Volume 49, Issue 6

CILab ist ein PC-basiertes vielseitiges Laborsystem zur Implementierung und Erprobung neuartiger Stimulationsstrategien für Cochlea- Implantate. Im Gegensatz zu bestehenden Laborsystemen wird die gesamte Signalverarbeitung, vom Eingangssignal bis zur Erstellung der Stimulationsbefehle im Datenwort, nur mit Hilfe eines Personal Computers (PC) durchgeführt. Das erlaubt eine schnelle Implementierung neuer Stimulationsstrategien oder psychoakustischer Tests. Mit dem entwickelten System ist auch eine Echtzeit-Signalverarbeitung möglich, CILab kann dann wie ein Cochlea-Implantat-Sprachprozessor eingesetzt werden. Das System wurde erfolgreich für die Erprobung neuer Strategien und für zahlreiche psychoakustische Tests eingesetzt.   CILab is a computer-based versatile laboratory system for the implementation and evaluation of innovative stimulation strategies for cochlear implants. In contrast to existing laboratory systems the entire signal processing from the input signal to the creation of the data word for the implant is effected with the aid of a personal computer (PC). This permits rapid implementation of new stimulation strategies or psycho-acoustic tests. Real-time audio processing is also possible by using the CILab as a cochlear implant speech processor. The laboratory system has been employed with success for the evaluation of new strategies and numerous psycho-acoustic tests.

Automatisierte externe Defibrillatoren gewinnen zunehmend an Bedeutung. Allein in Deutschland wurden letztes Jahr mehr als 6000 Geräte installiert. Da die Anwender in aller Regel nur geringe medizinische Kenntnisse besitzen, sind besonders hohe Anforderungen an die automatische EKG-Diagnosefunktion (Flimmererkennung) zu stellen. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde ein vollautomatischer Teststand aufgebaut, der verschiedene am Markt verfügbare Geräte objektiv zu beurteilen erlaubt. Dabei stellte sich heraus, daß insbesondere ältere Geräte teilweise nicht die durch internationale Normen vorgegebenen Anforderungen an die Sensitivität bzw. Spezifität erfüllen. Ferner gibt es unterschiedliche Firmenphilosophien, die entweder die Sensitivität oder die Spezifität in den Vordergrund stellen. Bei der Auswahl eines Gerätes ist hierauf zu achten.   Automatic external defibrillators are gaining increasing acceptance. Last year 6000 devices were installed in Germany. Since the average user has only limited medical knowledge, high demands have to be made on the automatic ECG diagnosis (fibrillation detection). Within the framework of this study a fully automatic test system that permits an objective comparison of the performance of the various devices available on the market was constructed. Older devices in particular do not always meet the requirements defined by international standards with regard to sensitivity and specificity. In addition, company philosophy appears to differ in terms of the preferential emphasis on sensitivity or specificity. Purchasers of such devices need take these findings into consideration.

