AT525616A1

AT525616A1 - Verfahren zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors

Info

Publication number: AT525616A1
Application number: ATA50858/2021A
Authority: AT
Original assignee: Sanlas Holding Gmbh
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-05-15
Also published as: WO2023070141A1; CN118434356A; EP4422487A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors (40), umfassend die Schritte: - Bereitstellen zumindest eines Kalibriersensors und des Einsatzsensors (40), wobei der Einsatzsensor (40) dazu ausgebildet ist, eine translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors (40) zu detektieren, - Aufbringen des Einsatzsensors (40) auf den Körper der Person im Bereich des Beckens, - Positionieren der Person auf dem zumindest einen Kalibriersensor, - in einer Recheneinheit (30), Empfangen von Messwerten des Kalibriersensors und Ermitteln einer Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor empfangenen Messwerte, in der Recheneinheit (30), Empfangen von Messwerten des Einsatzsensors (40), umfassend der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der Raumlage, und Aktualisieren des aktuellen Ortes und der aktuellen Lage des Beckens nur anhand der vom Einsatzsensor (40) empfangenen Messwerte.

Description

eines einzigen Einsatzsensors

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines

Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors.

Das Becken einer Person gilt als Stellungsregler für eine neutrale Ausrichtung der funktionellen Wirbelsäule und der unteren Extremitäten. Obwohl das Becken alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede hinsichtlich der Längen- und Winkelverhältnisse aufweist, kann jedoch eine allgemein gültige einheitliche Beschreibung für dessen lagebedingte Belastung sowie eine eindeutig charakterisierbare Zuordnung der Beckenorientierung in unterschiedlichen Haltungssituationen, insbesondere der aufrechten Stand-, der aufrechten Sitz- und der horizontalen Liegeposition, erfolgen. Insbesondere die Belastungssituation im untersten Lendenwirbelsäulenbereich kann durch eine präzise

Beckenstatik positiv mitbeeinflusst werden.

Personen sind sich ihrer eigenen individuellen Körperhaltung im Stehen, Sitzen und Liegen oft nicht bewusst und nehmen Positionen ein, die einseitige schmerzhafte Muskelkontrakturen verursachen und langfristig bei Fehlbelastung der Wirbelsäulen- und Beckenstruktur, insbesondere in dessen Übergangsbereichen, den Iiosakralgelenken, zu Abnutzungsprozessen, auch Bandscheibenvorfällen, führen können. Besonders langes Sitzen erfordert eine permanente Haltearbeit der Muskulatur oft in Fehlhaltung und ohne ausreichende Ausgleichsbewegungen, wodurch muskuläre Dysbalancen hervorgerufen und

vielfältige körperliche Beschwerden, auch in den Extremitäten, begünstigt werden.

Um Fehlhaltungen der Wirbelsäule bewerten und in weiterer Folge auch über gezielte Maßnahmen korrigieren zu können, muss jedoch eingangs ermittelt werden, in welcher Position bzw. Lage sich das Becken momentan, auf ein Bezugssystem (z.B. Horizontal- und Vertikalebene für die Stand- und Liegeposition, Sitzsysteme mit unterschiedlichen Sitzwinkeln für Sitzhaltungen) bezogen, befindet. Dieses Problem ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt und kann beispielsweise dadurch gelöst werden, dass die charakteristischen Punkte des Beckens beobachtet werden, um das Becken und dessen Lage zu vermessen. Jedoch müssen hierbei die charakteristischen Punkte laufend beobachtet und mitverfolgt werden, um eine Änderung der Position bzw. der Lage des Beckens

festzustellen.

ermitteln und damit eine präzise Beckenstatik sicherzustellen.

Das Verfahren der AT 523 112 A1 ist jedoch sehr eingeschränkt, da die Orts- und Lagebestimmung des Beckens nur dann durchgeführt werden kann, wenn sich die Person in einer vorwiegend passiven Haltungssituation befindet, oder durch den Einsatz von großflächigen Flächensensoren eine Zusatzfunktion erfüllt werden kann (z.B.

Drucküberwachung zur Dekubitusprophylaxe).

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, diese Beschränkungen des Standes der Technik zu überwinden und eine dynamische Orts- und Lagebestimmung des Beckens zu einem definierten Bezugssystem zu ermöglichen, die selbst dann möglich ist, wenn sich die Person in einer Bauchlage, Rückenlage oder in einer starken Fehlhaltung befindet, oder in

dynamischen Haltungssituationen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein Messverfahren zur Beurteilung

sämtlicher Haltungssituationen bereitgestellt, die miteinander verglichen werden können.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors, umfassend die Schritte: - Bereitstellen zumindest eines Kalibriersensors und des Einsatzsensors, wobei der

Einsatzsensor dazu ausgebildet ist, eine translatorische Veränderung einer

- Aufbringen des Einsatzsensors auf den Körper der Person im Bereich des Beckens, insbesondere im Bereich eines charakteristischen Punktes des Beckens wie dem Schambein, dem Beckenkamm oder dem Kreuzbein,

- Positionieren der Person auf dem zumindest einen Kalibriersensor oder Aufbringen des zumindest einen Kalibriersensors auf die Person,

- in einer Recheneinheit, Empfangen von Messwerten des Kalibriersensors und Ermitteln einer Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor empfangenen Messwerte, wobei der aktuelle Ort und die aktuelle Lage des Beckens als Ursprungsort und Ursprungslage hinterlegt werden,

