Komputerowa diagnostyka postawy ciała

Funkcja motoryczna człowieka jest jedną z najstarszych. Układ mięśniowo-szkieletowy jest układem wykonawczym, który bezpośrednio ją realizuje. Zapewnia optymalne warunki do interakcji organizmu ze środowiskiem zewnętrznym. Dlatego też wszelkie odchylenia parametrów funkcjonowania układu mięśniowo-szkieletowego z reguły prowadzą do spadku aktywności motorycznej, zakłócenia normalnych warunków interakcji organizmu ze środowiskiem i w konsekwencji do zaburzeń stanu zdrowia człowieka.

Znajomość biomechanicznych wzorców funkcjonowania układu mięśniowo-szkieletowego pozwala na skuteczne zarządzanie interakcjami organizmu ze środowiskiem w celu rozwijania umiejętności motorycznych, zapobiegania chorobom, utrzymania zdrowia i tworzenia normalnych warunków życia człowieka. Aby zapewnić procesy badania problemów biodynamiki kręgosłupa, rozwijania metodologii diagnostyki postawy, stosowania metod fizycznych w celu utrzymania jego prawidłowego funkcjonowania i rehabilitacji po urazach, interwencjach chirurgicznych, kinezyterapii, współczesna praktyka pilnie potrzebuje narzędzi i technologii zarządzania. Technologia komputerowa jest jednym z najskuteczniejszych narzędzi.

Szybki rozwój komputerów osobistych i sprzętu wideo w latach 90. XX wieku przyczynił się do udoskonalenia środków automatyzacji oceny rozwoju fizycznego człowieka. Pojawiła się skuteczniejsza diagnostyka postawy i złożony, wysoce precyzyjny sprzęt pomiarowy, zdolny do rejestrowania wszystkich niezbędnych parametrów. Z tego punktu widzenia możliwości sprzętowe analizatorów wideokomputerowych przestrzennej organizacji ciała człowieka w różnych warunkach jego oddziaływań grawitacyjnych są bardzo interesujące.

Do oceny rozwoju fizycznego dzieci w wieku szkolnym wskazane jest wykorzystanie opracowanej przez nas technologii komputerowej diagnostyki postawy z wykorzystaniem kompleksu wideokomputerowego. Odczyt współrzędnych punktów badanego obiektu odbywa się z nieruchomej klatki wideogramu odtwarzanej na monitorze wideo za pomocą cyfrowej kamery wideo. Jako model układu mięśniowo-szkieletowego wykorzystano 14-segmentowy rozgałęziony łańcuch kinematyczny, którego ogniwa odpowiadają dużym segmentom ciała człowieka zgodnie z cechami geometrycznymi, a punkty odniesienia odpowiadają współrzędnym głównych stawów.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Wymagania biomechaniczne dla wideografii cyfrowej

Do ciała człowieka przymocowano kontrastujące znaczniki w miejscach punktów antropometrycznych.

Na płaszczyźnie obiektu umieszcza się przedmiot w postaci skali lub linijkę, podzieloną na 10-centymetrowe kolorowe sekcje.

Cyfrową kamerę wideo umieszcza się na statywie i utrzymuje ona nieruchomo w odległości 3-5 m od filmowanego obiektu (funkcja zoomu jest standardem).

Oś optyczna obiektywu kamery wideo jest zorientowana prostopadle do płaszczyzny filmowanego obiektu. W cyfrowej kamerze wideo wybierany jest tryb migawki (SNAPSHOT).

Postawa (pozycja) osoby badanej. Podczas pomiarów osoba badana znajduje się w naturalnej, charakterystycznej i nawykowej postawie (pozycji) pionowej lub w tzw. ciele antropometrycznym: pięty razem, palce stóp rozstawione, nogi wyprostowane, brzuch wciągnięty, ramiona opuszczone wzdłuż ciała, dłonie swobodnie zwisające, palce wyprostowane i dociśnięte do siebie; głowa jest unieruchomiona tak, aby górna krawędź skrawka małżowiny usznej i dolna krawędź oczodołu znajdowały się w tej samej płaszczyźnie poziomej.

Taka poza jest zachowywana przez cały czas nagrywania wideo, aby zapewnić klarowność obrazu i spójność przestrzennych relacji punktów antropometrycznych.

W przypadku każdego rodzaju filmowania osoba filmowana musi rozebrać się do bielizny lub kąpielówek i być boso.

Uzyskane wskaźniki:

• długość (wysokość) ciała - mierzona (obliczana) od wysokości punktu wierzchołkowego nad powierzchnią podparcia;
• długość ciała – różnica wysokości między górnym punktem mostka i punktem łonowym;
• długość kończyny górnej odpowiada różnicy wysokości między punktem barkowym a punktem palucha;
• długość ramion – różnica między wysokością ramion i punktów promieniowych;
• długość przedramienia – różnica wysokości między punktem promieniowym i podramiennym;
• długość dłoni – różnica wysokości między końcem podobojczykowym a końcem palca wskazującego;
• długość kończyny dolnej oblicza się jako połowę sumy wysokości punktów biodrowo-kolcowego przedniego i łonowego;
• długość uda – długość kończyny dolnej pomniejszona o wysokość kości piszczelowej;
• długość piszczeli – różnica wysokości między górnym i dolnym punktem kości piszczelowej;
• długość stopy – odległość między piętą a punktem końcowym;
• średnica barku (szerokość barku) – odległość między prawym i lewym punktem barkowym;
• średnica krętarza – odległość między najbardziej wystającymi punktami krętarzy większych kości udowej;
• średnica poprzeczna środkowo-mostkowa klatki piersiowej – odległość pozioma między najbardziej wysuniętymi punktami powierzchni bocznych klatki piersiowej na wysokości punktu środkowo-mostkowego, co odpowiada poziomowi górnej krawędzi czwartych żeber;
• dolny wymiar poprzeczny mostka klatki piersiowej – odległość pozioma między punktami wystającymi powierzchni bocznych klatki piersiowej na wysokości dolnego punktu mostka;
• przednio-tylny (strzałkowy) wymiar śródmostkowy klatki piersiowej – mierzony w płaszczyźnie poziomej wzdłuż osi strzałkowej punktu śródmostkowego;
• średnica grzebienia miednicy – największa odległość między dwoma punktami grzebienia kości biodrowej, czyli odległość między najbardziej oddalonymi punktami grzebienia kości biodrowych;
• średnica zewnętrzna kości udowej – pozioma odległość między najbardziej wystającymi punktami górnej części uda.

Automatyczne przetwarzanie obrazów cyfrowych odbywa się przy użyciu programu „TORSO”.

Algorytm pracy z programem składa się z czterech etapów:

• Utwórz nowe konto;
• Digitalizacja obrazu;
• Opracowanie statystyczne uzyskanych wyników;
• Generowanie raportu.

Pomiar i ocena funkcji podporowo-sprężynowej stopy odbywa się przy użyciu programu „Duża stopa”, opracowanego wspólnie z KN Sergienko i DP Valikov. Program może pracować zarówno w środowisku operacyjnym MS Windows 95/98/ME, jak i w systemie Windows NT/2000.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]