DE4418475C2 - Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges - Google Patents
Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen GangesInfo
- Publication number
- DE4418475C2 DE4418475C2 DE19944418475 DE4418475A DE4418475C2 DE 4418475 C2 DE4418475 C2 DE 4418475C2 DE 19944418475 DE19944418475 DE 19944418475 DE 4418475 A DE4418475 A DE 4418475A DE 4418475 C2 DE4418475 C2 DE 4418475C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- computer
- gait
- subject
- measuring arrangement
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
- A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
- A61B5/4519—Muscles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
- A61B5/4533—Ligaments
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse des
menschlichen Ganges gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 und eine Meßanordnung gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 9 zur Durchführung des
Verfahrens durch Messung der beim Gehen auftretenden
kinematischen und kinetischen Wirkungen des Körpers bzw.
von Körpersegmenten und somit zur quantitativen
Bestimmung der Dynamik des Stütz- und Bewegungsapparates.
Die Messung und Beurteilung des menschlichen Ganges
erfolgt sowohl in der Orthopädie, Chirurgie und anderen
Bereichen der Medizin als auch während der Rehabilitation
und dient diagnostischen und therapeutischen Zwecken. In
der Orthopädietechnik leistet die Ganganalyse durch
Feststellung von Fehl- und Überbelastungen einen
wirksamen Beitrag zur Beurteilung der Effizienz der
Prothesenanpassung oder der Anwendung sonstiger
orthopädischer Hilfsmittel. Anhand des Gangbildes kann
andererseits der Rehabilitationsprozeß kontrolliert
werden und gleichzeitig dient es der Steuerung und
Begründung therapeutischer Maßnahmen. Ein weiteres
Anwendungsbeispiel ist die Früherkennung pathologischer
Veränderungen im menschlichen Stütz- und
Bewegungsapparat, um späteren schweren pathologischen
Veränderungen rechtzeitig vorbeugen zu können.
Mit dem wohl verbreitetsten Verfahren zur Ganganalyse,
der rein visuellen Beurteilung des Ganges bei einer
Laufprobe, sind Fehlbewegungen und -belastungen oftmals
nicht zu erkennen. Andererseits ist diese Methode sehr
subjektiv, da das Ergebnis der Qualitätskontrolle von den
jeweiligen Erfahrungen und Kenntnissen der untersuchenden
Person, beispielsweise eines Orthopädietechnikers,
abhängt. Insbesondere ist aber mit dieser Methode eine
frühzeitige Erkennung bis dahin nicht sichtbarer
Veränderungen nicht möglich.
In jüngster Zeit hat die quantitative Bestimmung der
Dynamik des menschlichen Stütz- und Bewegungsapparates
mit technischen Mitteln an Bedeutung gewonnen. Bekannt
sind kinematische Ganganalysesysteme, bei denen die
Bewegungen von am Körper der zu untersuchenden Person
befestigten Markern mit Hilfe von Kameras oder
Ultraschall festgehalten werden. Die daraus ermittelten
Winkelkurven geben Auskunft über das Gehverhalten des zu
untersuchenden Patienten. Nachteilig bei diesem
indirekten kinematischen Meßsystem, bei dem sich der
Patient jedoch vorteilhafterweise ohne Kabelverbindung
frei bewegen kann, ist die verhältnismäßig geringe
Meßfrequenz mit der Folge eines vergleichsweise ungenauen
Meßergebnisses. Zudem sind die Anschaffungskosten hoch.
Bei dem weiterhin bekannten direkten kinematischen
Meßverfahren, bei dem die Winkeländerungen zwischen den
an ein Gelenk angrenzenden Körpersegmenten mit Hilfe
winkelempfindlicher Sensoren gemessen werden, ist bei
geringem Kostenaufwand durch die Anwendung hoher
Meßfrequenzen eine hohe Meßgenauigkeit erreichbar, wobei
jedoch eine Verkabelung des Patienten erforderlich ist.
Bei einer weiteren Form der Ganganalyse wird schließlich
mit Mehrkomponentenkraftmeßplattformen bzw. mit
Kraftmeßsohlen die vom menschlichen Körper bzw. von den
Füßen ausgehende Kraftwirkung gemessen, um daraus
Rückschlüsse auf das Gehverhalten zu ziehen. Mit den
Kraftmeßsohlen wird zwar nur der Betrag der räumlichen
Kraftwirkung ermittelt, sie sind jedoch gegenüber
Kraftmeßplattformen flexibler einsetzbar und wesentlich
kostengünstiger. Die Messungen mit Kraftmeßsohlen sind
von besonderem Interesse bei der Bestimmung von
Fehlbelastungen und Verläufen von Kraftangriffspunkten.
