{"id":434602,"date":"2023-01-31T06:30:00","date_gmt":"2023-01-31T05:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=434602"},"modified":"2023-01-31T06:30:00","modified_gmt":"2023-01-31T05:30:00","slug":"einfacher-gehen-mit-informationsgetriebene-knieprothese","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/einfacher-gehen-mit-informationsgetriebene-knieprothese\/","title":{"rendered":"Einfacher gehen mit informationsgetriebener Knieprothese"},"content":{"rendered":"\n

Trotz fortgeschrittener Technologie ist die Fortbewegung mit Knieprothese immer noch physisch und psychisch anstrengend f\u00fcr Betroffene. Die Abl\u00e4ufe sind mitunter noch nicht ideal \u2013 und Anwender und Anwenderinnen passen sich unbewusst an das Verhalten der Prothese an. Daraus k\u00f6nnen langfristig Folgeleiden entstehen \u2013 wie etwa H\u00fcftleiden oder eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige Belastung des gesunden Beins. Eine ideale Knieprothese sollte sich an das Verhalten der Anwendenden anpassen, sagt Dr. Michael Tschiedel, der das Thema in seiner Dissertation an der TU Wien<\/a><\/em> unter Anleitung von Professor Eugenijus Kaniusas <\/a>erforschte. Die Forschung wurde industrienah in Kooperation mit der Otto Bock Healthcare Products GmbH<\/a><\/em> durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Warum wir \u00fcber dieses Thema schreiben:<\/summary>

Prothesen erm\u00f6glichen es Menschen mit physischen Beeintr\u00e4chtigungen am sozialen Leben teilzunehmen. Diese Innovation kann dar\u00fcberhinaus auch die Gesundheit von Betroffenen verbessern.<\/p><\/div><\/details>\n\n\n\n

Komplexes System<\/h2>\n\n\n\n

Unser nat\u00fcrliches Knie gibt uns Halt, wenn wir stehen und Flexibilit\u00e4t, wenn wir gehen. Zugrunde liegt ein komplexes System, das aus Knorpeln, Muskeln und Weichteilen besteht. Dass wir diese Komplexit\u00e4t nicht wahrnehmen, liegt daran, dass wir unser Knie unbewusst und automatisch steuern. Knieprothesen erfordern indes eine komplexe Technologie. Denn, \u201esie ersetzen nicht nur die Struktur des Beines, sondern auch die biologische Funktion. Sollen sie Halt geben und Einbeugen vermeiden, dann m\u00fcssen sie einen hochged\u00e4mpften Beugungswiderstand leisten. Sollen Sie im Gehen ein Durchschwingen erm\u00f6glichen, m\u00fcssen sie eine lose D\u00e4mpfung aufweisen\u201c, erkl\u00e4rt Tschiedel.<\/p>\n\n\n

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Neue Sensoren verbessern gedankengesteuerte Prothesen<\/div>
Biomechatroniker des Linz Institute of Technology (LIT) haben kapazitive Sensoren f\u00fcr gedankengesteuerte Prothesen entwickelt und damit deren Qualit\u00e4t massiv erh\u00f6ht. Die Prothesen sitzen besser und … Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>\n\n\n

Stufenlose Regelung<\/h2>\n\n\n\n

State-of-the-art im high-end Bereich sind einachsige mikroprozessorgesteuerte Knieprothesen, die einem nat\u00fcrlichen Gehen schon sehr nahekommen. M\u00f6glich wird dies durch ein Zusammenspiel aus Mechanik, Elektronik und Firmware. Dabei sind es Sensoren, die in Echtzeit erfassen, ob die Person gerade gehen, stehenbleiben, sitzen oder aufstehen will. Die Sensordaten werden an die integrierte Hydraulikeinheit weitergegeben, die so den erforderlichen Regelwert w\u00e4hlen und stufenlos regeln kann. <\/em>Ein Mechanismus, den <\/em>Tschiedel vereinfacht mit einem T\u00fcrscharnier vergleicht, das mit einer D\u00e4mpfung ausgestattet ist \u2013 und bewirkt, dass die T\u00fcr langsam zuf\u00e4llt. <\/p>\n\n\n\n

Eine Fehleinsch\u00e4tzung der Situation k\u00f6nnte unangenehm sein. Denn wenn das Knie zum Beispiel w\u00e4hrend des Gehens pl\u00f6tzlich sperrt, k\u00f6nnte die Person im schlimmsten Fall st\u00fcrzen. Sicherheit m\u00fcsse in der Prothesentechnik also oberste Priorit\u00e4t haben, so der Forscher. <\/p>\n\n\n\n

