Techn. Universiẗat, Diss., 2005--München.

Die alternde Bevölkerung und die konsekutiv steigende Anzahl der Demenzerkrankungen stellen die Gesellschaft vor große Herausforderungen. Ein Problem hierbei sind die fehlenden Früherkennungsmethoden für Alzheimer Demenz. Eine vielversprechende Untersuchung könnten die somatosensibel-evozierten Potentiale des N. vagus (VSEP) darstellen, die bereits durch Fallgatter et al. in der Vergangenheit beschrieben wurden. Die vorliegende Studie soll nun überprüfen, ob es sich hierbei um eine reproduzierbare Untersuchung handelt, denn die Reliabilität ist eins der obligaten Testgütekriterien für die Eignung als Früherkennungsmethode. Hierfür wurden 30 gesunde Probanden zweimalig untersucht, wobei die Reproduzierbarkeit der nicht invasiven VSEP sowie die gute Verträglichkeit nachgewiesen werden konnten. Weiterhin gab es mehrere explorative Forschungsfragen zu den Stimulationsbedingungen der Messung sowie zum tatsächlichen Entstehungsort der Potentiale. Inwieweit es sich tatsächlich um evozierte Potentiale handelt, wird derzeit kontrovers diskutiert und kann auf Basis der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit nicht beantwortet werden. Ob und welche Früherkennungsmethoden sich für die Alzheimer Demenz etablieren, wird man ohnehin erst abschätzen können, wenn Medikamente verfügbar sind, die den Krankheitsprogress nachweislich beeinflussen. / The aging population and hence the rising prevalence of dementia, especially Alzheimer’s disease, are very challenging for the society and the social system. A major problem is the lack of screening methods for the early detection of the illness. One promising method seem to be the somatosensory evoked potentials of the N. vagus (VSEP), which have been investigated by Fallgatter et al. in the past. This study is aiming to examine whether the VSEP are reproducible, because reliability is absolutely required as a quality criteria to use the method for early detection. Therefore 30 healthy subjects were examined twice and the results showed that the VSEP are reproducible and well-tolerated because of their non-invasivity. Furthermore there have been several explorative research questions regarding the stimulation conditions and the origin of the potentials. Whether the VSEP really are of neural origin and can be called somatosensory evoked potentials is controversially debated and the results of this study cannot resolve the pending issues. If there will ever be an early detection method for Alzheimer disease, whichever that may be, can only be assessed when there is medication available which can really slow down the progress of dementia.

Die experimentelle Studie untersucht die Reproduzierbarkeit und Reliabilität dentaler spektrophotometer VITA Easyshade und Quattroshade. Ziel war es die Güte der Farbbestimmung beider Geräte zu evaluieren. Speziell sollte die Frage geklärt werden, ob sich unter standardisierten Bedingungen die durchgeführten Farbbestimmungen innerhalb der Messreihen eines Gerätes wie auch zwischen den Geräten unterscheiden. Das Verhalten nach Benutzerwechsel und Kalibrierungssequenzen wurde in der Studie ebenfalls berücksichtigt.

Eine der häufigsten diagnostischen und therapeutischen Herausforderungen der Neonatologie stellen kardiovaskuläre Pathologien und im Rahmen dessen Kreislaufdysregulationen bei Neugeborenen dar. Eine adäquate postnatale Kreislaufadaptation ist entscheidend für das Überleben der Kinder.3 Die Echokardiographie ist dabei ein außerordentlich bedeutendes diagnostisches Mittel zur Beurteilung der hämodynamischen Situation der Neonaten. Über die beste diagnostische Methode gibt es bisher keinen Konsens. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wiederholbarkeit (repeatability) und die Verlässlichkeit (reliability) der dopplersonographischen Messung systolischer Zeitintervalle analysiert. Die Messung der STIs ist einfach. Sie erfordert neben der dopplersonographischen Erhebung der Flussprofile der Semilunarklappen lediglich eine parallele EKG-Ableitung. Die Präejektionsphase (PEP) umfasst das Zeitintervall ab der Ventrikeldepolarisation bis zum Beginn der Austreibungsphase. Die linksventrikuläre Ejektionsphase (LVET) ist begrenzt durch Öffnung und Schluss der Aortenklappe und die rechtsventrikuläre Ejektionsphase (RVET) entsprechend durch das Öffnen und Schließen der Pulmonalklappe.2,15,16 Die STI-Messung stellt somit eine nicht-invasive Möglichkeit dar, die globale Herzfunktion zu beurteilen1,2,14,19, weshalb die Methode deutschlandweit an mehreren Universitätskliniken routinemäßig angewandt wird. Aktuelle Studien haben die Reproduzierbarkeit der STIs hinterfragt, ausführliche statistische Analysen dahingehend gibt es nicht. Das vorrangige Bestreben dieser Arbeit war, die Reliabilität der STIs anhand einer aussagekräftigen Kohorte und differenziert nach möglichen Einflussfaktoren zu überprüfen. Unseres Wissens nach, ist dies die erste Arbeit, die sich derart spezifisch, nicht nur mit der intra-, sondern auch der interindividuellen Übereinstimmung und Reproduzierbarkeit wiederholter STI-Messungen auseinandersetzt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels Bland et. Altmann plots, mit Hilfe des Repeatability Koeffizienten (Wiederholbarkeitskoeffizient), des Repeatability Index (Wiederholbarkeitsindex) und dem Kappa Koeffizienten nach Cohen. Im Zeitraum vom 06.10.2016 bis zum 09.02.2018 wurden in der neonatologischen Abteilung der Universitätsklinik Leipzig alle Kinder, die in der klinischen Arbeit routinemäßig oder indikationsbezogen eine Echokardiographie erhielten, als mögliche Teilnehmer der Studie erfasst. So konnte ein umfangreicher Datensatz mit 98 Teiluntersuchungen zu je drei Messungen an insgesamt 75 Probanden erhoben werden. Die Möglichkeit sowohl einer doppelten Messung durch den ersten Untersucher, als auch einer zeitnahen Kontrollmessung (verblindet) durch einen zweiten Untersucher innerhalb einer maximalen Untersuchungsdauer von 10 Minuten war dabei Voraussetzung. Ein probandenbezogener Studienabbruch aufgrund unerwarteter Ereignisse, wie starker Unruhe, ersichtlichen Schmerzen oder vermutetem Unwohlsein, trat nicht ein. Auf gleichbleibende Untersuchungsvoraussetzungen wurde strikt geachtet. Die Dokumentation fand auf zuvor ausgearbeiteten Bögen statt. Neben den STIs wurden sämtliche unseres Erachtens nach entscheidenden Einflussfaktoren festgehalten, insbesondere die Agitiertheit der Patienten während der Untersuchung, sowie die Herzfrequenz, aber auch Charakteristika wie das Vorhandensein eines PDA, Katecholamin-, oder Beatmungstherapie, Gestationsalter, Geburtsgewicht u.v.m. Diese Faktoren wurden vor Studienbeginn anhand klinischer Erfahrungen festgelegt. Die Arbeit demonstriert