Es wird ein einfacher Berechnungsansatz für ein Baukastensystem aus Kastenprofilen verschiedener Querschnittsabmessungen erarbeitet. Diese Profile bestehen aus WVC (Wood Veneer Composites, Holzfurnierlagenverbundwerkstoffen). Der Ansatz bildet den statischen Lastfall und das Ermüdungsverhalten unter schwellende Dreipunktbiegung ab. Am Beispiel eines ausgewählten Strukturbauteils aus handelsüblichen Birkensperrholz wird der Berechnungsansatz konkretisiert und durch Versuche evaluiert. Aufbauend auf dem Kraft-Verformungsverhalten der analysierten Einzelbauteile und der kapillarporösen Struktur des Holzes wird bei dem Berechnungsansatz auf eine Analyse der Spannungen verzichtet. Stattdessen wird als Berechnungskriterium die kritische Normaldehnung in der Randfaser der Strukturbauteile genutzt. Weiterhin wird eine Methode vorgestellt um mittels niederzyklischen Ermüdungsversuchs (LCF, ca. 1e+03 Lastwechsel) den „Knickpunkt“ der Zeitfestigkeitslinie eines einstufigen Ermüdungsversuchs bei hohen Lastspielzahlen (HCF, 1e+06 bis 1e+07 Lastwechsel) für diese Strukturbauteile zu bestimmen. / It was developed a simple approach for the calculation of a modular construction system for box sections (profile structures) of different cross-sectional dimensions. These profile structures consists of WVC (Wood Veneer Composites). The approach maps the static load case and the fatigue behavior under pulsating three-point bending. By using a structural component made from commercial birch plywood, the calculation approach is specified and verified. Based on the force-deformation behavior of the analyzed single components in connection with the capillary-porous structure of the wood, the calculation approach dispense on an analysis of the tensions. Instead, a criterion, which calculates the critical normal strain in the outer fibers of the structural components, is used. Furthermore, a method of a low-cycle fatigue test (LCF, abbr. 1e+03 cycles) is presented. This method detects the “knee point" of the fatigue limit line for the profiles. That point is usually determined by the use of a high-cycle fatigue tests (HCF, 1e+06 until 1e+07 cycles).

Knie- und Hüftgelenkersatz zählt weltweit zu den erfolgreichsten und häufigsten Operationen, wenngleich 3-24% der Patienten unzufrieden sind. Der OECD-Ländervergleich ergab 2014 für Deutschland die höchste Durchführungsrate an Hüft-TEP und die zweithöchste an Knie-TEP. Erhebungen der Patientenzufriedenheit und Rückkehrbereitschaft können zur Prozessoptimierung und Qualitätsverbesserung genutzt werden und zugleich eine Steigerung der Zufriedenheit und Kundenbindung fördern. Mit der erstmaligen Aufnahme eines P4P-Ansatzes im KHSG, sind zukünftig qualitätsbezogene Zuschlagszahlungen an ein Krankenhaus unter Berücksichtigung der Patientenzufriedenheit denkbar. Damit gewinnen Erwartungen der Patienten an ein Krankenhaus zunehmend an Bedeutung, da deren Erfüllung Einfluss auf die Erlösrechnung haben kann. Parallel kann eine Anpassung der Versorgungsstruktur dazu führen, dass verstärkt Behandlungszentren entstehen und operative Eingriffe bei geringer Fallzahl in abgeschiedenen, ländlichen Regionen nicht mehr erbracht werden. Diese Studie befasste sich mit medizinischen und servicebezogenen Parametern sowie Krankenhausdaten, die signifikant mit der Zufriedenheit bei Patienten nach Knie- und Hüft-TEP assoziiert waren und die Bereitschaft in dasselbe Krankenhaus zurückzukehren beeinflussen. Neben der Frage, ob unterschiedliche Parameter Einfluss auf die Gesamtzufriedenheit und Rückkehrbereitschaft haben, wurde untersucht, inwiefern potentielle Einflussgrößen zwischen Knie- und Hüft-TEP-Patienten variieren. Zudem wurde die Relevanz verschiedener Kriterien erhoben, die aus Patientensicht Einfluss auf die Wahl eines zukünftigen Krankenhausaufenthalts haben kann. Die Daten der Studie wurden über eine schriftliche Befragung von Knie- und Hüft-TEP-Patienten gewonnen, die zwischen 2010 und 2011 in sächsischen Krankenhäusern in den Direktionsbezirken Dresden und Chemnitz behandelt wurden. Zufriedenheit und Rückkehrbereitschaft waren jeweils abhängige Variablen in mehreren logistischen Regressionsanalysen. Gemeinsam mit den unabhängigen Variablen wurden diese über einen validierten, mehrdimensionalen Fragebogen anhand 6-stufiger Skalen abgefragt und zusammen mit Routinedaten der Krankenhäuser bivariat und multivariat ausgewertet. Die Krankenhausdaten wurden den strukturierten Qualitätsberichten der Krankenhäuser entnommen. In die Analyse wurden 856 Fragebögen von Knie-TEP-Patienten und 810 Fragebögen von Hüft-TEP-Patienten eingeschlossen, was einer Rücklaufquote von 12,04% bzw. 11,89% entsprach. Bei beiden Behandlungsgruppen war im Ergebnis der multivariaten Analyse das subjektive Behandlungsergebnis sowohl mit der Gesamtzufriedenheit als auch mit der Rückkehrbereitschaft assoziiert. Postoperative Komplikationen waren jeweils nur mit der Rückkehrbereitschaft verknüpft. Einfluss auf die Rückkehrbereitschaft hatte bei Knie-TEP-Patienten zudem die Freundlichkeit des Pflegepersonals, die Organisation und der Ablauf von Untersuchungen sowie die Zimmerausstattung. Letztere wies zusammen mit der Qualität des Essens einen Zusammenhang zur Gesamtzufriedenheit bei dieser Patientengruppe