Biomechanische Wirbelsäulenforschung
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- Ralph Mann
- vor 6 Jahren
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1 Automatische Datenauswertung Johann Jakob Preuß Michael Steffes Westfälische Wilhelms-Universität Münster Abschlusspräsentation,
2 Gliederung 1 Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten
3 Gliederung 1 Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten 2 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten
4 Gliederung 1 Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten 2 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 3
5 Gliederung 1 Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten 2 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 3 4
6 Versuchsaufbau... Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten
7 ... Versuchsaufbau Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten
8 Vorgaben zum Versuchsaufbau Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten Unidirektional (Reine Drehmomente) Flexion/Extension Seitliche Neigung Axiale Rotation Multidirektional Überlagerte Bewegungen Axiale Vorlast
9 Benötigte Daten... Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten Maximale Drehmomente M + und M Maximale Winkel ROM + und ROM (Range of Motion) Neutrale Zone NZ + und NZ und Mittelwert NZ Elastische Zone EZ + und EZ Steifigkeit S1 = Mittelwert aus S1 + und S1, sowie Steifigkeit S2 = Mittelwert aus S2 + und S2 Sigmoidität S1/S2 Energieabsorption (Fläche innerhalb der Kurve) Beim Sonderfall Flexion/Extension keine Berechnung der Mittelwerte NZ und S1 bzw. S2
10 ... Benötigte Daten Aktueller Forschungsstand Benötigte Daten 8 6 Seitliche Neigung Kalb 39, L3-L4 M + EZ + S NZ + S 1 + ROM ROM - - S NZ S -6 2 M EZ -
11 Programmaufbau Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Die automatische Datenauswertung umfasst folgende Berechnungsschritte: ohne Datenglättung mit Datenglättung ohne Datenglättung mit Datenglättung Einziger Unterschied: Bestimmung der neutralen Zone
12 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Allgemeiner Aufbau eines Berechnungsschrittes Ein Berechnungsschritt ist folgendermaßen aufgebaut: 1 Gegebene Daten plotten, eventuell Datenglättung vornehmen 2 Maximale Drehmomente und Range of Motion bestimmen 3 Steifigkeiten berechnen (für positiven und negativen Bereich) 1 Neutrale Zone ermitteln 2 Datenpunkte für S 1 bestimmen 3 S 1 berechnen und dem Plot hinzufügen 4 Datenpunkte für S 2 bestimmen 5 S 2 berechnen und dem Plot hinzufügen 4 Flächeninhalt ermitteln
13 Datenglättung Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 14 ohne Datenglättung 14 mit Datenglättung Einfacher gleitender Mittelwert der Ordnung n, n {3, 5, 7, 9} Nur x-koordinate (Drehmoment) wird geglättet
14 Berechnung der Steifigkeiten Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Betrachte die Berechnung von S 1 +, alle anderen Fälle sind analog. 1 Datenpunkte auswählen, deren y-koordinate zwischen 0 und NZ + liegt 2 Lineare Regressionsgerade für die ausgewählten Punkte berechnen 3 Berechnete Regressionsgerade plotten 4 Steigung invertieren und dem Ergebnis hinzufügen
15 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Ergebnis der numerischen Auswertung 8 Beispiel6.xls: Numerisch, ohne Datenglättung 8 Beispiel6.xls: Numerisch, mit Datenglättung Bei diesem Beispiel fast kein Unterschied zu erkennen
16 Ermittlung der neutralen Zone Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 12 Berechnung von NZ Ausreichend großes Intervall um 0 in x-richtung wählen, das mindestens zwei Punkte enthält 2 Lineare Ausgleichsgerade für diese Punkte bestimmen 3 y-achsenabschnitt dieser Geraden ist dann die gesuchte Begrenzung der neutralen Zone
17 Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Ergebnis der geometrischen Auswertung 8 Beispiel6.xls: Geometrisch, ohne Datenglättung 8 Beispiel6.xls: Geometrisch, mit Datenglättung Offensichtlicher Unterschied durch Datenglättung
18 Ermittlung der neutralen Zone Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten Die neutrale Zone bei der geometrischen Auswertung wird nach diesem Prinzip berechnet: Minimierung der Summe der Fehlerquadratsummen von S 1 und S 2 durch Variation der neutralen Zone jeweils mindestens zwei Datenpunkte für S 1 und S 2 nötig Startwert für NZ: 0.5 ROM
19 Vergleich... Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 14 Beispiel7.xls: Numerisch, ohne Datenglättung 14 Beispiel7.xls: Numerisch, mit Datenglättung Beispiel7.xls: Geometrisch, ohne Datenglättung 14 Beispiel7.xls: Geometrisch, mit Datenglättung
20 ... Vergleich Allgemeine Informationen Vergleich der Auswertungsarten 1.5 Beispiel10.xls: Numerisch, mit Datenglättung 1.5 Beispiel10.xls: Geometrisch, mit Datenglättung Problem: Neutrale Zone bei numerischer Auswertung zu klein Fazit: robuster als numerische Auswertung
21 Bedienung des Programms Die Bedienung des Programms gliedert sich in diese Abschnitte: 1 Datensatz laden 2 Optionen anpassen 3 Daten auswerten 4 Ergebnisse exportieren Auf den folgenden Folien wird jeder dieser Schritte kurz dargestellt.
22 Daten laden Die.xls-Datei muss die beiden Spalten für Drehmoment und Winkel enthalten leere Zellen sind zu vermeiden
23 Optionen Handelt es sich um eine Flexion/Extension? Welche Auswertungsarten sollen exportiert werden? Überschrift der exportierten Graphen Achsenbeschriftung Ordnung der Datenglättung (3, 5, 7 oder 9) Suffix beim Export
24 Auswertung Plots liefern erste Hinweise, ob die Auswertung erfolgreich war
25 Export Export der ausgewählten Graphen als.ps-datei Export der entsprechenden Ergebnisse als.txt-datei
26 Kurze Vorführung des fertigen Programms
27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?
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