PL170284B1

PL170284B1 - Method and device for diagnosing human posture defects

Info

Publication number: PL170284B1
Application number: PL29661192A
Authority: PL
Inventors: Dorota Zawieska; Janusz Nowotny; Piotr Podlasiak
Original assignee: Janusz Nowotny; Piotr Podlasiak; Dorota Zawieska
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 1996-11-29
Also published as: PL296611A1

Abstract

3. Urządzenie do diagnozowania wad postawy człowieka z wykorzystaniem techniki mory, zawierające zespół projekcyjny z rastrem oraz zespół odbiorczy z rastrem, przy czym zespół odbiorczy jest połączony z translatorem obrazu na sygnał cyfrowy, a ten z koleijestpołączony z komputerem i drukarką, znamienne tym, ze raster w zespole odbiorczym (2) jest zaopatrzony w silnik krokowy (7) połączony z komputerem (10).3. A device for diagnosing human posture defects using the moiré technique, comprising a projection unit with a raster and a receiving unit with a raster, wherein the receiving unit is connected to an image translator into a digital signal, which in turn is connected to a computer and a printer, characterized in that the raster in the receiving unit (2) is provided with a stepper motor (7) connected to the computer (10).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do diagnozowania wad postawy człowieka, znajdujący zastosowanie do obiektywnej, powtarzalnej i nieinwazyjnej oceny postawy ciała.The subject of the invention is a method and device for diagnosing human posture defects, applicable to the objective, repeatable and non-invasive assessment of body posture.

Znany jest sposób diagnozowania wad postawy człowieka, polegający na palpacyjnej ocenie dokonywanej przez lekarza przy użyciu pionu murarskiego lub innych podobnych przyrządów.There is a known method of diagnosing human posture defects, which involves palpation assessment performed by a doctor using a plumb line or other similar devices.

Wadą znanego sposobu jest nieobiektywność oceny wynikającej z subiektywnej oceny oraz różnych kwalifikacji oceniającego.The disadvantage of the known method is the non-objectivity of the assessment resulting from the subjective assessment and different qualifications of the evaluator.

Znany jest także sposób diagnozowania, polegający na wykonaniu zdjęcia radiologicznego kręgosłupa i jego ocenie przez lekarza.There is also a known method of diagnosis, which involves taking an X-ray of the spine and its assessment by a doctor.

Wadą tego sposobu jest szkodliwe dla zdrowia pacjenta poddawanie go działaniu promieni.The disadvantage of this method is that exposure to radiation is harmful to the patient's health.

Niedogodności te zostały wyeliminowane w rozwiązaniu sposobu i urządzenia według wynalazku. Sposób diagnozowania wad postawy człowieka polega na wykorzystaniu techniki mory, w którym rzutuje się siatkę na badany obiekt a przy pomocy zespołu odbiorczego odbiera się obraz poprzez drugą siatkę, zaś obraz z zespołu odbiorczego przetwarza się na sygnał cyfrowy, który podaje się do komputera, gdzie przy pomocy programu dokonuje się analizy obrazu. Charakteryzuje się on tym, że na plecach badanego zaznacza się punkty antropometryczne, po czym rzutuje się na jego plecy siatkę a odczyt obrazu przy pomocy zespołu odbiorczego dokonuje się przy jednoczesnym dokonywaniu dyskretnej zmiany fazy. Dyskretnej zmiany fazy dokonuje się czterokrotnie przy zmianie fazy o połowę.These inconveniences were eliminated in the method and device proposed in the invention. The method for diagnosing postural defects involves using the moiré technique, where a grid is projected onto the tested object, and a receiving unit captures the image through a second grid. The image from the receiving unit is then converted into a digital signal, which is fed to a computer, where software analyzes the image. This method involves marking anthropometric points on the subject's back, then projecting a grid onto their back, and reading the image using the receiving unit while simultaneously performing a discrete phase change. This discrete phase change is performed four times, with a phase change of half.

