WO2007062873A2 - Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage - Google Patents

Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage Download PDF

Info

Publication number
WO2007062873A2
WO2007062873A2 PCT/EP2006/011612 EP2006011612W WO2007062873A2 WO 2007062873 A2 WO2007062873 A2 WO 2007062873A2 EP 2006011612 W EP2006011612 W EP 2006011612W WO 2007062873 A2 WO2007062873 A2 WO 2007062873A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
body region
pad
determined
impairments
sitting
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/011612
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007062873A3 (de
Inventor
Gerhard Silber
Original Assignee
Gerhard Silber
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gerhard Silber filed Critical Gerhard Silber
Priority to EP06829266A priority Critical patent/EP1954191A2/de
Publication of WO2007062873A2 publication Critical patent/WO2007062873A2/de
Publication of WO2007062873A3 publication Critical patent/WO2007062873A3/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00—Details or accessories for chairs, beds, or the like, not provided for in other groups of this subclass, e.g. upholstery fasteners, mattress protectors, stretching devices for mattress nets
    • A47C31/12—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons
    • A47C31/123—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for beds or mattresses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C31/00—Details or accessories for chairs, beds, or the like, not provided for in other groups of this subclass, e.g. upholstery fasteners, mattress protectors, stretching devices for mattress nets
    • A47C31/12—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons
    • A47C31/126—Means, e.g. measuring means for adapting chairs, beds or mattresses to the shape or weight of persons for chairs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/447—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis specially adapted for aiding the prevention of ulcer or pressure sore development, i.e. before the ulcer or sore has developed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892—Mats
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
    • A61G7/05—Parts, details or accessories of beds
    • A61G7/057—Arrangements for preventing bed-sores or for supporting patients with burns, e.g. mattresses specially adapted therefor
    • A61G7/05715—Arrangements for preventing bed-sores or for supporting patients with burns, e.g. mattresses specially adapted therefor with modular blocks, or inserts, with layers of different material
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4504—Bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4519—Muscles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00—General characteristics of devices
    • A61G2203/30—General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/34—General characteristics of devices characterised by sensor means for pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the pathophysiologically relevant impairments exerted on a person by a sitting or lying system. Furthermore, the invention relates to a method for determining biomechanical effects of sitting and lying furniture according to the preamble of claim 12. Finally, the invention relates to a method for producing an elastic pad.
  • the invention has for its object to provide methods that affect the physical regions of humans pathophysiologically relevant impairments of Wegg. Medystemen and biomechanical effects of sitting and lying systems to determine to create preferably sitting or lying systems, especially mattresses, which provide the greatest possible comfort, in particular pressure ulcers prevent and the production of elastic documents.
  • a method for achieving this object comprises the measures of claim 1. Accordingly, by imaging methods, the geometries of each relevant Body regions (predilection sites) in the unloaded or undeformed state (reference or reference configuration) and loaded or deformed state (instantaneous configuration) detected. The mechanical stresses, distortions, deformations, forces, but also thermal influences, etc., are not measured, but on the basis of the recorded geometries of the respective body regions as well as an experimentally determined in vivo force-displacement curve of the respective body regions by means of numerical programs (FEM). calculated. This is preferably done on a subject (in vivo).
  • FEM numerical programs
  • limit values can be defined, exceeding which there is a pressure ulcer or perceived as an uncomfortable side effect when sitting or lying.
  • the tensions can be calculated and compared with limits given in nursing science and medicine. Conversely, the statement can be made that there is no risk of decubitus on forces below the limit values or the sitting and lying system is also perceived as pleasant by healthy persons.
  • the forces are determined in a representatively endangered body region, in particular a predilection site, of the respective person in vivo.
  • a predilection site of the respective person in vivo.
  • the mechanical impairments, thermal influences or the like of the inner areas of the body parts adjoining the body surface are respectively stored in relation to the foreseeing force of the person in question on the base. From this, statements, in particular laws and / or reconstructions, can be derived, such as the mechanical impairments, thermal influences or the like in a body part, in particular also in the underlying tissue layers, distributed while the pad a certain pressure and / or shear on the considered body part exercises.
  • Another method for solving the above-mentioned problem comprises the measures of claim 12.
  • reconstructions preferably previous in vivo measurements, pathophysiological relevant impairments and / or effects that the seat or couch system has on at least one body region of the person lying on a pad are used to determine the biomechanical effect that the pad of the seat - Or lying system on the body part of the person exercises.
  • the mechanical and / or thermal effects produced in the relevant body parts are determined. While previously only the pressures exerted by the people on the pad, the method of the invention allows to determine the interaction with such Kirkreg ions that exerts the pad on the body part or inside the body part, especially in the deeper Tissue layers, causes.
  • the determination of the body part mechanical or thermal impairments can be reliable statements about whether the relevant pad, especially mattress, to a comfort impairment, in particular decubitus danger, leads for the person lying on it.
  • the bearing forces exerted by the at least one selected body part on the seat or lying system to be tested, in particular a mattress thereof are determined. This is preferably done by an area sensor in the form of, for example, a sensor mat.
  • the influences, or impairments of mechanical or optionally also of thermal type, which occur in the interior of the body part, in particular the deeper tissue layers are determined, which are determined by reconstructions.
  • the resulting mechanical stresses, deformations, distortions and / or forces or the like in the body part can now be checked to see whether they exceed a perceived as uncomfortable or leading to a pressure ulcer risk limit or remain below.
  • any supporting pad can be produced, which may be a mattress, a seat, a shoe, a sole or the like.
  • This method is performed on the basis of a representative living human body.
  • “representative” in this context is meant the body of an ordinary person, in particular an average person. This body has an average size, average weight and usual proportions.
  • female and male bodies are to be produced specifically for female persons, a representative, living female person is used as the subject, while in the case of a document for a male person, a representative, living male is used as a subject.
  • FIG. 2 Measurement program for detecting mechanical properties of the gluteal region (gluteus), namely path-time diagram / path-controlled process (FIG. 2a), force-time diagram / response (FIG. 2b), force-displacement diagram (FIG. 2c)
  • FIG. 3 MRT sequence, namely designation of fatty tissue, muscle and indentereinduck (FIG. 3 a) as well as geometric quantities for material identification (FIG. 3 b),
  • FIG. 5 Verification of the indenter test of a 3-ply mattress element, namely SUPRA and SAF middle layers (Fig. 5a), all three layers of SUPRA (Fig. 5b), showing experimental data as points and calculated values as solid curves .
  • FIG. 6 Comparison of the data from the relaxation experiment (points) with the values calculated according to formulas (8) and (9) for SAF 6060, FIG.
  • FIG. 7 shows CAD data for mattresses, namely a single-layered mattress (FIG. 7a) and a three-layered profiled mattress (FIG. 7b), FIG.
  • FIG. 8 Modeling of the human body and the pad: contact faces of the foam hexahedron (FIG. 8a) and slave nodes of the body model (FIG. 8b), FIG.
  • FIG. 10 shows a comparison of the internal mechanical stress curves in the buttock region as a function of the support structure at the time of the static equilibrium, namely sectional images (FIG. 10a) and stress-strain diagram (FIG. 10b), FIG.
  • Fig. 11 iliac leaflets of the human buttocks as the main support points (arrows) of the gluteal load
  • FIG. 12 shows rigid cores within the mattress material, namely bone with muscle (FIG. 12a) and interaction with core support surface (FIG. 12b), FIG.
  • FIG. 13 Lowering of MISES stresses in the coccyx in static equilibrium, namely with nuclei (lower curve) and without nuclei (upper curve), in the pathway between the main surface and bone, and FIG. 14 shows MISES stresses on the coccyx, namely with nuclei (FIG. 14a) and without nuclei (FIG. 14b).
  • a mattress of a sitting or lying system exercises. It is considered such body parts or body regions that are charged in a special way and / or influenced when the person rests on the sitting or lying system, such as particularly sensitive, especially decubitus prone regions (predilection). These are preferably, but not exclusively, body regions of the head, shoulder and / or coccyx region, the elbow and / or the heels.
  • Stress, strain and / or distortion fields are determined in the soft tissue networks of the body regions or body sites used, namely skin, adipose tissue, muscle and / or bone.
  • the interaction of the predilection points with the preferably elastic pad of the sitting and lying system is determined.
  • the force-deformation curves of the at least one body region on the substrate are also determined, preferably flat by an area sensor, for example a sensor mat. It is also studies on the relevant body part or the body region in the unloaded except for the earth's gravity state conceivable.
  • the values obtained in the in vivo determination in particular the forces and other mechanical and / or thermal influences that are active in the respective body region, and the forces exerted on the substrate by the body region during the simulation become coherent or related used for each other for three-dimensional reconstructions of the respective body region or body part.
  • These reconstructions are preferably carried out by means of CAD technology (3D reconstruction, etc.).
  • CAD technology 3D reconstruction, etc.
  • a material parameter determination is carried out by the numerical solution method, preferably finite element programs, in an optimization algorithm.
  • a simulation of the influences or impairments caused by certain support forces of the support takes place in selected endangered body regions, in particular underlying tissue layers or structures thereof. From the results of these in vivo measurements, conclusions about loads in other regions of the body can be determined using appropriate calculation models. In this way, it is possible for all regions, preferably predilection sites, to derive a person three-dimensional reconstructions of the stressed body regions and human material parameters. The result is thus human material parameters and three-dimensional reconstructions of all regions or predilection sites of a body.
  • the simulation values and material parameters obtained by the method described above are input to and managed by a data library.
  • This data library serves as a tool for the second inventive method, which may also be a development of the first inventive method by interaction of both methods.
  • a determination is made of the biomechanical and / or thermal effects, the seating and lying systems, in particular a support serving as a support for the human body the same would exercise on at least one body region of a person using the sitting and lying system.
  • the second method according to the invention or the further processing of the findings ascertained by the (first) method described above serves, in particular, to determine the requirements for the construction, design or combination of seating and lying systems, in particular as supports for a person, for example mattresses can, whether the selected construction, configuration or composition of the sitting and lying system leads to a comfort or decubitus risk or which body regions of the examined sitting or lying system, especially the mattress of the same, are affected unpleasant or exposed to decubitus.
  • This examination need not be carried out in vivo, because in this case the values determined in vivo, in particular three-dimensional reconstructions of the stressed body regions, are used.
  • the sitting or lying system or just a mattress of the same is now charged, which need not happen in vivo.
  • the burden of a fully relaxed mattress takes place.
  • pressure measurements are made between the bearing or contact surfaces and a model.
  • These pressure measurements are preferably made by area sensors, such as a sensor mat, placed between the mattress and the model on the or each support surface of the model and mattress.
