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"Ad fontes!"
Francesco Petrarca (1301–1374)
In the beginning, there was an idea: the reconstruction of the first "Iron Hand" of the Franconian imperial knight Götz von Berlichingen (1480–1562). We found that with this historical prosthesis, simple actions for daily use, such as holding a wine glass, a mobile phone, a bicycle handlebar grip, a horse’s reins, or some grapes, are possible without effort. Controlling this passive artificial hand, however, is based on the help of a healthy second hand.
Bach, Gas, Strom und Wasser
(2022)
In this paper, a concept for an anthropomorphic replacement hand cast with silicone with an integrated sensory feedback system is presented. In order to construct the personalized replacement hand, a 3D scan of a healthy hand was used to create a 3D-printed mold using computer-aided design (CAD). To allow for movement of the index and middle fingers, a motorized orthosis was used. Information about the applied force for grasping and the degree of flexion of the fingers is registered using two pressure sensors and one bending sensor in each movable finger. To integrate the sensors and additional cavities for increased flexibility, the fingers were cast in three parts, separately from the rest of the hand. A silicone adhesive (Silpuran 4200) was examined to combine the individual parts afterwards. For this, tests with different geometries were carried out. Furthermore, different test series for the secure integration of the sensors were performed, including measurements of the registered information of the sensors. Based on these findings, skin-toned individual fingers and a replacement hand with integrated sensors were created. Using Silpuran 4200, it was possible to integrate the needed cavities and to place the sensors securely into the hand while retaining full flexion using a motorized orthosis. The measurements during different loadings and while grasping various objects proved that it is possible to realize such a sensory feedback system in a replacement hand. As a result, it can be stated that the cost-effective realization of a personalized, anthropomorphic replacement hand with an integrated sensory feedback system is possible using 3D scanning and 3D printing. By integrating smaller sensors, the risk of damaging the sensors through movement could be decreased.
Memento mori!
(2022)
Das plötzliche Ende des romantischen Komponisten Felix Mendelssohn Bartholdy (1809–1847) gibt uns auch heute noch Rätsel auf. Einiges deutet auf ein rupturiertes zerebrales Aneurysma mit konsekutiver Subarachnoidalblutung hin. Das Quellenmaterial zu den Symptomen seiner Todeskrankheit wird in dieser Arbeit ausführlich vorgestellt und diskutiert. Eine mögliche familiäre Disposition im Sinne eines Ehlers-Danlos-Syndroms Typ IV wird erörtert.
Note: In lieu of an abstract, this is an excerpt from the first page.
Recently, we reported the three-dimensional computer-aided design (3D-CAD) reconstruction of the first “Iron Hand” of the famous Franconian knight, Götz von Berlichingen (1480–1562), who lost his right hand by a cannon ball splinter injury in 1504 in the War of the Succession of Landshut [...]
Background: This paper presents a conceptual design for an anthropomorphic replacement hand made of silicone that integrates a sensory feedback system. In combination with a motorized orthosis, it allows performing movements and registering information on the flexion and the pressure of the fingers.
Methods: To create the replacement hand, a three-dimensional (3D) scanner was used to scan the hand of the test person. With computer-aided design (CAD), a mold was created from the hand, then 3D-printed. Bending and force sensors were attached to the mold before silicone casting to implement the sensory feedback system. To achieve a functional and anthropomorphic appearance of the replacement hand, a material analysis was carried out. In two different test series, the properties of the used silicones were analyzed regarding their mechanical properties and the manufacturing process.
Results: Individual fingers and an entire hand with integrated sensors were realized, which demonstrated in several tests that sensory feedback in such an anthropomorphic replacement hand can be realized. Nevertheless, the choice of silicone material remains an open challenge, as there is a trade-off between the hardness of the material and the maximum mechanical force of the orthosis.
Conclusion: Apart from manufacturing-related issues, it is possible to cost-effectively create a personalized, anthropomorphic replacement hand, including sensory feedback, by using 3D scanning and 3D printing techniques.
Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über das Verhältnis zwischen Nutzen und Einschränkungen eines frühneuzeitlichen Riefelharnisches auf die Biomechanik des Menschen. Zu den zentralen Ergebnissen gehört, dass die Rüstung eine gewisse Einschränkung der Beweglichkeit bringt, jedoch durch verschiedene mechanische Konzepte versucht wurde, diese größtmöglich zu minimieren. Besonders das sogenannte Geschübe stellt hierbei einen Kompromiss zwischen Beweglichkeit und Schutzfunktion dar und findet vor allem im Bereich der Gelenke Anwendung. Steife Strukturen werden an Stellen eingesetzt, die kaum Bewegungsfreiheit fordern. Zu diesen Bereichen gehören beispielsweise der Brustkorb oder obere Teile des Rückens. Der Vorteil der steiferen Teile der Rüstung ist ihre erhöhte Schutzfunktion, die ein geringeres Verletzungsrisiko mit sich bringt.
