Einfluss eines Armassistenzsystems für laparoskopische Eingriffe auf Muskelaktivität, Bewegungsverhalten und Haltung des Nutzers - explorative Evaluation bei simulierten laparoskopischen Eingriffen

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

Entanglement, elasticity and viscous relaxation of actin solutions

We have investigated the viscosity and the plateau modulus of actin solutions with a magnetically driven rotating disc rheometer. For entangled solutions we observed a scaling of the plateau modulus versus concentration with a power of 7/5. The measured terminal relaxation time increases with a power 3/2 as a function of polymer length. We interpret the entanglement transition and the scaling of the plateau modulus in terms of the tube model for semiflexible polymers.Comment: 5 pages, 4 figures, published versio

Dynamic structure factor of a stiff polymer in a glassy solution

We provide a comprehensive overview of the current theoretical understanding of the dynamic structure factor of stiff polymers in semidilute solution based on the wormlike chain (WLC) model. We extend previous work by computing exact numerical coefficients and an expression for the dynamic mean square displacement (MSD) of a free polymer and compare various common approximations for the hydrodynamic interactions, which need to be treated accurately if one wants to extract quantitative estimates for model parameters from experimental data. A recent controversy about the initial slope of the dynamic structure factor is thereby resolved. To account for the interactions of the polymer with a surrounding (sticky) polymer solution, we analyze an extension of the WLC model, the glassy wormlike chain (GWLC), which predicts near power-law and logarithmic long-time tails in the dynamic structure factor.Comment: 14 pages, 5 figures, final versio

Lymphoblastoide Zelllinien als Modell zur Biomarkerfindung bei Depression

Depression ist heutzutage weltweit eine der häufigsten psychischen Erkrankungen. Daher gewinnt die Therapie dieser Erkrankung mehr an Bedeutung. Die Auswahl der Antidepressiva basiert zurzeit nur auf unspezifischen Kriterien. Eine personalisierte Therapie mit Biomarkern wird daher immer mehr angestrebt. Biomarker sollten in klinischen Studien reproduzierbar sein. Ziel dieser Studie ist es ein mögliches reproduzierbares Modell zu untersuchen um zukünftige Biomarker zu identifizieren. Dazu wurden 33 Lymphoblastoide Zelllinien (LCL) von Patienten, deren klinischer Verlauf bekannt ist, aus der Munich Antidepressant Response Signature-Studie (MARS) gewonnen, der wachstumshemmende Effekt von Imipramin, Paroxetin, Mirtazapin und Epigallocatechingallat (EGCG) sowie die Konzentration und Genexpression von potentiellen Biomarkern (Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), dessen Vorläufer ProBDNF und Cell adhesion molecule with homology to L1CAM (CHL1)) untersucht und von den Probanden der BDNF Genotyp bezüglich Val66Met-Polymorphismus erhoben. LCLs sind mit Ebstein-Barr-Virus immortalisierte B-Lymphozyten, die die genetischen und epigenetischen Eigenschaften der Testpersonen wiederspiegeln. Ein Ergebnis unserer Studie zeigte, dass LCLs ein individuelles und klassenspezifisches Verhalten auf die wachstumshemmenden Effekte der Antidepressiva und EGCG haben. Des Weiteren wurde eine Korrelation zwischen klinischen Daten, z.B. fünf Wochen Response und acht Wochen Remission und den erhobenen Daten untersucht. Imipramin zeigte bei niedriger Konzentration eine Zellproliferation. Diese Ergebnisse korrelieren mit der fünf Wochen-Response (p = 0,035). Mit diesen Versuchen und den klinischen Daten konnte gezeigt werden, dass Lymphoblastoide Zelllinien ein mögliches Modell zur Biomarkerfindung darstellen. Es müssen jedoch noch weitere Untersuchungen durchgeführt werden

Mahafaly Pastoralisten zwischen Struktur und Agency : Entwicklung, institutioneller Wandel und Anpassung in Südwest-Madagaskar

It is well known that the development and adaptation capacities of rural communities in the developing world largely depend on the flexibility of the communities’ ‘social structure’ (the community as a norm-group itself, together with its ‘institutions’ as the legal, moral and ideological framework). ‘Structures’ that have been identified by research as being crucial for rural livelihoods are found to be specific non-market security structures that are based on concepts of solidarity, reciprocity, and kinship. It is also widely acknowledged that ‘agency’ (understood as the decision-making and action-taking of individuals, including their aims to influence others) also plays a role. However, very little is known about how the interplay between ‘structure’ and ‘agency’ shapes institutional change and adaptation. Specifically, proper analytical frameworks for analyzing this interplay are missing. This dissertation aims to contribute to our understanding of development and adaptation capacities of rural communities against the backdrop of current mechanisms of social security and their evolution, to the interplay of different factors in such processes of institutional change, and the relationship between structure and agency, as well as to the required development of appropriate analytical frameworks. Empirical research was conducted on the Mahafaly Plateau in South-West Madagascar with three detailed micro-studies on cases of change, analyzing them through the lens of Contemporary Classical Institutional Economics and the Framework for Modeling Institutional Change (Ensminger 1992), then proposing suggestions on how to improve the framework. The cases reveal that indeed ‘agency’ is an important factor shaping institutional change on the local or regional level. Institutional change is found to be both driven by collective action as well as evolutionary mechanisms. Importantly, agency is influencing both of these mechanisms. The results may be transferred to other rural societies of the developing world that also base the enforcement of their formal institutions on orality, ideologically value personal freedom and procedural liberty, and show a high diversity of institutions of all kinds. For such societies, the results suggest that the societal environment on the one hand favors adaptation on the level of individuals or small groups and allows these actions to evolutionary change institutions. On the other hand, adaptation based on designed institutional change and collective action is difficult to plan and execute. The framework applied to the cases is shown to be suitable as it allows us to shed light on changes in institutions including ideology as a result of the interplay between individual actors and their behavior, changes in external factors such as relative prices, the constellations of actors, and their bargaining power. By modifying the framework by adding ‘agency’ as one of the core elements, the analysis becomes even more comprehensive.Es ist bekannt, dass die Entwicklungs- und Anpassungskapazitäten ländlicher Gemeinschaften in Entwicklungsländern stark von der Flexibilität ihrer ‚sozialen Struktur‘ abhängig sind, d.h. der Gemeinschaft als Norm-Gruppe und ihrer ‚Institutionen‘, d.h. ihres legalen, moralischen und ideologischen Rahmens aus nationalen und lokalen Regeln, sozialen Normen, geteilten mentalen Modelle, Perzeptionen und Ideologien. Als elementar für ländliche Livelihoods angesehen werden die spezifischen nicht-markt-basierten Sicherheits-Strukturen, basierend auf Konzepten von Solidarität, Reziprozität und Verwandtschaft. Auch ist bestätigt, dass auch ‚Agency‘ eine wichtige Rolle spielt, verstanden hier als das Entscheidungen-Treffen und Handeln von Individuen, mit dem Ziel der Einflussnahme. Die Dissertation möchte einen Beitrag zum Verständnis der Entwicklungs- und Anpassungsfähigkeit ländlicher Gemeinden vor dem Hintergrund sozialer Sicherheit und ihrer Entwicklung leisten, sowie des faktoriellen Zusammenspiels in solchem institutionellen Wandel, einschließlich der Beziehung zwischen „Struktur“ und „Agency“, sowie der Entwicklung geeigneter Frameworks. Empirische Forschung wird in Form von drei detaillierten Mikro-Fallstudien auf dem Mahafaly-Plateau im Südwesten Madagaskars durchgeführt und durch die Linse der zeitgenössischen klassischen Institutionenökonomie und des Framework for Modeling Institutional Change (Ensminger 1992) analysiert. Die Fallstudien zeigen, dass „Agency“ ein wichtiger Faktor ist, der den institutionellen Wandel auf lokaler oder regionaler Ebene prägt. Institutioneller Wandel wird hier sowohl durch kollektives Handeln als auch durch evolutionäre Mechanismen angetrieben, und „Agency“ beeinflusst beide Mechanismen des Wandels. Die Ergebnisse können auf andere ländliche Gemeinschaften in Entwicklungsländern übertragen werden, die ebenfalls die Durchsetzung ihrer formalen Institutionen auf das mündliche Wort gründen, persönliche Autonomie und Verfahrensfreiheit ideologisch hoch schätzen und eine hohe Vielfalt an Institutionen aller Art aufweisen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass in solchen Gemeinschaften auf der einen Seite das gesellschaftliche Umfeld eine Anpassung auf der Ebene von Individuen oder kleinen Gruppen begünstigt und deren Aktionen leicht zu evolutionärem institutionellen Wandel führen. Andererseits sind Anpassungen für die es einen geplanten instutionellem Wandel und kollektives Handeln benötigt schwer umzusetzen. Das für die Analyse der Fallstudien verwendete Framework for Modeling Institutional Change erweist sich als geeignet, da es uns erlaubt Veränderungen in Institutionen, einschließlich Ideologien, zu beleuchten, und als Zusammenspiel zwischen individuellen Akteuren und ihrem Verhalten, Veränderungen externer Faktoren wie relativen Preisen, den Konstellationen der Akteure und ihrer Verhandlungsmacht. Das Hinzufügen von „Agency" zu den Kernelementen des Frameworks erlaubt eine noch umfassendere Analyse

Metropolis Marketing : Target Group Adolescents

„Urbane Ballungsregionen gewinnen weltweit an Bedeutung. Viele Menschen zieht es in metropolennahe Räume, weil sie dort wirtschaftliche und technologische Vielfalt sowie einen hohen Freizeitwert vorfinden." [IHK WirtschaftsForum 2014, 24]. Diese Aussage beschreibt sehr zutreffend die Forschungsrelevanz dieser Arbeit. Eine Definition des Begriffs Metropole anhand eigens aufgestellter Kriterien versucht Klarheit darüber zu schaffen, welche Stadt als Metropole angesehen werden kann. Bisher gewonnene Erkenntnisse aus Stadtmarketingperspektive werden auf diesen Begriff übertragen, sodass Metropolmarketing als Weiterentwicklung anzusehen ist. Die zielgruppengerechte Ansprache jugendlicher Personen nimmt hierbei einen besonderen Stellenwert ein, um auf mögliche Trends und entwicklungsbedingte Probleme im Zuge immer größer werdender Städte aufmerksam zu machen. In diesem Zusammenhang werden mit Hilfe leitfadengestützter Experteninterviews verschiedene Kommunikationsinstrumente auf deren Erfolgswahrscheinlichkeit diskutiert, sodass die ermittelten Ergebnisse durchaus für Handlungsempfehlungen genutzt werden können.Urban agglomerations become more important worldwide. A lot of people move close to metropolises regions, because they find there economical and technological diversity as well as a high recreational value [vgl. IHK WirtschaftsForum 2014, 24]. This statement describes very appropriately the relevance of research. A definition of the word metropolis by means of own criteria tries to clarify which city can be viewed as metropolis. Up to now findings from city marketing perspective are transferred on this term, so that metropolis marketing can be seen as future trend. The target group appropriate appeal of adolescent persons take on an important role to call attention to possible trends and problems conditional on evolution of ever growing cities. In this context different communication instruments are discussed of their probability of success with the help of guided expert interviews, so that identified results can be used for guidance

Die Macht der Wirkungsannahmen

The collaboration between the military and the media that we know today was developed in the first half of the 20th century. This study shows that military leaders were primarily interested in the media because they hoped to achieve objectives that would otherwise be beyond their capacities: they wanted to influence populations, parliaments, and governments – in times of war and peace