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Studienauswahl
Die erste Datenbanksuche identifizierte 714 potenzielle Studien (PubMed = 190, Web of Science = 482 und IEEE Xplore = 42). Nach doppelter Entfernung und Titel-Abstract-Screening wurden 63 Volltextartikel auf Berechtigung bewertet, und 12 Studien erfüllten die Einschluss- und Ausschlusskriterien und wurden in diese systematische Übersichtsarbeit aufgenommen (Abbildung 1).

Abbildung 1: PRISMA 2020 Flussdiagramm der Studienauswahl. Flussdiagramm, das den Prozess der Studienidentifikation, des Screenings, der Eignungsbewertung und der endgültigen Aufnahme in diese systematische Übersichtsprüfung gemäß PRISMA 2020 zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
Qualität der eingeschlossenen Studien
Alle eingeschlossenen Studien waren peer-reviewte experimentelle Artikel, die zwischen 2014 und 2025 veröffentlicht wurden. Basierend auf der methodischen Qualitätsbewertung wurden drei Studien als hochwertig bewertet (85–100 %)22,25,26), 7 als moderate Qualität (70 %–84 %) und 2 als minderwertig (50 %–69 %). Die hochwertigen Studien zeigten methodische Stärken, darunter der Einsatz von Referenzsystemen (z. B. Vicon, Optotrak, Qualisys) zur Validierung, klare Berichterstattung der Ergebnisse und angemessene statistische Analysen (z. B. RMSE, ICC, Bland–Altman). Typische Einschränkungen in den eingeschlossenen Studien waren kleine Stichprobengrößen und unvollständige Beschreibungen der IMU-Segment-Kalibrierung (Tabelle 2).
| Autor | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 | F9 | F10 | F11 | F12 | Gesamt | % | Qualität |
| Buganè et al. 30 | 2 | 0 | 1 | 2 | 0 | N/A | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 15 | 68% | LQ |
| Bolink et al. 22 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 19 | 86% | Hauptquartier |
| Ekdahl et al. 31 | 2 | 1 | 1 | 2 | 0 | N/A | 2 | 2 | 2 | 0 | 1 | 1 | 14 | 64% | LQ |
| Perpiñá-Martínez et al. 32 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | N/A | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 16 | 73% | MQ |
| Lebleu et al. 35 | 2 | 1 | 1 | 2 | 0 | N/A | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 16 | 73% | MQ |
| Lin et al. 25 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 20 | 90% | Hauptquartier |
| Brice et al. 29 | 2 | 0 | 1 | 2 | 2 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 18 | 82% | MQ |
| Asgari & Heller 27 | 2 | 1 | 1 | 2 | 0 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 17 | 77% | MQ |
| Bessone et al. 28 | 2 | 1 | 2 | 2 | 0 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 17 | 77% | MQ |
| Kim et al. 26 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | N/A | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 19 | 86% | Hauptquartier |
| Ruiz-Malagón et al.33 | 2 | 2 | 1 | 2 | 0 | N/A | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 17 | 77% | MQ |
| Zügner et al.34 | 2 | 2 | 2 | 2 | 0 | N/A | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 18 | 82% | MQ |
Tabelle 2: Methodologische Qualitätsbewertung der 12 eingeschlossenen Studien. Methodologische Qualitätswerte der eingeschlossenen Studien basieren auf der modifizierten 12-Item-Kritischen Bewertung des Studiendesigns für psychometrische Artikel, die in dieser Übersicht verwendet werden. Jeder Gegenstand wurde als 2 = zufriedenstellend, 1 = teilweise zufriedenstellend oder 0 = unzufriedenstellend bewertet. Q1–Q12 entsprechen den modifizierten methodologischen Qualitätselementen, die in der Ergänzungstabelle S1 aufgeführt sind. Abkürzungen: HQ = hohe Qualität; MQ = mittlere Qualität; LQ = schlechte Qualität; N/A = nicht zutreffend. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Merkmale der eingeschlossenen Studien
Teilnehmer
Die 12 eingeschlossenen Studien hatten insgesamt 232 Teilnehmer im Alter von 18 bis 80 Jahren. Die meisten dieser Studien untersuchten gesunde, Freizeit- oder Wettkampfläufer und Golfer, während nur zwei Studien klinische Populationen einschlossen, insbesondere Personen nach einer totalen Hüftarthroplastik (THA) und Personen mit Knie- oder Hüftarthrose.