Urządzenie do diagnozowania wad postawy człowieka z wykorzystaniem techniki mory, zawiera zespół projekcyjny z rastrem oraz zespół odbiorczy z rastrem, przy czym zespół odbiorczy jest połączony z translatorem obrazu na sygnał cyfrowy a ten z kolei jest połączony z komputerem i drukarką. Urządzenie charakteryzuje się tym, że raster przy zespole odbiorczym jest zaopatrzony w silnik krokowy połączony z komputerem.A device for diagnosing postural defects using the moiré technique comprises a projection unit with a raster and a receiving unit with a raster. The receiving unit is connected to an image-to-digital signal translator, which in turn is connected to a computer and a printer. The device is characterized by the raster at the receiving unit being equipped with a stepper motor connected to the computer.

Sposób i urządzenie według wynalazku wykorzystuje znaną metodę fotogrametrii, polegającą na użyciu ekranu, źródła światła oraz aparatu fotograficznego do wykonania fotogramów odtwarzających kształt i położenie obiektów przestrzennych. Ta znana metoda została wykorzystana do diagnostyki postawy człowieka na skutek zastosowania dyskretnej zmiany fazy, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie obrazu w układzie warstwicowym, który może być poddanyThe method and device of the invention utilize a known photogrammetry method, which involves using a screen, a light source, and a camera to create photograms that reproduce the shape and position of spatial objects. This known method was used to diagnose human posture by applying a discrete phase change, which allows for obtaining a contour image that can be subjected to

170 284 analizie komputerowej. Sposób i urządzenie według wynalazku ma zastosowanie do badań skaningowych, populacyjnych i celowych dla wczesnego wykrywania wad postawy szczególnie dzieci i młodzieży. Ponadto może być wykorzystana do oceny skutków leczenia i rehabilitacji, zwłaszcza tam gdzie przeciwskazane jest wykonywanie badań rentgenowskich.170,284 computer analysis. The method and device according to the invention are applicable to scanning, population-based, and targeted examinations for the early detection of postural defects, particularly in children and adolescents. Furthermore, it can be used to assess the effects of treatment and rehabilitation, especially where X-ray examinations are contraindicated.

Sposób i urządzenie według wynalazku są bliżej objaśnione w przykładzie wykonania oraz na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia, fig. 2 - schemat urządzenia nadawczo odbiorczego, fig. 3 - schemat ideowy fotogrametrycznego badania podstawy ciała, fig. 4 - schemat ogólny topografii ukształtowania powierzchni ciała, fig. 5 - widok ogólny topografii ukształtowania powierzchni ciała, fig. 6 - obraz ciała z naniesionymi warstwicami, oraz przekrój ciała w płaszczyźnie strzałkowej, fig. 7 - przekroje ciała w płaszczyźnie poprzecznej na kilku określonych poziomach, fig. 8 - sposób pomiaru poszczególnych parametrów w płaszczyźnie czołowej, fig. 9 - sposób pomiaru poszczególnych parametrów w płaszczyźnie strzałkowej, fig. 10 - przykładową kartę dokumentacyjną badania.The method and device according to the invention are explained in more detail in an example embodiment and in the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of the device, Fig. 2 - a diagram of the transmitting-receiving device, Fig. 3 - a schematic diagram of the photogrammetric examination of the body base, Fig. 4 - a general diagram of the topography of the body surface, Fig. 5 - a general view of the topography of the body surface, Fig. 6 - an image of the body with contour lines marked on it, and a cross-section of the body in the sagittal plane, Fig. 7 - cross-sections of the body in the transverse plane at several specific levels, Fig. 8 - a method of measuring individual parameters in the frontal plane, Fig. 9 - a method of measuring individual parameters in the sagittal plane, Fig. 10 - an example of an examination documentation card.

Jak przedstawiono na fig. 1-10 urządzenie do diagnozowania wad postawy człowieka zawiera zespół projekcyjny 1 i zespół odbiorczy 2 oraz zespół przetwarzania danych 3. Zespół projekcyjny 1 wyposażony jest w projektor 4 z wmontowanym rastrem 5 o gęstości siatki Gp 6 linii na milimetr. W zespole odbiorczym 2 rzutnik 6 wyposażony jest w analogiczną siatkę Gd oraz silnik krokowy 7, przesuwający siatkę Gd w czasie rejestracji obrazu. W skład zespołu odbiorczego 2 wchodzi także aparat odbiorczy 8 w postaci kamery telewizyjnej, rejestrującej w ciągu 1,2 sekundy kolejne trzy obrazy z przesuniętą siatką Gd. Zamontowany w kamerze 8 translator obrazu w postaci karty wizyjnej 9 umożliwia wprowadzenie do komputera 10 pojedynczego obrazu. Sposób według wynalazku polega na sterowaniu silnikiem krokowym 7, sprzężonym z siatką Gd w zespole odbiorczym 2. Analizę prążków mory dokonuje się nie na podstawie jednego obrazu lecz obrazów zarejestrowanych z przesunięciem fazowym. Końcowym wynikiem współpracujących ze sobą zespołów jest zbiór współrzędnych przestrzennych powierzchni ciała badanego i mapa warstwicowa tej powierzchni. Program interpretacyjny daje możliwość dokładnej analizy otrzymanych parametrów i porównanie ich z zadanymi wskaźnikami.As shown in Fig. 1-10, a device for diagnosing human posture defects comprises a projection unit 1, a receiving unit 2, and a data processing unit 3. The projection unit 1 is equipped with a projector 4 with a built-in raster 5 with a Gp grid density of 6 lines per millimeter. In the receiving unit 2, the projector 6 is equipped with a similar Gd grid and a stepper motor 7, which moves the Gd grid during image recording. The receiving unit 2 also includes a receiving apparatus 8 in the form of a television camera, recording three consecutive images with a shifted Gd grid within 1.2 seconds. An image translator in the form of a video card 9 mounted in the camera 8 enables the input of a single image to the computer 10. The method according to the invention involves controlling the stepper motor 7, coupled with the Gd grid in the receiving unit 2. The analysis of moiré fringes is performed not on the basis of a single image, but on images recorded with a phase shift. The final result of the collaborating teams is a set of spatial coordinates of the subject's body surface and a contour map of this surface. The interpretation program enables precise analysis of the obtained parameters and comparison with the predefined indicators.

Badanie pacjenta przeprowadza się w pozycji stojącej. Pacjent ustawiony jest tyłem do urządzenia, stojąc na tle jasnego ekranu w stałej odległości od tego urządzenia. Dla uniknięcia zniekształceń reguluje się wysokość ustawienia urządzenia, tak aby projektor 4 w zespole projekcyjnym 1 i obiektyw rzutnika 6 w zespole odbiorczym 2 znajdowały się w okolicy połowy wysokości tułowia badanego 11. Na plecy badanego pacjenta 11 rzutowanajest siatka Gp zespołu projekcyjnego 1 ulegająca zniekształceniu. Tu nakładają się dwie siatki Gp i Gd z przesunięciem fazowym. Obraz ten jest widoczny na ekranie monitora analogowego 12 w zespole przetwarzania danych 3. Po uruchomieniu silnika krokowego 7 następuje wczytanie obrazu w komputer 10. Dalsza obróbka uzyskanych wyników odbywa się po zakończeniu badania, pod nieobecność pacjenta. W skład zespołu przetwarzania danych 3 wchodzi blok sterowania silnikiem krokowym 13, blok analizy prążków mory 14, blok analizy i określania wad postawy 15. Analizy i określenia wad postawy dokonuje się w płaszczyźnie czołowej 16-16, strzałkowej 17-17 oraz poprzecznej 18-18. Zespół przetwarzania danych 3 współpracuje z bazą danych d'Base 19.The patient is examined in a standing position. The patient faces the device with their back to the screen, standing at a constant distance from it in front of a bright screen. To avoid distortion, the device's height is adjusted so that the projector 4 in the projection unit 1 and the projector lens 6 in the receiving unit 2 are positioned approximately halfway up the patient's torso 11. The distorted grid Gp from the projection unit 1 is projected onto the back of the examined patient 11. Two phase-shifted grids, Gp and Gd, are superimposed here. This image is visible on the analog monitor 12 in the data processing unit 3. After starting the stepper motor 7, the image is loaded into the computer 10. Further processing of the obtained results takes place after the examination is completed, in the patient's absence. The data processing unit 3 includes a stepper motor control unit 13, a moiré fringe analysis unit 14, and a posture defect analysis and determination unit 15. The analysis and determination of posture defects is performed in the frontal plane 16-16, the sagittal plane 17-17, and the transverse plane 18-18. The data processing unit 3 cooperates with the d'Base database 19.

