Аппаратный комплекс для регистрации, анализа и моделирования структурно-двигательного аппарата человека

 

Полезная модель относится к медицине и может быть использована в неврологии, травматологии и ортопедии, а также при реабилитации взрослых и детей с патологией нервной системы и опорно-двигательного аппарата. Аппаратный комплекс для регистрации, анализа и моделирования структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве, включающий, по меньшей мере, две видеокамеры 1 и 2, блок 3 обработки видеоинформации, блок 4 представления информации, видеокамеры 1 и 2 расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что их оптические оси пересекаются в зоне расположения тела человека, при этом выход первой видеокамеры соединен с первым входом блока 3 обработки видеоинформации, второй вход которого соединен с выходом второй видеокамеры, а выход соединен с блоком 4 представления информации, снабжен стабилографической платформой 5, размещенной в указанной зоне, на стабилографической платформе 5 установлен элемент 6, на котором нанесены реперные метки 7, 8, 9, 10, при этом выход стабилографической платформы 5 соединен с третьим входом блока 3 обработки видеоинформации. Повышается точность диагностики состояния опорно-двигательного аппарата, включая определение конфигурации опорно-двигательного аппарата в целом, его отдельных элементов, определение зон перегрузок структур опорно-двигательного аппарата тонусо-силовых взаимодействий мышц.

Полезная модель относится к медицине и может быть использована в неврологии, травматологии и ортопедии, а также при реабилитации взрослых и детей с патологией нервной системы и опорно-двигательного аппарата.

Известна установка для воссоздания трехмерной модели поверхности тела человека, содержащая проектор для проецирования регулярной геометрической структуры на тело человека и устройство фиксирования картины искажений геометрической структуры, размещенные относительно друг друга с перекрещиванием их оптических осей, компьютер для приема и обработки поступающей из фиксирующего устройства информации и воссоздания обследуемой трехмерной поверхности; проектор и фиксирующее устройство установлены так, чтобы вертикальная плоскость, проходящая через оптическую ось фиксирующего устройства, была наклонена к плоскости, совпадающей с проходящей через позвоночник обследуемого человека фронтальной плоскостью, а поле проецирования проектора и поле зрения фиксирующего устройства в фронтальной плоскости вмещало тело обследуемого с максимальными антропологическими признаками, при этом установка снабжена плоскостным и объемным тест-объектами для корректировки оптической системы в реальных условиях эксплуатации, RU 2189174.

Недостатком установки является низкая точность воссоздания пространственной модели тела человека ввиду того, что объект воспринимается только одним фиксирующим оптическим устройством, в результате чего возникает лишь квазистереоизображение.

Известен аппаратный комплекс для воссоздания трехмерной модели тела человека включающий, по меньшей мере, две видеокамеры, соединенные со средством обработки видеоинформации в виде компьютера; аналоговые видеокамеры соединяются компьютером через аналого-цифровой преобразователь; информация отображается на мониторе. Видеокамеры расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что их оптические оси пересекаются в зоне расположения тела человека, см. в материалах International Symposiym on 3-D scoliotic deformitiens joined with the VII International Symposiym on Spinal Deformiti and Surface Topography. Éditions de I'École Polytechnique de Motréal. Gustav Fischer Verlag, 1992.590

DESIGNING A VIDEO BASED TECHNIQUE FOR TRUNK MEASURMENT.

Douglas L.Hill', V.James Raso, Nelson G.Durdle, Arthur E.Peterson, p.157-161 (копия ссылки прилагается).

Это техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.

Недостатком данного технического решения является отсутствие учета влияния колебаний тела человека в процессе регистрации структур опорно-двигательного аппарата и, соответственно, центра тяжести тела человека. Это не позволяет обеспечить достаточно точную диагностику состояния опорно-двигательного аппарата и установить отключения от нормы при их наличии.

Задачей настоящей полезной модели является повышение точности диагностики состояния опорно-двигательного аппарата, включая определение конфигурации опорно-двигательного аппарата в целом, его отдельных элементов, определение зон перегрузок структур опорно-двигательного аппарата тонусо-силовых взаимодействий мышц.

Согласно полезной модели аппаратный комплекс для регистрации, анализа и моделирования структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве, включающий, по меньшей мере, две видеокамеры, блок обработки видеоинформации, блок представления информации, видеокамеры расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что их оптические оси пересекаются в зоне расположения тела человека, при этом выход первой видеокамеры соединен с первым входом блока обработки видеоинформации, второй вход которого соединен с выходом второй видеокамеры, а выход соединен с блоком представления информации, снабжен стабилографической платформой, размещенной в указанной зоне, на стабилографической платформе установлен элемент, на котором нанесены реперные метки, при этом выход стабилографической платформы соединен с третьим входом блока обработки видеоинформации.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков полезной модели достигается новое свойство аппаратного комплекса: обеспечение исключения влияния даже незначительных незаметных глазу колебаний тела человека неизбежных в процессе регистрации на точность полученных данных. Поскольку жесткая механическая фиксация тела человека в целом и отдельных его частей, практически, невозможна, заявленное техническое решение позволяет добиться исключения влияния колебаний центров тяжести тела человека на точность диагностики состояния опорно-двигательного аппарата благодаря компенсации этих колебаний при регистрации, анализе и моделировании структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема аппаратного комплекса.

