RU2665957C2 - Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation - Google Patents
Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665957C2 RU2665957C2 RU2016144701A RU2016144701A RU2665957C2 RU 2665957 C2 RU2665957 C2 RU 2665957C2 RU 2016144701 A RU2016144701 A RU 2016144701A RU 2016144701 A RU2016144701 A RU 2016144701A RU 2665957 C2 RU2665957 C2 RU 2665957C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- marks
- spatial coordinates
- stabilometric
- subject
- center
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000011160 research Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 210000002346 musculoskeletal system Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001144 postural effect Effects 0.000 abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 201000009859 Osteochondrosis Diseases 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 206010039722 scoliosis Diseases 0.000 description 2
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 208000020084 Bone disease Diseases 0.000 description 1
- 206010009192 Circulatory collapse Diseases 0.000 description 1
- 206010019909 Hernia Diseases 0.000 description 1
- 208000007542 Paresis Diseases 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 206010008129 cerebral palsy Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M chlormequat chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCl UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N costic aldehyde Natural products C1CCC(=C)C2CC(C(=C)C=O)CCC21C QTCANKDTWWSCMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 206010019465 hemiparesis Diseases 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010921 in-depth analysis Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N iso-beta-costal Natural products C1C(C(=C)C=O)CCC2(C)CCCC(C)=C21 ISTFUJWTQAMRGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002643 kinesiotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000002219 manual therapy Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 1
- 230000005996 muscular dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 210000001696 pelvic girdle Anatomy 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 238000000554 physical therapy Methods 0.000 description 1
- 238000002611 posturography Methods 0.000 description 1
- 230000000272 proprioceptive effect Effects 0.000 description 1
- 206010040560 shock Diseases 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1107—Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Geometry (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в постурологии, неврологии, травматологии и ортопедии, терапии, кинезиотерапии, мануальной терапии, прикладной кинезиологии, остеопатии, кабинетах здоровья, школьной, спортивной, военной и ведомственной медицине, а также при реабилитации взрослых и детей с патологией нервной системы и опорно-двигательного аппарата, при оценке функционального состояния, предрейсовом и послерейсовом контроле, а также при научных исследованиях.The invention relates to medicine and can be used in posturology, neurology, traumatology and orthopedics, therapy, kinesiotherapy, manual therapy, applied kinesiology, osteopathy, health rooms, school, sports, military and departmental medicine, as well as in the rehabilitation of adults and children with pathology nervous system and musculoskeletal system, in assessing the functional state, pre-trip and post-trip control, as well as in scientific research.
Появилась новая медицинская наука - постурология. Она занимается изучением мышечного тонуса, позы, равновесия человека и механизмами его поддержания. Главные звенья постуральной системы - нервная и скелетно-мышечная (Гаже П.М., Вебер Б., Бонье Л. и др. Постурология. Регуляция и нарушение равновесия тела человека. СПб, СПбМАПО, 2008.)A new medical science has appeared - posturology. She is engaged in the study of muscle tone, posture, human balance and the mechanisms of its maintenance. The main links of the postural system are the nervous and musculoskeletal (Gage P.M., Weber B., Bonnier L. et al. Posturology. Regulation and imbalance of the human body. St. Petersburg, St. Petersburg International Medical Academy, 2008.)
