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Einleitung: Die minimalinvasive Chirurgie, die zunehmend auch bei "großen" Operationen Anwendung findet, bringt eine unphysiologische Haltung und eine erhöhte Inzidenz muskuloskelettaler Erkrankungen unter den Operateuren mit sich. Um dem zu begegnen, wurde der Prototyp eines Armassistenzsystems (AAsSyst) hinsichtlich Veränderungen der Muskelaktivität, Bewegungsverhalten und Haltung des Nutzers explorativ untersucht. Material & Methoden: Die Muskelaktivität wurde mit Hilfe der Oberflächenelektromyographie erfasst. Sowohl der M. trapezius pars descendens rechts und links als auch der M. erector spinae (Höhe L1/L2) rechts und links wurden bipolar abgeleitet. Zwei Beschleunigungssensoren am rechten Unterarm und drei Lagesensoren (LWS, BWS, rechter Oberarm) lieferten Daten zu Bewegungsverhalten und Haltung. Insgesamt standen für diese explorative Studie abzüglich der Drop-outs n = 11 Probanden zur Verfügung. Aufgrund technischer Probleme reduzierte sich für die Haltungsanalyse die Probandenzahl auf n = 7. Das AAsSyst besitzt 5 Freiheitsgrade und besteht aus zwei Manipulatoreinheiten, die autonom den aufgelegten Armen des Anwenders bei einstellbarem Unterstützungsgrad folgen. Die Probanden mussten eine statische (einhändig) und eine dynamische Aufgabe (beidhändig) randomisiert mit und ohne AAsSyst (Unterstützungsgrad 90 % des Armgewichts) in zwei Tischhöhen absolvieren. Ergebnisse: Bei der statischen Aufgabe erhöhte sich die Muskelaktivität des rechten M. erector spinae im Median um 33,3 %. Bei der dynamischen Aufgabe reduzierte sie sich für die Mm. trapezii bds. um 36,85 % und für die Mm. erectores bds. um 14,3 %. Die Längs- und Querbeschleunigung des Unterarms nahm mit AAsSyst um 5,82 % bzw. 5,33 % ab. Die Haltung des rechten Oberarms änderte sich durch das AAsSyst hin zur Abduktion und Anteversion. Bei der statischen Aufgabe flektierten die Versuchsteilnehmer die LWS und BWS nach rechts und für die BWS konnte eine Extension dokumentiert werden. Das Signifikanzniveau lag bei 0,05. Diskussion: Trotz der Haltungsänderungen des rechten Oberarms (Abduktion, Anteversion) entlastet das AAsSyst bei der dynamischen Aufgabe den M. trapezius pars descendens mehr als den M. erector spinae. Das AAsSyst scheint einerseits durch seine Stützfunktion und andererseits durch eine aufrechtere Position des Torso muskulär entlastend zur wirken. Die Beschleunigungsspitzen nehmen im Median bei der dynamischen Aufgabe ab, was für die Sicherheit des Systems spricht und eine längere Aufgabendauer verständlich macht. Bei der einhändig durchgeführten Pinaufgabe führte am ehesten die neu auftretende Rechtsflexion der Wirbelsäule durch das AAsSyst zu einer erhöhten Muskelaktivität der unteren Rückenmuskulatur; die Muskelaktivität des M. trapezius änderte sich nicht. Diese Veränderungen sollten mit Hilfe einer neu konzipierten statischen Aufgabe, bei der dann auch die Erektorrotation und die gesamte Muskulatur des rechten Schultergürtels erfasst werden, näher untersucht werden. Schlussfolgerung: Das AAsSyst reduziert die biomechanische Belastung des Anwenders durch eine geringere muskuläre Beanspruchung v.a. am Schultergürtel. Überschießende Bewegungen werden reduziert und die Haltung bei beidhändigem Gebrauch optimiert (Aufrichtung) und so auch die Rückenmuskulatur entlastet. Primäres Entwicklungsziel der verbesserten Ergonomie des Nutzers wurde in der beidhändigen Anwendung somit erreicht. Ein nächster Entwicklungsschritt müsste die Implementierung des AAsSyst ins operative Setting (Platzbedarf, Hygiene, Einfluss auf die Ermüdungszeit des Operateurs, etc.) sondieren. Eine deutlich größere Zahl an Probanden ist hierbei insbesondere zur Dokumentation kleiner Effekte unerlässlich und geboten. Introduction: Minimally invasive surgery, which nowadays is more and more applied even to long-lasting operational procedures, results in an unphysiological posture. Also, a higher incidence of musculo-skeletal problems occurs among surgeons. Out of this necessity, a newly developed prototype (Arm Assistance System = AAsSyst) was examined with regard to users' changes in muscle activity, movement, and posture. Material & Methods: Bipolar surface electromyography was used to determine the muscle activity of the M. trapezius pars descendens sinister et dexter as well as the M. erector spinae (height L1/L2) sinister et dexter. Two acceleration sensors at the right forearm and three posture sensors (lumbar spine, thoracic spine, right upper arm) provided information about movement and posture. For this explorative study n = 11 surgeons were available. However, technical problems reduced their number with respect to the posture analysis to n = 7. The AAsSyst consists of two manipulator units with five degrees of freedom The operator's arms are simply put on the AAsSyst, which autonomously follows them in real time, and provides a support level, that can be freely chosen. Here, it was set to 90 % arm weight. One static (one-handed) and one dynamic (two-handed) exercise had to be conducted with and without the AAsSyst and in two different table heights; assistance level and table height were randomised. Results: Muscle activity of the right M. erector spinae increased throughout the static task by 33.3 % (Median). The dynamic exercise reduced it for both trapezius muscles by 36.85 %. and for both of the the erector muscles by 14.3 %. The right forearm's longitudinal and cross acceleration decreased with AAsSyst by 5,82 % and 5,33 % respectively. The right upper arm's position was changed by the AAsSyst toward an abduction and anteversion. Within the static exercise, the test persons bent their lumbar and thoracic spine to the right and we documented - with regard to the thoracic spine - a significant extension. The level of significance was set to 0.05. Discussion: In spite of the changes in the right upper arm's position (abduction, anteversion), the AAsSyst relieved the trapezius muscle more than the erector muscle throughout the dynamic exercise. The AAsSyst seems to reduce muscle activity through it's support function on the one hand, and the user's more upright torso position on the other hand. Acceleration maxima decreased in median, which shows the safety of the system and explains a longer exercise duration. The use of the AAsSyst in the one-handed static task led to a right flection of the spine. This flection might explain the heightened muscle activity of the lower trunk musculature while the muscle activity of the trapezius remained unchanged. In order to examine these changes, the rotation of the erector muscle and the musculature of the right pectoral girdle should be analysed in a newly designed static exercise. Conclusion: The AAsSyst reduces the user's biomechanical burden through a lesser muscular demand, especially at the pectoral girdle. Excessive movements are reduced and the user's posture is optimised (straightening up), given a two-handed exercise. Thus, back muscles are relieved. The primary development target of improving the operator's/surgeon's ergonomics could be achieved when both (support) arms are used. The next developmental step should examine how the AAsSyst could be implemented into the operative setting (space, hygiene, influence to the surgeon's exhaustion time, etc.). Therefore, a significantly higher number of test persons is mandatory in order to - among others - determine smaller effects that yet stay in the dark.

