@phdthesis{Sauer2011, author = {Sauer, Alexander}, title = {Vergleichende biomechanische Untersuchung einer winkelstabilen Konturenplatte zur Stabilisierung von Frakturen der distalen Fibula in einem Osteoporose simulierenden Knochenmodell}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66755}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2011}, abstract = {Nach operativer Stabilisierung distaler Fibulafrakturen mit einem Standardimplantat wird bislang eine Teilbelastung der betroffenen Extremit{\"a}t empfohlen. Diese ist in der Nachbehandlung bei {\"a}lteren Patienten mit eingeschr{\"a}nkten koordinativen F{\"a}higkeiten und Begleiterkrankungen stark eingeschr{\"a}nkt. Gegenstand dieser Arbeit sind vergleichende biomechanische Untersuchungen einer winkelstabilen Konturenplatte, einer konventionellen Konturenplatte sowie der AO-Drittelrohrplatte. Entsprechende Experimente wurden in einem Osteoporose simulierenden Knochenmodell (Synbone, Generic bone, osteoporotic, 0080) durchgef{\"u}hrt. Hierbei wurde zum einen eine Torsionsgrenzkraftmessung und zum anderen eine zyklische Torsionstestung (4000 Zyklen mit 20\% des maximalen Drehmomentes) durchgef{\"u}hrt. Es konnte gezeigt werden, dass das Drehmoment bei Versagen ab einer Schraubenl{\"a}nge von 16 mm sowie das maximale Drehmoment, welches zum Implantatversagen der winkelstabilen Konturenplatte f{\"u}hrte ab einer Schraubenl{\"a}ngen von 14 mm stets gr{\"o}ßer war als dasjenige der konventionellen Konturenplatte. Ebenso zeigte sich eine {\"U}berlegenheit gegen{\"u}ber der Drittelrohrplatte. Diese {\"u}berlegenenen biomechanischen Eigenschaften, welche zus{\"a}tzlich in einer weiterf{\"u}hrenden experimentelle Arbeit mit humanen osteoporotischen Unterschenkelpr{\"a}paraten best{\"a}tigt werden konnten, schaffen bessere Vorrausetzungen f{\"u}r eine funktionelle Nachbehandlung des {\"a}lteren Patienten mit einer postoperativen Vollbelastung. Eine klinische Studie muss nun best{\"a}tigen, ob die verbesserten mechanischen Eigenschaften tats{\"a}chlich eine ver{\"a}nderte Nachbehandlung erm{\"o}glichen.}, subject = {Oberes Sprunggelenk}, language = {de} } @phdthesis{Wecker2010, author = {Wecker, Thomas}, title = {{\"U}ber den Einfluss des transformierenden Wachstumsfaktors beta 2 auf das Zytoskelett und das Proteinexpressionsmuster menschlicher Trabekelmaschenwerkszellen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54595}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Das prim{\"a}re Offenwinkelglaukom (POWG) ist eine mit typischen Gesichtfeld- und Papillensch{\"a}den einhergehende Erkrankung des Auges, die in den westlichen Industrienationen zu den h{\"a}ufigsten Erblindungsursachen z{\"a}hlt. An Glaukom erkrankte Patienten weisen h{\"a}ufig erh{\"o}hte Augeninnendruckwerte und gesteigerte TGF-beta 2-Spiegel im Kammerwasser auf. Der Augeninnendruck wird im Wesentlichen durch den Abflusswiderstand des Trabekelmaschenwerks bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Wachstumsfaktors TGF-beta 2 auf das Zytoskelett von menschlichen Trabekelmaschenwerkszellen (HTM) untersucht. Hierbei konnten die bereits bekannten TGF-beta-Effekte, n{\"a}mlich verst{\"a}rkte Stressfaserbildung und Zunahme der alpha-SMA- sowie Aktin-Expression best{\"a}tigt werden. Bisher unbekannt war die Zunahme der Expression von N-Cadherin und beta-Catenin unter TGF-beta, die Ver{\"a}nderungen der Zell-Zell-Adh{\"a}sionen nach sich zieht und damit auch Einfluss auf die biomechanischen Eigenschaften des Trabekelmaschenwerks haben k{\"o}nnte. beta-Catenin ist hierbei auch unter dem Einfluss von TGF-beta nur zu einem geringen Anteil im Zellkern lokalisiert, was mit einer vermehrten Lokalisation von beta-Catenin in Zell-Zell-Verbindungen vereinbar ist. Da vermutlich unter TGF-beta-Stimulation sogar eher weniger beta-Catenin als Mediator f{\"u}r den Wnt-Signalpfad zur Verf{\"u}gung steht, k{\"o}nnte ein TGF-beta-vermittelter Wnt-Antagonismus eine Rolle in der Entstehung des POWG spielen. Es ist bekannt dass eine Hemmung des Wnt-Signalwegs den Augeninnendruck erh{\"o}ht. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass an der TGF-beta 2-Signalgebung in humanen Trabekelmaschenwerkszellen außer dem klassischen Smad-Weg auch MEK/ERK und PI3K/AKT an der Signal{\"u}bertragung beteiligt sind. Hierbei sind die TGF-beta-induzierten {\"A}nderungen der Zell-Zell-Verbindungen von der Smad- und AKT-Signalgebung abh{\"a}ngig, w{\"a}hrend die Effekte von TGF-beta auf alpha-SMA {\"u}ber den MEK/ERK-Signalweg vermittelt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen einige neu beobachtete TGF-beta-Effekte im Trabekelmaschenwerk, von denen insbesondere die Ver{\"a}nderungen des Zellskeletts und der Zell-Zell-Verbindungen sowie die m{\"o}glicherweise stattfindende Depletion des Wnt-Signalweges Bedeutung f{\"u}r die Entstehung des Offenwinkelglaukoms haben k{\"o}nnten.}, subject = {Glaukom}, language = {de} } @phdthesis{Endlein2007, author = {Endlein, Thomas}, title = {Haftung und Fortbewegung: Kontrollmechanismen von Adh{\"a}sionskr{\"a}ften bei Ameisen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28985}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Nat{\"u}rliche Haftsysteme {\"u}bertreffen technische Kleber in mehreren Aspekten: Sie haften auf nahezu allen Oberfl{\"a}chen, sind selbstreinigend und sind in ihrer Haftst{\"a}rke dynamisch kontrollierbar. F{\"u}r Tiere mit Haftorganen ist deren Kontrolle eine Grundvoraussetzung f{\"u}r effiziente Lokomotion. Wie k{\"o}nnen Tiere gut an Oberfl{\"a}chen haften und gleichzeitig schnell laufen? Wie werden Haftorgane kontrolliert, um auf rauen oder glatten Oberfl{\"a}chen senkrecht oder kopf{\"u}ber zu haften und wieder loszulassen? Die vorliegende Arbeit untersucht am Beispiel vonWeberameisen (Oecophylla smaragdina), welche Kontrollmechanismen Insekten verwenden, um den Konflikt zwischen Haftung und Fortbewegung zu bew{\"a}ltigen. Weberameisen besitzen an ihren F{\"u}ßen zwischen den Krallen ein entfaltbares Haftorgan (Arolium), welches im Vergleich zu anderen Hymenopteren stark vergr{\"o}ßert ist. Ihre enormen Haftkr{\"a}fte (mehr als das 100-fache ihres K{\"o}rpergewichtes) werden haupts{\"a}chlich eingesetzt, um Bl{\"a}tter f{\"u}r ihren Nestbau in den Baumkronen zusammenzuziehen. Sie sind Meister der Haftung und gute L{\"a}ufer zugleich und eigneten sich daher sehr gut als Modellsystem. In der Arbeit wurde dieWechselwirkung von Haftung und Bewegung auf mehreren hierarchischen Ebenen untersucht, vom gesamten K{\"o}rper {\"u}ber die Beine bis zum Haftorgan selbst. Es zeigte sich, dass Kontrollmechanismen auf allen drei Ebenen vorliegen. Im ersten Teil der Arbeit wurde durch Manipulationen an der Krallenziehersehne die komplexe innere Mechanik des Pr{\"a}tarsus aufgekl{\"a}rt. Es zeigte sich, dass die Bewegungen von Tarsus, Krallen und Arolium in einer koordinierten Reihenfolge erfolgten. Durch Amputationen der Krallenspitzen an lebenden Ameisen konnte best{\"a}tigt werden, dass die Entfaltung des Aroliums durch das Verhaken der Krallen auf rauen Oberfl{\"a}chen mechanisch eingeschr{\"a}nkt wird. Der Einsatz des Aroliums war auch abh{\"a}ngig von der Oberfl{\"a}chenorientierung. Weberameisen setzten ihr Haftorgan beim aufrechten Laufen {\"u}berhaupt nicht ein, beim Kopf{\"u}berlaufen auf glatten Oberfl{\"a}chen wurde dagegen nur ein Bruchteil der maximal m{\"o}glichen Haftkontaktfl{\"a}che entfaltet. Die Versuche zeigten, dass Ameisen die Entfaltung des Aroliums