GSP Flashcards
Schritte der Datenanalyse
Definieren -> Zerlegen -> Auswerten -> Beurteilen
Aufnahmekette bei Erfassung von Biosignalen
Sensor -> Verstärker -> Filter -> Analog/Digital Wandler
Kenngrößen von Biosignalen
- Amplitude (Wertebereich des Signals, kleinste bzw größte Amplitude interessant)
- Auflösung/Empfindlichkeit (Kleinste darstellbare Signaländerung)
- Dynamik bezogen auf Intensität (Verhältnis von größter zu kleinster Amplitude)
- Dynamik bezogen auf zeitliches Verhalten (Gibt an, wie schnell sich Signal zu ändern vermag)
- Bandbreite (Spektrum des Signals (je schneller Signal umso größer ist Bandbreite))
Was gibt es , aus die Zeit bezogen, für verschiedene Signaltypen
- Zeitkontinuierliche Signale ->Kontinuierliche Funktionswerte
- Zeitdiskrete Signale -> Funktionswerte zwischen Abtastpunkten existieren nicht
Mögliche Stör- und Fehlerquellen
- elektromagnetisches Erdfeld
- Kontaktspannung
- Bewegungsartefakte
- Rauschen
- falsche Messanordnung
- Umwelteinflüsse
Was sind die Ziele der Datenanalyse?
- automatisiertes Abarbeiten der eingelesenen Datenströme
- Analyse der wesentlichen Kenngrößen (Frequ,Ampli,Aufl,Bandb)
- Analyse der Biosignale auf die geforderte Fragestellung
Kernpunkte bei Datenanalyse
- Algorythmen müssen stabil und schnell sein
- Wichtig ist immer auch noch die menschliche Kontrolle als Letztentscheid
Probleme der Datenanalyse
- Daten sind nicht kontinuierlich vorhanden, sondern nur diskret
- Daten sind Fehlerbehaftet
- „natürliche“ Daten sind nie 100% ident
Die Ebenen der Behinderung nach WHO Zusammenfassung
Krankheit -> SAchädigung -> Fähigkeitsstörung -> Beeinträchtigung
Ziel von Modellbildung und Simulation
Die Wirklichkeit, im Computer so nachzubilden, dass die Ergebnisse im Computer mit der Realität weitgehend übereinstimmen
Kunst bei Modellbildung und Simulation
Modell so einfach, aber so genau wie möglich zu machen
Vorraussetzungen zum Gehen
- Energieversorgung der Muskeln
- Hervorbringen und Umsetzen dieser Energie
- Gesunde Stoffwechselvorgänge
- Gesunde Gelenke
- Gesundes neuromuskuläres System
- Haltungs- und Gleichgewichtskontrolle
- Optisches System
- Taktiles System
- Motivation
Ganganalyse
5 Stand- und 3 Schwungphasen
Initial Contact - Loading Response - Midstance - Terminal Stance - Pre Swing - Initial Swing - Mid Swing - Terminal Swing
Letzte 3 sind Schwungphasen
Was macht Tissue Engineering?
Tissue Engineering liefert Ansätze zur Regeneration/Ersatz von krankem/verletzten Gewebe in patienten unter Ausnützung der Regenerationskapazität des menschlichen Körpers
Welche Zellen werden in Betracht gezogen, um das Kreuzband zu ersetzen?
VKB Fibroblasten (=Differenzierte Primärzellen)
Knochenmarksstammzellen (BMSC)
Fettstannzellen (adSC)
=Adulte Stammzellen
Was ist ein Biomaterial?