Na fig. 6 przedstawiono przykładowo sposób przeprowadzanych pomiarów, przedstawiając przekrój ciała w płaszczyźnie strzałkowej 17-17 z naniesionymi wartościami w określonych punktach. Składają się na to następujące punkty: GP - guzowatość potyliczna, LS - lordoza szyjna, C7 - krąg kręgosłupa, SP - przejście lordozy w kifozę, KP - przejście w kifozę, PL przejście w lordozę, LL - lordoza lędźwiowa, KK - kość krzyżowa kręgosłupa. Ponadto na fig. 6 przedstawiono warstwice 20.Figure 6 illustrates an example of how the measurements are performed, showing a cross-section of the body in the 17-17 sagittal plane with values plotted at specific points. This consists of the following points: GP - occipital protuberance, LS - cervical lordosis, C7 - vertebral column, SP - lordosis-to-kyphosis transition, KP - kyphosis transition, PL - lordosis transition, LL - lumbar lordosis, KK - sacrum. Furthermore, Figure 6 shows contour lines 20.

Na fig. 7 przedstawiono przekrój ciała w płaszczyźnie poprzecznej 18-18 na kilku określonych poziomach. Metodą według wynalazku można dokonywać analizy sylwetki badanego na wybranych poziomach takich jak: szczyty poszczególnych krzywizn w płaszczyźnie strzałkowej czy szczyt skrzy wienia bocznego. Przekroje w płaszczyźnie poprzecznej 18-18 mogą być analizowane pod kątem symetrii, co pozwala na dokładne określenie składowej rotacji ewentualnej wady postawy oraz lokalizacji i wielkości deformacji tułowia.Figure 7 shows a cross-section of the body in the transverse plane 18-18 at several specific levels. The method according to the invention can be used to analyze the subject's silhouette at selected levels, such as the peaks of individual sagittal curvatures or the peak of lateral curvature. Cross-sections in the transverse plane 18-18 can be analyzed for symmetry, which allows for precise determination of the rotational component of any postural defects and the location and extent of trunk deformation.

170 284170 284

Na fig. 8 przedstawiono pomiary poszczególnych parametrów w płaszczyźnie czołowej 16-16. Analizy parametrów w tej płaszczyźnie dokonuje się po uprzednim określeniu punktów antropometrycznych. Następnie określa się kąt nachylenia tułowia KNT, położenie i asymetrię układu barków NLB, położenie i wielkość odstawania łopatek UL, odległość od osi kręgosłupa CC, wielkość trójkąta talii i asymetrię WTS, asymetrię pomiędzy wysokością barku a miednicą WBK oraz kąt nachylenia miednicy KNM.Figure 8 shows the measurements of individual parameters in the 16-16 frontal plane. The analysis of parameters in this plane is performed after determining anthropometric points. Next, the following are determined: the torso inclination angle (KNT), the position and asymmetry of the shoulder system (NLB), the position and extent of scapular protrusion (UL), the distance from the spine axis (CC), the size of the waist triangle and asymmetry (WTS), the asymmetry between the shoulder height and the pelvis (WBK), and the pelvic inclination angle (KNM).