  • the model can be a person's model, called a model body. So there is no living person use. However, it is also conceivable to use parts of models of a person as a model body. In principle, however, a living person can also be used.
  • the pressures measured on the load of the bearing surfaces of the mattress by the sensors, in particular the sensor mat, are now used to determine the three-dimensional reconstruction of the loaded body regions determined in the first method step.
  • such three-dimensional reconstructions are used which indicate the load of the body regions in which the pad is subjected to the same or approximately equal pressure exerted by the sensors, in particular the sensor mat, between the bearing surfaces of the mattress and the model or model body or standard body a standard person or other body models determined has been.
  • a three-dimensional representation is obtained, preferably of the forces which would be exerted by the mattress on a natural person lying on it, in particular the considered body regions of the same.
  • the invention provides an aid or tool which indicates which impairments or influences on the predilection sites are exerted by the examined mattress.
  • the tissue deformations of the stressed body regions are determined, in particular visualized, preferably in the adjacent to the respective predilection deeper tissue layers, such as skin, adipose tissue, muscle and / or bone, the respectively examined sitting or lying system, especially the mattress thereof to exercise on a human body lying or sitting on it.
  • the information obtained about the stresses exerted by the examined sitting or lying system on the interior of the body region at the respective location, in particular predilection site, in particular pressures, allow conclusions to be drawn on comfort deficits, in particular on a risk of decubitus of the examined sitting or lying system. especially the mattress of the same, too.
  • the distribution of mechanical and / or thermal impairments in the lower tissue layers adjacent to the site under investigation is visualized by the three-dimensional reconstruction of the loaded body region. It is thus possible to make statements as to what kind of forces, in particular stress and distortion fields, would occur in the interaction of a body with the underlay of the sitting or lying system and how large they are.
  • limit values of the influences or impairments in the deeper tissue layers of the investigated body regions can be determined or determined with regard to absolute values and their penetration into the depth of the tissue layers at the point of consideration.
  • the tested seat or seat Bedding system as comfortable or is suitable, Drucküborule to prevent decubitus.
  • the examined seat or lying system to impairments, especially by mechanical forces, within the examined body region, in particular at individual predilection points leads, this is an indication that the examined sitting and lying system is not or not yet suitable, the to ensure the required comfort and / or to contribute to the prevention of pressure sores. Accordingly, the examined sitting or lying system is to be modified and / or redesigned.
  • the mechanical properties (material parameters) of the human body are obtained on the basis of experimental in vivo data by means of such devices, which ensure a defined and reproducible loading and unloading of the respective fatty tissue-muscle composite (buttocks, heel, etc.).
  • the devices are compatible with a magnetic resonance tomograph in terms of material, shape and geometry and ensure in vivo measurements at the respective body regions.
  • the load is applied in a defined manner, for example via a print head (indenter) (compare FIG. 1).
  • In the printhead sensors for detecting the pressure force and the micro perfusion are arranged. The path measurement takes place via a separate sensor arranged in the device.
  • the loading and unloading program is based on defined holding times, on the basis of which so-called relaxation aborted points are generated [3] (square brackets refer to the respective publication of the bibliography at the end of this description). This allows the separation of elastic from anelastic (viscous) portions of the material behavior (see also the more detailed description of this method below).
  • the relaxation break points of the loading and unloading path are not due to each other due to the usually too short holding times and form a certain "corridor", which represents the equilibrium elasticity of the tissue material unloaded state as well as the data of the deformed geometry in the loaded state are generated by means of imaging techniques (MRI, CT).
  • the finite element method solveer
  • a numerical model determines the (still open) material parameters or material functions of a suitable continuum-mechanical material law (such as hyperelasticity according to OGDEN) (curve fitting).
  • the complete in vivo experiment is modeled using finite elements, whereby the measured force associated with the respective displacement (deformation) is to be verified by calculation as an integral variable for each step by means of FEM.
  • Step 1 According to FIG. 3, for each MRI sequence, the displacements u F and u M associated with the respective measured indent force can be taken from adipose tissue and muscle. It is important to note that only those indent forces are to be taken, which have adjusted after the respective holding time, ie after the relaxation.
  • the two separated (end-to-end) force displacement data for the two materials fatty tissue and muscle arise.
  • the force-displacement data are interpreted as those of a uniaxial compression test and, in order to obtain possible material parameters, first of all one-dimensional material law structures are used. This means that, in terms of thought, a kind of one-dimensional rod is "cut out" of the three-dimensional structure, to which one-dimensional mechanical laws are now applied, and in the case of the hyperelasticity of weakly compressible substances according to OGDEN [1, 6]
  • a determination of the open material parameters in (1) or (2) or (3) can then be accomplished by adapting the force-compression relation to the experimental force-displacement data by means of suitable numerical optimization routines [5, 7, 8] ,
  • the material parameters in (1) or (2) or (3 ) can be indexed with "P for adipose tissue and" A / T for muscle.
  • the parameter sets for pure fatty tissue (the heel) or pure muscle tissue (the calf) obtained from special material identifications of the individual material components can be used as starting parameter sets for the fatty tissue or the muscle tissue of the buttocks. These are as follows:
  • Step 2 Subsequently, in the sense of a "Nachiteration", a numerical optimization on the existing three-dimensional geometry data by means of the FEM can take place, whereby the parameter sets obtained with the help of the one-dimensional material law variants (see step 1) are used as starting parameter sets for the three-dimensional material law variant
  • S denotes the CAUCHY stress tensor and n, the main directions of the left extensor V.
  • the verification criterion used here is the comparison of the deformed configuration of the buttock region calculated by (6) with those using the MRT sequences or their 3D reconstructed surfaces become. The deviations between the two surfaces can serve as a quality criterion.
  • MRI magnetic resonance computed tomography
  • body regions of interest such as buttocks, heel
  • unloaded reference and loaded instantaneous configuration The deformations are realized in a defined and reproducible manner by means of a special MRI-compatible device (see the description above).
  • the MRI or CT sequences are generated with the help of a 3D reconstruction software (such as MIMICS) to surfaces (selection in the individual tissue parts such as fatty tissue, muscle, bone, etc.).
  • a pre-processor such as HyperMesh
  • FE mesh FE mesh
  • ABAQUS calculation software
  • Cuboidal samples with a square cross-section (200mm ⁇ 200mm) and a height of 50mm are taken, for example, from a complete mattress of polymeric open-cell flexible foam in a random sequence. These dimensions deviate from the norm in that tests with cube-shaped samples (100mm ⁇ 100mm ⁇ 100mm) showed buckling behavior in the uniaxial compression test. Such materials are still dependent on the temperature and humidity in a non-linear manner, so that the tests are carried out in a climate chamber in a defined climate.
  • the samples are subjected to special training before the actual tests. This is characterized by a cyclic deformation program, in which the samples are each subjected to strain control in a strain-controlled rate of 2 ⁇ 10 '2 s "1 to maximum compression of 70% and then relieved again after only 16 cycles subsequent rest period of 16 hours, the actual experiments with holding times can be performed.
  • the samples are loaded at constant strain rates of 0.2 s ' 1 stepwise at a respective hold time of 180 min to a maximum compression of 70% and then according to the same rule again relieved (Fig. 2).
  • the sample responds with a stress or force relaxation, the final value of which is referred to as the relaxation termination point and represents approximately an equilibrium state.
  • the time change of the normal force (compressive force) is about zero.
  • the (relaxation termination) points then represent the equilibrium stress-strain curve, the respective difference between the total stress and the relaxation end value being referred to as overstress.
  • K is the compressive force
  • h and h 0 are the height in the deformed and undeformed state
  • a 0 is the edge length of the foam sample in the undeformed state.
  • S represents the CAUCHY stress tensor
  • n the principal directions of the right extensor V.
  • Table 1 shows the material parameters of two polymeric flexible foams determined by the method described above (internal designation of the Swiss foam manufacturer SUPRA 5035 and SAF 6060), where "numric fit” determined by the uniaxial compression test (with the one-dimensional material law variant) and "FE fit mean the parameters determined by means of the FE solver (with the three-dimensional material law variant). Basically, the parameters generated by both methods are of the same order of magnitude and are in good agreement.
  • Multi-day mattress systems The mechanical description of multi-layer mattress systems is based on the method described above as follows: Appropriate samples are taken from multi-layered mattress systems (see Fig. 7b), with which an indenter test is carried out. The power supply Shear data of these experiments are modeled on the basis of the FEM, whereby the material parameters of the individual layers are taken from their individual experiments (cf the method described above for "homogeneous" pressure samples). The deviation between experimental data of the indenter test on the multilayer sample and the calculated values represents the quality (see Fig. 5).
  • g, and ⁇ denote additional material parameters of the PRONY series which are to be determined on the basis of relaxation experiments by means of suitable optimization routines [5, 7, 8].
  • Table 2 shows the material parameters g, and ⁇ , determined for the flexible foam SAF 6060 according to (8) and (9), with FIG. 6 showing the comparison of experimentally determined relaxation data and the calculated curve.
  • the documents may be mattresses, seats, shoes and the like.
  • the description refers to the example of mattresses.
  • the size and shape of the mattress can be arbitrary and should be available in CAD data (see Fig. 7)).
  • the FE mesh of the substrate is then generated by means of a networking software (such as HyperMesh) or directly by means of a calculation program (such as ABAQUS). If the CAD data are not available, the CAD data of the document must be generated by hand. If a parameterization of the geometrical data of the documents is possible, then alternative configurations can be generated on this basis.
  • the geometry of the human body and the underlay (mattress etc.) are modeled with finite elements.
  • the mattress is fully clamped on the underside (boundary condition).
  • the body is initially not fixed and penetrates due to its own weight (gravity) to reach the equilibrium position in the pad.
  • Hexaeder elements are used for the backing and tetrahedral elements for the body (Fig. 8).
  • the mass distribution of the human body corresponds to that of the subject (3D reconstruction of the MRI sequences) and is designed by percentage distribution of the limbs and the torso [9, 11], in particular the density the bone is scaled.
  • the boundary conditions from the overall model simulation are transferred to partial models such as buttocks and heel.
  • the contact between the human body and the base is modeled via a "node-element contact" (one-sided slave-master contact) .
  • the contact area is defined by the fact that the expected contact zone is included in the contact definition.
  • the underside of the human body and the master elements knot the top of the pad
  • the selected contact algorithm (for example in ABAQUS "hard contact") ensures that penetration of the slave nodes into the master elements is avoided.
  • the contact description guidelines specified by ABAQUS are used, according to which, for example, the master surface is to be generated so large that the slave nodes do not leave them in the element level in the course of the calculation. This avoids so-called chattering.
  • the calculations with and without friction value showed no significant differences.
  • the stiffer cores inserted into the mattress in the FE model are supported on the iliac pelvis when the pelvis rests on the pelvis, thereby reducing the risk of MISES stress on the coccyx (Fig. 12).

