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Einleitung: Die Bestimmung der Lage des Körperschwerpunktes (center of mass, COM) und dessen Veränderung bei einer Vorwärtsbewegung ist ein wesentlicher, räumlich-temporaler Parameter in der Ganganalyse. Der COM ermöglicht es u.a., die Stabilität des Ganges im Hinblick auf das Sturzrisiko zu bewerten [1], [2] sowie die Entwicklung und Anpassung von Prothesen von Unterschenkelambutierten zu optimieren [3], [4]. Das Ziel der hier vorgestellten Methode ist die Bestimmung wesentlicher Gangparameter bei einem geringen technischen und zeitlichen Aufwand. Dieses ist eine Voraussetzung für den Einsatz in einem kostensensitiven Umfeld.

Methoden: Eine direkte Bestimmung des COM ist aufwändig [5] und kann im klinischen Alltag beispielsweise in der Rehabilitation nur sehr aufwändig durchgeführt werden. Die Veränderung, insbesondere die Schwankung in medio-lateraler Richtung kann nur indirekt erfolgen. Hierzu werden unterschiedliche technische Verfahren eingesetzt: Messung mittels Druckplatten [6], Einsatz von marker-basierten Motion-Capture-Systemen [7] oder mittels am Körper des Patienten angebrachter Sensoren [8] oder speziell angepasster Schuhe [9]. Diese Verfahren haben insbesondere den Nachteil, dass eine zeitaufwändige Vorbereitung des Patienten (Anbringung von Markern oder Sensoren) erforderlich ist.

Alternativ zu den genannten Verfahren wird eine Methode vorgestellt, die den Gang des Patienten kontakt- und markerlos aufzeichnet und somit eine hohe Praxistauglichkeit aufweist. DynMetrics [10] ist ein optisches, kostengünstiges Verfahren, welches aus dem Kamerabild zusammen mit Tiefeninformationen das dreidimensionale Skelett eines Patienten ermittelt und den Gang entlang eines Bewegungskorridors aufzeichnet. Die Skelettdaten werden anschließend in ein segmentiertes Körpermodell nach [11] überführt.

Ein gleichmäßiger Gang mit der Frequenz zeigt ein periodisches Verhalten in medio-lateraler Richtung, deren Auslenkung durch die Gleichung einer harmonischen Schwingung beschrieben wird. DynMetrics bestimmt in einem zweistufigen Verfahren die maximale Amplitude der Schwankung des Körperschwerpunktes. Im ersten Schritt wird der COM und die Gangfrequenz bestimmt. Hierzu wird der aufgezeichnete Gang in die einzelnen Schrittphasen nach Perry [12] anhand charakteristischer Ereignisse zerlegt. Im zweiten Schritt wird eine verallgemeinerte Schwingungsgleichung mit einem Verfahren zur multiplen linearen Regression gelöst. Diese Gleichung berücksichtigt zusätzlich zum periodischen Gangbild eine Überlagerung der Bewegung des Patienten nach links respektive rechts innerhalb des Korridors.

Ergebnisse: Zur Evaluierung des entwickelten Verfahrens sind für einen Funktionstest die Gangparameter von 40 gesunden Personen einer homogenen Gruppe (33 Männer, 7 Frauen: Alter 23±3 Jahre, Körperlänge 180±10 cm) in insgesamt 70 Aufzeichnungen bestimmt worden. Die Ganggeschwindigkeit resultierte aus der persönlichen Präferenz der untersuchten Personen. Die ermittelte medio-laterale Schwankung ist 2,81±0,77 cm. Eine Aufteilung in langsame Gehgeschwindigkeit [1,2-1,4 m/s] und in schnelle Geschwindigkeit [1,4-1,6 m/s] zeigt, dass die Schwankung (3,01 cm resp. 2,68 cm) bei zunehmender Geschwindigkeit geringer wird. Dieses zeigt eine gute Übereinstimmung mit dem beobachteten Verhalten aus [7], bei der eine vergleichbare Studiengruppe eine medio-laterale Schwankung von 2,50±0,10 cm bei einer Geschwindigkeit von 1,3 m/s resp. 2,10±0,65cm bei 1,6 m/s aufzeigt.

Diskussion: Der Beitrag stellt eine neue effiziente Methode zur Bestimmung der medio-lateralen Schwankung vor. Hierzu wird ein formales Modell der Bewegung motiviert. Durch die kontaktlose Bewegungsanalyse ist es möglich, Patienten mit einem geringen zeitlichen (< 5 Minuten) und personellen Aufwand zu vermessen und Metriken zur Gangstabilität zu ermitteln. Das Verfahren kann die Fragebogen-basierten Verfahren (beispielsweise Staffelstein-Score) durch objektivierte Parameter ergänzen.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Die Autoren haben keine Angabe zur Beratung durch eine Ethikkommission gemacht.