- in der Recheneinheit, Empfangen von Messwerten des Einsatzsensors, umfassend der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der Raumlage, und Aktualisieren des aktuellen Ortes und der aktuellen Lage des

Beckens nur anhand der vom Einsatzsensor empfangenen Messwerte.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine exakte Bestimmung einer Referenzdarstellung mit mehreren Kalibriersensoren bzw. einem oder mehreren flächigen Kalibriersensoren nur eingangs erfolgen muss, wonach die weitere, dynamische Verfolgung des Beckens mittels eines einzigen Sensors erfolgen kann. Dadurch können die Kalibriersensoren auch abgenommen werden bzw. die Person kann von einem Sitz mit Flächensensor aufstehen und der Ort und die Lage des Beckens kann dynamisch weiterverfolgt werden. Da die Person nach der ersten Analyse des Beckens nur mehr einen Sensor tragen muss, ist ein höherer Tragekomfort und ein wesentlich größerer Bewegungsspielraum für die Person gegeben. Beispielsweise kann die Person einfach von einer Bauchlage in eine Rückenlage wechseln, ohne dass der Messvorgang mit den vielen

bzw. komplexen Kalibriersensoren nochmals ausgeführt werden müsste.

Der erfindungsgemäße Einsatzsensor kann dabei als einfache inertiale Messeinheit, z.B. umfassend einen Beschleunigungssensor und einen Drehratensensor, ausgeführt sein. Derartige Sensoren können sehr klein ausgeführt werden, wie beispielsweise aus Smartphone-Technologien bekannt ist, sodass die Bewegungsfreiheit der Person durch den Einsatzsensor nicht beeinträchtigt wird, wobei der aktuelle Ort und die aktuelle Lage des Beckens jedoch ständig weiterverfolgt werden können. Wenn der Einsatzsensor beispielsweise mit Klebstoff versehen ist oder in einem Pflaster bzw. Klebestreifen eingearbeitet ist, und/oder kabellos mit der Recheneinheit kommuniziert, kann der

Einsatzsensor sogar unter einer Kleidung getragen werden.

charakteristischen Punkten des Beckens und daraus die Referenzdarstellung ermittelt.

Hierbei kann der Flächensensor ein Teil eines Sitzelements und/oder eines Rückenelements sein, wobei das Sitzelement bzw. das Rückenelement wiederum Teil eines Sitzes, einer Auflage oder einer Liege sein können. Die Bestimmung des Orts bzw. der Lage des Beckes ist ein besonders bewährtes Verfahren, da in bekannter Weise durch die Detektion weniger Spitzendrücke auf die Position der Sitzbeinhöcker, des Beckenkamms, des Steißbeins bzw. des Schambeins geschlossen werden kann. Ausgehend von diesen Positionen kann aufgrund anatomischer Überlegungen die Größe, der Ort und die Lage des Beckens ermittelt werden, wie ausführlich in der AT 523 112 A1 beschrieben ist. Insbesondere durch die Einschränkung der durch eine Mandelbrot-Menge möglichen Beckenkonfigurationen kann besonders schnell auf diese Parameter und damit auf die Referenzdarstellung geschlossen werden. Wenn bei diesem Verfahren der Einsatzsensor zusätzlich zur Bestimmung der Referenzdarstellung herangezogen wird, ist es sogar möglich, mittels des Flächensensors nur zwei Druckpunkte zu messen, wobei eine Positionsinformation des Einsatzsensors als dritte Information zur eindeutigen Bestimmung der Referenzdarstellung herangezogen werden

kann.

In einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können, alternativ oder zusätzlich zum Flächensensor, der bzw. die Kalibriersensoren auf vorbestimmten charakteristischen Punkten des Beckens aufgebracht werden und die Recheneinheit kann einen gegenseitigen Abstand der Kalibriersensoren und daraus die Referenzdarstellung des Beckens ermitteln. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auch ohne Sitz bzw. Flächensensor ausgeführt werden. Beispielsweise können zwei Kalibriersensoren auf zwei charakteristischen Punkten des Beckens aufgebracht werden, z.B. an den Darmbeinstacheln, und ein weiterer Kalibriersensor oder der Einsatzsensor kann auf einem weiteren charakteristischen Punkt wie dem Kreuzbein angebracht werden. Wenn die Position bzw. Relativposition der Kalibriersensoren bzw. gegebenenfalls des Einsatzsensors ermittelt wird, kann daraus die Referenzdarstellung und somit der Ursprungsort und die Ursprungslage ermittelt werden. Wie bereits für den Flächensensor beschrieben wird der Umstand ausgenutzt, dass bereits durch die Kenntnis von drei charakteristischen Punkten die Größe,

der Ort und die Lage des Beckens eindeutig bestimmt sind.

wenn der Einsatzsensor als optischer Marker ausgebildet ist.

Alternativ oder zusätzlich zur vorgenannten Ausführungsform kann der Einsatzsensor auch auf einem charakteristischen Punkt des Beckens befestigt sein, wobei eine Information zu diesem charakteristischen Punkt in der Recheneinheit hinterlegt ist und die Recheneinheit anhand dieser Information den Ort bzw. die Lage des Einsatzsensors an der Referenzdarstellung des Beckens ermittelt. Beispielsweise kann der Einsatzsensor unmittelbar über dem Kreuzbein oder dem Darmbeinstachel befestigt werden, da an diesen Stellen üblicherweise nur eine besonders dünne Gewebeschicht vorliegt. In diesen Fällen ist die Position des Einsatzsensors in der Referenzdarstellung unmittelbar bekannt, sodass das

Verfahren besonders einfach durchführbar ist.

