EP3038517A1 - Verfahren und vorrichtung zur erhebung von daten für die posturographie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erhebung von daten für die posturographie

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Publication number
EP3038517A1
EP3038517A1 EP14780400.9A EP14780400A EP3038517A1 EP 3038517 A1 EP3038517 A1 EP 3038517A1 EP 14780400 A EP14780400 A EP 14780400A EP 3038517 A1 EP3038517 A1 EP 3038517A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
platform
electromagnet
computer
time
converter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14780400.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mehmet Eylem KIRLANGIC
Martina MINNEROP
Christian SPROSS
Boris BOECKEM
Markus PAULZEN
Manfred Bednarek
Silke LUX
Katrin Amunts
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP3038517A1 publication Critical patent/EP3038517A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • A61B5/4538—Evaluating a particular part of the muscoloskeletal system or a particular medical condition
    • A61B5/4561—Evaluating static posture, e.g. undesirable back curvature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1127—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb using a particular sensing technique using markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4005—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the sensory system
    • A61B5/4023—Evaluating sense of balance
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient; User input means using visual displays
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1128—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb using a particular sensing technique using image analysis

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for collecting data for posturography.
  • Devices for posturography are used to determine the functioning of equilibrium regulation in the state, e.g. the lower extremities are loaded by force.
  • the devices of the prior art include, for.
  • an oscillatory platform that healthy people can use as subjects, patients or animals.
  • Such a swingable platform is connected at its corners with springs.
  • such a device can be equipped with a mechanical provocation unit that can be installed in one of the two horizontal axes of the platform.
  • Such devices are known from Haider-Bioswing GmbH.
  • the device according to the prior art does not allow intra- and inter-individual comparability of measurements in the context of studies.
  • the measurement of the movements of the platform is carried out by an acceleration sensor, wherein the distance traveled is calculated from the measured value to quantify the measurement. This additionally induces calculation errors.
  • an acceleration sensor wherein the distance traveled is calculated from the measured value to quantify the measurement. This additionally induces calculation errors.
  • the provocation unit must be mechanically released for a measurement to start. While the device of the prior art may be used for therapeutic purposes, it is not intended and not suitable for use in diagnostics.
  • Confirmation copy become light.
  • a device is to be made available with which parameters or measurement data for a diagnosis for coordinative disturbances can be determined.
  • the function of the equilibrium of a subject can be analyzed.
  • a subject within the meaning of the invention can be understood to mean a healthy person, a patient or an animal.
  • the device according to the invention comprises an oscillatable platform on which the subject can pose.
  • the ability to vibrate can be given by a suspension to springs.
  • the platform interacts with an electromagnet, which is preferably mounted below the platform and which can be switched on and off via a power supply via a circuit.
  • the electromagnet is displaceable in two axes, which are preferably perpendicular to each other, parallel to the plane of the platform. This makes the platform deflectable.
  • the electromagnet can be mounted on two vertically stacked rails, which provide a Allow movement of the electromagnet in two mutually perpendicular axes.
  • the electromagnet is connected to a power supply.
  • the power supply may be, for example, a power supply or a battery.
  • the platform may be in a frame or frame in which it is suspended by springs.
  • a plate fixed to the frame or frame so that its position is fixed.
  • this plate (a) are, for example, rails, on which there is another plate (b).
  • the plate (b) is then movable on the plate (a) in two opposite directions.
  • the plate (b) in this particular embodiment there is another plate (c) movable on the plate (b) via rails in two opposite directions perpendicular to the directions in which the plate (b) can move.
  • the electromagnet On the plate (c) is the electromagnet.
  • the solenoid can be placed below the platform in a desired position.
  • the platform has a magnetizable body, for example a ferromagnetic metal body, for example in the form of a metal plate, which reacts to the magnet.
  • the magnetizable body or the metal plate made of ferromagnetic material can be glued to the platform, for example.
  • the metal body is fixed under the platform.
  • the device may further comprise a computer which controls the switching on and off of the electromagnet. This can be done via an analog / digital converter card (A / D converter card) and a circuit.
  • the power supply may be in communication with the A / D converter or the circuit.
  • An A / D converter according to the invention is to be understood as meaning a converter which has an interface with an A / D converter and a D / A converter.
  • the device may have lifting means which allow lifting of the electromagnet. With these lifting means, the electromagnet can be brought to the magnetizable body or the magnetizable plate.