Die wesentliche Problematik bei den zuvor erwähnten
Systemen zur Untersuchung des menschlichen Ganges liegt
darin, daß es anhand der verschiedenen Meßergebnisse
erhebliche Schwierigkeiten bereitet, den Bewegungsablauf
im nachhinein nachzuvollziehen und allein aus der
visuellen Auswertung der Meßkurven und -parameter den
Gang einer Testperson exakt zu beurteilen. Zum anderen
bleibt eine Vielzahl die Meßergebnisse beeinflussender
Randbedingungen, die beispielsweise auf ein Fehlverhalten
des Patienten während des Meßvorgangs zurückzuführen
sind, bei der späteren Auswertung der Meßkurven
unerkannt, so daß das Ergebnis der Ganganalyse nicht dem
tatsächlichen Gehverhalten entspricht bzw. die
Meßergebnisse falsch interpretiert werden. Das heißt, um
zu einer brauchbaren Beurteilung des Zustandes des Stütz-
und Bewegungsapparates zu gelangen, bedarf es bei der
Bedienung des Meßplatzes und der Auswertung der Vielzahl
unterschiedlicher Meßergebnisse einer Bedienungsperson,
die auf diesem Gebiet über große Erfahrungen und
Kenntnisse verfügt. Die Anwendbarkeit der herkömmlichen
Ganganalysemeßsysteme ist daher bei erheblichem Aufwand
auf große Forschungseinrichtungen mit besonders
qualifiziertem Fachpersonal beschränkt, wobei die
Auswertung dennoch schwierig, das Untersuchungsergebnis
ungenau und die Untersuchung nicht reproduzierbar ist.
Bei dem in der US 4 813 436 A beschriebenen
Ganganalysesystem aus einem Laufband, einem Kamerasystem
und an den jeweiligen Probanden angelegten
Muskelpotentialsensoren sowie einer Kraftmeßvorrichtung
mit an diese angeschlossenem Rechner, bei dem auch
Sensoren zur Beobachtung der Atmung, der Transpiration
und von Muskelkontraktionen vorgesehen sind, werden an
den Fuß-, Knie- und Hüftgelenken reflektierende oder
lichtemittierende Markiervorrichtungen zur anschaulichen
Darstellung von Winkellagen angebracht, mit denen jedoch
eine Messung der Winkellage der betreffenden Gelenke bei
einer bestimmten Belastung und damit eine exakte
Ganganalyse nicht möglich ist.
In dem Aufsatz von C. Mainka und U. Boenick: "Integrierte
Gangbildanalyse für zukünftige routinemäßige klinische
Anwendungen" (Biomedizinische Technik, Bd. 38, H. 12,
1993) werden verschiedene Möglichkeiten zur Erzielung
einer hohen Akzeptanz der mit einem Laufband unter
Vorgabe der Laufbandgeschwindigkeit durchgeführten
Gangbildanalyse aufgezeigt. Bei diesem Verfahren wird die
von den Füßen des Probanden ausgehende Kraftwirkung und
das Muskelpotential gemessen und der Gang videotechnisch
überwacht. Die beschriebenen Laufbedingungen und die
verwendeten Meßgeräte und Meßanordnungen sind jedoch
nicht in der Lage, das dem natürlichen Gehverhalten des
Probanden tatsächlich entsprechende Gangbild
wiederzugeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Analyse des menschlichen Ganges
einschließlich einer entsprechenden Meßanordnung
anzugeben, um aussagekräftige,
dem tatsächlichen Gehverhalten entsprechende
Meßergebnisse zu erhalten und auf einfache Weise eine
schnelle und fundierte Interpretation der aufgenommenen
Meßdaten sowie breite Anwendungsmöglichkeiten zu
gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur
Analyse des menschlichen Ganges dadurch gelöst, daß in
der Anfangsphase eine Messung der Schrittfrequenz sowie
der physischen Belastung über die Pulsfrequenz
vorgenommen wird und in einer durch gleichmäßige Puls-
und Schrittfrequenz bestimmten konstanten Laufphase
gemeinsam mit der Ermittlung der Druckverteilung und der
Druckspitzen an der Fußsohle eine direkte
zweidimensionale Bestimmung der Winkelstellung durch das
Gangverhalten beeinflußter Gelenke vorgenommen wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht mithin zum
einen darin, daß gleichbleibende und wiederholbare, von
äußeren Einflüssen im wesentlichen freie Laufbedingungen
geschaffen werden. Das geschieht in Ausgestaltung der
Erfindung in der Weise, daß sich der Patient während der
Messung auf einem geschwindigkeitsregulierbaren Laufband
bewegt. Es wird seine Schrittfrequenz festgelegt und eine
Energieverbrauchsmessung durchgeführt. Das Laufband gibt
der Testperson eine bestimmte Aufgabe vor, und
andererseits ist es dadurch möglich, daß die
Meßeinrichtungen an Ort und Stelle verbleiben. Die
Energieverbrauchsmessung durch Pulsmessung gibt Auskunft
über das Erreichen stabiler Bewegungsverhältnisse nach
der Einlaufphase, so daß die eigentliche
Ganganalysemessung zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt
wird. Damit werden einerseits Meßfehler weitestgehend
vermieden, und andererseits ist es möglich, verschiedene
Messungen - auch Folgemessungen bei ein und derselben
Testperson - miteinander zu vergleichen; das heißt, die
ermittelten Meßparameter und graphischen Darstellungen
geben - unabhängig von der Erfahrung der Bedienungsperson
- unmittelbar Auskunft über das jeweilige Gangverhalten.
Für die eigentliche Bestimmung des Gehverhaltens werden
drei verschiedene Meßkomponenten ermittelt und
miteinander kombiniert, nämlich die Kraftverteilung und
Druckspitzen während des Laufens, Winkeländerungen im
Bereich des Hüft-, Knie- und Sprunggelenks sowie das
Muskelpotential einzelner Muskeln, das eine Aussage über
die Bewegungskette der Muskeln sowie deren Aktivität
zuläßt. Die Meßvorgänge sind auf wenige Körperteile
beschränkt und daher unkompliziert. Dennoch wird eine
hinreichend genaue Aussage über das Gangverhalten
ermöglicht. Das zweidimensionale direkte
Winkelmeßverfahren läßt hohe Meßfrequenzen zur Erzielung
einer hohen Meßgenauigkeit zu.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird
die Testperson während der Messung unter Verwendung von
Videokameras vor, hinter und zu beiden Seiten des
Laufbandes visuell überwacht. Durch Verknüpfung der
Meßkurven und Meßparameter mit den entsprechenden
tatsächlichen Bewegungen, vorzugsweise durch Überlagerung
mit den Videobildern, läßt sich
das Gangverhalten mittels der Meßwerte - auch zu einem
späteren Zeitpunkt und unter Verwendung der gespeicherten
Bilder - exakt analysieren. Neben der unmittelbaren
Auswertung ist gleichzeitig anhand der Bilder, die
vorzugsweise auch in Zeitlupe dargestellt werden können,
eine Schulung der Patienten möglich.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht
schließlich darin, daß sämtliche Meßergebnisse
einschließlich der Videobilder, der durch das Laufband
vorgegebenen Laufbedingungen und der für die Entscheidung
über den Beginn der eigentlichen Messung notwendigen
Meßwerte in einem Rechner unter dem Betriebssystem
"windows" synchron verknüpft werden und die Durchführung
der Messung und Auswertung der Meßergebnisse "on-line"
erfolgt. Durch die Darstellung der Meßergebnisse - über
die Verknüpfung mit dem Rechner - während des Meßvorgangs
ist es möglich, die Meßbedingungen zu modifizieren und zu
verbessern sowie gezielt und unmittelbar auf das
Verhalten der Testperson einzuwirken. Zusammenhänge
zwischen Ursache und Wirkung, d. h. zwischen Bewegung und
Meßergebnis, sind unmittelbar erkennbar. Die Vorteile des
erfindungsgemäßen Meßverfahrens zur Durchführung der
Ganganalyse liegen letztlich darin, daß mit Messungen von
vergleichsweise geringem Umfang hinreichend exakte
Aussagen über das Gangverhalten möglich sind. Das
vorgeschlagene Meßverfahren überzeugt insbesondere durch
Praxisrelevanz, da die Durchführung und Auswertung der
Messung nicht an die Fähigkeiten und Erfahrungen einiger
weniger spezialisierter Bedienungspersonen gebunden ist
und somit auch in kleineren Einrichtungen, beispielsweise
in einer Orthopädiewerkstatt, angewendet werden kann und
dennoch aussagekräftige Ergebnisse liefert. Damit sind
letztlich die Voraussetzungen für eine verbesserte
Diagnose und Therapie im Bereich der Orthopädie und
Chirurgie sowie während des Rehabilitationsprozesses
geschaffen.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche 2 bis 8.
