Spinal Motion Analysis Using A Wearable Flexible Sensor
- Titel
- Spinal Motion Analysis Using A Wearable Flexible Sensor
- Autor/in
- Datierung
- 16.01.2026
- Beschreibung
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
In einer beobachtenden Querschnittsstudie führten sechs gesunde Erwachsene (3 Frauen, 3 Männer) standardisierte Alltagsaktivitäten wie Stehen, Vorbeugen (Flexion), nach hinten beugen (Extension), Sitzen am Schreibtisch, Treppensteigen, Gehen und das Aufstehen von einem Stuhl durch, während der FlexTail Sensor segmentale Krümmungssignale der Wirbelsäule aufzeichnete. Die über die Rectify-App gewonnenen Messdaten wurden in Python weiterverarbeitet, um relevante Ergebnisparameter wie Bewegungsumfänge (Range of Motion) und Lendenlordosewinkel zu berechnen. Anschliessend erfolgte ein Vergleich mit physiologischen Referenzwerten und Literaturdaten. Die gemessenen Winkel für Flexion, Extension und typische Haltungen lagen überwiegend innerhalb plausibler physiologischer Bereiche und zeigten über wiederholte Messungen hinweg konsistente Muster. Dies deutet darauf hin, dass das FlexTail System grundsätzlich in der Lage ist, valide und reproduzierbare kinematische Informationen zur Wirbelsäulenbewegung bereitzustellen.
Gleichzeitig wurden mehrere praktische Herausforderungen identifiziert, insbesondere im Hinblick auf die Sensorbefestigung bei öliger oder behaarter Haut, die sichere Fixierung des elektronischen Moduls sowie das Risiko unbeabsichtigter Messunterbrechungen durch die Benutzeroberfläche der App. Einfache prozedurale Anpassungen (z. B. Verzicht auf Hautlotionen, Rasieren des Rückens, zusätzliche Fixierung mit einem elastischen Band) sowie geplante Softwareänderungen (Verlagerung der Stopp-Taste) wurden als konkrete Optimierungsmassnahmen abgeleitet, um die Messstabilität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Insgesamt schafft diese Arbeit eine erste methodische Grundlage für den Einsatz des FlexTail Sensors in grösseren Validierungsstudien und langfristig für die kontinuierliche Vor-Ort-Überwachung der Wirbelsäulenbelastung bei Astronauten und leistet damit einen Beitrag an der Schnittstelle zwischen Wirbelsäulenbiomechanik und Raumfahrtmedizin.
Back and lower back pain are among the most common musculoskeletal disorders worldwide and represent a significant burden for astronauts. These complaints occur particularly frequently and are accompanied by characteristic changes in the spine under microgravity, such as altered curvature, intervertebral disc load, and muscle atrophy. To better understand these mechanisms and enable future monitoring during spaceflight, this study investigates the newly developed, flexible wearable FlexTail sensor, which is used to continuously record the movement and posture of the spine under everyday conditions and later in a space flight environment.
In an observational cross-sectional study, six healthy adults (3 women, 3 men) performed standardized everyday activities such as standing, bending, stretching, sitting at a desk, climbing stairs, walking, and getting up from a chair while the FlexTail sensor recorded segmental curvature signals. The raw data were exported via the Rectify app and processed in Python to derive key outcome parameters, specifically ranges of motion and lumbar lordosis angles, which were compared with physiological reference values and literature data. The measured angles for flexion, extension, and typical postures were largely within plausible physiological ranges and showed consistent patterns across repeated measurements, suggesting that the FlexTail system is fundamentally capable of providing valid and reproducible kinematic information about spinal motion.
At the same time, several practical challenges were identified, particularly with regard to sensor attachment to oily or hairy skin, secure attachment of the electronic module, and the risk of unintended recording interruptions due to the app interface. Simple procedural adjustments (e.g., avoiding lotions, shaving the back, additional fixation with an elastic strap) and planned software changes (relocation of the stop button) were derived as concrete optimization measures to improve measurement stability and user-friendliness. Overall, this work creates an initial methodological basis for the use of the FlexTail sensor in larger validation studies and, in the long term, for the continuous on-site monitoring of spinal load in astronauts, thus contributing to the interface between spinal biomechanics and space medicine.