Die vom Einsatzsensor ermittelte translatorische Veränderung der Raumposition und die rotatorische Veränderung der Raumlage kann mittels einfacher mathematischer Methoden in eine Bewegung des Beckens umgerechnet werden, da die Position des Einsatzsensors in der Referenzdarstellung konstant bleibt. Beispielsweise kann die Referenzdarstellung des Beckens als innerhalb einer Kugel liegend angesehen werden, wobei der Einsatzsensor bevorzugt im Mittelpunkt der Kugel liegt. Eine gemessene Translation des Einsatzsensors entspricht dann einer Translation des Mittelpunkts der Kugel und damit des Beckens und eine gemessene Rotation des Einsatzsensors entspricht einer Rotation der Kugel um den Mittelpunkt und damit einer Rotation des Beckens. Wenn der Einsatzsensor nicht im Mittelpunkt einer solchen Kugel liegt, kann eine einfache Koordinatentransformation durchgeführt werden, um von der Bewegung des Einsatzsensors auf die Bewegung der

Referenzdarstellung bzw. auf die Bewegung des Beckens zu schließen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Aufbringen eines weiteren Sensors auf den Körper der Person im Bereich der Wirbelsäule,

- Ansteuern einer Haltungskorrektureinrichtung in einem Sitz oder in einer Liege auf Basis der ermittelten Relativposition und/oder Ausgeben der Relativposition auf einem Bildschirm.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit dahingehend erweitert werden, dass auch eine Positionierung der Wirbelsäule gemessen wird, was durch die genannte Ermittlung der Relativposition des weiteren Sensors zum Becken erzielt wird. Das kann unter anderem dazu ausgenutzt werden, um vollautomatisch eine Haltungskorrektureinrichtung anzusteuern, um eine Fehlhaltung der Person zu korrigieren. Das Bestimmen der Relativposition kann auf geeignete Weise erfolgen, wie durch eine Feldstärkemessung oder ein optisches Verfahren. Es sei festgehalten, dass der weitere Sensor keinen Einfluss auf die Bestimmung des Ortes und der Lage des Beckens hat, sondern nur auf die Bestimmung der Positionierung der Wirbelsäule.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System das dazu ausgebildet ist, das vorgenannte Verfahren durchzuführen, d.h. ein System zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors, umfassend zumindest einen Kalibriersensor und den Einsatzsensor, wobei der Einsatzsensor dazu ausgebildet ist, eine translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors zu detektieren, wobei der Einsatzsensor auf den Körper der Person im Bereich des Beckens aufbringbar ist, insbesondere im Bereich eines charakteristischen Punktes des Beckens wie dem Schambein, dem Beckenkamm oder dem Kreuzbein, wobei das System ferner eine Recheneinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, Messwerte des Kalibriersensors zu empfangen, eine Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor empfangenen Messwerte zu ermitteln, und den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens als Ursprungsort und Ursprungslage zu hinterlegen, wobei die Recheneinheit ferner dazu ausgebildet ist, Messwerten des Einsatzsensors zu empfangen, umfassend der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der Raumlage, und den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens nur anhand der vom Einsatzsensor empfangenen Messwerte zu aktualisieren. Alle für das Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und

Vorteile sind auch auf das System anwendbar.

Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden

nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Figur 2 zeigt den Sitz von Figur 1 mit einem zusätzlichen erfindungsgemäßen Einsatzsensor in einer schematischen Perspektivansicht.

Figur 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes System in einer schematischen Perspektivansicht.

Figur 4 zeigt die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockdiagramm.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer auf einem Sitz 10 sitzenden Person. Der Sitz 10 könnte alternativ eine Auflage oder eine Liege sein (nicht dargestellt), auf der die Person liegt. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Rechnereinheit 20 und einen mit der Rechnereinheit 20 verbundenen Flächensensor 11. Der Flächensensor 11 ist auf einem Sitzelement 12 und/oder in einem Rückenelement 13 des Sitzes 10 angeordnet, insbesondere in diesem integriert, wobei ein Beinelement 14 des Sitzes 10 keinen Flächensensor 11 aufweist. In einer weiteren Ausführungsform, welche nicht dargestellt ist, kann zusätzlich zu dem Sitzelement 12 und dem Rückenelement 13, auch das Beinelement 14 einen Flächensensor 11 aufweisen. In noch weiteren Ausführungsformen, welche ebenfalls nicht dargestellt sind, kann ausschließlich das Sitzelement 12 oder das Rückenelement 13 einen Flächensensor 11 aufweisen. Die genannten Ausführungsformen sind kombinierbar, d. h., dass beispielsweise das Beinelement 14 und das Sitzelement 12 einen Flächensensor 11 aufweisen und das Rückenelement 13 keinen Flächensensor 11 aufweist. Der in Figur 1 beispielhaft dargestellte Flächensensor 11 weist großflächige Einzelsensoren 15 auf, weshalb die Bestimmung von Abständen nur grob erfolgen kann. Die verwendeten Flächensensoren können aber auch viel mehr Einzelsensoren in einem feineren

Raster bzw. Array aufweisen, als dies in Figur 1 dargestellt ist.

