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2023-06-14T11:15:17Z

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'''Accelerometrie''' (von Akzeleration = [[Beschleunigung]]) ist eine Methode der [[Bewegungsmessung]] durch Auswertung des von einem [[Beschleunigungssensor]] gelieferten Signals. Demgegenüber verwendet die einfache [[Aktimetrie]] (auch: Aktigrafie) mechanische Zähler und elektromechanische Sensoren zur fortlaufenden Bewegungsregistrierung oder Videoaufnahmen zur Aufzeichnung von Bewegungsfolgen.

Die Accelerometrie hat zahlreiche Anwendungsgebiete in [[Physik]], [[Technik]] und [[Raumfahrt]], aber auch in vielen medizinischen Disziplinen: [[Arbeitsmedizin]] und [[Arbeitsphysiologie|-Physiologie]], [[Sportbiomechanik]], [[Sportphysiologie]], medizinischen [[Rehabilitation]] und sogar in der [[Psychophysiologie]] und einigen [[Verhaltensbiologie|Verhaltenswissenschaft]]en.

== Methodik ==
Zur Messung von [[Bewegung (Physik)|Bewegung]] gibt es technisch mehrere Möglichkeiten (siehe [[Beschleunigungssensor]], [[Sportbiomechanik]]). Häufig werden miniaturisierte, aus [[Silicium]] gefertigte [[piezoelektrischer Beschleunigungssensor]]en verwendet, welche die von einer Beschleunigung verursachten Druckschwankungen in elektrische [[Signal]]e umwandeln. Kleine, robuste Sensoren haben nur wenige Gramm Masse und eine hohe Empfindlichkeit bei guter [[Auflösung (Physik)|Auflösung]] des Signals. Neuere piezoresistive und piezokapazitive Sensoren liefern ein Signal, das nicht nur die Beschleunigung, sondern auch die ''Inklination'' des Sensors (Lage in Bezug zur [[Gravitation]]) zeigen. Bei horizontaler oder vertikaler Lage unterscheiden sich die [[Gleichspannung]]s- (DC-)Anteile des Signals, folglich kann auch die Position des Körpers im Raum bestimmt werden. Gyrosensoren können auch die [[Winkelbeschleunigung]] messen.
Ein Beschleunigungssensor reagiert nur in einer Dimension mit maximaler Empfindlichkeit, so dass zwei oder drei Sensoren kombiniert werden müssen, um Bewegungen in der Ebene oder im dreidimensionalen Raum erfassen zu können. Für viele Zwecke reichen Messungen in einer oder zwei Dimensionen (Achsen) aus, während das menschliche Bewegungsverhalten in den drei räumlichen Dimensionen (Ebenen) zu messen ist.

Für medizinische und psychophysiologische Untersuchungen sind heute für die fortlaufende Messung, Aufzeichnung und unmittelbare Auswertung in [[Echtzeit]] (real time-Analyse) kleine Mess- und Speichergeräte (recoder/analyzer-Systeme) verfügbar, die sogar unter Alltagsbedingungen eingesetzt werden können (siehe [[ambulantes Assessment]]).

Bei genaueren medizinischen Untersuchungen wird die [[Elektromyographie]] (EMG) verwendet, um die muskuläre Aktivität zu registrieren. Videoaufnahmen eignen sich dagegen, wenn es auf komplizierte Bewegungsabläufe oder die ganzheitliche [[Koordination]] ankommt.

Im Unterschied zu den an Körpern befestigten Accelerosensoren dienen die [[Bewegungsmelder]] dazu, Bewegungen in der näheren Umgebung zu entdecken und dann automatisch eine Beleuchtung einzuschalten oder einen [[Alarm]] auszulösen. Andere Techniken der [[Bewegungserfassung]] wurden entwickelt, um Bewegungen mittels Kamera oder [[Bodysuit (Kleidungsstück)|Bodysuit]] (Ganzkörperanzug) aufzunehmen und computer-gestützt zu verarbeiten (siehe Bewegungsmessung bzw. Motion-[[Tracking (Spurverfolgung)|Tracking]], [[Motion Capture]], [[Animation]], [[Filmtechnik]]).

== Anwendungen ==
=== Accelerometrie in technischen Systemen ===
Die Beschleunigungs- bzw. Bewegungsmessung mit Accelerometern hat zahlreiche Einsatzmöglichkeiten gefunden, die vom [[Maschinenbau]], [[Aufzugstechnik]], [[Alarmanlage]]n, [[Autoelektronik]], Inertial-[[Navigation]], [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]]- und [[Raketentechnik]] bis zu [[Geophysik]] und Erdbeben-Monitoring reichen (siehe [[Beschleunigungssensor]]).

=== Accelerometrie in der Biologie ===

Schwieriger als in der Technik ist die Bewegungsanalyse bei Menschen und Tieren. Aufgrund der jeweiligen Verhaltenssituation und wegen der individuellen Unterschiede des [[Körperbau]]s existiert eine hohe [[Variabilität]] der Bewegungsmuster. Deshalb sind ein optimaler Untersuchungsablauf und eine genaue sekundäre [[Signalverarbeitung]] mit [[Mustererkennung]] und mit statistischen Vergleichen notwendig.

=== Accelerometrie des menschlichen Bewegungsverhaltens ===

Die fortlaufende Messung von Körperposition, Bewegungsmustern und körperlicher (motorischer) Aktivität (Motorik: Grob- und Fein-[[Motorik]], [[Lokomotorik]], [[Gestik]], [[Mimik]]) ist eine grundlegende Aufgabe verhaltenswissenschaftlicher Methodik:

* die Erkennung (Detektion) von Änderungen der Körperposition, z. B. Liegen, Sitzen, Stehen, und von typischen Bewegungsmustern wie Gehen, Treppen steigen, Fahrrad fahren;
* die Unterscheidung spezieller Bewegungen, z. B. Finger- und Armbewegungen, Werkzeuggebrauch, Gesten, Kopfbewegungen wie das Kopfnicken während einer Unterhaltung;
* die Diagnose und fortlaufende Registrierung von Bewegungsstörungen, z. B. [[Tremor]] der Hand bei [[Parkinson-Krankheit]] oder das [[Restless-Legs-Syndrom]];
* die Überwachung von [[Fitnesstraining]] und sportlicher Aktivität, Mobilisierung von motorisch behinderten Patienten sowie die Bewährungskontrolle von Rehabilitationsmaßnahmen bei Patienten mit Störungen der Körperhaltung und Motorik;
* die Messung des 24-Stunden Aktivitätsniveaus mit den Abschnitten körperlicher Aktivität und Bettruhe (Schlaf) und die möglichst repräsentative Erfassung der Bewegungsaktivität als Index des [[Stoffwechsel]]s (Energieaufwands).

Durch Accelerometrie ist über die kontinuierliche Aktivitätsmessung (Aktimetrie) hinaus die zuverlässige Erfassung von Körperposition, Bewegungsmustern und Bewegungsstörungen möglich. Diese Fortschritte der Bewegungsmessung wurden durch die Entwicklung neuer piezoresistiver Beschleunigungssensoren, die auch deren Lage zur Gravitationsachse erkennen lassen, durch miniaturisierte digitale Rekorder für Mehrkanal-Aufzeichnungen und durch moderne Methoden der Signalfilterung, Amplituden-Frequenz-Analyse und der statistischen Analyse ([[Mustererkennung]]) erreicht. Bei geeigneter Platzierung reicht bereits ein kleines Sensorsystem mit drei Achsen für die Dimensionen des Raums aus, um die wichtigsten Lage- und Bewegungsunterschiede zuverlässig zu erkennen, wobei nur wenige Prozent Fehlklassifikationen vorkommen.<ref>Foerster und Fahrenberg, 2000</ref> Zusätzliche Sensoren sind zur Detektion spezieller Tätigkeiten oder Bewegungsstörungen erforderlich (''multiple Accelerometrie''). Die Methodik kann den speziellen motorischen Symptomen und dem individuellen Bewegungsstil individuell durch eine Testregistrierung (Kalibrierung) und durch statistischen Vergleich mit den später erfassten Bewegungsmustern gut angepasst werden.<ref>Foerster 2001</ref> Die Accelerometrie ist eine gut bewährte Methodik, für die zahlreiche Anwendungsgebiete in der Psychologie und Medizin existieren.<ref>Bussmann, Ebner-Priemer, Fahrenberg, 2009</ref>

== Literatur ==
* Hans B. J.Bussmann, Ulrich Ebner-Priemer, Jochen Fahrenberg: ''Ambulatory behavior monitoring: Progress in measurement of activity, posture, and specific motion patterns in daily life''. In: European Psychologist, 2009, Volume 14, 142–152.
* Kong Y. Chen, David R. Bassett: ''The technology of accelerometry-based activity monitors: Current and future''. In: ''Medicine and Science in Sports and Exercise'', 2005, Volume 37, 490–500.
* Jochen Fahrenberg, Rainer Leonhart, Friedrich Foerster: ''Alltagsnahe Psychologie mit hand-held PC und physiologischem Mess-System.'' Huber, Bern 2002, ISBN 3-456-83818-2.
* Friedrich Foerster: ''Assessment of posture, motion, and hand tremor by calibrated accelerometry''. In Jochen Fahrenberg, Michael Myrtek (Eds.): ''Progress in ambulatory assessment.'' Hogrefe & Huber, Seattle, WA 2001, ISBN 0-88937-225-X, S. 233–256.
* Friedrich Foerster, Jochen Fahrenberg: ''Motion pattern and posture: Correctly assessed by calibrated accelerometers''. In: ''Behaviour Research Methods, Instruments and Computers'', 2000, Volume 32, 450–457.
* Merryn J. Mathie, Branko G. Celler, Nigel H. Lovell, Adelle C. F. Coster: ''Classification of basic daily movements using a triaxial accelerometer''. In: ''Medical and Biological Engineering and Computing'', 2004, Volume 42, 679–687.
* Warren W. Tryon: ''Activity measurement''. In Michel Hersen (Ed.). ''Clinician’s handbook of adult behavioral assessment.'' Academic Press, New York 2006, ISBN 0-12-343013-5, S. 85–120.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Biopsychologie]]
[[Kategorie:Biomechanik]]

Accelerometrie - Versionsgeschichte

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