DE102009060672A1 - Device for determining sensorimotor coordination of person during car driving, has measuring unit measuring displacement between output of stimulus signal and input of motor reaction and determining sensorimotor coordination of people - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computer-Programm und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer sensomotorischen Koordination eines Menschen.The invention relates to a method, a computer program and a device for determining sensorimotor coordination of a person.
Als Sensomotorik (auch Sensumotorik) bezeichnet man das Zusammenspiel von sensorischen und motorischen Leistungen. Damit ist die unmittelbare Steuerung und Kontrolle der Bewegungen von Lebewesen aufgrund von Sinnesreizen gemeint. Die Wahrnehmung des Sinnesreizes durch ein Sinnesorgan und ein motorisches Verhalten stehen in direktem Zusammenhang. Diese Prozesse verlaufen parallel, wie z. B. zwischen Auge und Ohr einerseits sowie der gezielten Steuerung von Arm- und Fußbewegungen beim Autofahren andererseits. Sensomotorik ist also das Zusammenspiel der Sinnessysteme mit den motorischen Systemen zum Ausführen von koordinierten Bewegungen.Sensomotoric (also called sensomotoric) refers to the interaction of sensory and motor performance. This refers to the immediate control and control of the movements of living beings due to sensory stimuli. The perception of the sensory stimulus by a sense organ and a motor behavior are directly related. These processes are parallel, such. B. between eye and ear on the one hand and the targeted control of arm and foot movements while driving a car. Sensorimotor is thus the interaction of the sensory systems with the motor systems for carrying out coordinated movements.
Der Bestandteil der „Sensorik” der Sensomotorik bezieht sich auf Sinnesmeldungen aus der Umwelt, die durch Empfangsorgane (Sensoren) als Reiz aufgenommen werden. Die Wahrnehmung von Reizen ist an Spektrum und Intensität der Reize (z. B. eine Hörschwelle) angepasst. Die Empfangsorgane bilden die Basis, um eine Beziehung zwischen Körper und Umwelt darzustellen und die Umweltreize aufzunehmen. Sensoren befinden sich in den verschiedensten Bereichen des Körpers, z. B. in den Augen, um visuelle Reize, oder in den Ohren, um akustische Reize zu empfangen. Ebenso befinden sich viele sensible Sensoren in der Haut, um beispielsweise Druck oder Wärme und Kälte aufzunehmen.The component of sensory sensor technology relates to sensory messages from the environment, which are received as stimuli by receiving organs (sensors). The perception of stimuli is adapted to the spectrum and intensity of the stimuli (eg a hearing threshold). The reception organs form the basis for representing a relationship between the body and the environment and absorbing the environmental stimuli. Sensors are located in various areas of the body, eg. In the eyes, to visual stimuli, or in the ears to receive acoustic stimuli. Likewise, there are many sensitive sensors in the skin, for example, to absorb pressure or heat and cold.
Der Bestandteil der „Motorik” der Sensomotorik bezeichnet die koordinierte Tätigkeit des Bewegungsapparates, wie die zielgenaue Anspannung bestimmter Muskelgruppen, um eine Bewegung durchzuführen oder eine Körperhaltung einzunehmen.The component of the "Motorik" of sensomotoric means the coordinated activity of the musculoskeletal system, such as the targeted tension of certain muscle groups to perform a movement or to adopt a posture.
Somit ist unter „Sensomotorik” die Wechselbeziehung der Aufnahme und Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen sowie die Reaktion der Muskulatur und des Bewegungsapparates auf diese Wahrnehmung zu verstehen. Motorische Abläufe werden durch sensorische Rückmeldung gesteuert und modifiziert. Zur Sensomotorik gehören sowohl willentlich beeinflussbare Bewegungen als auch unbewusste Reflexe.Thus, "sensorimotor function" is understood to mean the interrelation of the reception and processing of sensory perceptions as well as the reaction of the musculature and musculoskeletal system to this perception. Motor processes are controlled and modified by sensory feedback. Sensorimotorics include voluntary movements as well as unconscious reflexes.
Die Zusammenhänge von Hirn- und Nervenaktivität sowie Bewegungsabläufen werden in Disziplinen wie den Neurowissenschaften, aber auch in der Sportwissenschaft und der Pädiatrie untersucht. Der Wiederaufbau von gestörten sensomotorischen Funktionen ist beispielsweise Gegenstand der Ergotherapie und der Physiotherapie. Das Konzept der Sensomotorik dient sowohl der Bewegungsschulung als auch deren Verbesserung. Es ist ein natürlicher Vorgang, der in der Prävention und Therapie genutzt werden kann, um Bewegungen und Bewegungsmuster besser durchzuführen und zu regulieren.The connections between brain and nerve activity as well as movements are examined in disciplines such as neuroscience, but also in sports science and pediatrics. The reconstruction of disturbed sensorimotor functions is the subject of occupational therapy and physiotherapy, for example. The concept of sensorimotor function serves both the training of movement and its improvement. It is a natural process that can be used in prevention and therapy to better perform and regulate movement and movement patterns.
Die Beurteilung des Ausmaßes einer möglichen Abweichung der sensomotorischen Koordination eines Menschen von der Normalitat ist üblicherweise der subjektiven Beurteilung des Untersuchers überlassen, der sich wiederum an seinem Erfahrungswissen orientiert.The assessment of the extent of a possible deviation of the sensorimotor coordination of a person from normality is usually left to the subjective judgment of the examiner, who in turn is guided by his empirical knowledge.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine normierbare und objektive Beurteilung der Sensomotorik eines Menschen zur Verfügung zu stellen, welche insbesondere auch von Laien ausgeführt werden kann.It is an object of the invention to provide a normalizable and objective assessment of the sensorimotor function of a human, which can be carried out in particular by laymen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erfassung einer sensomotorischen Koordination eines Menschen gelöst, wobei die Vorrichtung eine Reizausgabeeinheit zum Ausgeben eines Reizsignales, eine Reaktionseingabeeinheit zum Eingeben einer motorischen Reaktion eines Menschen in Antwort auf das Reizsignal und eine Messeinheit zum Messen eines Versatzes zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion und zum Bestimmen der sensomotorischen Koordination des Menschen auf Basis des Versatzes aufweist. Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein Objektivieren von beispielsweise Intensität und Spektrum des an einem Menschen ausgegebenen Reizes und der motorische Reaktion des Menschen in Antwort auf dieses Reizsignal. Die Messeinheit ermittelt aus dem quantitativen und/oder qualitativen Versatz zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion eine Größe, die die Sensomotorik des Menschen objektiv definiert. Auf diese Art und Weise kann die Sensomotorik eines Probanden klassifiziert werden, ohne Ungenauigkeiten auf Basis eines subjektiven Empfindens eines Diagnosestellers berücksichtigen zu müssen. Die Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft, weil sie auch von einem Laien, oder sogar dem Probanden selbst, bedient werden kann.According to the invention, the object is achieved by a device for detecting sensorimotor coordination of a human, the device comprising a stimulus output unit for outputting a stimulus signal, a response input unit for inputting a motor response of a human in response to the stimulus signal, and a measurement unit for measuring an offset between output of the stimulus signal Stimulus signal and input of the motor response and for determining the sensorimotor coordination of the human on the basis of the offset has. Such a device according to the invention makes it possible to objectify, for example, the intensity and spectrum of the stimulus emitted by a human and the motor response of the human in response to this stimulus signal. From the quantitative and / or qualitative offset between the output of the stimulus signal and the input of the motor response, the measuring unit determines a quantity which objectively defines the sensorimotor function of the person. In this way, the sensorimotor of a subject can be classified without having to consider inaccuracies based on a subjective sensation of a diagnosis disc. The device is particularly advantageous because it can be operated by a layman, or even the subject itself.
