Bewegungserfassung

Motion Capture - Markerbasierte Bewegungserfassung

Die Bewegungsanalyse ist ein komplexer Prozess zur Quantifizierung von Bewegungsmustern in Verbindung mit äußeren Kräften (Kontakt- bzw. Bodenreaktionskräften) und physiologischen Kräften (Muskelkräfte). Durch das Zusammenbringen dieser Daten in einem Analyseprozess können biomechanische Anomalitäten am Patienten bestimmt werden. Durch Bewegungsanalysen vor und nach konventionellen oder operativen Therapien können Veränderungen der Pathologie festgestellt und die Wirksamkeit der Therapie verfolgt werden. Durch Einbindung von KI-Technologie in den Bewegungsanalyseprozess können prospektiv Therapieentwicklungen des Patienten abgeschätzt werden. Damit könnte frühzeitig in den Therapieprozess eingegriffen werden, um Behandlungen zu korrigieren oder neu anzupassen. Durch evidenzbasierte Therapien werden nicht nur die Therapieerfolge verbessert, sondern auch die Therapiekosten für das Gesundheitssystem könnten deutlich gesenkt werden.

Ultraschall – Bewegungserfassung von inneren Strukturen

Die Kinematik von hochbelasteten Gelenken ist oft komplex und wird von Bändern, Muskeln und von Knorpelgewebe vor dynamischen Lasten geschützt. Bewegungsdetektion über Marker auf der Hautoberfläche oder dynamische Scansysteme sind geringer in der Auflösung und schlechter in der Messgenauigkeit am Menschen, weil keine detaillierte Bewegung der Knochenstrukturen relativ zu den Weichgewebeverformungen möglich ist. Durch Ultraschall sind Auflösungen im Nanometerbereich möglich. Allerdings hängt die Genauigkeit mit der Ausführungsqualität der Messung sowie der anschließenden Bilderverarbeitung ab. In Kombination mit dem 3D-Segmentierungsprozess kann die präzise gemessene Kinematik eines Gelenks visualisiert dargestellt werden. Damit ist z.B. eine realistische Kniekinematik zwischen Femur und Tibia darstellbar oder ein beliebiges Segment von zwei Wirbelkörpern.

Durch eine visuelle 3D-Darstellung von präziser Gelenkkinematik sind Bewegungsdysfunktionen leichter und bereits frühzeitig erkennbar. Präventiv kann durch konservative Therapien (Physiotherapie und Orthesen) gegengesteuert werden. Im Gegensatz dazu können optische Bewegungsanalysen eine Bewegungsdysfunktion erst in deutlich fortgeschrittenem Stadium erkennen.

Darüber hinaus brauchen computergestützte Verfahren für die 3D-Menschsimulation genau definierte Laborexperimente für die Anpassung und Validierung der mathematischen Modelle des muskuloskelettalen Systems. Dazu werden standardisierte Test-Setups für den speziell zu untersuchenden Bewegungsablauf entwickelt. Mit validierten vorwärtsdynamischen 3D-muskuloskelettalen FEM-Modellen ist es anschließend möglich detaillierte prognosefähige biomechanische Analyse durchzuführen.

Leistungen

• Analyse menschlicher Bewegungen 
• Biomechanische Evaluation von Produkten 
• Präzise Bestimmung der Kinematik eines beliebigen Gelenks mit Ultraschalltechnik 
• Patientenspezifische 3D-Visualisierung des Gelenks mit der gemessenen Kinematik