Kurzfassung Kontext: Die Irradiation ist ein Grundprinzip aus der propriozeptiven neuromuskulären Fazilitation. Das Prinzip der Irradiation besteht darin, dass schwache oder verletzte Muskeln über die Stimulation von starken, gesunden Muskeln aktiviert werden können. So können Muskeln indirekt trainiert werden, ohne sie direkt anzusteuern. Die Irradiation kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn Muskeln aus verschiedensten Gründen nicht direkt angesteuert werden können oder dürfen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Reizweiterleitung in bestimmten Diagonalen im menschlichen Körper verläuft. Die genaue Ausbreitung ist noch nicht ausreichend erforscht. Ziel: Das Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, welchen Einfluss ein unilaterales Armmuster auf die elektromyografische Aktivität des ipsi- und kontralateralen M. Multifidus hat und die beiden Muskeln zu vergleichen. Methodik: An elf gesunden, jungen Proband*innen wird die EMG-Aktivität der beiden Multifidii im lumbalen Bereich gemessen, während die Proband*innen D1-Flexion mit dem rechten Arm gegen einen dreidimensionalen, isometrischen Widerstand durchführen. Hauptergebnisse: Für beide Multifidii wurde während der Intervention eine signifikant höhere (linker Multifidus: p = 0,00338; rechter Multifidus: p = 0,00438) EMG-Aktivität als beim Ruhe-EMG gemessen. Zwischen den beiden Multifidii besteht kein signifikanter Unterschied (p = 0,373) in der EMG-Aktivität während der Widerstandsgabe. Dennoch zeigt der linke Multifidus (Median: 1158,19 %RuheEMG) tendenziell eine höhere EMG-Aktivität als der rechte Multifidus (Median: 860,48 %RuheEMG). Schlussfolgerung: Die Resultate dieser Übungsstudie sind aufgrund der geringen Stichprobengröβe in ihrer Aussagekraft eingeschränkt. In fortführenden Studien sollte eine gröβere Stichprobe verwendet werden, um die Reproduzierbarkeit zu prüfen. Des Weiteren sollte die Studie auf Menschen mit verschiedenen Pathologien ausgeweitet werden, um die klinische Relevanz weiter zu erforschen. Abstract Context: Irradiation is a basic principle from proprioceptive neuromuscular facilitation. The principle of irradiation is that weak or injured muscles can be activated by stimulating strong, healthy muscles. In this way, muscles can be trained indirectly without directly targeting them. Irradiation is mainly used when muscles cannot or must not be directly targeted for a variety of reasons. It is assumed that this stimulus transmission runs in certain diagonals in the human body. The exact propagation has not yet been sufficiently researched. Aim: The aim of this study is to investigate the influence of a unilateral arm pattern on the electromyographic activity of the ipsi- and contralateral multifidus muscles and to compare the two muscles. Methods: The EMG activity of both multifidii in the lumbar region will be measured in eleven healthy, young subjects while the subjects perform D1 flexion with the right arm against a three-dimensional, isometric resistance. Main results: For both multifidii, significantly higher (left multifidus: p = 0.00338; right multifidus: p = 0.00438) EMG activity was measured during the intervention than during resting EMG. There is no significant difference (p = 0.373) in EMG activity between the two multifidii during resistance administration. Nevertheless, the left multifidus (median: 1158.19 %resting EMG) tends to show higher EMG activity than the right multifidus (median: 860.48 %resting EMG). Conclusion: The results of this exercise study are limited due to the small sample size. A larger sample size should be used in further studies to test reproducibility. Furthermore, the study should be extended to people with different pathologies to further explore the clinical relevance.

Kniegelenks- und vordere Kreuzbandverletzungen sind im alpinen Skisport häufig. Ein zur Risikominimierung entwickelter Skischuh mit integriertem Auslösemechanismus wurde im Feldversuch untersucht. Im Vergleich zum konventionellen Skischuh erfolgte die Analyse der Gelenkkinematik und der Muskelaktivität. Der Sprunggelenk- und Kniewinkel unterschieden sich signifikant. Bestimmte Subgruppen differierten in der Muskelaktivität. Der modifizierte Skischuh kann in der untersuchten Situation das Verletzungsrisiko reduzieren. Allerdings sollte die Auslösung individuell, beispielsweise auf das Körpergewicht, angepasst werden können. Knee joint and anterior cruciate ligament injuries are common in alpine skiing. A ski boot with integrated release mechanism developed for risk minimization was investigated in a field trial. Joint kinematics and muscle activity were analyzed in comparison with a conventional ski boot. Ankle and knee angles differed significantly. Certain subgroups varied in muscle activity. The modified ski boot may reduce the risk of injury in the studied situation. The release, however, should be individually adjustable, for example, to the body weight.

Fragestellung: Rückenschmerzen sind ein weitverbreitetes, oft unspezifisches Leiden in der Gesellschaft. Eine häufige Therapieform ist die Stärkung der Rumpfmuskulatur durch Balance-Training. Um das Training auf der Balanceplattform noch spezifischer auf die Rumpfmuskulatur zu fokussieren, [zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL]

Fragestellung: Die Reduktion einer Spastik kann operativ durch sog. hyperselektive Neurektomien (HSN) erreicht werden, bei denen 2/3 der einen bestimmten Muskel innervierenden Nervenfasern durchtrennt werden. Bisher erfolgte die Dokumentation der operativen Verbesserung lediglich mittels subjektiver [zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL]

In der vorliegenden Dissertation wird der Einfluss der Aktivierungsfunktion nach Hatze (1981) und Zajac (1989) auf das Ergebnis von Mehrkörpersimulationen untersucht. Bislang gibt es zu dieser Fragestellung lediglich einen mathematischen Vergleich der beiden am häufigsten verwendeten Aktivierungsfunktionen (Rockenfeller et al. 2015). Zunächst wird in dieser Arbeit ein Überblick über verschiedene mathematische Modelle und Zusammenhänge zur Berechnung der Kraft der Muskulatur geliefert. Im Anschluss werden experimentell durchgeführte Studien vorgestellt. Das Ziel der Studie zum Thema Plantarflexion war es, den Zusammenhang zwischen EMG-Signal und Kraft zu klären. Außerdem wird in dieser Studie der Einfluss der Muskellänge auf das EMG-Signal untersucht. Eine weitere Studie wurde zum Thema Radfahren durchgeführt. Das Ziel dieser Studie war es, Daten zu erheben, die eine Simulation des Radfahrens ermöglichen. Des Weiteren wird im Anschluss an die Studien, das in dieser Arbeit verwendete Simulationsmodell, welches im Grunde auf das Modell von Prochel (Anthropion) (2009) und Delp et al. (1990) zurückzuführen ist, vorgestellt und anhand von isolierten Muskeldaten validiert. In den letzten Kapiteln steht der Vergleich der Ergebnisse aus Simulation und Experiment sowie der Einfluss der Aktivierungsfunktionen auf dieselben im Vordergrund. Dabei wird deutlich, dass der Einsatz der Aktivierungsfunktion von Hatze (1981) nur eingeschränkt für die Simulation mit EMG-Daten verwendbar ist. Ebenso zeigen sich an Hand des Fahrradfahrer-Modells die Grenzen der Simulation mit EMG-Signalen. Die Arbeit bietet einen Mehrwert für die Grundlagen der biomechanischen Simulation, da sie die Funktionen der Aktivierungsfunktionen erstmals im Zusammenhang mit experimentell erfassten EMG-Signalen praktisch hinterfragt und anwendet. Zusätzlich wird der Einfluss der Aktivierungsfunktionen auf die Kraftentwicklung in der Muskulatur und das damit verbundene Ergebnis einer komplexen Mehrkörpersimulation untersucht. In the following work the influence of the chosen activation dynamics of Hatze (1981) and Zajac (1989) on the results of Multibody Simulations, is getting examined. Until today there is only one mathematical comparison of the two most commonly used functions of the activation dynamics. Initially this work gives an overview on different mathematical models and relations to calculate muscle force. Subsequently experimental studies are getting introduced. The goal of the first study (about plantarflexion) was to explain the relation between EMG-signal and force, furthermore in this study the influence of the muscle length on the EMG-signal is examined. Another study about cycling was realized, thereby the goal was to gather data which allows the simulation of cycling. Afterward, the model for simulation (in this work) which is based on the models of Prochel (Antrhopion) (2009) and Delp et al. (1990) is getting introduced and validated on basis of isolated muscle data. In the last chapters the essence of this work, the comparison of the results of experiment and simulation, as well as the influence of the used activation dynamics on the same is presented. Thereby it is distinctly marked that the usage of the activation dynamics of Hatze (1981) in combination with EMG-signal is only restricted possible. With the model of the cycler the limitations of the choosen method (simulation with EMG-signals) is shown. This Work adds value to the basics of biomechanical simulation because the function of activation dynamics in combination with experimental recorded EMG-signals are getting practical questioned and used for the first time. Also the influence of activation dynamics on the muscle force production and thereby the result of a complex multi-body simulation is getting examined.

