Volltext-Downloads (blau) und Frontdoor-Views (grau)

Vergleich von markerlosem mit markerbasiertem Tracking

  • Aufgrund der Beliebtheit des Laufsports herrscht in der biomechanischen Forschung ein großes Interesse, die Laufbewegung zu erforschen. Ein Gold-Standard der biomechanischen Laufanalyse konnte jedoch bisher noch nicht gefunden werden. Zumeist werden markerbasierte Systeme verwendet, welche die Kinematik des Laufens durch aufgeklebte Marker bestimmen. Diese bringen jedoch einige Fehlerquellen mitAufgrund der Beliebtheit des Laufsports herrscht in der biomechanischen Forschung ein großes Interesse, die Laufbewegung zu erforschen. Ein Gold-Standard der biomechanischen Laufanalyse konnte jedoch bisher noch nicht gefunden werden. Zumeist werden markerbasierte Systeme verwendet, welche die Kinematik des Laufens durch aufgeklebte Marker bestimmen. Diese bringen jedoch einige Fehlerquellen mit sich und benötigen einen hohen zeitlichen und organisatorischen Aufwand. Seit Kurzem werden auf dem Markt auch markerlose Softwares angeboten, welche über eine Videoanalyse die Kinematik des Laufens bestimmen können. Da dieses markerlose System bisher nur wenig angewendet wird, kann in der vorhandenen wissenschaftlichen Literatur aktuell nur wenig über den Vergleich der beiden Systeme herausgefunden werden. Ein Großteil der Berichte stammt von den Herstellern der markerlosen Softwares. Diese bieten zudem selten eine Aussage über die Vergleichbarkeit ihrer Werte mit den Werten von markerbasierten Systemen. Das Ziel dieser Thesis ist daher ein Vergleich von einem markerbasierten mit einem markerlosen System anhand einer Laufbandanalyse. Getestet wurde dabei vor allem, ob und inwiefern die Systeme einen Unterschied in der Laufkinematik durch eine Schuhmodifikation erkennen können. Dazu wird der Fokus auf die Rückfuß-Eversion gelegt, da diese laut der vorhandenen Literatur einen signifikanten Faktor in der Laufkinematik darstellt. Elf Proband:Innen (sechs männliche und fünf weibliche) wurden untersucht: Sie haben mit drei verschiedenen Schuhbedingungen jeweils einen circa einminütigen Trial auf dem Laufband bei einer Geschwindigkeit von 2,5 msˉ abgeschlossen. Dabei wurden ihnen Marker an 22 anatomischen Landmarken aufgeklebt. Während dieses Trials wurden Sie gleichzeitig von Infrarot-Kameras und normalen Video-Kameras gefilmt, um den Vergleich der identischen Schritte zu ermöglichen. Im Anschluss wurden bei der Bearbeitung der Daten Grafiken zu den Gelenkwinkelverläufen der Hüftgelenks-, Kniegelenks- und Rückfuß-Bewegungen in allen drei Körperebenen erstellt. Die Rückfuß-Eversion wurde im Detail betrachtet und statistisch mittels einer zweifaktoriellen repeated Measures ANOVA auf Haupteffekte untersucht. Als Ergebnis zeigen sich einige Unterschiede in den Gelenkwinkelverläufen zwischen markerbasiertem und markerlosem System. Der markerbasierte Ansatz misst größere Flexionen in der Sagittalebene, wohingegen sich in Frontal- und Transversalebene teilweise systematisch verschiedene Winkelverläufe zeigen. Unter der Prämisse, dass das Offset beachtet wird, können die Ergebnisse der Sagittalebene verglichen werden. Die Ergebnisse in Bezug auf die Frontalund Transversalebene sind hingegen kaum vergleichbar und führen nicht zu übereinstimmenden Interpretationen. Für die Rückfuß-Eversion zeigt das markerlose System ein Offset, sowie neutralere Winkelverläufe, dennoch ist ein Vergleich interpretatorisch möglich. Auch die Ergebnisse zwischen den Schuhbedingungen sind hier zwischen beiden Systemen interpretatorisch gleich und führen zu den gleichen Schlussfolgerungen. Statistisch tritt ein Haupteffekt sowohl durch Schuhintervention, als auch durch das System auf, womit bestätigt wird, dass ein direkter Vergleich der Werte nicht möglich ist. Die Schuhmodifikation zeigt bei beiden Systemen, dass eine laterale Lagerung zu einer verstärkten Rückfuß-Eversion führt, während eine mediale Lagerung des Schuhs zu einer verringerten Rückfuß-Eversion führt.show moreshow less
