Erweiterung eines Schultersimulators
Insgesamt werden 27 Muskeln benötigt, um eines der wichtigsten Körperteile stützen oder bewegen zu können: Die Schultern sind ein komplexes Gebilde und deshalb besonders anfällig auf Verletzungen. Am IMES wurde im Rahmen dieser Masterarbeit ein bereits bestehender Schultersimulator erweitert. Dank dieser Entwicklung lässt sich das muskuloskelettale System der Schulter jetzt besser simulieren und erforschen.
Wissenslücken und mechanische Herausforderungen
Die Schultern gehören zu den komplexesten Gebilden des menschlichen Körpers. Sie benötigen 27 Muskeln, um gehalten oder bewegt zu werden. Falls die Funktion der Schultern beeinträchtigt ist, kann dies für ein unabhängiges, eigenständiges Leben im Alltag dramatische Folgen haben: Die Ausübung von Tätigkeiten wie Anziehen, Kochen oder Körperreinigung kann massiv beeinträchtigt werden, betroffene Personen benötigen Unterstützung. Entsprechend anspruchsvoll ist die Behandlung von Verletzungen in der Schulterpartie. Je besser die Schultern – und insbesondere das Schultergelenk – erforscht sind, desto grösser sind die Chancen, dass eine Verletzung komplett geheilt werden kann. Im Bereich der biomedizinischen Forschung lässt sich diesbezüglich noch einiges leisten. Auch fehlt es am nötigen Grundlagenwissen, um die Möglichkeiten von chirurgischen Eingriffen einschätzen zu können.
Modulare Erweiterung als Lösung
Um den Simulator steuern zu können, musste anhand eines Real Time Controllers eine Verbindung zwischen der Hardware und der LabVIEW-Software erstellt werden. So kann der Simulator durch ein eigens dafür programmiertes Real Time Device angesteuert werden. Dank dieser Erweiterung kann nun ein höheres Level von Muskel- und Gelenkkräften im physiologischen Bereich von In-vivo-Messungen simuliert werden. Um den Simulator auszubauen, wurden ein Thorax und mehrere Motoren mit einer Spule und Kraftmessdosen in den bereits bestehenden Schultersimulator integriert. Diese neue Einheit wurde jedoch nicht fix verbaut. Für Tests anderer Art kann der Simulator innerhalb weniger Minuten in den Ursprungszustand gebracht werden. So lassen sich nun eine Vielzahl von Untersuchungsanordnungen durchführen und bestehende Modelle validieren.
Mit der Masterarbeit «Erweiterung einer patientenspezifischen, experimentellanalytischen Schultersimulation» hat Dennis Lange seinen Titel als Master of Science in Engineering (MSE) erworben. Betreut wurde er am Institut für Mechanische Systeme im Fachbereich Biomechanical Engineering.
Betreuer: Daniel Baumgartner