Als Stand der Technik sei allgemein hingewiesen auf
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgestaltet, einen quantitativen und/oder qualitativen Versatz zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion zu messen und daraus eine Größe zu ermitteln, die die Sensomotorik des Menschen repräsentiert. Der Versatz repräsentiert bevorzugt einen zeitlichen Versatz, d. h. offset, zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Intensitätsversatz zwischen Intensität des Reizsignals und Intensität der motorischen Reaktion auf dieses Reizsignal messen. Auch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, den Versatz quantitativ oder qualitativ in einer Messgröße auszudrücken. Sie kann ferner beispielsweise einen absoluten Versatz zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion und/oder einen relativen Versatz zwischen Länge/Intensität des ausgegebenen Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion messen und daraus die Sensomotorik des Probanden bestimmen. Auch können in die Bestimmung der Größe der Sensomotorik des Probanden Faktoren wie Alter, Geschlecht und andere persönliche Größen einfließen. Auf diese Weise wird es erfindungsgemäß ermöglicht, eine objektivierte Klassifikation von sensomotorischen Eigenschaften von Menschen zu erstellen und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Probanden in diese Klassifikation einzustufen.The device according to the invention is designed to measure a quantitative and / or qualitative offset between the output of the stimulus signal and the input of the motor response and to determine therefrom a variable representing the sensorimotor function of the person. The offset preferably represents a time offset, ie offset, between output of the stimulus signal and input the motor reaction. Additionally or alternatively, the device according to the invention can measure an intensity offset between the intensity of the stimulus signal and the intensity of the motor response to this stimulus signal. Also, the device according to the invention is suitable to express the offset quantitatively or qualitatively in a measured variable. It may further measure, for example, an absolute offset between output of the stimulus signal and input of the motor response and / or a relative offset between length / intensity of the output stimulus signal and input of the motor response and determine therefrom the sensorimotor function of the subject. Also, factors such as age, gender, and other personal variables can be incorporated into the determination of the subject's sensorimotor size. In this way, it is possible according to the invention to create an objectified classification of sensorimotor properties of humans and classify the subjects in this classification by means of the device according to the invention.
Erfindungsgemäß wird die Stetigkeit einer Synchronität einer sich wiederholenden sensomotorischen Aufgabe gemessen und ausgewertet, insbesondere mit Normwerten verglichen, um so etwaige Auffälligkeiten objektiv herausstellen zu können. Die sensomotorische Aufgabe kann beispielsweise in einer stetigen Folge regelmäßig aufeinanderfolgender auditiver, visueller oder taktiler Sinnesreize bestehen, die vom Probanden durch eine synchron zu diesen Sinnesreizen auszuführende motorische Handlung zu begleiten sind. Durch eine entsprechende Vorrichtung (beispielsweise einen Computer, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren durch Computer Software implementiert ist) können beispielsweise zwei Messgrößen erhoben werden, nämlich die durchschnittliche Ablage der motorischen Handlung gegenüber dem Sinnesreiz und die Varianz oder die Standardabweichung dieser Ablage über einen hinreichend langen Zeitraum.According to the invention, the continuity of a synchronicity of a repetitive sensorimotor task is measured and evaluated, in particular compared with standard values, so as to be able to objectively identify any abnormalities. The sensorimotor task may, for example, consist of a continuous series of regularly successive auditory, visual or tactile sensory stimuli, which are to be accompanied by the subject through a motor action to be performed synchronously with these sensory stimuli. By means of a corresponding device (for example a computer on which the method according to the invention is implemented by computer software), for example, two measured variables can be obtained, namely the average storage of the motor action versus the sensory stimulus and the variance or the standard deviation of this storage over a sufficiently long period of time ,
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reizausgabeeinheit zum Ausgeben eines Tast-, Seh- und/oder Hörreizsignales ausgestaltet. Unterschiedliche Sinnesorgane des Menschen können so einzeln oder kombiniert untersucht und in Verbindung mit der motorischen Reaktion des Menschen gebracht werden.In a preferred embodiment, the stimulus output unit is configured to output a tactile, visual and / or auditory stimulus signal. Different sense organs of the human being can be examined individually or in combination and brought into connection with the motor reaction of humans.
Bevorzugt ist die Messeinheit zum Messen von Ablagen von einer Synchronität zwischen insbesondere rhythmischen sensorischen Reizsignalen und motorischen Reaktionen ausgestaltet. Mit Hilfe einer solchen erfinderischen Vorrichtung ist es möglich, eine Sensomotorik des Probanden über einen längeren Zeitraum hinweg zu untersuchen und auch eine mögliche zeitliche Änderung der Sensomotorik bei Anregung durch rhythmisch-sensorische Reizsignale zu beobachten.Preferably, the measuring unit for measuring trays is configured by a synchronicity between in particular rhythmic sensory stimulus signals and motor reactions. With the help of such an inventive device, it is possible to examine a sensorimotor of the subject over a longer period of time and also to observe a possible change in the temporal change of the sensorimotor during excitation by rhythmic-sensory stimulus signals.
Bevorzugt ist die Vorrichtung zum Ausgeben der Ablagen als Mittelwerte, Medianwerte, als Varianzwerte und/oder als Standardabweichung ausgestaltet. Unterschiedliche Messmethoden können so erfindungsgemäß implementiert werden und unterschiedliche Informationen über die Ablage und damit die Sensomotorik des Probanden bereitstellen.Preferably, the device for outputting the shelves is designed as mean values, median values, as variance values and / or as standard deviation. Different measurement methods can thus be implemented according to the invention and provide different information about the filing and thus the sensorimotor function of the subject.
Bevorzugt weist das Reizsignal insbesondere regelmäßige kurze monophone Tonsignale in Gestalt von Klicks oder Tonbursts auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die regelmäßigen Tonsignale in Gestalt von Klicks oder Tonbursts den beiden Ohren des Menschen abwechselnd zugeführt. Diese Messverfahren sind vorteilhaft, um ein besonders einfaches Reizsignal dem Menschen zuzuführen und seine Reaktion hierauf zu testen. Auch kann über die Intensität der Klicks oder Tonbursts eine Vielzahl von unterschiedlichen Messmodi verwendet werden, um die Sensomotorik des Probanden zu bestimmen.In particular, the stimulus signal preferably has regular short monophonic sound signals in the form of clicks or sound bursts. In a further preferred embodiment, the regular sound signals in the form of clicks or sound bursts are alternately fed to the two ears of the human. These measuring methods are advantageous in order to supply a particularly simple stimulus signal to humans and to test their reaction to it. Also, the intensity of the clicks or bursts of sound can be used to determine a variety of different measurement modes to determine the subject's sensorimotor performance.
Bevorzugt weist das Reizsignal insbesondere regelmäßige visuelle kurze Sinnesreize auf, wobei die Reizausgabeeinheit insbesondere aufblitzende Leuchtdioden zum Ausgeben der regelmäßigen visuellen kurzen Sinnesreize aufweist. Auch diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da sie technisch leicht zu realisieren ist und das Sinnesorgan des Probanden direkt und ohne Zeitversatz anspricht. Auch sind Leuchtdioden in unterschiedlichen Farben und Intensitäten denkbar, um die Sensomotorik des Probanden mit unterschiedlichen Messverfahren zu prüfen.Preferably, the stimulus signal in particular has regular visual short sensory stimuli, the stimulus output unit in particular having flashing light emitting diodes for outputting the regular visual short sensory stimuli. This embodiment is also particularly advantageous since it is technically easy to implement and responds to the subject's sense organ directly and without time offset. Also light emitting diodes in different colors and intensities are conceivable to test the sensorimotor of the subject with different measuring methods.
