Podcasts about bewegungsablaufs

#079 - Interview mit dem Startup evalu Meine heutigen Gäste sind Romano und Raphael, zwei der Gründer des jungen Münchner Startups evalu. Mit Ihrem Produkt, dem mobilen Lauftrainer evalu.run erfassen und evaluieren Sie die Lauftechnik, sowie die Belastung und Leistung von Läufern. Eine Schuheinlage dient dabei als flächiger, hochauflösender Kraftsensor. Die gemessenen Daten werden dann per Funk an die evalu-App auf Dein Smartphone gesendet, auf dem dann die App konkrete Tipps zur Verbesserung des Bewegungsablaufs und der Trainingsintensität gibt. Wann und wie das evalu Gründer Team auf die Idee zu evalu.run gekommen ist, wie Ihr Produkt evalu.run genau funktioniert, welche Vorteile evalu.run seinen Nutzern ermöglicht und ab wann das Produkt erhältlich sein wird, diese und einige andere Fragen habe ich meinen heutigen Gästen, Romano und Raphael von Evalu gestellt. Viel Spaß beim Anhören des Interviews mit Evalu ;) Folge direkt herunterladen

Wie bringt man einem Roboter das Gehen bei? Cornelius Kuhs hat sich dieser Frage am Humanoiden Fünf-Segment-Läufer am Institut für Technische Mechanik gestellt, und hat die Bewegungen am Modell von Differentialgleichungen auf die Energieeffizienz des Bewegungsablaufs studiert. Die Energieeffizienz bezieht sich hier auf die spezifischen Transportkosten, das ist hier die aufgebrachte Energie geteilt durch das Produkt von Gewicht und zurückgelegter Distanz. Die Bewegungsabläufe sind jedoch nicht durch analytisches Lösen der Differentialgleichungen des Modells zu bestimmen, hier wurden verschiedene Ansätze ausgetestet, die dann mittels mathematischer Optimierung auf einen möglichst geringen Energieverbrauch verbessert werden. Dabei sind viele physikalische Randbedingungen, wie der Position des Bodens, und technische Bedingungen, die beispielsweise das Umknicken des Kniegelenks verhindern, schon im Modell eingebaut. Darüber hinaus gibt es aber auch weitere Eigenschaften und Einschränkungen, die verschiedene Lösungen mehr oder weniger nützlich erscheinen lassen. Aus mathematischer Sicht sind die Eigenschaften der Zielfunktion, die in der Optimierung betrachtet wird, sehr interessant: Diese sind oft nur stückweise differenzierbar, was aber bei der Differenzenquotienten keine Probleme macht- außer es tritt ein Pol auf. Mit der Berechenbarkeit von Ableitungen stehen sehr effiziente Gradienten-basierte Optimierungsverfahren zur Verfügung, jedoch ist die Zielfunktion nicht ableitbar, so werden die erwünschten Konvergenzeigenschaften eventuell nicht erreicht. Ebenso interessant ist der Bereich der numerischen Integration, da auch hier Schwierigkeiten bei geringer Ableitbarkeit der Integranden auftreten können: Effiziente Verfahren höherer Ordnung werden nur dann schneller zum Ergebnis führen, wenn es stückweise höhere Ableitungen der Funktionen gibt, die auch beschränkt bleiben. Ebenso gibt es die Frage der Schrittweite oder der Diskretisierung in der numerischen Differenziation. Diese Fragestellungen führen auf das Gebiet der numerischen Stabilität: Hier stellt man sich nicht die Frage, ob der Roboter steht, sondern ob überhaupt ein Ergebnis berechenbar oder das Berechnete glaubhaft oder mit mehr Rechenkapazität überhaupt genauer berechnet werden kann. Literatur und Zusatzinformationen E. Westervelt, J. Grizzle, C. Chevallereau, J. Choi, B. Morris: Feedback control of dynamic bipedal robot locomotion, CRC press, 2007. F. Bauer: Optimierung der Energieeffizienz zweibeiniger Roboter durch elastische Kopplungen, KIT Scientific Publishing, 2014.

