Kit – kit – mídia – press releases – arquivo pi – pi 2014 – análise de movimento para detectar artrose causas de artrite nos dedos

A artrose é um desgaste excessivo das articulações além da degeneração relacionada à idade. Por esta razão, cerca de 150.000 alemães são fornecidos com uma articulação artificial do joelho a cada ano. O diagnóstico precoce e as terapias correspondentes podem atrasar ou mesmo ajudar a evitar essas operações. As articulações, no entanto, degradam-se lentamente ao longo de vários anos antes de causar dor e levar as pessoas afetadas a procurar um médico. Em cooperação com o sana gelenk- und rheumazentrum (centro de doenças degenerativas das articulações e doenças reumáticas), os pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) estão atualmente trabalhando em um sistema que detecta as primeiras indicações de artrose com base nos padrões de movimento alterados.

Se as articulações não funcionam mais como de costume, os humanos tendem a compensar isso adaptando inconscientemente seus movimentos.

No caso da artrose do joelho, por exemplo, eles mudam o peso para a perna saudável. Isso alivia a articulação do joelho desgastada, mas também atrasa a dor que indicaria uma artrose inicial. O desgaste das articulações, portanto, muitas vezes permanece desconhecido no estágio inicial. “Com base em uma análise de marcha apoiada por computador, queremos desenvolver um sistema de alerta precoce para prevenção de rotina”, diz stefan sell, chefe da cadeira de “ortopedia esportiva e análise de carga” do instituto de esportes e ciências do esporte (ifss ) do KIT e médico-chefe para cirurgia articular no sana gelenk- und rheumazentrum bad wildbad. “Desta forma, também podemos desenvolver e testar sequências de movimento mais suaves para os pacientes. Em um estágio inicial, até mesmo esportes podem ser úteis, desde que sejam executados corretamente: quem quiser jogar tênis, apesar de uma artrose do joelho, deve continuar correndo em vez de parar brevemente. Levará mais dois anos, até que o sistema de alerta precoce seja suficientemente maduro para comercialização. ”

Atualmente, os pesquisadores da ifss estão trabalhando na compilação de um catálogo de padrões de movimento humano. Desvios em execução são descritos matematicamente pela probabilidade de sua ocorrência. Em paralelo, os cientistas de esportes também coletam dados de movimento de pacientes que já sofrem de artrose do joelho. “Com eles, observamos características comuns de seqüências de movimento, que são altamente improváveis ​​para pessoas saudáveis”, diz Andreas Fischer, que gerencia o projeto no centro de biomoção da IFSS. Em muitos casos, o ângulo do joelho é limitado. Além disso, o peso é deslocado muito mais lentamente para a perna dolorida, a fim de reduzir o choque quando o pé é abaixado. No estágio avançado, esse comportamento é claramente visível e acompanhado de dor. Mas as primeiras indicações já podem ser descritas matematicamente como um desvio da distribuição de probabilidade normal.

Para que os movimentos sejam analisados ​​matematicamente no computador, os cientistas precisam primeiro imaginá-los digitalmente. Para este propósito, eles anexam 39 marcadores ao corpo da pessoa do teste usando fita adesiva. “É importante marcar os pivots das articulações da maneira mais precisa possível”, diz Fischer. Quando a pessoa do teste se move sob luz infravermelha, essa luz é refletida pelos marcadores e registrada pelas câmeras. No computador, os marcadores comuns aparecem como pontos de imagem, com a ajuda de que o corpo pode ser modelado. Além disso, os valores de duas placas de medição de força são registrados. Se a pessoa de teste atravessar essas placas, elas medem quando e onde um pé toca a placa e quais forças atuam entre o chão e a pessoa do teste. Barreiras de luz na frente e atrás das placas de medição de força medem a velocidade média.

“Usando esses valores, nossos modelos de cálculo podem identificar vários padrões de movimento: eles podem determinar se alguém caminha ou corre, se ele se move em um plano ou se sobe um declive”, diz Fischer. O sistema consegue distinguir as pessoas apenas pelo seu andar. No entanto, isso só funciona se os cientistas “treinaram” seus modelos de computador de acordo. Para este propósito, as pessoas de teste têm que repetir um movimento várias vezes, de forma que o sistema possa identificar características típicas. “Dessa forma, nosso sistema aprende como os humanos normalmente se movem. Em comparação, desvios indicando uma doença podem ser detectados ”, explica Fischer.

Comunicação, fornecimento de energia, mobilidade, indústria, cuidados de saúde, tempo de lazer: as tecnologias digitais fazem parte do nosso dia a dia, abrem novas oportunidades e oferecem soluções para os problemas da sociedade. Ao mesmo tempo, eles representam desafios. Oportunidades e riscos estarão no foco do ano da ciência 2014 – a sociedade digital. No KIT, pesquisadores de todas as disciplinas estudam vários aspectos – técnicos e sociais – da digitalização. O kit de imprensa digital do KIT referente ao ano da ciência 2014 contém retratos curtos, press releases e vídeos:

Sendo “a universidade de pesquisa na associação de helmholtz”, o KIT cria e transmite conhecimentos para a sociedade e o meio ambiente. É o objetivo de fazer contribuições significativas para os desafios globais nas áreas de energia, mobilidade e informação. Para isso, cerca de 9.300 funcionários cooperam em uma ampla gama de disciplinas em ciências naturais, ciências da engenharia, economia e ciências humanas e sociais. O KIT prepara seus 25.500 estudantes para tarefas responsáveis ​​na sociedade, na indústria e na ciência, oferecendo programas de estudo baseados em pesquisa. Os esforços de inovação no KIT constroem uma ponte entre descobertas científicas importantes e sua aplicação em benefício da sociedade, prosperidade econômica e preservação de nossa base natural de vida.