Bevorzugt weist das Reizsignal insbesondere regelmäßige kurze taktile Sinnesreize auf, wobei die Reizausgabeeinheit insbesondere eine Einheit zum Ausgeben einer elektrischen Niederspannungsstimulation zum Ausgeben der regelmäßigen kurzen taktilen Sinnesreize aufweist. In Ergänzung oder anstelle der Prüfung von auditiven oder visuellen Sinnesreizen kann so der taktile Sinnesreiz des Probanden geprüft werden.The stimulus signal preferably has, in particular, regular brief tactile sensory stimuli, the stimulus output unit in particular having a unit for outputting a low-voltage electrical stimulation for outputting the regular short tactile sensory stimuli. In addition to or instead of auditing auditory or visual sensory stimuli, the tactile sensory stimulus of the subject can be tested.
Bevorzugt ist die Messeinheit zum getrennten Messen der Ablagen für beide Ohren des Menschen ausgestaltet. Es kann somit vorteilhaft untersucht werden, ob die Sensomotorik des Probanden für beide Ohren (oder beispielsweise beide Augen oder jedes andere Sinnesorgan des Probanden) unterschiedlich ausgestaltet ist. Das schwächer ausgebildete Sinnesorgan kann dementsprechend gezielt behandelt werden.Preferably, the measuring unit is configured for separately measuring the trays for both ears of the human. It can thus be advantageously examined whether the sensorimotor of the subject is designed differently for both ears (or, for example, both eyes or any other sensory organ of the subject). The weaker sense organ can be treated accordingly targeted.
Bevorzugt weist die Vorrichtung ferner eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der Messung auf. Diese Ausgabeeinheit kann beispielsweise ein Display sein, auf welchem die Messergebnisse angezeigt werden.Preferably, the apparatus further comprises an output unit for outputting the measurement. This output unit may be, for example, a display on which the measurement results are displayed.
Bevorzugt weist die Vorrichtung ferner eine Speichereinheit zum Speichern der Messung auf. Es ist so möglich, die Messergebnisse für einen individuellen Probanden zu speichern und ein solches, beispielsweise auswechselbares, Speichermedium in der Patientenakte abzulegen.Preferably, the device further comprises a memory unit for storing the measurement. It is thus possible to store the measurement results for an individual subject and to store such, for example interchangeable, storage medium in the patient file.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung einer sensomotorischen Koordination eines Menschen mit den Schritten: Ausgeben eines Reizsignales, Eingeben einer motorischen Reaktion des Menschen in Antwort auf das Reizsignal, Messen eines Versatzes zwischen Ausgabe des Reizsignales und Eingabe der motorischen Reaktion und Bestimmen der sensomotorischen Koordination des Menschen auf Basis des Versatzes. Die Erfindung betrifft auch ein Computer-Programm zum Ausführen des Verfahrens.The invention further relates to a method for detecting sensorimotor coordination of a person comprising the steps of: outputting a stimulus signal, inputting a motor response of the human in response to the stimulus signal, measuring an offset between output of the stimulus signal and input of the motor response, and determining sensorimotor coordination of man based on the offset. The invention also relates to a computer program for carrying out the method.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
In
Das Steuer- und Auswertegerät
Anstelle der Mittelwerte der Ablage können auch die Medianwerte und anstelle der Standardabweichung auch die Varianzen vorgesehen sein.Instead of the median values of the filing, the median values can also be provided, and also the variances instead of the standard deviation.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die erwähnten kurzen Tonsignale dem Kopfhörer
In einer weiteren Ausführungsform werden anstelle der erwähnten kurzen Tonsignale visuelle kurze Sinnesreize, beispielsweise in Gestalt aufblitzender Leuchtdioden, oder taktile Sinnesreize, beispielsweise in Gestalt elektrischer Niederspannungsstimulation, verwendet. Auch hier sind die beiden obigen Varianten der Verwendung nur einer Stimulation mit der Betätigung lediglich eines Tasters
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