Synaptische Plastizität ist die Fähigkeit des Gehirns strukturelle und funktionelle Modifikationen aufgrund von verstärktem bzw. erniedrigtem Gebrauch oder pathologischen Veränderungen vorzunehmen. Langzeit-Potenzierung (LTP) ist das neurophysiologisch messbare Korrelat der induzierten synaptischen Plastizität. Wir untersuchten die Induktion von kortikospinaler LTP-ähnlicher Plastizität durch gepaarte assoziative Stimulation (PAS) in Patienten mit Alzheimer-Demenz (AD) und amnestischer milder kognitiver Beeinträchtigung (aMCI), die als eine Frühform von AD gilt. Insgesamt nahmen 53 Probanden, davon 23 Kontrollprobanden (HC), 15 Probanden mit aMCI und 15 Probanden mit AD teil. An zwei Versuchstagen wurden jeweils die motorische Ruheschwelle (RMT), die Stimulationsintensität, die benötigt wird, um motorisch evozierte Potentiale (MEP) von 1mV zu generieren (SI1mV) als Parameter der kortikospinalen Erregbarkeit mittels Einzelpuls transkranieller Magnetstimulation (TMS) am M. abductor pollicis brevis (APB) bestimmt, gefolgt von der Durchführung eines etablierten PASLTP-Protokolls. Die durch PASLTP-induzierten Effekte wurden als Änderungen in der MEP-Amplitude vor und nach der PAS-Intervention gemessen. Gleichzeitig erfolgte eine Aufzeichnung der kortikalen Aktivität über eine 64-Kanal-Elektroenzephalographie (EEG). Das SI1mV war in aMCI gegenüber HC signifikant erniedrigt (p = 0.021), hingegen gab es zwischen AD und HC keine Unterschiede. RMT und SI1mV zeigten eine exzellente Test-Retest-Reliabilität in allen Gruppen. Die Anwendung von PASLTP führte zu keiner Induktion von LTP-ähnlichen Effekten in den drei Versuchsgruppen und zeigte eine schlechte Test-Retest-Reliabilität. Die Analyse der TMS-evozierten Potentiale (TEP) ergab eine signifikante Zunahme von N300 in HC nach PASLTP (p = 0.0013). Weitere signifikante Unterschiede innerhalb oder zwischen den Gruppen konnten nach Analyse der TEPs und der mittleren globalen Feldstärke (GMFP) nicht gefunden werden. Wir konnten eine höhere motor-kortikale Erregbarkeit in aMCI im Vergleich zu HC feststellen, was die Annahme einer glutamatergen Übererregbarkeit in der Frühphase von AD unterstreicht. Die fehlende Induktion von kortikaler Plastizität in AD und aMCI weist auf eine gestörte Netzwerkaktivität bei beginnenden neurodegenerativen Veränderungen hin, konnte aber aufgrund großer inter-individueller Variabilität nicht verlässlich untersucht werden. Die Aktivierung später TEPs in HC nach Anwendung von PAS deutet auf die Aktivierung von glutamatergen NMDA-Rezeptoren hin. Dennoch erscheint es aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse mit Nachweis schlechter Test-Retest-Verlässlichkeit unwahrscheinlich, dass das herkömmliche PASLTP-Protokoll für die Untersuchung von motorkortikaler Plastizität geeignet ist.

Knieverletzungen, insbesondere Rupturen des vorderen Kreuzbandes, zählen mit einer Prävalenz von über 2 Millionen Fällen weltweit pro Jahr zu den häufigsten Verletzungen beim Sport der heutigen Zeit (Dargo et al., 2017). Cutting Manöver sind Bewegungen wodurch diese Verletzungen häufig verursacht werden und wurden bereits zahlreich untersucht (DiStefano et al., 2011; Havens & Sigward, 2015; Whyte et al., 2018), jedoch immer mit vorab definierter Bewegungsrichtung. Ziel dieser Arbeit war es deshalb Cutting Manöver zu untersuchen, die von der jeweiligen Person nicht antizipiert und damit auch nicht geplant werden können. Hierfür wurde eine Testbatterie für ein Laufband entwickelt, das während des Gehens einen Störimpuls nach lateral induziert. Die Teilnehmer waren somit gezwungen auf diesen Impuls mit einer entsprechenden Ausgleichsbewegung zu reagieren. Der Fokus bei der Untersuchung lag auf der unteren Extremität, was zu folgender Fragestellung führte: „Wie wirkt sich ein nach lateral gerichteter Störimpuls von 5cm während des mid-stance beim Gehen auf einem instrumentierten Laufband auf die Hüftrotation und den frontalen Kniewinkel bei gesunden Personen aus?“ Der Kniewinkel änderte sich nicht maßgeblich, jedoch konnten deutliche Ausreißer vom physiologischen Gangbild bei der Hüftrotation beobachtet werden. Diese Ausreißer zeigen interpersonell merkliche Unterschiede. Das Testsetup für ungeplante Cutting Manöver war adäquat, jedoch benötigt es weitere Untersuchungen, um die Ausgleichsbewegungen der Teilnehmer noch besser analysieren zu können. Knee injuries, especially ruptures of the anterior cruciate ligament, are with a worldwide prevalence of over two million cases per year (Dargo et al., 2017) one of the most common sports injuries in present times. Cutting manoeuvres, the movement which often leads to those injuries, have been the topic of various studies (DiStefano et al., 2011; Havens & Sigward, 2015; Whyte et al., 2018), but until now always with a pre-planned direction. The aim of this study was to investigate unanticipated cutting manoeuvres. Therefore, an application for a treadmill was developed, which implements a lateral sway during walking. The participants were forced to react to this impulse. The focus of this study was on the lower extremity. This leads to the question: “How does a lateral sway of 5 cm on a treadmill affect the frontal knee angle and the hip rotation in healthy athletes?” The knee angle did not change significantly, but the angle of hip rotation deviated noticeably from the physiological gait pattern. Interpersonal differences have been observed. The setup of the application worked well, but it takes further research to describe the movements of the participants in a more precise way.

Knieverletzungen und hier insbesondere Rupturen des vorderen Kreuzbandes zählen zu den häufigsten Verletzungen bei weit verbreiteten Sportarten wie Fußball oder Basketball. Laut Niethard et al (2009) stellen sie bis zu 40% der Verletzungen im Amateur- und Profisportbereich dar. Cutting-Manöver sind Bewegungen, bei der diese Verletzungen gehäuft passieren und wurden bereits mehrfach untersucht (Dos’Santos et al, 2019; Whyte et al, 2018), jedoch immer mit einer den Proband*innen vorgegebenen Richtung. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von ungeplanten Cutting-Manöver, bei denen die Teilnehmer*innen mit der Bewegungsrichtung überrascht werden. Es wurde eine Testbatterie für das Motek GRAIL-Laufbandsystem (Motek Medical, Amsterdam, Niederlande) entwickelt, welches während dem Gehen im Midstance beidseits einen Störimpuls im Ausmaß von 5 cm nach lateral verursachen kann. Die Teilnehmer mussten auf diesen verursachten Reiz mit einer adäquaten Reaktion antworten, welche mittels EMG-System am M. glut. med. sowie M. erector spinae sowie einem 3D-Motion-Capturing-System ausgewertet wurde. Der Fokus der Untersuchung lag auf der muskulären Aktivität zum Ausgleich dieses Störimpulses sowie dem Erhalt der Körperlängsachse. Der Thoraxwinkel in der Frontalebene änderte sich nicht sehr ausgeprägt, es konnten aber muskulär unterschiedliche Strategien und Aktivitätslevel in M. glut. med. und M. erector spinae gemessen werden, damit dieser Thoraxwinkel nicht zu sehr von der Körperlängsachse abweicht. Diese Strategien variieren interpersonell ebenso wie das Ausmaß der Recovery-Zeit nach dem Cutting-Manöver. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Testsetup ungeplante Cutting-Manöver angemessen simulieren kann. In weiteren Untersuchungen könnten mittels Einbindung der Bodenreaktionskräfte auch kinetische Variationen in der Strategie der Teilnehmer untersucht werden, um die tatsächlich auftretenden Kräfte im Kniegelenk zu eruieren. Ebenso könnte mit einer größeren Auslenkung des Störimpulses eine deutlichere Reaktion provoziert werden. Knee injuries and especially ruptures of the anterior cruciate ligament are among the most common injuries in commonplace sports such as football or basketball. According to Niethard et al. (2009), they represent up to 40% of injuries in amateur and professional sports. Cutting maneuvers are movements in which these injuries occur more frequently and have already been investigated several times (Dos'Santos et al, 2019; Whyte et al, 2018), but up to this day always as a planned cutting maneuver. The aim of this work was the investigation of unplanned cutting maneuvers, in which the test subjects are surprised with the direction of movement. A test battery was developed for the Motek GRAIL treadmill system (Motek Medical, Amsterdam, Netherlands), which can cause an interference impulse of 5 cm laterally during the midstance phase while walking. The participants had to respond to this induced stimulus with an adequate reaction, the measuring of which was achieved by means of an EMG system on the M. glute. med. as well as the M. erector spinae and a 3D motion capturing system. The focus of the investigation was on the muscular activity to compensate for this interference impulse and the ability to maintain the longitudinal axis of the body. The thorax angle in the frontal plane did not change significantly. Different strategies and activity levels could be found in M. glut. med. and M. erector spinae which prevented the thorax angle from deviating too much from the longitudinal axis of the body. These strategies vary from person to person, as does the amount of recovery time after the cutting maneuver. The results suggest that the test setup can adequately simulate unplanned cutting maneuvers. In further studies, kinetic variations in the test subjects' strategy could also be investigated by integrating the ground reaction forces in order to determine the forces actually occurring in the knee joint. A more pronounced reaction could also be provoked with a greater lateral impulse in the disturbance maneuver.