auf. Bei den Hüft-TEP-Patienten war die Einschätzung der Aufenthaltsdauer, die verständliche Beantwortung von Patientenfragen durch Ärzte, die Sauberkeit und die verständliche Aufklärung über die Operation sowie die Wahrung der Privatsphäre bei Untersuchungen auch mit der Rückkehrbereitschaft assoziiert. Ein weiterer Zusammenhang zur Gesamtzufriedenheit zeigte sich dagegen bei der Einschätzung der ärztlichen Betreuung und der Einschätzung der Aufenthaltsdauer für Hüft-TEP-Patienten. Den Krankenhausparametern Behandlungsfallzahl, postoperative Beweglichkeit und Reoperation lag kein Zusammenhang gegenüber den abhängigen Variablen zugrunde. Die Befragten beider Behandlungsgruppen gaben gleichermaßen an, dass die Qualität der Behandlung bei der zukünftigen Wahl eines Krankenhauses am wichtigsten ist. Demgegenüber waren die Entfernung der Klinik zum Wohnort sowie die Größe des Krankenhauses im unteren Bereich der Bewertung angesiedelt. Es konnten verschiedene Interventionsmaßnahmen aufgezeigt werden, die auf der Makro-, Meso- und Mikroebene einzuordnen waren und in ihren Auswirkungen den einzelnen Patienten ebenso wie Entscheidungsträger im Gesundheitswesen ansprechen. Die relevanten Einflussfaktoren aus Patientensicht zeigten, dass Zufriedenheit und Rückkehrbereitschaft differenziert bewertet werden und auch zwischen Knie- und Hüft-TEP-Patienten variieren. Die Ergebnisse liefern krankenhausübergreifend wertvolle Informationen und unterstützen das medizinische Fachpersonal, Erwartungen von Knie- und Hüft-TEP-Patienten gerecht zu werden, die sich unter anderem auf die Bereiche Personalentwicklung, Patientenaufklärung und Catering erstreckten. Patientenzufriedenheit kann sich auf die Compliance auswirken, womit ein verbessertes Behandlungsergebnis erreicht werden kann. Infolge einer gezielten Steigerung der Patientenzufriedenheit sind Einsparungen durch eine kürzere Krankenhausverweildauer oder seltenere Komplikationen denkbar. Somit konnte die Präsenz der Patientenzufriedenheit im Rahmen aktueller DRG-Abrechnungsverfahren und zukünftig unter Berücksichtigung des P4P-Ansatzes aufgezeigt werden, die neben einer Erlössteigerung für das einzelne Krankenhaus zugleich Einsparungen auf der Gesundheitssystemebene bewirken kann. In Betracht an den im Aufbau befindlichen P4P-Ansatz, können die Ergebnisse als Grundlage dienen, um die Wirksamkeit der Patientenzufriedenheit als einem von vier möglichen Leistungszielen statistisch auf deren Wirksamkeit zu überprüfen. Die Bewertung verschiedener Parameter bei der zukünftigen Wahl eines Krankenhauses deutet darauf hin, dass sich weitere Anfahrtswege infolge der im Wandel befindlichen Versorgungsstruktur aus Patientensicht nicht nachteilig auswirken werden.:Tabellenverzeichnis v Abbildungsverzeichnis vi Abkürzungsverzeichnis vii 1 Einleitung 1 2 Theoretischer Hintergrund 2 2.1 Begriffsdefinitionen 2 2.1.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 2 2.1.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 5 2.1.3 Zufriedenheit 7 2.1.3.1 Patientenzufriedenheit 7 2.1.3.2 Modelle der Patientenzufriedenheit 8 2.1.3.2.1 Zwei-Faktoren-Modell 8 2.1.3.2.2 Confirmation/Disconfirmation-Paradigma 9 2.1.3.2.3 Mehr-Faktoren-Modell (Kano-Modell) 10 2.1.4 Patientenerwartungen an ein Krankenhaus und Rückkehrbereitschaft 12 2.1.5 Pay-for-Performance-Ansatz 12 2.2 Methoden zur Untersuchung der Patientenzufriedenheit 14 2.3 Qualitätsbeurteilung einer medizinischen Behandlung 15 2.3.1 Erwartungen der Patienten an eine medizinische Behandlung 15 2.4 Einordnung der Patientenzufriedenheit im Rahmen des Krankenhausmanagements 16 2.4.1 Patientenzufriedenheit als Teilaspekt der Qualitätsprüfung 16 2.4.2 Rechtliche Aspekte des Qualitätsmanagements und Erfassung der Patientenzufriedenheit 17 2.4.3 Strukturierte Qualitätsberichte der Krankenhäuser 17 2.5 Einordnung der Patientenzufriedenheit im Rahmen der Versorgungsforschung 18 2.5.1 Patientenzufriedenheit als Teilaspekt der Versorgungsforschung 18 2.5.2 Einordnung der Patientenzufriedenheit im wirtschaftssoziologischen Kontext der Makro-, Meso- und Mikroebene 19 2.5.3 Aktueller Forschungsstand 20 3 Fragestellungen 23 4 Material und Methodik 25 4.1 Entwicklung des Fragebogens 25 4.2 Patientenzufriedenheit und Rückkehrbereitschaft 27 4.2.1 Patientendaten und Patientenrekrutierung 27 4.2.2 Externe Krankenhausdaten 29 4.2.3 Statistische Auswertung 30 4.2.3.1 Bivariate Analyse 30 4.2.3.2 Multivariate Analyse 30 5 Ergebnisse 32 5.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 32 5.1.1 Daten der strukturierten Qualitätsberichte 32 5.1.2 Zufriedenheitswerte 34 5.1.3 Bivariate Analyse 34 5.1.4 Multivariate Analyse 40 5.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 42 5.2.1 Daten der strukturierten Qualitätsberichte 42 5.2.2 Zufriedenheitswerte 44 5.2.3 Bivariate Analyse 44 5.2.4 Multivariate Analyse 51 5.3 Einflussfaktoren auf die Krankenhauswahl nach Hüft- und Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 53 6 Diskussion 55 6.1 Methodenkritik 55 6.2 Zeitliche und statistische Einordnung der Ergebnisse 57 6.3 Einordnung des Forschungsstandes 58 6.3.1 Vergleich zwischen Knie- und Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 58 6.3.2 Spezifik der Behandlungsgruppen 59 6.3.2.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 60 6.3.2.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 61 6.3.2.3 Einflussfaktoren auf die Krankenhauswahl nach Knie- und Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 64 6.4 Studienergebnisse im Kontext von Patientenzufriedenheitsmodellen 65 6.5 Beitrag zur Versorgungsforschung und Gesundheitssystemgestaltung 66 7 Fazit 68 8 Zusammenfassung 69 Literaturverzeichnis 75 Anlagenverzeichnis x / Knee and hip joint replacements are among the most successful and frequent operations conducted worldwide, with 3-24% of all patients being dissatisfied. In 2014, an OECD country comparison showed that Germany had the highest implementation rate for total hip replacement and the second highest for total knee replacement. Surveys of patient satisfaction and willingness to return can be used to optimize processes and improve quality while at the same time encouraging an increase in satisfaction and customer loyalty. With the first-time inclusion of a P4P approach in the German Hospital Structures Act (Krankenhausstrukturgesetz (KHSG)), quality-related supplementary payments to a hospital may be feasible in the future, taking patient satisfaction into account. In this way, patients' expectations of a hospital increasingly gain in importance, since their fulfilment can have an impact on the revenue calculation. At the same time, an adjustment of the care structure may lead to the increasing emergence of treatment centers and that surgical intervention will no longer be provided in isolated, rural regions with a sparse number of cases. This study looked at medical and services-related parameters as well as hospital data significantly associated with satisfaction in patients after total knee and hip endoprosthesis and affecting their willingness to return to the same hospital. In addition to the question whether different parameters have an influence on the overall satisfaction and willingness to return, the extent was examined to which potential influencing variables vary between the total knee and hip endoprosthesis patients. In addition, the relevance of different criteria was assessed, which from the view of a patient may have an influence on the choice of a future hospital stay. The data of the study were obtained through a written survey of total knee and hip endoprosthesis patients treated between 2010 and 2011 in Saxon hospitals of the directorate districts of Dresden and Chemnitz. In several logistic regression analyses, the dependent variables were satisfaction and returnability, respectively. These were obtained together with the independent variables on the basis of 6-step scales by way of a validated, multidimensional questionnaire and were evaluated in bivariate and multivariate manner together with the routine data of the hospitals. The hospital data were retrieved from the structured quality reports of the hospitals. The analysis included 856 questionnaires of total knee endoprosthesis patients and 810 questionnaires of total hip endoprosthesis patients, which corresponded to a return rate of 12.04% and 11.89%, respectively. In the result of the multivariate analysis, the subjective outcomes of the treatment for both treatment groups were associated with overall satisfaction as well as with the readiness to return. Postoperative complications were in each case only associated with the willingness to return. In the case of total knee endoprosthesis patients, the friendliness of the nurses, the organization, and the course of examinations as well as the room equipment had an influence on the willingness to return. The latter, together with the quality of the food, was related to the overall satisfaction in this patient group. In the total hip endoprosthesis patients, the readiness to return was also associated with assessing the duration of stay, the clarity of the doctors’ answers to patients, the cleanliness, and clear information provided of the operation as well as the maintenance of privacy during examinations. A further link to the overall satisfaction of total hip endoprosthesis patients was found, however, in the assessment of medical care and the assessment of the duration of stay. The hospital parameters of the number of patients treated, postoperative mobility, and reoperation were not related to the dependent variables. Respondents of both treatment groups also stated in equal measure that the quality of treatment is most important in their future choice of a hospital. On the other hand, the distance from the hospital to the place of residence, as well as the size of the hospital, was located in the lower segment of the evaluation. Various interventions could be identified, which could be categorized on the macro, meso, and micro level and of which their impacts are addressed to the individual patient as well as the decision makers in the healthcare system. The relevant influencing factors from the patient's view showed that satisfaction and the willingness to return are assessed differently and also vary between the knee and the hip endoprosthesis patients. The results provide valuable comprehensive information for hospitals and help medical professionals meet the expectations of knee and hip endoprosthesis patients, including