  • Due to the popularity of running, there is a great interest in biomechanical research to investigate the running motion. However, a gold standard of biomechanical running analysis has not yet been found. Mostly marker-based systems are used, which determine the kinematics of running by glued-on markers. However, these bring with them some sources of error and require a great deal of time andDue to the popularity of running, there is a great interest in biomechanical research to investigate the running motion. However, a gold standard of biomechanical running analysis has not yet been found. Mostly marker-based systems are used, which determine the kinematics of running by glued-on markers. However, these bring with them some sources of error and require a great deal of time and organizational effort. Recently, markerless software has been offered on the market, which can determine the kinematics of walking by means of video analysis. Since this markerless system has not been used much so far, only little can be found in the existing scientific literature at present about the comparison of the two systems. Most of the reports come from the manufacturers of the markerless software. Moreover, these rarely offer any statement about the comparability of their values with the values of marker-based systems. The aim of this thesis is therefore to compare a marker-based system with a markerless system using a treadmill analysis. The main test was whether and to what extent the systems can detect a difference in running kinematics due to a shoe modification. For this purpose, the focus is placed on rearfoot eversion, since this represents a significant factor in running kinematics according to the existing literature. Eleven subjects (six males and five females) were studied: they each completed an approximately one-minute trial on a treadmill at a speed of 2.5 msˉ using three different shoe conditions. Thereby markers were affixed to them at 22 anatomical landmarks. During this trial, they were simultaneously filmed by infrared cameras and normal video cameras to allow comparison of identical steps. Subsequently, when the data were processed, graphs of the joint angle trajectories of the hip joint, knee joint, and rearfoot movements in all three body planes were created. The rearfoot eversion was considered in detail and statistically analyzed for main effects using a two-factor repeated measures ANOVA. As a result, some differences in joint angle trajectories between marker-based and markerless systems emerge. The marker-based approach measures larger flexions in the sagittal plane, whereas frontal and transverse planes show partially systematically different angle trajectories. Under the premise that the offset is respected, the sagittal plane results can be compared. In contrast, the results in relation to the frontal and transverse planes are hardly comparable and do not lead to consistent interpretations. For rearfoot eversion, the markerless system shows an offset, as well as more neutral angular trajectories, but a comparison is still interpretable. The results between shoe conditions are also interpretationally the same between the two systems here, leading to the same conclusions. Statistically, a main effect occurs by shoe intervention as well as by system, confirming that a direct comparison of values is not possible. Shoe modification in both systems shows that lateral bearing leads to increased rearfoot eversion, while medial bearing of the shoe leads to decreased rearfoot eversion.show moreshow less

Download full text files

  • BA_SarahStein.pdf
    deu

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar

Statistics

frontdoor_oas
Metadaten
Document Type:Bachelor Thesis
Title (German):Vergleich von markerlosem mit markerbasiertem Tracking
Subtitle (German):Können Differenzen durch eine Schuhmodifikationen auch mit dem markerlosen System erkannt werden?
Author:Sarah Stein
Advisor:Steffen Willwacher, Christian Wetzel
Year of Publication:2022
Granting Institution:Hochschule Offenburg
Page Number:VIII, 62
Language:German
Institutes:Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V)
Institutes:Abschlussarbeiten / Bachelor-Studiengänge / BM
DDC classes:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
GND Keyword:Ganganalyse; Laufsport
Tag:Gelenkkinetik; Laufkinematik; Rückfuß-Eversion; markerbasierte Bewegunganalyse; markerlose Bewegungserfassung
gait analysis; joint kinetics; marker-based motion analysis; markerless motion capture; rearfoot eversion; running kinematics
Open Access: Closed 
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt