RU2780164C1 - Способ диагностики нарушений в опорно-двигательном аппарате - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам диагностики заболеваний опорно-двигательного аппарата с применением машинного зрения. Предложен способ, в котором первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, а также базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов, далее проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, миофасциальной, функциональной и программной диагностики опорно-двигательного аппарата, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности опорно-двигательного аппарата пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния опорно-двигательного аппарата получают изображения выполнения пациентом диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения ключевых суставов на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение степеней свободы суставов пациента, после чего полученные значения степеней свободы суставов сравнивают со значениями степеней свободы суставов, указанных в атласе эталонных значений степеней свободы суставов, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента. Изобретение обеспечивает повышение оперативности проведения диагностики и точности определения нарушений в опорно-двигательном аппарате.

Description

Изобретение относится к способам диагностики заболеваний опорно-двигательного аппарата с применением машинного зрения [A61B 1/00, A61B 5/00].

Из уровня техники известен СПОСОБ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА "СУПЕР М" [RU2265395C1, опубл. 10.12.2005], включающий фотографирование осанки пациента, отличающийся тем, что вначале выставляют точки по костным ориентирам: верхушки остистых отростков С7 и D12, верхне- и нижнемедиальных углов лопаток, акромион, гребень подвздошной кости в месте пересечения с задней подмышечной линией, середина межягодичной складки, середины подъягодичных складок, венечных отростков локтевых костей и середины пяточных костей, затем фотографируют осанку пациента, заносят изображение первой топограммы в базу данных, затем проводят повторное фотографирование через 30 с после статической нагрузки мышц спины и верхних и нижних конечностей и сохраняют в базе данных, затем обрабатывают полученные изображения путем контурирования и вычисляют соотношение расстояний между точками ориентирами, а оценку функционального состояния опорно-двигательной системы проводят по сравнению первичного и вторичного результатов и при удержании выпрямленного туловища свыше 30 с по сравнению с первой топограммой состояние опорно-двигательной системы оценивают как состояние компенсации, при удержании выпрямленного туловища менее 30 с - состояние субкомпенсации, а в случае невозможности выпрямления туловища - состояние декомпенсации.

Недостатками способа являются отсутствие диагностики, определяющей функциональность опорно-двигательного аппарата в виду статичного положения пациента при оценке состояния осанки. Вследствие чего данный способ обладает низкой точностью при постановке диагноза.

Также из уровня техники известна СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА [RU23106U1, опубл. 20.05.2002], содержащая блок базы данных об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, блок диагностики, блок анализа и разработки индивидуального плана лечения, блок контроля результатов лечения, при этом блок диагностики содержит носители информации анамнеза жизни и анамнеза болезни пациента, первый из которых содержит сведения о возрасте пациента, вредных привычках, о роде занятий, сведения о перенесенных заболеваниях, а носитель информации анамнеза болезни, включает сведения о жалобах больного, данные рентгенограммы, МРТ, КТ, длительности имеющегося заболевания, характеристику костно-мышечной системы, наличие или отсутствие сколиоза, лордоза, гиперлордоза, гиперкифоза, кифоза, гипертонуса паравертебральных мышц, ригидности межостистых связок, а также сведения о состоянии плечевых, коленных, голеностопных суставов в положении "лежа на животе", сведения о состоянии тазобедренных суставов в положении "лежа на спине", сведения о наличии или отсутствии симптома "натяжения", сведения о выполнении теста сгибания тела из положения "сидя, согнув ноги", "сидя к прямым ногам", при этом выход блока базы данных диагностики соединен с возможностью обратной связи с входом блока диагностики, а выход блока диагностики соединен с входом блока анализа и разработки индивидуального плана лечения, который выдает конкретные рекомендации по количеству, длительности и, видах занятий на конкретных тренажерах, выход блока лечения соединен с возможностью обратной связи с выходом блока контроля результатов лечения и выходом блока базы данных об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения.

Недостатками предложенной системы диагностики являются низкая точность при постановке диагноза в виду отсутствия функциональной диагностики и оценки нарушений в опорно-двигательном аппарате визуальным осмотром специалиста. Это может привести к тому, что при недостаточности опыта специалиста он может не увидеть нарушения в опорно-двигательном аппарате, которые на первый взгляд не видны, но существенно влияют на протекание различных заболеваний.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В САГИТТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ ФОТОМЕТРИИ [RU2272563C1, опубл. 27.03.2006], отличающийся тем, что выставляют точки-ориентиры: верхушка остистого отростка С7, верхушка остистого отростка D7, верхушка остистого отростка D12, верхушка остистого отростка L4, верхушка остистого отростка S1, затем фотографируют спину пациента цифровой камерой и выводят изображение на экран монитора компьютера, обрабатывают полученное изображение путем контурирования и построения трехмерного изображения в сагиттальной плоскости, вычисляют соотношения и углы между точками-ориентирами: расстояние от D7 до вертикали, расстояние от L4 до вертикали, угол между линией C7-D7 и горизонтальной плоскостью, угол между линией D7-D12 и горизонтальной плоскостью, угол между линией D12-L4 и L4-S1, угол между линией C7-D12 и вертикалью, угол между линией D12-S1, угол между линией C7-S1 и вертикалью, и по полученным данным оценивают состояние опорно-двигательной системы.