IMU-System, Platzierung und Sensorfusionsalgorithmen
Die meisten eingeschlossenen Studien sammelten Beckendaten mit IMUs, die über dem Kreuzbein platziert wurden, wodurch die sakrumbasierte Platzierung der am häufigsten berichtete Ansatz in denStudien 25,27,28,29,30,31,32,33,34 war. Kommerzielle Systeme umfassten Xsens, Delsys, MicroStrain, BTS G-Sensor, IMeasureU, APDM-Opal, aktos-t, RunScribe und TuringSense. Table 3 bietet eine vollständige Zusammenfassung der IMU-Einstufung, des Systems und der Anzahl für jede Studie.
| Studium | NO der Teilnehmer | Aufgabe | IMU-System | Sensorplatzierung | Nein. von IMUs | Stichprobenrate | Filtermethoden | Sensor-Fusion-/Orientierungsalgorithmus |
| Buganè et al.30 | 16 gesund | Wandern | F4A meiner Meinung nach | Sakrum | 1 | 100 Hz | Butterworth-Tiefpassfilter vierter Ordnung mit einer Cutoff-Frequenz von 8 Hz | unter Verwendung der Funktion 'detrend' in Matlab |
| Bolink et al.22 | 17 Patienten mit Hüft- oder Knieartrose | Gehen, Sitz-zu-Stehen und Block-Step-up | MicroStrain-Trägheits-Link | Unterer Rücken (zwischen PSIS) | 1 | 100 Hz | N/R | Algorithmen in MATLAB |
| Lebleu et al.35 | 7 gesund | Wandern | x-IMU x-io Technologien | Becken (Lendenwirbelsäule 5), Oberschenkel, Schenkel, Füße | 7 | 128 Hz | N/R | Mahonys AHRS-Algorithmus |
| Perpiñá-Martínez et al.32 | 29 Läufer | Laufen | BTS G-Sensor | S1 (Kreuzbein) | 1 | 100 Hz | N/R | N/R |
| Ekdahl et al.31 | 11 gesund | Spaziergänge und sportliche Aktivitäten | Delsys Trigno Avanti | Kreuzbein, Oberschenkel, Schenkel, Füße | 7 | 240 Hz | Butterworth-Tiefpassfilter vierten Ranges (5 Hz) | N/R |
| Brice et al.29 | 8 Elite-Rudererinnen | Rudern | IMeasureU IMUs v2.0 | T1, T7, L2, zweiter Sakral S2 | 4 | 500 Hz | N/R | Kalman-Filter |
| Lin et al.25 | 20 Läufer | Laufen | Xsens MVN Awinda | Kreuzbein, Oberschenkel, Schenkel, Füße | 7 | 100 Hz | Butterworth-Filter vierter Ordnung ohne Verzögerung mit einer Cutoff-Frequenz von 8 Hz | integrierter Algorithmus bereitgestellt von Xsens MVN Analyze |
| Asgari & Heller. 27 | 6 Läufer | Laufen | APDM Opal | Sakrum | 1 | 128 Hz | Hochpass- und Tiefpassfilter | Kalman-Filter vs. komplementäre Fusion |
| Bessone et al.28 | 14 gesund | Wandern | aktos-t IMU-System | Becken, Füße, Schenkel, Oberschenkel, C7-Wirbel, Brust, Unterarme, Oberarme, Hände und Kopf | 16 | 143 Hz | Tiefpassfilter (10 Hz, Butterworth-Filter 2. Ordnung) | Benutzerdefinierte Fusion (Der Algorithmus von iSen 3.08) |
| Kim et al.26 | 36 Golfer | Golfschwung | TuringSense-Pivot | L4 und T1 (Becken von L4) | 2 | 100 Hz | Butterworth-Filter mit einer Cutoff-Frequenz von 12 Hz | Madgwick-Filter |
| Ruiz-Malagón et al.33 | 16 gesund | Gehen und Laufen | RunScribe Sacraal Gait Lab | Sakrum und Füße | 3 | 500 Hz | N/R | N/R |
| Zügner et al.34 | 49 Patienten mit THA | Wandern | GaitSmart™ | 2 am Becken (unter dem Beinenkamm), Oberschenkel und Schaft | 6 | 102,4 Hz | N/R | N/R |
