Volume 50, Issue 11

We present the result of on-line feedback Brain Computer Interface experiments using adaptive and non-adaptive feature extraction methods with an on-line adaptive classifier based on Quadratic Discriminant Analysis. Experiments were performed with 12 naïve subjects, feedback was provided from the first moment and no training sessions were needed. Experiments run in three different days with each subject. Six of them received feedback with Adaptive Autoregressive parameters and the rest with logarithmic Band Power estimates. The study was done using single trial analysis of each of the sessions and the value of the Error Rate and the Mutual Information of the classification were used to discuss the results. Finally, it was shown that even subjects starting with a low performance were able to control the system in a few hours: and contrary to previous results no differences between AAR and BP estimates were found.   Wir zeigen Ergebnisse eines Brain-Computer Interfaces mit online-feedback wobei adaptive und nicht-adaptive Merkmalsextraktionsmethoden mit einem adaptiven, auf quadratischer Diskriminanzanalyse-basierender, Klassifikator verwendet wurden. Dazu wurden Experiment mit 12 untrainierten Versuchspersonen an jeweils 3 verschiedenen Tagen durchgeführt, wobei Feedback bereits mit Beginn der ersten Messung, d. h. ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen „Trainingssitzung” gegeben werden konnte. Jeweils sechs Personen erhielten Feedback basierend auf Adaptive Autoregressiven (AAR) Parametern und auf logarithmierten Bandleistungswerten (BP). In der Studie wurde eine „single-Trial” Analyse für jede Sitzung durchgeführt, wobei die Fehlerrate und die „Mutual Information” als Evaluierungsmerkmale verwendet wurden. Es konnte gezeigt werden, das selbst Personen mit anfänglich schlechter Performanz nach einigen Stunden in der Lage waren das System zu kontrollieren. Im Gegensatz zu früheren Ergebnissen konnten keine Performanz-Unterschiede zwischen AAR und BP Schätzwerten gefunden warden.

In einer prospektiven Studie wurden bei 200 Patienten mit endoprothetischem Ersatz des Hüft- oder Kniegelenkes, wobei 100 Patienten davon als Vergleichsgruppe ohne Retransfusion dienten, die Hb- und Hk-Verläufe, Menge und Qualität des retransfundierten Drainageblutes, der Bedarf an Eigen- und Fremdblut sowie auftretende Komplikationen und Kosten verglichen. Die retransfundierte Menge des Drainageblutes nach Hüftendoprothesenimplantation betrug durchschnittlich 387 ± 194 ml und nach Knieendoprothesenimplantationen 595 ± 250 ml. Das Retransfusionsblut hatte einen durchschnittlichen Hämoglobinwert von 5,2 ± 0,9 mmol/l bei einem Hämatokrit von 0,24 ± 0,05. Unmittelbar mit der Retransfusion zu assoziierende Komplikationen traten nicht auf. Der Transfusionsbedarf von Eigen- bzw. Fremdblut verringerte sich in der Knieendoprothesengruppe um 30% und bei den Hüftendoprothesenpatienten um ca. 25 %. Die autologe Retransfusion ungewaschenen Drainageblutes ist eine effiziente Methode zur Einsparung perioperativer Fremdbluttransfusionen bei endoprothetischem Ersatz von Hüft- und Kniegelenken. Wesentliche Komplikationen traten nicht auf, so dass dieses Verfahren für die klinische Anwendung ausreichend sicher erscheint. Die Methode ist in ihrer Handhabung einfach und ohne wesentlichen technischen Aufwand einsetzbar. Die autologe Retransfusion von Drainageblut kann zu einer deutlichen Kosteneinsparung beitragen.   The method of retransfusion of drainage blood as known from the literature was investigated in a prospectiv study regarding effectivness and rate of side effects. 200 patients who underwent total hip and knee arthroplasty were investigated concerning hemoglobin, hematocrit, amount and quality of the retransfused drainage blood, the amount of autologous and homologous transfusions as well as complications and costs. 100 of these patients were selected as the control group. The amount of the retransfused drainage blood after hip arthroplasty amounted an average of 387 ± 194 ml and after knee arthroplasty 595 ± 250 ml. The retransfused blood had an average hemoglobin of 5,2 ± 0,9 mmol/l with a hematocrit of 0,24 ± 0,05. No complications directly associated to the retransfusion were found. The need of transfusion was reduced for patients with knee arthroplasty about 30 % and for hip arthroplasty about 25 %. The retransfusion of unwashed drainage blood is a sufficient method to reduce perioperative homologous blood transfusion in patients with arthroplasty of hip and knee. Substantial complications were not observed, so that this method seems to be save enough for clinical usage. The method is easy to handle and usable without special technical devices. The autologous retransfusion of drainage blood can contribute to lower costs in patients treatement.