entweder aktiv, d. h. durch Kontraktion des Krallenziehermuskels, oder passiv durch Zugbewegungen des Tarsus graduell variieren. Beide Mechanismen werden von den Ameisen verwendet, um die ansonsten klein gehaltene Haftkontaktfl{\"a}che bei Bedarf (z. B. bei Zusatzbeladungen) zu vergr{\"o}ßern. Die passive Entfaltung ist von der neuromuskul{\"a}ren Kontrolle entkoppelt und unterliegt somit nicht den Zeitverz{\"o}gerungen von Reflexreaktionen. Durch pl{\"o}tzliche laterale Verschiebung der Laufoberfl{\"a}che durch einen Stoß konnte eine schlagartige Ausfaltung der Arolien ausgel{\"o}st werden, die wesentlich schneller ablief als alle bekannten Reflexreaktionen. Dies kann als Sicherheitsmechanismus interpretiert werden, womit sich die Ameisen bei starken Ersch{\"u}tterungen der nat{\"u}rlichen Laufsubstrate (Bl{\"a}tter) durchWindst{\"o}ße oder Regentropfen festhalten k{\"o}nnen. Sowohl Kraftmessungen an der Krallenziehersehne, welche die Kontraktion des Krallenziehermuskels nachahmten als auch Reibungskraftmessungen zur passiven Entfaltung des Aroliums zeigten, dassWeberameisen im Vergleich zu einer bodenlebenden Ameise ihre Haftorgane leichter entfalten konnten. Dies erleichtert es ihnen, ihre Haftorgane {\"u}ber lange Zeit im entfalteten Zustand zu halten, wie es beispielsweise beim Nestbau erforderlich ist. Mit Hilfe von dreidimensionalen Kinematikstudien konnte gezeigt werden, dass Weberameisen durch {\"A}nderungen des Beinwinkels zur Oberfl{\"a}che das Sch{\"a}lverhalten der Haftorgane beeinflussen. Ein flacherer Winkel verhinderte das Absch{\"a}len der Haftorgane w{\"a}hrend der Standphase oder beim Tragen von Zusatzlasten; ein steilerer Tarsus hingegen erleichterte das Absch{\"a}len w{\"a}hrend der Abl{\"o}sephase. Dieses Verhalten wurde mit dem Modell eines Klebebandes verglichen. Allerdings ver{\"a}nderten sich die Haftkr{\"a}fte in einem bestimmten Winkelbereich deutlich st{\"a}rker, als die Sch{\"a}ltheorie es vorhersagen w{\"u}rde. Die starken Unterschiede in der Haftkraft an dieser Schwelle sind jedoch biologisch sinnvoll und werden wahrscheinlich von den Ameisen verwendet, um schnell zwischen Haften und L{\"o}sen zu wechseln. Messungen der Bodenreaktionskr{\"a}fte zeigten einen weiteren Abl{\"o}semechanismus: W{\"a}hrend der Abl{\"o}sephase wird durch distales Schieben des Beines das Haftorgan entlastet und so eine passive R{\"u}ckfaltung des Aroliums erlaubt. Beide Abl{\"o}semechanismen (Sch{\"a}len und Entlasten) wurden f{\"u}r einzelne Beinpaare im unterschiedlichen Ausmaß von den Ameisen verwendet. Eine Umorientierung zur Schwerkraftrichtung, z. B. beim Kopf{\"u}berlaufen, hatte auch Einfluss auf das Laufmuster und die Beinstellung relativ zum K{\"o}rperschwerpunkt. Die Ameisen passten beim Kopfx {\"u}berlaufen ihren Gang so an, dass sie mehrere Beine gleichzeitig in Bodenkontakt hielten und langsamere und k{\"u}rzere Schritte machten. Entstandene Drehmomente beim Tragen von Zusatzlasten wurden durch gezielte {\"A}nderungen der Beinpositionen ausgeglichen. Meine Arbeit zeigt, dass Insekten die Oberfl{\"a}chenhaftung auf verschiedenen hierarchischen Ebenen mit Hilfe verschiedener Anpassungen kontrollieren und dabei elegant neuromuskul{\"a}re Steuerungen mit rein passiven Mechanismen vereinigen. Die hier f{\"u}r Weberameisen exemplarisch untersuchten Effekte sind von allgemeiner Bedeutung f{\"u}r alle Tiere, die sich mit Hilfe von Haftorganen fortbewegen. Ein Verst{\"a}ndnis der Mechanismen, mit denen Insekten Haftung dynamisch kontrollieren, k{\"o}nnte wichtige Anregungen f{\"u}r die Entwicklung von kletterf{\"a}higen Laufrobotern liefern.