Fünf Jahre vor seinem Tod, im Jahr 1932, wurde der berühmte französische Komponist Maurice Ravel (1875–1937), der an einer frontotemporalen Demenz (M. Pick) mit primär progressiver Aphasie litt, bei einem Unfall verletzt, als er in einem Pariser Taxi saß. In diesem Fallbericht wird der Unfallmechanismus unter bestimmten Annahmen dargestellt und diskutiert. Ausgehend von diesen Überlegungen ist ein Unfall bei geringer Kollisionsgeschwindigkeit wahrscheinlich. Trotz eines Unfalls mit nur geringer Geschwindigkeit ist nicht von der Hand zu weisen, dass dieser Unfall zumindest zu einer deutlichen Verschlimmerung der Krankheitssymptome geführt haben könnte, da Ravel seit diesem Taxiunfall bis zu seinem Tod keine weiteren Kompositionen mehr vollendet hat.
In dieser Arbeit wird ein historischer Fallbericht des bis heute weit über seine Landesgrenzen bekannten italienischen Kriminalanthropologen Cesare Lombroso (1835–1909) vorgestellt. In diesem Fallbericht wird der berüchtigte und psychisch auffällige Dieb Pietro Bersone mit Hilfe eines sog. Hydrosphygmographen überführt, einem zur damaligen Zeit neuartigen technischen Gerät, das den Puls nicht-invasiv aufzeichnen konnte. Lombroso ist vermutlich einer der ersten, wenn nicht sogar der erste, der durch den Einsatz eines solchen Geräts die Idee zum „Lügendetektor“ vorweggenommen hat. Die vorgestellte Textstelle aus Lombrosos Buch „Neue Fortschritte in den Verbrecherstudien“ ist daher ein besonderes Fundstück auch für die Geschichte der Polygraphie.
Background: This paper presents a novel approach for a hand prosthesis consisting of a flexible, anthropomorphic, 3D-printed replacement hand combined with a commercially available motorized orthosis that allows gripping.
Methods: A 3D light scanner was used to produce a personalized replacement hand. The wrist of the replacement hand was printed of rigid material; the rest of the hand was printed of flexible material. A standard arm liner was used to enable the user’s arm stump to be connected to the replacement hand. With computer-aided design, two different concepts were developed for the scanned hand model: In the first concept, the replacement hand was attached to the arm liner with a screw. The second concept involved attaching with a commercially available fastening system; furthermore, a skeleton was designed that was located within the flexible part of the replacement hand.
Results: 3D-multi-material printing of the two different hands was unproblematic and inexpensive. The printed hands had approximately the weight of the real hand. When testing the replacement hands with the orthosis it was possible to prove a convincing everyday functionality. For example, it was possible to grip and lift a 1-L water bottle. In addition, a pen could be held, making writing possible.
Conclusions: This first proof-of-concept study encourages further testing with users.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Biomechanik der Halswirbelsäule (HWS) beim Umgang mit dem Smartphone. Die Kräfte, die auf Wirbelkörper, Wirbelgelenke, Bandscheiben, Muskeln und Bänder wirken, werden mit steigendem Flexionswinkel der HWS größer. Die Beschwerden hingegen, welche der Smartphone-Nacken hervorruft, sind meist akut und mit regelmäßiger Bewegung und der Stärkung der Nackenmuskulatur gut zu behandeln. Eine Therapie ist somit auch zur Vorbeugung geeignet. Doch die Langzeitauswirkungen sind nicht außer Acht zu lassen, denn durch die steigenden Nutzungsmöglichkeiten der Smartphones steigt auch der durchschnittliche tägliche Gebrauch stärker an. So wird vor allem die tägliche Bildschirmzeit bei Jugendlichen immer länger. Das aktuell noch akute Krankheitsbild des Smartphone-Nackens, das nur selten einen chronischen Verlauf nimmt und Langzeitschäden verursacht, könnte sich durch fehlende oder zu späte Maßnahmen zu einem größeren chronischen Krankheitsbild entwickeln.