Besides protecting the internal organs of the thorax, the rib cage is the site of numerous muscle attachments. It also decreases the overall flexibility of the thoracic spine. This study developed finite element (FE) models of the thoracic spine with and without the rib cage, and the effects of the rib cage on thoracic spine flexibility were determined. The numerical models were validated by comparing the maximum rotation of the models for several loading cases with experimental data in the literature. After adapting the material properties for the discs and ligaments, the calculated maximum rotations differed from the measured median values by less than 1° without the rib cage and by less than 2.5° with it. The rib cage decreased the mean flexibility of the thoracic spine by 23 % to 47 %, depending on the loading plane. Assuming the ribs to be rigid beams required a corresponding reduction of ligament stiffnesses in order to achieve the same agreement of the maximum rotations with the measured median values. Interconnecting the FE thoracic spine model plus rib cage with the existing detailed FE lumbar spine model improves the simulation of force directions of muscles attached to the rib cage or thoracolumbar spine. In addition, such a model is suitable for determining the effects of lumbar spine implants on spinal balance.   Die Rippen schützen die inneren Organe im Brustkorb und sind Ansatzpunkte für eine Vielzahl von Muskeln. Der Brustkorb reduziert die Flexibilität der Brustwirbelsäule. In dieser Studie wurden Finite-Elemente-Modelle der Brustwirbelsäule mit und ohne Brustkorb entwickelt. Der Einfluss des Brustkorbs auf die Flexibilität der Brustwirbelsäule wurde bestimmt. Die Rechenmodelle wurden validiert durch den Vergleich der maximalen Rotation bei verschiedenen Belastungen mit experimentell ermittelten Werten aus der Literatur. Nach einer Anpassung der Materialwerte für die Bandscheiben und Bänder wichen die berechneten maximalen Rotationen beim Modell ohne Brustkorb um weniger als 1° und bei Modell mit Brustkorb um weniger als 2,5° von den entsprechenden Medianwerten einer publizierten experimentellen Studie ab. Der Brustkorb verringerte die mittlere Flexibilität der Brustwirbelsäule um 23 % bis 47 %, abhängig von der Belastungsebene. Wenn die Rippen als starr angenommen wurden, mussten die Bandsteifigkeiten entsprechend reduziert werden, um eine gleich gute Übereinstimmung mit den gemessenen Werten bei der maximalen Rotation zu erreichen. Die Verbindung des Brustwirbelsäulenmodells mit einem existierenden Finite-Elemente-Modell der Lendenwirbelsäule erlaubt eine realistischere Simulation der Kraftrichtung der Muskeln, die an den Rippen bzw. an der Brustwirbelsäule ansetzen. Außerdem kann mit diesem Modell der Einfluss von Implantaten im Bereich der Lendenwirbelsäule auf die Balance der Wirbelsäule untersucht werden.

Der Viskosität von Moorbrei kommt im Hinblick auf seine thermischen Eigenschaften bei der therapeutischen Anwendung eine besondere Bedeutung zu. Bislang gibt es noch keine Antwort auf die Frage, inwieweit Badetorf, zubereitet aus Torf mit initial unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden, die pharmakologischen Eigenschaften zu ändern vermag. Die Ziele dieser Arbeit waren es daher zum Einen festzustellen, welcher initiale Feuchtigkeitsgrad von Torf bei seiner Verdünnung mit Wasser mindestens vorliegen darf, damit er die therapeutisch gewünschte Viskosität erlangt und zum anderen inwieweit die pharmakologischen Eigenschaften von Badetorf, abhängig vom initialen Feuchtigkeitsgrad, beeinflusst werden. Aus Torf mit unterschiedlichen initialen Feuchtigkeitsgraden wurde Badetorf, zubereitet der die Anforderungen an die Quentinsche Schriftprobe und damit an die notwendige Konsistenz für die therapeutische Anwendung erfüllt. In den vorliegenden in vitro-Untersuchungen wurde weiterhin die Wirkung von WTE aus Torf mit unterschiedlichen initialen Feuchtigkeitsgraden, auf die spontane kontraktile Aktivität der glatten Muskelstreifen des Meerschweinchenmagens untersucht. Es wurde festgestellt, dass sich die Fähigkeit von Torf zur erneuten Wasserresorption deutlich reduzierte, soweit sein initialer Feuchtigkeitsgrad unter 60 % lag. Aufgrund des reduzierten Wassergehalts des Badetorfes verschlechtern sich seine thermische Eigenschaften. Dies gilt für Torf mit einem initialen Feuchtigkeitsgrad von unter 60 %. Erstens kann mittels der Quentinschen Schriftprobe, die eine Bestimmung der optimalen Viskosität des Badetorfes vor der therapeutischen Anwendung ermöglicht, gleichzeitig eine Aussage über die maximale Wasserabsorptionsmöglichkeit von Torf, d. h. Wasser bis zur Erreichung eines Gelzustandes zu binden, machen. Die Ergebnisse zeigen zweitens, dass die Anfangsfeuchtigkeit des Torfes die pharmakologischen Eigenschaften nicht beeinflusst.   The viscosity of balneological peat got special meaning according to its thermical features. Until now, there has been no answer on the question in how far balneological peat, which is prepared with different degrees of humidity, can vary the pharmacological character. Aim of this work was, on the one hand, to examine which initial degree of peat-humidity is necessary to get the wished viscosity in therapy when diluted with water. On the other hand, how far the pharmacological character of balneological is influenced by the initial degree of humidity. From peat, with initial different degrees of humidity, balneological peat is prepared, fulfilling the demands of the Quentin-Test and therefore the necessary consistence for therapy. Here in this work the in-vitro effect of aqueous peat extract (APE) on the spontaneous contractile activity of the smooth muscle fibres of guinea-pig stomachs was examined. The APE used got initial different degrees of humidity. It was found out, that the ability of peat according to a new water-uptake, with a initial humidity under 60 %, was clearly reduced. Because of the reduced water content of balneological peat its thermical features were deteriorated. This goes for peat with a humidity factor < 60 %. First, with the Quentin-Test, showing the optimal viscosity of peat before medical use, you can also make statements according its ability of maximum uptake of water, meaning the ability taking up water until it becomes gel-like. Second, the results show that the initial humidity of peat got no influence on the pharmacological features.

Zur Therapie der hochgradigen Stuhlinkontinenz integriert das German Artificial Sphincter System GASS erstmals alle wesentlichen Funktionsbausteine in einer Schließmuskelprothese. Ein bidirektional arbeitender und hochleistungsfähiger Piezoantrieb, kleinsten Ausmaßes, ermöglicht eine ferngesteuerte Bedienung. Diese Studie berichtet erstmals über die Optimierung der Leistungscharakteristik der Piezopumpe und Weiterentwicklung von GASS zu einem funktionsfähigen Vollimplantat. Am Großtiermodell wurde eine erste Kurzzeitevaluierung vorgenommen. Die Prothese zeichnet sich durch ein einfaches Handling, Betriebsstabilität und hohe Kontinenzeffektivität aus.   The German Artificial Sphincter System GASS consists of a support ring which includes a fluid reservoir on the outer side and an occlusive cuff on the inner side. The cuffs are designed as polyurethane hollow bodies with a pre-determined inflation volume and are connected to an integrated piezo micropump/valve unit. To evaluate the threshold of continence, the GASS was placed around the anorectal junction via a perineal approach in one mini pig. The novel cuff design reduces the occlusion pressure and allows low compression volumes. Low operating pressures indicate a minor risk of ischemia injury of the bowel. The operation time is estimated at about 6 days with no recharging of the battery. The novel remote controlled GASS is a highly integrated prosthesis for placement around the anal canal or lower rectum and is effective in restoring continence for liquids and solids in vitro and in vivo.