28. Jahrestagung der Deutschen Assoziation für Fuß und Sprunggelenk e.V. (D.A.F.)

M.Sc.

Prof. Dr. med.

PD Dr.

Entwicklung und Reliabilitätsprüfung eines IMU basierten 2-Segement Fußmodells zur Ganganalyse

Funktionsanalyse und Bildgebung

Freie Themen

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften) Fragestellung Instrumentierte Ganganalysen erfolgen üblicherweise mittels optischer Bewegungsanalysesystemen (OMC). Die Fuß- und Sprunggelenke werden mittels einer Drei-Segment-Analyse (Oxford Foot Model (OFM)) abgebildet. Auch wenn diese Ganganalyse den aktuellen Gold-Standard darstellt, ist sie kosten- und zeitintensiv. Inertiale Messeinheiten (IMU) könnten eine zeitsparende Alternative darstellen. Allerdings werden der Fuß und das Sprunggelenk nur als ein Segment abgebildet. Diese übermäßige Vereinfachung erlaubt keine aussagekräftige Analyse. Die Ziele dieser Studie waren (1) die Entwicklung eines 2-Segment-Fußmodells mittels IMUs, (2) die Erhebung eines Normdatensatzes, sowie (3) die Durchführung einer Reliabilitätsprüfung. Methoden Die Studie wurde von der lokalen Ethikkommission genehmigt (#19-0177). Zuerst wurde das bestehende 1-Segement Fußmodell (Fa. Noraxon, Scottsdale, USA) um einen zusätzliche IMU-Sensor am Calcaneus ergänzt (Abb.1:3). Die Position der anderen IMUs blieb unverändert (Abb.1:1,2). Dies ermöglicht die separate Analyse des OSG (Abb.1:A), Subtalargelenks (Abb.1:B) und Chopart Gelenks (Abb.1:C). <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td width="604" valign="top"> Abbildung 1: 2-Segment-Fußmodells und zu analysierenden Gelenkachsen. </td> </tr> <tr> <td width="604" valign="top"> </td> </tr> <tr> <td width="604" valign="top"> Lokalisation der IMUs: Proximale Tibia (1), latero-dorsaler Vorfuß (2), Calcaneus (3). Gelenklinien: OSG (A), Subtalargelenk (B), Chopart Gelenk (C). </td> </tr> </table> Anschließend wurde ein Normdatensatz, basierend auf 20 gesunden Probanden, erhoben. Zuletzt wurde die Intra-Rater-, Inter-Rater- und Test-Retest-Reliabilität an weiteren 12 gesunden Probanden untersucht. Die Datenaufnahme war für alle Probanden identisch. Nach standardisiertem Aufbringen der IMU-Sensoren erfolgte die Laufkalibrierung. Nach Laufbandgewöhnung (2min, 4km/h) erfolgte die eigentlichen Messungen (30sek.). Pro Proband wurden 4 Messungen durchgeführt. Die Datenverarbeitung erfolgte in Matlab. Die Fußkinematik wurde, analog zum OFM, für Schienbein-Vorfuß, Schienbein-Rückfuß und Vorfuß-Rückfuß in der Sagital-, Frontal- und Transversalebene berechnet. Die Intra-Rater-, Inter-Rater- und Test-Retest-Reliabilität wurde mit statistisch-parametrischem Mapping (SPM) evaluiert. Ergebnisse Die Positionierung des zusätzlichen Sensors war stabil und reproduzierbar. Die Kinematik Daten der Referenzpopulation sind in Abbildung 2 dargestellt. Das SPM ergab keine signifikanten Unterschiede für die Inter-Rater-, Intra-Rater- und Test-Retest-Reliabilität (p&gt;0,05). <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td width="604" valign="top"> Abbildung 2: Normdatensatz (A) sowie SPM Ergebnisse für die intra- (B), inter- (C), und Test-Retest Reliabilität (D). </td> </tr> <tr> <td width="604" valign="top"> </td> </tr> </table> Schlussfolgerung Das 2-Segment-Fußmodells scheint eine wertvolle und reproduzierbare Erweiterung des IMU-Systems darzustellen. Es ermöglicht die Erstellung kinematischer Kurven vergleichbar zu dem OFM (mittels OMC). Zukünftige Studien sollten das 2-Segement-Fußmodell gegen OMC vergleichen und dessen Einsatzbarkeit bei Patient:innen untersuchen.

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Entwicklung und Reliabilitätsprüfung eines IMU basierten 2-Segement Fußmodells zur Ganganalyse

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