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mattresses And Other Support Structures For Chairs And Beds (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Invalid Beds And Related Equipment (AREA)

Abstract

Bei Kranken und Pflegebedürftigen besteht eine große Dekubitusgefahr. Hervorgerufen wird diese üblicherweise durch unzureichende Sitz- bzw. Liegesysteme, insbesondere Matratzen. Außerdem verlangen auch gesunde Personen komfortable Sitz- bzw. Liegesysteme. Bei der Entwicklung neuer Matratzen wird bisher nur der auf die Matratzen ausgeübte Auflagedruck mindestens einiger Körperteil der daraufliegenden Person gemessen. Daraus lassen sich keine ausreichenden Aussagen über die Eignung der Matratze herleiten. Die Erfindung sieht es vor, anhand von zum Beispiel Magnet-Resonanz-Tomographie-Untersuchungen gefährdeter Körperregionen die von der Matratze hervorgerufenen Beeinträchtigungen in tiefergelegenen Gewebeschichten einer Person zu ermitteln. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse werden eingesetzt bei der Auslegung und Konstruktion von vor allem Matratzen.

Description

Verfahren zur Ermittlung der von einem Sitz- bzw. Liegesystem auf eine Person ausgeübten pathophysiologischen Beeinträchtigungen und Verfahren zur Ermittlung biomechanischer Wirkungen von Sitz- und Liegesystemen und Verfahren zur Herstellung einer Unterlage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der von einem Sitz- bzw. Liegesystem auf eine Person ausgeübten pathophysiologisch relevanten Beeinträchtigungen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung biomechanischer Wirkungen von Sitz- und Liegemöbeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Schließlich betrifft die Erfindung eine Verfahren zur Herstellung einer elastischen Unterlage.
Bei bettlägerigen Personen, vor allem Pflegebedürftigen und Kranken, besteht eine große Gefahr des Wundliegens, des sogenannten Dekubitus. Zur Beseitigung des Dekubitus ist ein erheblicher Pflegeaufwand erforderlich, wodurch die Pflegekosten stark ansteigen. Aber auch andere (gesunde) Personen wünschen Sitz- und Liegesysteme, die einen größtmöglichen Sitz- und Liegekomfort bieten, vor allem auch im Wellnessbereich.
Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung von durch Dekubitis hervorgerufenen Druckgeschwüren eine Prophylaxe durchzuführen, die darin besteht, geeignete Sitz- und Liegesysteme mit vor allem speziellen Matratzen einzusetzen. Es hat sich aber gezeigt, dass solche speziellen Matratzen das Wundliegen und Druckgeschwüre nicht gänzlich vermeiden können, sondern nur hinauszögern. Vermeidbar ist deshalb mit den bisherigen Prophylaxemaßnahmen ein Dekubitus nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren anzugeben, die auf Körperregionen von Menschen ausgeübten pathophysiologisch relevanten Beeinträchtigungen von Sitzbzw. Liegesystemen und biomechanische Wirkungen von Sitz- und Liegesystemen zu ermitteln, um vorzugsweise Sitz- bzw. Liegesysteme, insbesondere Matratzen, schaffen zu können, die einen größtmöglichen Komfort bieten, insbesondere Dekubitus verhindern und die Herstellung elastischer Unterlagen.
Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Demnach werden durch bildgebende Verfahren die Geometrien der jeweils relevanten Körperregionen (Prädilektionsstellen) im unbelasteten oder unverformten Zustand (Referenz- oder Bezugskonfiguration) und belasteten oder verformten Zustand (Momentankonfiguration) erfasst. Die mechanischen Spannungen, Verzerrungen, Verformungen, Kräfte, aber auch thermische Einflüsse etc., werden nicht gemessen, sondern auf Basis der aufgenommenen Geometrien der jeweiligen Körperregionen sowie einer experimentell in vivo ermittelten Kraft-Weg-Kurve der jeweiligen Körperregionen mittels numerischer Programme (FEM) berechnet. Dieses geschieht bevorzugt an einer Testperson (in vivo). Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass beispielsweise für die vom Dekubitus hervorgerufenen Druckgeschwüre pathophysiologisch relevante Druckspannungen und insbesondere Scherspannungen bzw. Druck- und Scherkräfte in tiefergelegenen Gewebeschichten der auf der Unterlage aufliegenden Körperregion oder des Körperteils wesentlich sind. Durch bildgebende Verfahren, wie zum Beispiel Röntgen- bzw. Schnittbilduntersuchungen, sind Verformungen auch innerer Körperregionen aus Weichgewebeverbünden, insbesondere Haut, Fettgewebe, Muskeln und Knochen ermittelbar. Insbesondere lässt sich feststellen, wie die Druckverteilung bzw. Spannungsund Verzerrungsfelder, bei der individuellen Interaktion mit einer vorzugsweise matrazenartigen Unterlage sich in der betrachteten Körperregion ausbildet. Anhand der ermittelten mechanischen Spannungen, Verzerrungen, Verformungen und/oder Kräfte bzw. thermischen Einflüssen in vor allem tiefergelegenen Gewebeteilen des betreffenden Körperteils lassen sich Grenzwerte festlegen, bei deren Überschreiten eine Dekubitus- gefahr besteht oder als unangenehm empfundene Begleiterscheinung beim Sitzen oder Liegen auftreten. Es können die Spannungen berechnet und mit aus Pflegewissenschaft und Medizin vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden. Umgekehrt lässt sich die Aussage treffen, dass bei Kräften unterhalb der Grenzwerte keine Dekubitusgefahr besteht oder das Sitz- und Liegesystem auch von gesunden Personen als angenehm empfunden wird.
Bevorzugt werden die Kräfte in einer reprensativ gefährdeten Körperregion, insbesondere einer Prädilektionsstelle, der jeweiligen Person in vivo ermittelt. Dadurch ist vor allem eine gezielte Dekubitusprophylaxe gewährleistet.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass nicht nur die an der Prädilektionsstelle von der Unterlage auf das betreffende Körperteil und die tiefergelegenen Gewebeschichten desselben ausgeübten Beeinträchtigungen mechanischer und/oder thermischer Art ermittelt werden, sondern auch die Auflagekräfte des Körperteils oder der Körperregion auf der Unterlage bzw. die zwischen Körperteil und Unterlage. Diese Auflagekräfte können bevorzugt über einen Flächenbereich an der Prädilektionsstelle ermittelt werden, beispielsweise einen Flächensensor, insbesondere einen Flächendrucksensor, auf der Unterlage. Durch die zusätzliche Ermittlung der mechanischen Einflüsse, wie Auflagekräfte, an der Prädilektionsstelle und zweckmäßigerweise auch daran angrenzende Randbereiche ist eine Zuordnung der Auflagekraft zu den daraus resultierenden mechanischen Beeinträchtigungen und/oder thermischen Einflüssen im jeweiligen Körperteil bzw. der Körperregion möglich. Hieraus lassen sich Gesetzmäßigkeiten ableiten, die für Simulationen bei der Auslegung und Gestaltung von Sitz- und Liegesystemen, insbesondere Matrazen, verwendbar sind.
Es ist bevorzugt vorgesehen, die Interaktion des betreffenden Körperteils mit einer vorzugsweise elastischen Unterlage eines Sitz- bzw. Liegesystems für verschiedene Auflagesituationen und vorzugsweise auch bei unbelasteter Körperregion zu ermitteln. Es können verschiedene relevante mit der Unterlage in Kontakt tretende Körperteile oder Körperregionen untersucht werden, wobei bevorzugt jedes Körperteil oder jede repräsentativ gefährdete Körperregion mit dem erfindungsgemäßen Verfahren untersucht werden, bevorzugt die Auflage des Kopfes, der Schulter, der Steißbeinregion, des Gesässes, der Fersen, der Ellenbogen und dergleichen. Anhand der an vorzugsweise mehreren verschiedenen Prädilektionsstellen vorgenommenen Untersuchungen bei verschiedenen Belastungen und auch im lastfreien Zustand lässt sich ein Gesamtbild der mechanischen Kräfte, Spannungen, Verformungen, Verzerrungen oder dergleichen in den betrachteten Körperregionen der auf der Unterlage liegenden Person bilden.
Die bei den Untersuchungen ermittelten mechanischen Beeinträchtigungen, thermischen Einflüssen oder dergleichen der an die Körperoberfläche angrenzenden inneren Bereiche der Körperteile werden jeweils in Relation zur bei der betreffenden Untersuchung vorhersehenden Auflagekraft der Person auf der Unterlage gespeichert. Hieraus sind Aussagen, insbesondere Gesetzmäßigkeiten und/oder Rekonstruktionen, ableitbar, wie die mechanischen Beeinträchtigungen, thermischen Einflüssen oder dergleichen in einem Körperteil, und zwar insbesondere auch in den tieferliegenden Gewebeschichten, verteilt sind, während die Unterlage einen bestimmten Druck und/oder eine bestimmte Scherung auf das betrachtete Körperteil ausübt. Ein weiteres Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 12 auf. Demnach werden Rekonstruktionen, vorzugsweise vorausgegangener in vivo-Messungen, pathophysiologischer relevanter Beeinträchtigungen und/oder Einflüsse, die das Sitz- bzw. Liegesystem auf mindestens eine Körperregion der auf einer Unterlage liegenden Person ausübt, herangezogen zur Ermittlung der biomechanischen Wirkung, die die Unterlage des Sitz- bzw. Liegesystems auf das Körperteil der Person ausübt. Vorzugsweise werden die in den betreffenden Körperteilen hervorgerufenen mechanischen und/oder thermischen Wirkungen ermittelt. Während bisher nur Drücke, die die Personen auf die Unterlage ausübten, ermittelt wurden, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die Interaktion mit solchen Körperreg ionen zu ermitteln, die die Unterlage auf das Körperteil ausübt bzw. im Inneren des Körperteils, vor allem in den tieferliegenden Gewebeschichten, hervorruft. Die Ermittlung der das Körperteil betreffenden mechanischen bzw. thermischen Beeinträchtigungen lassen zuverlässige Aussagen darüber zu, ob die betreffende Unterlage, insbesondere Matratze, zu einer Komfortbeeinträchtigung, insbesondere Dekubitusgefahr, für die daraufliegende Person führt.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, die Auflagekräfte, die das mindestens eine ausgewählte Körperteil auf das zu prüfende Sitz- bzw. Liegesystem, insbesondere eine Matratze desselben, ausübt, zu ermitteln. Vorzugsweise geschieht dieses durch einen Flächensensor in Form beispielsweise einer Sensormatte. Anhand der ermittelten Auflagekräfte werden die den Auflagekräften entsprechenden, durch Rekonstruktionen ermittelten Einflüsse bzw. Beeinträchtigungen mechanischer oder gegebenenfalls auch thermischer Art im Inneren des Körperteils, insbesondere der tiefergelegenen Gewebeschichten, ermittelt. Die so erhaltenen mechanischen Spannungen, Verformungen, Verzerrungen und/oder Kräfte oder dergleichen im Körperteil können nun dahingehend überprüft werden, ob sie einen als unangenehm empfundenen bzw. zu einer Dekubitusgefahr führenden Grenzwert überschreiten oder darunter bleiben. Wird der Grenzwert überschritten, ist das ein Anzeichen dafür, dass insbesondere die Matratze des untersuchten Sitz- bzw. Liegesystems einen geringen Komfort bietet und/oder zu einer Dekubitusgefahr führt. Dementsprechend ist ein anderes Sitz- bzw. Liegesystem, vor allem eine andere Unterlage, wie zum Beispiel eine Matratze, zu wählen und/oder das Sitz- bzw. Liegesystem, insbesondere die Unterlage, umzugestalten. Das erfindungs- gemäße Verfahren ermöglicht es so, realitätsnah Einfluss auf die Gestaltung oder sogar die Konstruktion eines Sitz- bzw. Liegesystems und vor allem eine Unterlage desselben zu nehmen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer beliebigen stützenden Unterlage mit mindestens einer Auflagefläche weist die Maßnahmen des Anspruchs 19 auf, wobei es sich auch um eine bevorzugte Weiterbildung der vorherigen Ansprüche handeln kann. Nach diesem Verfahren ist eine beliebige stützende Unterlage herstellbar, wobei es sich um eine Matratze, einen Sitz, einen Schuh, eine Sohle oder Ähnliches handeln kann. Dieses Verfahren wird anhand bzw. mit einem repräsentativen lebenden menschlichen Körper durchgeführt. Unter "repräsentativ" ist in diesem Zusammenhang der Körper einer gewöhnlichen Person, insbesondere einer Durchschnittsperson, zu verstehen. Dieser Körper hat eine durchschnittliche Größe, ein durchschnittliches Gewicht und übliche Proportionen. Gegebenenfalls kann zwischen weiblichen und männlichen Körpern unterschieden werden. Wenn demnach Unterlagen, insbesondere Matratzen, gezielt für weibliche Personen herzustellen sind, wird als Proband eine repräsentative, lebende weibliche Person verwendet, während bei einer Unterlage für eine männliche Person ein repräsentativer, lebender Mann als Proband herangezogen wird.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 MRT-kompatible Vorrichtung zur Erfassung mechanischer Eigenschaften der Gesäßregion (Gluteus),
Fig. 2 Messprogramm zur Erfassung mechanischer Eigenschaften der Gesäßregion (Gluteus), nämlich Weg-Zeit-Diagramm/weggesteuerter Prozess (Fig. 2a), Kraft-Zeit-Diagramm/Antwort (Fig. 2b), Kraft-Weg-Diagramm (Fig. 2c),
Fig. 3 MRT-Sequenz, nämlich Bezeichnung von Fettgewebe, Muskel und Indentereinduck (Fig. 3a) sowie geometrische Größen für die Materialidentifikation (Fig. 3b), Fig. 4 Abfolge MRT-Sequenz / 3D-Rekonstruktion / FE-Netz für Gesäß und Gesamtmodell,
Fig. 5 Verifikation des Indenterversuchs eines 3-lagigen Matratzenelements, nämlich Deckschichten aus SUPRA und Mittelschicht aus SAF (Fig. 5a), alle drei Schichten aus SUPRA (Fig. 5b), wobei experimentelle Daten als Punkte und berechnete Werte als durchgezogene Kurven dargestellt sind,
Fig. 6 Vergleich der Daten aus dem Relaxationsversuch (Punkte) mit den gemäß den Formeln (8) und (9) berechneten Werten für SAF 6060,
Fig. 7 CAD-Daten von Matratzen, nämlich einlagige Matratze (Fig. 7a) und dreilagige Matratze mit Profilierung (Fig. 7b),
Fig. 8 Modellierung des Human Body und der Unterlage: Kontakt-Faces der Schaum- Hexaeder (Fig. 8a) und Slave-Knoten des Body-Modells (Fig. 8b),
Fig. 9 Kontakt-Algorithmus Human Body/Unterlage,
Fig. 10 Vergleich der internen mechanischen Spannungsverläufe in der Gesäßregion als Funktion der Unterlagenstruktur zum Zeitpunkt des statischen Gleichgewichts, nämlich Schnittbilder (Fig. 10a) und Spannungs-Pfad- Diagramm (Fig. 10b),
Fig. 11 Beckenschaufeln des menschlichen Gesäßes als Hauptauflagerungspunkte (Pfeile) der Gesäßlast,
Fig. 12 steife Kerne innerhalb des Matratzenmaterials, nämlich Knochen mit Muskel (Fig. 12a) und Interaktion Kerne-Auflagefläche (Fig. 12b),
Fig. 13 Absenkung der von MISES-Spannungen am Steißknochen im statischen Gleichgewicht, nämlich mit Kernen (untere Kurve) und ohne Kerne (obere Kurve), beim Pfadverlauf zwischen Hauptoberfläche und Knochen, und Fig. 14 von MISES-Spannungen am Steißknochen, nämlich mit Kernen (Fig. 14a) und ohne Kerne (Fig. 14b).
Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird ermittelt, welche patho- physiologisch relevanten Einflüsse wie Spannungen, Verformungen, Verzerrungen, Kräfte und/oder thermische Beeinträchtigungen in mindestens einem ausgewählten Körperteil oder einer Körperregion einer Person ausgeübt werden, wenn dieses Körperteil eine bestimmte Auflagekraft auf die Unterlage, beispielsweise eine Matratze eines Sitz- bzw. Liegesystems, ausübt. Es werden solche Körperteile bzw. Körperregionen betrachtet, die in besonderer Weise belastet sind und/oder beeinflusst werden, wenn die Person auf dem Sitz- bzw. Liegesystem ruht, wie zum Beispiel besonders sensible, insbesondere dekubitusgefährdete, Regionen (Prädilektionsstellen). Dabei handelt es sich bevorzugt, aber nicht ausschließlich um Körperregionen der Kopf-, Schulter- und/oder Steißbeinregion, des Ellbogens und/oder der Fersen. Es werden Spannungs-, Verformungs- und/oder Verzerrungsfelder in den Weichgewebeverbünden der herangezogenen Körperregionen oder der Körperstellen ermittelt, und zwar Haut, Fettgewebe, Muskel und/oder Knochen. Dabei wird die Interaktion der Prädilektionsstellen mit der vorzugsweise elastischen Unterlage des Sitz- und Liegesystems ermittelt.
Erfasst werden ausgewählte einzelne oder auch mehrere bzw. alle mechanischen und thermischen Beeinträchtigungen bzw. Einflüse in den untersuchten Körperregionen, vorzugsweise Gewebeverformungen in den belasteten Körperregionen, durch in vivo- Untersuchungen mittels bildgebender Verfahren wie zum Beispiel Röntgenaufnahmen oder Schnittbildaufnahmen. Bevorzugt kommen die Mehrschicht-Computertomographie, die Magnet-Resonanz-Tomographie oder die 31 -Phosphor-Spektroskopie zur Anwendung. Aber auch andere radiologische Erfassungsmethoden bildgebender Art sind denkbar.
Bei der in vivo-Erfassung beispielsweise der Geometrie (Morphologie) in den belasteten Körperregionen, vor allem Prädilektionsstellen, werden außerdem die Kraft-Verformungs- Kurven der mindestens einen Körperregion auf die Unterlage ermittelt, und zwar vorzugsweise flächig durch einen Flächensensor, beispielsweise eine Sensormatte. Es sind auch Untersuchungen an dem jeweils relevanten Körperteil oder der Körperregion im abgesehen von der Erdgravitation unbelasteten Zustand denkbar.
Die bei der in vivo-Ermittlung erhaltenen Werte, vor allem die Kräfte und sonstige Einflüsse mechanischer und/oder thermischer Art, die in der jeweiligen Körperregion wirken, und die von der Körperregion bei der Simulation auf die Unterlage ausgeübten Kräfte werden zusammenhängend bzw. in Relation zueinander herangezogen für dreidimensionale Rekonstruktionen der jeweiligen Körperregion oder des Körperteils. Diese Rekonstruktionen erfolgen bevorzugt mittels CAD-Technologie (3D-Rekonstruktion etc.). Aus den in vorstehender weise durch Simulationen erhaltenen Werten, insbesondere den daraus abgeleiteten dreidimensionalen Rekonstruktionen der belasteten Körperpartien, wird durch die numerischen Lösungsverfahren, vorzugsweise Finite-Elemente- Programme, in einem Optimierungsalgorithmus eine Materialparameterbestimmung vorgenommen.
Nach dem zuvor beschriebenen Verfahren erfolgt eine Simulation der von bestimmten Auflagekräften der Unterlage hervorgerufenen Einflüsse bzw. Beeinträchtigungen in ausgewählten gefährdeten Körperregionen, insbesondere tieferliegenden Gewebeschichten bzw. Strukturen derselben. Von den Ergebnissen dieser in vivo-Messungen können Rückschlüsse auf Belastungen in anderen Körperregionen anhand entsprechender Rechenmodelle ermittelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, für alle Regionen, vorzugsweise Prädilektionsstellen, einer Person dreidimensionale Rekonstruktionen der belasteten Körperregionen und Humanmaterialparameter abzuleiten. Im Ergebnis entstehen so Humanmaterialparameter und dreidimensionale Rekonstruktionen aller Regionen bzw. Prädilektionsstellen eines Körpers.
Die nach dem zuvor beschriebenen Verfahren gewonnenen Simulationswerte und Materialparameter werden in eine Datenbibliothek eingegeben und von dieser verwaltet. Diese Datenbibliothek dient als Werkzeug für das zweite erfinderische Verfahren, bei dem es sich auch um eine Weiterbildung des ersten erfinderischen Verfahrens durch Interaktion beider Verfahren handeln kann. Es wird dabei eine Ermittlung der biomechanischen und/oder thermischen Wirkungen vorgenommen, die Sitz- und Liegesysteme, insbesondere eine als Unterlage für den menschlichen Körper dienende Auflage derselben, auf mindestens eine Körperregion einer das Sitz- und Liegesystem benutzenden Person ausüben würden.
Das zweite erfindungsgemäße Verfahren oder die Weiterverarbeitung der nach dem zuvor beschriebenen (ersten) Verfahren ermittelten Erkenntnisse dient vor allem dazu, bei der Konstruktion, Auslegung oder Zusammenstellungen von Sitz- und Liegesystemen, insbesondere als Unterlage für eine Person dienende Auflagen, beispielsweise Matratzen, ermitteln zu können, ob die gewählte Konstruktion, Konfiguration oder Zusammenstellung des Sitz- und Liegesystems zu einer Komfortbeeinträchtigung oder auch Dekubitusgefahr führt oder welche Körperregionen vom untersuchten Sitz- bzw. Liegesystem, insbesondere die Matratze desselben, unangenehm beeinflusst werden bzw. einer Dekubitusgefahr ausgesetzt sind. Diese Überprüfung braucht nicht in vivo vorgenommen zu werden, weil hierbei die zuvor in vivo ermittelten Werte, insbesondere dreidimensionale Rekonstruktionen der belasteten Körperregionen, herangezogen werden.
Das Sitz- bzw. Liegesystem oder auch nur eine Matratze desselben, wird nun belastet, was nicht in vivo zu geschehen braucht. Insbesondere erfolgt die Belastung einer vollständig ausrelaxierten Matratze. Dabei werden Druckmessungen zwischen den Auflage- bzw. Kontaktflächen und einem Modell vorgenommen. Diese Druckmessungen erfolgen vorzugsweise durch Flächensensoren, beispielsweise eine Sensormatte, die zwischen der Matratze und dem Modell an der oder jeder Auflagefläche des Modells und der Matratze angeordnet werden. Beim Modell kann es sich um das Modell einer Person, einen sogenannten Modellkörper, handeln. Es findet also keine lebende Person Verwendung. Es ist aber auch denkbar, als Modellkörper Teile von Modellen einer Person zu verwenden. Grundsätzlich kann aber auch eine lebende Person eingesetzt werden.
Die bei der Belastung der Auflageflächen der Matratze von den Sensoren, insbesondere der Sensormatte, gemessenen Drücke werden nun herangezogen zur Ermittlung der im ersten Verfahrensschritt ermittelten dreidimensionalen Rekonstruktion der belasteten Körperregionen. Dabei werden solche dreidimensionalen Rekonstruktionen verwendet, die die Belastung der Körperregionen angeben, bei welcher auf die Unterlage der gleiche oder annähernd gleiche Druck ausgeübt wird, der von den Sensoren, insbesondere der Sensormatte, zwischen den Auflageflächen der Matratze und dem Modell bzw. Modellkörper oder Normkörper einer Normperson oder sonstigen Körpermodellen ermittelt worden ist. Über eine vorzugsweise dreidimensionale Simulation erhält man eine dreidimensionale Darstellung vorzugsweise der Kräfte, die von der Matratze auf eine daraufliegende natürliche Person, insbesondere die betrachteten Körperregionen derselben, ausgeübt würden. Auf diese Weise stellt die Erfindung ein Hilfsmittel bzw. Werkzeug zur Verfügung, das angibt, welche Beeinträchtigungen bzw. Einflüsse auf die Prädilektionsstellen von der untersuchten Matratze ausgeübt werden. Dabei werden die Gewebeverformungen der belasteten Körperregionen ermittelt, insbesondere visualisiert, und zwar vorzugsweise in den an die jeweilige Prädilektionsstelle angrenzenden tieferliegenden Gewebeschichten, wie Haut, Fettgewebe, Muskel und/oder Knochen, die das jeweils untersuchte Sitz- bzw. Liegesystem, insbesondere die Matratze desselben, auf einen daraufliegenden oder sitzenden menschlichen Körper ausüben würde.
Die erhaltenen Informationen über die von dem untersuchten Sitz- bzw. Liegesystem auf das Innere der Körperregion an der jeweiligen Stelle, insbesondere Prädilektionsstelle, ausgeübten Belastungen, insbesondere Drücke, lassen Rückschlüsse auf Komfortdefizite, vor allem auf eine Dekubitusgefahr des untersuchten Sitz- bzw. Liegesystems, insbesondere die Matratze desselben, zu. Es wird die Verteilung der Beeinträchtigungen mechanischer und/oder thermischer Art in den an die untersuchte Stelle angrenzenden tiefergelegenen Gewebeschichten durch die dreidimensionale Rekonstruktion der belasteten Körperregion visualisiert. Es sind so Aussagen möglich, welche Art von Kräften, insbesondere Spannungs- und Verzerrungsfelder, bei der Interaktion eines Körpers mit der Unterlage des Sitz- bzw. Liegesystems auftreten würden und wie groß diese sind.
Anhand von Erfahrungswerten oder auch klinischen Voruntersuchungen können Grenzwerte der Einflüsse bzw. Beeinträchtigungen in den tiefergelegenen Gewebeschichten der untersuchten Körperregionen ermittelt bzw. festgelegt werden, und zwar hinsichtlich absoluter Werte und des Vordringens derselben in die Tiefe der Gewebeschichten an der betrachteten Stelle. Sofern an allen betrachteten Stellen das untersuchte Sitz- bzw. Liegesystem, vor allem die Unterlage desselben, keine Beeinträchtigungen erzeugt oder hervorruft, die festgelegte Grenzwerte überschreiten und/oder in keine Region der Gewebeschichten im Inneren der Körperregion vordringen, gilt das untersuchte Sitz- bzw. Liegesystem als komfortabel oder ist geeignet, Dekubitus- erscheinungeπ, also Druckgeschwüre, zu verhindern. Wenn hingegen festgestellt wird, dass das untersuchte Sitz- bzw. Liegesystem zu Beeinträchtigungen, vor allem durch mechanische Kräfte, innerhalb der untersuchten Körperregion, insbesondere an einzelnen Prädilektionsstellen, führt, ist das ein Anzeichen dafür, dass das untersuchte Sitz- und Liegesystem nicht oder noch nicht geeignet ist, den geforderten Komfort zu gewährleisten und/oder zur Vermeidung von Druckgeschwüren beizutragen. Entsprechend ist das untersuchte Sitz- bzw. Liegesystem abzuändern und/oder umzugestalten.
Die mechanischen Eigenschaften (Materialparameter) des Human Body werden anhand experimenteller in vivo-Daten mittels solcher Vorrichtungen gewonnen, die eine definierte und reproduzierbare Be- und Entlastung des jeweiligen Fettgewebe-Muskel-Verbundes (Gesäß, Ferse etc.) gewährleisten. Die Vorrichtungen sind bezüglich Material, Form und Geometrie kompatibel mit einem Magnet-Resonanz-Tomographen und gewährleisten in vivo-Messungen an den jeweiligen Körperregionen. Im Falle der Gesäßregion (Gluteus) wird die Belastung beispielsweise über einen Druckkopf (Indenter) in definierter Weise aufgebracht (vgl. Fig. 1). In dem Druckkopf sind Sensoren zur Erfassung der Druckkraft sowie der Mikroperfusion angeordnet. Die Wegmessung erfolgt über einen in der Vorrichtung angeordneten separaten Sensor. Um das viskoelastische Materialverhalten der interessierenden Geweberegionen adäquat beschreiben zu können, basiert das Be- und Entlastungsprogramm auf definierten Haltezeiten, auf deren Basis sogenannte Relaxationsabbruchpunkte generiert werden [3] (eckige Klammern beziehen sich auf die jeweilige Veröffentlichung der Literaturliste am Ende dieser Beschreibung). Dies ermöglicht die Separierung elastischer von anelastischen (viskosen) Anteilen des Materialverhaltens (vgl. hierzu auch die ausführlichere Beschreibung dieses Verfahrens weiter unten). Die Relaxationsabbruchpunkte des Be- und Entlastungspfades liegen infolge der meist zu kurzen Haltezeiten nicht aufeinander und bilden einen gewissen „Korridor", welcher die Gleichgewichts-Elastizität des Gewebemateriales wiedergibt. Sowohl die Daten der unverformten Geometrie der jeweiligen Körperregion (Gesäß, Ferse etc.) im unbelasteten Zustand als auch die Daten der verformten Geometrie im belasteten Zustand werden mittels bildgebender Verfahren (MRT, CT) generiert.
Auf Basis der Kraft-Verformungs-Daten (Relaxationsabbruchpunkte des Be- und Entlastungspfades) sowie der Verformungen der Geweberegionen, die sich durch die MRT- Sequenzen von deren unverformter und verformter Konfiguration ergeben, werden mit Hilfe der Finite Elemente Methode (Solver) und eines numerischen Optimierungs- algorithmus [5, 7, 8] die (noch offenen) Materialparameter bzw. Materialfunktionen eines geeigneten kontinuumsmechanischen Materialgesetzes (etwa Hyperelastizität nach OGDEN) bestimmt (curve fitting). Dabei wird der komplette in vivo-Versuch mittels Finiter Elemente modelliert, wobei die der jeweiligen Verschiebung (Verformung) zugeordnete gemessene Kraft als integrale Größe für jeden Schritt rechnerisch per FEM zu verifizieren ist.
Im wesentlichen ist beispielsweise im Gesäßbereich (abgesehen von Knochenstrukturen) zunächst von einem Fettgewebe-Muskel-Verbund -also von zwei unterschiedlichen Materialien- auszugehen, für welche die separaten Materialparameter aufzufinden sind (die Hautschicht wird im Rahmen einer ersten Approximation vernachlässigt). Die Separierung des Materialverhaltens von Fettgewebe und Muskel im Rahmen einer Materialidentifikation kann wie folgt beschrieben in zwei Schritten durchgeführt werden.
Schritt 1 : Gemäß Fig. 3 können für jede MRT-Sequenz die der jeweiligen gemessenen Indenterkraft zugeordneten Verschiebungen uF und uM von Fettgewebe und Muskel entnommen werden. Hierbei ist unbedingt zu beachten, dass nur diejenigen Indenterkräfte zu nehmen sind, die sich nach der jeweiligen Haltezeit, also nach der Relaxation eingestellt haben. Durch Auftragen der gemessenen Indenter-Kräfte über den Verschiebungen entstehen prinzipiell die beiden separierten (lndenter-)Kraft- Verschiebungs-Daten für die beiden Materialien Fettgewebe und Muskel. Im Sinne einer ersten Approximation werden die Kraft-Verschiebungs-Daten als solche eines uniaxialen Stauchversuches gedeutet und zur Gewinnung möglicher Materialparameter zunächst jeweils eindimensionale Materialgesetz-Strukturen angewendet. Das bedeutet, dass gedanklich aus dem dreidimensionalen Gebilde eine Art eindimensionaler Stab „herausgeschnitten" wird, auf welchen nun eindimensionale mechanische Gesetze angewendet werden. Im Falle der Hyperelastizität schwach-kompressibler Stoffe nach OGDEN [1 , 6] lauten diese
Figure imgf000013_0001
sofern die 3-Richtung die Belastungsrichtung ist und in den Querrichtungen jeweils Spannungsfreiheit vorausgesetzt wird. In (1 ) bedeuten σj, die (Normal-)Spannungen, J =
A1A2A3, A1 := J'xnλt (/ = 1 ,2,3) die modifizierten Streckungen und ak, μ* und Dk Materialparameter. Ist K ό\e Indenter-Kraft und A die Berührungsfläche zwischen Indenter und der äußeren Gewebeoberfläche, so gilt aus Gleichgewichtsgründen σ33 = -KIA, so dass aus
(1 ) zunächst folgt (man beachte J = A2 A3 ≠ 0 )
Figure imgf000014_0001
Für den Fall N = 1 folgen aus (2) die beiden Gleichungen:
Figure imgf000014_0002
Grundsätzlich kann mit (3)2 die (unbekannte) Streckung A1 als Funktion f von A3 ausgedrückt werden, so dass durch Einsetzen von A1 = f(λ3) in (3J1 schließlich eine Kraft- Streckungs-Relation der Form K = g(λ3; A, a, μ, D) vorliegt, in welcher nur noch die einzige variable Streckung A3 auftaucht.
Eine Bestimmung der offenen Materialparameter in (1 ) bzw. (2) bzw. (3) ist dann durch Anpassung der Kraft-Stauchungs-Relation an die experimentellen Kraft-Verschiebungs- Daten mittels geeigneter numerischer Optimierungsroutinen [5, 7, 8] zu bewerkstelligen. Für den Fall, dass hierbei beide Materialien (Fettgewebe, Muskel) mit der gleichen Materialgesetzstruktur (1 ) bzw. (2) bzw. (3) abgebildet werden sollen, müssen die Materialparameter in (1) bzw. (2) bzw. (3) jeweils noch etwa mit „P für Fettgewebe und „A/T für Muskel indiziert werden. Im Allgemeinen hätte man dann insgesamt 2 x 3Λ/ = 6Λ/ Materialparameter und für den Fall N = 1 insgesamt sechs Materialparameter zu bestimmen.
Als Startparametersätze für das Fettgewebe bzw. das Muskelgewebe des Gesäßes können die aus speziellen Materialidentifikationen der einzelnen Materialkomponenten gewonnenen Parametersätze für reines Fettgewebe (der Ferse) bzw. reines Muskelgewebe (der Wade) zugrunde gelegt werden. Diese lauten wie folgt:
αF = 2.9 μμ = 0.0077977 MPa DF = 2.5648 (4) aM = 2.0 μM = 0.0042 MPa DM = 5.761 (5)
Die Parametersätze (4) und (5) wurden mit der im folgenden Schritt 2 beschriebenen Methode gewonnen.
Schritt 2: Im Nachgang kann dann im Sinne einer „Nachiteration" eine numerische Optimierung auf den vorhandenen dreidimensionalen Geometriedaten mittels der FEM erfolgen, wobei die mit Hilfe der eindimensionalen Materialgesetzvarianten gewonnen Parametersätze (vgl. Schritt 1 ) als Startparametersätze für die dreidimensionale Materialgesetzvariante
S
Figure imgf000015_0001
verwendet werden. In (6) bedeuten S den CAUCHYschen Spannungstensor und n, die Hauptrichtungen des linken Strecktensors V. Als Verifikationskriterium kann hierbei der Vergleich der mittels (6) berechneten verformten Konfiguration der Gesäßregion mit den mittels der MRT-Sequenzen bzw. deren 3D-rekonstruierten Oberflächen benutzt werden. Die Abweichungen zwischen beiden Oberflächen kann als Gütekriterium dienen.
Grundsätzlich können hier auch andere Materialgesetzstrukturen angewandt werden, sofern diese große Verformungen bzw. Verzerrungen beschreiben können.
Zur Generierung eines kompletten Modells eines menschlichen Körpers werden Daten der Geometrie und Form eines vorzugsweise lebenden Probanden (Patienten) mittels bildgebender Verfahren (MRT, CT) aufgenommen. Insbesondere werden die interessierenden Körperregionen (etwa Gesäß, Ferse) jeweils in deren unverformter und verformter Lage erfasst (unbelastete Bezugs- und belastete Momentankonfiguration). Die Verformungen werden dabei in definierter und reproduzierbarer Weise mittels einer speziellen MRT-kompatiblen Vorrichtung realisiert (vgl. die Beschreibung oben). Die MRT- bzw. CT- Sequenzen werden mit Hilfe einer 3D-Rekonstruktionssoftware (etwa MIMICS) zu Oberflächen generiert (Selektion in die einzelnen Gewebeanteile wie Fettgewebe, Muskel, Knochen etc.). Diese Oberflächen werden mittels eines Pre-Prozessors (etwa HyperMesh) vernetzt (FE-Netz), so dass anschließend mit einer Berechnungssoftware (etwa ABAQUS) die erforderliche Spannungs-, Verzerrungs- und Verformungsanalyse des jeweiligen Gewebeverbundes bzw. des Human Body erfolgen kann.
Ermittlung der mechanischen Eigenschaften der Unterlage (Materialidentifikation):