Das Zervixkarzinom zählt zu den häufigsten Krebserkrankungen der Frau, weshalb den Untersuchungen zur Krebsfrüherkennung eine besondere Bedeutung zukommt. Die Kolposkopie ist eine technisch einfache Methode, um frühzeitig auffällige Epithele zu erkennen. Nachteile der Kolposkopie bestehen in der geringen Spezifität und der hohen Inter-und Intraobserver-Variabilität. Innerhalb einer klinischen Pilotstudie erfolgte die Evaluation eines digitalen Kolposkopiesystems, bestehend aus einem herkömmlichen binokularen Kolposkop, gekoppelt mit einer CCD-Kamera und einem PC. Ziel der Studie war es, die Reproduzierbarkeit bei der Befundung von zervikalen Läsionen zu untersuchen und die Anwendbarkeit der digitalen Kolposkopie für telematische Fragestellungen zu prüfen. Insgesamt wurden 315 Patientinnen untersucht und statistisch ausgewertet. Die Patientinnen wurden zunächst einer herkömmlichen kolposkopischen Untersuchung unterzogen und diagnostiziert. Während dieser Untersuchung wurden digitale Bilder gespeichert, auf deren Basis ein zweiter in der Kolposkopie erfahrener Arzt eine Re-Evaluation der Befunde vornahm. Primär- und Sekundärbefunde jeder Patientin wurden in Anlehnung an die Rom-Klassifikation in 4 Befundklassen eingeteilt und verglichen. Zwischen Primär- und Sekundäruntersuchung bestand in 69 % der Fälle Übereinstimmung in der Befundeinstufung (κ = 0,60 ± 0,03). Es wurde kein statistisch signifikanter Bias zur Über- oder Unterbewertung festgestellt. Der Anteil der nichtauswertbaren Kolposkopien betrug 9,2 %. Damit ist die digitale Kolposkopie geeignet, Befunde am PC zu reproduzieren, vorausgesetzt, es liegen eine hinreichende Bildqualität und ein geeignetes Klassifikationsmodell zur Befundeinstufung vor. Durch die digitale Kolposkopie ergaben sich deutliche Vorteile im Hinblick auf die Verlaufskontrolle (Follow-up), die interne Qualitätskontrolle der Diagnose sowie die Aus- und Weiterbildung von Ärzten und Studenten. Zukünftig eröffnen sich in der Gynäkologie neue Möglichkeiten durch den Einsatz der Telekolposkopie.   Since carcinoma of the cervix is one of the most common cancers in women, screening of the cervix has acquired considerable importance. Colposcopy is a simple diagnostic method of detecting suspicious changes at an early stage. Shortcomings of this method are its low specificity and high inter- and intra-observer variability. A clinical pilot study was therefore carried out to investigate the advantages of a digital colposcopic system comprising a binocular colposcope coupled to a CCD camera and a computer. The aim of the study was to evaluate the reliability of diagnostic findings of the cervix obtained with digital colposcopy in comparison with standard binocular colposcopy, and to assess its suitability for telematic applications (teleconsultation, telediagnostics, treaching). A total of 315 patients were examined and statistically analysed. The patients were first submitted to a conventional colposcopic examination and a diagnosis was established. During the colposcopic examination camera images were stored on a computer, on the basis of which a second physician experienced in colposcopy reviewed the initial diagnosis. The primary and secondary findings of each patient were classified into 4 categories and compared following the Rome classification system. Agreement between the primary and secondary diagnosis was established in 69 % of the cases (κ = 0.60 ± 0.03). No bias was observed in terms of under- or overrating. The percentage of non-assessable colposcopic examinations was 9.2%. Digital colposcopy is therefore suitable for reproducing diagnostic findings on the computer, given adequate digital image quality and a suitable classification model. The method has clear advantages with regard to follow-up, internal quality control of the diagnosis, and the training and further education of physicians and students. In the future, telecolposcopy may open up new opportunities in gynaecology.

Die Verwendung eines Klebers in der Unfallchirurgie ist eine attraktive Technik, um getrennte Knochenstrukturen schnell zusammenzufügen, ohne Schrauben und Platten zu verwenden. Ziel der Arbeit war, die Eigenschaften eines bioresorbierbaren Knochenklebers in vitro zu analysieren sowie dessen Struktur und Abbau in vivo zu bewerten. Der neuentwickelte Kleber auf der Basis von Alkylen-bis(oligolactoyl)-methacrylaten arbeitet mit einem Zweikomponenten-Initiatorsystem. Die Ausgangsprodukte für die Synthese sind Ethylenglycol, Milchsäure und Methacrylsäure. Bei der Degradation in vitro wird der ausgehärtete Kleber durch Hydrolyse der Esterbindungen zerlegt. Die Abbauprodukte sind niedrigmolekulare Produkte, bestehend aus Ethylenglycol, Milchsäure und Oligomeren der Methacrylsäure. Für alle Polymerpellets der Monomere (MMA, HEMALA, ELAMA) wurde in der 1. Woche ein Masseverlust von 12 % beobachtet. Von Woche 2 bis Woche 20 wurde ein linearer Masseverlust von 1,5 % pro Woche, somit von 40 % nach 20 Wochen ermittelt. Bei Betrachtung der Ultrastruktur in vivo stellten sich die Klebervarianten als transparente und homogene Masse mit großen elektronendichten Vakuolen dar. Unterschiede konnten in Struktur und Degradation nicht analysiert werden. Ein Kleberabbau durch Hydrolyse und Phagozytose bei einer guten Biokompatibilität konnte nachgewiesen werden.   In trauma surgery gluing is an attractive method of bonding fractured bone, which is rapid and does not require the use of screws and plates. The purpose of this study was to analyze in vitro the properties of a new bioresorbable bone glue, and in vivo its structure and degradation. The newly developed bone glue is based on alkylenbis(oligolactoyl)methacrylates and employs a two-component initiator system. Starting components for synthesis are ethylene glycol, lactic acid and methacrylic acid. In vitro the solidified glue is degraded via hydrolysis of ester bonds. Degradation products are ethylene glycol, lactic acid and oligomeres of methacrylic acid. After the first week polymer pellets (MMA, HEMALA, ELAMA) showed a weight loss of 12 %. From week 2–20 a linear weight loss of 1.5 % per week, that is 40 % after 20 weeks, was observed. The in vivo investigations of the ultrastructure of the glue revealed a transparent and homogeneous mass with large electron-tight vacuoles. Differences in structure and degradation were not observed. Degradation of glue by hydrolysis and phagocytosis, with good biocompatibility was demonstrated.

Die Oberflächenelektromyographie stellt bei geeignet gewählter Anwendungs- und Auswertungsmethodik für die klinische und experimentelle Orthopädie ein relativ einfach anwendbares Verfahren dar, um den zeitlichen Verlauf der Aktivierung von Skelettmuskeln eines Patienten beim Gehen darzustellen. Es kann damit der Einfluß sowohl von veränderten äußeren Gehbedingungen (z. B. von orthopädisch zugerichtetem Schuhwerk) als auch von krankheits- oder therapiebedingten Veränderungen des Muskuloskeletalsystems auf das individuelle muskuläre Gangbild dargestellt werden. Die Aussagekraft solcher Untersuchungen ist dabei grundsätzlich vom Ausmaß der Reproduzierbarkeit des ganganalytischen Befundes eines Probanden begrenzt, der in unverändertem körperlichem Zustand zu verschiedenen Zeiten unter gleichbleibenden experimentellen Bedingungen untersucht wird. Unsere Experimente zeigten, daß der Grad der Reproduzierbarkeit von elektromyographischen Aktivitätskurven, die durch Ensemblemittelung über eine ausreichend große Zahl von Doppelschritten gewonnen werden, intraindividuell bei verschiedenen Muskeln und interindividuell bei verschiedenen Probanden unterschiedlich ist. Die intraindividuelle Reproduzierbarkeit innerhalb der gleichen experimentellen Sitzung ist sehr hoch und erheblich besser als bei Messungen an verschiedenen Tagen. Die grundsätzliche Charakteristik der Kurvenform ist in experimentellen Sitzungen an verschiedenen Tagen besser reproduzierbar als die absoluten Amplitudenhöhen. Die bei einem Patienten im Verlauf einer operativen oder konservativen Therapie bei gleichen äußeren Versuchsbedingungen ermittelten Unterschiede in ganganalytischen Befunden müssen vor diesem Hintergrund hinsichtlich ihrer tatsächlichen Herkunft sehr sorgfältig interpretiert werden.   With suitable application and signal processing methods, surface electromyography is a comparatively simple instrument for investigating the temporal pattern of the muscular activity of a walking subject. The influence of changes both in the external experimental conditions (e.g. orthopedic shoe design) and in the human locomotor system (due to disease or therapy) on the individual muscular gait characteristics can be documented in this way. The usefulness of this kind of investigation is basically limited by the reproducibility of the gait analytical findings of the subject, who is examined at different times with unchanged bodily state and under identical experimental conditions unchanged. In our experiments we observed that the reproducibility of electromyographic activity curves obtained by ensemble averaging over a sufficiently high number of full strides differs for different muscles and in different subjects. Within the same experimental session it is very high and considerably better than in experiments done on different days. In examinations done on different days the basic characteristics of the activity curves are reproduced better than the absolute height of the amplitudes. In view of these findings the differences observed in the gait analysis of patients in the course of operative or conservative therapy have to be interpreted very carefully as to their true origin.

