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Der Einsatz inertialer Sensorik zur Bestimmung individueller Rotationsachsen im unteren Sprunggelenk

Autoren: Schlechtweg, Sascha
Rubrik: Biomechanik
Ausgabe: 12/2019
Seiten: 25-29
Jahrgang: 70
Schlüsselwörter: IMU, Sprunggelenk, Gelenkachsen, funktionelle Diagnostik, Bewegungsanalyse

Abstract

Individuelle Präventions- und Behandlungsstrategien erfordern patientenspezifische Kenntnisse über anatomische Strukturen. Obgleich häufig als relevanter Faktor diskutiert, gibt es bislang kein diagnostisches Verfahren für die untere Sprunggelenkachse, mit dem die Orientierung der Rotationsachse ökonomisch und hinreichend genau bestimmt werden kann. Ziel der Arbeit ist die Überprüfung eines Verfahrens zur Bestimmung der Orientierung der unteren Sprunggelenkachse. Zwei Segmente eines mechanischen Modells mit je einem Inertialsensor (IMU) wurden über ein Scharniergelenk miteinander verbunden. Die Rotationsachse und die Sensororientierung wurden per Ultraschall-Positionssystem in 50 zufälligen Ausrichtungen extern und mit dem neuen Verfahren bestimmt. Somit konnte die mittels IMU berechnete Achse durch ein externes Referenzsystem überprüft werden. Der Vergleich der Methoden erfolgte über eine Bland-Altman- Statistik, eine lineare Regression und eine Intra-Klassen-Korrelation. Eine mittlere Abweichung vom Referenzsystem von -0.13° und ein Korrelations-Koeffizient von r = .99 belegen die Validität des Verfahrens. Das neue System erlaubt eine ökonomische und präzise Bestimmung der Orientierung der unteren Sprunggelenkachse.

Individual prevention and treatment strategies require knowledge of the patient’s specific anatomical structures. Although it has often been discussed as a relevant factor, until now there is no diagnostic method for the subtalar joint with which the orientation of the rotation axis can be determined cost-effectively and with sufficient precision. The aim of this study was to review a method for determining the orientation of subtalar joint axis. Two segments of a mechanical model, each with an inertial measurement unit (IMU), were connected via a hinge joint. The rotation axis and the sensor orientation were determined using an ultrasound position system in 50 random directions externally and with the new method. The axis calculated using IMU could thus be verified using an external reference system. The methods were compared using a Bland-Altman analysis, linear regression and intraclass correlation. A mean deviation from the reference system of -0.13° and a correlation coefficient of r = .99 prove the validity of the method. The new system allows the cost-effective, precise determination of the orientation of the subtalar joint axis.

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