Einführung: Warum Genauigkeit wichtig ist

In der klinischen Biomechanik wirkt sich die Messgenauigkeit direkt auf Diagnose- und Behandlungsentscheidungen aus. Ein Bewegungserfassungssystem, das nicht zuverlässig zwischen normalen und pathologischen Bewegungsmustern unterscheiden kann, hat nur einen begrenzten klinischen Nutzen. Die branchenübliche Metrik zur Quantifizierung der Genauigkeit bei der Bewegungserfassung ist der Root Mean Square Error (RMSE) – das statistische Maß dafür, wie weit geschätzte Werte von der Grundwahrheit abweichen.

RMSE in Motion Capture verstehen

RMSE wird als Quadratwurzel der durchschnittlichen quadrierten Differenzen zwischen geschätzten und Referenzgelenkwinkeln über alle Zeiträume berechnet. Für klinische Anwendungen liegt der weithin akzeptierte Genauigkeitsschwellenwert für die meisten Gelenke bei RMSE ≤ 5°, wobei ≤ 2° als ausgezeichnet gilt. RMSE-Werte müssen im Kontext interpretiert werden: Ein 3°-Fehler bei der Hüftbeugung (großer Bewegungsbereich) hat eine andere klinische Bedeutung als 3° bei der subtalaren Inversion (kleiner Bewegungsbereich).

Validierungsmethodik von HoloMotion

Die Genauigkeit von HoloMotion wurde in einer kontrollierten Laborstudie anhand des optischen Bewegungserfassungssystems Vicon (gilt als Goldstandard) validiert. Zwanzig gesunde Erwachsene führten standardisierte Bewegungsprotokolle durch, darunter Gang, Kniebeugen und funktionelle Bewegungen. Beide Systeme erfassten gleichzeitig und die Gelenkwinkel wurden mithilfe identischer biomechanischer Modelle berechnet.

Ergebnisse: Präzision auf klinischem Niveau

HoloMotion erreichte im Vergleich zu Vicon die folgenden RMSE-Werte:

Sagittalebene (Flexion/Extension): Hüfte 2,1° | Knie 2,3° | Knöchel 2,8°

Frontalebene (Abduktion/Adduktion): Hüfte 1,8° | Knie 2,5° | Rumpf 1,9°

Die Korrelationskoeffizienten (r²) lagen für alle wichtigen Gelenke in der Sagittalebene über 0,95, was auf eine hervorragende Übereinstimmung zwischen den Systemen hinweist.

Bland-Altman-Analyse

Bland-Altman-Diagramme zeigten eine minimale systematische Verzerrung (mittlere Differenz < 1° für die meisten Gelenke) mit einer Übereinstimmungsgrenze von 95 % innerhalb klinisch akzeptabler Bereiche. Es wurde keine proportionale Abweichung festgestellt, was bestätigt, dass die Genauigkeit über den gesamten Bewegungsbereich erhalten bleibt.

Klinische Bedeutung

Diese Ergebnisse zeigen, dass das markerlose System von HoloMotion die Genauigkeitsanforderungen für die klinische Ganganalyse, die Beurteilung des Bewegungsumfangs der Gelenke, die Haltungsbewertung und das Screening funktioneller Bewegungen erfüllt. Das System erreicht dies und erfordert dabei nur eine einzige RGB-D-Kamera, keine am Körper getragenen Markierungen und eine Aufnahmezeit von 60 Sekunden – wodurch biomechanische Beurteilungen auf klinischem Niveau erstmals auch außerhalb spezialisierter Labore zugänglich werden.