Development of aWearable Electronic Sensor Array and Measuring Unit for Spine and Posture Analysis for Use with Standardized Patients in Medical Simulation and Education

Abstract

Pre-existing spinal injuries can have severe implications on the patient’s medical condition, when subjected to abnormal loads. During transport, these patients are exposed to an increased risk of secondary traumatization. Rescue personnel can be trained for the interaction with patients with pre-existing spinal injuries in specific exercises. A system to measure spinal rotation in medical simulation scenarios can be used to monitor and evaluate the participants. A portable system for spine and posture analysis was developed in this thesis. Based on inertial measurement units, the sensor system can be fitted unobtrusively to the spine for detailed recording. Data analysis and visualization is possible using a dedicated computer program. Evaluation of usability and reliability of the monitoring unit shows the potential of the system in the described use case. The designed prototype provides a solid and functional foundation for future development.

Wirbelsäulenvorschädigungen können bei Über- oder Fehlbelastung massive Auswirkungen auf den Gesundheitszustand von Patienten haben. Besonders bei Krankentransporten sind diese Patienten einem erhöhten Risiko von Folgeverletzungen ausgesetzt. Während gezielter Übungen ist es möglich, das Rettungsdienstpersonal auf entsprechende Einsätze vorzubereiten und zu schulen. Ein System zur Erfassung der Wirbelsäulenrotationen kann bei der Medizinischen Simulation eingesetzt werden um die Leistung der Simulationsteilnehmer zu kontrollieren und zu bewerten. Im Rahmen dieser Thesis wurde ein portables System zur Erfassung der Körperhaltung entwickelt. Das Sensorsystem basiert auf Inertialsensoren und wird versteckt entlang der Wirbelsäule fixiert Sämtliche Bewegungen der Wirbelsäule werden detailliert aufzeichnen. Die Darstellung und Auswertung der Daten erfolgt mittels zugehörigen Computerprogramms. Verschiedene Auswertungen des Sensorsystems bezüglich Nutzbarkeit und Zuverlässigkeit zeigen Potenzial für die zukünftige Verwendung im beschriebenen Anwendungsfall. Der erarbeitete Prototyp bietet eine fundierte und funktionsfähige Grundlage, auf die für eine weitere Entwicklung aufgebaut werden kann.