Основным инструментом врача-постуролога является стабилометрическая платформа - устройство, позволяющее регистрировать проекцию общего центра масс тела стоящего на платформе человека, его перемещения во времени (Бабский Е.Б., Гурфинкель B.C., Ромель Э.Л. Новый способ исследования устойчивости стояния человека // Физиол. журн. СССР. - 1955. - Т. 12, №3. - С. 423-426, Bizzo G., Guillet М., Patat A. et al. Specifications for building a vertical force platform designed for clinical stabilometry // Med. & Biol. Eng. & Comput, 1985. - N23. - p. 474-476, патент на изобретение РФ №2093074 от 20.10.1997, патент на изобретение РФ №20958025 от 10.11.1997). Следует отметить, что помимо стабилометрии с помощью платформы существуют варианты стабилометрии с помощью акселерометрических датчиков, закрепленных на теле человека (авторское свидетельство №1752348 А61, 1992). Стал развиваться способ пространственной стабилометрии посредством трехкомпонентных телеметрических акселерометров (Загородний Н.В., Поляев Б.А., Скворцов Д.В., Карпович Н.И., Дамаж А.В. Дамаж, Пространственная стабилометрия посредством трехкомпонентных телеметрических акселерометров Журнал Лечебная физкультура и спортивная медицина, №3 (11), 2013, 4-10 с.). Постуральная система человека формируется в процессе развития и роста. Вертикальное положение тела обеспечивается свойствами его скелетно-мышечной системы, состоянием системы стопы - нижние конечности - таз - позвоночник - голова. Физиологические изгибы позвоночника так же способствуют вертикальной позе. Мышечная система обеспечивает поддержание позы, прием ведущая роль принадлежит мышцам тазового пояса, где расположен центр тяжести тела. Считается, что в нормальном положении головном мозге на основе проприоцептивной афферентации создается вертикальная модель тела, центр тяжести которой должен совпадать с образцом. Только в этом случае будет обеспечен постуральный мышечный баланс в вертикальном положении тела при минимальных мышечных затратах. В случае несовпадения центров тяжести, в системе управления ОДА создается сенсорная коррекция на основе обратной связи, стремящаяся сгладить это несоответствие за счет расширения площади устойчивости (Васильева Л.Ф.. Визуальная диагностика нарушений статики и динамики опорно-двигательного аппарата человека. - Иваново, 1996. - 110 с., L. Vasilyeva Lewit K Diagnosis of muscular dysfunction by inspection. - //in Rehabilitation of the spine - Williams and Willkins, 1995 - p. 113-142, патент РФ №2152166 от 10.09.1999, патент РФ №2136209.) при минимальных энергозатратах.The main instrument of a posturologist is a stabilometric platform - a device that allows you to record the projection of the total center of mass of a person standing on a platform of a person, its movement in time (Babsky EB, Gurfinkel BC, Romel EL A new way to study the stability of a person’s standing // Physiol. Journal of the USSR. - 1955. - T. 12, No. 3. - S. 423-426, Bizzo G., Guillet M., Patat A. et al. Specifications for building a vertical force platform designed for clinical stabilometry / / Med. & Biol. Eng. & Comput, 1985. - N23. - p. 474-476, patent for the invention of the Russian Federation No. 2093074 from 10.20.1997, patent for the invention of the Russian Federation No. 20958025 from 10.11.1997). It should be noted that in addition to stabilometry using the platform, there are options for stabilometry using accelerometric sensors mounted on the human body (copyright certificate No. 1752348 A61, 1992). The method of spatial stabilometry by means of three-component telemetric accelerometers began to develop (Zagorodni N.V., Polyaev B.A., Skvortsov D.V., Karpovich N.I., Damazh A.V. Damage, Spatial stabilometry by means of three-component telemetric accelerometers Journal Physiotherapy exercise and sports medicine, No. 3 (11), 2013, 4-10 pp.). The human postural system is formed in the process of development and growth. The vertical position of the body is ensured by the properties of its musculoskeletal system, the state of the foot system - lower limbs - pelvis - spine - head. The physiological curves of the spine also contribute to the upright posture. The muscular system ensures the maintenance of the posture, and the leading role belongs to the muscles of the pelvic girdle, where the center of gravity of the body is located. It is believed that in the normal position of the brain, a vertical model of the body is created on the basis of proprioceptive afferentation, the center of gravity of which should coincide with the sample. Only in this case will postural muscle balance be ensured in the vertical position of the body with minimal muscle costs. In case of a mismatch of the centers of gravity, a feedback based correction is created in the control system of the ODE, which seeks to smooth out this discrepancy by expanding the stability area (Vasilieva L.F. Visual diagnosis of violations of the statics and dynamics of the human musculoskeletal system. - Ivanovo, 1996 . - 110 p., L. Vasilyeva Lewit K Diagnosis of muscular dysfunction by inspection. - // in Rehabilitation of the spine - Williams and Willkins, 1995 - p. 113-142, RF patent No. 2152166 dated 09/10/1999, RF patent No. 2136209.) With minimal energy consumption.