Tabelle 3: Eigenschaften von IMU-Systemen, Sensorplatzierung, Abtastrate, Filtermethoden und Sensorfusionsansätze in den eingeschlossenen Studien. Zusammenfassung der wichtigsten Studienmerkmale, einschließlich Teilnehmerpopulation, Bewegungsaufgabe, IMU-System, Sensorplatzierung, Anzahl der Sensoren, Stichprobenrate und Referenzsystem, wo angegeben. Abkürzungen: IMU = Trägheitsmesseinheit; OA = Arthrose; PSIS = hintere obere Iliac-Stacheln; THA = vollständige Hüftarthroplastik; N/R = nicht gemeldet. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Die Analyse von Filterung und Sensorfusionsleistung in den eingeschlossenen Studien war durch methodologische Variationen und unvollständige Berichterstattung begrenzt. Nur vier Studien beschrieben ihre Fusionsmethoden eindeutig; zwei verwendeten Kalman 27,29, einer verwendete den Madgwick-Algorithmus26 und einer wandte Mahonys AHRS-Algorithmus35 an. Aufgrund unzureichender methodischer Details war ein direkter Vergleich von Fusionsalgorithmen oder deren unabhängigen Beiträgen zur Genauigkeit nicht möglich. Diese Variabilität erschwerte die Feststellung, ob Unterschiede in der Beckenorientierungsgenauigkeit auf Aufgabenanforderungen, Sensorplatzierung oder die zugrunde liegende Fusionsstrategie zurückzuführen sind.
Validität der IMUs für die Beckenorientierungsdiagnostik
In den eingeschlossenen Studien, die IMUs für Beckenkippung, Obligität und Rotation 22,25,26,27,28,29,30,31,33,34,35 bewerteten, schien die Validität ebenen- und aufgabenspezifisch und nicht einheitlich über alle Bedingungen hinweg im Vergleich zu optischen Motion-Capture-Systemen zu sein (Tabelle 4). Die eingeschlossenen Studien untersuchten eine Reihe von Bewegungsaufgaben, darunterGehen 22,28,30,31,33,34,35, Laufen 25,27,32,33 und sportspezifische Aktionen 26,29,31, und bietet einen umfassenden Überblick über die IMU-Leistung hinweg in funktionalen Kontexten.
Die gemeldeten RMSE-Werte reichten von 0,69° bis 4,90° für Beckenneigung 22,25,27,28,30,33,33,35 und von 0,77° bis 4,75° für beckenartige Neigung 22,25,27,28,33,35. Die Beckenrotation zeigte die höchste Variabilität, mit RMSE-Werten von 1,22° bis 7,77° bei Hochgeschwindigkeitsfahrten und anderen anspruchsvollen Bewegungenvon 25,27,28,30,33,35.
Biaswerte für die Beckenorientierung wurden in acht Studien als systematische Mittelwerte zwischen IMU-gemessenen Werten und optischer Bewegungserfassung (OMC) berichtet25,26,27,28,29,30,33,34. Buganè et al.30 berichteten von relativ hohen negativen Verzerrungswerten der Beckenneigung (−9,9° bis −5,7°), kleineren Schrägkeitsverzerrungen (−1,2° bis −1,4°) und einer leichten Überschätzung der Beckenrotation (+0,7° bis +1,5°). Brice et al.29 berichteten von kleinen sagittalen Beckenverzerrungen mit S2-Niveau zwischen −2,7 und −0,09° beim Rudern. Asgari und Heller27 beobachteten minimale Verzerrungen über alle Beckenebenen (−0,50° bis −0,10°), und Bessone et al.28 berichteten ähnlich niedrige Verzerrungen (−0,7° bis −1,7°). Lin et al.25 berichteten außerdem von kleinen Beckenkippungsverzerrungen (−0,18° bis +1,5°) und Rotationsverzerrungen (−1,1° bis +0,99°) über die Laufgeschwindigkeiten, obwohl IMUs in derselben Studie die Beckenschrägheit im Verhältnis zum OMC-System unterschätzten (−3,3° bis −4,1°).