Na fig. 9 wyjaśniono sposób określania poszczególnych parametrów w płaszczyźnie strzałkowej 17-17 z widocznym punktem GP. W tej płaszczyźnie najpierw wylicza się i analizuje się parametry ogólne, dotyczące przede wszystkim długości kręgosłupa, kąta nachylenia ciała, kąta nachylenia tułowia KPT, łącznej wielkości krzywizn i wskaźnika kątowego. Następnie analizuje się kolejno poszczególne krzywizny pod względem ich długości, głębokości, wielkości kątowych i wzajemnych zależności. W pomiarach w płaszczyźnie strzałkowej określa się punkt szczytowy lordozy lędźwiowej, punkt szczytowy kifozy piersiowej, przejście kifozy w lordozę a także kąty alfa, beta i gamma. Kąt alfa określa kąt pomiędzy linią pionu a odcinkiem LL-KK. Kąt beta określa kąt zawarty pomiędzy linią pionu a odcinkiem LL-KP. Kąt gamma określa kąt pomiędzy linią pionu a odcinkiem LS-KP. W przypadku stwierdzenia lordozy określa się jej kąt, głębokość i długość. W przypadku zaistnienia kifozy piersiowej określa się jej długość, kąt i głębokość. Całość danych zapisuje się w postaci indywidualnego zbioru informacji jak to przedstawiono na fig. 10.Figure 9 explains how to determine individual parameters in the 17-17 sagittal plane with the GP point visible. In this plane, general parameters are first calculated and analyzed, primarily those related to spine length, body tilt angle, trunk tilt angle (KPT), total curvature magnitude, and angular index. Then, individual curvatures are analyzed in terms of their length, depth, angular magnitude, and interrelationships. Measurements in the sagittal plane determine the peak of lumbar lordosis, the peak of thoracic kyphosis, the transition of kyphosis to lordosis, and the alpha, beta, and gamma angles. The alpha angle determines the angle between the plumb line and the LL-KK segment. The beta angle determines the angle between the plumb line and the LL-KP segment. The gamma angle determines the angle between the plumb line and the LS-KP segment. If lordosis is detected, its angle, depth, and length are determined. If thoracic kyphosis is present, its length, angle, and depth are determined. All data are recorded as an individual data set, as shown in Figure 10.

Fig. 2Fig. 2

170 284170 284

Fig. 3Fig. 3

170 284170 284

Fig. 4.Fig. 4.

fig.5.fig.5.

170 284 /7-/7170 284 /7-/7

fig. 6.fig. 6.

170 284170 284

18-1818-18

fig.7.fig.7.

170 284170 284

PŁASZCZYZNA 16-16PLANE 16-16

fig, 8fig, 8

170 284170 284

DLKDLK

DKPDKP

PŁASZCZYZNA 17-17PLANE 17-17

Fig. 9.Fig. 9.

170 284170 284

KOMPUTEROWE BADANIE POSTAWY CIAŁACOMPUTER-BASED BODY POSTURE TEST

Pacjent nr 48 Nazwisko Jan Kowarski (ra)Patient No. 48 Name Jan Kowarski (ra)

Data -ur.-10.3.64 Wzrost 160 ca: Waza 50 kg praworęcznyDate of birth: 10/03/64 Height: 160 cm Waza: 50 kg Right-handed

Badanie dn 19-06-1989 Rodzaj profilaktyczneExamination dated 19-06-1989 Type: preventive

Płaszczyzna strzałkowaSagittal plane

Praraetry globalne :Global principles:

Dlugosc kręgosłupa DCK 451.4 [mm] czyli 23.2 X wzrostuSpine length DCK 451.4 [mm] i.e. 23.2 X height

Kąty pochylenia [st] : Alfa 26.8 Beta 6.0 Gamma 7.8 Sigma 0.0Tilt angles [degrees]: Alpha 26.8 Beta 6.0 Gamma 7.8 Sigma 0.0