Die meisten Menschen nutzen für viele Aufgaben bevorzugt eine Hand, in der Regel die rechte. Ambidextere Menschen, die beide Hände gleichermaßen einsetzen können, sind sehr selten. Obwohl diese Händigkeit des Menschen ein alltägliches Phänomen ist, konnten die motorischen Strategien, welche die Überlegenheit der dominanten Hand bedingen, noch nicht abschließend geklärt werden. Die meisten bisherigen Studien beschränkten sich auf relativ einfache Bewegungen, nur ein Gelenk oder eine Bewegungsebene betreffend. In dieser Arbeit wurden an 12 Probanden rasche, gezielte Wurfbewegungen der oberen Extremitäten seitenvergleichend mittels elektromyographischer Ableitungen (EMG) und Registrierungen der Beschleunigung (Akzelerometer) untersucht. Die EMG-Ableitungen erfolgten mit Oberflächenelektroden an fünf Schulter-, Arm- und Handmuskeln (M. deltoideus, pars anterior und pars posterior; M. triceps brachii, caput longum; M biceps brachii; Thenarmuskulatur). Für die Erfassung der Beschleunigung wurde ein Akzelerometer am Handgelenk befestigt. Die Probanden hatten die Aufgabe, mit jeder Hand Dartpfeile in Serien von 30 Würfen auf ein definiertes Ziel zu werfen (Abstand 2,37 m). Sie verwendeten zwei verschiedene Wurftechniken, und zwar den bekannten regulären Dartwurf und einen eher unüblichen Unterhandwurf. Insgesamt vollführte jeder Teilnehmer vier Wurfserien (linke/rechte Hand; Dartwurf/Unterhandwurf), wobei jede Serie 30 Würfe beinhaltete. Die gesamte Untersuchung wurde am Folgetag wiederholt, um etwaige Lerneffekte darzustellen. Erwartungsgemäß war bei allen Probanden die dominante Hand bei beiden Wurftechniken treffsicherer als die non-dominante Hand. Generell war die Treffsicherheit bei den Dartwürfen höher als bei den Unterhandwürfen. Innerhalb der Serien von 30 Würfen verbesserte sich die Trefferquote besonders während der ersten fünf Würfe. Es gab keine systematische Verbesserung der Trefferquoten bei der Messwiederholung am Folgetag gegenüber dem Vortag. Die EMG-Kurven der Muskelaktivität ließen ein triphasisches Aktivitätsmuster erkennen, das durch das zeitliche Zusammenspiel von Agonisten und Antagonisten entstand. Dieses Muster, welches insbesondere für Bewegungen mit definiertem Endpunkt beschrieben worden ist, war hier auch beim Werfen zu erkennen. Die EMG- und Beschleunigungsverläufe der rechten und linken Extremität zeigten wider Erwarten kaum Seitenunterschiede. Die aus den Rohdaten entstandenen Mittelwertskurven waren annähernd deckungsgleich. Dies galt für beide Wurftechniken. Um die zeitliche Koordination der Muskelaktivitäten zu analysieren, wurden Beginn und Ende (Onset, Offset) der EMG-Aktivität jeder Muskelaktion bestimmt. Hier ergaben sich Seitendifferenzen im zeitlichen Ablauf der Muskelaktivität (Timing). Bei beiden Wurftechniken erfolgte die Aktivierung der Pars posterior des M. deltoideus auf der non-dominanten Seite signifikant verspätet (um ca. 20-35 Millisekunden). Dieser Muskelanteil wirkte bei beiden Wurftechniken als Antagonist. Seine verspätete Aktivierung gestaltete den Bewegungsablauf möglicherweise weniger effizient. Weiterhin fanden sich schwache bis mäßige signifikante Korrelationen zwischen der Treffgenauigkeit und der EMG-Aktivität sowohl dieses Muskelanteils als auch der Thenarmuskulatur. Die Seitendifferenzen im Timing der Muskelaktivierung lassen vermuten, dass bei Planung und Durchführung gezielter Wurfbewegungen der dominanten und non-dominanten Hand etwas unterschiedliche motorische Programme verwendet werden. Die Seitenunterschiede wären damit zentralen (und nicht muskulären) Ursprungs, denn die Programmierung der motorischen „Befehle“ erfolgt durch den sensomotorischen Kortex in Zusammenarbeit mit dem Kleinhirn und den Basalganglien.

Motivation: Die Physiotherapie ist eine der wichtigsten Rehabilitationsmethoden [ref:1]. Vor allem Schlaganfallpatienten profitieren von einer physiotherapeutischen Behandlung [ref:2]. In Deutschland kommt es jährlich zu etwa 270.000 Schlaganfällen, die u.a. halbseitige[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], 64. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS)

Die Erhaltung des aufrechten Standes und Ganges des Menschen erfordert eine genau abgestimmte Aktivierung von verschiedenen Muskeln um leichten Störungen des Gleichgewichts entgegen wirken zu können. Werden abweichend von dem aufrechten Stand Vor- oder Seitneigungen des Oberkörpers eingenommen, verändern sich die auf den Körper wirkenden Kräfte und machen stabilisierende Mechanismen zum Erhalt des zweibeinigen Standes erforderlich. Um die muskuläre Beteiligung bei diesen Mechanismen zu untersuchen, wurde bei 10 jungen gesunden Probanden, 10 gesunden älteren Probanden und 10 unter Morbus Parkinson und einer abnormen Vor- bzw. kombinierten Seitvorneigung (Kamptokormie) leidende Patienten an 6 Muskeln (M. rectus femoris, M. obliquus externus abdominis, M. rectus abdominis, M. erector spinae (Höhe Th12), M. iliocostalis lumborum, M. erector spinae (Höhe L3)) bilateral ein Elektromyogramm (EMG) abgeleitet. Diese Arbeit liefert zum einen wichtige physiologische Vergleichsdaten für die Untersuchung von abnormen Haltungen, insbesondere der Kamptokormie, zum anderen ergeben sich Konsequenzen für das therapeutische Vorgehen bei diesem Krankheitsbild.