Um eine hohe Empfindlichkeit der Einzelsensoren 15 zu erreichen, kann der Flächensensor 11 so geformt sein, dass dieser sich wenigstens teilweise dem Becken der Person anpasst. Hierdurch kann der Flächensensor 11, der dazu ausgebildet ist von dem Becken, des Steißund Kreuzbeines der Person auf den Flächensensor 11 ausgeübte Sitz- und Auflagedrücke zu erfassen, die Sitz- und Auflagedrücke mit einer hohen Präzision erfassen. Wie in Figur 1 ersichtlich, ist der Flächensensor 11 ein Array von Sensoren 15, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus mechanischen, elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Sensoren. Insbesondere ist der Flächensensor ein zweidimensionales Array von Sensoren 15, welches das Sitzelement 12 und das Rückenelement 14 des Sitzes 10 vollständig einnimmt. Die Anzahl der im Array angeordneten Sensoren 15 kann variieren und ist nicht auf eine

bestimmte Zahl beschränkt. Beispielsweise könnte ein Array mit 5x5 Sensoren 15 eingesetzt

Durch die ermittelten Druckpunkte kann auf charakteristische Punkte des Beckens geschlossen werden, wie auf die Position des Schambeins, des Steiß-/und Kreuzbeins, der Sitzbeinhöcker, der Darmbeinstachel oder des Beckenkamms. Da sich diese charakteristischen Punkte in wohldefinierten Positionen des Beckens befinden, kann unmittelbar eine Orts- und Lagebestimmung des Beckens durchgeführt werden, beispielsweise über die aus der Mandelbrot-Menge abgeleiteten geometrischen

Zusammenhänge, wie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist.

Eine derartige Vorrichtung 100 gemäß dem Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, dass die Orts- und Lagebestimmung des Beckens nur dann durchgeführt werden kann, wenn sich die Person ordnungsgemäß auf dem Sitz 10 befindet und die insbesondere von Härtegrad

und Weichgewebe abhängige Druckübertragungsfunktion eine entsprechende Detektion der

Druckbereiche ermöglicht.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 200, bei dem der oben dargestellte Sitz 10 (oder eine entsprechende Auflage bzw. Liege) mit Flächensensor 11 zum Einsatz kommen kann, wobei dieser lediglich als Kalibriersensor eingesetzt wird, wie unten näher erläutert. Es werden daher für den Sitz 10, das Flächenelement 11 und die weiteren Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei Figur 1 auch bei dem erfindungsgemäßen System 200 von Figur 2 verwendet und auch alle für Figur 1 beschriebenen Ausführungsformen können bei dem erfindungsgemäßen System eingesetzt werden. Wie weiter unten anhand von Figur 3 gezeigt ist, ist der Sitz 10 mit Flächensensor bei dem erfindungsgemäßen System jedoch

auch nicht zwingend. Der Flächensensor 11 wird bei dem System 200 als Kalibriersensor eingesetzt und dient

dazu, einen aktuellen Ort und eine aktuelle Lage des Beckens der Person an einem

„Nullzeitpunkt“ zu ermitteln, d.h. der derart ermittelte Ort und die derart ermittelte Lage des

hierauf nicht weiter eingegangen.

Um den Ursprungsort und die Ursprungslage des Beckens automatisiert zu ermitteln, umfasst das System eine Recheneinheit 30, welche wie oben für Figur 1 beschrieben über Leitungen 31 mit dem Flächensensor 11 verbunden ist. Die Recheneinheit 30 empfängt Messwerte des Kalibriersensors und ermittelt eine Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor empfangenen Messwerte. Die Referenzdarstellung könnte beispielsweise eine grafische Darstellung sein, die an einem Bildschirm ausgegeben wird, oder einfach eine numerische bzw. parametrisierte Darstellung des Beckens, die in einem flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speicher der Recheneinheit 30 hinterlegt wird. Eine einfache Parametrisierung kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass die Positionen von drei Druckpunkten hinterlegt werden, z.B. die Position der Sitzbeinhöcker/Beckenkamms und die Position des Kreuzbeins/Schambeins. Wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, parametrisieren diese Positionen bereits das gesamte Becken, inklusive dessen Ort und Lage. Um die weitere Berechnung zu erleichtern, könnte das Becken jedoch auch als Kugel parametrisiert werden, dessen Mittelpunkt sich beispielsweise im Kreuzbein des Beckens befindet, d.h. die Referenzdarstellung des Beckens

kann innerhalb dieser Kugel gewählt werden.

Nachdem der Ursprungsort und die Ursprungslage des Beckens ermittelt wurden, wird die weitere dynamische Nachverfolgung des Beckens erfindungsgemäß mittels eines Einsatzsensors 40 durchgeführt, der im Bereich des Beckens der Person befestigt ist. Unter „im Bereich des Beckens“ wird hierin verstanden, dass der jeweilige Sensor beispielsweise unmittelbar über dem Beckenknochen auf der Haut des Patienten befestigt wird. Hierunter wird auch verstanden, dass der Sensor über einer größeren Gewebeschicht, z.B. einer Fettschicht oder einem Muskel, über dem Beckenknochen befestigt sein kann. Im Allgemeinen wird der Sensor daher an einer Stelle des menschlichen Körpers befestigt, der

nicht über ein weiteres Gelenk mit dem Becken verbunden ist. Der Einsatzsensor 40 ist dazu ausgebildet, eine translatorische Veränderung einer

Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors 40 zu

detektieren. Bei dem Einsatzsensor 40 handelt es sich daher um eine sogenannte inertiale

Messeinheit (inertial measurement unit, IMU), üblicherweise umfassend einen Beschleunigungssensor und einen Drehratensensor. Der Einsatzsensor 40 kann beispielsweise eine Translation nach vorne, zur Seite oder nach oben, jeweils gesehen ausgehend von der Person, oder eine Rotation um eine Sagittalachse, Querachse oder Frontalachse der Person ermitteln. Insbesondere kann der Einsatzsensor 40 auch

kombinierte, d.h. gleichzeitige, Translation und Rotation ermitteln.