Аппаратный комплекс для регистрации, анализа, оценки и моделирования структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве включает в конкретном примере две цифровые видеокамеры 1 и 2. Возможно использование аналоговых видеокамер в совокупности с аналогово-цифровыми преобразователями. Блок 3 обработки видеоинформации представляет собой компьютер, блок 4 представления информации представляет собой жидкокристаллический монитор. В комплексе использована компьютерная стабилографическая платформа 5, выпускаемая ЗАО «ОКБ «Ритм», город Таганрог. На стабилографическую платформу (стабилоплатформу) 5 предварительно до начала исследования устанавливается элемент 6 - калибровочное устройство, на котором нанесены реперные метки 7, 8, 9, 10.

Аппаратный комплекс работает следующим образом. Перед началом исследования на стабилоплатформу 5 ставится элемент 6 с реперными метками 7, 8, 9, 10 и проводится калибровка системы. Важно, что реперные метки расположены не в одной плоскости, а в объеме, и аппаратный комплекс при калибровке определяет положение камер 1 и 2, координаты расположения реперных точек в объемном пространстве. После проведения калибровки системы элемент 6 снимается с платформы 5. Далее на стабилоплатформу 5 устанавливается испытуемый объект (человек) с нанесенными на кожу в местах проекций костных выступов (например, остистых отростков позвонков, углов лопаток, задних верхних подвздошных остей и др.) реперными метками. При исследовании положение реперных меток нанесенных на человека отслеживается с помощью камер 1 и 2, и определяется в пространстве блоком обработки информации 3, после чего представляется на мониторе компьютера (блок представления информации 4). Положение центра тяжести тела человека отслеживается с помощью стабилоплатформы 5, соединенной с блоком обработки информации 3, после чего отображается на мониторе компьютера (блок представления информации 4), в блоке обработки информации 3 полученная с видеокамер 1 и 2 и стабилоплатформы 5 информация объединяется блоком обработки информации 3, который определяет расположение костных структур опорно-двигательного аппарата испытуемого, строит скелетно-мышечная модель, определяют зоны мышечно-сухожильных и костных перегрузок, во времени определяют колебания парциальных центров тяжести вкупе с колебаниями общего центра тяжести, вычисляет вклад колебаний парциальных центров тяжести (например, головы) в колебания общего центра тяжести. Полученная информация отображается на блоке представления информации 4 (мониторе компьютера).

Регистрация расположения в пространстве маркированных структур тела человека и положения общего центра тяжести проводится с помощью камер 1 и 2, стабилоплатформы 5 и блока обработки информации. В блоке обработки информации анализируется расположение маркированных структур опорно-двигательного аппарата человека вкупе с положением общего центра тяжести. Оценивается ряд показателей, характеризующих изгибы и положение позвоночного столба, указываются отклонения от средних и нормальных значений, указываются возможные варианты нарушений (например, сколиоз либо нарушение осанки) в виде автоматического диагностического заключения, проводится моделирование структур опорно-двигательного аппарата человека, его костно-мышечной системы, тонусо-силовых взаимоотношений мышц, определяются зоны перегрузок и подбираются варианты нормализации этих нарушений в виде определенных подсказок врачу для составления комплекса реабилитационных мероприятий.

Опытный образец комплекта изготовлен и испытан в Государственном учреждении здравоохранения «Региональный центр восстановительной медицины» Ивановской области.

Указанные обстоятельства позволяют, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии заявленной полезной модели критерию «Промышленная применимость».

Аппаратный комплекс для регистрации, анализа и моделирования структур опорно-двигательного аппарата человека в трехмерном пространстве, включающий, по меньшей мере, две видеокамеры, блок обработки видеоинформации, блок представления информации, видеокамеры расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что их оптические оси пересекаются в зоне расположения тела человека, при этом выход первой видеокамеры соединен с первым входом блока обработки видеоинформации, второй вход которого соединен с выходом второй видеокамеры, а выход соединен с блоком представления информации, отличающийся тем, что снабжен стабилографической платформой, которая размещена в зоне тела человека, на стабилографической платформе установлен элемент, на котором нанесены реперные метки, при этом выход стабилографической платформы соединен с третьим входом блока обработки видеоинформации.



 

Наверх