Fitnessbegleiter – Entwicklung eines Trainings-Assistenzsystems für Senioren

Abstract:
Ein wesentlicher Bestandteil gesunden Alterns ist körperliche Bewegung. Das American College of Sports Medicine und die American Heart Association empfehlen jede Woche entweder an fünf Tagen mindestens 30 Minuten moderat anstrengende Aktivitäten, an drei Tagen mindestens 20 Minuten anspruchsvolle Aktivitäten oder eine Mischung aus beiden Kriterien. Bei Menschen jeden Alters verringert regelmäßige Bewegung das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Schlaganfall, Bluthochdruck, Diabetes Mellitus Typ 2, Osteoporose, Übergewicht, Brustkrebs, Angstzustände und Depression. Bei älteren Menschen kommt zusätzlich ein positiver Effekt für die Sturzprävention hinzu. Neben dem Training in Sportgruppen, spielt das selbständige Training zuhause eine wichtige Rolle. Idealerweise stellt der Anwender mit seinem Trainer ein Übungsprogramm zusammen, das eine geeignete Mischung aus Kraft-, Beweglichkeits-, Gleichgewichts- und Koordinationsübungen enthält. Im Rahmen des Forschungsverbunds FitForAge wird ein Fitnessbegleiter entwickelt, der ältere Menschen mit leicht kognitiven Einschränkungen (MCI) bei der Ausführung ihres Trainingsplans assistieren soll. Die Zielgruppe weist keine körperlichen Einschränkungen auf. Durch die auszuführenden Übungen sollen die kognitiven und motorischen Fähigkeiten des Anwenders erhalten oder sogar verbessert werden. Im Folgenden werden das Projekt skizziert und erste Ergebnisse vorgestellt. Der Fitnessbegleiter ist als Ergänzung zu bestehenden Trainingsprogrammen für MCI-Patienten gedacht. Er soll den Anwendern die Möglichkeit bieten Anleitungen für die Übungen einzusehen und Rückmeldungen zur Qualität der Ausführung zu bekommen. Durch die Anbindung des Fitnessbegleiters an die Infrastruktur eines medizinischen Dienstleisters kann der Trainer die Übungsergebnisse einsehen und den Übungsplan bei Unter- oder Überforderung anpassen. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Rekonstruktion von Bewegungsabläufen aus Beschleunigungsmessdaten. Der Vergleich zwischen dem rekonstruierten Bewegungsablauf und einem vorgegebenen Muster liefert die Grundlage für die Erzeugung des Feedbacks. Das System besteht aus einem Sensorbaukasten mit Beschleunigungssensoren und einem Sensor zur Messung der Atemfrequenz. Geplant ist außerdem ein Sensor zur Erfassung der Pulsrate. Ein mobiles Endgerät dient als Empfänger für die Messdaten und verarbeitet sie. Über eine GPRS/UMTS-Schnittstelle kann es Daten an den telemedizinischen Dienstleister übertragen und von ihm empfangen. Die Übertragung zwischen den Sensormodulen und dem Endgerät erfolgt drahtlos. Als Funktechnik für das Sensornetzwerk wird ZigBee eingesetzt. Der Anwender interagiert über das mobile Gerät mit den Komponenten des Fitnessbegleiters. Zentraler Bestandteil der Nutzerschnittstelle ist der Übungsplan. Über ihn hat der Anwender Zugriff auf die vorgesehenen Übungen und kann zu jeder Übung eine Schritt-für-Schritt-Anleitung abrufen. Nach der Auswahl einer Übung beginnt das Sensornetzwerk mit dem Erfassen der Beschleunigungen und der Atmung. Aus diesen Messwerten generiert das mobile Gerät Feedback für den Anwender und den Trainer. Die Qualität seiner Übung wird dem Anwender an einem Avatar veranschaulicht. Prototypisch wurden 3D-Modelle eines Arztes, eines Hasen und einer Blumenwiese erstellt. Die Rückmeldungen für den Trainer werden gesammelt und zu festgelegten Zeitpunkten an einen zentralen Server übertragen. Von dort kann der Trainer die Daten über seinen Arbeitsplatz abrufen und gegebenenfalls den Trainingsplan anpassen. Entwicklungsbegleitend werden regelmäßig einzelne Aspekte des Systems von Fokusgruppen aus Senioren diskutiert. Bereits analysiert wurden z.B. das Konzept für die Benutzerschnittstelle und die Avatare. Die Ergebnisse wurden anhand ihrer Relevanz und Machbarkeit gruppiert und fließen in den weiteren Entwicklungsprozess ein. Durch die aktive Einbindung von Senioren in den Entwicklungsprozess können Akzeptanzprobleme frühzeitig erkannt und beseitigt werden