personnel development, patient education, and catering. Patient satisfaction can affect compliance, resulting in an improved treatment outcome. As a result of a targeted increase in patient satisfaction, savings are possible due to a shorter hospital stay or more infrequent complications. Thus, the presence of patient satisfaction could be demonstrated within current DRG billing procedures and, in the future, taking into account the P4P approach, which in addition to an increase in revenue for the individual hospital at the same time can bring about savings on the health care system level. Considering the ongoing P4P approach, the results can serve as a basis to statistically assess the efficacy of patient satisfaction as one of four possible performance targets. The assessment of various parameters in the future choice of a hospital suggests that further access routes will not be disadvantageous from the patient's perspective due to the changing care structure.:Tabellenverzeichnis v Abbildungsverzeichnis vi Abkürzungsverzeichnis vii 1 Einleitung 1 2 Theoretischer Hintergrund 2 2.1 Begriffsdefinitionen 2 2.1.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 2 2.1.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 5 2.1.3 Zufriedenheit 7 2.1.3.1 Patientenzufriedenheit 7 2.1.3.2 Modelle der Patientenzufriedenheit 8 2.1.3.2.1 Zwei-Faktoren-Modell 8 2.1.3.2.2 Confirmation/Disconfirmation-Paradigma 9 2.1.3.2.3 Mehr-Faktoren-Modell (Kano-Modell) 10 2.1.4 Patientenerwartungen an ein Krankenhaus und Rückkehrbereitschaft 12 2.1.5 Pay-for-Performance-Ansatz 12 2.2 Methoden zur Untersuchung der Patientenzufriedenheit 14 2.3 Qualitätsbeurteilung einer medizinischen Behandlung 15 2.3.1 Erwartungen der Patienten an eine medizinische Behandlung 15 2.4 Einordnung der Patientenzufriedenheit im Rahmen des Krankenhausmanagements 16 2.4.1 Patientenzufriedenheit als Teilaspekt der Qualitätsprüfung 16 2.4.2 Rechtliche Aspekte des Qualitätsmanagements und Erfassung der Patientenzufriedenheit 17 2.4.3 Strukturierte Qualitätsberichte der Krankenhäuser 17 2.5 Einordnung der Patientenzufriedenheit im Rahmen der Versorgungsforschung 18 2.5.1 Patientenzufriedenheit als Teilaspekt der Versorgungsforschung 18 2.5.2 Einordnung der Patientenzufriedenheit im wirtschaftssoziologischen Kontext der Makro-, Meso- und Mikroebene 19 2.5.3 Aktueller Forschungsstand 20 3 Fragestellungen 23 4 Material und Methodik 25 4.1 Entwicklung des Fragebogens 25 4.2 Patientenzufriedenheit und Rückkehrbereitschaft 27 4.2.1 Patientendaten und Patientenrekrutierung 27 4.2.2 Externe Krankenhausdaten 29 4.2.3 Statistische Auswertung 30 4.2.3.1 Bivariate Analyse 30 4.2.3.2 Multivariate Analyse 30 5 Ergebnisse 32 5.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 32 5.1.1 Daten der strukturierten Qualitätsberichte 32 5.1.2 Zufriedenheitswerte 34 5.1.3 Bivariate Analyse 34 5.1.4 Multivariate Analyse 40 5.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 42 5.2.1 Daten der strukturierten Qualitätsberichte 42 5.2.2 Zufriedenheitswerte 44 5.2.3 Bivariate Analyse 44 5.2.4 Multivariate Analyse 51 5.3 Einflussfaktoren auf die Krankenhauswahl nach Hüft- und Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 53 6 Diskussion 55 6.1 Methodenkritik 55 6.2 Zeitliche und statistische Einordnung der Ergebnisse 57 6.3 Einordnung des Forschungsstandes 58 6.3.1 Vergleich zwischen Knie- und Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 58 6.3.2 Spezifik der Behandlungsgruppen 59 6.3.2.1 Knie-Totalendoprothesen-Erstimplantation 60 6.3.2.2 Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 61 6.3.2.3 Einflussfaktoren auf die Krankenhauswahl nach Knie- und Hüft-Totalendoprothesen-Erstimplantation 64 6.4 Studienergebnisse im Kontext von Patientenzufriedenheitsmodellen 65 6.5 Beitrag zur Versorgungsforschung und Gesundheitssystemgestaltung 66 7 Fazit 68 8 Zusammenfassung 69 Literaturverzeichnis 75 Anlagenverzeichnis x

7 Abstract (AJ) Introduction Radiology examination using specialized modern imaging methods, including CT and MRI, is essential in the diagnosis of congenital and acquired diseases of the musculoskeletal system. The first part of the dissertation deals with certain congenital defects of the short femur, known in the literature as proximal femoral focal deficiency (PFFD). This part summarizes our experience with the radiological findings in the preoperative and postoperative period, with the main attention to the vascular supply to the affected area. The second part of the presentation deals with some aspects of autologous chondrocyte transplantation fixed at two different carriers implanted into post-traumatic articular cartilage defects of the distal femur. Radiological findings are evaluated in the relation to the histopathological findings. Objectives The first part of the study after the distribution of patients with PFFD by current commonly used radiographic classification sets the objective in the extent of scans of the hip joints to specify diagnosis PFFD in each patient and to evaluate in detail changes in the area of disability, especially a course of blood vessels. The evaluation of the radiation burden of repeated X-ray measurements was done with respect to the age of the patients. Tissue samples...

