Wearable Elektrische Muskelstimulation fürs Training - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Wearable

Elektrische Muskelstimulation fürs Training

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Cebit-Sprecher Hartwig von Sass testet Footstriker bei der „On the Road to Cebit Tour“ (Bild: DFKI)
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Schuld an Knie- oder Hüftproblemen bei Freizeitathleten ist oft der Laufstil. Forscher entwickeln daher eine Methode, die mithilfe elektrischer Muskelstimulation (EMS) eingefahrene Bewegungsmuster hin zu einem für die Gelenke schonenderen Laufstil ändert.

Laufen ist eine der populärsten Sportarten in Deutschland. Über 20 Millionen Deutsche joggen in ihrer Freizeit häufig oder ab und zu, betreiben Wald- oder Geländelauf, nehmen an Straßen- und Volksläufen teil. Das Verletzungsrisiko dabei ist hoch: Mehr als die Hälfte der Läufer verletzen sich mindestens einmal pro Jahr, und gerade Freizeitathleten klagen häufig über Knie- oder Hüftprobleme. Schuld daran ist oft der Laufstil. Denn die Hobbyläufer haben meist aus dem Gehen die Gewohnheit übernommen, den Fuß zuerst mit der Ferse aufzusetzen. Diesem Fersenlaufstil werden oft Verletzungen an der Wade oder der Achillessehne, Über- und Fehlbelastungen und damit einhergehender vorzeitiger Verschleiß zugeschrieben, da er den Bewegungsapparat beim Aufprall stärker belastet.

Aufwendiger Lernprozess

Der alternative Vor- und Mittelfußlaufstil vermeidet Verletzungen und Verschleißerscheinungen, da der Krafteintrag auf die Gelenke bei jedem Schritt geringer ist. Darüber hinaus gilt der Vor- und Mittelfußlaufstil als effizienter, weshalb viele ambitionierte Hobbyläufer versuchen, das Abrollen über die Ferse zu vermeiden. Ein eingeübtes und oft praktiziertes Bewegungsmuster abzulegen, ist allerdings ein komplexer und aufwendiger Lernprozess, der oft nur mit Anleitung eines Trainers gelingt.

Korrektur durch Elektrische Muskelstimulation

An dieser Stelle setzt die Footstriker Technologie an, die Forscher des Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Saarbrücken entwickelt haben: Der Läufer wird mit Hilfe elektrischer Muskelstimulation (EMS) dabei unterstützt, den Fersenlauf zu vermeiden. Dazu wurde ein Wearable entwickelt, das mittels Drucksensoren den Fersenlaufstil erkennt und die Fußstellung in der Flugphase in Echtzeit korrigiert, indem der Wadenmuskel (Gastrocnemius) durch einen elektrischen Reiz stimuliert wird. „Unsere Technologie erweitert das Spektrum an herkömmlichen Trainingsmethoden, um einen neuen Ansatz eines schnellen, effizienten und unbewussten Lernprozesses“, sagt DFKI-Projektmanager Florian Daiber.

Signifikanter Lerneffekt

Eine erste Studie mit Fersenläufern hat gezeigt, dass die unterbewusste Korrektur des Laufstils mittels EMS einen signifikanten Lerneffekt bei der Umstellung auf die neue Lauftechnik hat und in kürzerer Zeit bessere Ergebnisse erzielt als traditionelle Ansätze unter Anleitung eines Trainers.

„Wir sehen nicht nur im Sport großes Potenzial für den Einsatz von EMS, sondern überall dort, wo komplexe motorische Fähigkeiten erlernt werden müssen, zum Beispiel bei der medizinischen Rehabilitation oder in der Physiotherapie“, so Prof. Dr. Antonio Krüger, Wissenschaftlicher Direktor des Innovative Retail Labor (IRL) des DFKI und Co-Leiter des Forschungsinstituts Bildung Digital an der Universität des Saarlandes.

www.dfki.de

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