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
- Urheberrechtshinweis
- Munir Huda, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Spinal Motion Analysis Using A Wearable Flexible Sensor
- Beschreibung
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
In einer beobachtenden Querschnittsstudie führten sechs gesunde Erwachsene (3 Frauen, 3 Männer) standardisierte Alltagsaktivitäten wie Stehen, Vorbeugen (Flexion), nach hinten beugen (Extension), Sitzen am Schreibtisch, Treppensteigen, Gehen und das Aufstehen von einem Stuhl durch, während der FlexTail Sensor segmentale Krümmungssignale der Wirbelsäule aufzeichnete. Die über die Rectify-App gewonnenen Messdaten wurden in Python weiterverarbeitet, um relevante Ergebnisparameter wie Bewegungsumfänge (Range of Motion) und Lendenlordosewinkel zu berechnen. Anschliessend erfolgte ein Vergleich mit physiologischen Referenzwerten und Literaturdaten. Die gemessenen Winkel für Flexion, Extension und typische Haltungen lagen überwiegend innerhalb plausibler physiologischer Bereiche und zeigten über wiederholte Messungen hinweg konsistente Muster. Dies deutet darauf hin, dass das FlexTail System grundsätzlich in der Lage ist, valide und reproduzierbare kinematische Informationen zur Wirbelsäulenbewegung bereitzustellen.
Gleichzeitig wurden mehrere praktische Herausforderungen identifiziert, insbesondere im Hinblick auf die Sensorbefestigung bei öliger oder behaarter Haut, die sichere Fixierung des elektronischen Moduls sowie das Risiko unbeabsichtigter Messunterbrechungen durch die Benutzeroberfläche der App. Einfache prozedurale Anpassungen (z. B. Verzicht auf Hautlotionen, Rasieren des Rückens, zusätzliche Fixierung mit einem elastischen Band) sowie geplante Softwareänderungen (Verlagerung der Stopp-Taste) wurden als konkrete Optimierungsmassnahmen abgeleitet, um die Messstabilität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern. Insgesamt schafft diese Arbeit eine erste methodische Grundlage für den Einsatz des FlexTail Sensors in grösseren Validierungsstudien und langfristig für die kontinuierliche Vor-Ort-Überwachung der Wirbelsäulenbelastung bei Astronauten und leistet damit einen Beitrag an der Schnittstelle zwischen Wirbelsäulenbiomechanik und Raumfahrtmedizin.
Back and lower back pain are among the most common musculoskeletal disorders worldwide and represent a significant burden for astronauts. These complaints occur particularly frequently and are accompanied by characteristic changes in the spine under microgravity, such as altered curvature, intervertebral disc load, and muscle atrophy. To better understand these mechanisms and enable future monitoring during spaceflight, this study investigates the newly developed, flexible wearable FlexTail sensor, which is used to continuously record the movement and posture of the spine under everyday conditions and later in a space flight environment.
In an observational cross-sectional study, six healthy adults (3 women, 3 men) performed standardized everyday activities such as standing, bending, stretching, sitting at a desk, climbing stairs, walking, and getting up from a chair while the FlexTail sensor recorded segmental curvature signals. The raw data were exported via the Rectify app and processed in Python to derive key outcome parameters, specifically ranges of motion and lumbar lordosis angles, which were compared with physiological reference values and literature data. The measured angles for flexion, extension, and typical postures were largely within plausible physiological ranges and showed consistent patterns across repeated measurements, suggesting that the FlexTail system is fundamentally capable of providing valid and reproducible kinematic information about spinal motion.
At the same time, several practical challenges were identified, particularly with regard to sensor attachment to oily or hairy skin, secure attachment of the electronic module, and the risk of unintended recording interruptions due to the app interface. Simple procedural adjustments (e.g., avoiding lotions, shaving the back, additional fixation with an elastic strap) and planned software changes (relocation of the stop button) were derived as concrete optimization measures to improve measurement stability and user-friendliness. Overall, this work creates an initial methodological basis for the use of the FlexTail sensor in larger validation studies and, in the long term, for the continuous on-site monitoring of spinal load in astronauts, thus contributing to the interface between spinal biomechanics and space medicine.
- Rücken- und insbesondere Lendenwirbelsäulenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten muskuloskelettalen Erkrankungen und stellen eine erhebliche Belastung für Astronauten dar. Diese Beschwerden treten besonders häufig auf und gehen mit charakteristischen Veränderungen der Wirbelsäule unter Mikrogravitation einher, wie beispielsweise einer veränderten Wirbelsäulenkrümmung, veränderter Belastung der Bandscheiben sowie Muskelatrophie. Um diese Mechanismen besser zu verstehen und zukünftige Messungen während Raumflügen zu ermöglichen, untersucht diese Studie den neu entwickelten, flexiblen und tragbaren FlexTail Sensor, der zur kontinuierlichen Erfassung von Bewegung und Haltung der Wirbelsäule unter Alltagsbedingungen und später auch im Raumflug eingesetzt wird.
- Autor/in
- Datierung
- 16.01.2026
- Format
- 80 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Munir Huda, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation