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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-52187
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5218/


In vitro Dehnungsmessung mit Dehnungsmessstreifen zur Validierung numerischer Detailmodelle der Lendenwirbelsäule

In vitro strain measurement with strain gages for validation of numeric models of the human lumbar vertebral column

Rosenau, Eike Christian

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SWD-Schlagwörter: Wirbelsäule , Dehnungsmessung , Dehnungsmessstreifen
Freie Schlagwörter (Englisch): strain gage, bone
Basisklassifikation: 44.80
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Wening, Jürgen Volker (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.04.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 14.07.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Rückenschmerzen sind der häufigste Grund für Arbeitsunfähigkeit und Belastungen am Arbeitsplatz scheinen ein Faktor für die Entstehung von Rückenschmerzen zu sein. Insbesondere Ganzkörperschwingungen (GS) werden als Ursache diskutiert. Im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin wird die Belastbarkeit von Segmenten der LWS bei praxisrelevanten Schwingungen untersucht. Ziel dieser Arbeit und Teilprojekt der Untersuchung ist die Bestimmung von Materialparametern (MP) der Wirbelsäule (WS) bei uni- und mehraxialer, quasistatischer und dynamischer Belastung mit in vitro Tests. Die Herausforderung der MP-Bestimmung besteht in der Entwicklung eines geeigneten Messverfahrens. Für die die Bestimmung lokaler Beanspruchung eignen sich Dehnungsmessstreifen (DMS). Diese Sensoren sind jedoch extrem empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Weiterhin stellt Ihre Applikation auf Knochen besondere Anforderungen an den Kleber.
Die vorliegende Arbeit untersucht zunächst geeignete Abdeckverfahren zum Schutz der Sensoren vor äußeren Einflüssen. Im zweiten Teil werden Industriekleber und Hautkleber hinsichtlich ihrer Eignung zur Applikation von DMS auf Knochen geprüft. Im dritten Teil werden die MP mit dem entwickelten Klebe- und Abdeckverfahren auf humanen LWS-Präparaten mit Dehnungsmessrosetten erhoben.
Ein zuverlässiger und praktikabler Messstellenschutz für Messungen unter Feuchtigkeitseinfluss wurde entwickelt. Drei der untersuchten Klebstoffe eignen sich zur Messung mit DMS auf Knochen. Diese Kleber stellten sich bezüglich der Hysteresestabilität, Nullpunktstabilität, Dehnsteifigkeit und dem Kriechverhalten als geeignet dar. Der vierte Kleber war signifikant schlechter geeignet. Die Messergebnisse der LWS-Test waren reproduzierbar, wertestabil und konsistent. Der Kraftfluss an der lateralen Wirbelkörperoberfläche beträgt 193% bis 288% des Kraftflusses der ventralen Oberfläche. Schub von dorsal steigert den Kraftfluss an der ventralen Wirbelkörperoberfläche. Im Gegensatz zu anderen Studien konnte keine Frequenzabhängigkeit der gemessenen lokalen Dehnungen oder der Steifigkeit der Präparate festgestellt werden. Es wurden geringere Dehnungen als in Vergleichsstudien mit älterem Spenderkollektiv gemessen. Die Materialparameter dienen Folgeprojekten zur Validierung von Computermodellen zur Einschätzung und Erforschung von Wirbelsäulenschäden durch Ganzkörperschwingungen.

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