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Weltgrößte Datenbank zu Ganganalysen

Orthopädie
Weltgrößte Datenbank zu Ganganalysen

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Wie ein Mensch sich fortbewegt, zeigt im Detail die biomechanische Ganganalyse (Bild: © Florian Kibler / Fachhochschule St. Pölten)
Die weltweit größte Sammlung von Ganganalysen gesunder Probanden ist nun öffentlich zugänglich. Die Datenbank bietet Vergleichsdaten für die Diagnose und Therapie von Gangstörungen.

Störungen des Gangbildes zeigen sich auf vielfältige Weise. Für die Betroffenen stellen sie manchmal nur eine leichte Beeinträchtigung im Alltag dar, manchmal jedoch sind sie eine schwere Einschränkung der Lebensqualität. In vielen Fällen sind solche Gangstörungen aber nur eine Begleiterscheinung oder das Symptom für eine dahinterliegende Erkrankung. Daher sind biomechanische Ganganalysen ein hilfreiches Werkzeug zur Diagnose und anschließenden Therapie.

„Bisher bestand allerdings weltweit ein Mangel an Vergleichsdaten von gesunden Personen“, sagt Dr. Fabian Horst von der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Nur wenn eine ausreichende Anzahl an Daten von gesunden Personen vorliegt, lassen sich Gangstörungen oder die zugrundeliegenden Krankheitsbilder zuverlässig als solche identifizieren und klassifizieren. Der Sportwissenschaftler hat nun eine Datenbank vorgestellt, mit der diese Lücke geschlossen wird. Dabei handelt es sich um die weltweit größte Datenbank mit gesunden Probanden, die öffentlich zugänglich ist.

Ganganalyse: Daten von 350 gesunden Personen

Dazu haben Fabian Horst vom Institut für Sportwissenschaft der JGU und sein Kooperationspartner Djordje Slijepčević von der Fachhochschule St. Pölten in Österreich die Daten von 350 gesunden Personen zusammengestellt, die in den vergangenen sieben Jahren das biomechanische Labor an der JGU aufgesucht hatten. Die Datenbank enthält Angaben zur Bodenreaktionskraft und dem Kraftangriffspunkt von zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Solche Messungen werden mit in den Boden integrierten Kraftmessplatten während der gesamten Dauer des Bodenkontakts der Füße durchgeführt.

„Die Bodenreaktionskraft beschreibt die Kraft, die während des Bodenkontaktes zwischen Fuß und Boden auftritt – dies gilt weltweit als Standardgröße in der biomechanischen Ganganalyse“, so Horst. Der Kraftangriffspunkt gibt zusätzliche Informationen über den Kraftverlauf wieder und seine Verlaufskurve ist neben den Kontaktkräften ein wichtiger Parameter zur Interpretation des Gangbildes.

Datenbank steht interessierten Nutzern offen

Diese weltweit größte Datenbank mit Daten gesunder Menschen steht nun allen Interessierten offen und kann für eigene Zwecke genutzt werden. „Orthopädische Einrichtungen zum Beispiel können die Daten herunterladen, um Normwerte für die klinische Praxis zu erstellen“, beschreibt Slijepčević die Anwendungsmöglichkeiten. Auch Forschungseinrichtungen könnten auf der Grundlage dieser Daten neue Erkenntnisse über den menschlichen Gang gewinnen. Hierfür stehen den Datenbanknutzern sowohl Rohdaten als auch verarbeitete, gebrauchsfertige Daten zur Verfügung.

„Diese Datensätze bieten neue Möglichkeiten für zukünftige Studien zum menschlichen Gang, zum Beispiel die Verwendung als Referenzdaten für die Analyse pathologischer Gangmuster oder für die automatische Klassifizierung durch maschinelles Lernen“, schreiben die Autoren in einem Beitrag für das Fachjournal Scientific Data.

Daten gesunder Personen und pathologische Gangmuster sind verfügbar

Ein weiteres wichtiges Merkmal der veröffentlichten Datenbank ist, dass sie in Verbindung mit dem Gaitrec-Datensatz, dem größten Datensatz für pathologische Gangmuster, verwendet werden kann. „Die Kombination dieser Datenquellen ermöglicht die Entwicklung von komplexeren und robusteren Algorithmen für die automatische Analyse von Gangmustern“, erklärt Djordje Slijepčević. In Zukunft soll die Datenbank kontinuierlich erweitert werden.

https://sport.uni-mainz.de/bewegungs-und-trainingswissenschaft

www.nature.com/articles/s41597–020–0481-z

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Fabian Horst
Abteilung Trainings- und Bewegungswissenschaft
Institut für Sportwissenschaft
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
E-Mail: horst@uni-mainz.de

Dipl.-Ing. Djordje Slijepčević
Forschungsgruppe Media Computing
Institut für Creative Media Technologies
Fachhochschule St. Pölten
3100 St. Pölten, Österreich
E-Mail: djordje.slijepcevic@fhstp.ac.at

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