Ziel dieser Studie war es, die in den Jahren 1996–2010 an der Chirurgischen und Gynäkologischen Kleintierklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München wegen einer Karpal- oder Tarsalgelenksarthrodese behandelten Hunde und Katzen zu erfassen und das Langzeitergebnis dieser Behandlungen anhand klinischer, röntgenologischer und ganganalytischer Nachuntersuchungen sowie Besitzerbefragungen zu analysieren. Nach einleitender Darstellung der Anatomie des Karpal- und Tarsalgelenks werden anhand der Literatur die Ätiologie, Häufigkeit, Lokalisation, Symptomatik, Diagnostik und Behandlung von Verletzungen in diesem Bereich erläutert. Anschließend wird ein Überblick über die Arthrodese im Allgemeinen sowie über die Arthrodese des Karpal- und Tarsalgelenks im Speziellen gegeben. Die Behandlungsergebnisse aus der Literatur werden dabei berücksichtigt. 175 Gelenke wurden im untersuchten Zeitraum versteift. Darunter waren 113 Hunde (81 Karpal- (1-mal beidseits) und 32 Tarsalgelenksarthrodesen) und 62 Katzen (22 Karpal- (1-mal beidseits) und 40 Tarsalgelenksarthrodesen (1-mal beidseits)). 45 dieser Patienten (35 Hunde und 10 Katzen) konnten anhand von Besitzerbefragung, klinisch, röntgenologisch sowie teilweise ganganalytisch (30-mal) in einem durchschnittlichen Zeitraum von 3,9 Jahren (Hunde 4,1 und Katzen 3,7) nachuntersucht werden. Von 37 Patienten (28 Hunde und 9 Katzen) war eine Überprüfung des Langzeitergebnisses lediglich anhand einer Befragung der Besitzer in einem durchschnittlichen Zeitraum von 6,5 Jahren möglich. Bei 21 der 23 Hunde, die eine Panarthrodese des Karpalgelenks erhielten, lag eine Hyperextensionsverletzung zugrunde. Die am häufigsten von einer Schädigung betroffenen Gelenketage beim Hund war mit 12/21 die Articulatio mediocarpea. Bei den Patienten, die eine partielle Arthrodese des Karpalgelenks erhielten, lag in beiden Fällen eine mediale Seitenbandinstabilität sowie eine Ruptur der Ligamenta intercarpea et carpometacarpea zugrunde. Die Panarthrodese wurde stets mittels dorsal aufgebrachter Platte durchgeführt. Verwendete Implantate waren dynamische Kompressionsplatten (3/24), Hybridarthrodeseplatten (16/24) sowie Stufenplatten (5/24). Die partielle Arthrodese erfolgte sowohl mittels dorsal aufgebrachter T-Platte als auch anhand einer von medial aufgebrachten dynamischen Kompressionsplatte. 18 der 25 Patientenbesitzer beurteilten das Gesamtergebnis als „sehr gut“. Sämtliche Besitzer gaben an, sich gegebenenfalls erneut für einen derartigen Eingriff zu entscheiden. Bei der orthopädischen Untersuchung zeigten sich 18 der 25 Patienten lahmheitsfrei. Anhand der bei einem Teil der Patienten (21/25) durchgeführten ganganalytischen Untersuchungen ließ sich zeigen, dass die im Anschluss an eine Arthrodese auftretenden Gangbildabweichungen nur zu einem geringen Anteil (3/13) 238 tatsächlich schmerzbedingt und im Großteil der Fälle (10/13) rein mechanisch bedingt sind und damit weder eine Einschränkung der Lebensqualität des Patienten zu erwarten ist, noch eine Behandlung erforderlich ist. Die Befunde der röntgenologischen Untersuchungen ergaben in 20/26 Gelenken einen vollständigen Knochendurchbau. In 16/26 Fällen konnten Arthrosen im Bereich der Zehengelenke festgestellt werden wobei diese 6-mal nur auf der operierten Gliedmaße und 10-mal bilateral vorlagen. Ein Zusammenhang zwischen Steilheit des Versteifungswinkel und Arthrosegrad konnte nicht hergestellt werden. Mögliche Erklärung für das im Schnitt schlechtere Abschneiden der röntgenologischen Untersuchung im Vergleich zur orthopädischen Untersuchung war der in 5/26 Fällen