Die Ausgabe wird weiterhin durch eine Messan
ordnung gemäß Anspruch 9 gelöst, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass
am Proband ein Pulsmeßgerät zur Ermittlung einer
gleichmäßig belasteten Laufphase sowie an dessen das
Gangverhalten bestimmenden Körpergelenken Winkelgeber zur
direkten zweidimensionalen Winkelbestimmung angebracht
sind, wobei die Meßvorrichtungen über ein Trenngerät zur
galvanischen Trennung mit dem Rechner verbunden sind.
An jeder Seite des Laufbandes, dessen Geschwindigkeit
über den Rechner interaktiv steuerbar ist, ist eine
Videokamera angeordnet, wobei jede Kamera über einen
Vierquadrantenselektor, der über den Rechner gesteuert
ist, angeschlossen ist. Dadurch ist es möglich, den auf
dem Laufband befindlichen Patienten gleichzeitig von vier
Seiten auf einem Videomonitor zu betrachten, d. h. seine
Bewegungen in Verbindung mit den von den Meßeinrichtungen
gelieferten Meßkurven und -parametern bei einer
bestimmten Bandgeschwindigkeit bzw. Schrittfrequenz zu
beurteilen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist das zwischen den
Meßeinrichtungen am Patienten und dem Rechner angeordnete
Trenngerät, das auf dem Prinzip linearer Opto-Koppler
basiert. Über das Trenngerät wird eine Vielzahl am
Patienten aufgenommener Meßsignale mittels eines einzigen
Dreikanalkabels, in dem 48 ankommende Signale zu drei
abgehenden Signalen zusammengefaßt werden, zum Rechner
geleitet. Es wird somit eine Vielzahl von Signalen zu
einem einzigen Signal verknüpft, und der Patient ist nur
durch ein einziges Kabel mit dem Rechner verbunden. Der
Patient, der sich ohnehin auf dem Laufband an Ort und
Stelle bewegt, ist somit in seiner Bewegungsfreiheit
nicht beeinträchtigt, so daß praxisnahe, dem
tatsächlichen Gangverhalten entsprechende Ergebnisse
erreicht werden.
Andererseits dient das Trenngerät auch dem Zweck, die
beispielsweise bei den Winkelgebern erforderliche
Meßfrequenz zur Erfassung schneller Körperbewegungen zu
ermöglichen. Insbesondere wird jedoch mittels des
Trenngerätes durch galvanische Trennung in einen
Batterieteil und einen Netzteil eine vollkommene Trennung
zwischen dem an die Meßeinrichtungen angeschlossenen
Patienten und dem Rechner herbeigeführt. Elektrische
Fehler im Bereich der Rechentechnik können somit nicht
auf den Patienten übertragen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Übertragung
der Meßsignale zum Rechner auch berührungslos, zum
Beispiel über Funk, erfolgen. In diesem Fall entfällt das
Verbindungskabel zwischen Patient und Rechner und eine
besondere elektrische Trenneinrichtung ist nicht
erforderlich.
Der Meßplatz zur Durchführung der Ganganalyse ist somit
einfach und kostengünstig aufgebaut und benötigt wenig
Platz. Es ist möglich, sofort, d. h. noch während der
Messung, sehr genaue Meßergebnisse in Form von Parametern
und graphischen Darstellungen, und zwar unmittelbar in
Verbindung mit den Videobildern, zu erhalten. Die
Verwendung eines Videorecorders bietet gleichermaßen die
Möglichkeit, die Meßergebnisse in Verbindung mit den
Videobildern zu einem späteren Zeitpunkt zu vergleichen
bzw. zu unterschiedlichen Zeitpunkten an ein und
demselben Patienten vorgenommene Ganguntersuchungen
einander gegenüberzustellen. Das Gangverhalten eines
Patienten kann somit über einen längeren Zeitraum in
Abständen überprüft werden, um daraus Rückschlüsse über
die Wirkung therapeutischer Maßnahmen ziehen zu können
oder den Rehabilitationsverlauf exakt zu kontrollieren.