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Global rise in life expectancy has resulted in an increased demand for affordable healthcare and monitoring services. The advent of miniature and low–power sensor technologies coupled with the emergence of the Internet–of–Things has paved the way towards affordable health monitoring tools in wearable platforms. However, ensuring power–efficient operation, data accuracy and user comfort are critical for such wearable systems. This thesis focuses on the development of accurate and computationally efficient algorithms and low–cost, unobtrusive devices with potential predictive capability for monitoring mobility and cardiac health in a wearable platform. A three–stage complementary filter–based approach is developed to realize a computationally efficient method to estimate sensor orientation in real–time. A gradient descent–based approach is used to estimate the gyroscope integration drift, which is subsequently subtracted from the integrated gyroscope data to get the sensor orientation. This predominantly gyroscope–based orientation estimation approach is least affected by external acceleration and magnetic disturbances. A two–stage complementary filter–based efficient sensor fusion algorithm is developed for real–time monitoring of lower–limb joints that estimates the IMU inclinations in the first stage and uses a gradient descent–based approach in the second stage to estimate the joint angles. The proposed method estimates joint angles primarily from the gyroscope measurements without incorporating the magnetic field measurement, rendering the estimated angles least affected by any external acceleration and insensitive to magnetic disturbances. An IMU–based simple, low–cost and computationally efficient gait–analyzer is developed to track the course of an individual's gait health in a continuous fashion. Continuous monitoring of gait patterns can potentially enable detecting musculoskeletal or neurodegenerative diseases at the early onset. The proposed gait analyzer identifies an anomalous gait with moderate to high accuracy by evaluating the gait features with respect to the baseline clusters corresponding to an individual’s healthy peer group. The adoption of a computationally efficient signal analysis technique renders the analyzer suitable for systems with limited processing capabilities. A flexible dry capacitive electrode and a wireless ECG monitoring system with automatic anomaly detection capability are developed. The flexible capacitive electrode reduces motion artifacts and enables sensing bio–potential over a dielectric material such as cotton cloth. The virtual ground of the electrode allows for obtaining single–lead ECG using two electrodes only. ECG measurements obtained over different types of textile materials and in presence of body movements show comparable performance to other reported ECG monitoring systems. An algorithm is developed separately as a potential extension of the software to realize automatic identification of Atrial Fibrillation from short single–lead ECGs. The association between human gait and cardiac activities is studied. The gait is measured using wearable IMUs and the cardiac activity is measured with a single–lead handheld ECG monitor. Some key cardiac parameters, such as heart rate and heart rate variability and physical parameters, such as age and BMI show good association with gait asymmetry and gait variation. These associations between gait and heart can be useful in realizing low–cost in–home personal monitoring tool for early detecting CVD–related changes in gait features before the CVD symptoms are manifested. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD) / Wearable health monitoring systems can be a viable solution to meet the increased demand for affordable healthcare and monitoring services. However, such systems need to be energy–efficient, accurate and ergonomic to enable long–term monitoring of health reliably while preserving user comfort. In this thesis, we develop efficient algorithms to obtain real–time estimates of on–body sensors' orientation, gait parameters such as stride length, and gait velocity and lower–limb joint angles. Furthermore, we develop a simple, low–cost and computationally efficient gait–analyzer using miniature and low–power inertial motion units to track the health of human gait in a continuous fashion. In addition, we design flexible, dry capacitive electrodes and use them to develop a portable single–lead electrocardiogram (ECG) device. The flexible design ensures better conformity of the electrode to the skin, resulting in better signal quality. The capacitive nature allows for obtaining ECG signals over insulating materials such as cloth, thereby potentially enabling a comfortable means of long–term cardiac health monitoring at home. Besides, we implement an automatic anomaly detection algorithm that detects Atrial Fibrillation with good accuracy from short single–lead ECGs. Finally, we investigate the association between gait and cardiac activities. We observe that some important cardiac signs, such as heart rate and heart rate variability and physical parameters, such as age and BMI show good association with gait asymmetry and gait variation.

