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--- abschlussarbeiten:msc:niclaseschner [10.05.2016 09:31] – [Modellbildung Laufmodell] Niclas Eschner
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-====== Entwicklung von biomechanischen Modellen für die Bewertung der Stumpf-Schaft-Interaktion von Beinprothesen ======
+====== 2016 Niclas Eschner ======
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 ^ Titel Deutsch   | Entwicklung von biomechanischen Modellen für die Bewertung der Stumpf-Schaft-Interaktion von Beinprothesen       |
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 ===== Einleitung =====
 Jährlich werden in Deutschland cirka 50.000 untere Extremitäten amputiert.(Heller 2005) Damit verliert eine von 1500 in Deutschland lebenden Personen unwiederbringlich einen Teil ihrer unteren Extremitäten. Durch den Verlust können Mobilität, Selbstständigkeit und auch Selbstwert verloren gehen. Um die Auswirkung einer Amputation zu minimieren, wird der Patient mit einer möglichst passenden und guten Prothese versorgt.(Speigner 2010)\\
-Die Eigentliche Schnittstelle zum menschlichen Körper ist dabei der Schaft, der Kräfte auf den Stumpf überträgt und so in das Knochenskelett einbringt. Diese unnatürliche Belastung des Gewebes und der Haut am Stumpf kann zu schwerwiegenden und schmerzhaften Folgen führen. Die Herstellung eines Schaftes erfolgt im Großen und Ganzen nach einem Verfahren von 1959 (Laing 2011) und ist ein handwerklich-iterativer Prozess des Prothesentechnikers. Die ständige Weiterentwicklung und Optimierung der Stumpf-Schaft-Schnittstelle ist somit essenziell, um die Lebensqualität vieler Menschen beizubehalten bzw. zu verbessern. Ein Beitrag dazu kann durch die Erstellung adäquater Computermodelle geleistet werden. \\
+Die Eigentliche Schnittstelle zum menschlichen Körper ist dabei der Schaft, der Kräfte auf den Stumpf überträgt und so in das Knochenskelett einbringt. Diese unnatürliche Belastung des Gewebes und der Haut am Stumpf kann zu schwerwiegenden und schmerzhaften Folgen führen. Die Weiterentwicklung und Optimierung der Stumpf-Schaft-Schnittstelle ist deshalb essenziell, um die Lebensqualität vieler Menschen beizubehalten bzw. zu verbessern.\\
-Mit solchen Modellen kann das Verständnis des Schnittstellenverhaltens gesteigert werden und ein Teil der praktischen Entwicklungsarbeit durch Computermodelle erledigt werden.\\
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-Bei der Betrachtung der Stumpf-Schaft-Schnittstelle ist zu beachten, dass diese immer Teil des Gangapperates ist und somit in direkter Wechselwirkung mit diesem steht. Soll somit das vorhergesagt werden, wie sich eine bestimmte Veränderung am Schaft auswirkt, muss ein Rückschluss auf das zu erwartende Gangbild möglich sein.\\
+Die Herstellung eines Schaftes erfolgt im Großen und Ganzen nach einem Verfahren von 1959 (Laing 2011) und ist ein handwerklich-iterativer Prozess des Prothesentechnikers. Die Herstellung und Entwicklung von Schäften ist somit zeit- und kostenintensiv.  Ein Beitrag zur effizienten Entwicklung besserer Schaftsysteme kann durch die Erstellung adäquater Computermodelle geleistet werden. Mit solchen Modellen kann das Verständnis des Schnittstellenverhaltens gesteigert werden und ein Teil der praktischen Entwicklungsarbeit durch Computermodelle erledigt werden.\\
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+Bei der Betrachtung der Stumpf-Schaft-Schnittstelle ist zu beachten, dass diese immer Teil des Gangapperates ist und somit in direkter Wechselwirkung mit diesem steht. Soll somit vorhergesagt werden, wie sich eine bestimmte Veränderung am Schaft auswirkt, muss ein Rückschluss auf das zu erwartende Gangbild möglich sein.\\
 ===== Forschungsfrage und Vorgehen =====
-Aus dem genannten Überlegungen folgt die, in der Einleitung bereits vorgestellte, globale Forschungsfrage:\\
+Aus den genannten Überlegungen folgt die globale Forschungsfrage:\\
->Wie sieht ein mechanisches Ersatzmodell aus, das Rückschlüsse von Parametern aus der Stumpf-Schaft-Schnittstelle auf das zu erwartende dynamische Gangbild und Schnittstellenverhalten zulässt?<html><br></html>
+//**Wie sieht ein mechanisches Ersatzmodell aus, das Rückschlüsse von Parametern aus der Stumpf-Schaft-Schnittstelle auf das zu erwartende dynamische Gangbild und Schnittstellenverhalten zulässt?**//\\
-Damit wird deutlich, dass die Entwicklung eines Laufmodells für die Beantwortung dieser Frage erforderlich ist, um einen Rückschluss zu ermöglichen. Wie vielfältig die existierenden Laufmodelle sind, zeigt eine Recherche der entsprechenden Literatur. Somit kann eine weitere Frage formuliert werden:\\
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->Wie muss eine Laufmodell aufgebaut sein, das zur Beantwortung der Forschungsfrage beitragen kann?<html><br></html>
+Damit wird deutlich, dass die Entwicklung eines Laufmodells für die Beantwortung dieser Frage erforderlich ist, um einen Rückschluss auf das Gangbild und Schnittstellenverhalten zu ermöglichen. Wie vielfältig die existierenden Laufmodelle sind, zeigt eine Recherche der entsprechenden Literatur. Somit kann eine weitere Frage abgeleitet werden:\\
+//**Wie muss eine Laufmodell aufgebaut sein, das zur Beantwortung der Forschungsfrage beitragen kann?**//\\
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 Um die globale Forschungsfrage zu beantworten muss in dieses Laufmodell ein Stumpf-Schaft-Modell integriert werden, woraus sich eine weitere Forschungsfrage ableiten lässt:\\
->Wie muss ein Stumpf-Schaft Modell aussehen, das in ein Laufmodell integriert werden kann und zur Beantwortung der Forschungsfrage beiträgt?<html><br></html>
+//**Wie muss ein Stumpf-Schaft Modell aussehen, das in ein Laufmodell integriert werden kann und zur Beantwortung der Forschungsfrage beiträgt?
+**//\\
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 Um diesen komplexen Sachverhalt zu untersuchen, ist es notwendig entsprechende Simulationssoftware zu verwenden. Dabei wurde auf die Matlab-Umgebung mit den Erweiterungen Simulink und SimMechanics zurückgegriffen. Damit ist ein modularer Aufbau möglich, der sicherstellt, dass die Modelle am Ende kombiniert werden können. (Angermann 2011)\\
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 ==== Ergebnisse Stumpf-Schaft-Modell====
-An dem Modell können bereits ohne Integration in das Gesamtmodell erste Untersuchungen durchgeführt werden. So kann zum Beispiel eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, um Parameter zu ermitteln, mit denen das Schnittstellenverhalten beeinflusst werden kann. Dabei existieren, in dem hier vorgeschlagenen Modell, im Wesentlichen vier Parameter die verändert werden können. Tabelle 2 zeigt diese Parameter und die Auswirkung auf die simulierten Größen der Stumpf-Schaft-Schnittstelle. \\
+An dem Modell können bereits ohne Integration in das Gesamtmodell erste Untersuchungen durchgeführt werden. So kann zum Beispiel eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, um Parameter zu ermitteln, mit denen das Schnittstellenverhalten beeinflusst werden kann. Dabei existieren, in dem hier vorgeschlagenen Modell, im Wesentlichen vier Parameter die verändert werden können. Tabelle 2 zeigt diese Parameter und die Auswirkung auf die simulierten Größen der Stumpf-Schaft-Schnittstelle. Rel. PD steht für die Relativbewegung zwischen Knochen und Schaft in proximal-distaler Richtung (vom Körper hin bzw. weg auf ich Richtung des Unterschenkelknochens). Rel. AP steht für die Relativbewegung in anterior-posterior (nach vorne und hinten) zwischen Knochen und Schaft. -- steht für wesentlich geringer, - für geringer, o für zirka gleich, + für größer und ++ für wesentlich größer.   \\