Das ist möglich, weil aufgrund identischer,
reproduzierbarer Randbedingungen die jeweiligen Meßdaten
tatsächlich auch vergleichbar sind. Gleichermaßen kann
ein Vergleich mit Normwerten erfolgen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Messanordnung sind
Gegenstand der
Unteransprüche 10 bis 17.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ganganaly
semeßplatzes für die Routineanwendung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des Ergebnisses am
Kniegelenk durchgeführter Winkelmessungen
während eines Doppelschrittes bei einer
gesunden Testperson und einem Prothesenträger;
Fig. 3 eine zyklische Darstellung des Körperschwer
punktverlaufs beim Gehen; und
Fig. 4 das Ergebnis einer Körperschwerpunktmessung
bei einem Stehtest.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Ganganalysemeßplatz als Kernstück
der Meßanordnung ein Laufband 1, dessen Steuerung
interaktiv über einen Rechner 3 erfolgt. An jeder Seite
des Laufbandes 1 ist jeweils eine Videokamera 2a bis 2d
angeordnet. Die Videokameras 2a bis 2d sind an einen
Vierquadrantenselektor 10 angeschlossen, der seinerseits
mit einem Videorecorder 12 und einem Videomonitor 11
verbunden ist. Die Steuerung des Vierquadrantenselektors
10 erfolgt ebenfalls über den Rechner 3.
An der auf dem Laufband 1 befindlichen Testperson 4 sind
im Bereich des Hüftgelenks, des Kniegelenks und des
Sprunggelenks Winkelgeber 5a, 5b und 5c angebracht, um
die Lageänderung einzelner Körpersegmente zueinander beim
Gehen zu bestimmen. Fig. 2 gibt beispielhaft eine
Graphikinformation über die Kniewinkelverläufe bei einem
Doppelschritt wieder, wobei mit den durchgezogenen Linien
die Winkel bei einem Prothesenträger und mit den
strichlierten Linien die Kniewinkel einer gesunden
Testperson dargestellt sind. Ausgehend von ansonsten
gleichen Randbedingungen lassen sich Vergleiche mit
normalem Gangverhalten anstellen und bereits hieraus
brauchbare Rückschlüsse auf den Zustand und Sitz einer
Prothese ziehen sowie geeignete Maßnahmen einleiten.
Im Bereich der Fußsohlen der Testperson befinden sich
Drucksensoren 6 in Form von Kraftmeßsohlen, mit denen
Druckspitzen bzw. Hochdruckbereiche festgestellt werden.
Andererseits wird auch die Kraftverteilung am Fuß vom
Beginn bis zum Ende des Abrollvorgangs gemessen. Eine
derart dynamische Messung gibt Auskunft über das
Gehverhalten des untersuchten Patienten, beispielsweise
anhand der Schwerpunktverteilung während des Laufens,
aber auch bei einem Stehtest, wie in den Fig. 3 und 4
gezeigt wird. Aufgrund der gemessenen Druckspitzen werden
zum Beispiel Überbelastungen festgestellt, um danach
orthopädische Einlagen für Schuhe optimal ausbilden zu
können.
An einzelnen Muskelbereichen des Patienten sind, wie in
Fig. 1 angedeutet ist, Muskelpotentialsensoren (EMG-
Sensoren) 8 angeordnet. Anhand des entsprechenden
Meßergebnisses wird eine Aussage über die Aktivität
einzelner Muskeln mit Rückschlüssen auf das Gangverhalten
getroffen.
Schließlich ist am Körper der Testperson noch ein
Pulsmeßgerät 7 angebracht. Diese
Energieverbrauchsmeßeinrichtung dient insbesondere dazu,
die energetischen Verhältnisse des Bewegungsverhalten des
Patienten anzuzeigen. Wenn ein energetisch stabiler
Zustand erreicht ist, wird die Messung für die
Ganganalyse durchgeführt, die somit unter
gleichbleibenden Bedingungen auch wiederholt werden kann.
Die Meßeinrichtungen 5 bis 8 sind an ein Trenngerät 9
angeschlossen, das am Patient angebracht ist, in der
Zeichnung der Übersichtlichkeit halber aber separat
dargestellt ist. Im Trenngerät 9 wird eine Vielzahl von
Meßdaten, die auch mit hoher Frequenz, beispielsweise mit
500 Messungen pro Sekunde, aufgenommen werden, in drei
Signale umgewandelt und über ein Dreikanalkabel 15 zum
Rechner 3 geleitet. Eine wesentliche Funktion des als
Opto-Koppler ausgebildeten Trenngeräts 9 ist aber die
Trennung des Patienten von dem medizinelektrisch
unsicheren Rechnerteil durch galvanische Trennung.
Aufgrund der derart hergestellten Anbindung an den
Rechner 3 können nun sämtliche gemessenen Daten,
einschließlich der Bandgeschwindigkeit bzw.
Schrittfrequenz, am Rechner 3 bzw. am Monitor 13 "on-
line" verfolgt werden, wobei die Möglichkeit der
unmittelbaren Einflußnahme auf den Patienten besteht, um
optimale, reproduzierbare Randbedingungen für den
Meßvorgang zu schaffen. Die Meßergebnisse können synchron
und überlagert oder im Vergleich mit früheren Messungen
auf dem Monitor dargestellt werden. Gleichzeitig können
die den aktuellen Meßdaten entsprechenden Bewegungen von
vier Seiten auf dem Videomonitor 11 beobachtet werden.
Die Speicherung der Videobilder mit Hilfe des
Videorecorders 12 gestattet auch zu einem späteren
Zeitpunkt die Auswertung der Meßergebnisse anhand der
tatsächlichen Bewegungen.
An den Rechner 3 ist außerdem ein Drucker 14
angeschlossen, der die Parameter und Graphikinformationen
der Ganganalyse, wie beispielsweise in den Fig. 2 bis
4 gezeigt, in Papierform wiedergibt.
1
Laufband
2
a-
2
d Videokamera
3
Rechner
4
Testperson (Patient)
5
a Winkelgeber am Hüftgelenk
5
b Winkelgeber am Kniegelenk
5
c Winkelgeber am Sprunggelenk
6
Drucksensor
7
Pulsmeßgerät
8
Muskelpotentialsensoren (EMG-Sensoren)
9
Trenngerät
10
Vierquadrantenselektor
11
Videomonitor
12
Videorecorder
13
Monitor
14
Drucker
15
Dreikanalkabel
Claims (17)
1. Verfahren zur Analyse des menschlichen Ganges durch
Messung der beim Gehen auf einem Laufband mit
vorgegebener Geschwindigkeit auftretenden kinetischen
und kinematischen Wirkungen des Körpers mittels der
von den Füßen eines Probanden ausgehenden Druckkräfte
sowie des Muskelpotentials, wobei der Proband
videotechnisch beobachtet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Anfangsphase eine Messung
der Schrittfrequenz sowie der physischen Belastung
über die Pulsfrequenz vorgenommen wird und in einer
durch gleichmäßige Puls- und Schrittfrequenz
bestimmten konstanten Laufphase gemeinsam mit der
Ermittlung der Druckverteilung und der Druckspitzen
an der Fußsohle eine direkte zweidimensionale
Bestimmung der Winkelstellung durch das Gangverhalten
beeinflußter Gelenke vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufbandgeschwindigkeit entsprechend dem
Krankheitsbild des Probanden eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe der graphischen Darstellung des
Druckverlaufs bzw. der Druckspitzen
Schwerpunktsverlagerungen während des Stehens und
Gehens dargestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Feststellung von Lageveränderungen beim Gehen
Winkeländerungen am Sprunggelenk und/oder am
Kniegelenk und/oder am Hüftgelenk gemessen werdet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das durch die Bandgeschwindigkeit
bzw. Schrittfrequenz und den Energieverbrauch bestimmte
Laufregime und die aus dem Gangverhalten resultierenden
Meßdaten "on line" über einen an den Probanden
angeschlossenen Rechner dargestellt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die videotechnische Überwachung an vier Seiten des
Probanden vorgenommen und die erhaltenen Gangbilder
nebeneinander oder einzeln dargestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gangbilder in Zeitlupe dargestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die am Probanden abgenommenen
Meßdaten der Ganganalyse in Form von Parametern
und/oder als graphische Information in Verbindung mit
den Videobildern des Gangverhaltens dargestellt werden.
9. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit einem Laufband mit einstellbarer
Geschwindigkeit, einem Kamerasystem zur visuellen
Beobachtung des Probanden Druck- und Muskelpotential
sensoren an den Füßen bzw. am Körper des Probanden
sowie einem mit den Meßvorrichtungen verbundenen
Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß am Proband ein
Pulsmeßgerät (7) zur Ermittlung einer gleichmäßig
belasteten Laufphase sowie an dessen das Gangverhalten
bestimmenden Körpergelenken Winkelgeber (5) zur
direkten zweidimensionalen Winkelbestimmung angebracht
sind, wobei die Meßvorrichtungen über ein Trenngerät
(9) zur galvanischen Trennung mit dem Rechner (3)
verbunden sind.
10. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß vier an je einer Seite des Laufbandes (1) angeord
nete Videokameras (2) vorgesehen und über einen
Vierquadrantenselektor (10) an den Rechner (3)
angeschlossen sind.
11. Meßanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vierquadrantenselektor (10) zur gleichzeitigen
oder Einzeldarstellung der Videobilder auf einem
Videomonitor (11) - sowohl in Normalgeschwindigkeit
als auch in Zeitlupe - vom Rechner (3) steuerbar ist.
12. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Videomonitor (11) ein
Videorecorder (12) zugeordnet ist.
13. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trenngerät (9) zur Weitergabe einer Vielzahl
am Körper des Probanden gemessener Signale zum Rechner
(3) und zur Trennung des elektrischen Durchgriffs vom
Rechner zum Probanden ein linearer Opto-Koppler ist.
14. Meßanordnung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trenngerät (9) über ein Drei
kanalkabel (15) zur Weiterleitung sämtlicher am
Körper des Probanden gemessener Signale in lediglich
drei zusammengefaßten Signalen mit dem Rechner ver
bunden ist.
15. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Vermeidung der Kabelverbindung zwischen Pro
band und Rechner die ermittelten Signale über Funk
und/oder Infrarot zum Rechner übertragbar sind.
16. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeit des Laufbandes (1) über den
Rechner (3) interaktiv steuerbar ist.
17. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß an den Rechner (3) zur
zahlenmäßigen Wiedergabe und graphischen Darstellung
der Meßergebnisse ein Monitor (13) und ein Drucker
(14) angeschlossen sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944418475 DE4418475C2 (de) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges |
PCT/DE1995/000651 WO1995031933A1 (de) | 1994-05-20 | 1995-05-12 | Mess-anordnung zur analyse des menschlichen ganges |
AU24443/95A AU2444395A (en) | 1994-05-20 | 1995-05-12 | Measuring arrangement for analysing the human gait |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944418475 DE4418475C2 (de) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4418475A1 DE4418475A1 (de) | 1995-11-30 |
DE4418475C2 true DE4418475C2 (de) | 2002-10-24 |
Family
ID=6519073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944418475 Expired - Lifetime DE4418475C2 (de) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2444395A (de) |
DE (1) | DE4418475C2 (de) |
WO (1) | WO1995031933A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012103971A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Technische Universität Darmstadt | Verfahren und Testeinrichtung zur Durchführung von Tests mit einer Prothese |
DE102012103972A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Technische Universität Darmstadt | Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen von Tests mit einer Testprothese |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19625890B4 (de) * | 1996-06-27 | 2005-08-04 | Bayerische Motoren Werke Ag | Steuerverfahren für eine Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs |
WO1998003110A2 (en) * | 1996-07-18 | 1998-01-29 | Curchod Donald B | Motion measurement apparatus |
DE10031887B4 (de) * | 2000-06-30 | 2008-02-07 | Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg | System für Implantationen von Kniegelenksprothesen |
DE10059907A1 (de) * | 2000-12-01 | 2002-06-06 | Bs Biometric Systems Gmbh | Vorrichtung zum Erkennen oder Verifizieren eines Menschen |
AUPR400801A0 (en) * | 2001-03-27 | 2001-04-26 | Kinchington, Michael | A foot movement monitoring and measuring device |
EP1651106A4 (de) * | 2003-07-09 | 2009-05-27 | Medical Technologies Unltd Inc | Umfassende neuromuskuläre profileinrichtung |
FR2871602B1 (fr) * | 2004-06-11 | 2018-08-17 | Yves Thepault | Dispositif de controle d'acces physique des personnes a verification de l'unicite de passage |
US8382684B2 (en) | 2005-03-11 | 2013-02-26 | Rsscan International | Method and apparatus for displaying 3D images of a part of the skeleton |
FR2884405B1 (fr) * | 2005-04-15 | 2012-11-30 | Daniel Boschat | Procede et dispositif autonome pour analyser et optimiser simultanement les actions de zones osteo-articulaires choisies et l'evolution des appuis au sol dans la posture ou la gestuelle d'une personne |
EP2228010A1 (de) | 2009-02-20 | 2010-09-15 | Schuh + Sport Molitor GmbH | Verfahren zur Ermittlung der Auswirkung von Schuheinlagen auf das Gangbild einer Person beim Laufen |
EP2308373A1 (de) | 2009-10-12 | 2011-04-13 | RSSCAN International NV | Vorrichtung und Verfahren zur Analyse des Ganges einer Person |
CN102921162B (zh) * | 2012-10-27 | 2015-01-21 | 安徽埃力智能科技有限公司 | 自助式平衡与步态训练系统及方法 |
WO2015059332A1 (es) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | Francisco Jose Beneyto Abad | Zapatilla de talón suspendido y procedimiento para facilitar la adaptación a la técnica de carrera natural de talón suspendido |
DE102014006690A1 (de) | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Otto Bock Healthcare Gmbh | Verfahren zur Feststellung der Ausrichtung eines Systems und Anzeigesystem |
