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Entwicklung eines sensorbasierten Biofeedback-Systems zur selbstständigen Trainingsausübung und Rehabilitation im häuslichen Umfeld

 

Einleitung

Die Anzahl der Menschen, die eine Rehabilitation des Bewegungsapparates benötigen, nimmt stark zu. Um auch ohne einen größeren Bedarf an Physiotherapeuten ein gutes Therapieergebnis zu erzielen, muss es Patienten ermöglicht werden, die Therapiemaßnahmen selbstständig im häuslichen Umfeld durchzuführen. Ein Biofeedback-System, welches die Genauigkeit in den Bewegungsabläufen sicherstellt, wird derzeit in der Arbeitsgruppe entwickelt und kann an die individuellen Bedürfnisse der Patienten angepasst werden. In Klinikversuchen wurden verschiedene Sensoren und Trainingsprogramme bewertet um das Biofeedback-System in Hinblick auf Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Übungen weiter zu entwickeln.

Bild1: Selbstständige Rehabilitation

 

Methoden und Materialien

Das Verfahren zur Überprüfung der Effekte des Trainingssystems basiert auf einer dreidimensionalen videogestützten Bewegungsanalyse der oberen Extremitäten. Die Berechnung der Gelenkwinkel basiert auf dem 1999 von Schmidt eingeführten starren Körper-Modell. Dieses Modell benutzt durch Kugelgelenke verbundene starre Segmente für Kopf, Rumpf, Oberarm, Unterarm und Hand um Bewegungen in allen anatomischen Gelenk-Achsen der oberen Extremitäten zu bestimmen. Diese sind Handgelenk, Ellenbogen, Schulter und Sternoklavikulargelenk. Auf diesem Ansatz basierend wurde eine Auswahl gesunder Patienten beobachtet, während sie Übungen zur Rehabilitation der oberen Extremitäten mit und ohne das Trainingssystem durchführten. Die Reproduzierbarkeit der durchgeführten Bewegungen in Hinblick auf Art der Durchführung, Bewegungsspektrum, Geschwindigkeit und Kraftaufwand wurden verglichen.

 

Ergebnisse

Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass es bei Benutzung des Trainingssystems eine deutliche Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Bewegung in Bezug auf Bewegungsart und Geschwindigkeit gibt. Abb.2 zeigt den Drehwinkel der Schulter mit und ohne Feedback, welches die optimale Bewegung des Gelenkes sicherstellt.


Bild2: oben: ohne Feedback, unten: mit Feedback, blaue Kurve: optimale Bewegung, rote Kurve: Bewegungsablauf des Subjekts

 

Diskussion

Ein hoher Grad an Reproduzierbarkeit ist eine unverzichtbare Vorraussetzung für die Einführung eines individuellen selbstständigen Trainings im häuslichen Umfeld. Das Biofeedback-System ermöglicht hierfür eine hohe Qualität der ausgeführten Übungen.

Projektleitung