INTRODUCTION. Frontal collisions have been observed to cause the severe injuries on heavy goods vehicle occupants, and the lower extremities have been frequently injured. Injuries of knee joints are rarely life threatening, however they tend to give long-term consequences. AIM. Evaluate non-lethal frontal impacts towards the knee joint of Total Human Model for Safety (THUMS) v4.0 using a cylindrical barrier. The main objectives are to 1) create local injury risk functions of the knee ligaments restraining frontal impacts, 2) simulate frontal impacts towards the knee joints of THUMS and3) prepare the Hybrid III (HIII)-model for corresponding frontal impacts conducted on THUMS. The intention is for future HIII-simulations to be cross-correlated with the responses from THUMS for the ability to estimate knee ligament strains by investigating impacts on HIII. METHODS. 1) Ligament risk curves of PCL, MCL and LCL were formulated by assembling mean strain threshold values and standard deviations from literature. Virtual values were generated from these pooled strain thresholds, creating the risk curves. 2) THUMS lower body was impacted by a cylindrical steel barrier at four different locations - middle of patella, middle of knee joint, upper tibia and below tibia tuberositas. Four impact velocities ranging from 8-14 km/h were used at each location, giving a total of 16 impacts. 3) The HIII-model was prepared by removing the upper body and inserting the cylindrical steel barrier into the model file. RESULTS. The strain threshold at 50% rupture risk for PCL resulted in 23.6±4.4%, 34.2±6.0% for MCL and 26.6±6.5% for LCL. The simulated THUMS PCL strains reached between 36%-58% for the highest velocity at the impact locations where tibia was involved. Both MCL and LCL gave an approximate 5% strain outcome. The resultant knee displacement for these impacts ranged between 22 mm - 32 mm. The knee displacements at the PCL strain threshold ranged between 14 mm - 16 mm. DISCUSSION and CONCLUSION. Most of the maximal PCL strains exceeded the PCL threshold with large margins. However, the knee displacement at the PCL strain threshold resulted in outcomes comparable to the thresholds used for HIIImodel. These results supported the obtained PCL threshold to be within a reasonable range.

The incidence of postoperative nausea and vomiting (PONV) is unknown in neuraxial anesthesia for orthopedic surgery. The effect on PONV of adding gabapentin to an evidence-based antiemetic regimen as part of an opioid-sparing analgesic protocol is also unknown in this population. A retrospective analysis of all adults undergoing hip and knee arthroplasty and receiving neuraxial anesthesia in 2017 was conducted. The overall incidence of PONV was assessed. Additionally, PONV incidence was assessed for all combinations of gabapentin, dexamethasone, and/or ondansetron (in addition to propofol infusion) and compared with propofol alone. The PONV risk ratios were estimated, adjusting for age and PONV risk score. The overall incidence of PONV was 14.0%. The addition of gabapentin to propofol was associated with reduced PONV (multivariable risk ratio [mRR], 0.6; 95% CI, 0.4-1.0) vs propofol alone. Dexamethasone with propofol was associated with reduced PONV (mRR 0.6; 95% CI, 0.4-1.1) vs propofol alone, although not statistically significant. The addition of both gabapentin and dexamethasone to propofol was associated with stronger reduction in PONV (mRR 0.3; 95% CI, 0.1-0.7) vs propofol alone. Adding ondansetron to propofol showed little benefit. Gabapentin and dexamethasone are effective in reducing PONV in patients undergoing knee and hip arthroplasty with neuraxial anesthesia.

Osteoarthritis (OA) is a degenerative pathological condition of the appendicular joints which affects the cartilage and underlying bone. OA is relatively common in both the archaeological and clinical context, and a significant amount of research has been conducted on this osteological condition. The purpose of this thesis is to assess the incidence, demographic prevalence, and general severity of hip and knee OA in a Roman-Christian period (50 A.D – 450 A.D) population sample from the Dakhleh Oasis, Egypt. The bioarchaeological sample originates from the Kellis 2 cemetery which is associated with the ancient town of Kellis. The town of Kellis is believed to have been a prosperous economic hub in Egypt, located in the Western Sahara Desert approximately 250 kilometers west of the Nile. The skeletal samples (n=135, 83 females and 51 males) was visually assessed for the osteological characteristics of OA in the hips and the knees. Joint surfaces of the hip include the acetabulum and femoral head. Joint surfaces of the knee include lateral/medial tibio-femoral compartments and the patellofemoral compartment. The ages of the individuals assessed in this study range from 19-72 years, and have been divided into five age categories which were then cross-tabulated with sex and OA incidence in order to determine demographic prevalence of OA. Findings indicate that age is a significant etiological factor of OA prevalence for both males and females. Males are afflicted by the disease significantly more than females in the hips (F: [L] 3.6%, [R] 5.9% and M: [L] 13.7%,[R] 13.7%) and also slightly more affected in the knees(F: [L] 17.5%,[R] 18.3% and M: [L] 22.9%,[R]21.3%). The acetabulum tends to be more arthritic than the femoral head for both males and females. Femoral condyles tend to be more arthritic than tibial condyles for both males and females. The patello-femoral compartment tends iv to be the most arthritic part of the knee while the medial condyles of both tibiae exhibit virtually no OA (with the exception of one individual). The joint surface observed with the highest OA prevalence is the femoral surface of the patella (F: [L] 17.5%,[R] 15.9% and M: [L] 21.3%,[R] 21.3%). The highest prevalence of OA by joint complex is observed on the left knee in males (22.9%), and the lowest prevalence of OA is observed on the left hip of females (3.6%). Both hip and knee joints have higher prevalence of unilateral OA manifestation than bilateral. Isotopic and archaeological evidence indicates that the individuals at Kellis maintained an agricultural subsistence regime, and that the males within the population may have been highly mobile migrating to and from the Dakhleh Oasis. Subsistence agriculture has its necessary physical demands which may have been a contributory factor to OA rates. Males show higher OA rates than females throughout the joints of the legs. Sexual dimorphism of OA for the hips is suggestive of sexual divisions of labor. OA of the knees lacks sexual dimorphism therefore the knee joint complex of males and females were likely subjected to similar levels of mechanical loading. It can be concluded based on the OA data that males and females exhibit similar activity, or biomechanical stress levels in the knee joint complexes. Males exhibit significantly higher pathological manifestation of OA in the hip joint complexes, indicative of higher levels of mechanical loading in the hip joint complex which can theoretically be attributed to sexual divisions of labor or perhaps terrestrial mobility

Bei der vorgelegten Habilitationsschrift handelt es sich um eine kumulative Arbeit. In den einzelnen Originalarbeiten werden die Probleme der bildgebenden Verfahren bei der Diagnostik einer Früharthritis sowie Empfehlungen zur Technik und Evaluierung des Stellenwertes der Arthrosonographie in der Diagnostik rheumatischer Krankheitsbilder, beispielhaft an unterschiedlichen Gelenken dargestellt. In einer prospektiven bildgebenden Verlaufsstudie werden vier bildgebende Verfahren (konventionelle Röntgendiagnostik, Drei-Phasen-Skelett-Szintigraphie, Arthrosonographie, dynamische MR-Tomographie) neben dem klinischen Untersuchungsbefund hinsichtlich des Nachweises des frühentzündlichen Weichteil- und Knochenprozesses initial von 60 Patienten und im Verlauf von 49 Patienten mit arthritischen Erkrankungen der Fingergelenke untersucht. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die MR-Tomographie, die Arthrosonographie und die Drei-Phasen-Skelett-Szintigraphie sensitiver im Nachweis eines entzündlichen Gelenkprozesses sind als die konventionelle Röntgendiagnostik. Die Sonographie erlaubt dabei einen sensitiven Nachweis der entzündlichen Weichteilläsionen in Form einer sich entwickelnden Synovitis und Tenosynovitis, ist jedoch im Vergleich zur MR-Tomographie nicht optimal im Nachweis der Knochenerosionen. Oberflächlich liegende Knochenläsionen werden mittels Sonographie besser erfasst als tiefer liegende Knochenläsionen. Der Einsatz der Szintigraphie ist weniger geeignet als die Sonographie und MR-Tomographie im Nachweis des frühentzündlichen Gelenkprozesses wegen ihrer unzureichenden Spezifität. Die MR-Tomographie zeigte sich ebenso sensitiver als die konventionelle Röntgendiagnostik im Nachweis der entzündlichen Weichteilläsionen als auch im Nachweis von Erosionen. Die konventionelle Röntgendiagnostik ist nicht sensitiv genug im Nachweis einer Früharthritis mit frühen Knorpel- und Knochenläsionen. Die Sonographie erlaubt eine gute Differenzierung zwischen Erguss, Synovialis, Proliferation und Tenosynovitis. Knochenläsionen werden mittels Sonographie ebenfalls früher nachgewiesen als mittels konventioneller Röntgendiagnostik aber nicht in dem Ausmaß wie mittels MR-Tomographie. Auch wenn die MR-Tomographie sich empfindlicher erwies in dem Aufzeigen früher Gelenkläsionen, so hat die Arthrosonographie eine große Bedeutung in der täglichen Praxis als eine leicht einzusetzende, kostengünstige und patientenfreundliche Untersuchungsmethode. Die Arthrosonographie und die MR-Tomographie sind hilfreiche diagnostische Verfahren bei Arthritis-Patienten mit negativem Röntgenbefund. / This work represents a cumulative collection of several original papers addressing problems of imaging techniques in early arthritis. Guidelines of technique and evaluation of musculoskeletal sonography in the diagnosis of rheumatic diseases are shown on example of different joints. A prospective imaging study was performed to compare conventional radiography, three-phase-bone-scintigraphy, ultrasonography (US), 3D magnetic resonance imaging (MRI) and clinical course in 60 patients initially and 49 patients at follow-up of patients with arthritis of finger joints at two years. We could show that MRI, US and scintigraphy were more sensitive in detection of early arthritic changes than conventional radiography. The sonography was able to detect early inflammatory soft tissue changes such e.g. synovitis and tenosynovitis and demonstrate erosions very sensitively and earlier than conventional radiography. Superficially located bone lesions were detected better than deeper lesions by sonography. Scintigraphy was not suitable for the detection of early erosion because of its low specificity. Moreover, MRI was a sensitive method for the detecting of both soft tissue lesions and early erosions in arthritis. The conventional radiography was unsufficient sensitive in detection of early arthritis with early cartilage and bone lesions. The sonography allows a good differentiation between effusion, synovitis proliferation and tenosynovitis. Bone lesions were detected earlier by sonography than conventional radiography though not to the same extent as 3D MRI. Musculoskeletal sonography is most valuable in a clinical setting because of its good handling, low costs and patient convinience, whereas MRI appears to be the most sensitive detection method of early joint lesions. Overall, sonography and MRI are helpful diagnostic tools in arthritis patients with negative radiographic findings.