  • the platform has an accelerometer connected to the computer via the A / D card.
  • the platform is preferably equipped with at least one position marker, which allows the detection of the exact position of the platform.
  • several position markers for example two, three or four position markers are mounted on the platform.
  • Three, four or more position markers have the advantage that a plane can be defined, making the measurement more precise.
  • the device includes a digital camera.
  • the digital camera detects the position of the position markers on the platform. From these positions, the movement of the platform is captured on the image sequences.
  • the device comprises a time-variable display, which is detected by the digital camera.
  • the time-varying display may be a mount on which bulbs are mounted, which at different times produce different patterns that can be registered by the digital camera. For example, several LED lamps can illuminate in predetermined temporal sequences in different patterns and / or colors.
  • the time-varying display may also be a clock or a time-varying pattern that can be represented by scoreboards.
  • the time-variable display is connected to the computer via the A / D card.
  • the time-varying display is preferably associated with at least one additional position marker, which is recorded with the digital camera and which makes it easier for the computer to recognize the position of the variable time display.
  • the digital camera can record the movement of the subject.
  • the figure shows the device according to the invention in a schematic form. It shows:
  • Fig. 1 A schematic representation of the device.
  • Figure 1 shows a platform 1, which is equipped with an acceleration sensor 2 and to which a magnetizable body 3 is attached in the form of a ferromagnetic metal plate.
  • the acceleration sensor 2 is connected to an A / D converter 4.
  • the A / D converter is in communication with a computer 5.
  • Position marker 6 is located on the platform 1.
  • a time-variable display 7, which also has position markers 8, is also connected to the A / D converter 4.
  • the A / D converter 4 is connected to a circuit 9 in connection.
  • the circuit 9 is connected to a power supply 10 and to an electromagnet 11.
  • the electromagnet 11 is located on a displaceable in two axes plate 12 which is positioned on a further plate 13.
  • the device comprises a digital camera 14 which is connected to the computer 5.
  • the platform is first fixed.
  • the electromagnet is powered by the power supply and the circuit with power.
  • the electromagnet is brought by the lifting mechanism to the electromagnetic body, which is located at the bottom of the platform.
  • the electromagnetic body which is located at the bottom of the platform.
  • the subject positions himself on the fixed platform and assumes the desired posture. With the start of the measurement, the power is turned off, whereby the electromagnet is demagnetized.
  • the electromagnet is changed in its position before switching off, so that the platform is moved by the interaction between the magnetizable body and the electromagnet in the desired starting position.
  • the electromagnet is turned off. Opposite the rest position is now an elongation, from which the platform can swing.
  • the switching on and off of the electromagnet can be controlled via the computer.
  • the subject climbs the platform (1) after the platform (1) has been fixed by means of the electromagnet (11).
  • the fixation of the platform by the electromagnet can be done in the zero position or in a deflected position.
  • the fixation of the platform has the consequence that the starting position for the measurement is defined and that the subject comes from a rest position in a situation in which no provocation takes place or alternatively in which a provocation is triggered.
  • the method can be used for diagnostic purposes because it ensures intra- and inter-individual comparability. For example, groups of people of different ages or with different clinical pictures can be compared.
  • the acceleration values are recorded by the acceleration sensor and forwarded to the computer via the A / D card.
  • the digital camera captures both the subject, the platform with the position markers, and the time-variable display with its associated position marker.
  • the image information of the digital camera is forwarded to the computer.
  • the measured acceleration data and the image information are stored.
  • the computer assigns simultaneous measurement data from the acceleration sensor and the digital camera to each other.
  • the computer preferably has pattern recognition software that automatically recognizes the position markers or platform on the images.
  • the position markers which may be recognized by the pattern recognition software, may be located on the platform, on the time-varying display and / or on the subject.
  • the pattern recognition software may recognize the platform, the temporally variable display and / or the subject without position markers. This captures the position of the platform.
  • the position of the time-varying display is recognized by the computer.
  • the computer can extract the time information, which is coded for example by means of lighting, LED, or another type of display, such as a clock, by means of suitable software.
  • the time information which is coded for example by means of lighting, LED, or another type of display, such as a clock, by means of suitable software.
  • LED's as a time-variable display may be arranged side by side a plurality of bulbs, which light up in a time-varying patterns and allow a temporal assignment.
  • the recognition of the time-variable display is facilitated by the associated position marker.
  • the position markers are recognized by the computer.
  • the position of the time display is known and programmed in relation to the position marker. This makes it easier to identify the time information.
  • the position data for the platform with the associated time information is available on the image data.
  • the data of the time variable display are forwarded to the computer along with the data of the acceleration sensor via the A / D card and stored.
  • the time and acceleration data are assigned to each other.
  • This provides the image information for one point in time and the acceleration data for the same point in time.
  • the image and acceleration information for the same time points are assigned to each other.
  • signals can be measured, such as biological signals such as electromyogram and / or electrocardiogram and / or electroencephalogram.
  • non-biological signals such as a sound signal, a signal from a clock and / or trigger signal from at least one other device can be measured.
  • the higher frequency would have to be downsampled, or the lower frequency would have to be interpolated. Usually downsampling from higher to lower frequencies takes place.
  • the subject's movements can also be recorded with the digital camera and transmitted to the computer. It is possible at certain positions of the subject, for example, to mount at certain joint positions markers whose movement can also be recorded by the digital camera and transmitted to the computer. Furthermore, the subject may assume predetermined posture with open or closed eyes.
  • the prior art system has been extended with an electromagnet, an A / D converter, a Kinect camera, a webcam, and four position markers, so that a standardized computer-controlled measurement start is possible, and both the acceleration of the platform with one Accelerometer, as well as their position can be detected with a digital camera.
  • the test person and / or patient should complete usual exercises on the platform for post-surgery (eg two-legged standing with open and closed eyes or head tilt to the rear, standing on one leg, two-legged standing on a foam pad with open and closed eyes) .
  • post-surgery eg two-legged standing with open and closed eyes or head tilt to the rear, standing on one leg, two-legged standing on a foam pad with open and closed eyes
  • no irreversible structural changes were made to the main structure of the platform, so that all parts are modular and can be dismantled again.
  • holes were created for additional screws (three at each corner, a total of twelve holes).
  • the electromagnet is mounted on a plate supporting two rail systems and can be deflected on two axes. This plate is located under the platform and is attached to it.
  • the electromagnet is connected to the A / D converter so that its activation / deactivation can be controlled by a computer. Since the platform itself is not magnetic, a ferromagnetic plate (1 1, 5 cm x 10 cm x 1 cm) was mounted under the platform (glued). The magnetization follows through the power supply via a circuit. The synchronization of video images with the acceleration
  • Time series is through a series of LEDs that are sequentially enabled / disabled. They are located together with their own position markers on a separate bracket that is not attached to the platform. These LEDs are automatically detected on the video images. Since the LED's in addition lead time stamp via the A / D converter card to the receiving computer, a synchronization of time series, and video sequences is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhebung von Daten für die PostUrographie. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Plattform (1) ein magnetisierbarer Körper (3) und ein Beschleunigungssensor (2) befinden, die über einen A/D-Wandler (4) an einen Computer (5) angeschlossen sind, dass sich unterhalb der Plattform (1) ein Elektromagnet (11) befindet, der in zwei Achsen parallel zur Ebene der Plattform (1) verschiebbar angebracht ist, wobei der Elektromagnet über eine Schaltung (9) an einen A/D-Wandler (4) und eine Stromversorgung (10) angeschlossen ist, dass eine zeitlich variable Anzeige (7), die an den A/D-Wandler (4) angeschlössen ist, sowie eine Digitalkamera (14) vorhanden ist, welche an den Computer (5) angeschlossen sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es nunmehr möglich, die posturographischen Messungen zu standardisieren, die Beschleunigung und die Position der Plattform (1) simultan zu erfassen und variabelere Provokationen durchzuführen.

Description

B e s c h r e i b u n g
Verfahren und Vorrichtung zur Erhebung von Daten für die Posturographie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhebung von Daten für die Posturographie.
Vorrichtungen zur Posturographie werden zur Ermittlung der Funktionsfähigkeit der Gleichgewichtsregulation im Stand eingesetzt, wobei z.B. die unteren Extremitäten durch Krafteinwirkung belastet werden. Die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik umfassen z. B. eine schwingfähige Plattform, auf die sich gesunde Menschen als Probanden, Patienten oder Tiere stellen können. So eine schwingfähige Plattform ist an ihren Ecken mit Federn verbunden. Optional kann eine derartige Vorrichtung mit einer mechanischen Provokationseinheit ausgestattet sein, die in einer der beiden horizontalen Achsen der Plattform eingebaut werden kann. Derartige Vorrichtungen sind von der Firma Haider-Bioswing GmbH bekannt.
Die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik weisen jedoch Nachteile auf.
Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik ermöglicht keine intra- und interindividuelle Vergleichbarkeit von Messungen im Rahmen von Studien.
Die Messung der Bewegungen der Plattform erfolgt durch einen Beschleunigungssensor, wobei zur Quantifizierung der Messung die zurückgelegte Strecke aus dem Messwert berechnet wird. Damit werden zusätzlich Berechnungsfehler induziert. In Abhängigkeit von der Ausrichtung des Probanden ist nur entweder eine laterale oder frontale Provokation möglich. Kombinationen mit Auslenkungen in beiden hori- zontalen Achsen sind nicht durchführbar. Die Provokationseinheit muss mechanisch gelöst werden, damit eine Messung startet. Die Vorrichtung nach dem Stand der Technik kann zwar für therapeutische Zwecke verwendet werden, jedoch ist sie für den Gebrauch in der Diagnostik nicht vorgesehen und auch nicht geeignet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Standardisierung der Messung bei der Posturographie ermöglicht werden. Weiterhin soll eine Erfassung der Plattformbewegung mittels Positionsbestimmung, synchron zu den Beschleunigungsmessungen ermög-
|Bestätigungskopie| licht werden. Es soll eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, mit der Parameter bzw. Messdaten für eine Diagnostik für koordinative Störungen ermittelt werden können.
Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmalen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es nunmehr möglich, die posturographischen Messungen zu standardisieren, indem die Nullposition der Ausgangsposition für die Messung standardisiert wird, Berechnungsfehler einzu- schränken, sowie eine Provokation sowohl in lateraler, frontaler, diagonaler als auch in beliebiger Richtung und beliebiger Stärke zum Probanden zu ermöglichen. Eine mechanische bzw. manuelle Lösung der Provokationseinheit kann entfallen. Die Verwendung der Vorrichtung zur Ermittlung von Messdaten und/oder Parametern für diagnostische Zwecke wird ermöglicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden soll die Erfindung in ihrer allgemeinen Form beschrieben werden.
Mit der erfindungemäßen Vorrichtung und dem Verfahren kann die Funktion des Gleichgewichts eines Probanden analysiert werden. Unter einem Probanden im Sinne der Erfindung kann ein gesunder Mensch, ein Patient oder ein Tier verstanden werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine schwingfähige Plattform, auf die sich der Proband stellen kann. Die Schwingfähigkeit kann durch eine Aufhängung an Federn gegeben sein.
Die Plattform steht in Wechselwirkung mit einem Elektromagneten, der vorzugsweise unterhalb der Plattform angebracht ist und der über eine Stromversorgung über eine Schaltung ein und ausgeschaltet werden kann. Der Elektromagnet ist in zwei Achsen, die vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen, parallel zur Ebene der Plattform verschiebbar. Dadurch ist die Plattform auslenkbar. Dazu kann der Elektromagnet auf zwei senkrecht zueinender gestapelten Schienen montiert sein, die eine Be- wegung des Elektromagneten in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen ermöglichen.
Der Elektromagnet steht mit einer Stromversorgung in Verbindung. Die Stromversorgung kann beispielsweise ein Netzteil oder eine Batterie sein. In einer speziellen Ausführungsform kann sich die Plattform in einem Rahmen oder einem Gestell befinden, in dem sie mit Federn aufgehängt ist.
Unterhalb des Rahmens befindet sich eine Platte (a), die mit dem Rahmen oder dem Gestell fest verbunden ist, so dass ihre Position fixiert ist.
Auf dieser Platte (a) befinden sich beispielsweise Schienen, auf denen sich eine weitere Platte (b) befindet. Die Platte (b) ist dann auf der Platte (a) in zwei entgegen gesetzte Richtungen beweglich.
Auf der Platte (b) befindet sich in dieser speziellen Ausführungsform eine weitere Platte (c), die auf der Platte (b) über Schienen in zwei entgegen gesetzte Richtungen beweglich ist, die senkrecht zu den Richtungen verläuft in denen sich die Platte (b) bewegen kann. Auf der Platte (c) befindet sich der Elektromagnet. Durch eine solche, hier beispielhaft dargestellte Anordnung, kann der Elektromagnet unterhalb der Plattform in eine gewünschte Position gebracht werden.
Die Plattform verfügt über einen magnetisierbaren Körper, beispielsweise einen fer- romagnetischen Metallkörper, beispielsweise in Form einer Metallplatte, die auf den Magneten reagiert. Der magnetisierbare Körper bzw. die Metallplatte aus ferromag- netischem Material kann beispielsweise an die Plattform angeklebt sein. Vorzugsweise ist der Metallkörper unter der Plattform befestigt.
Die Vorrichtung kann weiterhin über einen Computer verfügen, der das Ein- und Ausschalten des Elektromagneten ansteuert. Dies kann über eine Analog/Digital- Wandler-Karte (A/D-Wandler-Karte) und eine Schaltung erfolgen. Die Stromversorgung kann mit dem A/D-Wandler oder der Schaltung in Verbindung stehen.
Unter einem A/D-Wandler im Sinne der Erfindung ist ein Wandler zu verstehen, der eine Schnittstelle mit einem A/D-Umsetzer und einen D/A-Umsetzer besitzt.
Signale sollen so von analog in digital und von digital in analog umgewandelt werden können. Weiterhin kann die Vorrichtung über Hebemittel verfügen, die ein Anheben des Elektromagneten ermöglichen. Mit diesen Hebemitteln kann der Elektromagnet an den magnetisierbaren Körper oder die magnetisierbare Platte herangeführt werden.
An der Plattform ist ein Beschleunigungssensor angebracht, der über die A/D-Karte an den Computer angeschlossen ist.
Die Plattform ist vorzugsweise mit mindestens einem Positionsmarker ausgestattet, der die Erfassung der genauen Position der Plattform ermöglicht. Vorteilhaft sind auf der Plattform mehrere Positionsmarker, beispielsweise zwei, drei oder vier Positionsmarker angebracht. Drei, vier oder mehr Positionsmarker haben den Vorteil, dass eine Ebene definiert werden kann, wodurch die Messung präziser wird.
Die Vorrichtung umfasst eine Digitalkamera.
Die Digitalkamera erfasst die Position der Positionsmarker an der Plattform. Von diesen Positionen wird die Bewegung der Plattform auf den Bildsequenzen erfasst.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine zeitlich variable Anzeige, die von der Digital- kamera erfasst wird.
Bei der zeitlich variablen Anzeige kann es sich um eine Halterung handeln, auf der Leuchtmittel angebracht sind, die zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedliche Muster erzeugen, die von der Digitalkamera registriert werden können. Beispielsweise können mehrere LED Lampen in vorgegebenen zeitlichen Sequenzen in unter- schiedlichen Mustern und/oder Farben aufleuchten. Die zeitlich variable Anzeige kann auch eine Uhr sein oder ein zeitlich variierendes Muster, das durch Anzeigetafeln dargestellt werden kann.
Die zeitlich variable Anzeige ist über die A/D Karte an den Computer angeschlossen.
Der zeitlich variablen Anzeige ist vorzugsweise mindestens ein zusätzlicher Positi- onsmarker zugeordnet, der mit der Digitalkamera aufgenommen wird und der es dem Computer vereinfacht, die Position der variablen Zeitanzeige zu erkennen.
Die Digitalkamera kann die Bewegung des Probanden aufnehmen.
Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Form. Es zeigt:
Fig. 1 : Eine schematische Darstellung der Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine Plattform 1 , die mit einem Beschleunigungssensor 2 ausgestattet ist und an der ein magnetisierbarer Körper 3 in Form einer ferromagnetischen Metall- platte angebracht ist. Der Beschleunigungssensor 2 ist an einem A/D-Wandler 4 angeschlossen. Der A/D-Wandler steht in Verbindung mit einem Computer 5. An der Plattform 1 befindet sich Positionsmarker 6. An den A/D-Wandler 4 ist weiterhin eine zeitlich variable Anzeige 7 angeschlossen, die ebenfalls Positionsmarker 8 besitzt. Der A/D Wandler 4 steht mit einer Schaltung 9 in Verbindung. Die Schaltung 9 ist mit einem Netzteil 10 und mit einem Elektromagnet 11 verbunden. Der Elektromagnet 11 befindet sich auf einer in zwei Achsen verschiebbaren Platte 12, die an einer weiteren Platte 13 positioniert ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Digitalkamera 14, die an den Computer 5 angeschlossen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Plattform zunächst fixiert.
Dazu wird der Elektromagnet über die Stromversorgung und die Schaltung mit Strom versorgt.
Vorzugsweise wird der Elektromagnet durch den Hebemechanismus an den elektromagnetischen Körper, der sich an der Unterseite der Plattform befindet, herangeführt. Das hat zur Folge, dass ein auf die Plattform aufsteigender Proband keinen großen Schwankungen ausgesetzt ist. Damit wird auch eine definierte Nullposition bei Messbeginn gewährleistet. Eine Standardisierung der Messung kann dadurch erfolgen.
Der Proband positioniert sich auf der fixierten Plattform und nimmt die erwünschte Haltung ein. Mit Beginn der Messung wird der Strom ausgeschaltet, wobei der Elektromagnet entmagnetisiert wird.
Wird der Strom ausgeschaltet, wenn sich die Plattform in Ruheposition befindet, so findet keine Provokation statt.
Ist eine Provokation als Ausgangssituation für den Messvorgang erwünscht, so wird der Elektromagnet vor dem Ausschalten in seiner Position verändert, so dass sich die Plattform durch die Wechselwirkung zwischen der magnetisierbaren Körper und dem Elektromagneten in die gewünschte Ausgangsposition bewegt.
In der gewünschten Endposition der Plattform wird der Elektromagnet ausgeschaltet. Gegenüber der Ruheposition liegt nun eine Elongation vor, aus der die Plattform schwingen kann. Das Ein- und Ausschalten des Elektromagneten kann über den Computer angesteuert werden.
Der Proband besteigt die Plattform (1) nachdem die Plattform (1) mittels des Elektromagneten (11) fixiert wurde.
Die Fixierung der Plattform durch den Elektromagneten kann in der Nullposition oder in einer ausgelenkten Position erfolgen.
Ein Ausschalten des Elektromagneten in der ausgelenkten Position führt zu einer Provokation. Wird der Elektromagnet ausgeschaltet, wenn die Plattform in der Nullposition ist, so findet keine Provokation statt.
Die Fixierung der Plattform hat die Folge, dass die Ausgangsposition für die Messung definiert ist und dass der Proband aus einer Ruheposition in eine Situation kommt, in der keine Provokation stattfindet oder alternativ in der eine Provokation ausgelöst wird. Dadurch kann das Verfahren zu diagnostischen Zwecken genutzt werden, weil eine intra- und interindividuelle Vergleichbarkeit gewährleistet wird. Beispielsweise können Personengruppen unterschiedlichen Alters oder mit unterschiedlichen Krankheitsbildern verglichen werden.
Mit dem Ausschalten des Elektromagneten beginnt die Messung.
Dabei werden die Beschleunigungswerte vom Beschleunigungssensor aufgenommen und über die A/D-Karte an den Computer weitergeleitet.
Die Digitalkamera nimmt sowohl den Probanden, die Plattform mit den Positionsmar- kern als auch die zeitlich variable Anzeige mit dem ihr zugehörigen Positionsmarker auf.
Die Bildinformationen der Digitalkamera werden an den Computer weitergeleitet. Die gemessenen Beschleunigungsdaten sowie die Bildinformationen werden gespeichert.
Dadurch dass die Beschleunigung und die Position der Plattform unabhängig voneinander gemessen werden, findet keine Berechnung statt. Daher entfallen mögliche Rechenfehler.
In einem darauf folgenden Schritt ordnet der Computer zeitgleiche Messdaten des Beschleunigungssensors und der Digitalkamera einander zu.
Der Computer hat vorzugsweise eine Mustererkennungssoftware, die die Positionsmarker oder die Plattform auf den Bildern automatisch erkennt. Die Positionsmarker, die von der Mustererkennungssoftware erkannt werden können, können sich an der Plattform, an der zeitlich variablen Anzeige und/oder an dem Probanden befinden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Mustererkennungssoftware die Plattform, die zeitlich variable Anzeige und/oder den Probanden ohne Positionsmarker erkennen. Damit ist die Position der Plattform erfasst.
Die Position der zeitlich variablen Anzeige wird vom Computer erkannt. Durch die Identifizierung der zeitlich variablen Anzeige kann der Computer die Zeitinformation, die beispielsweise durch Leuchtmittel, LED, oder eine andere Art der Anzeige, wie eine Uhr, kodiert ist, mittels einer geeigneten Software entnehmen. Bei der Verwen- dung von Leuchtmitteln, wie LED's als zeitlich variable Anzeige kann eine Mehrzahl von Leuchtmitteln nebeneinander angeordnet sein, die in einem zeitlich variierenden Muster aufleuchten und die eine zeitliche Zuordnung ermöglichen.
Vorzugsweise wird die Erkennung der zeitlich variablen Anzeige durch die ihr zugeordneten Positionsmarker erleichtert. Dazu werden die Positionsmarker vom Compu- ter erkannt. Die Position der Zeitanzeige ist im Verhältnis zum Positionsmarker bekannt und programmiert. Damit können die Zeitinformationen leichter identifiziert werden.
Dadurch stehen die Positionsdaten für die Plattform mit der zugehörigen Zeitinformation auf den Bilddaten zur Verfügung. Die Daten der zeitlich variablen Anzeige werden zusammen mit den Daten des Beschleunigungssensors über die A/D-Karte an den Computer weitergeleitet und gespeichert. Damit sind die Zeit- und Beschleunigungsdaten einander zugeordnet.
Hiermit stehen die Bildinformationen für einen Zeitpunkt und die Beschleunigungsda- ten für den selben Zeitpunkt zur Verfügung.
In einem weiteren Schritt werden die Bild und Beschleunigungsinformationen für dieselben Zeitpunkte einander zugeordnet.
Ergänzend können andere Signale gemessen werden, wie beispielsweise biologische Signale beispielsweise Elektromyogramm und/oder Elektrokardiogramm und/oder Elektroencephalogramm.
Weiterhin können nichtbiologische Signale, wie beispielsweise ein Tonsignal, ein Signal von einem Taktgeber und/oder Triggersignal von mindestens einem anderen Gerät gemessen werden.
Für den Fall, dass die Samplingfrequenzen von Beschleunigungssensor und Digital- kamera gleich sind, sind die Werte 1 :1 zuzuordnen.
Für den Fall, dass sich die Samplingfrequenzen des Beschleunigungssensors und der Digitalkamera unterscheiden, müsste entweder die höhere Frequenz einem Downsampling unterzogen werden, oder die niedrigere Frequenz interpoliert werden. Meist findet ein Downsampling von höheren zu niedrigeren Frequenzen statt. Die Bewegungen des Probanden können ebenfalls mit der Digitalkamera aufgenommen und an den Computer weitergegeben werden. Dabei ist es möglich an bestimmten Positionen des Probanden, beispielsweise an bestimmten Gelenkpositionen Marker anzubringen, deren Bewegung ebenfalls von der Digitalkamera aufgenommen und an den Computer weitergegeben werden können. Weiterhin kann der Proband vorgegebene Körperhaltung mit offenen oder geschlossenen Augen annehmen.
Die so erhaltenen Daten können ausgewertet werden. B e i s p i e l :
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft aber nicht beschränkend dargestellt.
Das System nach dem Stand der Technik wurde mit einem Elektromagnet, einem A/D- Wandler, einer Kinect-Kamera, einer Webcam und vier Positionsmarkern erweitert, so dass ein standardisierter Computergesteuerter Messbeginn möglich ist, und sowohl die Beschleu- nigung der Plattform mit einem Beschleunigungssensor, als auch deren Position mit einer Digitalkamera erfasst werden können. Der Proband und/oder Patient soll auf der Plattform für die PostUrographie übliche Übungen absolvieren (z. B. beidbeiniger Stand mit offenen und geschlossenen Augen bzw. Kopfneigung nach hinten, Stand auf einem Bein, beidbeiniger Stand auf einer Schaumstoffunterlage mit offenen und geschlossenen Augen). Bei den Entwicklungen wurden keine irreversiblen baulichen Änderungen an der Hauptkonstruktion der Plattform vorgenommen, so dass alle Teile modular sind und wieder abgebaut werden können. Nur zur Fixierung des Elektromagnets an dem Rahmen der Plattform wurden für zusätzliche Schrauben Löcher (drei an jeder Ecke, insgesamt 12 Löcher) geschaffen.
Der Elektromagnet ist auf einer Platte montiert, die zwei Schienensysteme trägt, und kann auf zwei Achsen ausgelenkt werden. Diese Platte befindet sich unter der Plattform und wird an ihr befestigt. Der Elektromagnet ist mit dem A/D Wandler verbunden, so dass dessen Aktivierung/Deaktivierung mit einem Computer gesteuert werden kann. Da die Plattform selber nicht magnetisch ist, wurde eine ferromagnetische Platte (1 1 ,5 cm x 10 cm x 1 cm) unter der Plattform montiert (geklebt). Die Magnetisierung folgt durch die Stromversorgung über eine Schaltung. Die Synchronisation von Videobildern mit den Beschleunigungs-
Zeitreihen erfolgt durch eine Reihe von LED's, die sequenziell aktiviert/deaktiviert sind. Sie befinden sich zusammen mit eigenen Positionsmarkern auf einer separaten Halterung, die nicht an der Plattform befestigt ist. Diese LED's werden auf den Videobildern automatisch erkannt. Da die LED's zusätzlich Zeitstempel über die A/D-Wandler-Karte an den Aufnahme- Computer leiten, ist eine Synchronisierung von Zeitreihen und Videosequenzen möglich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Erhebung von Daten für die PostUrographie mit einer schwingfähigen Plattform auf die sich ein Proband stellen kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich an der Plattform (1) ein magnetisierbarer Körper (3) und ein Beschleunigungssensor (2) befindet, der über einen A D-Wandler (4) an einen Computer (5) angeschlossen ist, dass sich unterhalb der Plattform (1) ein Elektromagnet (11) befindet, der in zwei Achsen parallel zur Ebene der Plattform (1 ) verschiebbar angebracht ist, wobei der Elektromagnet (11) über eine Schaltung (9) an dem A/D-Wandler (4) angeschlossen ist, dass eine zeitlich variable Anzeige (7), die an den A/D-Wandler angeschlossen ist, sowie eine Digitalkamera (14) vorhanden ist, welche an den Computer (5) angeschlossen sind und dass eine Stromversorgung (10) für den Elektromagneten vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass sie über Hebemittel verfügt, die ein Anheben des Elektromagneten (11) an die Plattform (1) ermöglichen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Plattform (1) über mindestens einen Positionsmarker (6) verfügt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zeitlich variable Anzeige (7) über mindestens einen Positionsmarker (8) verfügt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zeitlich variable Anzeige (7) eine Uhr oder eine Anzeige mit in vorgegebenen zeitlichen Abständen variierenden Mustern ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der magnetisierbare Körper (3) ein ferromagnetischer Metallkörper ist, die auf der Unterseite der Plattform (1) angebracht ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltung (9) für den Elektromagneten (11) über den A/D-Wandler (4) an den Computer (5) angeschlossen ist.
8. Verfahren zur Erhebung von Daten für die PostUrographie,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich ein Proband auf eine schwingfähige Plattform (1) stellt, welche durch einen mit Strom versorgten Elektromagneten (11) in einer festen Position gehalten wird, der Elektromagnet (1 ) ausgeschaltet wird, die Bewegung der Plattform (11 ) durch einen Beschleunigungssensor (2) registriert und über einen A/D-Wandler (4) an einen Computer (5) weitergeleitet wird, eine zeitlich variable Anzeige (7) vorgenommen wird, deren Zeitinformationen über den A/D-Wandler (4) an den Computer (5) weitergegeben werden und die Position der Plattform (1), die Bewegung des Probanden, sowie die zeitlich variable Anzeige durch eine Digitalkamera (14) gefilmt werden, wobei die Daten der Digitalkamera (14) an den Computer (5) weitergegeben werden und die vom Computer (5) erhaltenen Daten durch eine Software einander zeitlich zugeordnet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Plattform (1) durch eine Verschiebung der Position der Elektromagneten (11) unter der Plattform (1 ) in ihrer Position verschoben wird und der Elektromagnet (11) abgeschaltet wird, nachdem sich der Proband auf die Plattform (1) gestellt hat.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Proband vorgegebene Körperhaltung mit offenen oder geschlossenen Augen annimmt.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Positionserkennung der Plattform (1 ) durch den Computer mittels Posi- tionsmarkers (6) an der Plattform (1 ) erleichtert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Positionserkennung der zeitlich variablen Anzeige (7) durch den Computer (5) durch einen Positionsmarker (8) an der zeitlich variablen Anzeige (7) erleichtert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Muster der zeitlich variablen Anzeige auf den Bildern erkannt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bild- und Beschleunigungsinformationen für die selben Zeitpunkte einander zugeordnet werden.
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