}, subject = {Ameisen}, language = {de} } @phdthesis{Schmitt2006, author = {Schmitt, Stefanie}, title = {Biomechanisch begr{\"u}ndeter Rehabilitationsansatz bei verschiedenen Krankheitsbildern des Handgelenks in der orthop{\"a}dischen Praxis : eine prospektive Studie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20460}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Handgelenkserkrankungen haben sowohl in Amerika wie auch in Europa mit steigenden Fallzahlen einen durch den Ausfall der Arbeitskraft nicht unerheblichen Einfluß auf die Volkswirtschaft. St{\"a}ndige Wiederholungen in hoher Frequenz werden f{\"u}r die RSI urs{\"a}chlich verantwortlich gemacht. Basierend auf der Annahme, dass Vibrationen und Beschleunigungskr{\"a}ften mittels D{\"a}mpfk{\"o}rpern beeinflusst werden k{\"o}nnen, wurde die Coopercare Lastrap-Bandage entwickelt. Obwohl die Behandlung mit Handgelenksorthesen eine allgemein g{\"a}ngige Form der Behandlung von verschiedenen Handgelenkserkrankungen darstellt, gibt es hierzu nur sehr wenige klinische Daten {\"u}ber den Stellenwert dieser Verfahren. Daher wurde in einer prospektiven randomisierten L{\"a}ngsschnitt-Studie der Stellenwert einer Bandagenbehandlung mit biomechanisch begr{\"u}ndetem Ansatz im Vergleich zur konventionellen Bandagentherapie an 34 Patienten mit unterschiedlichen Erkrankungen des Handgelenks getestet. Unserer Studie zufolge sind entsprechend dem biomechanischen Ansatz die unter 40-j{\"a}hrigen m{\"a}nnlichen Patienten mit seit kurzem bestehender Tendovaginitis die Zielgruppe, die am Besten von einer Bandagentherapie mit der Lastrap®-Bandage profitieren. Bei unter 40-j{\"a}hrigen m{\"a}nnlichen Patienten mit Distorsion des Handgelenks ist die Manu-Hit®-Bandage zu bevorzugen. Durch die deutliche Schmerzreduktion k{\"o}nnen hier Handgelenksorthesen unter anderem den Gebrauch von NSAR verringern und damit die Arzneimittelausgaben senken.}, language = {de} } @phdthesis{Theune2003, author = {Theune, Michael}, title = {Zusammenh{\"a}nge zwischen kinetischen und kinematischen Parametern von Laufschuhen und dem subjektiven Tragekomfort}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6642}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Zusammenh{\"a}nge zwischen biomechanischen Parametern von Laufschuhen und dem subjektiven Tragekomfort zu ermitteln. Dazu wurden kinetische und kinematische Parameter von sogenannten Lieblingslaufschuhen mit denen zweier Referenz-Schuhmodelle verglichen und mit der individuellen plantaren Druckverteilung und der Fußform assoziiert. Die experimentellen Daten zeigen, daß die Bodenreaktionskr{\"a}fte eines Schuhs von der Form des Leistens, den Materialeigenschaften der Zwischensohle und dem spezifischen Laufmuster des L{\"a}ufers abh{\"a}ngen. Durch einen neurophysiologischen, muskelgesteuerten D{\"a}mpfungsmechanismus kommt es zu einer Anpassung des Laufstils an unterschiedliche D{\"a}mpfungs- und Stabilit{\"a}tseigenschaften des Laufschuhs. Dadurch werden Belastungen f{\"u}r den aktiven und passiven Bewegungsapparat innerhalb eines bestimmten Bereiches konstant gehalten. Ein optimaler Laufschuh sollte eine {\"a}hnliche Kinematik aufweisen wie der individuelle Barfußlauf. Diese Forderung wurde teilweise durch den Lieblingslaufschuh erf{\"u}llt. Es ist anzunehmen, daß der Komfort aus einem komplexen Zusammenspiel von K{\"o}rper, Laufschuh und Laufoberfl{\"a}che resultiert. F{\"u}r die Optimierung von Komfort, Performance und Verletzungsprophylaxe m{\"u}ssen Paßform und Materialeigenschaften des Laufschuhs sowie die individuelle Situation des L{\"a}ufers gleichermaßen ber{\"u}cksichtigt werden. Deshalb sollten Laufschuhe nach den spezifischen kinetischen und kinematischen Gegebenheiten des einzelnen L{\"a}ufers konzipiert werden, denn der Komfort ist ein vom L{\"a}ufer abh{\"a}ngiges Ph{\"a}nomen.}, language = {de} }