Erfassung physikalischer Gr\u00f6\u00dfen<\/h2>\n\n\n\n

Ottobock<\/em> hat vor 25 Jahren mit dem C-Leg<\/a><\/em> einen Meilenstein in der Konstruktion von Prothesen erreicht. Seither nutzt das Unternehmen f\u00fcr die mikroprozessorgest\u00fctzte Steuerung von Knieprothesen Sensordaten. Die integrierten Sensoren erfassen die auftretenden Kr\u00e4fte, Winkelgeschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie eine sechsachsige Raumlage-Einheit, welche die Lage und Rotationsgeschwindigkeit des Kniegelenksystems im Raum bestimmt. Dadurch wei\u00df die Steuerung genau, wie sich die Prothese im Raum bewegt, wie sich Ober- und Unterschenkel zueinander ver\u00e4ndern und leitet daraus die genaue Gangphase und Aktivit\u00e4t ab. <\/p>\n\n\n\n

Bisher griff man bei der Beurteilung der Situation jedoch blo\u00df auf physikalische Gr\u00f6\u00dfen zur\u00fcck, die direkt in der Prothese gemessen werden k\u00f6nnen. Die Umgebung wurde dabei nicht einbezogen, erkl\u00e4rt Tschiedel.<\/p>\n\n\n\n

Integration von Umgebungsinformationen<\/h2>\n\n\n\n

Er wollte erstmals mit Umgebungsdaten arbeiten, um herauszufinden, ob die Bewegungsabl\u00e4ufe der Knieprothese dadurch noch nat\u00fcrlicher gestaltet werden k\u00f6nnen. Inspiriert war er von den Technologien der Automotive-Industrie, welche die Umgebung von selbstfahrenden Autos analysieren. \u00c4hnliche Technologien untersuchte er auf deren Eignung f\u00fcr Beinprothesen. Insbesondere waren dies Ultraschall- und Kamerasensoren, die er einsetzte, um das Verhalten des anderen \u2013 gesunden \u2013 Beins zu erfassen. Seine Annahme war, dass Informationen zum Verhalten des gesunden Knies die Steuerung der Knieprothese verbessern. <\/p>\n\n\n\n

\u201eIm menschlichen K\u00f6rper erfolgen Bewegungen in einem gekoppelten System. Wir nutzen diese Kopplung unbewusst, um unsere Bewegungen zu synchronisieren und das eine Bein in Abh\u00e4ngigkeit vom anderen Bein zu steuern. Eben diese nat\u00fcrliche Kopplung versuchten wir nachzubilden, um die Steuerung der Knieprothese zu verbessern\u201c, erkl\u00e4rt Tschiedel.<\/p>\n\n\n\n

Intuitiveres und m\u00fcheloseres Gehen<\/h2>\n\n\n\n

Nach proof-of-concept und klinischer Studie steht fest, dass der Ansatz des jungen Forschers tats\u00e4chlich eine Verbesserung bewirkt.  \u201eMittels Sensoren und einer ausgekl\u00fcgelten Algorithmik, direkt integriert in die Prothese, wei\u00df das Gelenk genau, wie sich das gesunde, gegen\u00fcberliegende Bein bewegt. Gehen wird dadurch intuitiver und ist physisch und psychisch weniger anstrengend,\u201c so Tschiedel.<\/p>\n\n\n\n

Die neue Technologie macht die Knieprothese noch etwas alltagstauglicher und sicherer. Wobei Anwendende das System nicht willentlich \u00fcber ein Ger\u00e4t steuern m\u00fcssen. Vielmehr reagiert die integrierte Steuerung automatisch auf deren Bewegungsverhalten. Dadurch m\u00fcssen sich Nutzer nicht auf jeden Schritt konzentrieren. <\/p>\n\n\n\n

\"Knieprothese,
Der Jungforscher erhielt von der TU Wien<\/em> den Dr. Ernst Fehler-Preis 2022<\/em>. Im Bild VRNL: Dr. Angelika Mauel-Fehrer, Dr. Michael Tschiedel, TU Wien Rektorin Sabine Seidler (c) Wolfgang Voglhuber – VOGUS<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u00dcber Michael Tschiedel<\/h2>\n\n\n\n

Michael Tschiedel (28) absolvierte an der TU Wien<\/em> das Bachelorstudium Elektrotechnik und Informationstechnik<\/a><\/em> und das Masterstudium Biomedical Engineering<\/a><\/em>. 2022 promovierte er sub auspiciis Praesidentis rei publicae<\/em> in Technischen Wissenschaften<\/em>. F\u00fcr seine Forschung zur datengesteuerten Knieprothese erhielt er im  Dezember 2022 vom Rektorat der TU Wien<\/em> den Dr. Ernst Fehrer-Preis<\/a><\/em>. Der Preis ist mit \u20ac 8000 dotiert und wird j\u00e4hrlich f\u00fcr besondere technische Forschungsleistungen mit praktischer Anwendbarkeit vergeben.<\/p>\n\n\n\n

Foto oben: Michael Tschiedel mit der intelligenten Knieprothese (c) Akos Burg<\/em><\/p>\n\n\n

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Physikerin der TU Graz entwickelt multisensorische Haut<\/div>
Die Haut ist das gr\u00f6\u00dfte Sinnesorgan und zugleich der Schutzmantel des Menschen. Sie \u201eerf\u00fchlt\u201c mehrere Sinneseindr\u00fccke gleichzeitig und meldet Informationen zu Feuchtigkeit, Temperatur und Druck … Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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