GB201620638D0 (en) | 2016-12-05 | 2017-01-18 | Equi+Poise Ltd | A gait analysis system |
CN110141239B (zh) * | 2019-05-30 | 2020-08-04 | 东北大学 | 一种用于下肢外骨骼的运动意图识别及装置方法 |
CN110638449B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-05-18 | 福州大学 | 一种基于机械功的肌肉量化分析方法 |
CN112754468B (zh) * | 2021-01-07 | 2022-08-05 | 华南理工大学 | 一种基于多源信号的人体下肢运动检测及识别方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4813436A (en) * | 1987-07-30 | 1989-03-21 | Human Performance Technologies, Inc. | Motion analysis system employing various operating modes |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4566461A (en) * | 1983-02-15 | 1986-01-28 | Michael Lubell | Health fitness monitor |
JP2601224Y2 (ja) * | 1992-03-06 | 1999-11-15 | 株式会社キャットアイ | 脈拍計 |
-
1994
- 1994-05-20 DE DE19944418475 patent/DE4418475C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-12 WO PCT/DE1995/000651 patent/WO1995031933A1/de active Application Filing
- 1995-05-12 AU AU24443/95A patent/AU2444395A/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4813436A (en) * | 1987-07-30 | 1989-03-21 | Human Performance Technologies, Inc. | Motion analysis system employing various operating modes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
C. MAINKA, U. BOENICK: Ingegrierte Gangbild- analyse für zukünftige routinemäßige klinische Anwendungen, Biomedizinische Technik, Bd.38, H.12,1993, S.325-331 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012103971A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Technische Universität Darmstadt | Verfahren und Testeinrichtung zur Durchführung von Tests mit einer Prothese |
DE102012103972A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Technische Universität Darmstadt | Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen von Tests mit einer Testprothese |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4418475A1 (de) | 1995-11-30 |
WO1995031933A1 (de) | 1995-11-30 |
AU2444395A (en) | 1995-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4418475C2 (de) | Verfahren und Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges | |
DE60130325T2 (de) | Analyseverfahren von unregelmässigkeiten in menschlicher fortbewegung | |
DE3688080T2 (de) | Elektroenzephalograph zum nachweis der aufmerksamkeit. | |
DE102007049323A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Ganganalyse unter Einsatz eines Laufbandes | |
DE69031118T2 (de) | Analysesystem und verfahren für das gehirnbiopotential | |
DE69530207T2 (de) | Vorrichtung zur impedanz-kardiographie | |
DE202018006818U1 (de) | System zur optimierten Gelenküberwachung in der Physiotherapie | |
DE69128044T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Anzeige und Auswertung der Schluckbewegung eines Patienten | |
DE10257743B4 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Perfusion in einem Gewebebereich und des Blutflusses durch einzelne Blutgefäße | |
EP2328473B1 (de) | Anordnung mit tastkopf mit wenigstens zwei elektroden zur impedanzmessung und verfahren hierzu | |
DE102012209359A1 (de) | Anordnung und Verfahren zum Training des Ganges | |
WO1998046120A2 (de) | Endoskopisches system | |
Ricci et al. | Study of focal epilepsy by multichannel neuromagnetic measurements | |
DE10211765B4 (de) | Vorrichtung zur Lokalisation des Zielpunktes von Elektroden zur Hirnstimulation, insbesondere zur Tiefenhirnstimulation | |
DE3246809A1 (de) | Mess- und steuersystem | |
WO2007131542A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur ganganalyse | |
DE2604177A1 (de) | Verfahren und messanordnung zur minderung der emotionellen beeinflussung im verlaufe von instrumentalen diagnostischen messungen | |
DE19846898A1 (de) | Vorrichtung zur Erfassung koordinativer Fähigkeiten | |
DE602005002307T2 (de) | Optisches Mess-System für Lebenwesen und Methode | |
DE2753041A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur unterstuetzung und ggf. ueberwachung aerobischer fitnesstrainingsuebungen | |
DE69731348T2 (de) | Vorrichtung zur graphischen Darstellung der im Körper gegenwärtigen angekoppelten Therapien- und messgeräte | |
DE102010063818A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Erfassung der Mobilität einer Person | |
DE29512711U1 (de) | Meßsystem zur statischen und dynamischen Druckverteilungsmessung an der Fußsohle des Menschen | |
Cremades et al. | Concurrent validity and reliability of lower and upper alpha activities as measures of visual and kinesthetic imagery ability | |
AT513434B1 (de) | Diagnosegerät und Verfahren zur Beurteilung von Gelenken |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |