Mit dem eigenen Hologramm-Coach zu Hause Sport treiben
Insbesondere bei älteren Menschen können Schwindelgefühl und Gleichgewichtsverlust die Mobilität, Selbstständigkeit und das Selbstvertrauen einschränken, was das Sturz- und Verletzungsrisiko sowie die Hospitalisierungrate erhöht und das Gesundheitswesen belastet. Untersuchungen zufolge erleidet jährlich etwa ein Drittel der über 65-Jährigen im häuslichen Umfeld einen Sturz. Mehrere Studien ergaben, dass individuell angepasste Programme zur Wiederherstellung des Gleichgewichts eine deutlich bessere Sturzprophylaxe darstellen als allgemeinere Trainingsübungen. Allerdings mangelt es an physiotherapeutisch und anderweitig ausgebildeten Fachkräften, um Betroffene zu unterstützen. „So entwickelten wir einen virtuellen AR-Trainer (Augmented Reality), der in Form eines Hologramms mit erweiterter Realität personalisierte Übungsanleitung gibt und die Motivation für bessere Ausdauer und Leistung stärkt“, erläutert Dimitrios Fotiadis, Koordinator des Projekts HOLOBALANCE, Professor für Biomedizintechnik an der Universität Ioannina, Griechenland, sowie Leiter der dortigen Fakultät für Medizintechnik und intelligente Informationssysteme. Im Rahmen des vierjährigen Projekts wurde zusammen mit 13 Konsortialpartnern aus sieben Ländern das koffergroße HOLOBALANCE-System entwickelt. Die größte technische Hürde bestand Fotiadis zufolge darin, die Übungen vom Hologramm mit absoluter Genauigkeit vorführen zu lassen, damit sie exakt befolgt werden können. Die Fernkontrolle der Übungen erfolgt mittels tragbarer Bewegungssensoren, z. B. einem Fitness-Armband, IMU- bzw. Inertialsensoren, die Richtung und Geschwindigkeit von Kopf- und Rückenbewegungen aufzeichnen, sowie Sensoren in Einlegesohlen. „Die Körpersignale werden erfasst, um Bewegungsabläufe zu dokumentieren, und zur Beurteilung der körperlichen Leistung entwickelten wir ein Bewertungssystem. Das Hologramm erkennt, ob die Übungen richtig ausgeführt werden und leistet gegebenenfalls Hilfestellung.“
Personalisiertes Programm
Die Software des System basiert auf maschinellem Lernen für die personalisierte Anpassung der Übungen in Echtzeit, um etwa die Gangart zu beschleunigen oder zu verlangsamen. „Basierend auf dem Bewertungssystem erkennt das System mit einer hervorragenden Genauigkeit von 80 bis 90 %, wie die Person trainiert“, bemerkt er. „Da aus den Daten auch andere Parameter wie Reaktionszeit, Müdigkeit, Stress oder Frustration extrahierbar sind, lernt das progressive Lernsystem selbstständig, sodass der Hologramm-Trainer die Übungen anpassen kann.“ Schließlich interpretiert das System mittels Emotional Computing menschliche Affekte und Verhalten, um Motivation und Zufriedenheit mit dem Training auszuwerten.
Test des Systems
In der Version für Kliniken und Krankenhäuser wird der Hologramm-Trainer in Originalgröße auf einer Holobox erzeugt, und auf Mobiltelefonen lässt sich der virtuelle Coach über eine App nutzen. „Wird ein Headset mit erweiterter Realität angeschlossen, erscheint der Coach bei den Übungen dann ebenfalls in voller Größe“, so Fotiadis. Das Übungsprogramm des Systems wurde in Deutschland, Griechenland und dem Vereinigten Königreich 8 Wochen lang etwa 20 Minuten täglich von 80 Teilnehmenden getestet und dessen Effizienz mit einer Gruppe von 80 Personen verglichen, die das System nicht benutzten. Etwa 88 % der an der Studie Beteiligten zeigten eine klinisch bedeutsame Verbesserung des Laufverhaltens. Das Gleichgewichtsempfinden verbesserte sich bei 82 %. Die täglichen Fortschritte wurden über Fragebögen ermittelt, in denen die Übenden zu Ausgehverhalten, Eigenständigkeit und aktiverem, gesünderem Lebensstil befragt wurden. „Die Angaben zur Zufriedenheit und Effizienz waren hervorragend. So hatten die Teilnehmenden Spaß an den Übungen, waren überzeugt, dass das System die Leistungsfähigkeit verbessert und hatten weniger Angst vor einem Sturz“, merkt Fotiadis an. Er fügt hinzu: „Die Einhaltung des Übungsprogramms betrug letztendlich 83 %, was sehr hoch ist, wenn man bedenkt, dass es vorrangig ältere Menschen waren, die mit neuen Technologien oder Smartphones mitunter kaum vertraut sind.“
Schlüsselbegriffe
HOLOBALANCE, Hologramm, Gleichgewicht, Sturzrisiko, Schwindel, Übungen, Sensoren, physiotherapeutisch, Rehabilitation, maschinelles Lernen
