Die zervikale spondylotische Myelopathie kann zu schweren neurologischen Funktionsstörungen führen. Vor allem durch die Störung der Feinmotorik und des Gangbilds kann es zu einer Beeinträchtigung im alltäglichen Leben kommen. Eine operative Dekompression des Rückenmarks kann ein Fortschreiten der neurologischen Symptome verhindern oder abmildern. Ziel dieser Studie war die Erfassung unterschiedlicher neurologischer Dysfunktionen bei zervikaler Myelopathie präoperativ sowie die Evaluierung der funktionellen Veränderung nach operativer Dekompression. Hierbei wurden verschiedene - objektive und subjektive - Messmethoden angewandt. Die Erfassung der feinmotorischen Dysfunktion lag dabei im Vordergrund, da diese in der Literatur bis jetzt nur unzureichend untersucht und beschrieben wurden. Daneben wurde die Regeneration der kernspintomographisch gemessenen Schädigung des Myelons nach operativer Dekompression untersucht. In dieser Studie wurde ein digitales Graphiktablett zur quantitativen und objektiven Erfassung der feinmotorischen Dysfunktion bei zervikaler Myelopathie benutzt. Eine Beeinträchtigung der Feinmotorik wurde vor allem bei komplexen Schreibaufgaben festgestellt, welche am ehesten Schreibaufgaben im alltäglichen Leben entsprechen. Im Einklang mit früheren Studien wurde auch in dieser Studie eine Störung des Gangbilds bei Patienten mit zervikaler Myelopathie festgestellt. Die Dauer der Symptome bis zur Operation konnte als einziger signifikanter Einflussfaktor für den Schweregrad der feinmotorischen Dysfunktion ausgemacht werden. Das Geschlecht, der BMI, der Beruf und Sport hatten in dieser Analyse weder einen Einfluss auf den klinischen noch auf den neuroradiologischen Schweregrad der zervikalen Myelopathie. Nach operativer Dekompression verbesserten sich die feinmotorische Funktion sowie das Gangbild der Patienten. Auch die subjektiven Scores zur Erfassung der neurologischen Funktion (European Myelopathy Score, Nurick-Score) sowie die Schmerzen (Numerische Rating-Skala) verbesserten sich postoperativ. Zudem nahm die Länge des pathologischen Signals im MRT ab. Faktoren, die einen Trend zur Korrelation mit den postoperativen Veränderungen der Funktion zeigten, waren das Alter der Patienten und die Symptomdauer. In dieser Studie konnte kein Einfluss des BMIs, der Anzahl der operierten Höhen oder der Art des Operationszugangs festgestellt werden. Obwohl die Anzahl der untersuchten Patienten begrenzt war, gestaltete sich die Gruppe heterogen (Alter, Geschlecht, BMI, Dauer der Symptome). So konnte ein möglichst breites Spektrum an Patienten mit zervikaler Myelopathie untersucht werden. Die wichtigste Limitation dieser Studie war die hohe drop-out Rate in den postoperativen Verlaufsuntersuchungen. Daher konnten die Ergebnisse der Längsschnittanalyse nur an einer kleinen Patientengruppe ermittelt werden und bei der Untersuchung von Einflussfaktoren für das postoperative Ergebnis nur Tendenzen erkannt werden. Ob diese Faktoren einen prognostischen Wert für das postoperative Ergebnis haben, müsste in weiteren Studien an einem größeren Kollektiv untersucht werden. / Spondylotic cervical myelopathy may lead to severe neurological dysfunction. Especially fine motor dysfunction and gait disturbance can cause impairment in everyday life. Operative decompression of the myelon can prevent or attenuate a progression of neurological symptoms. The goal of this study was the assessment of different neurological dysfunctions in cervical myelopathy preoperative and the evaluation of functional changes after operative decompression. Various, objective and subjective, methods of measurement where used. The assessment of fine motor dysfunction was predominant because it has not been investigated and described in detail yet. Furthermore postoperative recovery of pathological findings in MRI after operative decompression was assessed. In this study a digital graphic tablet was used to investigate quantitatively and objectively fine motor dysfunction in cervical myelopathy. Impairment of fine motor function was predominantly found in complex writing tasks, which correspond to writing tasks in everyday life. As shown in previous studies we found a gait disturbance in patients with cervical myelopathy. Duration of symptoms until operation was found to be the only significant factor influencing the severity of fine motor dysfunction. Sex, BMI, occupation and sports habits had no affect on the clinical or neuroradiological severity of cervical myelopathy. After operative decompression, fine motor function and gait pattern improved. Also, subjective scores, which assess neurological function (European Myelopathy Score, Nurick score) and pain (numeric rating scale) improved postoperatively. In addition, the length of pathological signal in MRI decreased. Factors that showed a tendency to correlation with postoperative changes of function were age and duration of symptoms. In this study no influence of BMI, number of operated levels or ventral vs. dorsal approach was found. Although the number of patients was limited (n = 28), the group was heterogeneous (age, sex, BMI, duration of symptoms). Thus a relatively broad spectrum of patients with cervical myelopathy could be assessed. The most important limitation of this study was the high drop out rate in the postoperative follow-up. Therefore the results of the longitudinal analysis could only be assessed in a small group of patients, and in the assessment of factors influencing the postoperative changes only tendencies could be found. If these factors have a prognostic value for the postoperative outcome should be investigated in further studies with a larger group of patients.

University, Diss.--Darmstadt, 2004.

Vor dem Hintergrund empirischer Befunde zur Nutzung von CAD-Systemen beim konstruktiven Entwerfen in der Ausbildung sowie der Berufspraxis wird in der vorliegenden Arbeit über eine Befragungsstudie sowie eine laborexperimentelle Studie zur Bewertung des Unterstützungspotentials verschiedenartiger Arbeitsmittel in den frühen Phasen des Entwerfens von technischen Gebilden berichtet. Zu den beim Entwerfen eingesetzten Arbeitsmitteln zählen neben einfachen, aufwandsarmen Werkzeugen wie Papier und Bleistift auch computerisierte Automaten wie z. B. CAD-Systeme. CAD-Systeme sind durch die bereitgestellten Funktionalitäten heutzutage ein wesentliches Arbeitsmittel für den Konstrukteur; die für die außerordentlich komplexen, kostenbestimmenden frühen Entwurfsphasen wichtigen Funktionen werden aber offenbar nur in unzureichendem Maße oder überhaupt nicht zur Verfügung gestellt. Dadurch notwendige Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln müssen bislang manuell durchgeführt werden und haben neben zeitlichen Einbußen in der Regel Fehler und Informationsverluste bei der Übertragung zur Folge. Mit dem LCD-Monitor mit integriertem Graphiktablett WACOM Cintiq 15X, dessen Bedienung sich an den Eigenschaften herkömmlicher Handskizzen orientiert, wird eine durchgängige Nutzung von CAD-Systemen angestrebt. Zunächst wurden diese drei Arbeitsmittel hinsichtlich Ihrer Anforderungen an den Nutzer bei einem Einsatz in den frühen Entwurfsphasen aus tätigkeitspsychologischer Sicht analysiert. In der experimentellen Hauptuntersuchung bearbeiteten drei Versuchsgruppen einer Stichprobe von 66 Studierenden einer ingenieurtechnischen Fakultät dasselbe wissensreiche, praxisnahe Entwurfsproblem unter den experimentellen Bedingungen der Entwurfsentwicklung durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift, mit digitalem Graphiktablett oder mit Hilfe des Rechnerprogramms AutoCAD. Es erfolgte eine differenzierte Betrachtung des Einflusses dieser verschiedenartigen Arbeitsmittel auf unterschiedliche Variablen der Bereiche ?Ergebnisse?, ?Erleben? und ?Prozess?. Im Ergebnis der Analysen konnte weitestgehend hypothesenkonform gezeigt werden, dass Freihandskizzieren - unabhängig vom Arbeitsmittel - dem Entwerfen mittels CAD in allen betrachteten effektivitäts- und effizienzbestimmenden Kriterien überlegen war. Prozessorientierte Analysen des äußeren Handlungsablaufes sowie handlungsbegleitender mentaler Prozesse gaben erste Hinweise auf mögliche Ursachen dieser Befunde aus handlungspsychologischer Sicht. Dazu war eine Untersuchungsmethodik entwickelt worden, die es erlaubt, begründet auf den ?inneren Verlauf? des Entwerfens zu schließen. Die Ergebnisse konnten in einem weiteren Schritt an einer Problemstellung mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad weitgehend repliziert werden. Aus den Analysen und Resultaten wurden Schlussfolgerungen für die Konstruktionsausbildung und die Gestaltung digitaler Unterstützungssysteme abgeleitet. / Due to its economic importance, engineering design as a demanding and complex problem-solving activity has been the subject of interdisciplinary research of both psychologists and design scientists for several years. In particular, the early stages of problem clarification and conceptual design are of significant interest. The design process can be supported in several different ways, e. g. with simple low-expenditure sketches. Today, high-performance digital tools (e. g. CAD) have become indispensable in product development. But their characteristics hypothetically result in an additional workload of mental capacity and hinder the full and correct establishment of necessary mental problem representations. So design engineers often combine sketches and CAD. In order to avoid a loss of time and information when switching between the different media, the functions of sketches should be implemented into CAD. An approach to realise this is the interactive pen display WACOM Cintiq 15X, which claims to have the same characteristics as paper & pencil together with differing kinds of computer functionalities. Its effectiveness and efficiency has not yet been investigated. This study focuses on the comparison of the three media ?paper & pencil?, ?pen display? and ?AutoCAD? in the early stages of the design process. On the basis of the psychological demands on the user, support potential was analysed by recording variables concerning the results, the subjective experience and the process. The sample was composed of 66 students of the mechanical engineering graduate program at the Dresden University of Technology. Random sampling resulted in three subsamples of 22 subjects each. The research was carried out in a laboratory experimental study, where people work alone on a given design scenario. No significant differences could be found between the two groups designing by freehandsketching with paper & pencil and with pen display. This speaks well for comparable demands of these two media on the user. Subjects who designed with AutoCAD produced solutions with a significant lower quality and communication of the technical information content. They needed significantly more time to develop the solution. These results can be regarded as evidence of the hypothetically discussed demands on the user: current CAD-systems do not take cognitive abilities and limitations into consideration sufficiently as well as ways of intuitive and effort-saving externalisation. Results could be replicated extensively in a study with a design problem of equally difficult requirement structure. Finally, hints for education of engineering design students and essential requirements for digital support tools in the early stages of the design process were derived.

Vor dem Hintergrund empirischer Befunde zur Nutzung von CAD-Systemen beim konstruktiven Entwerfen in der Ausbildung sowie der Berufspraxis wird in der vorliegenden Arbeit über eine Befragungsstudie sowie eine laborexperimentelle Studie zur Bewertung des Unterstützungspotentials verschiedenartiger Arbeitsmittel in den frühen Phasen des Entwerfens von technischen Gebilden berichtet. Zu den beim Entwerfen eingesetzten Arbeitsmitteln zählen neben einfachen, aufwandsarmen Werkzeugen wie Papier und Bleistift auch computerisierte Automaten wie z. B. CAD-Systeme. CAD-Systeme sind durch die bereitgestellten Funktionalitäten heutzutage ein wesentliches Arbeitsmittel für den Konstrukteur; die für die außerordentlich komplexen, kostenbestimmenden frühen Entwurfsphasen wichtigen Funktionen werden aber offenbar nur in unzureichendem Maße oder überhaupt nicht zur Verfügung gestellt. Dadurch notwendige Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln müssen bislang manuell durchgeführt werden und haben neben zeitlichen Einbußen in der Regel Fehler und Informationsverluste bei der Übertragung zur Folge. Mit dem LCD-Monitor mit integriertem Graphiktablett WACOM Cintiq 15X, dessen Bedienung sich an den Eigenschaften herkömmlicher Handskizzen orientiert, wird eine durchgängige Nutzung von CAD-Systemen angestrebt. Zunächst wurden diese drei Arbeitsmittel hinsichtlich Ihrer Anforderungen an den Nutzer bei einem Einsatz in den frühen Entwurfsphasen aus tätigkeitspsychologischer Sicht analysiert. In der experimentellen Hauptuntersuchung bearbeiteten drei Versuchsgruppen einer Stichprobe von 66 Studierenden einer ingenieurtechnischen Fakultät dasselbe wissensreiche, praxisnahe Entwurfsproblem unter den experimentellen Bedingungen der Entwurfsentwicklung durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift, mit digitalem Graphiktablett oder mit Hilfe des Rechnerprogramms AutoCAD. Es erfolgte eine differenzierte Betrachtung des Einflusses dieser verschiedenartigen Arbeitsmittel auf unterschiedliche Variablen der Bereiche ?Ergebnisse?, ?Erleben? und ?Prozess?. Im Ergebnis der Analysen konnte weitestgehend hypothesenkonform gezeigt werden, dass Freihandskizzieren - unabhängig vom Arbeitsmittel - dem Entwerfen mittels CAD in allen betrachteten effektivitäts- und effizienzbestimmenden Kriterien überlegen war. Prozessorientierte Analysen des äußeren Handlungsablaufes sowie handlungsbegleitender mentaler Prozesse gaben erste Hinweise auf mögliche Ursachen dieser Befunde aus handlungspsychologischer Sicht. Dazu war eine Untersuchungsmethodik entwickelt worden, die es erlaubt, begründet auf den ?inneren Verlauf? des Entwerfens zu schließen. Die Ergebnisse konnten in einem weiteren Schritt an einer Problemstellung mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad weitgehend repliziert werden. Aus den Analysen und Resultaten wurden Schlussfolgerungen für die Konstruktionsausbildung und die Gestaltung digitaler Unterstützungssysteme abgeleitet. / Due to its economic importance, engineering design as a demanding and complex problem-solving activity has been the subject of interdisciplinary research of both psychologists and design scientists for several years. In particular, the early stages of problem clarification and conceptual design are of significant interest. The design process can be supported in several different ways, e. g. with simple low-expenditure sketches. Today, high-performance digital tools (e. g. CAD) have become indispensable in product development. But their characteristics hypothetically result in an additional workload of mental capacity and hinder the full and correct establishment of necessary mental problem representations. So design engineers often combine sketches and CAD. In order to avoid a loss of time and information when switching between the different media, the functions of sketches should be implemented into CAD. An approach to realise this is the interactive pen display WACOM Cintiq 15X, which claims to have the same characteristics as paper & pencil together with differing kinds of computer functionalities. Its effectiveness and efficiency has not yet been investigated. This study focuses on the comparison of the three media ?paper & pencil?, ?pen display? and ?AutoCAD? in the early stages of the design process. On the basis of the psychological demands on the user, support potential was analysed by recording variables concerning the results, the subjective experience and the process. The sample was composed of 66 students of the mechanical engineering graduate program at the Dresden University of Technology. Random sampling resulted in three subsamples of 22 subjects each. The research was carried out in a laboratory experimental study, where people work alone on a given design scenario. No significant differences could be found between the two groups designing by freehandsketching with paper & pencil and with pen display. This speaks well for comparable demands of these two media on the user. Subjects who designed with AutoCAD produced solutions with a significant lower quality and communication of the technical information content. They needed significantly more time to develop the solution. These results can be regarded as evidence of the hypothetically discussed demands on the user: current CAD-systems do not take cognitive abilities and limitations into consideration sufficiently as well as ways of intuitive and effort-saving externalisation. Results could be replicated extensively in a study with a design problem of equally difficult requirement structure. Finally, hints for education of engineering design students and essential requirements for digital support tools in the early stages of the design process were derived.