Konstruktion eines Phantoms zur Validierung der Quick Releaseund Sinusoidal Perturbation-Messmethode am Muscle Atrophy Research and Exercise System

Kurzfassung

Ziel Quick Release- und Sinusoidal Perturbation-Messmethoden werden zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Muskeln verwendet. Dies ist vorallem im Hinblick auf die Muskelatrophie relevant, die während und nach längeren Aufenthalten im Weltraum auftritt. Dabei wird als Parameter häufig die muskulotendinöse und muskuloarikuläre Steifigkeit gemessen. Die beiden Messmethoden zur Bestimmung der Muskelsteifigkeit wurden jedoch nicht ausreichend validiert. Die Validierung der beiden Messmethoden erfolgt in dieser Arbeit durch die Konstruktion eines Phantoms. Methodik Es wird ein Phantom mit bekannten Parametern konstruiert, welches die viskoelastischen Eigenschaften des M. triceps surae abbildet. Der M. triceps surae ist der primäre Plantarflexor des Fußes und klassisch stark von pathologischen Einflüssen der Mikrogravitation betroffen. An dem konstruierten Phantom können zur Validierung der Messmethoden Daten mit Hilfe von Quick Release und Sinusoidal Perturbation generiert und mit den theoretischen Daten des Phantoms verglichen werden. Ergebnisse Die Ergebnisse der Quick Release Messmethode zeigen eine Abhängigkeit der Muskelsteifigkeit vom angelegten Drehmoment. Besonders bei sehr kleinen Drehmomenten wurden sehr hohe Steifigkeiten und damit Abweichungen vom Erwartungswert der Drehfederkonstante detektiert. Die Nutzung der Quick Release Methode lieferte bei Drehmomenten von 30-40 Nm Ergebnisse der h¨ ochsten Genauigkeit. Eine tiefergreifende Validierung der Testmethodik mit höheren Drehmomenten ist sinnvoll, die vorliegende Arbeit bietet jedoch eine adäquate Grundlage fur zukünftige Untersuchungen. Im Rahmen der Sinusoidal Perturbation-Testung konnte gezeigt werden, dass die Experimentaldaten nicht mit einem Modell zur Charakterisierung von Gelenkdynamiken übereinstimmt. Es wurden Abweichungen festgestellt, die auf externe Einflüsse hindeuten, weshalb eine tiefergreifende Untersuchung der Messmethodik sinnvoll erscheint. Die grundsätzliche Herangehensweise zur Validierung der Messmethodik ist jedoch vielversprechend und kann als robuste Grundlage fur weitere Untersuchungen genutzt werden. Durch die durchgeführten Tests zu QR und SP wurden zudem zahlreiche offene Fragen im Messystem MARES aufgedeckt, die ein Verbesserungspotential fur zukünftige Studien aufzeigen.