From a computational viewpoint, emotions continue to be intriguingly hard to understand. In research, a direct and real-time inspection in realistic settings is not possible. Discrete, indirect, post-hoc recordings are therefore the norm. As a result, proper emotion assessment remains a problematic issue. The Continuously Annotated Signals of Emotion (CASE) dataset provides a solution as it focusses on real-time continuous annotation of emotions, as experienced by the participants, while watching various videos. For this purpose, a novel, intuitive joystick-based annotation interface was developed, that allowed for simultaneous reporting of valence and arousal, that are instead often annotated independently. In parallel, eight high quality, synchronized physiological recordings (1000 Hz, 16-bit ADC) were obtained from ECG, BVP, EMG (3x), GSR (or EDA), respiration and skin temperature sensors. The dataset consists of the physiological and annotation data from 30 participants, 15 male and 15 female, who watched several validated video-stimuli. The validity of the emotion induction, as exemplified by the annotation and physiological data, is also presented., Measurement(s)electrocardiogram data • respiration trait • blood flow trait • electrodermal activity measurement • temperature • muscle electrophysiology traitTechnology Type(s)electrocardiography • Hall effect measurement system • photoplethysmography • Galvanic Skin Response • skin temperature sensor • electromyographyFactor Type(s)sex • ageSample Characteristic - OrganismHomo sapiens Machine-accessible metadata file describing the reported data: 10.6084/m9.figshare.9891446

Fragestellung: Die Versorgung mit sensomotorischen Fußorthesen (SFO) ist im Hilfsmittelverzeichnis der GKV nicht berücksichtigt, da die Wirksamkeit nicht erwiesen ist. Empfehlungen hinsichtlich der Einlagenversorgung bei Kindern mit Knick-Senkfuß basieren vielfach auf Erfahrungen von [zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

Summary The electromyography (EMG) is an electro diagnostic procedure for evaluating the electrical activity of skeletal muscles. It is very difficult to deduce the structure and activation of surrounding muscle tissue from needle-detected EMG signals and thus the extraction of information regarding presence, absence or severity of disease is not possible. The muscle morphology, activation and similarity with measured electromyographic signal features can be explored by comparison with simulated EMG signal. Evaluation of the data using such reference model will provide better understanding of the properties of muscles and their relationship to EMG signals. As the difficulty lies in the non-availability of standard EMG signal, the present work thus focuses on MATLAB implementation of needle detected EMG model introduced by Hamilton-Wright and Stashuk in 2005. The first step of analysis involves conversion of raw EMG signal from .dat format to .txt/.mat format which is achieved by using WFDB (Waveform Database) Software Package. In this research work standard simulated signals available in S002 dataset ( Hamilton-Wright and Stashuk, 2005 ) are extracted and the proposed procedure is presented in a detailed manner.

Summary Recently electromyography (EMG) based speech signals have been used as pattern recognition of phoneme, vocal frequency estimation, browser interface, and classification of speech related problem identification. Attempts have been made to use EMG signal for sub-vocal speech pattern recognition of Hindi phonemes and Hindi words. That provides the command sub-vocally to control the devices. Sub-vocal EMG data were collected from more than 10 healthy subjects aged between 25 and 30 years. EMG-based sub-vocal database are acquired from four channel BIOPAC MP-30 acquisition system. Four pairs of Ag-AgCl electrodes placed in the participant neck area of skin. AR coefficients and Cepstral coefficients were computed as features of EMG-based sub-vocal signal. Furthermore, these features are classified by HMM classifier. H2M MATLAB toolbox was used to develop HMM classifier for classification of phonemes. Results were averaged on 10 subjects. An average classification accuracy of Ka is found to be 85% whereas the classification accuracy of Kha and Gha is in between 88% and 90%. The classification accuracy rate of Ga was found to be 78% which was lesser as compared to Kha and Gha.

Fragestellung: Auf Videospielen basierende Therapieansätze sind eine animierende Möglichkeit um Motivation, Anstrengung und auch Unterhaltung während der sonst repetitiven Rehabilitationsübungen aufrechtzuerhalten und sogar zu steigern. Anstatt nur den Muskelsignalen in Form eines[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], 58. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Handchirurgie

Ziel dieser Studie war es, die Aktivität von Arm- und Schultermuskeln während einer statischen therapeutischen Kletterübung aufzuzeigen und den Einfluss der Übungsposition, der Wandneigung und das Lösen einer Hand auf die Muskelaktivität zu untersuchen. Zehn klettererfahrene und gesunde männliche Probanden (27 ± 2 Jahre) hatten die Aufgabe, eine statische Kletterübung in fünf verschiedenen Übungspositionen (Obergriff, Untergriff, Seitgriff innenrotiert (Seitgriff_IR), Seitgriff außenrotiert (Seitgriff_AR) und Eingedreht) bei fünf verschiedenen Neigungen (0%, 5%, 10%, 15% und 20%) an einer Kletterwand auszuführen. Die Übungspositionen Obergriff, Untergriff, Seitgriff_IR und Seitgriff_AR wurden sowohl beidhändig als auch einhändig ausgeführt. Es wurde eine elektromyographische (EMG) Analyse (myon 320, Oberflächenelektroden) dieser Übungen von sieben Muskeln (M. biceps brachii (BB), M. pectoralis major pars sternocostalis (PM.s), M. deltoideus pars spinalis (Delt.s), M. serratus anterior (SA), M. trapezius pars ascendens (Trap.a), M. trapezius pars transversa (Trap.t) und M. trapezius pars descendens (Trap.d)) der rechten Schulter ausgeführt. Die bearbeiteten EMG Daten wurden anhand vorab ermittelter MVIC (maximum voluntary isometric contraction ) Werte normalisiert. Die sieben Muskeln zeigten niedrige bis hohe Aktivitätswerte während den verschiedenen Übungsausführungen (BB: 3 - 34 % MVIC, PM.s: 1 – 3 % MVIC, Delt.s: 14 – 65 % MVIC, SA: 2 – 12 % MVIC, Trap.a: 8 – 64 % MVIC, Trap.t: 20 – 58 % MVIC, Trap.d: 3 – 29 % MVIC). Bei allen Muskeln konnten signifikante Haupteffekte für den Faktor Übungsposition gefunden werden, wobei die einzelnen Übungspositionen individuell unterschiedliche Aktivierungsprofile zeigten. Die eingedrehte Kletterstellung erzeugte in allen Muskeln, mit Ausnahme des Trap.a, die höchsten Aktivitätswerte. Das Lösen einer Hand führte bei nahezu allen Übungspositionen und Muskeln, mit Ausnahme des Delt.s, zu einer signifikanten Zunahme der Muskelaktivität. Bis auf den PM.s und SA zeigte sich bei allen Muskeln größtenteils ab einer Neigung von 20 % eine signifikante Zunahme der Muskelaktivität. Die statische therapeutische Kletterübung scheint also für den Einsatz in der Rehabilitation geeignet zu sein und die Übungsposition, die Neigung und das lösen einer Hand sind geeignete Möglichkeiten zur Intensitätssteuerung. The aim of the study was to quantify the activation of arm and shoulder muscles during a static therapeutic climbing exercise and to investigate the possibility of altering the muscle activation through arm position, hand support and wall inclination. Ten climbing experienced males without history of shoulder injury or pain performed a static climbing exercise in five different exercise positions (Jug, Undercling, Sidepull internal rotation (Sidepull_IR), Sidepull external rotation (Sidepull_ER) and Hip-roll) and five different inclination angles (0%, 5%, 10%, 15% and 20%) on a climbing wall. The Jug, Undercling, Sidepull_IR and Sidepull_ER exercise positions were performed double-handed as well as one-handed. An electromyographic (EMG) analysis (myon 320, surface electrodes) of these exercises of seven muscles (m. biceps brachii (BB), m. pectoralis major pars sternocostalis (PM.s), m. deltoideus pars spinalis (Delt.s), m. serratus anterior (SA), m. trapezius pars ascendens (Trap.a), m. trapezius pars transversa (Trap.t) und m. trapezius pars descendens (Trap.d)) of the right arm and shoulder was performed. The processed EMG Data were normalised using preliminary measured maximum voluntary isometric contraction (MVIC) values. Low to high muscle activation levels were shown during the different exercise variations (BB: 3 - 34 % MVIC, PM.s: 1 – 3 % MVIC, Delt.s: 14 – 65 % MVIC, SA: 2 – 12 % MVIC, Trap.a: 8 – 64 % MVIC, Trap.t: 20 – 58 % MVIC, Trap.d: 3 – 29 % MVIC). Significant main effects for the exercise position factor were found in all muscles, but with individual activation patterns for the different exercise positions. The exercise position Hip-roll revealed the greatest muscle activation in all muscles, except for the Trap.a. The release of one hand created a significant increase in activation in nearly every exercise position and muscle, with the exception of Delt.s. Except for PM.s and SA, all muscles showed a significant increase in activation at mainly 20% inclination angle. The static therapeutic climbing exercise seems to be an appropriate exercise in shoulder rehabilitation and exercise position, inclination and the release of one hand are appropriate possibilities of exercise intensity control. Masterarbeit Universität Salzburg 2016