Im Gegensatz dazu berichteten Ruiz-Malagón et al.33 von höheren Verzerrungswerten beim Gehen und Hochgeschwindigkeitslaufen, mit Beckenkippungsverzerrungen von bis zu +4,6° und Beckenrotationsvorspannungen von bis zu −11,2°. Bei Patienten stellten Zügner et al.34 fest, dass die Beckenneigung einen kleinen mittleren Fehler von −0,5° im Vergleich zur OMC aufwies. Die berichteten Korrelationskoeffizienten für die Beckenorientierung variierten in den Studien erheblich, von schlechten oder negativen Werten in einigen Aufgaben bis hin zu starker Übereinstimmung in anderen, abhängig von der Bewegungsebene und den Aufgabenanforderungen 22,26,27,30.
Niedrigere und variablere Korrelationskoeffizienten wurden von Lin et al.25 während Hochgeschwindigkeitsfahrten (0,44–0,89) berichtet, während Ruiz-Malagón et al.33 insgesamt schwächere Korrelationen berichteten, einschließlich negativer Werte (−0,48 bis 0,76). Insgesamt schien die Validität in kontrollierten Aufgaben stärker zu sein, während schnelle Bewegungen mit größerem Fehler und schwächerer Übereinstimmung verbunden waren. Obwohl niedrigere RMSE-Werte für Beckenkippung oft berichtet wurden, war die Übereinstimmung zwischen den Beckenvariablen nicht einheitlich in den Studien, und eine schwächere Leistung zeigte sich besonders unter anspruchsvolleren Laufbedingungen. Bessere Leistungen wurden häufiger in Studien mit kreuzbeenbasierter IMU-Platzierung und standardisierten Kalibrierungsverfahren berichtet, obwohl die unvollständige methodologische Berichterstattung den direkten Vergleich zwischen den Studien begrenzte.
Zuverlässigkeit der IMUs für die Bewertung der Beckenorientierung
Die Zuverlässigkeit wurde in vier Studien bewertet (Tabelle 4). Die meisten Studien berichteten von guten bis ausgezeichneten ICC-Werten für die Beckenorientierung, mit Werten von 0,81 bis 0,99 bei gesunden und sportlichen Populationen von 26,32,35. Allerdings war die Zuverlässigkeit nicht in allen Populationen konstant hoch, da bei Personen nach THA eine schlechte Beckenneigungszuverlässigkeit berichtet wurde (ICC = 0,08)34. Lebleu et al.35 fanden eine hohe Intersession-Zuverlässigkeit für den Beckenbewegungsumfang (ROM) beim Gehen, obwohl die Zuverlässigkeit je nach Bewegungsebene und Kalibrierungsmethode variierte. Perpiñá-Martínez et al.32 berichteten außerdem ICC-Werte > 0,80 für Beckenneigung, Schrägheit und Rotation beim Laufen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Diese Ergebnisse deuten auf konsistente Messungen während kontinuierlicher funktioneller Aktivität hin. Kim et al.26 berichteten ICC-Werte von 0,91 bis 0,99 für Beckenrotation und Schrägheit während Golfschwünge, was auf eine hohe Wiederholbarkeit bei dieser sportspezifischen Aufgabe hinweist.