die Ergebnisse einer höchst differenzierten statistischen Auswertung des Datensatzes. Zunächst erfolgte die Generierung von Bland et. Altmann Diagrammen zur Veranschaulichung der Schwankungsbreite der Differenzen zwischen den intraindividuell/ interindividuell wiederholten Messwerten der STIs. Systematische Messfehler konnten dadurch ausgeschlossen werden. Anschließend erfolgte eine erste explizite Analyse der Reproduzierbarkeit mit Hilfe des Repeatability Coefficient (RC). Er beschreibt den Erwartungswert, unter dem mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% die absolute Differenz zwischen zwei Ergebnissen einer wiederholten STI-Analyse liegt.40 Der Repeatybility index (RI) ist das Ergebnis der Division des RC durch den Mittelwert aller Messungen. Er stellt somit das Verhältnis der doppelten Standardabweichung des Mittelwertes der Differenzen sämtlicher Messungen gegenüber dem Mittelwert der Ergebnisse aller Messungen dar.31 Außerdem analysierten wir die Daten durch den Koeffizienten nach Kappa qualitativ. Der Wert beschreibt das Verhältnis zwischen der zufällig zu erwartenden Übereinstimmung pe und der tatsächlich beobachteten Übereinstimmung.41 Es erfolgte in jeder Untersuchung zunächst die Analyse des gesamten Datensatzes, anschließend gefiltert nach entsprechenden Kategorien hinsichtlich festgelegter möglicher Einflussfaktoren. Bei der RC-, RI-, sowie der Cohens Kappa-Analyse filterten wir die Daten in einer zusätzlichen Auswertung nach gleichbleibenden Untersuchungsvoraussetzungen bezüglich Agitiertheit und Herzfrequenz des Neugeborenen währen der Untersuchung. Die Mehrheit der Ausreißer in den Bland et. Altmann Diagrammen waren Frühgeborene. Ein weiteres häufig assoziiertes Charakteristikum der aberranten Werte in der Bland et Altmann Analyse war ein GG<1500 g. Bei sämtlichen STI-Betrachtungen lagen >90% der Differenzen innerhalb des jeweiligen 95%-Konfidenzintervalls. Bezüglich der Repeatability Indices (RI) konnte zunächst gezeigt werden, dass nur die intraindividuell wiederholten VET-Messungen im Akzeptanzbereich RI≤0,1 lagen. Dieser Wert wurde bei Ermangelung eines offiziellen Richtwertes in der Literatur durch uns festgelegt. Nachdem die Kohorte bzgl. gleichbleibender HF und unveränderter Vigilanz selektiert wurde, war auch die interindividuelle LVET-Messung ausreichend reproduzierbar. Bei der anschließenden Analyse der akzeptablen RIs hinsichtlich möglicher Einflussfaktoren, wurden die schlechtesten RIs zumeist in der Kategorie Geburtsgewicht (Subgruppe GG <1500g) bzw. APGAR (Subgruppe 5-Minuten APGAR von 5-7) detektiert. Kinder mit einem GG ≥ 1500g oder einem APGAR ≥ 8 erzielten innerhalb der akzeptablen RIs äußerst zufriedenstellende Werte. Die statistische Auswertung der Daten anhand des Kappa- Koeffizienten nach Cohen zeigte ebenfalls eine ausgeprägte Reliabilität der intraindividuellen VET-Messungen. Sowohl in der Gesamtheit aller Untersuchungen, als auch selektiert nach gleichbleibender HF und Vigilanz. Auch die Kappa Werte wiesen auf eine besonders hohe Reliabilität der STI-Messungen bei Probanden mit einem APGAR-Wert ≥8 und einem GG≥1500g hin. Insgesamt muss jedoch gesagt werden, dass keine klaren Tendenzen in den nach Kategorien gefilterten Daten feststellbar waren. Weder bei der RI-, noch bei der Kappa-Analyse waren klare Trends in den Subgruppenanalysen erkennbar. Es gab vereinzelt Hinweise auf einen möglichen Einfluss der einzelnen Charakteristika. Die untersuchte Methode ist simpel, kostensparend, leicht zu erlernen, ubiquitär verfügbar und nicht invasiv. Verlaufsbeurteilungen sind möglich. Der Messung systolischer Zeitintervalle wird in der aktuellen Literatur vergleichend zu anderen echokardiographisch eruierbaren Parametern teilweise eine bessere (vgl. Varianzanalyse zu LVEF, GLS)16, teilweise eine schlechtere Reproduzierbarkeit zugesprochen (vgl. RI-Erhebung zu Flussmessung ACA, CA und LA/Ao-ratio).31 Langfristig wird in größeren Studien untersucht werden müssen, ob sich die STI Erhebung gegenüber neueren Methoden, wie beispielsweise der seit einigen Jahren populären Speckle- strain-Echokardiographie, durchsetzen kann. Die vorliegende Studie hat zu wichtigen Erkenntnissen bezüglich der klinischen Anwendbarkeit der STI-Erhebung geführt. Die wichtigste Erkenntnis für den klinischen Alltag ist, dass nur die dopplersonographische VET-Ermittlung eine ausreichende Reproduzierbarkeit und damit diagnostische Verlässlichkeit gewährleistet. Die PEP hat im optimalen Fall eine moderate Verlässlichkeit geboten. Zudem zeigten intraindividuell wiederholte Messungen in der Regel eine höhere Übereinstimmung. Auch ein 5-Minuten-APGAR ≥8, sowie ein Geburtsgewicht ≥1500g scheinen die Übereinstimmung der Messungen positiv zu beeinflussen. Umgekehrt verringern ein 5-Minuten-APGAR <8 und ein GG<1500g, sowie Frühgeburtlichkeit die Genauigkeit. Es gilt zu erwähnen, dass eine Ko-Abhängigkeit zwischen den Faktoren besteht. Entsprechend kann die VET-Messung als Standarddiagnostikum im Alltag auf neonatologischen Stationen zur Beurteilung des hämodynamischen Status Neugeborener in Betracht gezogen werden, insbesondere, wenn die Individuen ein GG≥1500g und einen 5- Minuten-APGAR-Wert≥8 aufweisen. Derzeit gibt es dahingehend noch keine generellen Empfehlungen.:1. Abkürzungsverzeichnis
2. Einführung 1 2.1 Herzmechanik 1 2.2 Herz- und Kreislauffunktion in der Neonatologie 2 2.3 Systolische Zeitintervalle 3 2.3.1 Allgemeines 4 2.3.2 Bedeutung systolischer Zeitintervalle in der Diagnostik des hsPDA 7
3. Aufgabenstellung 9
 4. Material/Methodik 10 4.1 Patientenkollektiv 10 4.2 Datenerhebung und Dokumentation 11 4.3 Theorie und Durchführung der Echokardiographie zur STI-Ermittlung 14 4.4 Grundlagen zur Statistik 16 4.4.1 Allgemeine Statistik 16 4.4.2 Bland et Altmann Plots 16 4.4.3 Repeatability Coefficient and Repeatability Index 18 4.4.4 Cohen’s Kappa coefficient 20 
 5. Ergebnisse 24 5.1 Basisdaten 24 5.2 Übersicht der Ergebnisse der Messungen der STIs 26 5.2.1 Untersuchungsvoraussetzungen 26 5.2.2 Übersicht zur durchschnittlichen Dauer der erhobenen STIs und zu den ermittelten WR 28 5.3 Betrachtung der Daten mittels Bland et Altmann plots 29 5.4 Inter-/Intraindividuelle Wiederholbarkeit anhand des RC und dem RI 32 
 5.5 Inter-/Intraindividuelle Wiederholbarkeit anhand des RC und dem RI bei gleichbleibenden Voraussetzungen hinsichtlich HF und Agitiertheit 38 
 5.6 Inter-/Intraindividuelle Wiederholbarkeit anhand des Cohens Kappa Koeffizienten 46 5.7 Inter-/Intraindividuelle Wiederholbarkeit anhand des Cohens Kappa Koeffizienten bei 
gleichbleibenden Voraussetzungen hinsichtlich HF und Agitiertheit 54 
