Bei professionellen Skitrainings – beispielsweise zur Vorbereitung auf die in Kürze anlaufenden Olympischen Winterspiele in Peking – spielen standardisierte Leistungstests eine wichtige Rolle. Eine Reihe von Übungen, die anhand technischer Hilfsmittel genau überwacht werden, liefern dabei die physiologischen Leistungsdaten, die als Basis für ein auf den einzelnen Athleten zugeschnittenes, optimiertes Training dienen.

Bei der Testreihe, die das österreichische Skiteam regelmäßig durchlaufen muss, spielen Kniebeugen eine wichtige Rolle – sie sind Teil zwei von insgesamt zehn Tests. Das Testsystem, mit dem die Kniebeugen bisher auf ihre Gültigkeit geprüft wurden, war aber vergleichsweise aufwendig: Die Kniewinkel während der Übung wurden mit einem sogenannten Goniometer vermessen, das vor jeder neuen Nutzung durch einen Athleten oder eine Athletin neu kalibriert werden musste.

Bernhard Hollaus und Kollegen vom Department für Medizin-, Gesundheits- und Sporttechnologie des Management Center Innsbruck (MCI) konnten das Problem nun beheben. Sie entwickelten ein viel einfacher und schneller nutzbares Testsystem, das im Prinzip mit einem Laptop und einer Webcam auskommt.

"Die Anforderung an das Messverfahren ist, den Kniewinkel zuverlässig und genau zu erfassen", erklärt Hollaus. "Denn gültig ist eine Kniebeuge erst, wenn der Oberschenkel mindestens parallel zum Boden positioniert ist, die Hüfte muss unterhalb des Knies sein." Auch wenn die Kniebeugen mit Hantelstange und Gewichten auf den Schultern durchgeführt werden, müssen diese Gültigkeitskriterien penibel erfüllt sein.

Optische Marker

Das System von Hollaus und Kollegen übernimmt ein Prinzip, das im biomechanischen Tracking, beispielsweise im Therapiebereich, oft verwendet wird. Es nutzt optische Marker, die durch ein Bildauswertungssystem einfach – und ohne den aufwendigen Einsatz von rechenintensiven Machine-Learning-Methoden – verfolgt werden können.

"Wir nutzen Farbpunkte, die einfach beschaffbar sind und immer dieselben Farbwerte aufweisen, um Hüftknochen, Kniegelenk und Sprunggelenk zu markieren", sagt Hollaus. "Am Laptop lässt sich damit die Kniewinkelbewegung leicht mitverfolgen. Die Gültigkeit der Bewegung wird automatisch überprüft. Zudem gibt es ein akustisches Signal, wenn der Athlet ,weit genug unten‘ ist."

Die Testvorbereitung wurde laut dem Forscher von 20 Minuten auf lediglich zwei bis drei Minuten reduziert. Was macht man mit der gewonnenen Zeit? Hollaus: "Man kann die Ersparnis nutzen, um die Testbatterie um eine weitere Übung zu erweitern und noch mehr Leistungsdaten zu sammeln." (Alois Pumhösel, 9.2.2022)