| Studium | Beckenvariablen | RMSE (°) | Vorspannung / Mittendifferenz (°) | r | ICC | SEM (°) | MDC (°) |
| Buganè et al. 30 | Neigung, Schrägheit, Rotation | Neigung = 0,73; Schrägheit = 1,22; Rotation = 2,66 | Voreingenommenheit: Neigung −9,9 bis −5,7; Schrägheit −1,24 bis −1,41; Rotation +0,71 bis +1,5 | 0.88–0.95 | N/R | N/R | N/R |
| Bolink et al. 22 | Neigung, Schrägheit | Tilt = 2,7; Schrägheit = 2,68 | N/R | 0.86–0.94 | 0.94 -1.00 | N/R | N/R |
| Lebleu et al. 35 | Neigung, Schrägheit, Rotation | Neigung = 0,9 zu 1,0; Schrägheit = 1,1 bis 1,2; Rotation = 1,5 | N/R | N/R | 0.81–0.93 | 0.5–2.2 | N/R |
| Perpiñá-Martínez et al. 32 | Neigung, Schrägheit, Rotation | N/R | N/R | N/R | Neigung 0,868; Neigung 0,963; Rotation 0,922 | N/R | N/R |
| Ekdahl et al. 31 | Beckensagittale, koronale und transversale Bewegungsfreiheit | N/R | Mittlerer Differenz : sagittale Neigung: 0,67° bis 2,13°; koronale Schrägheit: −0,46° bis 0,61°; Querrotation: −0,72° bis −0,87° | N/R | N/R | N/R | N/R |
| Brice et al. 29 | Sagittal-Neigung bei S2 (Rudern) | Neigung = 2,43 zu 4,90 | Voreingenommenheit: Neigung −2,70 bis −0,09 | N/R | N/R | N/R | N/R |
| Lin et al. 25 | Neigung, Schrägheit, Rotation (Laufen) | Neigung = 4,31 bis 4,59; Schrägheit = 4,29 bis 4,75; Rotation = 6,47 bis 7,77 | Voreingenommenheit: Neigung −0,18 bis +1,5; Schrägheit −3,3 bis −4,1; Rotation −1,1 bis +0,99 | 0.44–0.89 | N/R | N/R | N/R |
| Asgari & Heller 27 | Neigung, Schrägheit, Rotation | Neigung = 0,69; Schrägheit = 0,77; Rotation ≈ 1,22. | Voreingenommenheit: Neigung −0,10; Schrägheit −0,50; Rotation −0,49 | N/R | N/R | N/R | N/R |
| Bessone et al. 28 | Neigung, Schrägheit, Rotation | Neigung = 2,5; Schräg = 2,4; Rotation = 2,9 | Voreingenommenheit: Neigung −0,7; Schrägheit −1,7; Rotation −1,3 | Neigung = -0,011; Schrägheit = 0,82; Rotation = 0,83 | N/R | N/R | N/R |
| Kim et al. 26 | Schrägheit, Rotation | N/R | Mittlerer Unterschied: Schrägheit 1,65 | Schrägheit = 0,92 | 0.91–0.99 | N/R | N/R |
| Rotation 0,76 | Rotation = 0,99 |
| Ruiz-Malagón et al. 33 | ROM: Neigung, Schrägheit, Rotation (Walk/Lauf) | N/R | Voreingenommenheit: Neigung +0,2 zu +4,6; Schrägheit −1,1 bis −6,1; Rotation +0,7 bis −11,2 | −0,48 bis 0,76 | −1,62 bis 0,83 | N/R | N/R |
| Zügner et al. 34 | Tilt (THA-Patienten) | N/R | Mittlerer Unterschied: Neigung −0,5 | N/R | 0.08 | N/R | N/R |
Tabelle 4: Zusammenfassung der Validitäts- und Zuverlässigkeitsergebnisse für die IMU-basierte Beckenorientierungsbewertung. Zusammenfassung der gemeldeten Ergebnisse für Beckenkippung, Schrägheit und Rotation, einschließlich Validitätsmetriken wie RMSE, Verspannungen oder Mittelwertdifferenz sowie Korrelationskoeffizienten sowie Zuverlässigkeitsmetriken wie ICC, SEM und MDC, wo verfügbar. Abkürzungen: RMSE = Wurzelmittel-Quadrat-Fehler; r = Pearson-Korrelationskoeffizient; ICC = Korrelationskoeffizient innerhalb der Klassen; SEM = Standardfehler der Messe; MDC = minimale nachweisbare Veränderung; ROM = Bewegungsumfang; THA = vollständige Hüftarthroplastik; N/R = nicht gemeldet. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Datenverfügbarkeit
Alle in dieser systematischen Übersicht enthaltenen Daten wurden als ergänzende Dateien bereitgestellt.
Ergänzungstabelle S1: Kritische Bewertung des Studiendesigns für psychometrische Artikel. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Ergänzungstabelle S2: Rohe extrahierte Daten für die 12 eingeschlossenen Studien.Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Ergänzende Tabelle S3: Methodologische Qualitätsbewertung der eingeschlossenen Studien.Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.