Systems and algorithms for the mobile application of functional sports tests

Diese Arbeit beschreibt das Konzept und die Prototypenentwicklung eines neu-
artigen Systems für funktionelle Sporttests im Feldeinsatz, das auf drahtlosen
Inertialsensoren basiert. Das Prototypendesign beinhaltet Algorithmen für die
Anleitung der Testperson zur korrekten Durchführung der Tests, sowie für die
Messung von Gelenkwinkeln und Sprunghöhen mithilfe verschiedener Sensoren.
Die Implementierung eines funktionellen Tests für die aktive Winkelreproduktion, zur Beurteilung der Propriozeption im Kniegelenk, wird im Detail beschrieben und in einer Laborstudie mit 31 Probandinnen und Probanden evaluiert. Im Vergleich zur Winkelmessung mit einem optischen Motion Capture System erreicht das Prototypensystem einen ICC(3,1)-Wert von 0,93 bis 0,99, sowie 95% Limits of Agreement (LoA) nach Bland und Altman von -1.92° bis +1.68° bei der Winkeldifferenzmessung. Das System ist damit ausreichend genau für eine praktische Anwendung. Weiterhin wird ein kamerabasierter Algorithmus für die Sprunghöhenmessung vorgestellt, der ohne explizite Kalibrierung aus einem Video eines Sprungs die Sprunghöhe berechnet. Der Algorithmus wird mithilfe einer Simulation und einer Laborstudie evaluiert. In der Simulation erreicht der Algorithmus unter gut kontrollierten Bedingungen bei der Sprunghöhenmessung einen Messfehler von weniger als 1 cm (95% LoA), sowie einen Fehler von 2 bis 4 cm unter etwas pessimistischeren Bedingungen. In der Laborstudie wird im Vergleich zur Sprunghöhenmessung mit einem optischen Motion Capture System eine Genauigkeit von -1,3 cm bis +2,7 cm (95% LoA) und einen ICC(3,1) von 0,801 erreicht. Dies bestätigt die Ergebnisse zur Genauigkeit und Zuverlässigkeit aus der Simulationsstudie.