Laczna wielfc. Total size krzywizn curves 40.6 [st] 40.6 [st] Kat pochylenia tułowia KPT 169.9 [st KPT trunk tilt angle 169.9 [degrees Wskaźnik kompensacji Compensation Index -19.0 [st -19.0 [st LordozaLordosis lędźwiowa lumbar Dlsgosc Longevity DLL DLL 353.0 353.0 [ mm ] [mm] (TS.2%)(TS.2%) Kat KLL 147.2 Cat KLL 147.2 [st ] [st] Dlugosc Length RLL RLL 262.3 262.3 [mm] [mm] (53.1X1(53.1X1 Głębokość GLL GLL Depth S6.2 [mm] S6.2 [mm] (WLL 0.2441(WLL 0.2441 Kifoza pKyphosis p :ersiowa:ersiowa D1ugosc Length DKP DKP 280.9 280.9 [mm] [mm] (62.2%)(62.2%) Kat KKP 166.2 Cat KKP 166.2 [st] [st] Dlugosc Length RKP ROC 189.1 189.1 [mm] [mm] (41.9%)(41.9%) Głębokość GKP GKP Depth 19.2 [mm] 19.2 [mm] (WKP 0.0681(WKP 0.0681

Płaszczyzna czołowaFrontal plane

Kat nachylenia tułowia KNT L 0.2 [stl iew-y—bark »?«j-—— o ~ 15-3-Hmm·] Pława łopatka wyżej o 3.3 [mm] Prawy tr. talii większy od lewego o Miednica: kat nachylenia KNM P 3.83 Wsp. asym. talii WTS = 102.53%Angle of inclination of the trunk KNT L 0.2 [stl iew-y—shoulder »?«j-—— o ~ 15-3-Hmm·] Buoyant shoulder blade higher by 3.3 [mm] Right waist section larger than left one by Pelvis: angle of inclination KNM P 3.83 Waist asymmetry coefficient WTS = 102.53%

Wsp. asym. barków względem KK WES = Wsp. asymetrii bark-miedni ca WBK = Maksymalne oddalenie 10.6 [mm]Shoulder asymmetry coefficient relative to KK WES = Shoulder-pelvis asymmetry coefficient WBK = Maximum distance 10.6 [mm]

Kat inni trarkow-KLB 3.8 [stj Prawa łopatka dalej o 8.0 [mm]Kat inni trarkow-KLB 3.8 [stj Right shoulder blade further by 8.0 [mm]

12.3 [mm] :[st] kat skręcenia KSM L 9.64 [st]12.3 [mm] :[st] twist angle KSM L 9.64 [st]

100.94Χ. względem C7 : WBC = 93100.94Χ. relative to C7 : WBC = 93

104.77%104.77%

...............................................—......................................................75..............................................—................................................75

---12Ξ---12Ξ

500 250 2C0 150 100 50 0 50 10D 150 200 05D 500 i as 7 fig. 10.500 250 2C0 150 100 50 0 50 10D 150 200 05D 500 and as 7 fig. 10.

170 284170 284

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 złPublishing Department of the Polish Patent Office. Circulation: 90 copies. Price: PLN 4.00.

Claims

Patent claims

1. A method of diagnosing human posture defects using the moiré technique, in which a net is projected onto the tested object and, with the help of a receiving unit, an image is received through the second grid, and the image from the receiving unit is converted into a digital signal, which is fed to a computer where Using the software, the image is analyzed, characterized in that anthropometric points are marked on the patient's back, then a grid is projected onto his back, and the image is read with the help of the receiving unit while making a discrete phase change.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the discrete phase change is performed four times with a half phase change.

A device for diagnosing human posture defects using the moiré technique, comprising a projection unit with a raster and a receiving unit with a raster, the receiving unit being connected to an image-to-digital translator, which in turn is connected to a computer and a printer, characterized by that the raster in the receiving unit (2) is provided with a stepper motor (7) connected to the computer (10).