Недостатком предложенного способа является низкая точность оценки состояния опорно-двигательного аппарата в виду только оценки состояния позвоночного столба не учитывая состояние конечностей и возможности выполнения работы, характеризующей состояние опорно-двигательного аппарата.

Наиболее близким по своей сущности является СПОСОБ ОЦЕНКИ ДЕФОРМАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО КОМПЛЕКСА "3D-СКАНЕР" [RU2445919C2, опубл. 27.03.2012], включающий компьютерную регистрацию ряда костных ориентиров и создание трехмерной модели позвоночника без лучевой нагрузки, отличающийся тем, что исследование проводят с помощью компьютерного комплекса «3D-Сканер» последовательно в 3 функциональных положениях: стоя, затем сидя и лежа на животе, при помощи электронно-оптического щупа определяют пространственное положение позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей по следующему ряду костных ориентиров: верхняя теменная точка, вершины остистых отростков С2, середины шейного отдела позвоночника С7, Th1-L5 позвонков, акромиальные отростки лопаток, верхняя передняя и задняя подвздошные ости, строят трехмерные модели позвоночника в указанных положениях, формируют заключение о функциональных и/или структурных деформациях позвоночника, сопоставляя координаты ранее указанного ряда костных ориентиров и сравнивая модели положения пояса верхних, нижних конечностей и позвоночника в различных функциональных положениях.

Основными техническими проблемами прототипа являются его применимость только для статичного положения позвоночника, без учета состояния опорно-двигательного аппарата в динамике. При этом оценивая только состояние позвоночника невозможно оценить состояние всего опорно-двигательного аппарата, поскольку не прослеживается учет состояния конечностей пациента, развитие мышц, задействованных при функционировании опорно-двигательного аппарата. Помимо этого, при осуществлении данного способа значительно увеличивается время на диагностику, а в некоторых случаях и невозможность ее проведения, поскольку требуется специализированное оборудование и его настройка.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.

Технический результат изобретения заключается в повышении оперативности проведения диагностики и точности определения нарушений в опорно-двигательном аппарате.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ диагностики нарушений в опорно-двигательном аппарате, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, а также формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, миофасциальной, функциональной и программной диагностики опорно-двигательного аппарата, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности опорно-двигательного аппарата пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния опорно-двигательного аппарата получают изображения выполнения пациентом диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения ключевых суставов на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение степеней свободы суставов пациента, после чего полученные значения степеней свободы суставов сравнивают со значениями степеней свободы суставов указанных в атласе эталонных значений степеней свободы суставов и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента.

Осуществление изобретения

Способ диагностики нарушений в опорно-двигательном аппарате, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, а также формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов.

Далее осуществляют диагностику отклонений в опорно-двигательном аппарате в несколько этапов.

На первом этапе осуществляют сбор информации о пациенте и перенесенных им заболеваниях, включающий основные данные об образе жизни пациента, о перенесенных заболеваниях, о наследственности, об аллергологическом анамнезе, о хирургических вмешательствах, об эпидемиологическим анамнезе и т.д.

На втором этапе производят сбор анамнеза заболевания, включающий в себя сбор следующей информации:

- о начале болезни, в частности, когда и как началось заболевание, внезапно или постепенно, каковы были его первые проявления;

- о значениях условий внешней среды (профессиональные, бытовые, климатические факторы);

- о состоянии больного непосредственно перед заболеванием: имелись ли травмы, переутомление, термические влияния, погрешности в диете;

- о предполагаемой причине заболевания;

- о течении заболевания, последовательности проявления и развития различных симптомов, периодах обострения и ремиссии;

- о результатах проведенных ранее исследований: лабораторные анализы, рентгенологические и экг-данные и т.д.;

- о способах лечения, применявшихся ранее: медикаментозные, хирургические, физиотерапевтические, санаторно-курортные, диетические и их эффективности;

- о непосредственных причинах обращения: ухудшение состояния, безуспешность предыдущего лечения;

- другие необходимые данные для уточнения диагноза.

Сбор данных на первом и втором этапах осуществляют по медицинским книжкам (картам) пациента, а также по медицинским опросам и осмотрам. При этом полученные данные могут быть унифицированы в виде анкет, в том числе электронных с возможностью сбора полной и достоверной информации. Частично, содержание упомянутых анкет может быть получено посредством программного приложения, установленного на цифровые устройства или персональной ЭВМ пациента.