unvollständige Gelenkdurchbau, sowie die in 6 der 26 Fälle auftretenden Synostosen im Bereich der Metakarpalknochen. Zu den beobachteten Frühkomplikationen gehörten Druckstellen (5/25) sowie Wundheilungsstörungen (9/25) deren Häufigkeit durch Anwendung des Lappenschnitts für den Operationszugang merklich reduziert werden konnte, was sich durch die Vermeidung des Kontakts zwischen Zugangswunde und Implantat erklären lässt. Die zu den Spätkomplikationen zählende Implantatlockerung konnte mit einer Häufigkeit von 10/25 am häufigsten beobachtet werden. Hiervon waren insbesondere die am weitesten distal gelegenen Schrauben betroffen. Weiterhin konnten Synostosen der Metakarpalia (6/25) sowie Implantatversagen (4/26) beobachtet werden. Bei den Katzen, die eine Arthrodese des Karpalgelenks erhielten, war es in 3 der 6 Fällle vorberichtlich zu einem Höhensturz gekommen. Bei 5 der 6 Fällle lag ein Niederbruch des Karpalgelenks vor. Die am häufigsten von einer Schädigung betroffene Gelenketage war mit 60 % das Antebrachiokarpalgelenk. Bei der Katze, die eine partielle Arthrodese des Karpalgelenks erhielt, lag eine Luxatio carpometacarpea vor. In sämtlichen Fällen erfolgte die Panarthrodese mittels dorsal aufgebrachter Platte. Die partielle Arthrodese wurde anhand von in die Metakarpalknochen eingeführten Bohrdrähten durchgeführt. Die Besitzer beurteilten das Gesamtergebnis bei 5 der 6 Katzen mit einer Panarthrodese und der Katze mit einer partiellen Arthrodese als „sehr gut“. Alle der Besitzer gaben an, sich gegebenenfalls erneut für einen solchen Eingriff zu entscheiden. Keiner der Besitzer konnte mit dem Eingriff eine Beeinträchtigung der Lebensqualität seiner Katze in Verbindung bringen. Bei der orthopädischen Untersuchung zeigten sich 4 der 6 Patienten lahmheitsfrei. In 3 der 6 Fälle, unter anderem bei der Katze mit einer partiellen Arthrodese des Karpalgelenks, kam es zu Druckstellen im Zuge der Verbandsbehandlung. Eine Fraktur des 3. Metakarpalknochens sowie eine Lockerung der Implantate konnte bei jeweils einer Katze beobachtet werden. Entgegen der in der Literatur von Shales und Langley-Hobbs (2006) ausgesprochenen Empfehlung bei Katzen Versteifungen des Karpalgelenks aufgrund der starken postoperativen Einschränkungen zu unterlassen konnten bei den untersuchten Patienten befriedigende Ergebnisse erzielt werden. 239 Bei den Hunden, die eine Arthrodese des Tarsalgelenks erhielten erfolgte die Panarthrodese in sämtlichen Fällen mithilfe einer von dorsal aufgebrachten Platte. Die partielle Arthrodese wurde entweder mittels medialer Zuggurtung oder lateraler Platte durchgeführt. Von der Hälfte der Besitzer (5/10) wurde das Gesamtergebnis der Behandlung als „sehr gut“ beurteilt. Von ihnen gaben 9 an, sich gegebenenfalls erneut für einen derartigen Eingriff zu entscheiden. Lediglich 1 der Hunde mit einer Panarthrodese des Tarsalgelenks zeigte eine undeutlich geringgradige Lahmheit der betroffenen Gliedmaße. Jedoch fiel bei 4 der 6 Hunde mit einer Panarthrodese eine ständige Entlastung der Gliedmaße im Stand auf. Diese Tatsache wurde insbesondere bei Patienten beobachtet, bei denen die Gelenkschädigung zum Zeitpunkt der Operation bereits seit längerer Zeit bestand und bereits eine Muskelatrophie und Entlastung der betroffenen Gliedmaße vorlag. Zwischen der Steilheit des Versteifungswinkels und der Zehenbeweglichkeit konnte ein direkter Zusammenhang hergestellt werden. Je größer der Versteifungswinkel war, desto stärker war die Einschränkung der Zehenbeweglichkeit. Arthrosen im Bereich der Zehengelenke traten in etwa zum selben Prozentsatz (6/10) wie im Bereich des Karpalgelenks, bei 5 Hunden mit einer Panarthrodese und bei 1 Hund mit einer partiellen Arthrodese des Tarsalgelenks auf. Beobachtete Frühkomplikationen waren bei Hunden mit einer Panarthrodese des Tarsalgelenks auftretende Wundheilungsstörungen (3/6) sowie Druckstellen (2/6). Bei 5/10 Patienten (3 Hunde mit einer Panarthrodese, 2 mit einer partieller Arthrodese des Tarsalgelenks) kam es zu einer Lockerung der Implantate. Ein Implantatversagen wurde bei 3 der Hunde mit einer Panarthrodese des Tarsalgelenks beobachtet. Trotz dieser verhältnismäßig hohen Komplikationsraten konnten im Zuge der Untersuchungen für diese Arbeit befriedigende Ergebnisse mit nur unwesentlichen Beeinträchtigungen des üblichen Bewegungsablaufs festgestellt werden. Aufgrund der geringen Patientenzahl der ganganalytisch untersuchten Patienten mit einer Arthrodese des Tarsalgelenks war es nicht möglich statistische Unterschiede festzustellen, es konnte jedoch gezeigt werden, dass selbst bei vollständiger Versteifung der Tarsalgelenks mit einer nur unwesentlichen Beeinträchtigung des Bewegungsablaufs zu rechnen ist. Bei sämtlichen 3 Katzen, die eine Arthrodese des Tarsalgelenks erhielten, konnten Frakturen im Bereich der Tarsalgelenke festgestellt werden. 2-mal war der Talus von diesen Frakturen betroffen. Von 2 der Besitzer wurde das Gesamtergebnis als „sehr gut“ beurteilt. Ebensoviele gaben an sich gegebenenfalls erneut für einen derartigen Eingriff zu entscheiden bzw., dass sie keine Beeinträchtigung der Lebensqualität mit dem Eingriff in Zusammenhang bringen konnten. Sämtliche Patienten zeigten sich bei der orthopädischen Untersuchung lahmheitsfrei. Bei keiner der Katzen kam es zu Komplikationen im Zuge des Heilungsverlaufs. 240 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich bei der Arthrodese des Karpal- und Tarsalgelenks bei Hund und Katze um eine geeignete Behandlungsmethode unheilbarer Verletzungen im Bereich dieser Gelenke handelt. Im Zuge ihrer Anwendung können Ergebnisse mit geringer bis nahezu keiner postoperativen Einschränkung der Patienten und einem hohen Maß an Besitzerzufriedenheit erzielt werden. Vergleichsweise gute Ergebnisse hinsichtlich der Lahmheitsfreiheit von Patienten mit Karpal- und Tarsalgelenksarthrodesen konnten im Rahmen der Untersuchungen für diese Arbeit erzielt werden. Dies bestätigte sich insbesondere im Vergleich zu der vorausgegangenen Arbeit von Müller-Rohrmoser (1997). Mögliche Ursache hierfür könnte eine optimierte Operationsmethode hinsichtlich Versteifungswinkel und Durchführung sein. Auffallend war das merklich gehäufte Auftreten von Frühkomplikationen in Form von Druckstellen im Zuge der Verbandsbehandlung. Aus diesem Grund ist anzustreben die Verbandsbehandlung auf ein absolutes Mindestmaß zu beschränken und die Bemühungen dahin zu lenken eine belastungsstabile Fixation zu schaffen. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz neuartiger Implantate wie beispielsweise der Stufenplatte für die Panarthrodese des Karpalgelenks, sowie einer sorgfältigen Schonung des Weichteilgewebes im Zuge der Operation. Bei der Versteifung des Karpal- und Tarsalgelenks bei Hund und Katze handelt es sich um eine Behandlungsmethode mit vergleichsweise hohen potentiellen Komplikationsraten die einer äußerst konsequenten Arbeitsweise und Nachsorge bedarf. Unter Berücksichtigung der entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen und Vorgaben darf jedoch mit zufriedenstellenden Spätergebnissen mit einem hohen Maß an Besitzerzufriedenheit und einer nur unwesentlichen Beeinträchtigung des Bewegungsablaufs des Patienten gerechnet werden.