 5.8 Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse 61 6. Diskussion 62 Zusammenfassung 71 Abbildungsverzeichnis 76 9. Tabellenverzeichnis 77 10. Literaturverzeichnis 79 11. Anhang 83 12. Selbstständigkeitserklärung 85 13. Lebenslauf 86 Danksagung 89

This study focuses on the elements of intertextuality and intermediality in the novel Die Rättin by Günter Grass. It is an attempt to place the text in a context of literary theory and contemporary society as well as in a deeply rooted tradition of storytelling that feeds the author’s inspiration and motivates a continuous dialogue between different works of fiction. It is also a reflection on the impact of different media on the development of art. The study leans on Walter Benjamin’s classic essay The Work of Art in the Age of Mechanical Reproduction and its aim is to show how the postmodern reality shapes a new form of art, which uses cross-referencing between different means of artistic expression to maintain the “aura” of originality despite mass production of stereotypical stories and works of art. Grass incorporates both the underlying art theory and art production itself in his rich narrative of the dying and resurrection of mankind and art. In Die Rättin, his original concepts of intertextuality and intermediality reach mastery. This study highlights the various ways in which Grass spins his narrative around an idea of the “Gesamtkunstwerk” of human creation.

Thermoelectric (TE) materials are used to directly interconvert heat and electricity. The semiconductor PbTe with narrow band gap is one of the leading thermoelectric materials in mid-temperature range due to intrinsically low lattice thermal conductivity and large Seebeck coefficient. Recently, various strategies have produced p-type and n-type PbTe-based materials with greatly enhanced TE properties. However, there are still many fascinating features which are needed to be studied. First, phase analysis and TE properties of binary polycrystalline Pb‒Te samples prepared by various heat treatments have been investigated. Since europium with its 4f electrons was expected to have strong influence on the thermoelectric behavior of PbTe, the constitution and thermoelectric behavior of two substitution schemes with possible Eu2+ and Eu3+ in the Pb–Eu–Te ternary system have been examined. As sodium is widely used as substituting element for p-type PbTe-based TE materials, the crystal structural features and TE properties of two series of polycrystalline samples Pb1-yNayTe1-y/2 and Pb1-xNaxTe have been studied. The local atomic arrangement of sodium by different substitution schemes has been revealed by NMR. Finally, we present the reproducibility of TE properties and microstructure evolutions of high-ZT Eu-substituted and Na-substituted PbTe during different heat treatments. From binary PbTe to ternary Pb–Eu–Te and Pb–Na–Te, and final with quaternary Pb–Eu–Na–Te, the comprehensive picture of the structure and TE properties for Pb–Eu–Na–Te system is constructed.

Reproducing the construction of a geoscientific model is a hard task. It requires the availability of all required data and an exact description how the construction was performed. In practice data availability and the exactness of the description is often lacking. As part of this thesis I introduce a conceptual framework how geoscientific model constructions can be described as directed acyclic hypergraphs, how such recorded construction graphs can be used to reconstruct the model, and how repetitive constructions can be used to verify the reproducibility of a geoscientific model construction process. In addition I present a software prototype, implementing these concepts. The prototype is tested with three different case studies, including a geophysical measurement analysis, a subsurface model construction and the calculation of a hydrological balance model.:1. Introduction 1.1. Survey on Reproducibility and Automation for Geoscientific Model Construction 1.2. Motivating Example 1.3. Previous Work 1.4. Problem Description 1.5. Structure of this Thesis 1.6. Results Accomplished by this Thesis 2. Terms, Definitions and Requirements 2.1. Terms and Definitions 2.1.1. Geoscientific model 2.1.2. Reproducibility 2.1.3. Realisation 2.2. Requirements 3. Related Work 3.1. Overview 3.2. Geoscientific Data Storage Systems 3.2.1. PostGIS and Similar Systems 3.2.2. Geoscience in Space and Time (GST) 3.3. Geoscientific Modelling Software 3.3.1. gOcad 3.3.2. GemPy 3.4. Experimentation Management Software 3.4.1. DataLad 3.4.2. Data Version Control (DVC) 3.5. Reproducible Software Builds 3.6. Summarised Releated Work 4. Concept 4.1. Construction Hypergraphs 4.1.1. Reproducibility Based on Construction Hypergraphs 4.1.2. Equality definitions 4.1.3. Design Constraints 4.2. Data Handling 5. Design 5.1. Application Structure 5.1.1. Choice of Application Architecture for GeoHub 5.2. Extension Mechanisms 5.2.1. Overview 5.2.2. A Shared Library Based Extension System 5.2.3. Inter-Process Communication Based Extension System 5.2.4. An Extension System Based on a Scripting Language 5.2.5. An Extension System Based on a WebAssembly Interface 5.2.6. Comparison 5.3. Data Storage 5.3.1. Overview 5.3.2. Stored Data 5.3.3. Potential Solutions 5.3.4. Model Versioning 5.3.5. Transactional security 6. Implementation 6.1. General Application Structure 6.2. Data Storage 6.2.1. Database 6.2.2. User-provided Data-processing Extensions 6.3. Operation Executor 6.3.1. Construction Step Descriptions 6.3.2. Construction Step Scheduling 6.3.3. Construction Step Execution 7. Case Studies 7.1. Overview 7.2. Geophysical Model of the BHMZ block 7.2.1. Provided Data and Initial Situation 7.2.2. Construction Process Description 7.2.3. Reproducibility 7.2.4. Identified Problems and Construction Process Improvements 7.2.5. Recommendations 7.3. Three-Dimensional Subsurface Model of the Kolhberg Region 7.3.1. Provided Data and Initial Situation 7.3.2. Construction Process Description 7.3.3. Reproducibility 7.3.4. Identified Problems and Construction Process Improvements 7.3.5. Recommendations 7.4. Hydrologic Balance Model of a Saxonian Stream 7.4.1. Provided Data and Initial Situation 7.4.2. Construction Process Description 7.4.3. Reproducibility 7.4.4. Identified Problems and Construction Process Improvements 7.4.5. Recommendations 7.5. Lessons Learned 8. Conclusions 8.1. Summary 8.2. Outlook 8.2.1. Parametric Model Construction Process 8.2.2. Pull and Push Nodes 8.2.3. Parallelize Single Construction Steps 8.2.4. Provable Model Construction Process Attestation References Appendix