Die Recheneinheit 30 empfängt vom Einsatzsensor 40 die Messdaten über die translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors 40. Die Recheneinheit 30 kann danach gegebenenfalls eine Koordinatentransformation durchführen, in Abhängigkeit von der Stelle, an der sich der Einsatzsensor 40 am Becken befindet, und kann die Translation und Rotation des Einsatzsensors 40 in eine Translation und Rotation des Beckens umrechnen. Hierzu kann eingangs der durch den Kalibriersensor ermittelte Ursprungsort und die Ursprungslage herangezogen werden und die vom Einsatzsensor 40 gelieferten Messdaten auf diesen Ursprungsort und diese Ursprungslage angewandt werden, gegebenenfalls unter Anwendung einer Koordinatentransformation, und der aktuelle Ort und die aktuelle Lage des Beckens

kann laufend aktualisiert werden.

Das Aktualisieren des aktuellen Ortes und der aktuellen Lage des Beckens durch den Einsatzsensor 40 kann dazu eingesetzt werden, dass Ort und Lage des Beckens mittels nur eines einzigen Sensors 40 nachverfolgt werden können, selbst wenn die Person vom

genannten Sitz 10 aufsteht oder wie unten beschrieben andere Kalibriersensoren 50 entfernt.

Der Einsatzsensor 40 kann, muss aber nicht, an charakteristischen Punkten des Beckens wie dem Schambein, dem Beckenkamm, den Darmbeinstacheln oder dem Kreuzbein aufgebracht werden. Dies vereinfacht insbesondere die räumliche Zuordnung des Einsatzsensors 40 auf der von der Recheneinheit 30 verwendeten Referenzdarstellung. Beispielsweise ermittelt die Recheneinheit 30, wie oben beschrieben, charakteristische Punkte des Beckens wie Sitzbeinhöcker/Beckenkamm und Kreuzbein/Schambein/Darmbeinstachel. Daraus kann aus anatomischen Überlegungen, wie dem Fachmann an sich bekannt, bereits die Größe und Form des Beckens ermittelt werden. Wird der Einsatzsensor 40 nun auf einem charakteristischen Punkt des Beckens angebracht, wie dem Kreuzbein, Schambein, dem Beckenkamm oder auch dem Darmbeinstachel, ist der Recheneinheit 30 unmittelbar bekannt, wo sich der Einsatzsensor 40 am Becken bzw. in der Referenzdarstellung befindet und die Translation bzw. Rotation des Einsatzsensors 40 kann in eine Translation bzw.

Rotation des Beckens umgerechnet werden. Befindet sich der Einsatzsensor 40

beispielsweise am Becken im Bereich des Kreuzbeins, kann eine Rotation des Einsatzsensors unmittelbar in eine Rotation der Referenzdarstellung um den Punkt umgerechnet werden, der sich im Kreuzbein befindet. Wird die Referenzdarstellung des Beckens als Kugel gewählt, deren Mittelpunkt sich im Kreuzbein befindet, entspricht die Rotation des Einsatzsensors einer Rotation der Kugel um deren Mittelpunkt. Wird der Einsatzsensor 40 jedoch am Becken im Bereich des Darmbeinstachels angebracht, wird eine reine Rotation des Einsatzsensors zu einer kombinierten Rotation und Translationsbewegung einer Kugel mit Mittelpunkt im Kreuzbein führen. Derartige geometrische Überlegungen und entsprechende

Koordinatentransformationen können leicht durch den Fachmann durchgeführt werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform weist die Recheneinheit 30 beispielsweise eine Schnittstelle auf, in der eingegeben werden kann, an welcher Stelle der Einsatzsensor 40 aufgebracht ist, z.B. Kreuzbein, rechter oder linker Darmbeinstacheln, etc. Jedoch könnte die geometrische Zuordnung der Position des Einsatzsensors 40 auf die Referenzdarstellung in der Recheneinheit 30 auch automatisiert werden, z.B. wenn eine Relativposition des Einsatzsensors 40 zum jeweiligen Kalibriersensor ermittelt wird. Beispielsweise könnte der Einsatzsensor 40 ein elektromechanisches Signal ausgeben oder empfangen und durch eine gemessene Feldstärke die Position des Einsatzsensors 40 ermittelt werden. Beispielsweise könnte der Einsatzsensor 40 als RFID-Sender und/oder RFID-Empfänger ausgebildet sein. Positionsbestimmungen mittels solcher Sensoren sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Auch die Position des bzw. der Kalibriersensoren könnte in dieser Weise bestimmt werden, sodass in der Recheneinheit 30 die genaue Position des Einsatzsensors 40 in Bezug zur Referenzdarstellung bekannt sein kann, was eine Koordinatentransformation erleichtern kann. Im Falle des Flächensensors 11 könnte beispielsweise ermittelt werden, in welcher Höhe (und/oder in welchem Längengrad bzw. Breitengrad) sich der Einsatzsensor 40 über dem Flächensensor 11 befindet, zu welchem Zweck auch im bzw. am Flächensensor 11 ein entsprechender elektromechanischer Sensor wie ein RFID-Sender und/oder RFIDEmpfänger verbaut sein kann. In diesen Ausführungsformen ist es somit auch nicht zwingend erforderlich, dass der Einsatzsensor 40 an einem charakteristischen Punkt des Beckens aufgebracht wird, sondern der Einsatzsensor 40 könnte beispielsweise auch an einer willkürlichen Stelle wie an der Seite des Beckens angebracht sein und die Recheneinheit könnte beispielsweise eine Relativposition z.B. des Kreuzbeins zum Einsatzsensor 40

automatisiert detektieren. In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Systems 300 dargestellt, bei

der kein Sitz 10 mit Flächensensor 11 eingesetzt wird, sondern der Ursprungsort und die

Ursprungslage des Beckens auf eine andere Weise ermittelt werden. Hierbei werden mehrere

beispielsweise punktförmige Kalibriersensoren 50 auf vorbestimmten charakteristischen Punkten des Beckens aufgebracht und die Recheneinheit 30 ermittelt, beispielsweise mittels über Leitungen 51 empfangenen Messwerten der Kalibriersensoren 50 einen gegenseitigen Abstand der Kalibriersensoren 50 und daraus die Referenzdarstellung des Beckens. Die Bestimmung des gegenseitigen Abstands kann wie oben für den Einsatzsensor 40 erfolgen oder auf eine andere Art und Weise. Diese Kalibriersensoren 50 könnten auch selbst inertiale Messeinheiten sein und aus entsprechenden Messwerten könnte die Geometrie des Beckens ermittelt werden. Auch könnten die Kalibriersensoren 50 lediglich optische Marker sein und es könnten Bilder des Beckens mit diesen Markern aufgenommen werden, sodass der gegenseitige Abstand der Marker aus den Bildern bestimmt werden kann. In der Recheneinheit werden die Positionen der Sensoren verwendet, um die Referenzdarstellung zu generieren. Derartige Bestimmungen zur Ermittlung der Referenzdarstellung bzw. des Ursprungsortes und der Ursprungslage sind für den Fachmann an sich bekannt oder zumindest leicht umsetzbar. Auch diese Kalibriersensoren 50 dienen lediglich der anfänglichen Bestimmung der Referenzdarstellung und die weitere Nachverfolgung wird mit dem genannten Einsatzsensor 40 durchgeführt. Es versteht sich, dass auch Messdaten des Einsatzsensors 40 zur Ermittlung des Ursprungsortes bzw. der Ursprungslage herangezogen werden könnten. Beispielsweise könnten nur zwei der punktförmigen Kalibriersensoren 50 eingesetzt werden und die Recheneinheit 30 ermittelt die Referenzdarstellung, umfassend Ursprungsort und Ursprungslage, aus den Messwerten der zwei Kalibriersensoren 50 und des Einsatzsensors 40, wobei die weitere dynamische Nachverfolgung des Beckens nur aufgrund der Messdaten des Einsatzsensors 40 erfolgt, d.h. die Kalibriersensoren 50 könnten auch

abgenommen werden.

Die auf die Person aufzubringenden Kalibriersensoren 50 aus Figur 3 müssen jedoch nicht punktförmig ausgeführt sein, sondern könnten auch streifenförmig oder flächig ausgeführt sein und beispielsweise über einen Bereich des Beckens geklebt werden, der auch mehrere charakteristische Punkte des Beckens umfassen kann. Überdies könnten derartige, auf die Person aufzubringende Kalibriersensoren 50 auch mit einem Flächensensor 11, wie in Figur

2 gezeigt kombiniert werden, um eine genauere Referenzdarstellung zu erhalten.

Aus der Zusammenschau der Figuren 2 und 3 ist somit ersichtlich, dass es im Wesentlichen unabhängig ist, mit welchen Mitteln die anfängliche Referenzdarstellung umfassend Ursprungsort und Ursprungsposition ermittelt wird. Unter Aufbringen des Kalibriersensors könnte beispielsweise auch das Anhalten eines Ultraschallsensors verstanden werden, um die anfängliche Referenzdarstellung zu erzeugen, wobei die weitere Verfolgung des Beckens

wiederum mit dem Einsatzsensor 40 erfolgt.

Alle hierin beschriebenen Verbindungen zwischen Sensoren und der Recheneinheit können kabelgebunden über Leitungen 31, 41, 51 oder kabellos z.B. über Bluetooth oder einen

anderen Kommunikationsstandard erfolgen.

Unter Bezugnahme auf Figur 4 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren nochmals beschrieben. Eingangs werden in einem Schritt SO ein oder mehrere Kalibriersensoren bereitgestellt. Im Schritt S1 wird der Einsatzsensor 40 auf den Körper der Person im Bereich des Beckens aufgebracht. Im Schritt S2 positioniert sich die Person auf dem zumindest einen Kalibriersensor, z.B. wenn der Kalibriersensor als Flächensensor 11 auf einem Sitz 10, einer Liege oder einer Auflage ausgeführt ist. Alternativ oder zusätzlich werden im Schritt $2 die Kalibriersensoren 50 auf den Körper der Person im Bereich des Beckens aufgebracht, wie

beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist.

Im Schritt S3 ermittelt die Recheneinheit 30 die Referenzdarstellung des Beckens auf Basis der von den Kalibriersensoren 11, 50 empfangenen Messdaten, und gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung der vom Einsatzsensor 40 empfangenen Messdaten. Weiters hinterlegt die Recheneinheit 30 den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens gemäß

der Referenzdarstellung als Ursprungsort und die Ursprungsposition.

