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Robotergestütztes System für ein verbessertes neuromuskuläres Aufbautraining der Beinstrecker
(2016)
Neuromuskuläres Aufbautraining der Beinstrecker ist ein wichtiger Bestandteil in der Rehabilitation und Prävention von Muskel-Skelett-Erkrankungen. Effektives Training erfordert hohe Muskelkräfte, die gleichzeitig hohe Belastungen von bereits geschädigten Strukturen bedeuten. Um trainingsinduzierte Schädigungen zu vermeiden, müssen diese Kräfte kontrolliert werden. Mit heutigen Trainingsgeräten können diese Ziele allerdings nicht erreicht werden. Für ein sicheres und effektives Training sollen durch den Einsatz der Robotik, Sensorik, eines Regelkreises sowie Muskel-Skelett-Modellen Belastungen am Zielgewebe direkt berechnet und kontrolliert werden. Auf Basis zweier Vorstudien zu möglichen Stellgrößen wird der Aufbau eines robotischen Systems vorgestellt, das sowohl für Forschungszwecke als auch zur Entwicklung neuartiger Trainingsgeräte verwendet werden kann.
Background and Objective
Effective leg extension training at a leg press requires high forces, which need to be controlled to avoid training-induced damage. In order to avoid high external knee adduction moments, which are one reason for unphysiological loadings on knee joint structures, both training movements and the whole reaction force vector need to be observed. In this study, the applicability of lateral and medial changes in foot orientation and position as possible manipulated variables to control external knee adduction moments is investigated. As secondary parameters both the medio-lateral position of the center of pressure and the frontal-plane orientation of the reaction force vector are analyzed.
Methods
Knee adduction moments are estimated using a dynamic model of the musculoskeletal system together with the measured reaction force vector and the motion of the subject by solving the inverse kinematic and dynamic problem. Six different foot conditions with varying positions and orientations of the foot in a static leg press are evaluated and compared to a neutral foot position.
Results
Both lateral and medial wedges under the foot and medial and lateral shifts of the foot can influence external knee adduction moments in the presented study with six healthy subjects. Different effects are observed with the varying conditions: the pose of the leg is changed and the direction and center of pressure of the reaction force vector is influenced. Each effect results in a different direction or center of pressure of the reaction force vector.
Conclusions
The results allow the conclusion that foot position and orientation can be used as manipulated variables in a control loop to actively control knee adduction moments in leg extension training.
Der vorliegende Artikel fokussiert sich auf die weibliche Belastungsinkontinenz als Insuffizienz der Speicherfunktion der Blase, auch wenn im klinischen Alltag die Harninkontinenz der Frau häufig verschiedene Ursachen hat und insbesondere eine Belastungsinkontinenz im Alter und bei neurologischer Komorbidität nur selten isoliert vorkommt.
Das kleine Becken der Frau ist sowohl als Funktions- als auch als strukturelle Einheit zu betrachten. Dabei unterliegen bei der Frau Blase, Harnröhre, Gebärmutter und Enddarm sowie die muskulären und ligamentösen Strukturen des kleinen Beckens durch Fertilitätsphase, mögliche Schwangerschaften, Geburten und Menopausen-Phase, über das „normale Altern“ hinaus, gravierenden Veränderungen.
This article focuses on female stress incontinence in the form of pelvic floor dysfunction and urethral sphincter deficiency, although isolated stress incontinence accounts for less than half of all incontinence cases. Especially in women of old age and those with neurological comorbidities, the causes of incontinence are mostly multifactorial. Also it has to be considered that the female bladder, urethra, uterus and rectum as well as the muscular and ligamentous structures of the female pelvis minor are affected by phases of fertility, possible pregnancies, births and menopause in addition to the normal ageing process.