Background Osteoarthritis (OA) of the hip is a common disease among elderly adults and its prevalence increases with age. Hip OA is presumed to be a group of diseases resulting in the same pathological pathway, but its etiology is not completely understood. The major symptoms are joint pain, joint stiffness, impaired range of motion, and muscle weakness resulting in increased levels of physical disability (PD) and reduced quality of life. Besides the impairments of the individual subject a heavy economic burden goes along with the disease and is expected to increase due to aging societies in western countries throughout the upcoming years. Exercise therapy (ET), including elements to strengthen the hip muscles, is a common treatment in hip OA and considered to reduce pain and PD. Currently, there is only silver-level scientific evidence regarding the effectiveness of ET in hip OA due to a limited number of high quality studies. Furthermore, the optimal content and dosage, as well as the mode of delivery of ET need to be evaluated. This doctoral thesis deals with three specific aspects of hip muscle strength (HMS) in patients with hip OA: the precision of measuring HMS, training HMS, and the relevance of HMS to physical disability (PD). Three studies and one study protocol provide the scientific program of this thesis, referring to these aspects of HMS. Methods The first study (S1) investigated the reproducibility of isokinetic and isometric HMS measures in patients with hip OA. 16 subjects with unilateral or bilateral hip OA and 13 healthy subjects were tested twice, 7 days apart. A subpopulation of 11 hip OA patients was tested a third time to evaluate familiarization to these measurements. The standard error of measurement (SEM) served as the reproducibility outcome parameter. The second study (S2) investigated the feasibility of strengthening exercises and their effect on HMS in hip patients. 36 participants from an institutional training group for hip patients were allocated randomly to an intervention or control group. While the intervention group completed an eight-week progressive home-based strengthening exercise program (PHSEP) in addition to the weekly institutional supervised group-based exercise therapy (ISET), the control group continued weekly ISET, only. Exercise logs were used to monitor adherence, pain, and the applied exercise intensity of the PHSEP. Before and after the intervention period, HMS was determined using isokinetic concentric and isometric HMS measurements. Additionally, health-related quality of life was assessed by the SF36 questionnaire. These two studies served as a basis for developing strength-specific aspects of a study design for a randomized controlled trial (RCT), which was in progress at the writing of this thesis. This RCT addresses the above-mentioned lack of scientific evidence about the effectiveness of ET in hip OA. A study protocol (P1) describes this RCT, which evaluates the effectiveness of ET on pain and PD in patients with hip OA. 217 patients with hip OA were recruited from the community and allocated to one of the four groups: (1) exercise group, n = 70 (2) non-intervention group, n = 70, (3) “Sham” ultrasound group, n = 70, and (4) ultrasound group, n = 7. The main outcome measure is the change in the subscale bodily pain of the SF36. Secondary outcomes are PD assessed by the SF36 and the WOMAC questionnaire, isometric HMS, several gait variables and postural control. Finally, the relationship of HMS and PD in hip OA was investigated in a third (cross-sectional) study (S3). A stepwise regression model was applied with data from 149 subjects suffering from hip OA. The outcome variable was the self-reported physical disability, assessed with the physical function subscale of the WOMAC questionnaire. Age, gender, body mass index BMI , HMS, pain, stiffness, and range of motion were included in the statistical model as associated factors of PD. Results The results of S1 showed high variability in HMS measurements between days. The highest SEM values, indicating poorest reproducibility, were obtained for hip extension, followed by hip adduction and hip flexion measures, while the smallest values were found for hip abduction measures. Lower reproducibility occurred in patients with hip OA in comparison to healthy controls during the isometric measures of hip abduction, adduction, and flexion. Reproducibility of 11 hip OA patients was lower for the second test sequence (test-day 2 and 3) than for the first test sequence (test-day 1 and 2). The findings of S2 indicated high exercise adherence (99%) of the intervention group to the applied PHSEP. Furthermore, exercise logs reported that pain resulting from the PHSEP was low. HMS improved about 7-11% in comparison to the control group. The SF36 variables did not change throughout the exercise period. In S3, the statistical model revealed stiffness, pain, and HMS to be significant factors of self-reported physical disability in hip OA. Conclusion In conclusion, the precision of several HMS measures may be affected by hip OA and clinicians should be aware of a higher measurement error in patients with hip OA under isometric test conditions than for healthy subjects. A familiarization measurement may be an approach to diminish the measurement error. The applied PHSEP amended to an ISET is feasible for hip patients to carry out and can be applied to improve HMS. Furthermore, a significant cross-sectional relationship between HMS and PD has been evaluated, indicating that HMS may be an important factor to stimulate during exercise therapy in hip OA. The upcoming results of the RCT (P1) described in the study protocol will help to reduce the shortcomings in scientific evidence regarding the effectiveness of strengthening exercise regimes to reduce pain and PD in patients with hip OA. / Hintergrund Coxarthrose ist eine weit verbreitete Krankheit in der älteren Bevölkerung westlicher Industrienationen. Die Bedeutung und Zahl der Neuerkrankungen nehmen mit steigendem Lebensalter zu. Schmerz, Steifheit, Bewegungseinschränkungen und Muskelschwäche zählen zu den Leitsymptomen dieser Krankheit, die sich in einer zunehmenden körperlichen Funktionseinschränkung und eingeschränkten Lebensqualität der Patienten äußern. Neben der Bedeutung für die betroffenen Patienten selbst wachsen in westlichen Industrienationen aufgrund der demographischen Entwicklung hin zu einer alternden Gesellschaft der Druck und die finanzielle Belastung auf die Renten- und Gesundheitssysteme. Die Sporttherapie wird häufig in frühen Stadien der Krankheit eingesetzt und zählt zu den konservativen Therapieverfahren. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft scheinen sporttherapeutische Interventionen mit Trainingselementen zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur sinnvoll. Dennoch wurde die Wirksamkeit von Sporttherapie bei Coxarthrose bisher nur in einzelnen Studien nachgewiesen (Silver-level Evidence). Es fehlen qualitativ hochwertige randomisierte Kontrollgruppenstudien (RCTs). Zudem ist bislang ungeklärt, wie ein optimales Trainingsprogramm bei Coxarthrose hinsichtlich der Inhalte, Dosierung und Durchführungsmodalität zu gestalten ist, um Schmerz und körperliche Funktionseinschränkungen bestmöglich zu therapieren. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit drei Aspekten der Hüftmuskelkraft bei Patienten mit Coxarthrose. Drei entsprechende Studien, die in vier wissenschaftlichen Artikeln aufgearbeitet wurden, bilden den wissenschaftlichen Schwerpunkt der Arbeit. Methode Die erste Studie (S1) befasst sich mit der Messgenauigkeit von Hüftkraftmessungen bei Coxarthrosepatienten. Unter diesem Aspekt wurden isometrische und isokinetische Kraftmessgrößen an der Hüfte bei 16 Coxarthrosepatienten und 13 gesunden Personen zwei Mal im Abstand von sieben Tagen erhoben. Bei einer Teilstichprobe von 11 Coxarthrosepatienten wurden die Messungen ein drittes Mal durchgeführt, um mögliche Gewöhnungseffekte zu evaluieren. Der Standard Error of Measurement (SEM) wurde verwendet, um den Messfehler zu quantifizieren. Die zweite Studie (S2) greift einen weiteren Aspekt auf, der sich auf das Training der Hüftmuskelkraft bei Hüftpatienten bezieht. Hier wurde die Machbarkeit eines ergänzenden Heimtrainingsprogramms zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur evaluiert sowie mögliche Auswirkungen auf die Hüftmuskelkraft untersucht. 36 Teilnehmer einer Hüftsportgruppe mit Coxarthrose und/oder einer Total-Endoprothese (TEP) wurden randomisiert in zwei Untersuchungsgruppen aufgeteilt. Während die Patienten der Kontrollgruppe im Untersuchungszeitraum weiterhin wöchentliche institutionelle sporttherapeutische Trainingseinheiten wahrnahmen, führten die Patienten der Interventionsgruppe zusätzlich Heimtrainingseinheiten zur Kräftigung der Hüftmuskeln durch. Vor und nach der Intervention wurden isometrische und isokinetische Maximalkraftmessungen durchgeführt. Die Patienten der Trainingsgruppe haben ein Trainingstagebuch geführt, um die Teilnahme am Heimtrainingsprogramm und mögliche Schwierigkeiten damit zu dokumentieren. Der SF36 Fragebogen wurde eingesetzt, um die gesundheitsbezogene Lebensqualität im Verlauf zu kontrollieren. Die Erkenntnisse der beiden beschriebenen Studien wurden verwendet, um kraftspezifische Aspekte eines Studiendesigns zu entwickeln. Dieses Studiendesign entspricht einem RCT und soll die Effektivität eines sporttherapeutischen Trainingskonzepts hinsichtlich Schmerzreduktion und Verbesserung der körperlichen Funktionsfähigkeit überprüfen. 217 Hüftarthrosepatienten werden rekrutiert und randomisiert auf eine der folgenden Untersuchungsgruppen aufgeteilt: (1) Trainingsgruppe, n = 70 (2) Kontrollgruppe ohne Intervention, n = 70, (3) “Schein” Ultraschallgruppe, n = 70, und (4) Ultraschallgruppe, n = 7. Die primäre Zielgröße ist Veränderung in der Subskala „Körperliche Schmerzen“ des SF36-Fragebogens. Sekundäre Zielgrößen sind Schmerz und Körperliche Funktionsfähigkeit aus dem WOMAC-Fragebogen, weiteren Subskalen des SF36-Fragebogens, isometrische Hüftmuskelkraft, verschiedene Variablen des Gangs und posturale Kontrolle. Die Bedeutung der Hüftmuskelkraft auf die alltagsrelevante körperliche Funktionsfähigkeit stellt den dritten Aspekt dieser Dissertation dar und wurde in Studie 3 (S3), einer Querschnittsuntersuchung an 149 Coxarthrosepatienten behandelt. Ziel der Studie war die Untersuchung des Zusammenhangs verschiedener Variablen und der alltagsbezogenen körperlichen Funktionsfähigkeit. In einem statistisches Modell wurde die Beziehung zwischen den Variablen: Hüftmuskelkraft, Body Mass Index (BMI), Alter, Geschlecht, Schmerz, Steifheit und Beweglichkeit der Hüfte und der Subskala „Körperliche Funktionsfähigkeit“ des WOMAC-Fragebogens als Maß für die alltagsbezogene körperlichen Funktionsfähigkeit berechnet. Ergebnisse In der ersten Studie (S1) wurden die größten Messfehler in den Messgrößen Hüftextension ermittelt. Danach folgten die Messgrößen Hüftadduktion und -flexion. Der geringste Messfehler wurde für Hüftabduktion ermittelt. Unter isometrischen Bedingungen wurden in den Kraftmessgrößen Hüftabduktion, -adduktion und -flexion bei Coxarthrosepatienten größere Messfehler quantifiziert als bei gesunden Personen. Zudem war die Reproduzierbarkeit in der ersten Test-Sequenz (Messtag 1 und 2) im Vergleich zur zweiten Test-Sequenz reduziert (Messtag 2 und 3). In der zweiten Studie (S2) konnte gezeigt werden, dass das verwendete Heimtrainingsprogramm sicher und selbstständig von den Hüftpatienten durchgeführt werden konnte. Die Trainingstagebücher ließen auf eine nahezu hundertprozentige Teilnahme am ergänzenden Heimtrainingsprogramm schließen und zeigten außerdem, dass das Heimtrainingsprogramm keine schmerzverursachende Wirkung hatte. Nach der Intervention war die Kraft der hüftumgebenden Muskulatur im Vergleich zur Kontrollgruppe um 7-9% gesteigert. Befunde hinsichtlich einer veränderten Lebensqualität konnten nicht registriert werden. Das statistische Modell, das in der dritten Studie (S3) eingesetzt wurde, erkannte Schmerz, Steifheit und Hüftmuskelkraft als die drei bedeutsamsten Faktoren für die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose. Schlussfolgerungen Kraftmessungen an der Hüfte scheinen erheblichen Tagesschwankungen ausgesetzt zu sein. Bei Coxarthrosepatienten und gesunden Personen scheint sich die Wiederholbarkeit von isokinetischen Kraftmessungen zu ähneln. Unter isometrischen Testbedingungen muss mit höheren Messfehlern bei Coxarthrosepatienten gerechnet und entsprechend bei der Interpretation von Ergebnissen berücksichtigt werden. Eine Gewöhnungsmessung kann den Messfehler reduzieren, birgt allerdings einen erheblich höheren finanziellen und personellen Aufwand. Das ergänzende Heimtrainingsprogramm wurde von den Patienten gut angenommen, so dass lediglich kleinere Modifikationen vorgenommen werden mussten, um es in dem geplanten RCT zu evaluieren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Hüftmuskelkraft zu den drei bedeutsamsten Faktoren zählt, die Einfluss auf die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose haben können. Ob diese Beziehung tatsächlich kausaler Natur ist, werden zukünftige Verlaufsstudien aufzeigen, in denen gezielt solche Faktoren der alltagsrelevanten körperliche Funktionsfähigkeit durch sporttherapeutische Maßnahmen modifiziert werden. Die ausstehenden Ergebnisse des RCT sollen die noch unzureichende wissenschaftliche Beweislage bezüglich der Wirksamkeit sporttherapeutischer Interventionen bei Coxarthrose verbessern. Dabei soll gezeigt werden, ob und in welchem Maß eine Schmerzreduktion und Verringerung der körperlichen Funktionseinschränkung erzielt werden kann.

The excellent electrical and mechanical properties of carbon nanotubes (CNTs) provide interesting opportunities to realize new types of strain gauges. However, there are still challenges for the further development of CNT film strain gauges, for instance the lack of design rules, the homogeneity, stability and reproducibility of CNT films. This thesis aims to address these issues from two sides: simulation and experiment. Monte Carlo simulations show that both the sheet resistance and gauge factor of CNT films are determined essentially by the two-dimensional exclude area of CNTs. It was shown, for the first time, that the variation of the CNT film gauge factor follows the percolation scaling law. The sheet resistance and gauge factor both have a power-law divergence when approaching the percolation threshold. The standard deviation of film resistances, however, also increases correspondingly. These findings of simulations provide a general guide to the tailoring of material property of CNT films in strain sensing applications: a compromise should be made between the reproducibility, conductivity and sensitivity of CNT films depending on application purposes. From the experimental side, the processing parameters for the preparation of CNT dispersions were first investigated and optimized. The reproducibility of the film resistance is significantly improved by selecting a suitable sonication time. In strain measurements it was found that for most CNT films the film resistance responses nonlinearly to the applied strain. The dependence of the film resistance on the strain can be roughly divided into two regions with nearly linear behavior respectively. The gauge factor varies with the quality of CNTs and the depositing method. A gauge factor up to 8 was achieved in the high strain region. The nonlinear response behavior was found in simulations when the CNT waviness is properly taken into account. To achieve a high gauge factor and simultaneously retain the high conductivity and reproducibility, good-quality MWCNTs were integrated in polyethylene oxide (PEO). A high gauge factor up to 10 was achieved for the composite film with CNT weight fraction of 2.5%. The resistance and gauge factor can be tuned by changing the MWCNT weight fraction with respect to PEO. A careful comparison of simulation and experiment results show that a good qualitative agreement can be achieved between them in many respects.

Background Osteoarthritis (OA) of the hip is a common disease among elderly adults and its prevalence increases with age. Hip OA is presumed to be a group of diseases resulting in the same pathological pathway, but its etiology is not completely understood. The major symptoms are joint pain, joint stiffness, impaired range of motion, and muscle weakness resulting in increased levels of physical disability (PD) and reduced quality of life. Besides the impairments of the individual subject a heavy economic burden goes along with the disease and is expected to increase due to aging societies in western countries throughout the upcoming years. Exercise therapy (ET), including elements to strengthen the hip muscles, is a common treatment in hip OA and considered to reduce pain and PD. Currently, there is only silver-level scientific evidence regarding the effectiveness of ET in hip OA due to a limited number of high quality studies. Furthermore, the optimal content and dosage, as well as the mode of delivery of ET need to be evaluated. This doctoral thesis deals with three specific aspects of hip muscle strength (HMS) in patients with hip OA: the precision of measuring HMS, training HMS, and the relevance of HMS to physical disability (PD). Three studies and one study protocol provide the scientific program of this thesis, referring to these aspects of HMS. Methods The first study (S1) investigated the reproducibility of isokinetic and isometric HMS measures in patients with hip OA. 16 subjects with unilateral or bilateral hip OA and 13 healthy subjects were tested twice, 7 days apart. A subpopulation of 11 hip OA patients was tested a third time to evaluate familiarization to these measurements. The standard error of measurement (SEM) served as the reproducibility outcome parameter. The second study (S2) investigated the feasibility of strengthening exercises and their effect on HMS in hip patients. 36 participants from an institutional training group for hip patients were allocated randomly to an intervention or control group. While the intervention group completed an eight-week progressive home-based strengthening exercise program (PHSEP) in addition to the weekly institutional supervised group-based exercise therapy (ISET), the control group continued weekly ISET, only. Exercise logs were used to monitor adherence, pain, and the applied exercise intensity of the PHSEP. Before and after the intervention period, HMS was determined using isokinetic concentric and isometric HMS measurements. Additionally, health-related quality of life was assessed by the SF36 questionnaire. These two studies served as a basis for developing strength-specific aspects of a study design for a randomized controlled trial (RCT), which was in progress at the writing of this thesis. This RCT addresses the above-mentioned lack of scientific evidence about the effectiveness of ET in hip OA. A study protocol (P1) describes this RCT, which evaluates the effectiveness of ET on pain and PD in patients with hip OA. 217 patients with hip OA were recruited from the community and allocated to one of the four groups: (1) exercise group, n = 70 (2) non-intervention group, n = 70, (3) “Sham” ultrasound group, n = 70, and (4) ultrasound group, n = 7. The main outcome measure is the change in the subscale bodily pain of the SF36. Secondary outcomes are PD assessed by the SF36 and the WOMAC questionnaire, isometric HMS, several gait variables and postural control. Finally, the relationship of HMS and PD in hip OA was investigated in a third (cross-sectional) study (S3). A stepwise regression model was applied with data from 149 subjects suffering from hip OA. The outcome variable was the self-reported physical disability, assessed with the physical function subscale of the WOMAC questionnaire. Age, gender, body mass index BMI , HMS, pain, stiffness, and range of motion were included in the statistical model as associated factors of PD. Results The results of S1 showed high variability in HMS measurements between days. The highest SEM values, indicating poorest reproducibility, were obtained for hip extension, followed by hip adduction and hip flexion measures, while the smallest values were found for hip abduction measures. Lower reproducibility occurred in patients with hip OA in comparison to healthy controls during the isometric measures of hip abduction, adduction, and flexion. Reproducibility of 11 hip OA patients was lower for the second test sequence (test-day 