Abschlussarbeit

Master Thesis

KONZEPTION UND ENTWICKLUNG EINES APP-PROTOTYPEN F¨UR ROM-MESSUNGEN ZUR TELETHERAPEUTISCHEN NUTZUNG IN DER SCHULTERREHABILITATION

Kurzfassung / Abstract: Muskel-Skelett-Erkrankungen zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen chronischer Schmerzen und funktioneller Einschränkungen. Unter anderem verursachen Läsionen der Rotatorenmanschette erhebliche Beeinträchtigungen der Schulterfunktion, vor allem bei älteren Patient:innen. Eine effektive Rehabilitation nach konservativer oder operativer Behandlung erfordert eine regelmäßige Erfassung der Range of Motion (ROM), um den Therapieerfolg zu beurteilen und individuelle Behandlungsverläufe zu dokumentieren und anzupassen. Konventionelle Verfahren wie das Goniometer oder visuelle Schätzungen stoßen dabei im häuslichen Umfeld an ihre Grenzen und gehen außerdem mit einer gewissen Ungenauigkeit und Variabilität einher. Digitale, kamerabasierte Technologien bieten hier neue Möglichkeiten, insbesondere durch den Einsatz von Verfahren der HPE in Kombination mit mobilen Endgeräten. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Konzeption und prototypische Entwicklung einer mobilen Applikation zur automatisierten ROMErfassung im Rahmen der Schulterrehabilitation. Zur Vorbereitung der Implementierung wurden zunächst funktionale und nicht-funktionale Anforderungen aus der Literatur identifiziert, wobei sowohl technische Rahmenbedingungen als auch nutzerbezogene Aspekte berücksichtigt wurden. Die Ergebnisse dieser Analyse flossen in die Konzeption des Prototyps ein, der mittels Low-Fidelity-Wireframes visuell modelliert wurde. Darauf aufbauend erfolgte die technische Umsetzung eines funktionalen Systems zur kamerabasierten Winkelmessung in verschiedenen Bewegungsebenen der Schulter. Dafür nutzt die entwickelte Android-Applikation die HPE-Modelle MediaPipe BlazePose GHUM 3D und MediaPipe Hands. Die prototypisch entwickelte Anwendung enthält eine Anmeldemaske, eine Startseite mit Fortschrittsanzeigen und edukativen Inhalten sowie einen Messalgorithmus mit audiovisuellem Feedback zur optimalen Kamerajustierung, Positionierung und Bewegungsausführung. Ergänzend wurde ein Modul zur subjektiven Schmerzbewertung mittels Handgesten integriert. Des Weiteren ermöglicht eine Verlaufsgrafik die Visualisierung individueller Therapieerfolge über die Zeit hinweg. Der entwickelte Prototyp demonstriert die technische Umsetzbarkeit der kamerabasierten ROM-Messung unter Verwendung von HPE-Technologien und legt damit die Grundlage für zukünftige teletherapeutische Anwendungen zur digitalen Bewegungserfassung.

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