Обычно стабилографический комплекс включает в себя ПЭВМ, стабило-платформу и комплект датчиков для съема физиологических сигналов (ЭКГ, ЭМГ при соответствующем исполнении). К платформе, на которой в положении стоя располагается человек, крепятся датчики силы, с помощью которых измеряются реакции опор, а затем вычисляются координаты ЦД, оказываемого человеком на силовоспринимающую поверхность стабилоплатформы. Компьютерное стабилографическое исследование не требует большого времени и пригодно при массовых обследованиях населения, комфортно, высоко информативно, валидно и многофункционально. Для оценки постуральной функции приоритетными являются следующие стабилографические методики: стабилографический тест, оптокинетический тест, тест Ромерга и тест с поворотом головы, пробы с дистальным прикусом и разным покрытием опоры. (Kapteyn T.S., Bles W., Njiokiktjien Ch. J. et al. Standardization in platform Stabilometry being a part of posturography // Agressologie, 1983. - N24, Vol. 7. - p. 321-326., патент РФ №2175851 от 2001, патент РФ №22165733 от 2001, патент РФ №2380035 от 2010). Зарегистрированный сигнал можно обработать с привлечением методик статокинезеграммы, стабилограммы, гистограммы, спектрального анализа, анализа векторов, диаграмм, зоны предпочтения, когерентного анализа и аниматора и др. Разработаные методики векторного анализа стабилографического позвволили эффективно использовать методику стабилографии при оценке функционального состояния человека (Иванова Г.Е., Сковрцов Д.В., Климов Л.В. Оценка постуральных функций в клинической практике. Журнал «Российский национальный исследовательский Вестник восстановительной медицины №1⋅2014 стр. 19-25, Усачев В.И., Мохов Д.Е. Возможности стабилометрического векторного анализа в диагностике постуральных нарушений // Материалы I Международного симпозиума «Клиническая постурология, поза и прикус». Санкт-Петербург. - 2004. - С. 32-41., патент BY №17473 от 30.08.2013 г.). После проведения обследования экспресс-информацией для врача является распечатываемый протокол, который содержит различные варианты обработки сигнала при пробах с вычислением многочисленных коэффициентов. Прогресс постурологии связан с развитием новой техники - стабилометрических платформ и подографов, а так же совершенствования методик анализа стабилографических сигналов (Скворцов Д.В. Клинический анализ движений. Стабилометрии. - М.: НМФ «МБН», 2000. - 188 с., Слива С.С. Отечественная компьютерная стабилография: технический уровень, функциональные возможности и области применения // Журнал «Медицинская техника». - Вып. 1, январь-февраль. - Москва. Медицина, 2005. - 32-36 с., Слива А.С., Войнов И.Д,, Слива С.С. Развитие методов и средств компьютерной стабилографии. Известия ЮФУ Технические науки. Тематический выпуск. 2010. No9 (110) С. 158-164.). Введение в исследование многочисленных проб (повороты головы, прикус, опора) позволили существенно расширить применяемость метода. (Усачев В.И., Мохов Д.Е.. Стабилометрия в постурологии. СПб.: Издательский дом СПбМАПО, с. 8-10, 2004.).Usually the stabilographic complex includes a personal computer, a stable platform and a set of sensors for picking up physiological signals (ECG, EMG with the appropriate performance). Strength sensors are attached to the platform on which the person is standing, with which the reactions of the supports are measured, and then the coordinates of the CP provided by the person on the power-sensitive surface of the stabilized platform are calculated. Computer stabilographic research does not require much time and is suitable for mass surveys of the population, comfortable, highly informative, valid and multifunctional. To assess postural function, the following stabilographic methods are prioritized: stabilographic test, optokinetic test, Romerg test and head rotation test, samples with a distal bite and different support surfaces. (Kapteyn TS, Bles W., Njiokiktjien Ch. J. et al. Standardization in platform Stabilometry being a part of posturography // Agressologie, 1983. - N24, Vol. 7. - p. 321-326., RF patent No. 2175851 from 2001, RF patent No. 22165733 from 2001, RF patent No. 2380035 from 2010). The registered signal can be processed using the methods of the statokinesegram, stabilogram, histogram, spectral analysis, analysis of vectors, diagrams, preference zone, coherent analysis and animator, etc. The developed methods of vector stabilization analysis made it possible to effectively use the method of stabilography in assessing the functional state of a person (G. Ivanova E., Skovrtsov D.V., Klimov L.V. Evaluation of postural functions in clinical practice.Journal "Russian National Research West ik of restorative medicine No. 1⋅2014 pp. 19-25, Usachev VI, Mokhov DE Possibilities of stabilometric vector analysis in the diagnosis of postural disorders // Materials of the I International Symposium "Clinical Posturology, Posture and Bite. St. Petersburg . - 2004. - S. 32-41., Patent BY No. 17473 of 08.30.2013). After the examination, the express information for the doctor is a printed protocol that contains various signal processing options for samples with the calculation of numerous coefficients. The progress of posturology is associated with the development of new technology - stabilometric platforms and podographs, as well as improving the methods of analysis of stabilographic signals (Skvortsov D.V. Clinical analysis of movements. Stabilometry. - M.: NMF "MBN", 2000. - 188 pp., Plum S. S. Domestic computer stabilization: technical level, functionality and application // Medical Technology Magazine. -
