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Einleitung: Im Projekt TRIMOTEP der FH JOANNEUM wurde ein Augmented Reality Trainingsspiel entwickelt, welches Patient*innen nach Implantation einer Hüft-Totalendoprothese beim selbständigen Training zuhause unterstützen soll. Derzeit ist bekannt, dass die Genauigkeit der Bewegungserfassung des Trainingsspiels ausreicht, um die implementierten Übungen zu erkennen, nicht jedoch, wie genau sie tatsächlich ist. Ziel dieser Arbeit ist es ein Auswerteskript zum Vergleich des Trainingsspiels mit einem 3D Bewegungsanalysesystem zu erstellen und die Genauigkeit der Bewegungserfassung zu untersuchen. Methodik: Für den Vergleich der beiden Messsysteme wird ein Auswerteskript erstellt und mittels Tests dessen Genauigkeit in Bezug auf die zeitliche Synchronisation überprüft. Eine Datenerhebung mit drei Proband*innen dient als Grundlage für die Genauigkeitsanalyse der Bewegungserfassung. In der Auswertung werden einerseits die Amplituden der Übungen und andererseits die Verläufe der Positionstrajektorien sowie der Lagewinkel untersucht. Ergebnisse: Das Auswerteskript erreicht bei den Tests für die zeitliche Synchronisation einen Fehler von -0,667±1,966 Frames. Bei der Untersuchung der Amplituden wird ein RMSE von 24,88 mm erreicht. Die Analyse der Positionstrajektorien zeigt für die x-Achse einen RMSE von 43,87 mm, für die y-Achse von 32,49 mm, für die z-Achse von 35,98 mm und für die dreidimensionale Trajektorie von 65,38 mm. Für die Lagewinkelverläufe berechnet sich für den Flexions- ein RMSE von 0,4 °, für den Lateralflexions- von 0,27 ° und für den Rotationswinkel von 0,42 °. Diskussion: Das Auswerteskript scheint, unter Berücksichtigung von Limitationen, für die Untersuchung der Bewegungserfassung geeignet. Die Genauigkeit der Amplituden sollte ausreichen, um Übungsprogressionen und grobe Bewegungsabweichungen von mehreren Zentimetern zu erfassen. Die Genauigkeit der Positionstrajektorien und der Lagewinkel scheint nicht ausreichend, um kleine Bewegungsabweichungen von wenigen Zentimetern zu detektieren, wobei die Lagewinkel eine höhere Genauigkeit aufweisen. Zu beachten ist, neben unterschiedlichen Einflussfaktoren auf die Messungen, dass das Trainingsspiel die Bewegungen des Kopfes misst und fraglich ist, wie sich Bewegungsabweichungen bei Übungen in dessen Bewegungsverhalten widerspiegeln. Conclusio: Die Ergebnisse dieser ersten Untersuchung deuten auf eine vielversprechende Genauigkeit hin. Für weitere Untersuchungen sollte der Fokus auf einer Analyse mit einer größeren Stichprobe liegen. Des Weiteren wäre es notwendig zu untersuchen, wie sich Abweichungen in der Übungsausführung auf die Bewegungen des Kopfes auswirken. Introduction: The FH JOANNEUM TRIMOTEP project has developed an augmented reality training game to help patients after the implantation of a total hip replacement to train independently at home. It is currently known that the accuracy of the movement detection of the training game is sufficient to recognize the implemented exercises, but it is not clear how accurate it actually is. The goal of the thesis at hand is to create a script to compare the training game with a 3D motion analysis system and to investigate the accuracy of the movement detection. Methods: For the comparison of the two measuring systems, a script is created and its accuracy in terms of time synchronization is evaluated. A data collection with three participants serves as the basis for the accuracy analysis of the movement detection. On the one hand the amplitudes of the exercises and on the other hand the courses of the position trajectories and the position angles are examined in the evaluation. Results: The script achieves an error of -0.667 ± 1.966 frames in the tests for time synchronization. When examining the amplitudes an RMSE of 24.88 mm is achieved. The analysis of the position trajectories shows an RMSE of 43.87 mm for the x-axis, 32.49 mm for the y-axis, 35.98 mm for the z-axis and 65.38 mm for the three-dimensional trajectory. For the position angle trajectories, the measurements for the flexion angle result in an RMSE of 0.4 °, for the lateral flexion angle in 0.27 ° and for the rotation angle in 0.42 °. In general, the measurements show varying quality. Discussion: The script seems to be suitable for the investigation of motion capture, taking limitations into account. The accuracy of the detection of amplitudes should be sufficient in order to record exercise progressions and larger deviations of several centimetres. The accuracy of the position trajectories and the position angles seems to be insufficient to detect small movement deviations of a few centimeters, whereas the position angle detection seems more accurate. Besides different factors influencing the measurements, it should be noted that the training game measures the movements of the head and it is questionable how movement deviations during exercises are reflected in the movement behavior of the head. Conclusio: The results of this first study indicate a promising accuracy. For further investigations the focus should be on an analysis with a larger group of participants. Furthermore, it would be necessary to investigate how deviations in exercise execution affect the movements of the head. vorgelegt von Bernhard Guggenberger Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2020 |
