Erfassung von Bewegungsdaten der Hand mit EMG für Anwendungen in der Ergotherapie

Die Hand, welche von Immanuel Kant als zweites Gehirn bezeichnet wird, steht im Zentrum vieler täglicher Aktivitäten. Verletzungen und Erkrankungen, welche die Bewegungsfähigkeit der Hand einschränken, verhindern die Teilnahme an vielen Aktivitäten des täglichen Umfelds. Die Ergotherapie ist ein Tätigkeitsfeld, welches das primäre Ziel hat, Menschen zu ermöglichen, trotz mentaler oder körperlicher Einschränkungen an Aktivitäten ihres täglichen Lebens teilzunehmen. Der Einsatz von Elektromyographie (EMG) soll die Effizienz der ergotherapeutischen Behandlung der Hand erhöhen und zu neuen Behandlungs- und Analyseformen führen. Die Elektromyographie ist eine Untersuchungsmethode, mit welcher die elektrische Aktivität von Muskeln gemessen wird. Ein Vorteil dabei ist, dass bei Untersuchungen mittels EMG keine physische Einwirkung durch den Arzt auf die Hand ausgeübt werden muss. Innerhalb dieser Forschungsarbeit wurden die Eigenschaften der Elektromyographie hinsichtlich diverser Einsatzgebiete untersucht. Dafür wurde ein Prototyp entwickelt, mit welchem die Aufnahme von ergotherapeutisch spezifischen Handbewegungen möglich ist und der die resultierenden EMG-Signale vorverarbeitet in ein für diverse Analyseverfahren geeignete Form transformiert. Das EMG-Gerät, mit welchem der Prototyp Daten einliest, ist das von Thalmic entwickelte Myo Gesture Armband, welches acht EMGSensoren-Paare besitzt. Für die Untersuchungen der Sensoren wurden an Probanden Testmessungen durchgeführt, um herauszufinden, wie diese in der Ergotherapie einsetzbar sind. Mit den erhobenen Daten wurde untersucht, ob adäquate Winkelmessungen an der Hand durchführbar sind, ob die erhobenen Werte zeitlich stabil bleiben und somit reproduzierbar sind und ob eine Gestenerkennung von ergotherapeutisch typischen Handpositionen möglich ist. Mit der Evaluation der Daten konnte gezeigt werden, dass durch den stochastischen Charakter des EMG-Signals keine adäquate Winkelmessung durchführbar ist, jedoch Winkelschätzungen im Bereich von +/- 5 bis 10 Grad denkbar sind. Die Aufnahmen zweier verschiedener Aufnahmetage zeigten, dass das EMG einer Position stärker variiert, wenn die Probanden mehr Freiheit in der Ausführung hatten. Die Ausführung von Handpositionen, in welchen der Unterarm fixiert ist, resultiert mit nur geringen Variationen. Der Einsatz von EMG in der Ergotherapie sollte sich demnach für eine Reproduzierbarkeit auf Positionen mit wenig Ausführungsspielraum konzentrieren oder standardisierte Schienen für Messungen vorsehen. Ebenso resultierte aus der Auswertung, dass die Sensoren für Gestenerkennung geeignet und imstande sind, fehlerhafte Ausführungen von Handgesten zu identifizieren. Für die Bestimmung minimaler Abweichungen sind die eingesetzten Sensoren jedoch zu ungenau. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass sich mit dem Einsatz von EMG-Sensoren konventionelle Messmethoden in der Ergotherapie nicht ersetzen lassen, diese jedoch eine vielversprechende Basis für die künftige Entwicklung für unterstützende Analysesysteme innerhalb der Ergotherapie darstellen