Arthrose

Kniebandage warnt bei Arthrose vor Überlastung

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Mobile Sensoren messen die Bewegung des Kniegelenks. Die mit den Daten entwickelten Algorithmen schätzen dessen Belastung (Bild: IfSS)
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Eine neue, intelligente Kniebandage soll Arthrose-Patienten bei der richtigen Dosierung ihrer alltäglichen Bewegungen unterstützen. Dazu werden sämtliche relevanten Daten zur Belastung der Gelenke gesammelt und aufs Handy der Betroffenen übertragen.

Die intelligente Kniebandage „Anthrokinemat“ soll künftig bei Arthrose helfen, das richtige Maß an Bewegung zu finden. „Bei der Prävention und der Behandlung einer Arthrose-Erkrankung spielt außer Gewicht und Ernährung vor allem das richtige Maß an Bewegung eine wichtige Rolle“, sagt Sportorthopäde Prof. Stefan Sell vom Institut für Sport und Sportwissenschaft (IfSS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Dieses richtige Maß zu finden, sei allerdings keine einfache Aufgabe und nur wenige Menschen und gut austrainierte Sportler könnten die Signale ihres Körpers ohne fachliche Unterstützung richtig deuten.

Ist die Belastung zu groß, warnt die Kniebandage

Der mit zahlreichen Sensoren ausgestattete Anthrokinemat soll Arthrose-Patienten deshalb vor dem Überschreiten der Belastungsgrenze per Warnsignal aufs Handy für mögliche Folgeschäden sensibilisieren. „Wer an Arthrose leidet, sollte sich am besten jeden Tag eine gewisse Zeit lang intensiv bewegen“, rät Sell. Eine übermäßige Belastung wie etwa eine mehrstündige Wanderung könne dagegen für Stress in den geschädigten Gelenken sorgen. Die Folge solcher Überbelastung seien oft wochenlange Schmerzen.

Algorithmen trainieren mit Bewegungsdaten

Als größte Herausforderung bei der bisherigen Entwicklung der Bandage bezeichnet Prof. Thorsten Stein, Leiter des Bio Motion Centers am IfSS, die Suche nach einem passenden Algorithmus zum Quantifizieren der Kniebelastung. „Die Sensoren können lediglich Bewegung messen, nicht die Belastung an sich. Bei der Arthrose dürfen die Gelenke aber nicht allzu stark belastet werden – und deshalb müssen wir die Kräfte im Innern des Knies möglichst genau einschätzen können“, betont Stein. Zur Lösung dieses Problems sind Algorithmen des Maschinellen Lernens – künstliche neuronale Netze – im Einsatz. Dabei wird ein Algorithmus mit Bewegungsdaten trainiert: Der Algorithmus lernt im Laufe des Trainingsprozesses automatisch die mit einer Bewegung einhergehenden Kräfte im Knie zu schätzen.

Die intelligente Kniebandage entwickelte das KIT zusammen mit der Universität Bremen, dem Bandagen-Hersteller Bauerfeind und dem Sensortechnikunternehmen ITP. Nun soll ein Prototyp entwickelt werden.

Kontakt:
Karlsruher Institut für Technologie KIT
Kaiserstr. 12
76131 Karlsruhe
Telefon: +49 (0)721 608–0
www.kit.edu

www.mdpi.com/1424–8220/19/17/3690

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