Ein nicht-lebendes Material, dass in einem Medizinprodukt verwendet wird, vorgesehen um mit einem biologischen System zu agieren/wechselwirken
Implantat
Jedes Medizinprodukt/-gerät, das aus einem oder mehreren Materialien aufgebaut ist und absichtlich in den Körper eingepflanzt wurde
(Komplett od teilweise unterhalb von Epithel Schicht)
Prothese
Gerät, dass Extremität, Organ oder Körpergewebe ersetzt
Biokompatibilität
Fähigkeit eines Materials in einer spezifischen Anwendung mit einer angemessenen Antwort des Empfängers zu funktionieren
Synthetische Bandmaterialien im TE
Neue Materialien die kontinuierlich durch neu-gebildetes Kreuzband ersetzt werden
Charakteristik von Stoßwellen
- Akustischer Impuls
- Generationszeit wenige Nanosekunden
- Druckamplituden bis zu 100 MP
- Abfall auf Normaldruck in wenigen Mikrosekunden
- Fokussierte vs. De-Fokussierte Stoßwellen
Stoßwellen Generationsmethoden
- Elektrohydraulisch
- Piezoelektrisch
- Elektromagnetisch
Elektrohydraulische Generation von Stoßwellen
- Hochspannung zw. 2 Elektroden, Funkentladung unter Wasser
- Nachteil: Elektroden Abnutzung
Piezoelektrische Generation von Stoßwellen
- Polykristalline piezoelektrische Keramik Elemente expandieren/komprimieren sich nach Anlegen von Hochspannung
- Stoßwelle erst im Fokus generiert
Elektromagnetische Generation von Stoßwellen
- Stark gepulster Strom induziert magnetisches Feld, Bewegung von Metallmembranen
- Flache oder zylindrische Spulen
- Definierter Fokus
Wirkungsmechanismus von Stoßwellen (Kavitation)
- „Tensile“ Welle folgt auf Bildung der Stoßwelle -> Cavitation Bubbles geformt
- Kollabieren nicht punktsymetrisch -> fluit jets bilden sich (hund. m/s)
- Ermöglicht Zertrümmerung v. Nierensteinen, auch Heilung v. Gewebeschäden
- Transiente Proen in Zellmembran
- Energieflussdichte in mJ/mm^2
- gewünschte Therapeutische Dosis im Fokus der Stoßwelle
- Indikationsabhängig (Hohe Energie bei Nierensteinen (fok. SW), niedrigere bei größflächigen Wunden (de-fok. SW))
Effekte von Stoßwellen(-therapie) auf Zellen
- steigert Prolieferation
- setzt ATP frei
- aktiviert intrazelluläre Signalwege
Ziele der Bewegungsanalyse
- Winkel-Zeit-Verläufe in den Gelenken
- Winkelgeschwindigkeiten & -beschleunigungen
- Weg-Zeit-Verläufe von „anatomical landmarks“
- Muskelaktivität
- Vergleiche (Vergleich mit Normdaten)
Kinetik, Newtonsche Axiome, wichtige Größen
- Betrachtet die Bewegung eines Körpers bezugnehmend auf die Kräfte und Momente die in und auf ihn wirken
- Newtonsches Axiom :
Körper, auf die keine Kraft wirkt, verharren in ihrem Bewegungszustand
- Newtonsches Axiom :
- Newt. Axiom: F=m*a
- Newt. Axiom. Actio=Reactio -> F=-F
Wichtige Größen: Kraft, Drehmoment
- Newt. Axiom. Actio=Reactio -> F=-F
Kinematik
- Analysiert Bewegungen, ohne die auftretenden Kräfte zu betrachten
-> Ursache d. Bewegung nicht relevant - Körper werden oftmals vereinfacht als starr betrachtet so genügen endlich viele Koordinaten zur Beschreibung
-> Beschreiben die Lage der Körper zu jedem Zeitpunkt
KINEMATIK -> zeitveränderliche Geometrie
Bewegungsanalysesysteme
- Kinematische Messsysteme
- Kinetische Messysteme
- Pedobarographie
- Elektromyografische Messysteme
Kinematische Messsysteme
Beschreiben die Bewegung der Körperteile im Raum
Kinetische Messsysteme
Messen Kräfte, und ihre Richtungen der Bewegung
Pedobarographie
Messen Druck bei der Bewegung
Elektromyographische Messsysteme
Messen elektrische Muskelsignale
Einteilung der Signale
- Deterministische Signale sind zu jeder Zeit mathematisch berechenbar
- Stochastische Signale schwanken in ihren Werten zufällig
Was ist die Abtastrate, warum muss sie korrekt gewählt werden, Abtastfrequenz Formel, Abtasttheorem?