In der vorliegenden Arbeit werden fotografische Aufnahmen zweier verschiedener Abgüsse von Paganinis rechter Hand vorgestellt und näher beschrieben. Es handelt sich um einen mutmaßlich originalen Bronzeabguss, der vermutlich kurz nach Paganinis Tod auf dessen Totenbett abgenommen wurde, und eine in heutiger Zeit angefertigte Kopie aus Fiberplastik mit goldfarbenem Anstrich. Die Hand ist im proximalen Handgelenk stark abgewinkelt, was dafür spricht, dass die Hand des Toten auf einem Kissen gelegen haben könnte, um den Abguss vorzunehmen. Überdies zeigt sich eine verkrampfte Stellung der Finger und Hand, am ehesten infolge Totenstarre. Man findet zudem arthrotische Veränderungen sowie hervortretende Sehnen und atrophierte Muskulatur. Beim Bronzeabguss sind die beschriebenen Auffälligkeiten deutlicher zu erkennen. Ein 3D-Scan des Bronzeabgusses der rechten Hand Paganinis mit einem Strukturlichtscanner würde die Möglichkeit eröffnen, Messdaten der Hand zu erhalten.
Knight Götz von Berlichingen (1480–1562) lost his right hand distal to the wrist due to a cannon ball splinter injury in 1504 in the Landshut War of Succession at the age of 24. Early on, Götz commissioned a gunsmith to build the first “Iron Hand,” in which the artificial thumb and two finger blocks could be moved in their basic joints by a spring mechanism and released by a push button. Some years later, probably around 1530, a second “Iron Hand” was built, in which the fingers could be moved passively in all joints. In this review, the 3D computer-aided design (CAD) reconstructions and 3D multi-material polymer replica printings of the first “Iron hand“, which were developed in the last few years at Offenburg University, are presented. Even by today’s standards, the first “Iron Hand”—as could be shown in the replicas—demonstrates sophisticated mechanics and well thought-out functionality and still offers inspiration and food for discussion when it comes to the question of an artificial prosthetic replacement for a hand. It is also outlined how some of the ideas of this mechanical passive prosthesis can be translated into a modern motorized active prosthetic hand by using simple, commercially available electronic components.
In the field of neuroprosthetics, the current state-of-the-art method involves controlling the prosthesis with electromyography (EMG) or electrooculography/electroencephalography (EOG/EEG). However, these systems are both expensive and time consuming to calibrate, susceptible to interference, and require a lengthy learning phase by the patient. Therefore, it is an open challenge to design more robust systems that are suitable for everyday use and meet the needs of patients. In this paper, we present a new concept of complete visual control for a prosthesis, an exoskeleton or another end effector using augmented reality (AR) glasses presented for the first time in a proof-of-concept study. By using AR glasses equipped with a monocular camera, a marker attached to the prosthesis is tracked. Minimal relative movements of the head with respect to the prosthesis are registered by tracking and used for control. Two possible control mechanisms including visual feedback are presented and implemented for both a motorized hand orthosis and a motorized hand prosthesis. Since the grasping process is mainly controlled by vision, the proposed approach appears to be natural and intuitive.
In this editorial, a topic for general discussion in the field of neuroprosthetics of the upper limb is addressed: which way—invasive or non-invasive—is the right one for the future in the development of neuroprosthetic concepts. At present, two groups of research priorities (namely the invasive versus the non-invasive approach) seem to be emerging, without taking a closer look at the wishes but also the concerns of the patients. This piece is intended to stimulate the discussion on this.
In der vorliegenden Arbeit wurde die von Wilhelm His Sr. angefertigte und im Jahr 1895 publizierte Fotografie des mutmaßlichen Skeletts von Johann Sebastian Bach auf ihre Abbildungsqualität untersucht. Dies erfolgte durch direkte Messungen an einem digitalen Scan der Fotografie. Dabei wurde der von His der Fotografie beigelegte Lineal-Maßstab in mehrere 10-cm-Stücke unterteilt und die Länge dieser Abschnitte im Digitalisat mit dem Messinstrument von Adobe Acrobat ausgemessen. Darüber hinaus wurden die Längen der Femora ermittelt und mit den Maßen verglichen, die 1895 an den tatsächlichen (realen) Knochen ermittelt wurden. In dem Digitalisat entsprachen 190 cm im Lineal 244,48 mm. Der Mittelwert der 19 bestimmten 10-cm-Abschnitte betrug 100,49 mm (Median 100,49 mm, Standardabweichung 0,49 mm). Die historische Femurlänge links betrug 443,5 mm, rechts 451,0 mm. Die im Digitalisat ermittelte Femurlänge betrug links 443,8 mm, rechts 451,1 mm. Zusätzlich wurden die projizierten Centrum-Collum-Diaphysen-Winkel bestimmt. Die Daten lassen den Schluss zu, dass die Oben/unten-Verzerrung sowie die Rechts/links-Verzerrung nicht nennenswert sind und das von His angefertigte Foto mit einer hohen Genauigkeit der Abbildungsqualität und des Linsenapparats der Kamera angefertigt wurde, die es ermöglicht, bestimmte Skelettanteile aussagekräftig zu beurteilen und auszumessen.