Trotz konstanter Stimulationsbedingungen kommt es bei der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) des motorischen Kortex zu einer hohen Variabilität der Amplituden der motorisch evozierten Potenziale (MEP). Unklar sind die genauen Ursachen hierfür. Eine mögliche Erklärung für diese Variabilität ist die oszillatorischen Aktivität des Gehirns, insbesondere der sensomotorischen Frequenzbändern, zum Zeitpunkt der Stimulation. Mithilfe eines Brain-Computer-Interfaces (BCI) wurde bei insgesamt 22 gesunden Probanden in zwei Studien und insgesamt fünf Konditionen der Einfluss der oszillatorischen Hirn-Aktivität auf die MEPs unter Ausschluss der muskulären Aktivität mittels partieller Korrelationsanalyse untersucht. In der ersten Studie führten die Probanden in randomisierter Reihenfolge drei verschiedene BCI-Konditionen (aktive, vorgestellte, passive Bewegung) in einer dafür vorgesehenen Handorthese durch. In der zweiten Studie absolvierten die Probanden eine rein visuelle BCI-Aufgabe durch ausschließliche Bewegungsvorstellung und erhielten frequenzspezifische Rückmeldung entweder des β- oder des μ-Frequenzbandes. Desynchronisation im β-, jedoch nicht im μ-Frequenzbereich, korrelierte signifikant mit der MEP-Amplitude, wenn das motorische System mittels Bewegungsvorstellung und BCI-Feedback aktiviert wurde. Hierbei war die Spezifität des Trainings wichtig, d.h. die Effekte traten nur bei β- und nicht im μ-BCI auf. Die Abhängigkeit der MEP-Amplitude von der sensomotorischen γ-Aktivität war deutlich robuster und bedurfte keiner standardisierten Modulation. Die Ergebnisse bestätigen den β-Rhythmus als relevante kortikomuskuläre Frequenz im motorischen System. Die Befunde zeigen auch, dass eine frequenzspezifische Modulation kortikaler Aktivität gezielt eingesetzt werden kann, um TMS-Effekte zu optimieren. Dies eröffnet die Möglichkeit für BCI-gestützte, hirnzustandsabhängige, therapeutische Interventionen, zum Beispiel bei Patienten mit motorischen Ausfällen.

Die muskuläre Injektion von Botulinumneurotoxin wird in den aktuellen Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Neurologie als Therapie der Wahl zur Behandlung des spastischen Syndroms empfohlen. Die Injektion kann mit Hilfe technischer Unterstützung durchgeführt werden oder nicht gerätegestützt erfolgen. Als technische Hilfsmittel kommen sowohl Ultraschall als auch Elektromyographie zum Einsatz. Bislang wurde der Einfluss auf den klinischen Effekt durch die Wahl der Injektionsmethode nur unzureichend untersucht. Bezüglich der Kosten und des Zeitaufwandes unterscheiden sich die verschiedenen Injektionsmethoden jedoch stark. Ziel der hier vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob eine gerätegestützte Injektion mit Hilfe von Ultraschall oder Elektromyographie einer nicht gerätegestützten Injektion hinsichtlich einer passiven und aktiven Funktionsverbesserung der Spastik überlegen ist und ob sich zwischen den beiden gerätegestützten Techniken ein Unterschied zeigt.

Selbststabilität ist die Eigenschaft eines Systems, zu einem vorgegebenen Systemzustand zurückzukehren, ohne auf Abweichungen von diesem Zustand aktiv reagieren zu müssen. Damit ermöglicht die Selbststabilität erst eine stabile open-loop-Kontrolle von Bewegungen. Die Selbststabilität des Ellbogengelenks wurde für quasi-statische und zyklische Armbewegungen anhand eines biomechanischen Modells untersucht. Laut Modellrechnung ist stabile open-loop-Kontrolle nur für bestimmte Winkelregime des Ellbogengelenks möglich. Um die Auswirkungen fehlender Selbststabilität auf die Kontrolle der Bewegungen zu untersuchen, wurde das Oberflächenelektromyogramm (sEMG) der Armmuskulatur bei quasi-statischen und zyklischen Armbewegungen untersucht. Mittels Driftschätzung konnte gezeigt werden, dass sich die Signalstruktur des sEMGs in den verschiedenen Winkelbereichen signifikant unterscheidet. Die Bewegungskontrolle scheint an die Selbststabilität des Ellbogengelenks angepasst zu sein.

Mit Hilfe von Elektromyographie (EMG) lassen sich die speziellen neurophysiologischen Eigenschaften des Musculus (M.) masseter auf Ebene der motorischen Einheiten (MUs) untersuchen. Intramuskuläre EMG-Techniken liefern u.a. detaillierte Informationen über die Lokalisation von MUs. Im Gegensatz dazu kann mit der hochdichten Oberflächen-EMG (HDsEMG) non-invasiv die Verteilung einzelner MUs auf der Hautoberfläche untersucht werden. In der vorliegenden Studie sollten intramuskuläre und HDsEMG-Techniken kombiniert werden um Zusammenhänge beider Amplitudenprofile zu untersuchen. Dazu wurde ein spezielles HDsEMG-Elektrodengitter (256 Elektroden) für den rechten M. masseter entwickelt und bei 10 Probanden je zwei Scanning-EMG-Messungen zur Erfassung der Ausdehnung der MU-Territorien senkrecht zur Hautoberfläche durchgeführt. Zeitgleich wurden HDsEMG-Ableitungen zur Beurteilung der MU-Topographie auf der Hautoberfläche durchgeführt. Die Isolierung von MU-Potenzialen aus den Interferenz-EMG-Signalen erfolgte mittels zwei unterschiedlich tief positionierten bipolaren Feindrahtelektroden. Aus diesen Daten wurden verschiedene MU-Parameter und deren Interrelation statistisch analysiert. Die Territorien der 161 auswertbaren MUs lagen im Median 11,82mm tief und waren im Median 3,94mm lang. Bei einer mittleren Feuerfrequenz von 15,94Hz wurde eine durchschnittliche elektrische Größe von 193,23µVms/0,62mVms (intramuskulär/HDsEMG) gemessen. Dabei zeigte sich eine positive Korrelation zwischen intramuskulär und oberflächlich gemessener elektrischer MU-Größe. Tiefere MUs zeigten eine Tendenz hin zu einer größeren elektrischen Größe mit einer niedrigeren Feuerfrequenz. Die Ergebnisse dieser Studie stellen eine signifikante Erweiterung des physiologischen Grundlagenwissens über den M. masseter dar und sind zudem eine wertvolle Grundlage für die Entwicklung dreidimensionaler biomechanischer und elektrophysiologischer Modelle dieses Muskels.

Prosthetic hand control based on the acquisition and processing of surface electromyography signals (sEMG) is a well-established method that makes use of the electric potentials evoked by the physiological contraction processes of one or more muscles. Furthermore intelligent mobile medical devices are on the brink of introducing safe and highly sophisticated systems to help a broad patient community to regain a considerable amount of life quality. The major challenges which are inherent in such integrated system's design are mainly to be found in obtaining a compact system with a long mobile autonomy, capable of delivering the required signal requirements for EMG based prosthetic control with up to 32 simultaneous acquisition channels and — with an eye on a possible future exploitation as a medical device — a proper perspective on a low priced system. Therefore, according to these requirements we present a wireless, mobile platform for acquisition and communication of sEMG signals embedded into a complete mobile control system structure. This environment further includes a portable device such as a laptop providing the necessary computational power for the control and a commercially available robotic hand-prosthesis. Means of communication among those devices are based on the Bluetooth standard. We show, that the developed low cost mobile device can be used for proper prosthesis control and that the device can rely on a continuous operation for the usual daily life usage of a patient.

Einführung. In der vorliegenden Studie untersuchten wir durch funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) präfrontale Hirnoxygenierung während Ableistung von Sprachaufgaben. FNIRS weist über Bestimmung von Konzentrationsunterschieden von sauerstoffbeladenes (OxyHb) und sauerstofffreies Hämoglobin (DeoxyHb) regionale Blutflussänderungen nach und lässt somit validen Rückschluss auf Hirnaktivität zu. Bereits in früheren Studien konnte nachgewiesen werden, dass Patienten mit Alkoholkrankheit verminderte präfrontale Hirnaktivität zeigen. Teil 2 der Studie untersucht den im Untersuchungsgebiet liegenden Schläfenmuskel (musculus temporalis) auf Einflüsse auf die Methode fNIRS. Methoden. Wir verglichen 15 entgiftete Patienten mit Alkoholkrankheit (Patientengruppe, PG) mit passenden 15 gesunden Kontrollprobanden (Kontrollgruppe, KG)bezüglich deren Hirn- und Muskelaktivität während Ableistung Wortflüssigkeitsaufgabe (VFT; engl. Verbal Fluency Task). Bestimmte, insbesondere präfrontale Hirnareale wurden durch phonologische und semantische Testsaufgaben (TA´s), ebenso durch eine Kontrollaufgabe (KA), (Wochentag aufzählen) aktiviert. Durch EMG wurde während Durchführung der Aufgabe die Aktivität des musculus temporalis gemessen. Wir verwendeten zur Datenanalyse sowohl von fNIRS wie auch EMG eine 2x2x2x6 Varianzanalyse (ANOVA) mit Zwischensubjektfaktor „Gruppe“ und Innersubjektfaktoren „Bedingung“, „Seite“ und „Zeit“, gerechnet wurde dies für jeweils Oxy- und DeoxyHb sowie den phonologischen sowie semantischen Teil. Ergebnisse. Beide Gruppen lieferten eine vergleichbare Menge an Worten, Hirnaktivierung zeigte sich bei beiden Gruppen signifikant höher in den Testaufgaben (phonologisch > semantisch). Die PG zeigte verminderte Hirnaktivierung präfrontal im phonologischen, vergleichbare Hirnaktivität im semantischen Teil. Beide Gruppen zeigten vergleichbare Muskelaktivität, jeweils signifikant höher in den jeweiligen Testaufgaben. Es zeigten sich keine systematischen Assoziationen (Korrelation nach Pearson) zwischen fNIRS und EMG. Schlussfolgerungen. Insgesamt konnten vorherige Studien mit Nachweis niedrigerer präfrontaler Hirnoxygenierung bei entgifteten Patienten mit Alkoholkrankheit gegenüber gesunden Kontrollen bestätigt werden. Die Mehraktivierung beider Gruppen während phonologischer Aufgabe gründet in dem höheren intelektuellen Anspruch der Aufgabe, dies erklärt auch den Gruppenunterschied in speziell dieser Aufgabe. Durch eine vergleichbare Muskelaktivität der beiden Gruppen sowie fehlende Assoziationen zwischen fNIRS und EMG sehen wir keinen Einfluss von Muskelaktivität auf die Hirnaktivitätsmessung durch fNIRS. Auch eine valide Untersuchung von psychiatrisch kranken Probandengruppen wie Patienten mit Alkoholkrankheit ist hierdurch gut möglich. Die Studie befürwortet den künftigen Einsatz und weitere methodische Untersuchungen zur Messung mit fNIRS, einem validen, artefaktunempfindlichen, handlichen und relativ günstigen Messinstrument., Introduction. In this study we examined prafrontal brain oxygenation using functional near infrared spectroscopy (fNIRS) while performing a speech test. Via changes of concentrations of oxygenated (OxyHb) and deoxygenated (DeoxyHb) hemoglobin fNIRS measures regional bloodflow mirroring brain activity. Former studies already showed that detoxified patients with alcohol dependency have lower prefrontal brain activity. In the second part of the study we investigate the temporal muscle, surfacing the measured prefrontal area, in reference to influence on the method fNIRS. Methods. We compared 15 detoxified patients with alcohol dependency (patient group, PG) with the same amount of 15 matching healthy controls (control Goup, CG) regarding their brain and muscle activity during performing a verbal fluency task (VFT). Spezific prefrontal brain areas were activated by executing a phonological and a semantical test task (TT), as comparison we led them perform a control task (CT), reciting weekdays. Via EMG we measured temporal muscle activity while passing the test. For data analysis for both measuring methods (fNIRS and EMG) we used a 2x2x2x6 Analysis of Variance (ANOVA) with the factors “group”, “condition”, “side” and “time”. We calculated these for both Oxy- and DeoxyHb as well as for phonological and semantical test. Results. Both groups announced a comparable amount of words, brain activity was significantly higher while performing th TT (phonological higher than semantical). The PG achieved less activity in prafrontal areas, only in the phonological part, not in the semantical. Both groups performed comparable muscle activity, however activated the temporal muscle more while performing the TT´s. Systematic correlations (Pearson) between fNIRS and EMG weren’t found. Discussion. Overall like in elder studies we could confirm lower prefrontal brain oxygenation on detoxified patients with alcohol dependency compared to matching controls. Reaching higher activity during the phonological task is defined by the exercises higher level of difficulty, which also explains the difference of group result in especially this test. As muscle activity was comparable between the two groups, we couldn’t find associations between fNIRS and EMG. Thus we don’t see muscle activity interfering with the measurement of brain activity using fNIRS. Also this method proofs reliable and valid being used in subjects with psychiatric illnesses like alcohol dependency. This study supports the future Use just like further methodical investigations of fNIRS, a method nonsensitive to artifacts.

The main prediction of the Uncanny Valley Hypothesis (UVH) is that observation of humanlike characters that are difficult to distinguish from the human counterpart will evoke a state of negative affect. Well-established electrophysiological [late positive potential (LPP) and facial electromyography (EMG)] and self-report [Self-Assessment Manikin (SAM)] indices of valence and arousal, i.e., the primary orthogonal dimensions of affective experience, were used to test this prediction by examining affective experience in response to categorically ambiguous compared with unambiguous avatar and human faces (N = 30). LPP and EMG provided direct psychophysiological indices of affective state during passive observation and the SAM provided self-reported indices of affective state during explicit cognitive evaluation of static facial stimuli. The faces were drawn from well-controlled morph continua representing the UVH' dimension of human likeness (DHL). The results provide no support for the notion that category ambiguity along the DHL is specifically associated with enhanced experience of negative affect. On the contrary, the LPP and SAM-based measures of arousal and valence indicated a general increase in negative affective state (i.e., enhanced arousal and negative valence) with greater morph distance from the human end of the DHL. A second sample (N = 30) produced the same finding, using an ad hoc self-rating scale of feelings of familiarity, i.e., an oft-used measure of affective experience along the UVH' familiarity dimension. In conclusion, this multi-method approach using well-validated psychophysiological and self-rating indices of arousal and valence rejects - for passive observation and for explicit affective evaluation of static faces - the main prediction of the UVH.

Einleitung: Das Ziel dieser Arbeit ist, evidenzbasierte Auswirkungen eines unelastischen Tapes in Bezug auf die Aktivität der Schultergelenks- und Schultergürtelmuskulatur mittels einer Literaturrecherche zu erfahren. Methode: Mittels Literaturrecherche wurden auf den Datenbanken wie PEDro, CINHAL, PubMed und Medline via OvidSP sieben passende Studien gefunden. Anhand Ein- und Ausschlusskriterien selektierten die Autorinnen die Auswahl auf fünf Studien. Diese wurden nach dem angepassten Qualitätssicherungsformular nach Law, Steward, Pollock, Letts, Bosch und Westmorland (1998) von den Autorinnen beurteilt. Die fünf Studien werden anschliessend kritisch einander gegenübergestellt. Resultat: Laut evidenzbasierten Aussagen der ersten beiden Studien bewirkt das Tape eine hemmende Wirkung auf den M. trapezius descendence. Nach einer dritten Studie zeigt das Tape auf den M. infraspinatus und M. serratus anterior keine signifikante Wirkung. Schlussfolgerung: Aus den Ergebnissen der Literaturrecherche ziehen die Autorinnen den Schluss, dass eine allgemein gültige Evidenz nicht abgegeben werden kann. Darum empfehlen die Autorinnen weitere Forschung über den Wirkungsmechanismus des Tapes zu betreiben. Die Autorinnen würden in der Praxis das Tape jedoch als unterstützende Massnahme verwenden, falls andere Interventionen bei einem subacromialen Impingement Syndrom keine Wirkung zeigen.

Nowadays, novel types of robotic systems are able to adjust in addition to an actively controlled impedance a passive intrinsic impedance, namely stiffness. Thus, similar to the human these robots are able to interact in an uncertain environment and change their compliance with respect to whatever is required by the task. In teleoperation, the electromechanical system which energetically connects an operator to a remote environment is often designed to be analogous to a light and rigid bar. If this is achieved, the force feedback is often regarded to be more faithful. However, the ability of impedance adaptability is not used here. In a recent work we have shown the benefits from an approach with force feedback that is able to additionally command human stiffness in 1 DoF using sEMG. The goal of this master thesis is to extend the prior work towards a multi-dimensional approach.

Fragestellung: Die numerische Methode der Mehrkörpersimulation (MKS) wird in der biomechanischen Forschung häufig für muskuloskelettale Fragestellungen eingesetzt. Experten sind sich einig, dass numerische Modelle immer experimentell validiert werden müssen. Eine Möglichkeit[for full text, please go to the a.m. URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

Einleitung: Elastisches Tape ist ein Pflasterverband, welcher in Form eines Klebestreifens auf die Haut aufgebracht werden kann. Die hohe Elastizität des Tapes erlaubt eine Verlängerung bis auf 160% der Ausgangslänge und schränkt deshalb die Beweglichkeit der Gelenke nach Tapeapplikation nicht ein. Es übt einen ständigen Zug auf die Haut aus und führt bei verschiedensten Beschwerden zur Linderung. Es existieren verschiedene Anlagetechniken, welche im Rahmen kommerzieller Kursveranstaltungen erlernt werden können. Die dort vermittelten Indikationen zur Tapeanlage umfassen Muskel- und Bandverletzungen, Muskeltonusveränderungen, fasziale Dysfunktionen, Lymphabflussstörungen, Hyperalgesien und Nervenreizungen, aber auch ein Einsatz bei Gesunden zur Prophylaxe von Verletzungen und zur möglichen Leistungssteigerung wird diskutiert. Folglich wird das elastische Tape vorwiegend im Bereich der Sportmedizin, Physiotherapie und Rehabilitation eingesetzt. Trotz des zunehmenden Einsatzes des elastischen Tapes ist die Evidenz hinsichtlich der Effekte und Wirkungsmechanismen derzeit noch sehr gering. Ziel: Bei Gesunden wurden Effekte auf die Maximalkraft, den Muskeltonus, die Muskelermüdung, Postbelastungsmyalgien, die Propriozeption, die Durchblutung und die Beweglichkeit vermutet und im Rahmen erster Studien mit geringem Evidenzniveau und ebenso geringer Fallzahl untersucht. Aufbauend auf diesen Untersuchungen war es Ziel der vorliegenden Studie in einer randomisiert, kontrollierten Interventionsstudie an 50 gesunden Probanden den Einfluss des elastischen Tapes auf die isometrische Maximalkraft, die Ermüdungsresistenz und die Muskelaktivierung im Oberflächen - EMG zu prüfen. Methodik: Zunächst wurde bei jedem einzelnen Probanden die isometrische Maximalkraft (Maximal Voluntary Isometric Contraction (MVIC)) der Knieextensoren und gleichzeitig die Muskelaktivität der Mm. vastii medialis (VM) und lateralis (VL) im Oberflächen-EMG an beiden Beinen bestimmt (M1). Nach Randomisierung erfolgte die Anlage elastischen Tapes (Leukotape K) in der Interventionsgruppe entweder am linken oder rechten Bein entlang des Verlaufs des Musculus rectus femoris. Das nicht getapte Bein bildete die Kontrollgruppe. Im Anschluss wurden beide Beine in einer isokinetischen maximalen Belastung erschöpft. Nach 48 stündiger Tragedauer wurden die Probanden einem zweiten isometrischen Maximalkrafttest (M2) beider Beine mit Registrierung des Oberflächen - EMG - Signals unterzogen. Zur weiteren Prüfung der Effekte auf die Ermüdungsresistenz der Muskulatur wurden die Probanden direkt danach mittels einer isokinetischen Belastung maximal belastet. Direkt im Anschluss wurde eine erneute Maximalkraftmessung (M3) durchgeführt. Während der Maximalkraftmessungen wurde ein Oberflächen - EMG registriert. Dieses Prozedere wurde am getapten und nicht getapten Bein in gleicher Weise durchgeführt. Ergebnisse: Der Vergleich der prozentualen Maximalkraftentwicklung von der ersten zur zweiten isometrischen Maximalkraftmessung zwischen getapten und nicht getapten Bein zeigte keinen signifikanten Unterschied im T-Test (p = 0.61). Auch für die gemittelte durchschnittliche Amplitude der Muskelaktivität im Oberflächen - EMG an den Mm. vastii medialis und lateralis, die während der Maximalkraftmessungen M1 und M2 bestimmt worden waren, konnte kein signifikanter Unterschied zwischen getapten und nicht getapten Bein gefunden werden ( p (VM) = 0.07, p (VL) = 0.09). Um die Effekte auf die Ermüdungsresistenz zu untersuchen wurde die Entwicklung der Maximalkraft von M2 zu M3 zwischen getapten und nicht getapten Bein analysiert. Es konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (p = 0.49). Der Vergleich der gemittelten durchschnittlichen Amplitude des EMG - Signals der Mm. vastii medialis und lateralis ergab ebenfalls keinen signifikanten Unterschied zwischen getapten und nicht getapten Beinen ( p (VM) = 0.84, p (VL) = 0.70). Somit konnte kein signifikanter Einfluss des elastischen Tapes auf die Maximalkraft, die Ermüdungsresistenz oder den Muskeltonus der Skelettmuskulatur festgestellt werden. Diskussion: In Übereinstimmung mit anderen Studien konnte kein signifikanter Effekt des elastischen Tapes auf die isometrische Maximalkraft, die Ermüdungsresistenz und den Muskeltonus der Skelettmuskulatur bei Gesunden festgestellt werden. Folglich ist durch eine elastische Tapeanlage bei Gesunden von keinem signifikanten Effekt hinsichtlich isometrischer Maximalkraft auszugehen. Weitere Studien sollten die Effekte des elastischen Tapings auf andere Kraftarten (auxotonische, isotonische und isokinetische Maximalkraft), als auch auf Patienten mit bekannten Pathologien untersuchen. Außerdem sollte ein Effekt nach unterschiedlicher Anlagedauer weiter geprüft werden., Introduction: Elastic taping is a special type of bandage that is applied directly to the skin. Because of its elasticity there is no restriction of movement compared to regular athletic tape. There are different techniques for tape application taught in commercial courses offered by tape industry. The application of elastic tape is recommended in cases of muscle injury or injury of ligaments, changes of muscle tone, fascial dysfunctions, declined lymphatic flow, hyperalgesia and it is also used for prevention of injury and enhancement of muscular strength in healthy individuals. Elastic tape is applied in sports medicine, rehabilitation and physiotherapy. Despite common use of elastic tape there is only poor evidence of the effects and mechanisms so far. Aims: For healthy individuals it is claimed that elastic tape improves muscular strength, proprioception and muscle tone, reduces muscular exhaustion, minimizes muscle soreness and increases muscular perfusion and flexibility for healthy individuals. The aim of this study was to investigate the effects of elastic tape on 50 healthy participants in a randomized, controlled clinical trial. Methods: Maximal voluntary isometric contraction (MVIC) of the extensors of the knee was measured in an isometric dynamometer for every participant (M1). Meanwhile, superficial EMG signals were registered for Mm. vastii medialis and lateralis in both legs. After randomization elastic tape (Leukotape K}) was applied along the course of M. rectus femoris on one leg only (interventional group). There was no tape administered to the other leg (control group). Thereafter both legs were maximally exhausted in an isokinetic dynamometer. After wearing the elastic tape for a period of 48 hours a second MVIC and sEMG were registered (M2). After an exhaustive isokinetic excercise a third MVIC (M3) was measured. The same procedure was applied to both legs. Results: There was no significant difference of the enhancement of isometric strength between control and interventional group (p = 0,61). This also holds true for the sEMG of M. vastus medialis and lateralis ( p (VM) = 0.07, p (VL) = 0.09). To identify the impact on muscular exhaustion the difference of the average strength between M2 and M3 was evaluated. No significant differences could be observed neither for strength (p =0,49) nor sEMG ( p (VM) = 0.84, p (VL) = 0.70). Discussion: Concordant to other studies no significant effect was shown for elastic taping to improve muscle strength, to minimize muscular exhaustion or to change muscle tone in sceletal muscle for healthy individuals. Further research should investigate the effect of the period of wear, the influence on different types of strength and the effects on patients with different pathologies.