- Abtastrate -> erfassten Signalwerte pro Sekunde
- Korrekte Wahl -> Signal ohne Verluste rekonstruierbar -> komplette Bewegung darstellbar
- Abtastfrequenz f(unterg s)=1/t(unterg s)
- > z.B. ts=5ms -> Erfassung Signalwert alle 5ms
- > fs=Abtastfrequenz (z.B. 200 Hz)
- Abtasttheorem: f(abtast)=2* f(s max)
Elektrodenmaterialien
- Silber-Silberchlorid-Elektrode (Ag/AgCl) für Oberflächeneletroden
- Edelstahl für Nadelelktroden
- Platin-Iridium und Gold für Implantate
Anwendungen - EMG
- Medizinische Forschung
- Rehabilitation
- Ergonomie
- Sportwissenschaft
EMG Entstehung
Axionsende des Nervs erregt an der mot. Endplatte die Muskelfaser -> el. Potential verteilt sich in der Muskelfaser
EMG-Signal Amplitude, Bandbreite, Signalart
- Amplitude: 1-100mikroV
- Bandbreite: 10-100Hz
- Stochastisches Signal
Arten von (Oberflächen)elektroden
Monopolar und Bipolar
Aktive Marker
- Emmitieren selbst ein Signal indem sie z.B. aufleuchten
- Womöglich eingeschränkte Beweglichkeit
- Keine Kalibrierung notwendig
Passive marker
- Reflektieren ein Signal
- Kalibrierung notwendig
Unterteilungen der Prothetik
- Prothetik (Exo/Endo)
- Orthetik (Orthetische Hilfsmittel)
- Epithetik & Habitusprothesen
Orthopädische Hilfsmittel
- Bandagen
- Orthesen
- Schienen
Amputation und Exarticulation
- Amputation: durch den Knochen
- Exarticulation: Trennung im Gelenksspalt
Ampupationsgründe
- periphere arterielle Verschlusskrankheit
- Trauma
- Infektion
- Tumor
- Angeborene Fehlbildungen
Griffarten
- Tips
- Lateral
- Tripod
- Flexion
- Power
- Extension
Handpositionen und Griffe
- Opposition Mode
- Lateral Mode
- Neutral Mode
Aufbau der Eigenkraftprothese
- Bandagen
- Kabelzüge
- Handstück
Vorteile zubetätigter Armprothesen
- Zuverlässigkeit
- Einfache Mechanik
- Robust und geringe Wartung(-kosten)
- Günstig in Anschaffung
- unabhängig von Energiequellen
- gutes sensorisches Feedback
- Leicht
Nachteile zugbetätigter Armprothesen
- Eingeschränkte Funktion
- Unnatürliche Körperbewegungen -> Langzeitfolgen
- Auffällig im Aussehen
- Reibung -> Energieverlust
- Geringer Komfort
- Hoher körperl. Kraftaufwand
Fremdkraftprothesen Steuerung
- Anspannen von relevaten Muskeln
- messen eines EMG Signals
Fremdkraftprothesen Aufbau
- Elektroden
- Spannungsversorgung
- Mikrocontroller
- Handstück
Myoelektrische Prothesen Steuerung
Myoel. Prothesen -> Steuerung durch willkürliche Muskelaktivität
Herstellung Prothesenschaft
- Gipsisoliercreme im Achselbereich auftragen
- Stumpf eingipsen
- Stumpf bewegen
- Fertig ausgipsen
- Gipspositiv anfertigen
- Schaft tiefziehen
Prothesen Störquellen von Elektroden
- Bewegungsartefakte
- Netzgeräte
- Induktionsherd
- elektrostatische Aufladung
- Mobiltelefone, Radios, Funkgeräte
- Ladendiebstahlssicherungen
Gap Theory
Behinderung als Differenz zwischen den Fähigkeiten und den Anforderungen die der Person gestellt werden
(Von Gesellschaft und Umwelt)
Formen von Behinderung
- Motorische und physische Behinderungen
- Sensorische Behinderungen
- Mentale Behinderungen
- Nicht sichtbare Behinderungen
Mtotische und physische Einschränkungen, was zählt dazu?