An dieser Stelle sei festgehalten, dass der Schritt S1 vor dem Schritt S2 stattfinden kann oder auch nach dem Schritt S2 oder S3. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Ursprungsort und die Ursprungsposition hinterlegt werden, kann die Recheneinheit jedoch bevorzugt auch ein „Nullsignal“ des Einsatzsensors 40 empfangen, um diesen gegenüber dem Ursprungsort und der Ursprungsposition zu kalibrieren. Somit ist bevorzugt, wenn der Einsatzsensor 40 zumindest zum Zeitpunkt der Hinterlegung des Ursprungsorts und der Ursprungsposition am

Körper der Person befestigt ist.

Optional können in einem Schritt S4, nachdem die Referenzdarstellung erzeugt wurde und der Ursprungsort und die Ursprungsposition hinterlegt wurden, die Kalibriersensoren 50 abgenommen werden bzw. kann die Person vom Sitz 10 mit dem Flächensensor aufstehen,

da diese Messdaten nicht weiter benötigt werden.

Im Schritt S5, der gleichzeitig, vor oder nach dem Schritt S4 stattfindet, empfängt die Recheneinheit 30 die Messwerte des Einsatzsensors 40, umfassend der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der Raumlage und rechnet diese, gegebenenfalls unter Anwendung einer Koordinatentransformation, in eine

translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der

Raumlage der Referenzdarstellung um, sodass die Recheneinheit den aktuellen Ort und die aktuellen Lage des Beckens nur anhand der vom Einsatzsensor empfangenen Messwerte

aktualisieren kann.

Dieses Verfahren kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, um eine grafische Darstellung der dynamischen Veränderung des Orts bzw. der Lage des Beckens (mit beliebig erweiterbaren Messpunkten der Wirbelsäule) auf einem Bildschirm anzuzeigen, beispielsweise während einer Physiotherapie. Alternativ oder zusätzlich könnten in Reaktion auf den aktuellen Ort bzw. die aktuelle Lage Stellelemente wie eine Haltungskorrektureinrichtung auf einem Sitz, Liege oder Auflage, auf der sich die Person befindet, automatisch angesteuert werden, um die Position bzw. Haltung der Person automatisiert zu korrigieren, beispielsweise könnte ein automatisiertes Patientenlagerungsmanagement auf diese Weise mithilfe eines einzigen Sensors unterstützt

werden.

Weiters kann das System 200, 300 bzw. das entsprechende Verfahren dazu eingesetzt werden, den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens mit weiteren Messsystemen zu kombinieren, wie einer gemessenen Haltung der Wirbelsäule, was beispielswiese dadurch erreicht wird, dass zumindest ein weiterer Sensor 60 auf dem Körper der Person im Bereich der Wirbelsäule aufgebracht wird, der beispielsweise wie der vorgenannte Einsatzsensor 40 als inertiale Messeinheit ausgebildet sein könnte. Der weitere Sensor 60 ist schematisch in Figur 3 gezeigt, kann aber auch mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Der weitere Sensor 60 kann punktförmig sein und beispielsweise zwischen den Schulterblättern oder im Bereich eines vorbestimmten Wirbels befestigt werden. Insbesondere können ein weiterer Sensor 60 oder mehrere weitere Sensoren 60 auch jeweils im Bereich der Dornfortsätze eines oder mehrerer Wirbel, insbesondere der drei unteren Lendenwirbel L3, L4 und L5, angeordnet werden. Da sich die Position der Dornfortsätze, insbesondere der unteren drei Lendenwirbel, in Bezug zur restlichen Charakteristik des Beckens an einem Ideal orientiert, kann auch diese Information dazu eingesetzt werden, um ein Feedback über eine korrekte bzw. zu korrigierende Körperhaltung auszugeben. Die ideale Position könnte beispielsweise aus den ersten Iterationen bzw. deren Randkurven einer Mandelbrot-Menge ermittelt werden, die mittels eines Flächensensors 11 bestimmt wurde. Im Übrigen könnte auch ein Messstreifen eingesetzt werden, der entlang der Wirbelsäule aufgebracht wird und mehrere Dornfortsätze abdeckt, sodass auch die

Krümmung der Wirbelsäule genau gemessen werden kann.

Die Recheneinheit 30 kann danach eine Relativposition zwischen dem weiteren Sensor 60 und dem Einsatzsensor 40 und/oder eine Relativposition zwischen dem weiteren Sensor 60 und dem aktuellen Ort und der aktuellen Lage des Beckens (z.B. dem Mittelpunkt der vorgenannten Kugel) ermitteln. Durch diese Relativposition kann bestimmt werden, ob die Person beispielsweise aufrecht sitzt. Wenn die Relativposition z.B. zu gering ist, kann auf

eine gekrümmte Haltung geschlossen werden.

Die Relativposition kann dazu eingesetzt werden, um die Haltung der Wirbelsäule auf einem Bildschirm anzuzeigen, z.B. im Zuge einer Physiotherapie, oder die Recheneinheit 30 kann auf Basis der ermittelten Relativposition unmittelbar eine Haltungskorrektureinrichtung in einem Sitz oder in einer Liege ansteuern, um die Haltung der Person zu korrigieren. Die Haltungskorrektureinrichtung kann beispielsweise ein aufblasbares oder auffüllbares Polster

in der Rückenlehne eines Sitzes sein.

Claims

Ansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors (40), umfassend die Schritte:

- Bereitstellen zumindest eines Kalibriersensors und des Einsatzsensors (40), wobei der Einsatzsensor (40) dazu ausgebildet ist, eine translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors (40) zu detektieren,

- Aufbringen des Einsatzsensors (40) auf den Körper der Person im Bereich des Beckens, insbesondere im Bereich eines charakteristischen Punktes des Beckens wie dem Schambein, dem Beckenkamm, dem Darmbeinstachel oder dem Kreuzbein,

- in einer Recheneinheit (30), Empfangen von Messwerten des Kalibriersensors (40) und Ermitteln einer Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor (40) empfangenen Messwerte, wobei der aktuelle Ort und die aktuelle Lage des Beckens als Ursprungsort und Ursprungslage hinterlegt werden,

- in der Recheneinheit (30), Empfangen von Messwerten des Einsatzsensors (40), umfassend der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der Raumlage, und Aktualisieren des aktuellen Ortes und der aktuellen

Lage des Beckens nur anhand der vom Einsatzsensor (40) empfangenen Messwerte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Flächensensor (11) als Kalibriersensor bereitgestellt wird, wobei der Flächensensor (11) aus gemessenen Druckmesswerten die Position von zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, charakteristischen Punkten und daraus die Referenzdarstellung ermittelt, wobei der Flächensensor (11) bevorzugt ein Teil

eines Sitzelements und/oder eines Rückenelements ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der bzw. die Kalibriersensoren (50) auf vorbestimmten charakteristischen Punkten des Beckens aufgebracht werden und die Recheneinheit (30) einen gegenseitigen Abstand der Kalibriersensoren (50) und daraus die

Referenzdarstellung des Beckens ermittelt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Recheneinheit (30) einen

gegenseitigen Abstand der Kalibriersensoren zu dem Einsatzsensor (40) und dadurch den Ort

bzw. die Lage des Einsatzsensors (4) an der Referenzdarstellung des Beckens ermittelt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Einsatzsensor (40) auf einem charakteristischen Punkt des Beckens befestigt ist, eine Information zu diesem charakteristischen Punkt in der Recheneinheit (30) hinterlegt ist und die Recheneinheit anhand dieser Information den Ort bzw. die Lage des Einsatzsensors (40) an der

Referenzdarstellung des Beckens ermittelt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Recheneinheit (30) die Referenzdarstellung des Beckens innerhalb einer Kugel wählt, deren Mittelpunkt sich bevorzugt im Kreuzbein des Beckens befindet, wobei die translatorische Veränderung der Raumposition und die rotatorische Veränderung der Raumlage des Einsatzsensors (40) in eine translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung

einer Raumlage der Kugel umgerechnet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte:

- Aufbringen eines weiteren Sensors (60) auf den Körper der Person im Bereich der Wirbelsäule,

- in der Recheneinheit (30), Ermitteln einer Relativposition des weiteren Sensors (60) zum genannten Einsatzsensor (40) und/oder einer Relativposition zum aktuellen Ort und zur aktuellen Lage des Beckens,

- Ansteuern einer Haltungskorrektureinrichtung in einem Sitz oder in einer Liege auf Basis der ermittelten Relativposition und/oder Ausgeben der Relativposition auf

einem Bildschirm.

8. System (200, 300) zur fortlaufenden Orts- und Lagebestimmung eines Beckens einer Person mittels eines einzigen Einsatzsensors (40), umfassend zumindest einen Kalibriersensor und den Einsatzsensor (40), wobei der Einsatzsensor (40) dazu ausgebildet ist, eine translatorische Veränderung einer Raumposition und eine rotatorische Veränderung einer Raumlage des Einsatzsensors (40) zu detektieren, wobei der Einsatzsensor (40) auf den Körper der Person im Bereich des Beckens aufbringbar ist, insbesondere im Bereich eines charakteristischen Punktes des Beckens wie dem Schambein, dem Beckenkamm, den Darmbeinstacheln oder dem Kreuzbein, wobei das System (200, 300) ferner eine Recheneinheit (30) umfasst, die dazu ausgebildet ist, Messwerte des Kalibriersensors (40) zu empfangen, eine Referenzdarstellung des Beckens anhand der vom Kalibriersensor empfangenen Messwerte zu ermitteln, und den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens als Ursprungsort und Ursprungslage zu hinterlegen, wobei die Recheneinheit (30) ferner dazu ausgebildet ist, Messwerten des Einsatzsensors (40) zu empfangen, umfassend

der translatorischen Veränderung der Raumposition und der rotatorischen Veränderung der

Raumlage, und den aktuellen Ort und die aktuelle Lage des Beckens nur anhand der vom

Einsatzsensor (40) empfangenen Messwerte zu aktualisieren.

9. System (200) nach Anspruch 8, wobei der Kalibriersensor ein Flächensensor (11) ist, wobei das System (200) bevorzugt einen Sitz (10) mit einem Sitzelement und/oder einem Rückenelement umfasst, wobei der Flächensensor (11) ein Teil eines Sitzelements und/oder

eines Rückenelements ist.

10. System (300) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der bzw. die Kalibriersensoren (50) auf vorbestimmten charakteristischen Punkten des Beckens aufbringbar sind und die Recheneinheit (30) dazu ausgebildet ist, einen gegenseitigen Abstand der Kalibriersensoren

(50) und daraus die Referenzdarstellung des Beckens zu ermitteln.