Es werden quaderförmige Proben mit quadratischem Querschnitt (200mmχ200mm) und einer Höhe von 50 mm beispielsweise aus einer kompletten Matratze aus polymerem offenzelligem Weichschaumstoff in zufälliger Folge entnommen. Diese Abmessungen weichen von der Norm insofern ab, als dass Tests mit würfelförmigen Proben (100mmχ100mmχ100mm) im uniaxialen Stauchtest Knickverhalten gezeigt haben. Solche Materialien sind weiterhin in nicht-linearer Weise von der Temperatur und der Feuchte abhängig, so dass die Tests im Klimaschrank bei definiertem Klima durchzuführen sind.
Zwecks einer Eliminierung des MULLINS-Effektes [4] werden die Proben vor den eigentlichen Versuchen einem speziellen Training ausgesetzt. Dieses ist durch ein zyklisches Deformationsprogramm gekennzeichnet, wobei die Proben jeweils in 16 Zyklen mit einer Dehnrate von 2 χ 10'2 s"1 dehnungskontrolliert bis zur maximalen Kompression von 70% belastet und anschließend wieder entlastet werden. Erst nach einer an die 16 Zyklen sich anschließenden Ruhephase von 16 Stunden können die eigentlichen Versuche mit Haltezeiten durchgeführt werden.
Bei den eigentlichen Versuchen (uniaxiale Stauchung) werden die Proben mit konstanten Dehnraten von 0.2 s'1 stufenweise bei einer jeweiligen Haltezeit von 180 min bis zu einer maximalen Kompression von 70% belastet und anschließend nach dergleichen Vorschrift wieder entlastet (Fig. 2). Während der Haltezeiten reagiert die Probe mit einer Spannungs- bzw. Kraft-Relaxation, dessen Endwert als Relaxationsabbruchpunkt bezeichnet wird und jeweils näherungsweise einen Gleichgewichtszustand repräsentiert. Nach Erreichen eines Relaxationsabbruchpunktes ist die zeitliche Änderung der Normalkraft (Druckkraft) etwa Null. Die (Relaxationsabbruch-)Punkte geben dann die Gleich- gewichts-Spannungs-Dehnungs-Kurve wieder, wobei die jeweilige Differenz aus der Gesamtspannung und dem Relaxationsendwert als overstreß bezeichnet wird.
Im Falle der uniaxialen Stauchung stellte sich eine Elimination der Scherspannungen zwischen unterer und oberer Halteplatte und der jeweiligen berührenden Probendeckfläche (etwa durch geeignete glatte Flächen und Schmierung) zur Erzeugung eines homogenen Verformungsfeldes über der Höhe als äußerst problematisch heraus. Deshalb wurden zur Erzeugung definierter Randbedingungen die Proben jeweils an der unteren und oberen Halteplatte unverschieblich fixiert. Infolgedessen stellte sich während der Belastungsphase eine (reversible) Ausbauchung der Proben an den Rändern ein, so dass sich aufgrund der geringen Probenhöhe kein Bereich einer „Gleichmaßdehnung" ergab. Zur optischen Erfassung dieses Phänomens und des damit einhergehenden inhomogenen Verformungs- bzw. Verzerrungsfeldes wurde die sichtbare Deckfläche der Probe mit einem gleichmäßigen Raster überzogen, dessen Verformung zeitlich mit der Kraftmessung koordiniert und mittels Videobild-Analyse ausgewertet wurde. Die entstandene Ausbauchung wird bei der Ermittlung der Materialparameter mittels der Finite Elemente Methode berücksichtigt.
Die auf Basis der uniaxialen Stauchversuche erzeugten experimentellen Daten werden mit Hilfe einer geeigneten Materialgleichung (etwa Hyperelastizität hoch-kompressibler Stoffe nach HILL und STORAKERS [2, 10]) ausgewertet. Zur Beschreibung des uniaxialen Stauchversuches kann zunächst unter der Bedingung, daß in den Querrichtungen Spannungsfreiheit vorliegt, von den folgenden Koordinatengleichungen des räumlichen Materialgesetzes ausgegangen werden:
σn =
Figure imgf000017_0001
In (7) bedeuten σ„ die (Normal-)Spannungen, λ, (/ = 1 ,2,3) die modifizierten Streckungen und ak, μk und ßk Materialparameter. Wird die Probe in 3-Richtung mit der Einzelkraft K gestaucht, so gilt unter Erfüllung des Kräfte-Gleichgewichtes (bei quasistationärem Prozeß) für die CAUCHYsche (Druck-)Spannung σ33
Figure imgf000018_0001
, wenn a0 die Kantenlänge der Schaumstoffprobe bedeutet, so daß damit (7) schließlich in die folgende Kraft- Stauchungs-Relation für den Fall der uniaxialen Stauchung übergeht
Figure imgf000018_0002
(8) k-\ ak
Grundsätzlich kann mit (8)2 die (unbekannte) Streckung λ\ wieder als Funktion f von A3 ausgedrückt werden, so dass durch Einsetzen von I1 = f(λ3) in (8)1 schließlich eine Kraft- Streckungs-Relation der Form K = g(λ3; a0, ak, μk, ßk) vorliegt, in welcher nur noch die einzige variable Streckung X3 auftaucht. Für den Fall N = 1 lautet dieser Zusammenhang Xx = /(A3) = χ^1^1^ _ so dass sich damit die folgende Kraft-Stauchungs-Relation ergibt:
K(h) 3 (9)
Figure imgf000018_0003
In (9) bedeuten K die Druckkraft, h und h0 die Höhe im verformten und unverformten Zustand und a0 die Kantenlänge der Schaumstoffprobe im unverformten Zustand. Dabei werden die in der Materialgleichung auftretenden (noch offenen) Materialparameter über einen nicht-linearen Optimierungsalgorithmus ermittelt (Materialidentifikation, curve fitting).
Zur Verifikation der auf Basis der uniaxialen Druckversuche ermittelten Materialparameter wird ein solcher Versuch durchgeführt, mittels welchem ein dreidimensionales Spannungs- und Verzerrungsfeld erzeugt werden kann und dann mittels FE-Rechnung adäquat abzubilden ist. Hierfür wird ein sogenannter Indenterversuch durchgeführt, bei dem ein zylinderförmiger starrer Stempel mit halbkugelförmigem Kopf (Durchmesser 50 mm) in die Probe hineingedrückt und jeweils die Eindringtiefe sowie die zugeordnete Normal(-Druck-)Kraft gemessen wird. Mit Hilfe der FEM sowie den im Rahmen des uniaxialen Druckversuches ermittelten Parametern werden die mittels der FEM berechnete Kraft-Weg-Kurve mit den experimentellen Daten des Indenterversuches miteinander verglichen. Die im FE-Modell zu verwendende dreidimensionale Variante des eindimensionalen Materialgesetzes (6) hat dann die Form:
Figure imgf000019_0001
In (10) bedeuten S den CAUCHYschen Spannungstensor und n, die Hauptrichtungen des rechten Strecktensors V.
In Tabelle 1 sind die nach der oben beschriebenen Methode bestimmten Materialparameter zweier polymerer Weichschaumstoffe (interne Bezeichnung des schweizer Schaumstoffherstellers SUPRA 5035 und SAF 6060) angegeben, wobei „numric fit" die über den uniaxialen Stauchversuch (mit der eindimensionalen Materialgesetzvariante) ermittelten und „FE fit" die mittels des FE-Solvers (mit der dreidimensionalen Materialgesetzvariante) ermittelten Parameter bedeuten. Grundsätzlich liegen die nach beiden Verfahren erzeugten Parameter in derselben Größenordnung und stimmen gut überein.
Figure imgf000019_0002
Tabelle 1 : Materialparameter von SUPRA 5035 und SAF 6060
Mehrtägige Matratzensysteme: Die mechanische Beschreibung von mehrlagigen Matratzensystemen erfolgt auf Basis der oben beschriebenen Methode wie folgt: Es werden entsprechende Proben aus mehrlagigen Matratzensystemen entnommen (vgl. Fig. 7b), mit welchen ein Indenterversuch durchgeführt wird. Die Kraft-Ver- schiebungs-Daten dieser Versuche werden auf Basis der FEM modelliert, wobei die Materialparameter der Einzelschichten von deren Einzelversuchen (vgl. das oben beschriebene Verfahren für "homogene" Druckproben) genommen werden. Die Abweichung zwischen experimentellen Daten des Indenterversuches an der mehrlagigen Probe zu den berechneten Werten stellt die Güte dar (vgl. Fig. 5).
Die Daten des viskoelastischen Materialverhaltens der polymeren Weichschäume wird experimentell über (dehnungsgesteuerte) Relaxationsversuche erzeugt. Deren Beschreibung erfolgt dann prinzipiell mittels den Materialgesetzstrukturen (7) bzw. (8) insofern, als dass eine Erweiterung hinsichtlich der Viskoelastizität stattfindet [1]. Das Materialgesetz beschreibt das Materialverhalten der linearen Viskoelastizität bei finiten Verzerrungen. Aus dem in [1] angegebenen dreidimensionalen Materialgesetz ergeben sich unter Beachtung von (8) die beiden folgenden Koordinatengleichungen für die Kraft- Stauchungs-Relation beispielsweise für N = 1 :
/(A
Figure imgf000020_0001
mit
A1
Figure imgf000020_0002
τ e"'/r' (12)
In (12) bedeuten g, und τ, zusätzliche Materialparameter der PRONY-Reihen, die auf Basis von Relaxationsversuchen mittels geeigneter Optimierungsroutinen [5, 7, 8] zu bestimmen sind.
In Tabelle 2 sind die für den Weichschaumstoff SAF 6060 gemäß (8) und (9) ermittelten Materialparameter g, und τ, wiedergegeben, wobei Abb. 6 den Vergleich von experimentell ermittelten Relaxationsdaten und dem berechneten Kurvenverlauf zeigt.
Figure imgf000021_0001
Tabelle 2: Materialparameter der PRONY-Reihe g,- und T1 für SAF 6060
Ermittlung der Geometrie und Form der Unterlagen:
Bei den Unterlagen kann es sich um Matratzen, Sitze, Schuhe und dergleichen handeln. Die Beschreibung bezieht sich auf das Beispiel von Matratzen.
Größe und Form der Unterlagen (Matratze) können beliebig sein und sollten in CAD- Daten zur Verfügung stehen (vgl. Abb. 7)). Auf Basis der CAD-Daten wird dann mittels einer Vernetzungssoftware (etwa HyperMesh) oder direkt mittels Berechnungsprogramm (etwa ABAQUS) das FE-Netz der Unterlage generiert. Liegen die CAD-Daten nicht vor, so müssen die CAD-Daten der Unterlage per Hand erzeugt werden. Falls eine Para- metrisierung der geometrischen Daten der Unterlagen möglich ist, so können auf dieser Basis alternative Konfigurationen erzeugt werden.
FE-Simulation des Human Body und der Unterlage:
Die Geometrie des Human Body und der Unterlage (Matratze etc.) werden mit Finiten Elementen modelliert. Dabei ist die Matratze unterseitig voll eingespannt (Randbedingung). Der Körper ist anfänglich nicht fixiert und dringt infolge seines Eigengewichtes (Gravitation) bis zur Erreichung der Gleichgewichtslage in die Unterlage ein. Für die Unterlage werden Hexaeder-Elemente und für den Body Tetraeder-Elemente verwendet (Fig. 8). Die Massenverteilung des Human Body entspricht derjenigen des Probanden (3D-Rekonstruktion der MRT-Sequenzen) und wird durch prozentuale Aufteilung der Gliedmaßen und des Torso gestaltet [9, 11], wobei insbesondere die Dichte der Knochen skaliert wird. Die Randbedingungen aus der Gesamtmodellsimulation werden auf Teilmodelle wie z.B. des Gesäßes und der Ferse übertragen. Diese Teilmodelle dienen einer detaillierten Untersuchung und werden in den betrachteten Regionen wie beispielsweise am os sacrum (Steiß) des Gesäßes und am calcaneus (Fersenbein) der Ferse mit einem feineren FE- Netz versehen, um an diesen Stellen eine detaillierte Spannungsauswertung zu gewährleisten. Die Netzverfeinerung wird jeweils manuell vorgenommen.
Kontakt-Algorithmus:
Der Kontakt zwischen Human Body und Unterlage wird über einen „Knoten-Element- Kontakt" (einseitiger Slave-Master-Kontakt) modelliert. Der Kontaktbereich ist dadurch definiert, dass die zu erwartende Kontaktzone mit in die Kontaktdefinition einbezogen wird. Dabei bilden die Slave-Knoten die Unterseite des Human Body und die Master- Elemente die Oberseite der Unterlage ab. Durch den gewählten Kontakt-Algorithmus (etwa in ABAQUS „hard contact") wird gewährleistet, dass ein Eindringen der Slave- Knoten in die Master-Elemente vermieden wird. Bei der Kontaktgenerierung finden die von ABAQUS angegebenen Richtlinien zur Kontaktbeschreibung Anwendung, wonach beispielsweise die Master-Surface so groß zu generieren ist, dass die Slave-Knoten diese in der Elementebene im Rechenverlauf nicht verlassen. Hierdurch wird ein sog. .Chattering' vermieden. Hinsichtlich der Berücksichtigung eines Reibungswertes zwischen Unterlage und Human Body haben die Rechnungen mit und ohne Reibungswert keine signifikanten Unterschiede gezeigt.