На третьем этапе производят миофасциальную диагностику, включающую в себя выявление отклонений в нарушении статики позвоночника и подвижности суставов; отклонении оси таза, выявление наличия сколиоза, плоскостопия, гипертонуса в области паравертебральных мышц. Выявление отклонений в объеме движений в плечевых суставах. Выявление наличия гипертонуса в области крестца, ягодичных мышц, по задней поверхности бедра, в икроножных мышцах. Выявление отклонений в эластичности мышц передней поверхности бедра, объеме движения коленного, голеностопного и тазобедренного суставов. Определение способности поднять выпрямленную ногу, анализ на симптом Ласега. Выявление гипертонуса и отклонений в эластичности поясницы, гипертонуса и эластичности задней поверхности бедра.

На четвертом этапе производят функциональную диагностику, включающую в себя выполнение набора специализированных диагностических кинезитерапевтических упражнений, в которых пациент принимает определенное положение опорно-двигательного аппарата (ОДА), а диагност визуально определяет отклонения в ОДА пациента и углах между его суставами. При этом определяют физическое состояние пациента:

- какие упражнения или движения вызывают боль;

- какую амплитуду движения может выполнять пациент;

- одинаковые ли по силе конечности.

На пятом этапе производят программную диагностику отклонений в ОДА. Для этого пациента размещают перед видеокамерой, передающей его изображение в модуль программного анализа, в котором с применением технологии машинного зрения производят поиск изображения пациента в кадре и оценку положения его опорно-двигательного аппарата, после чего производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения ключевых суставов на изображении ОДА пациента в виде опорных точек на его скелетной модели. При этом опорные точки размещают в местах расположения суставов, а также на верхнем и нижнем отделе позвоночника, на уровне плечевого пояса и тазобедренных суставов соответственно.

Далее, пациент под руководством диагноста или с применением набора тестовых видеофайлов выполняет диагностические движения и упражнения миофасциальной и функциональной диагностик перед видеокамерой. Перед выполнением каждого упражнения определяют готовность пациента начать выполнение следующего диагностического упражнения. При этом указанные движения и упражнения могут выполняться как непрерывно, так и с разделением на фазы. При выполнении упражнений с разделением на фазы, также производят определение готовности пациента выполнить следующую фазу диагностического упражнения. Во время выполнения диагностических упражнений производят передачу видеоизображений их выполнения в модуль программного анализа.

В модуле программного анализа обрабатывают и оценивают пространственное перемещение опорных точек скелетной модели ОДА пациента, определяя степени свободы и ограничения подвижности суставов ОДА. Полученные значения степеней подвижности суставов ОДА сравнивают с атласом эталонных значений степеней свободы суставов, в результате чего определяют ограничения функциональности и подвижности ОДА.

Данные, полученные по результатам программного анализа ОДА сравнивают с результатами миофасциальной и функциональной диагностик, полученными на третьем и четвертом этапах. При этом определяют отклонения от результатов, полученных на указанных этапах, позволяющие уточнить или скорректировать врачебные решения для постановки диагноза.

После постановки диагноза формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента.

Технический результат изобретения - повышение оперативности проведения диагностики и точности определения нарушений в опорно-двигательном аппарате, достигается за счет этапности проведения диагностики и ускорения этапа сбора анамнеза путем получения информации из сформированной базы данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, базы данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов с возможностью применения программного приложения, установленного на цифровые устройства или персональной ЭВМ пациента, а также за счет проведения этапов миофасциальной и функциональной диагностик отклонений в ОДА, с получением изображений выполнения упражнений, входящих в указанные виды диагностик, которые в этапе программной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата, с применением технологии машинного зрения, с необходимой точностью определяют угловые перемещения опорных точек скелетной модели пациента, что исключает врачебную ошибку, которую возможно допустить при визуальном осмотре или контроле выполнения диагностических упражнений. При этом полученные в результате проведения диагностики отклонения в ОДА сравнивают с упомянутыми базами данных и атласом эталонных значений степеней свободы суставов, что также существенно снижает возможность допущения врачебной ошибки при постановке диагноза и способствует правильному формированию рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента.

Помимо этого, отсутствует необходимость проведения дополнительных ручных измерений при определении угловых перемещений конечностей и позвоночника пациента, что существенно сокращает сроки диагностики.

Claims (1)

1. Способ диагностики нарушений в опорно-двигательном аппарате, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, а также формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, миофасциальной, функциональной и программной диагностики опорно-двигательного аппарата, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности опорно-двигательного аппарата пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния опорно-двигательного аппарата получают изображения выполнения пациентом диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения ключевых суставов на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение степеней свободы суставов пациента, после чего полученные значения степеней свободы суставов сравнивают со значениями степеней свободы суставов, указанных в атласе эталонных значений степеней свободы суставов, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента.