Ein großer Schritt in die Zukunft der Bewegungsanalyse Lehre, Studium und Forschung kommen im Ganganalyselabor in Jülich zusammen

"Alle bereit? Aufnahme läuft!", eine Studentin läuft quer durch den Raum, zwei Kommilitoninnen schauen auf die Uhr, auf dem Bildschirm ist ein kleines Strichmännchen zu erkennen, dann ist es kurz still.

"Geschwindigkeit passt."

"Platte getroffen."

"Aufnahme gültig!"

Die ersten Spuren des aufrechten Gehens sind ungefähr 3,6 Millionen Jahre alt – und doch ist die Erforschung des Bewegungs- und Gangapparats des Menschen noch lange nicht an ihre Grenzen gelangt. Das liegt auch daran, dass mit neuen Technologien ein immer größeres Verständnis dafür entstehen kann, welche inneren und äußeren Faktoren den Bewegungsapparat beeinflussen und wie kleinste Veränderungen große Auswirkungen haben können.

An der FH Aachen wurde dafür ein hochmodernes Ganganalyselabor eröffnet, das sowohl für die Forschung als auch für die Lehre genutzt wird. Es ist mit zehn Infrarotkameras ausgestattet, die mit einer Frequenz von 250 Hertz aufnehmen, das heißt, jede Kamera macht 250 Bilder pro Sekunde. Hinzu kommen zwei in den Boden eingelassene Kraftmessplatten, die 2000 Messungen pro Sekunde durchführen. Die Kameras sind für die Erfassung der Kinematik zuständig, indem sie die Bewegung von Körpern rein geometrisch mit den Größen Ort, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung beschreiben – also wie sich der Körper bewegt. Die Frage, warum sich ein Körper bewegt – nämlich unter dem Einfluss von inneren und äußeren Kräften –, ist hingegen Gegenstand der Kinetik und kann mithilfe der Kraftmessplatten bestimmt werden.

Die Studierenden untersuchen im Praktikum die Auswirkungen von verschiedenen Schuhen und Orthesen auf das Gehverhalten. Damit können sie die professionelle Nutzung des Labors erlernen, vor allem aber die Funktionsweise des Körpers praktisch erfahren und analysieren. Vor dem Test werden die Kameras kalibriert und die Probandin wird mit 43 Plug-in-Gate-Markern ausgestattet, kleinen Reflektoren, die an spezifische Stellen des Körpers geklebt werden. Anschließend werden eine Referenzaufnahme erstellt, Größe und Proportionen des Körpers erfasst, Tempotestläufe durchgeführt – und dann kann die Messung schon beginnen.

Während der Tests sind die Bewegungen bereits auf dem Bildschirm als 3D-Modell in Echtzeit zu sehen. Bei der Auswertung der Daten spielt mittlerweile auch die künstliche Intelligenz (KI) eine entscheidende Rolle.

Eine besondere Kombination aus Bewegungsapparat und Bewegungsanalyse kommt mit dem Exoskelett des Start-ups Auxsys ins Labor. Exoskelette sind Stützstrukturen, die einen Organismus von außen umgeben und ihm Stabilität bieten. In der modernen Technologie werden Exoskelette eingesetzt, um dem Körper mehr Kraft und Mobilität zu verleihen. Enno Dülberg, FH-Absolvent und CEO des Start-ups, faszinierte die Idee eines Exoskelettes schon seit dem Film "Iron Man".

Bereits vor dem Studium hat Dülberg für "Jugend forscht" einen Exoskelett-Arm entwickelt, was jedoch – nach eigener Aussage – an fehlender Wissenschaftlichkeit scheiterte. Während des Studiums arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter im MASKOR Institut unter anderem an den Forschungsprojekten für mobile autonome Feldroboter (ETAROB) und einer kletternden Wartungsplattform für Windenergieanlagen (SMART). So konnte er theoretische und praktische Erfahrungen sammeln und in seine Abschlussarbeit über Exoskelette einfließen lassen.

Was mit einer Idée fixe begann, ist nun professionelle und wissenschaftlich fundierte Arbeit. "Ich wollte an die FH, weil sie angewandter ist – das war die Vorbereitung für die Selbstständigkeit", erklärt Dülberg.

Mit dem Exoskelett als Forschungsobjekt im Ganganalyselabor schließt sich ein Kreislauf von Lernen und Lehren, von anwendungsorientierter Forschung und Gründen. Es ist ein gelungenes Exempel für eine Symbiose aus Hochschule und kleinen und mittelständischen Unternehmen aus der Region.

Nicht nur die Ausstattung des Ganganalyselabors ist auf dem neusten Stand der Technik, auch das 2023 eingeweihte Gebäude für Physiotherapie und Technomathematik auf dem Campus Jülich ist technisch und konzeptionell durchdacht. In der Installationsebene hinter der Abhangdecke befindet sich neben der notwendigen Haustechnik für Strom, präzise Luftfeuchtigkeits- und Temperaturregulierung auch Raum für Erweiterungen. "Das Innere des Gebäudes ist anpassbar und gut erweiterbar", erklärt Günther Klein vom Kaufmännischen Gebäudemanagement der FH Aachen. "Nicht nur die aktuellen Anforderungen wurden berücksichtigt, sondern auch die potenziell zukünftigen." So sei zum Beispiel das Gebäude für eine Photovoltaikanlage vorgerüstet, die den Verbrauch decken soll.

Auffällig ist die besondere Raumaufteilung; die Büros sind klein gehalten, dafür gibt es einen zentralen Gemeinschaftsplatz, der die Räume miteinander verbindet und zum Austausch von Lehre, Studium und Forschung einlädt. Die Präsenzhochschule findet sich hier im Dazwischen, im Austausch und in der architektonischen Verbindung von Theorie und Praxis.