Grundlegendes
Bei der dreidimensionalen Bewegungsanalyse werden die Bewegungen des Probanden in allen drei Raumebenen aufgezeichnet. Die Aufzeichnung der Bewegungen erfolgt anders als bei der 2D-Analyse in der Regel kontinuierlich.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Systeme zur dreidimensionalen Bewegungsanalyse. Diese werden meist nach der Art der Technik beziehungsweise nach der Sensor-Platzierung unterteilt:
Ein Großteil der in der Praxis verwendeten Technik basiert auf der Erfassung der Bewegungen mittels optischer Systeme mit mehreren Kameras in einem definierten Messraum. Diese optischen Systeme werden nachfolgend genauer dargestellt.
An den Seitenwänden sowie über dem Messraum sind auf verschiedenen Höhen Kameras angebracht, um den Probanden aus möglichst vielen Richtungen gleichzeitig zu erfassen. Es gibt unterschiedliche Konfigurationen der Hersteller, die sich hinsichtlich des Aufbaus und der Anzahl der Kameras unterscheiden. Mitunter sind die Systeme modular aufgebaut und können um einzelne Kameras erweitert werden. Dadurch werden genauere Messungen oder auch die Erfassung eines größeren Messbereichs möglich. Je nach verwendetem System wird die Analyse mit oder ohne Marker durchgeführt.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Systeme zur dreidimensionalen Bewegungsanalyse. Diese werden meist nach der Art der Technik beziehungsweise nach der Sensor-Platzierung unterteilt:
- optische Systeme (markerbasiert, markerlos)
- elektromagnetische Systeme
- elektromechanische Systeme
- inside-in-Systeme
- inside-out-Systeme
- outside-in-Systeme
Ein Großteil der in der Praxis verwendeten Technik basiert auf der Erfassung der Bewegungen mittels optischer Systeme mit mehreren Kameras in einem definierten Messraum. Diese optischen Systeme werden nachfolgend genauer dargestellt.
An den Seitenwänden sowie über dem Messraum sind auf verschiedenen Höhen Kameras angebracht, um den Probanden aus möglichst vielen Richtungen gleichzeitig zu erfassen. Es gibt unterschiedliche Konfigurationen der Hersteller, die sich hinsichtlich des Aufbaus und der Anzahl der Kameras unterscheiden. Mitunter sind die Systeme modular aufgebaut und können um einzelne Kameras erweitert werden. Dadurch werden genauere Messungen oder auch die Erfassung eines größeren Messbereichs möglich. Je nach verwendetem System wird die Analyse mit oder ohne Marker durchgeführt.
Messraum zur dreidimensionalen, markerlosen Bewegungsanalyse: Die Kameras (siehe Kreise) sind in verschiedenen Höhen angebracht. Die Wände sind mit retroreflektierenden Paneelen für ein markerloses Motion Capturing ausgekleidet.
Abbildung des Messraums: Der Messraum zur markerlosen 3D Bewegungsanalyse wird bei diesem System von 14 Kameras erfasst. Die Kameras sind so im Messraum verteilt, dass alle Bewegungen eines Probanden überall erfasst werden können. Die retroreflektierenden Paneele erscheinen weiß. Ein im Messraum befindlicher Proband würde dunkel erscheinen.
Abbildung des Probanden im Messraum in der „Organic Motion Stage“ (Organic Motion, New York City, USA): Die gelben Kegel visualisieren die Kamerapositionen. Der Proband und dessen Körpersegmente werden durch die schwarze Strichzeichnung dargestellt. Live-Trackings sind möglich.
Einsatz
Die 3D-basierte Bewegungsanalyse wird überwiegend im Leistungssport und den Sportwissenschaften eingesetzt. Zudem ist der Einsatz der Bewegungsanalyse in der Diagnostik und Rehabilitation von Pathologien des Bewegungsapparats und des Nervensystems ein probates Hilfsmittel. Auch zur Kontrolle therapeutischer Maßnahmen kann die 3D Bewegungsanalyse eingesetzt werden.
Grundsätzlich sind Aussagen, denen eine computergestützte 3D-Analyse zugrunde liegt, deutlich präziser und reliabler als Beobachtungen aus der klinischen Untersuchung. Im klinischen Alltag finden 3D-gestützte Analysen aufgrund deren hoher Komplexität seltener Einsatz als in wissenschaftlichen Einrichtungen. Auch die Kosten der Systeme und des zusätzlichen Equipments sowie die notwendige Qualifikation des Personals sind Gründe für die geringe Verbreitung von Systemen zur 3D Bewegungsanalyse.
Als Kompromiss wird deshalb häufig die 2D-Bewegungsanalyse eingesetzt, die zwar weniger komplex, dafür aber auch ungenauer ist.
Die 3D-basierte Bewegungsanalyse wird überwiegend im Leistungssport und den Sportwissenschaften eingesetzt. Zudem ist der Einsatz der Bewegungsanalyse in der Diagnostik und Rehabilitation von Pathologien des Bewegungsapparats und des Nervensystems ein probates Hilfsmittel. Auch zur Kontrolle therapeutischer Maßnahmen kann die 3D Bewegungsanalyse eingesetzt werden.
Grundsätzlich sind Aussagen, denen eine computergestützte 3D-Analyse zugrunde liegt, deutlich präziser und reliabler als Beobachtungen aus der klinischen Untersuchung. Im klinischen Alltag finden 3D-gestützte Analysen aufgrund deren hoher Komplexität seltener Einsatz als in wissenschaftlichen Einrichtungen. Auch die Kosten der Systeme und des zusätzlichen Equipments sowie die notwendige Qualifikation des Personals sind Gründe für die geringe Verbreitung von Systemen zur 3D Bewegungsanalyse.
Als Kompromiss wird deshalb häufig die 2D-Bewegungsanalyse eingesetzt, die zwar weniger komplex, dafür aber auch ungenauer ist.