Важно отметить что стабилографический сигнал имеет двумерные характеристики, и отражает колебания центра давления человека только в горизонтальной плоскости. Многие исследователи отмечали несовершенство стабилографического анализа для оценки постуральной системы организма и указывали на необходимость комплексной оценки с учетом параметров локомоторной системы. Лишь с помощью специальных тестов стабилоплатформа дает возможность, и то косвенно, оценить состояние костно-мышечной системы и вклада движений тела и его частей в колебания общего центра давления. Так, известен метод выявления постурального дисбаланса методом подографии, стабилографии и отвеса (Liebenson G. Rehabilitation of the Spine. 1996, Васильева Л.Ф. Визуальная диагностика нарушений статики и динамики ОДА человека. Иваново, 1996 стр. 9-14). На основании изменения центра тяжести при функциональных пробах оценивается степень участия конкретных мышц в обеспечении вертикального положения. Недостаток этого способа состоит в том, что оценивается только перемещение проекции центра тяжести тела. В каком направлении и в какой степени сместилось тело в пространстве в трех плоскостях, этот метод не может указать точно. С целью выявления постурального дисбаланса был предложен способ основанный на оптической топографии (патент РФ №2136209 от 1999 г., патент РФ №2152166 от 2000 г.) с использованием регистрации муаровой картины поверхности спины, в котором регистрацию муаровой картины производят последовательно в шести периодах переноса веса тела на каждую из ног из положения двухопорного состояния на весах, а затем на основании проведенной серии топограмм строят графики этих перемещений в трех плоскостях с последующей оценкой степени смещения оси тела. К сожалению, данный способ предполагает оценку не всей локомоторной системы, а лишь ее части, и не позволяет провести одномоментного стабилографического исследования и устройство оптической топографии не предназначено к слежению за выделяемыми структурами опорно-двигательного аппарата. Существует комплекс (патент РФ №94831 от 10 июня 2010 г., патент РФ №2442533 от 20 февраля 2012 г.) позволяющий провести регистрацию, анализ и моделирование структурно-двигательного аппарата человека, основанный на использовании машинного стереозрения и стабилографической платформы, при этом в блоке обработки информации данного комплекса анализируется расположение маркированных структур опорно-двигательного аппарата человека вкупе с положением общего центра тяжести. Согласно вышеуказанным патентам в комплексе стабилографическая платформа используется лишь для определения проекции общего центра тяжести с целью повышения точности определения месторасположения структурно-двигательного аппарата.It is important to note that the stabilographic signal has two-dimensional characteristics, and reflects fluctuations in the center of pressure of a person only in the horizontal plane. Many researchers noted the imperfection of stabilographic analysis to assess the body's postural system and pointed out the need for a comprehensive assessment taking into account the parameters of the locomotor system. Only with the help of special tests does the stable platform make it possible, and then indirectly, to assess the state of the musculoskeletal system and the contribution of the movements of the body and its parts to the oscillations of the general center of pressure. So, the known method for detecting postural imbalance by the method of podography, stabilization and plumb (Liebenson G. Rehabilitation of the Spine. 1996, Vasilieva LF Visual diagnosis of violations of the statics and dynamics of human ODE. Ivanovo, 1996, pp. 9-14). Based on the change in the center of gravity during functional tests, the degree of participation of specific muscles in ensuring an upright position is estimated. The disadvantage of this method is that it evaluates only the displacement of the projection of the center of gravity of the body. In what direction and to what extent the body has shifted in space in three planes, this method cannot indicate exactly. In order to identify postural imbalance, a method based on optical topography was proposed (RF patent No. 2136209 of 1999, RF patent No. 2152166 of 2000) using registration of the moire pattern of the back surface, in which registration of the moire pattern is performed sequentially in six transfer periods body weights on each of the legs from the position of the two-bearing state on the scales, and then based on a series of topograms, graphs of these movements in three planes are constructed with the subsequent assessment of the degree of displacement of the body axis. Unfortunately, this method involves assessing not the entire locomotor system, but only its parts, and does not allow for simultaneous stabilographic research and the optical topography device is not intended to monitor the allocated structures of the musculoskeletal system. There is a complex (RF patent No. 94831 dated June 10, 2010, RF patent No. 2442533 dated February 20, 2012) that allows registration, analysis and modeling of the human structural-motor apparatus based on the use of machine stereo vision and a stabilographic platform, while the information processing unit of this complex analyzes the location of the marked structures of the musculoskeletal system of a person, together with the position of the general center of gravity. According to the above patents, the complex stabilographic platform is used only to determine the projection of the common center of gravity in order to increase the accuracy of determining the location of the structural-motor apparatus.
Таким образом, комплексов и устройств, повышающих информативность стабилометрического исследования путем для регистрации колебаний маркированных структур тела для одновременной оценки постуральной системы, т.е. нервной системы и костно-мышечной не существует. Классическое стабилографическое исследование не дает возможности оценки характера колебательного движения отдельных точек тела испытуемого, так, например, если тазовый и плечевой пояс человека при поддержании позы будут двигаться в противофазе, то классическая стабилограмма это не отразит, либо отразит неоднозначно. Анализ классической стабилограммы с целью выделения составляющих, обусловленных движением отдельных частей тела не представляется возможным.Thus, complexes and devices that increase the information content of the stabilometric study by registering the fluctuations of the marked body structures for the simultaneous assessment of the postural system, i.e. the nervous system and musculoskeletal does not exist. Classical stabilographic study does not allow assessing the nature of the oscillatory movement of individual points of the body of the test person, for example, if the pelvic and shoulder girdles of a person while moving pose are in antiphase, then the classical stabilogram will not reflect, or will reflect ambiguously. Analysis of the classical stabilogram in order to highlight the components due to the movement of individual parts of the body is not possible.
