2D vs 3D: Unterschiede und Limitationen verstehen
Die Bewegungsanalyse wird in Klinik, Forschung und Sport häufig eingesetzt, um die Gelenkfunktion zu beurteilen, Bewegungseinschränkungen zu erkennen und Rehabilitation und Training zu optimieren.
Die 2D-Videoanalyse ist ein beliebtes, zeiteffizientes und leicht zugängliches Werkzeug. Bei all diesen Vorteilen sollte man allerdings die Limitationen und Unterschiede, insbesondere im Vergleich zu 3D-Systemen wie der IMU-basierten Bewegungsanalyse, kennen.
Der grundlegende Unterschied zwischen 2D- und 3D-Systemen
2D-Videoanalyse:
In einem 2D-System wird die Bewegung aus einer festen Kameraperspektive erfasst – in der Regel in der Sagittal- oder Frontalebene. Die MR-Software verfolgt hierbei automatisch die Gelenkpositionen und -winkel. Da bei diesem Ansatz eine dreidimensionale Bewegung auf eine einzige Ebene reduziert wird, fehlen ihm naturgemäß Tiefeninformationen und Rotationsdaten.
3D-IMU-basierte Bewegungsanalyse:
Im Gegensatz dazu messen 3D-Inertialsensoren (IMUs) Bewegungen in allen drei Ebenen, indem sie die Winkelgeschwindigkeit und lineare Beschleunigung über mehrere Körpersegmente hinweg verfolgen. IMUs berechnen Gelenkwinkel anhand der Ausrichtung eines Segments relativ zu einem anderen (z. B. der Unterschenkel relativ zum Oberschenkel). Diese Berechnungen basieren auf anatomischen Koordinatensystemen – nicht auf Kameraperspektiven – und liefern eine anatomisch valide Darstellung der Gelenkkinematik.
Häufige Fehlinterpretationen bei der 2D-Analyse
Die visuelle Einfachheit der 2D-Analyse ist gleichzeitig ihre größte Limitation. Da sie sich auf eine einzige Kameraansicht stützt, gehen Tiefe und Rotation verloren, und Gelenkwinkel können stark verzerrt dargestellt werden – wir nennen dies ‚Perspektivfehler‘.
In der Praxis bedeutet dies:
Die Innen- oder Außenrotation der Hüfte ist in einem Video in der Frontalebene möglicherweise nicht sichtbar.
Ein Schulterblatt kann von der Seite betrachtet geflügelt erscheinen, von oben betrachtet jedoch völlig neutral sein.
Was wie ein Knievalgus aussieht, kann eine Kombination aus Hüft- und Knöchelbewegung sein, die von vorne betrachtet nur wie ein Knieproblem aussieht.
Ohne dreidimensionale Segmentdaten sind visuelle Beurteilungen anfällig für Fehlinterpretationen. Dabei gilt: Je stärker die tatsächliche Kameraposition von der optimalen Kameraposition abweicht, desto stärker ist der Perspektivfehler.
Da die Kameras beim 2D-Tracking Bewegungen aus einem einzigen festen Winkel aufnehmen, können seitliche oder rotatorische Bewegungen, die sich in die Ebene hinein oder aus ihr heraus bewegen, übertrieben oder minimiert erscheinen. So lassen sich beispielsweise Hüft-, Knie- und Sprunggelenksbewegungen gut in der Sagittalebene betrachten und analysieren, während z.B. Rotationsbewegungen des Knies besser über ein 3D-System abgebildet werden können.
Ideale Kamerapositionierung für 2D-Analyse:
- Rechtwinklig zur Bewegungsebene mit Proband in Bildmitte
- So nah wie möglich bei gleichzeitiger Sichtbarkeit des kompletten Körpers
- Handlauf reduzieren wenn möglich
- Proband von Kopf bis Fuß sichtbar
- Hüfthöhe
- Ausrichtung in Waage (nicht gekippt)
Im folgenden Bild werden die Auswirkungen einer nur leicht suboptimalen Kamerapositionierung deutlich:
Darstellung suboptimale Kamerapositionierung (links) im Vergleich zur optimalen Positionierung (rechts)
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