- Schädigungen des Zentralnervensystems
- Schädigungen des Skelettsystems
- Muskelerkrankungen
- Amputationen
- Entzündliche Erkrankungen von Knochen und Gelenken
Sensorische Einschränkungen, was zählt dazu?
- Sehbehinderung
- Hörbehinderung
- Olifaktorische Einschränkung
- Somatosensorische Einschränung (Tastsinn)
- Einschränkung des vestibulären Systems (Balance)
Mentale Einschränkungen, was zählt dazu?
- Limitation der intelektuellen Fähigkeiten
- Schädigung des Zentralen Nervensystems
- Psychische Erkrankungen
- Entwicklungsstörungen
Komplette und Inkomplette Querschnittlähmung
Komplett: Rückenmark komplett durchtrennt
Inkomplett: RM nur teilweise durchtrennt
Spastische und schlaffe Lähmung
Schlaffe Lähmung: Völlige Durchtrennung peripherer Nerven -> keine Muskelaktivität im gelähmten Bereich nachweisbar
Spastische Lähmung: Schädigung vor den motorischen Vorderhornzellen im Rückenmark -> spontane Muskelaktivität
- und 2. motorisches Neuron
- mot. Neuron: von Pyramidenzelle bis Vorderhorn im Rückenm.
- mot. Neuron: von Vorderhorn im Rückenm. zur Muskulatur
Wie können Assistive Technologies Problem vom Differeinz aus Leistung und Anforderung lösen?
Assistive Technologies:
- Wiederherstellung der Funktion
- Überwinden der Barriere
- Beseitigung der Barriere
Assistive Technologies-Einteilung der Hilfsmittel
Hilfsmittel in Assistive Technologies:
- Verstärkung des Reiz
- Überbrückung einer unterbrochenen Funktionskette
- Substitution des Reis
Alternative Eingabemethoden
- Kopf- und Mundstäbe
- Schalter/Schwitches (z.B. Sip and puff switch)
- Alt. PC-Mäuse/Trackballs
- Mundgesteuerte PC-Mäuse
- Alt. Tastaturen und Bildschirmtastaturen
- Kopf- und Augensteuerungen
- Bioel. Schnittstellen
Unt. Stammzellen für Tissue- welche kommen infrage?
- Embryonale Stammzellen
- Fötale Stammzellen
- Künstliche Stammzellen
- Adulte Stammzellen
Typen von Stammzellen
Je nach Typ und Differenzierungspotential:
- Totipotent
- Pluripotent
- Multipotent
Phasen der Phosphorylierung/Dephosphorylierung
De/-phosphorylierung:
KINASEN übertragen Phosphat auf das Zielprotein
PHOSPHATASEN spalten Phasphat vom Zielprotein
AKTIVIERUNG von Protein kann duch beides geschehen
Extrazelluläre Wachstumsfaktoren
- Binden an Rezeptor auf Zelloberfäche
- Aktivierung unterschiedlichster Proteinkinasen
- Einer der wichtigsten intrazellulären Signalwege: PI3-Kinase
- Kontrolle z.B. Translation & Zellwachstum