Neurostimulation durch Musik
(2020)
Was ist die Musik und wie wirkt sie sich auf den menschlichen Körper aus? Historisch betrachtet wird die Musik als etwas Göttliches aufgefasst, da sie eine äußerst große Wirkung auf die Emotionen des Menschen besitzt. Dieser Effekt wirkt sich auch psychosomatisch aus und kann das Denken und Handeln des Zuhörers beeinflussen und steuern. So lässt sich beispielsweise das Kaufverhalten allein durch die musikalische Begleitung deutlich manipulieren. Selbst die Motivation lässt sich mit passender Vertonung entweder steigern oder reduzieren. In der heutigen Zivilisation begleitet die Musik den Menschen alltäglich und wird zu vielen verschiedenen Zwecken verwendet. Somit ist die musikalische Stimulation als eine Art Psychotherapie zu werten, die häufig gezielt angewendet wird, aber im Beeinflussten unterbewusst stattfindet. Da natürlich immer noch offene Fragen bezüglich der genauen Wirkung von Musik auf das Gehirn bestehen, werden derzeit im Bereich der Neurowissenschaften viele Studien durchgeführt, um dieses Phänomen nachvollziehen zu können.
A new concept for robust non-invasive optical activation of motorized hand prostheses by simple and non-contactcommands is presented. In addition, a novel approach for aiding hand amputees is shown, outlining significantprogress in thinking worth testing. In this, personalized 3D-printed artificial flexible hands are combined withcommercially available motorized exoskeletons, as they are used e.g. in tetraplegics.
The study from Mehrazin et al. in HJNM 2011; 14(3): 243-50 on the neuropsychology, morphological computerized tomography (CT) and functional neuroimaging with 99mTc-labelled ethylene cystein-ate dimer single-photon emission tomography (SPET) in mild trau-matic brain injury (MTBI) is an interesting new approach to a disease condition which is often neglected or denied. Related to the above, we may note that the French composer Maurice Ravel (1875-1937), who suffered from Pick ́s disease with primary progressive apha-sia, had a taxi accident in 1932, with a mild concussion, perhaps an MTBI. Apart from the dysphasia and beginning apraxia, which Rav-el had already 5 years prior to the taxi accident, these symptoms exacerbated-the dysphasia became a progressive aphasia-and he developed additional severe deficits in concentration and atten-tion after the accident. It has also been suspected that this accident may have triggered Ravel ́s agraphia the unability to write down any new composition beyond the date of the taxi accident, a condi-tion that Ravel himself described as unacceptable and which made him feel very sad as his mind was full of ideas. Due to the deterio-ration of his health, which can also be seen in his appearance on late photographs, Ravel consulted the famous neurosurgeon Prof. Clovis Vincent. Vincent, who suspected a hydrocephalus, opened Ravel ́s skull on December 19, 1937, showing a normal brain. Soon after surgery Ravel died. In conclusion, a SPET/CT approach com-bined with a brain perfusion analysis using statistical parametric mapping might be the recommendable approach today for mild traumatic brain injury.
A survey in 2000 revealed that only about 30% of the prescriptions in the European pediatric population were on the basis of evidence-based medicine (EbM). Less for radiopharmaceuticals and principally for diagnostics, radiologists throughout Europe are referred to the pediatric guidelines of the European Association of Nuclear Medicine (EANM), as none of the frequently used tracers have been evaluated in clinical trials in the different pediatric subgroups. Following a resolution to address the lack of EbM in children, the European Commission published the Pediatric Regulation EC 1901/2006 and its amendment EC 1902/2006, effective from 2007. This regulation foresees the development of evidence-based medicine in the pediatric population. This is effected through a set of principles like the mandatory pediatric investigation plan (PIP) to be included with the market authorization application (MAA), and the pediatric use market authorization (PUMA) for off-patent pharmaceuticals, and to a very small part radiopharmaceuticals with funding possibilities for pediatric-specific research through the 7th Framework Programme (7FP) of the European Union.
Routine nuclear cardiology examinations indicate heart rate, cardiac rhythm, the height of cardiac pulse and respiration rhythm. It would be of interest to study whether these data, especially if the same tests are repeated, can indicate patients’ well being in the future and perhaps patients’ life span, other factors being equal. Related old theories and suggestions are mentioned. Furthermore, some drugs like I-f channel antagonists and stress tests testing cardiac reserves could support such a study.
The Baroque composer Johann Sebastian Bach (1685–1750) has left us with many puzzles. The well-known oil painting by Elias Gottlob Haußmann is the only painting for which Bach actually posed in person. According to this portrait, Bach must have been quite obese. The cheeks and nose are flushed – possibly as signs of hypertension – and the eye lids are narrow – a sign of myopia. Furthermore, there is a thinning of the lateral third of the right eyebrow, which is known as Hertoghe’s sign, and indicated periorbital edema. Both signs are compatible with hypothyroidism. Bach might have been suffering from type-2 diabetes as the origin of his final illness, and the obituary reports two cataract surgeries by oculist John Taylor in March/April 1750, and, four months later, “apoplexy” followed by a high fever, of which Bach died. It may be speculated, however, that Bach’s entire illness was the result of his presumed obesity, possibly in combination with hypothyroidism.
In this paper pathophysiological interrelated deactivation/activation phenomena are set out in the example of whiplash injury. These phenomena could have been underestimated in previous positron emission tomography studies as their focus was on hypoperfusion rather than hyperperfusion. In addition, statistical parametric mapping analysis of cerebral studies is normally not fine-tuned to special interesting areas rather than to obvious clusters of difference.
Auf Grundlage der Computer-Aided-Design (CAD)-rekonstruierten ersten „Eisernen Hand“ des Götz von Berlichingen wird ein umgebautes, controllergesteuertes sensomotorisches Fingersystem auf seine Funktionalität beim Greifen von unterschiedlichen Gegenständen beschrieben und geprüft. Die elektronischen Finger, die den „Pinzettengriff“ nachahmen und automatisch bei dem zuvor eingestellten Anpressdruck abschalten, bewiesen eine bemerkenswerte Alltagstauglichkeit. Das vorgestellte Grundkonzept könnte eine Alternative bei der Entwicklung einfacher und kostengünstiger, aber dennoch gut einsatzfähiger bionischer Hände sein und zeigt einmal mehr, wie historische Ideen in die Gegenwart transferiert werden können.
Chronic insomnia is defined by difficulties in falling asleep, maintaining sleep, and early morning awakening, and is coupled with daytime consequences such as fatigue, attention deficits, and mood instability. These symptoms persist over a period of at least 3 months (Diagnostic and Statistical Manual 5 criteria). Chronic insomnia can be a symptom of many medical, neurological, and mental disorders. As a disorder, it incurs substantial health-care and occupational costs, and poses substantial risks for the development of cardiovascular and mental disorders, including cognitive deficits. Family and twin studies confirm that chronic insomnia can have a genetic component (heritability coefficients between 42% and 57%), whereas the investigation of autonomous and central nervous system parameters has identified hyperarousal as a final common pathway of the pathophysiology, implicating an imbalance of sleep–wake regulation consisting of either overactivity of the arousal systems, hypoactivity of the sleep-inducing systems, or both. Insomnia treatments include benzodiazepines, benzodiazepine-receptor agonists, and cognitive behavioural therapy. Treatments currently under investigation include transcranial magnetic or electrical brain stimulation, and novel methods to deliver psychological interventions.
This paper presents new measurements of a bronze cast from the right hand of the famous Italian violin virtuoso Nicolò Paganini (1782-1840). These are compared to anthropometric standard values. In addition, detailed dorsal and palmar views of the cast are shown. With a middle finger length of 75 mm, the palm width is 60 mm and the hand length 152 mm, which is significantly below the 5% percentile of today's standard values. Also the finger length index (0.55), the ratio of finger length to palm length (0.98) and the ratio of finger length to palm width (1.25) are significantly above normal limits. Hence, Paganini had abnormal hand measurements with a very small palm and relatively "long" fingers. This remarkable constellation, among others, could have been advantageous for his amazing skills as a violinist.
Die Namen Cormack und Hounsfield sind für den Radiologen zu einem wichtigen Synonym für die Computertomographie (CT) geworden. Der mathematische Wegbereiter für die CT, Johann Radon, kommt in der radiologischen Diskussion und den historischen Rückblicken hingegen oft zu Unrecht zu kurz. Die folgende Kurzübersicht möchte daher dem interessierten Leser die wichtigsten historischen Eckdaten zu dem in vielerlei Hinsicht bewegenden Leben und Wirken dieses großen Mathematikers näherbringen.