Einleitung: Primäres Ziel der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (VKB) ist die Verbesserung der Stabilität des Kniegelenkes, doch daran allein lässt sich das Behandlungsergebnis nicht beurteilen. Mit den Daten von 23 Patienten nach VKB-Plastik (4 Jahre p.o.) sollte diskutiert werden, welche Variablen noch geeignet sind, um den Behandlungserfolg zu bewerten. Ergebnisse und Diskussion: Die Kniefunktion im Alltag wurde in den Knie-Scores als gut oder besser beurteilt, die Bewertung beim Sport war etwas schlechter. Die KOS-Scores ADL und Sport haben sich für die Erfassung der subjektiven Zufriedenheit besonders geeignet. Im klinischen Befund gab es kaum Defizite. Die Gelenkbeweglichkeit und Stabilität des VKB (Lachman) sind die relevanten Beurteilungskriterien. Hinsichtlich der Sportfähigkeit war ein Rückgang in Sportarten mit höherer Kniegelenksgefährdung zu sehen. Nur 36,4 % der Patienten sind auf prätraumatischem Niveau aktiv. Die Sportfähigkeit dürfte jedoch für langfristige Evaluationen nicht von Interesse sein, da altersbedingte Veränderungen im Freizeitverhalten einen zunehmenden Einfluss haben. In einbeinigen sportmotorischen Tests, wie dem Nieder-Hoch-Sprung, zeigten sich auf der operierte Seite verlängerte Bodenkontaktzeiten. Dieser Test ist für die Beurteilung genauso geeignet wie der Einbeinweitsprung. Bei diesem war zwar kein Seitenunterschied, jedoch eine verkürzte Sprungweite gegenüber Kniegesunden zu finden. Bei den isokinetischen Messungen fanden sich persistierende Defizite der Extensoren (op. Bein) sowie bilaterale Veränderungen, verglichen mit dem Referenzwert. Ferner lagen auf der op. Seite verminderte Muskeldicken der Mm. vastus medialis et intermedius (knienah) vor. Die Werte der isokinetischen Messung wie der sonografischen Muskeldickenmessung stellen daher wichtige Indikatoren zur Bewertung des Muskelstatus dar. Untersuchungen wie EMG, Ganganalyse, Einbeinstandtest, Beinumfangsmessung, beidbeinige Sprünge und Beintapping ließen keine Defizite erkennen. Diese Verfahren können kaum einen Beitrag zur Einschätzung des Behandlungsergebnisses leisten. Es gab mehrere Hinweise auf bilaterale Veränderungen, daher ist bei vielen Tests der alleinige Seitenvergleich nicht ausreichend. Somit ist zu fordern, dass künftig zur Bewertung des Behandlungsergebnisses nach VKB-Plastik einheitliche Untersuchungsstandards angestrebt sowie Normwerte für diese Testverfahren geschaffen werden. / Introduction: The primary goal of anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction is to improve knee joint stability; however, this factor alone is not enough in evaluating treatment results. With data from 23 patients (4 years post-op) after reconstruction of the ACL variables will be discussed as to which are well-suited in judging treatment success. Results and discussion: Knee joint function for activities of daily life (ADL) was rated by knee-scores as good or better; for sport activities the rating was somewhat worse. KOS scores for ADL and sport are well-suited for the conceived, subjective contentment. Clinical results show hardly any deficits. Joint range of motion and stability of the ACL (Lachman test) are relevant rating criteria. With regard to sport capability a reduction was seen in sports where a high risk for the knee joint was present. Only 36.4 % of the patients are at a „pre-trauma“-level. Long-term evaluation of sport capability is not of interest, since age-related changes in leisure activity are of increasing influence. By sport motor tests such as the one-leg drop-jump, an increase in ground contact time was seen. This test is just as well-suited for evaluation as the one-leg long jump. This test showed no side difference except for a shortened jumping distance in comparison to the healthy reference group. Isokinetic results reveal persistent deficits of the knee extensors (operated knee) as well as bilateral changes when compared to reference values. Furthermore, reduced muscle thickness of the Mm. vastus medialis et intermedius near the joint was seen. Isokinetic measurement values and sonographic muscle-thickness measurements represent important indicators when evaluating muscle status. Tests such as EMG, gait analysis, one-leg standing test, thigh-girth measurements, two legged jumps and leg-tapping do not reveal any deficits. These tests can hardly contribute to an evaluation of treatment results. There is much evidence of bilateral changes; therefore side comparisons alone are not adequate. It is therefore to encourage standardized examination tests as well as normal values when evaluating treatment results after ACL reconstruction.