Anwendungen in der roboterunterstützten Chirurgie basieren derzeit auf der Anpassung von Manipulatoren aus der industriellen Fertigung. Es wird in der vorliegenden Arbeit eine neuartige rotatorische Getriebekinematik für einen Manipulator beschrieben. Sie wurde speziell für den Einsatz in der roboterunterstützten Chirurgie konstruiert. Es wird der Aufbau der Getriebekinematik für die Positionierung und Ausrichtung eines Anlenkpunktes beschrieben. Die Vorwärts- und Inverskinematik wurde berechnet. Eine konstruktiver Lösungsvorschlag wird gezeigt. Das Getriebe basiert auf zwei Scheibensystemen. Jedes dieser Systeme besteht aus gegeneinander verdrehbaren Scheiben, deren Bauform und -größe so gewählt sind, daß ein Anlenkpunkt innerhalb der Bewegungsgrenzen des Getriebes frei positioniert werden kann. Die Kinematik ermöglicht somit eine x - y -Positionierung mit rein rotatorischen Bewegungen. Eine räumliche Anordnung von zwei gleichen Scheibensystemen läßt Bewegungen in vier Freiheitsgraden (DOF) zu. Das Bauprinzip erweist sich als kompakt, weiter miniaturisierbar, flexibel und günstig herzustellen. Aufbauend auf dem mechanischen Konzept, soll ein neuer kleiner automatisierter Manipulator für den operativen Einsatz entwickelt werden.   Applications in robot-aided surgery are currently based on modifications of manipulators used in industrial manufacturing processes. In this paper we describe novel rotatory kinematics for a manipulator, specially developed for deployment in robot-aided surgery. The construction of the gearing mechanism used for the positioning and orientation of a linkage point is described. Forward and inverse kinematics were calculated, and a constructive solution proposed. The gearing mechanism is based on two disk systems, each of which consists of two opposing rotatable discs. The construction was designed in such a way that the linkage point can be positioned freely anywhere within the mechanism’s range of motion. The kinematics thus permits an x-y-positioning via rotating movements only. The spatial arrangement of two of such disc systems permits movements in four degrees of freedom (DOF). The construction is compact, but can be further miniaturized, is flexible and manufacturing costs are low. On the basis of this mechanical concept a new, small automated manipulator for surgical application will be developed.

Eine zementlos implantierte Hüftpfanne muß eine primäre Stabilität garantieren und postoperativ osseointegrieren. Für beide Bedingungen ist der sich unmittelbar nach der Implantation ergebende Kontakt zwischen Knochen und strukturierter Pfannenoberfläche ausschlaggebend. Es werden zwei verschiedene Pfannentypen der Firma ESKA (Typ Standard und Typ Kapuziner; ESKA Implants, Lübeck, BRD) in Hüftbeine älterer Verstorbener implantiert. Nach Plastination werden dünne Serienschnitte hergestellt. An Hand von Röntgenbildern wird der Kontakt zwischen Knochen und Metallspongiosa quantifiziert. Densitometrische Analysen erlauben Aussagen zur Kontaktqualität.   An uncemented implanted acetabular cup must ensure primary stability and postoperative osteointegration. For both conditions the immediate postoperative contact between bone and the structured surface of the cup is of decisive importance. Two different types of acetabular cups manufactured by ESKA (standard model and Kapuziner model) were implanted in the innominate bones of elderly deceased persons. After plastination, thin serial sections were obtained. On the basis of X-rays of these sections, contact between bone and the reticulate surface of the cups was quantified. The quality of the contact was analysed densitometrically.