Smart Orthometrics – Bewegungserfassung und Messung am Menschen

Mit den am Fraunhofer IPA entwickelten Sensorsystemen lassen sich Bewegungs- und Belastungsparameter an Extremitäten dynamisch erfassen. Die so gewonnenen Messwerte unterstützen die Auslegung von Prothesen, ermöglichen die Detektion und Bewertung der Rotationsstabilität bei Kreuzbandrissen und dienen als Eingabegröße für Prothesensteuerungssysteme.

Sowohl für den Einsatz in der Industrie als auch am Menschen entwickelt das Fraunhofer IPA Navigationssysteme, die auf optischen und inertialen Sensoren basieren. Da sie ohne zusätzlicher externer Referenz oder Infrastruktur eingesetzt werden können, decken sie bei überschaubaren Installationskosten ein breites Anwendungsfeld im Innen- und Außenbereich ab. Die Messung der menschlichen Kinematik mit optischen und inertialen Sensoren ist eine dieser Entwicklungen, die eine quantitative Aussage über den Krankheitsfall, den Therapieverlauf und die therapeutischen Effekte ermöglichen. Damit kann zukünftig nicht nur der Arzt, sondern auch der Patient seinen persönlichen Therapieverlauf mit dem Therapieplan vergleichen.

Smart Orthometrics – Fraunhofer-internes Forschungsprojekt
Bereits vor zwei Jahren wurden – finanziert durch ein internes Fraunhofer-Forschungsprojekt – beim Fraunhofer IPA Überlegungen angestellt, wie für die mobile Therapie kontrolle ein modulares Bewegungserfassungssystem für Schulter, Hüfte und Knie entwickelt werden kann. Ziel war es, ein System zu entwickeln, das in der Lage ist, kosten günstig und kontinuierlich die Ausschläge der Bewegungswinkel des Zielgelenks erfassen und akute Signale bei kritischer Fehlhaltung abgeben kann. Die so gewonnenen Daten mussten darüber hinaus für die Offline-Auswertung und Beurteilung durch den Therapeuten gespeichert werden können.
Funktionsmuster auf der Orthopädie und Reha-Technik
Das Ergebnis ist ein Sensorsystem zur dynamischen Erfassung von Bewegungs- und Belastungsparametern an Extremitäten, das sowohl für die Auslegung von Prothesen als auch als Eingabegröße für Prothesensteuerungssysteme dient. Mit dem jetzt auf der Orthopädie- und Reha-Technik in Leipzig vorgestellten medizinischen Messgerät können am Knie die Rotationsstabilität zum Beispiel nach Kreuzbandrissen gemessen und die Winkel am Knie sowie die Gangpolbahn bei der Kniebewegung auf komfortable Weise bestimmt werden.

Zur Durchführung des Aktivitätsmonitoring am Knie wird das Sensorsystem in ein Strumpfband integriert. Dabei sind Fragen zu beantworten wie: Wie groß sind die Winkel, die am Knie gefahren werden können? Wie läuft der Patient? Ist er aktiv oder weniger aktiv? Dabei werden die Daten gemessen und zum Auslesen gespeichert. Letztlich dienen sie zur Objektivierung von Therapieentwicklung und -verlauf. Sie beantworten, wie gut unterschiedliche Therapien anschlagen und ermöglichen eine Therapieverlaufskontrolle.

Weitere Entwicklungsmöglichkeiten
Das Smart Orthometrics bietet Fraunhofer interessierten Firmen an, um es als Produkt weiter zu entwickeln und zur Marktreife zu führen. Dem mündigen Patienten soll damit die Chance gegeben werden, selbst zu erfahren, ob er genügend geübt hat, etwa während der langwierigen Ausheilung nach einem Kreuzbandriss. Er soll dazu zukünftig die Informationen auf seinem Handy oder daheim am Rechner abrufen können, um sie dann vielleicht mit seinem Trainer oder Physiotherapeut besprechen zu können. Dieses einfache, vom Fraunhofer IPA entwickelte Messverfahren kann diese Informationen geben, angepasst an das Verständnis und Interesse der Patienten jeden Alters.
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Bernhard Budaker | Telefon +49 711 970-3653 | bernhard.budaker@ipa.fraunhofer.de

Dr. med. Urs Schneider | Telefon +49 711 970-3630 | urs.schneider@ipa.fraunhofer.de