Variation von Geometrie und Material der Unterlage:
Die Optimierung einer Unterlage im Hinblick auf die Reduzierung der auftretenden Spannungen (also Druck- und Scherspannungen) im Körper kann grundsätzlich in manueller Weise erfolgen. Im Folgenden wird das manuelle Verfahren beschrieben:
Betrachtnahme des Gesamtsystems auf Basis einer bestimmten Unterlage, wobei die Spannungen und/oder Verformungen im Human Body dargestellt werden. Hierbei kann von den von MISESschen Spannungen oder anderer Spannungsmaße (etwa Hauptnormal- oder/und Hauptschubspannungen) ausgegangen werden. Durch Betrachtnahme solcher ausgezeichneter Körperregionen (etwa Beckenschaufel), die möglicherweise eine „innere Umlagerung" der Spannungen in Form von Stützstellen dahingehend ermöglichen, dass andere gefährdete Regionen mit erhöhten Spannungen entlastet werden können, soll an diesen Stellen Struktur und Material entsprechend variiert werden (also etwa steiferes Material und/oder andere Struktur). Auf diese Weise können grundsätzlich sämtliche im Körper interessierenden Stellen analysiert werden. Die grundsätzliche Abhängigkeit der internen Spannungen im Weichgewebeverbund Fettgewebe-Muskel der Gluteusregion von der Unterlagenstruktur sei im folgenden Vergleich demonstriert: Fig. 10 zeigt anhand dreier verschiedener Matratzensysteme -einfache und profilierte Weichschaumunterlage, Wechsel-Druck-System) die unterschiedlichen mechanischen Spannungsverteilungen (von MISES) anhand eines jeweiligen Schnittes (Fig. 10a) sowie der jeweiligen Verläufe im Spannungs-Pfad-Diagramm (Fig. 10b). Der Spannungspfad verläuft dabei von der Kontaktzone senkrecht zum Steißknochen. Fig. 10b zeigt, dass die Spannungsverläufe sich grundsätzlich sowohl qualitativ wie auch quantitativ unterscheiden und zum Knochen hin drastisch ansteigen.
Als Ansatz bei der manuellen Optimierung der Unterlage wird diese so in ihrer Geometrie verändert, dass die Hauptlast der Gesäßregion über die große und glatte Auflagefläche der beiden Beckenschaufeln abgetragen wird (vgl. Fig. 11) Dies bedingt, dass der Matratzenbereich der Steißregion weich und der der Beckenschaufeln steifer und ggf. prominent ausgeführt ist.
Die im FE- Modell in die Matratze eingebrachten steiferen Kerne stützen sich bei Aufliegen des Beckens auf den Beckenschaufeln ab und erniedrigen dadurch die von MISES-Spannungen am Steißknochen (Fig. 12).
Parallel zeigen die von MISES-Spannungen im Steißbereich im statischen Gleichgewicht entsprechend unterschiedliche Bildschemata (Fig. 14).
Literatur [I] ABAQUS, Theorie Manual, Version 6.1 , Hibitt, Karlsson and Sorensen (2000)
[2] Hill, R., Aspects of Invariance in Solid Mechanics, Advances in Applied Mechanics, Vol. 18 (1978)
[3] Lion, A., A constitutive model fo carbon black filled rubber: Experimental investigations and mathematical representation, Continuum. Mech. Thermodyn. 8 (1996)
[4] Mullins, L., Softening of rubber by deformation. Rubb. Chem. Technol. 42 (1969)
[5] Neider, J., A., Mead, R., A Simplex method for function minimization, Comp. J. 7, 308-313
[6] Ogden, R. W., Large Deformations Isotropie Elasticity -On the Correlation of Theory and Experiment for Incompressible Rubberlike Solids. Peoceedimgs of the Royal Society of London, Series A, 326 (1972)
[7] Otten, R., H., J., M., van Ginneken, L., P., P., P., The Annealing Algorithm, Kluwer, Boston (1989)
[8] Schwefel, H., P., Evolution and Optimum Seeking, Wiley & Sons New York, 443 p. (1995)
[9] Soll, H., Biomechanik in der Sportpraxis. Schorndorf: Verklag Hoffman (1976)
[10] Storakers, B., On The Material Representation And Constitutive Branching In Finite Compressible Elasticity, J. Mech. Phy. Solids Vol. 34, No. 2 (1986)
[I I] Willimczik, K., Biomechanik der Sportarten. Reinebek bei Hamburg: Rowohlt (1989)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung pathophysiologischer Beeinträchtigungen, die von einem Sitz- bzw. Liegesystem, insbesondere einer als Unterlage für eine sich auf dem Sitz- bzw. Liegesystem befindlichen Person dienende Auflage des Sitz- bzw. Liegesystems, auf mindestens eine Körperregion der Person ausgeübt werden, wobei durch bildgebende Verfahren Beeinträchtigungen in tieferliegenden Gewebeschichten der betreffenden Körperregion ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinträchtigungen mindestens einer relevanten Körperregion, insbesondere einer repräsentativ gefährdeten Körperregion (Prädilektionsstelle), der Person in vivo ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Unterlage auf die betreffende Körperregion der Person ausgeübten Beeinträchtigungen und die auf die Unterlage wirkenden Auflagekräfte der Körperregion ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte, die die Auflagefläche der Körperregion auf die Unterlage ausübt, in einem entsprechenden Bereich der Unterlage und gegebenenfalls eines darüber hinausgehenden Flächenbereichs der Unterlagen ermittelt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bis in die tiefergelegenen Gewebeschichten der betreffenden Körperregion wirkenden Beeinträchtigungen bei verschiedenen Auflagesituationen, insbesondere verschiedenen Auflagedrücken, der Körperregion auf die Unterlage ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei verschiedenen Auflagekräften ermittelten Beeinträchtigungen im Inneren der jeweiligen Körperregion bezogen auf die jeweilige Auflagekraft systematisch weiterverarbeitet werden, insbesondere zu einer dreidimensionalen Rekonstruktion der Beeinträchtigungen in der jeweiligen belasteten Körperregion.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Beeinträchtigungen der Körperregion bezogen auf die diese Beeinträchtigungen hervorrufende Auflagekraft der Körperregion auf die Unterlage herangezogen werden zur numerischen Simulation der Beeinträchtigungen, die in der Körperregion auftreten, wenn vergleichbare Auflagekräfte vorherrschen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für mindestens eine bestimmte Körperregion ermittelten Beeinträchtigungen herangezogen werden zur vorzugsweise rechnerischen Ableitung der Beeinträchtigungen, die in den tieferliegenden Gewebeschichten anderer Körperregionen auftreten.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch bildgebende Verfahren, wie insbesondere Röntgen- bzw. Schnittbilduntersuchungen, erfassten Werte der untersuchten Körperregionen mit Rekonstruktionstechniken weiterverarbeitet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die gemessene Körperregion ermittelten Beeinträchtigungen nach der Methode der Finiten-Elemente weiterverarbeitet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Werte in der jeweiligen Körperregion zur Simulation mit Hilfe kontinuumsmechanischer Materialgesetze verwendet werden.
12. Verfahren zur Ermittlung biomechanischer Wirkungen von Sitz- und Liegesystemen, wobei eine Unterlage, insbesondere eine Matratze, des Sitz- bzw. Liegesystems belastet und die Belastung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die anhand mindestens einer vorausgegangenen Rekonstruktion eines mit mindestens einer Körperregion auf der Unterlage liegenden Körpers ermittelten Werte herangezogen werden zur Ermittlung der biomechanischen Wirkungen, die die Unterlage des Sitz- bzw. Liegesystems auf die betreffende Körperregion ausübt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion des Sitz- bzw. Liegesystems, insbesondere die Unterlage, mit der betreffenden Körperregion zur Ermittlung der biomechanischen Wirkungen des Sitz- und Liegesystems herangezogen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage gezielt belastet wird und aus den resultierenden Auflagekräften die von denselben auf die betreffenden Körperreg ionen bis in die tieferliegenden Gewebeschichten einwirkenden Beeinträchtigungen durch vorzugsweise dreidimensionale Rekonstruktionen ermittelt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagekräfte mindestens einer Körperregion auf das zu prüfende Sitz- und Liegesystem, insbesondere eine Unterlage desselben, durch mindestens einen Flächendrucksensor, vorzugsweise eine Sensormatte, ermittelt werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 herangezogen wird zur Konfiguration und/oder Auslegung von Unterlagen von Sitz- und Liegesystemen.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der biomechanischen Eigenschaften der Unterlage eine Belastung derselben durch einen Körper erfolgt, bei dem es sich um ein Modell, insbesondere einen Modellkörper oder Modellkörperteile, handelt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion des Modells, insbesondere des Modellkörpers oder des Modellkörperteils, der Unterlage herangezogen wird zur vorzugsweise dreidimensionalen Rekonstruktion der durch die Unterlage im Bereich tiefergelegener Gewebestrukturen hervorgerufenen Belastung, insbesondere in dekubitusgefährdeten Körperregionen.
19. Verfahren zur Herstellung einer beliebigen stützenden Unterlage mit mindestens einer Auflagefläche, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei
a) ein mathematisches Modell zur Ermittlung der Größe, der Form und der inneren Spannungen und/oder Verformungen eines repräsentativen, lebenden menschlichen Körpers von durch Druckversuche erhaltenen biomechanischen Parametern, insbesondere Elastizitätsmoduli, und/oder bildgebenden Verfahren des genannten Körpers abgleitet wird,
b) ein mathematisches Modell zur Ermittlung der Größe, der Form und der Stützeigenschaften (Struktur- und/oder Materialeigenschaften) der Unterlage abgeleitet wird,
c) Änderungen der inneren Spannungen im genannten Körper beim Aufliegen desselben auf der stützenden Unterlage ermittelt werden, und
d) Stütz- oder Auflageeigenschaften, insbesondere die Struktur (Geometrie) und/oder die Materialeigenschaften der Unterlage zur Verringerung der inneren Spannungen im genannten Körper ausgewählt und/oder angepasst werden.
PCT/EP2006/011612 2005-12-02 2006-12-04 Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage WO2007062873A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06829266A EP1954191A2 (de) 2005-12-02 2006-12-04 Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005057885 2005-12-02
DE102005057885.3 2005-12-02
DE102006006105.5 2006-02-10
DE102006006105A DE102006006105A1 (de) 2005-12-02 2006-02-10 Verfahren zur Ermittlung der von einem Sitz- bzw. Liegesystem auf eine Person ausgeübten pathophysiologischen Beeinträchtigungen und Verfahren zur Ermittlung biomechanischer Wirkungen von Sitz- und Liegesystemen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007062873A2 true WO2007062873A2 (de) 2007-06-07
WO2007062873A3 WO2007062873A3 (de) 2007-11-15

Family

ID=37865621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/011612 WO2007062873A2 (de) 2005-12-02 2006-12-04 Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1954191A2 (de)
DE (1) DE102006006105A1 (de)
WO (1) WO2007062873A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010005983A1 (de) * 2010-01-28 2011-08-18 Audi Ag, 85057 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Eigenschaft eines Sitzes
CN103169477A (zh) * 2013-02-01 2013-06-26 安徽农业大学 一种无干扰睡眠的睡姿脊柱形态测试方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004002309A1 (en) 2002-06-12 2004-01-08 Medavinci Development B.V. A device and method for checking a diabetic foot
US20050165284A1 (en) 2002-03-25 2005-07-28 Amit Gefen Method and system for determining a risk of ulcer onset

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050165284A1 (en) 2002-03-25 2005-07-28 Amit Gefen Method and system for determining a risk of ulcer onset
WO2004002309A1 (en) 2002-06-12 2004-01-08 Medavinci Development B.V. A device and method for checking a diabetic foot

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GEFEN A ET AL.: "Integration of plantar soft tissue stiffness measurements in routine MIR of the diabetic foot", CLINICAL BIOMECHANICS, BUTTERWORTH SCIENTIFIC LTD, GUILDFORD, GB, vol. 16, no. 10, December 2001 (2001-12-01), pages 921 - 925
GEFEN A; DEC 2001 ET AL.: "In vivo biomechanical behavior of the human heel pad during the stance phase of gait", JOURNAL OF BIOMECHANICS, vol. 34, no. 12, December 2001 (2001-12-01), pages 1661 - 1665
MITSUNORI TADA ET AL.: "Material Properties Estimation of Layered Soft Tissue Based on MR Observation and Iterative FE Simulation", MED IMAGE COMPUT COMPUT ASSIST INTERV INT CONF MED IMAGE COMPUT COMPUT ASSIST INTERV, vol. 3750, 26 October 2005 (2005-10-26), pages 633 - 640
TODD B A ET AL.: "Three-dimensional computer model of the human buttocks, in vivo", JOURNAL OF REHABILITATION RESEARCH AND DEVELOPMENT, THE SERVICE, WASHINGTON, DC, US, vol. 31, no. 2, 1994, pages 111 - 119

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010005983A1 (de) * 2010-01-28 2011-08-18 Audi Ag, 85057 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Eigenschaft eines Sitzes
CN103169477A (zh) * 2013-02-01 2013-06-26 安徽农业大学 一种无干扰睡眠的睡姿脊柱形态测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006006105A1 (de) 2007-06-14
EP1954191A2 (de) 2008-08-13
WO2007062873A3 (de) 2007-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gefen et al. In vivo muscle stiffening under bone compression promotes deep pressure sores
Loerakker et al. Temporal effects of mechanical loading on deformation-induced damage in skeletal muscle tissue
Grujicic et al. Seat-cushion and soft-tissue material modeling and a finite element investigation of the seating comfort for passenger-vehicle occupants
Portnoy et al. Internal mechanical conditions in the soft tissues of a residual limb of a trans-tibial amputee
Brienza et al. An MRI investigation of the effects of user anatomy and wheelchair cushion type on tissue deformation
Linder-Ganz et al. Real-time finite element monitoring of sub-dermal tissue stresses in individuals with spinal cord injury: toward prevention of pressure ulcers
Sopher et al. The influence of foot posture, support stiffness, heel pad loading and tissue mechanical properties on biomechanical factors associated with a risk of heel ulceration
Levy et al. Simulations of skin and subcutaneous tissue loading in the buttocks while regaining weight-bearing after a push-up in wheelchair users
DE19601971A1 (de) Sitzprüfstempel
DE19601974A1 (de) Verfahren zur quantitativen Ermittlung des Druckkomforts eines Sitzpolsters
BE1023512B1 (de) Viskoelastisches schaumstofferzeugnis mit einlegeteilen
Kirstukas et al. Physician-applied contact pressure and table force response during unilateral thoracic manipulation
AT522485B1 (de) Vorrichtung zur Körperpositionierung
Macron et al. Development and evaluation of a new methodology for the fast generation of patient-specific Finite Element models of the buttock for sitting-acquired deep tissue injury prevention
Sadler et al. Initial estimation of the in vivo material properties of the seated human buttocks and thighs
DE112009000524T5 (de) Sitzpolster
Macron et al. Is a simplified Finite Element model of the gluteus region able to capture the mechanical response of the internal soft tissues under compression?
Arnold et al. A review of the characterizations of soft tissues used in human body modeling: scope, limitations, and the path forward
WO2007062873A2 (de) Verfahren zur ermittlung der von einem sitz- bzw. liegesystem auf eine person ausgeübten pathophysiologischen beeinträchtigungen und verfahren zur ermittlung biomechanischer wirkungen von sitz- und liegesystemen und verfahren zur herstellung einer unterlage
DE10255445A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des von einer Person empfundenen Sitzkomforts eines Sitzpolsters
Vincent et al. Seat comfort as a function of occupant characteristics and pressure measurements at the occupant-seat interface
Doridam et al. Feasibility of sub-dermal soft tissue deformation assessment using B-mode ultrasound for pressure ulcer prevention
Laurent et al. Human modeling and CAE based subjective seat comfort score correlation
DE19601973A1 (de) Verfahren und Anordnung zur quantitativen Ermittlung des Sitzklimas an Sitzpolstern
Demol et al. Modelling the effect of repositioning on the evolution of skeletal muscle damage in deep tissue injury

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006829266

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006829266

Country of ref document: EP