Instrumentiertes Split-Belt-Laufband mit VR-Funktionalität zur Analyse der menschlichen Lokomotion

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531599700

Menschliche Lokomotionsbewegungen sind zur Bewältigung vielfältiger Aufgaben in Alltag und Sport von entscheidender Bedeutung. Die Forschungsarbeiten des interdisziplinären antragstellenden Teams vom Institut für Sport und Sportwissenschaft (IfSS) am KIT konzentrieren sich u.a. auf die Kontrolle und Biomechanik von Lokomotionsbewegungen, wie sich diese durch Trainings- und Lernprozesse, durch Erkrankungen des Muskelskelettsystems (z.B. Arthrose) sowie durch altersbedingte Abbauprozesse und Krankheit (z.B. Demenz) verändern. Ergänzend werden verschiedene Themen im Bereich der Mensch-Technik-Interaktion bearbeitet, wie z.B. der Einfluss von Sporttechnologien (z.B. Laufschuhe), Medizintechnikprodukten (z.B. Orthesen) oder Robotikkomponenten (z.B. Exoskelette) auf die Kontrolle und Biomechanik menschlicher Lokomotionsbewegungen. Schließlich wird an der Identifikation von Biomarkern geforscht, die frühzeitig Hinweise auf mögliche Überlastungssituationen geben. Bei dem beantragten Forschungsgroßgerät handelt es sich um ein Laufband, das dem IfSS eine einzigartige Forschungsumgebung bietet, um Lokomotionsbewegungen vor dem Hintergrund der skizzierten Forschungsthemen unter ökologisch validen und gleichzeitig kontrollierten Bedingungen untersuchen zu können. Besonders hervorzuheben sind die vielfältigen Funktionalitäten des Laufbands wie z.B. zwei Bänder mit integrierten Kraftmesseinheiten; verschiedene Perturbationsoptionen; Lokomotion bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Neigungen mit selbstgewählter oder vorgegebener Geschwindigkeit; eine Virtual-Reality (VR) - Funktionalität, die eine Echtzeitdarstellung von Bewegungsszenarien auf einer Projektionsfläche vor dem Laufband ermöglicht und mit den Bewegungen des Laufbands (z.B. Neigungen und Perturbationen) synchronisiert ist; die zeitsynchrone Einbindung weiterer Messsysteme (z.B. Motion Capture) und die Echtzeitdarstellung biomechanischer Variablen über eine Projektionsfläche für bspw. Gangschulungen. Bei dem beantragten Forschungsgroßgerät sind die genannten Funktionalitäten allesamt integriert, aufeinander abgestimmt und durch die Systemsoftware modifizierbar, so dass das Laufband in Experimenten zur komplexen Bewegungs- und Belastungsanalyse, aber auch als Trainingsgerät im Rahmen von Interventionsstudien eingesetzt werden kann. Das beantragte Forschungsgroßgerät fügt sich optimal in die vorhandene Laborinfrastruktur am IfSS ein (z.B. Kompatibilität mit vorhandenem Motion Capture System). Es ermöglicht dem antragsstellenden Team zukünftig die Bearbeitung neuer, disziplinübergreifender Fragestellungen im Kontext der menschlichen Lokomotion und wird zu einer noch besseren Verzahnung der Forschung zwischen den Professuren am IfSS und KIT für verschiedene, gesellschaftlich relevante Zielgruppen an der Schnittstelle von Sportwissenschaft (u.a. Motorik, Biomechanik und Gesundheit), Medizin (u.a. Orthopädie und Physiologie) sowie Informatik und Ingenieurwissenschaften (u.a. Robotik) führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Instrumentiertes Split-Belt-Laufband mit VR-Funktionalität zur Analyse der menschlichen Lokomotion
• Gerätegruppe: 3490 Sonstige medizinische Registriergeräte und Zubehör
• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie
• Leiter: Professor Dr. Thorsten Stein