Технический результат предлагаемой заявки заключается в регистрации и оценке постуральной системы человека путем стабилографического исследования и стереофотограмметрического отслеживания пространственных координат меток, размещенных на теле испытуемого, при этом отслеживание пространственных координат меток производят как во время классической стабилометрии с использованием платформы, так и независимо, причем за счет добавления блока усреднения пространственных координат данные суммарного движения меток (центра тяжести), в подавляющем большинстве случаев могут заменить собой классическую стабилограмму.The technical result of the proposed application is to register and evaluate the human postural system by stabilographic research and stereophotogrammetric tracking of the spatial coordinates of the marks placed on the subject’s body, while tracking the spatial coordinates of the marks is carried out both during classical stabilometry using the platform and independently, due to adding a block of averaging spatial coordinates data of the total movement of marks (center of gravity), in ulation most cases can replace a classic stabilograms.
Сущность предлагаемого исследования заключается в том, что одновременно регистрируются показатели с платформы и камер, работающих в режиме слежения, одновременно оценивается вся постуральная система. Оценка колебаний центра давления проводится с помощью одной или двух стабилометрических платформ «Стабилоанализатор компьютерный «Сабилан 01-02», оценка месторасположения точек в пространстве с возможностью слежения - с помощью цифровых видеокамер и лазерных дальномеров, или устройств, объединяющих камеру и лазерный дальномер - (типа бесконтактный контроллер Microsoft Kinect sensor for Windows), представляющий собой 3D-камеру. Данные сенсоры имеют в своем составе цифровую камеру и своего рода лазерный дальномер, обеспечивающий структурированную инфракрасную лазерную подсветку с вычислением диспаратности по параллаксу, что дает возможность определения положения в пространстве всего массива точек исследуемого объекта (поверхность тела), вычисления периметра охватов частей и сегментов тела. 3-D камера позволяет, например, в отличие от вышеприведенного комплекса (патент РФ №2442533 от 20 февраля 2012 г.) повысить функциональные возможности системы с помощью автокалибровки сцены за счет использования данных дальностной картины, даваемой сенсором, вместо применения специального калибровочного объекта, что упрощает процесс калибровки при массовых исследованиях; совместного использования двумерных и трехмерных данных сенсора для повышения точности отслеживания маркеров и надежности их удержания. В некоторых случаях, когда не требуется высокой точности измерения, а главным образом, если не требуется привязка к маркерам, возможно использование только трехмерных данных. Однако, для достижения высокой точности измерения координат и более надежного удержания маркированных точек, требуется поддержка стереограмметрическими методами с использованием не 3-D режима съемки. При использовании двух или более сенсоров, одновременно с нескольких сторон для получения полной картины объекта возможно автоматическое соединение частей изображения с различных ракурсов в единую трехмерную модель. Повышает диагностическую ценность комплекса возможность использования встроенной системы распознавания сегментов тела человека например, для получения межсегментных углов в реальном времени для оценки динамического стереотипа а так же возможности слежения за поверхностной трехмерной моделью объекта в дополнение к отслеживанию маркеров или самостоятельно. Кроме того, исследователь может произвольно выбрать для слежения определенную структуру или группу маркеров.The essence of the proposed study is that at the same time indicators are recorded from the platform and cameras operating in the tracking mode, while the entire postural system is evaluated. The fluctuation of the center of pressure is assessed using one or two stabilometric platforms “Computer stabilizer“ Sabilan 01-02 ”, the location of points in space with the possibility of tracking - using digital video cameras and laser rangefinders, or devices that combine a camera and a laser rangefinder - (type contactless controller Microsoft Kinect sensor for Windows), which is a 3D camera. These sensors incorporate a digital camera and a kind of laser rangefinder, which provides structured infrared laser illumination with parallax disparity calculation, which makes it possible to determine the position in space of the entire array of points of the object under study (body surface), calculate the perimeter of the coverage of parts and body segments. The 3-D camera allows, for example, in contrast to the above complex (RF patent No. 2442533 dated February 20, 2012), to increase the system’s functionality by automatically calibrating the scene by using the data of the long-distance picture provided by the sensor instead of using a special calibration object, which simplifies the calibration process in mass studies; sharing of two-dimensional and three-dimensional sensor data to improve the accuracy of tracking markers and the reliability of their retention. In some cases, when high accuracy of measurement is not required, and mainly, if reference to markers is not required, only three-dimensional data can be used. However, to achieve high accuracy of coordinate measurement and more reliable retention of marked points, support by stereogrammetric methods using a non-3-D shooting mode is required. When using two or more sensors, simultaneously from several sides to obtain a complete picture of the object, it is possible to automatically combine parts of the image from different angles into a single three-dimensional model. The diagnostic value of the complex increases the ability to use the built-in system for recognizing segments of the human body, for example, to obtain intersegment angles in real time to assess the dynamic stereotype and also the ability to track a surface three-dimensional model of an object in addition to tracking markers or independently. In addition, the researcher may optionally select a specific structure or group of markers for tracking.
При исследовании с помощью предлагаемого комплекса вначале происходит развертывание комплекса (Фиг. 1). Комплекс включает:When researching using the proposed complex, the complex is first deployed (Fig. 1). The complex includes:
1 - Стабилоанализатор «Стабилан - 01-2»;1 - Stabilizer analyzer "Stabilan - 01-2";
2 - Устройства, объединяющее камеру и лазерный дальномер;2 - Devices that combine the camera and the laser rangefinder;
3 - Штативы;3 - Tripods;
4 - Калибровочное устройство;4 - Calibration device;
5 - Ноутбук5 - Notebook
Перед исследованием проводится подготовка системы видеоввода, Устройства 2 устанавливаются на штативы 3, так чтобы оптические оси регистрирующих устройств пересекались в зоне исследования, т.е. в зоне вертикали, восстановленной из центра стабилометрической платформы, проводится предварительная калибровка комплекса, для чего на стабилоаналиатор 1 устанавливается калибровочное устройство, затем проводится инструктаж и разметка испытуемого, на его теле устанавливаются маркеры в проекции на кожу определенных костных структур и исследуемый становится на платформу в удобной (основной) стойке, в зависимости от задач либо спиной, либо лицом к системе видеоввода. Производится одновременная регистрация колебаний центра давления и стереограмметрическая регистрация маркированных точек, формируется протокол исследования, в котором отражены как колебания центра давления, так и маркированных точек, а так же по задачам исследования приводится предварительная оценка этих колебаний. Эти протоколы отражают оценку постуральной системы согласно стандартам международного общества постурологов, либо по программе, предложенной В.И. Усачевым и Моховым (2004), либо по желанию исследователя. (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 8). Затем приводятся протоколы, позволяющие оценить колебания точек на теле пациента. Обычно маркер устанавливается на зону медиального крестцового гребня в проекции остистого отростка S1 либо S2, что максимально приближено к расположению общего центра тяжести человека, проекции остистого отростка С7 и на голове испытуемого, в зоне между большими затылочными буграми. Выбирается тип обработки полученных координат либо в варианте стандартных стабилометрических методик, но с появлением возможности отслежки колебаний каждой регистрируемой точки в трех плоскостях, а не только в горизонтальной, либо колебаний каждой регистрируемой точки в трехмерном пространстве вместе с колебаниями центра давления, либо в виде оценки колебаний усредненной точки, где параметры местонахождения всех маркированных точек связываются, усредняются и обрабатываются как обычный стабилографический сигнал. (Фиг. 4, 9-11) Третий протокол отражает состояние костно-мышечной системы, и в первую очередь, позвоночного столба, степень компенсации и направления сколиоза, а так же длин конечностей и их сегментов, нацеливает внимание врача на поиск укороченных мышц. (Фиг. 5, Фиг. 6, Фиг. 7.).Before the study, a video capture system is being prepared.
Таким образом, представляемый комплекс с алгоритмом обследования позволяет существенно повысить информативность стабилографического исследования для регистрации и оценки постуральной системы организма.Thus, the presented complex with the survey algorithm can significantly increase the information content of the stabilographic study for recording and evaluating the body's postural system.
Примеры работы комплекса иллюстрируют вышеуказанное.Examples of the operation of the complex illustrate the above.
Пример 1. Использование комплекса для поиска оптимальных ортопедических средств компенсацииExample 1. Using the complex to search for optimal orthopedic means of compensation
Больной Б., 23 лет, студент, инвалид детства, детский церебральный паралич, поздняя резидуальная стадия, гемипаретическая форма. Клиническую картину определяет правосторонний гемипарез, выраженный преимущественно в кисти правой руки, а также выраженная асимметрия конечностей - недоразвитее правых, правая нога на 2 см. короче левой.Patient B., 23 years old, student, childhood invalid, cerebral palsy, late residual stage, hemiparetic form. The clinical picture is determined by right-sided hemiparesis, expressed mainly in the right hand, as well as pronounced asymmetry of the limbs - underdeveloped right, the
Проведенное стабилографическое исследование - стабилотест установило смещение опоры в здоровую сторону, но при подкладывании коска под правую пятку при векторном анализе установлено резкое снижение качества функции равновесия (Фиг. 3), хотя косок под правой пяткой толщиной 15 мм улучшает статическую компенсацию сколиоза (отвес от СП отклоняется на 1.92 от межягодичной складки вместо 2.52 без коска, Фиг 5, 6, 7). Использование стельки под всей подошвой более целесообразно. Для углубленного анализа требуется длительное наблюдение за точками в режиме слежения, фрагмент протокола наблюдения в таб. Excel представлен на Фиг. 4.The stabilographic study conducted — the stable test — established the support shift to the healthy side, but when putting the braid under the right heel, vector analysis showed a sharp decrease in the quality of the equilibrium function (Fig. 3), although the braid under the right heel with a thickness of 15 mm improves static compensation of scoliosis (plumb from SP deviates by 1.92 from the intergluteal folds instead of 2.52 without a braid, Figs. 5, 6, 7). Using insoles under the entire sole is more appropriate. In-depth analysis requires long-term observation of points in tracking mode, a fragment of the observation protocol in tab. Excel is shown in FIG. four.
Пример 2. Использование комплекса в научных целях.Example 2. The use of the complex for scientific purposes.
Испытуемая Б, 54 лет. На момент осмотра практически здорова, в анамнезе - Недостаточность кровообращения в вертебро-базиллярном бассейне, шейный остеохондроз, поясничный остеохондроз, парамедианная грыжа диска L4-5, грудной остеохондроз, реберно-поперечные артрозы DVIII.Subject B, 54 years old. At the time of the examination, it is almost healthy, with a history of circulatory failure in the vertebro-basilar pool, cervical osteochondrosis, lumbar osteochondrosis, paramedian hernia of the L4-5 disc, thoracic osteochondrosis, costal transverse arthrosis DVIII.
Векторный анализ стабилотеста (Фиг 8) и колебаний зоны остистого отростка DVIII в горизонтальной (Фиг. 9), фронтальной (Фиг 10), сагиттальной плоскостях (Фиг. 11). Качество функции равновесия в зоне ограничения подвижности DVIII выше чем при выполнении стабилотеста при обычном исследовании (87,3%), особенно во фронтальной плоскости 98,93% и сагиттальной - 97.39%. В горизонтальной плоскости отмечается 94,46%, что возможно связано с ригидностью позвоночника в основной стойке.Vector analysis of the stability test (Fig. 8) and oscillations of the spinous process DVIII in the horizontal (Fig. 9), frontal (Fig. 10), sagittal planes (Fig. 11). The quality of the equilibrium function in the zone of limitation of mobility DVIII is higher than when performing the stability test in a conventional study (87.3%), especially in the frontal plane 98.93% and the sagittal plane - 97.39%. In the horizontal plane, 94.46% is noted, which is possibly associated with rigidity of the spine in the main stance.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144701A RU2665957C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144701A RU2665957C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016144701A3 RU2016144701A3 (en) | 2018-05-15 |
RU2016144701A RU2016144701A (en) | 2018-05-15 |
RU2665957C2 true RU2665957C2 (en) | 2018-09-05 |
Family
ID=62152030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016144701A RU2665957C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2665957C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692437C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-06-24 | Юрий Иванович Колягин | Method for numerical determination of human postural disorders and their visualization |
RU2740564C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований" | Method of rehabilitation of patients with vibration disease |
RU2766983C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Сибирский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ СибФНКЦ ФМБА России) | Method for assessing the functional state of the muscles of the lower extremities |
RU2768183C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-03-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хабилект" | Hardware and software complex and a method for calculating the position of the center of gravity of a person in three-dimensional space using a contactless sensor |
RU2784306C1 (en) * | 2022-05-24 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ РК" Минздрава России) | Method for the rehabilitation of patients with sensorimotor form of diabetic neuropathy of the lower extremities |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070016109A1 (en) * | 2003-10-31 | 2007-01-18 | Tokyo University Of Agriculture And Technology Tlo | Infant movement analysis system and infant movement analysis method |
RU2308888C1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-10-27 | Олег Вадимович Мареев | Stabilograph device |
US20090326341A1 (en) * | 2006-11-10 | 2009-12-31 | Roberto Furlan | Apparatus for motor training and exercise of the human body |
WO2011062890A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | The Mclean Hospital Corporation | Method for diagnosing adhd and related behavioral disorders |
RU2442533C2 (en) * | 2010-01-27 | 2012-02-20 | Александр Николаевич Новосельский | Hardware system for complex registration, analasys and modeling of structural motor apparatus of a person |
WO2015164421A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Human movement research, therapeutic, and diagnostic devices, methods, and systems |
US20160195856A1 (en) * | 2014-01-08 | 2016-07-07 | Yechezkal Evan Spero | Integrated Docking System for Intelligent Devices |
US20160247017A1 (en) * | 2010-06-08 | 2016-08-25 | Raj Sareen | Method and system for body scanning and display of biometric data |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144701A patent/RU2665957C2/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070016109A1 (en) * | 2003-10-31 | 2007-01-18 | Tokyo University Of Agriculture And Technology Tlo | Infant movement analysis system and infant movement analysis method |
RU2308888C1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-10-27 | Олег Вадимович Мареев | Stabilograph device |
US20090326341A1 (en) * | 2006-11-10 | 2009-12-31 | Roberto Furlan | Apparatus for motor training and exercise of the human body |
WO2011062890A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | The Mclean Hospital Corporation | Method for diagnosing adhd and related behavioral disorders |
RU2442533C2 (en) * | 2010-01-27 | 2012-02-20 | Александр Николаевич Новосельский | Hardware system for complex registration, analasys and modeling of structural motor apparatus of a person |
US20160247017A1 (en) * | 2010-06-08 | 2016-08-25 | Raj Sareen | Method and system for body scanning and display of biometric data |
US20160195856A1 (en) * | 2014-01-08 | 2016-07-07 | Yechezkal Evan Spero | Integrated Docking System for Intelligent Devices |
WO2015164421A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Human movement research, therapeutic, and diagnostic devices, methods, and systems |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692437C1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-06-24 | Юрий Иванович Колягин | Method for numerical determination of human postural disorders and their visualization |
RU2740564C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований" | Method of rehabilitation of patients with vibration disease |
RU2768183C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-03-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хабилект" | Hardware and software complex and a method for calculating the position of the center of gravity of a person in three-dimensional space using a contactless sensor |
RU2766983C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Сибирский федеральный научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ СибФНКЦ ФМБА России) | Method for assessing the functional state of the muscles of the lower extremities |
RU2784306C1 (en) * | 2022-05-24 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ РК" Минздрава России) | Method for the rehabilitation of patients with sensorimotor form of diabetic neuropathy of the lower extremities |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016144701A3 (en) | 2018-05-15 |
RU2016144701A (en) | 2018-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Roggio et al. | Technological advancements in the analysis of human motion and posture management through digital devices | |
Williams et al. | Dynamic measurement of lumbar curvature using fibre-optic sensors | |
Roren et al. | Comparison of visual and ultrasound based techniques to measure head repositioning in healthy and neck-pain subjects | |
Zabjek et al. | Evaluation of segmental postural characteristics during quiet standing in control and idiopathic scoliosis patients | |
Fortin et al. | Reliability of a quantitative clinical posture assessment tool among persons with idiopathic scoliosis | |
Taylor et al. | Angular movements of the pelvis and lumbar spine during self-selected and slow walking speeds | |
O’Sullivan et al. | Towards monitoring lumbo-pelvic posture in real-life situations: Concurrent validity of a novel posture monitor and a traditional laboratory-based motion analysis system | |
Esser et al. | Validity and inter-rater reliability of inertial gait measurements in Parkinson's disease: a pilot study | |
RU2665957C2 (en) | Method for increasing the information content of stabilometric research and a hardware complex for its implementation | |
Schache et al. | Differences between the sexes in the three-dimensional angular rotations of the lumbo-pelvic-hip complex during treadmill running | |
Topalidou et al. | Evaluation of the reliability of a new non-invasive method for assessing the functionality and mobility of the spine | |
Pourahmadi et al. | Kinematics of the spine during sit-to-stand movement using motion analysis systems: a systematic review of literature | |
Leigh et al. | Does tester experience influence the reliability with which 3D gait kinematics are collected in healthy adults? | |
D'Amico et al. | Normative 3D opto-electronic stereo-photogrammetric posture and spine morphology data in young healthy adult population | |
Cimolin et al. | Computation of spatio-temporal parameters in level walking using a single inertial system in lean and obese adolescents | |
Helmya et al. | Intra-rater and inter-rater reliability of Surgimap Spine software for measuring spinal postural angles from digital photographs | |
Rast et al. | Between-day reliability of three-dimensional motion analysis of the trunk: A comparison of marker based protocols | |
Heitz et al. | Test-retest reliability of posture measurements in adolescents with idiopathic scoliosis | |
Fortin et al. | Differences in standing and sitting postures of youth with idiopathic scoliosis from quantitative analysis of digital photographs | |
Lang et al. | 3D body segment oscillation and gait analysis for vestibular disorders | |
Kowalski et al. | Objective parallel-forms reliability assessment of 3 dimension real time body posture screening tests | |
Kandasamy et al. | Posture and back shape measurement tools: A narrative | |
Zabjek et al. | Estimation of the centre of mass for the study of postural control in idiopathic scoliosis patients: a comparison of two techniques | |
Kowalski et al. | Analysis of diagnostic methods in trunk deformities in the developmental age | |
RU2442533C2 (en) | Hardware system for complex registration, analasys and modeling of structural motor apparatus of a person |