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Fragestellung: Die Elektrostimulation lässt sich bei Patienten zur Rehabilitation, Wiederherstellung von motorischer Funktionalität und für Trainingszwecke im Sport- und Fitnessbereich einsetzten. Dabei ist die Aktivierung von Muskeln mit Hilfe elektrischer Stimulation durch die Hautoberfläche hindurch Gegenstand aktueller Forschung. Nach wie vor bestehen gewisse Unklarheiten bezüglich der richtigen Wahl der Elektrodengröße, das Auffinden von Positionen zur Elektrodenanordnung sowie der selektiven Aktivierung bestimmter Muskeln. Im Rahmen der Studie wurde speziell die Anordnung von Textilelektroden unterschiedlicher Größen am menschlichen Hals zur Therapie von Torticollis spasmodicus untersucht. Der Hals gilt dabei als kompliziert und findet in der Literatur wenig Beachtung.

Methodik: Für die Simulationen mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode wurde auf Basis der anatomischen Literatur ein Volumenmodell erstellt. Als Ausgangsbasis für die Modellerstellung wurde eine hinreichend detaillierte anatomischen Abbildung ausgewählt, sodass das Modell im Vergleich zur Literatur eine weniger schematische und vereinfachte Geometrie aufweist, ohne dabei jedoch zu komplexe Geometriedaten, wie zum Beispiel Körperscans, zugrunde zu legen. Ziel war es, ein generisches Durchschnittsmodell zu erstellen. Anhand des Krankheitsbildes Torticollis spasmodicus wurden die wichtigsten zu stimulierenden Muskeln identifiziert. Für die unterschiedlichen Gewebearten wurden elektrischen Materialparameter aus der aktuellen Literatur verwendet. Im Modell wurden anhand der gewählten anatomischen Abbildung Strukturen identifiziert, die nicht stimuliert werden sollten, da sie Nervenbündel enthalten. Diese Bereiche wurden von der Elektrodenplatzierung ausgeschlossen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Durch die Etablierung eines neuartigen dreidimensionalen Geometriemodells entstanden neue Berechnungsmöglichkeiten. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurden das elektrische Feld, der Stromfluß und die Potentialverteilung innerhalb der modellierten Geometrie berechnet. In den Simulationsstudien wurde der Einfluss unterschiedlicher Gewebearten variiert und vergleichend untersucht. Die Abstände zwischen den Elektroden wurden variiert und im Zusammenhang mit den variierten Gewebeparametern deren Einfluss auf die Ausbreitung in den unterschiedlichen Schichten untersucht.