2 and 3) than for the first test sequence (test-day 1 and 2). The findings of S2 indicated high exercise adherence (99%) of the intervention group to the applied PHSEP. Furthermore, exercise logs reported that pain resulting from the PHSEP was low. HMS improved about 7-11% in comparison to the control group. The SF36 variables did not change throughout the exercise period. In S3, the statistical model revealed stiffness, pain, and HMS to be significant factors of self-reported physical disability in hip OA. Conclusion In conclusion, the precision of several HMS measures may be affected by hip OA and clinicians should be aware of a higher measurement error in patients with hip OA under isometric test conditions than for healthy subjects. A familiarization measurement may be an approach to diminish the measurement error. The applied PHSEP amended to an ISET is feasible for hip patients to carry out and can be applied to improve HMS. Furthermore, a significant cross-sectional relationship between HMS and PD has been evaluated, indicating that HMS may be an important factor to stimulate during exercise therapy in hip OA. The upcoming results of the RCT (P1) described in the study protocol will help to reduce the shortcomings in scientific evidence regarding the effectiveness of strengthening exercise regimes to reduce pain and PD in patients with hip OA.:List of content 1 List of figures 3 List of tables 4 List of abbreviations 5 Abstract 8 Zusammenfassung 11 Structure of the thesis 15 1 Background 16 1.1 Osteoarthritis of the hip joint 16 1.1.1 Prevalence and incidence 16 1.1.2 Etiology 17 1.1.3 Clinical symptoms and diagnosis 18 1.1.4 Socioeconomic burden 20 1.2 Hip muscle strength in osteoarthritis of the hip 23 1.2.1 Anatomical and functional aspects of the hip and its muscles 23 1.2.2 General aspects of muscle strength 25 1.2.3 Hip muscle weakness and muscle imbalances 28 1.2.4 Assessment of hip muscle strength 29 1.3 Physical disability in hip OA 35 1.3.1 General aspects of physical disability in hip OA 35 1.3.2 Assessment of physical disability in hip OA 36 1.4 Exercise therapy in hip OA 38 1.4.1 Efficacy of exercise therapy 38 1.4.2 Strengthening exercises in hip OA 39 1.5 Context of the thesis 43 1.5.1 OsteoArthritisGroup (OAG) 43 2 Scientific program - research papers 47 2.1 Research paper 1: Reproducibility of hip muscle strength measurements in hip OA 48 2.2 Research paper 2: Feasibility and efficacy of an 8-week progressive home-based strengthening exercise 58 2.3 Research paper 3: Evaluation of the therapeutic exercise regimen “Hip School": A protocol for a randomized, controlled trial 68 2.4 Research paper 4: Factors of physical disability in patients with hip osteoarthritis 81 3 Comprehensive and supplementary discussion 103 3.1 Strength measurements at the hip 103 3.1.1 Body position and fixation 103 3.1.2 Torque overshoots 104 3.1.3 Objectivity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.4 Reproducibility of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.5 Validity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 105 3.1.6 Isometric versus isokinetic hip muscle strength measures 106 3.2 Strengthening exercises in patients with hip OA 106 3.2.1 Feasibility and adherence to the progressive home-based strengthening exercise program 106 3.2.2 Adverse events due to the exercise intervention 107 3.2.3 Strength gains 108 3.2.4 Adaptations of the PHSEP for the RCT 109 3.3 Hip muscle strength and its relation to physical disability in patients with hip OA 110 4 Limitations 112 5 Conclusion and future perspectives 114 6 Reference list 116 7 Appendix 126 8 Affidavit 131 9 Curriculum vitae 132 / Hintergrund Coxarthrose ist eine weit verbreitete Krankheit in der älteren Bevölkerung westlicher Industrienationen. Die Bedeutung und Zahl der Neuerkrankungen nehmen mit steigendem Lebensalter zu. Schmerz, Steifheit, Bewegungseinschränkungen und Muskelschwäche zählen zu den Leitsymptomen dieser Krankheit, die sich in einer zunehmenden körperlichen Funktionseinschränkung und eingeschränkten Lebensqualität der Patienten äußern. Neben der Bedeutung für die betroffenen Patienten selbst wachsen in westlichen Industrienationen aufgrund der demographischen Entwicklung hin zu einer alternden Gesellschaft der Druck und die finanzielle Belastung auf die Renten- und Gesundheitssysteme. Die Sporttherapie wird häufig in frühen Stadien der Krankheit eingesetzt und zählt zu den konservativen Therapieverfahren. Nach aktuellem Stand der Wissenschaft scheinen sporttherapeutische Interventionen mit Trainingselementen zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur sinnvoll. Dennoch wurde die Wirksamkeit von Sporttherapie bei Coxarthrose bisher nur in einzelnen Studien nachgewiesen (Silver-level Evidence). Es fehlen qualitativ hochwertige randomisierte Kontrollgruppenstudien (RCTs). Zudem ist bislang ungeklärt, wie ein optimales Trainingsprogramm bei Coxarthrose hinsichtlich der Inhalte, Dosierung und Durchführungsmodalität zu gestalten ist, um Schmerz und körperliche Funktionseinschränkungen bestmöglich zu therapieren. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit drei Aspekten der Hüftmuskelkraft bei Patienten mit Coxarthrose. Drei entsprechende Studien, die in vier wissenschaftlichen Artikeln aufgearbeitet wurden, bilden den wissenschaftlichen Schwerpunkt der Arbeit. Methode Die erste Studie (S1) befasst sich mit der Messgenauigkeit von Hüftkraftmessungen bei Coxarthrosepatienten. Unter diesem Aspekt wurden isometrische und isokinetische Kraftmessgrößen an der Hüfte bei 16 Coxarthrosepatienten und 13 gesunden Personen zwei Mal im Abstand von sieben Tagen erhoben. Bei einer Teilstichprobe von 11 Coxarthrosepatienten wurden die Messungen ein drittes Mal durchgeführt, um mögliche Gewöhnungseffekte zu evaluieren. Der Standard Error of Measurement (SEM) wurde verwendet, um den Messfehler zu quantifizieren. Die zweite Studie (S2) greift einen weiteren Aspekt auf, der sich auf das Training der Hüftmuskelkraft bei Hüftpatienten bezieht. Hier wurde die Machbarkeit eines ergänzenden Heimtrainingsprogramms zur Kräftigung der hüftumgebenden Muskulatur evaluiert sowie mögliche Auswirkungen auf die Hüftmuskelkraft untersucht. 36 Teilnehmer einer Hüftsportgruppe mit Coxarthrose und/oder einer Total-Endoprothese (TEP) wurden randomisiert in zwei Untersuchungsgruppen aufgeteilt. Während die Patienten der Kontrollgruppe im Untersuchungszeitraum weiterhin wöchentliche institutionelle sporttherapeutische Trainingseinheiten wahrnahmen, führten die Patienten der Interventionsgruppe zusätzlich Heimtrainingseinheiten zur Kräftigung der Hüftmuskeln durch. Vor und nach der Intervention wurden isometrische und isokinetische Maximalkraftmessungen durchgeführt. Die Patienten der Trainingsgruppe haben ein Trainingstagebuch geführt, um die Teilnahme am Heimtrainingsprogramm und mögliche Schwierigkeiten damit zu dokumentieren. Der SF36 Fragebogen wurde eingesetzt, um die gesundheitsbezogene Lebensqualität im Verlauf zu kontrollieren. Die Erkenntnisse der beiden beschriebenen Studien wurden verwendet, um kraftspezifische Aspekte eines Studiendesigns zu entwickeln. Dieses Studiendesign entspricht einem RCT und soll die Effektivität eines sporttherapeutischen Trainingskonzepts hinsichtlich Schmerzreduktion und Verbesserung der körperlichen Funktionsfähigkeit überprüfen. 217 Hüftarthrosepatienten werden rekrutiert und randomisiert auf eine der folgenden Untersuchungsgruppen aufgeteilt: (1) Trainingsgruppe, n = 70 (2) Kontrollgruppe ohne Intervention, n = 70, (3) “Schein” Ultraschallgruppe, n = 70, und (4) Ultraschallgruppe, n = 7. Die primäre Zielgröße ist Veränderung in der Subskala „Körperliche Schmerzen“ des SF36-Fragebogens. Sekundäre Zielgrößen sind Schmerz und Körperliche Funktionsfähigkeit aus dem WOMAC-Fragebogen, weiteren Subskalen des SF36-Fragebogens, isometrische Hüftmuskelkraft, verschiedene Variablen des Gangs und posturale Kontrolle. Die Bedeutung der Hüftmuskelkraft auf die alltagsrelevante körperliche Funktionsfähigkeit stellt den dritten Aspekt dieser Dissertation dar und wurde in Studie 3 (S3), einer Querschnittsuntersuchung an 149 Coxarthrosepatienten behandelt. Ziel der Studie war die Untersuchung des Zusammenhangs verschiedener Variablen und der alltagsbezogenen körperlichen Funktionsfähigkeit. In einem statistisches Modell wurde die Beziehung zwischen den Variablen: Hüftmuskelkraft, Body Mass Index (BMI), Alter, Geschlecht, Schmerz, Steifheit und Beweglichkeit der Hüfte und der Subskala „Körperliche Funktionsfähigkeit“ des WOMAC-Fragebogens als Maß für die alltagsbezogene körperlichen Funktionsfähigkeit berechnet. Ergebnisse In der ersten Studie (S1) wurden die größten Messfehler in den Messgrößen Hüftextension ermittelt. Danach folgten die Messgrößen Hüftadduktion und -flexion. Der geringste Messfehler wurde für Hüftabduktion ermittelt. Unter isometrischen Bedingungen wurden in den Kraftmessgrößen Hüftabduktion, -adduktion und -flexion bei Coxarthrosepatienten größere Messfehler quantifiziert als bei gesunden Personen. Zudem war die Reproduzierbarkeit in der ersten Test-Sequenz (Messtag 1 und 2) im Vergleich zur zweiten Test-Sequenz reduziert (Messtag 2 und 3). In der zweiten Studie (S2) konnte gezeigt werden, dass das verwendete Heimtrainingsprogramm sicher und selbstständig von den Hüftpatienten durchgeführt werden konnte. Die Trainingstagebücher ließen auf eine nahezu hundertprozentige Teilnahme am ergänzenden Heimtrainingsprogramm schließen und zeigten außerdem, dass das Heimtrainingsprogramm keine schmerzverursachende Wirkung hatte. Nach der Intervention war die Kraft der hüftumgebenden Muskulatur im Vergleich zur Kontrollgruppe um 7-9% gesteigert. Befunde hinsichtlich einer veränderten Lebensqualität konnten nicht registriert werden. Das statistische Modell, das in der dritten Studie (S3) eingesetzt wurde, erkannte Schmerz, Steifheit und Hüftmuskelkraft als die drei bedeutsamsten Faktoren für die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose. Schlussfolgerungen Kraftmessungen an der Hüfte scheinen erheblichen Tagesschwankungen ausgesetzt zu sein. Bei Coxarthrosepatienten und gesunden Personen scheint sich die Wiederholbarkeit von isokinetischen Kraftmessungen zu ähneln. Unter isometrischen Testbedingungen muss mit höheren Messfehlern bei Coxarthrosepatienten gerechnet und entsprechend bei der Interpretation von Ergebnissen berücksichtigt werden. Eine Gewöhnungsmessung kann den Messfehler reduzieren, birgt allerdings einen erheblich höheren finanziellen und personellen Aufwand. Das ergänzende Heimtrainingsprogramm wurde von den Patienten gut angenommen, so dass lediglich kleinere Modifikationen vorgenommen werden mussten, um es in dem geplanten RCT zu evaluieren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Hüftmuskelkraft zu den drei bedeutsamsten Faktoren zählt, die Einfluss auf die alltagsbezogene körperliche Funktionsfähigkeit bei Patienten mit Coxarthrose haben können. Ob diese Beziehung tatsächlich kausaler Natur ist, werden zukünftige Verlaufsstudien aufzeigen, in denen gezielt solche Faktoren der alltagsrelevanten körperliche Funktionsfähigkeit durch sporttherapeutische Maßnahmen modifiziert werden. Die ausstehenden Ergebnisse des RCT sollen die noch unzureichende wissenschaftliche Beweislage bezüglich der Wirksamkeit sporttherapeutischer Interventionen bei Coxarthrose verbessern. Dabei soll gezeigt werden, ob und in welchem Maß eine Schmerzreduktion und Verringerung der körperlichen Funktionseinschränkung erzielt werden kann.:List of content 1 List of figures 3 List of tables 4 List of abbreviations 5 Abstract 8 Zusammenfassung 11 Structure of the thesis 15 1 Background 16 1.1 Osteoarthritis of the hip joint 16 1.1.1 Prevalence and incidence 16 1.1.2 Etiology 17 1.1.3 Clinical symptoms and diagnosis 18 1.1.4 Socioeconomic burden 20 1.2 Hip muscle strength in osteoarthritis of the hip 23 1.2.1 Anatomical and functional aspects of the hip and its muscles 23 1.2.2 General aspects of muscle strength 25 1.2.3 Hip muscle weakness and muscle imbalances 28 1.2.4 Assessment of hip muscle strength 29 1.3 Physical disability in hip OA 35 1.3.1 General aspects of physical disability in hip OA 35 1.3.2 Assessment of physical disability in hip OA 36 1.4 Exercise therapy in hip OA 38 1.4.1 Efficacy of exercise therapy 38 1.4.2 Strengthening exercises in hip OA 39 1.5 Context of the thesis 43 1.5.1 OsteoArthritisGroup (OAG) 43 2 Scientific program - research papers 47 2.1 Research paper 1: Reproducibility of hip muscle strength measurements in hip OA 48 2.2 Research paper 2: Feasibility and efficacy of an 8-week progressive home-based strengthening exercise 58 2.3 Research paper 3: Evaluation of the therapeutic exercise regimen “Hip School": A protocol for a randomized, controlled trial 68 2.4 Research paper 4: Factors of physical disability in patients with hip osteoarthritis 81 3 Comprehensive and supplementary discussion 103 3.1 Strength measurements at the hip 103 3.1.1 Body position and fixation 103 3.1.2 Torque overshoots 104 3.1.3 Objectivity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.4 Reproducibility of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 104 3.1.5 Validity of hip muscle strength measures in osteoarthritis of the hip 105 3.1.6 Isometric versus isokinetic hip muscle strength measures 106 3.2 Strengthening exercises in patients with hip OA 106 3.2.1 Feasibility and adherence to the progressive home-based strengthening exercise program 106 3.2.2 Adverse events due to the exercise intervention 107 3.2.3 Strength gains 108 3.2.4 Adaptations of the PHSEP for the RCT 109 3.3 Hip muscle strength and its relation to physical disability in patients with hip OA 110 4 Limitations 112 5 Conclusion and future perspectives 114 6 Reference list 116 7 Appendix 126 8 Affidavit 131 9 Curriculum vitae 132