keit zu eva­lu­ie­ren und um cha­rak­te­ris­ti­sche Leis­tungs­pa­ra­me­ter pro Mobi­li­täts­grad zu erhe­ben. Die Ergeb­nis­se zei­gen Ten­den­zen, um eine Unter­schei­dung der ein­zel­nen Mobi­li­täts­gra­de basie­rend auf Mess­pa­ra­me­tern zu ermög­li­chen, und könn­ten dadurch hel­fen, die Ein­tei­lung in die Mobi­li­täts­gra­de bei Men­schen mit Ampu­ta­ti­on einer unte­ren Extre­mi­tät zu objektivieren.

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