Počítačová diagnostika držení těla

Lidská motorická funkce je jednou z nejstarších. Muskuloskeletální systém je výkonný systém, který ji přímo realizuje. Zajišťuje optimální podmínky pro interakci těla s vnějším prostředím. Proto jakákoli odchylka v parametrech fungování muskuloskeletálního systému zpravidla vede ke snížení motorické aktivity, narušení normálních podmínek interakce těla s prostředím a v důsledku toho k poruchám lidského zdraví.

Znalost biomechanických zákonitostí fungování pohybového aparátu umožňuje úspěšné řízení interakcí těla s prostředím pro rozvoj motorických dovedností, prevenci nemocí, udržení zdraví a vytvoření normálních podmínek pro lidský život. Pro zajištění procesů studia problémů biodynamiky páteře, rozvoje metodologie diagnostiky držení těla, využití fyzikálních metod k udržení její normální funkce a rehabilitace po úrazech, chirurgických zákrocích a kinezioterapii moderní praxe zoufale potřebuje nástroje a technologie řízení. Počítačová technologie je jedním z nejúčinnějších nástrojů.

Rychlý rozvoj osobních počítačů a videotechniky v 90. letech 20. století přispěl ke zlepšení prostředků automatizace hodnocení lidského fyzického vývoje. Objevila se efektivnější diagnostika držení těla a komplexní vysoce přesná měřicí zařízení schopná zaznamenávat všechny potřebné parametry. Z tohoto hlediska jsou velmi zajímavé hardwarové možnosti videopočítačových analyzátorů prostorové organizace lidského těla za různých podmínek jeho gravitačních interakcí.

Pro posouzení fyzického vývoje školáků je vhodné využít námi vyvinutou technologii počítačové diagnostiky držení těla s využitím videopočítačového komplexu. Odečítání souřadnic bodů studovaného objektu se provádí ze statického snímku videogramu reprodukovaného na videomonitoru pomocí digitální videokamery. Jako model pohybového aparátu se používá 14segmentový rozvětvený kinematický řetězec, jehož články odpovídají velkým segmentům lidského těla podle geometrických charakteristik a referenční body odpovídají souřadnicím hlavních kloubů.

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

Biomechanické požadavky pro digitální videografii

Na lidské tělo jsou v místech antropometrických bodů připevněny kontrastní značky.

Do roviny fotografovaného subjektu se umístí měřítkový objekt nebo pravítko, rozdělené na barevné části o velikosti 10 centimetrů.

Digitální videokamera je umístěna na stativu a je nehybná ve vzdálenosti 3-5 m od natáčeného objektu (funkce zoomu je standardní).

Optická osa objektivu videokamery je orientována kolmo k rovině snímaného objektu. Na digitální videokameře se vybere režim snímkování (SNAPSHOT).

Držení těla (poloha) subjektu. Během měření je subjekt v přirozeném, charakteristickém a obvyklém svislém držení těla (poloze) nebo v tzv. antropometrickém těle: paty u sebe, prsty od sebe, nohy rovné, břicho vtažené, paže spuštěné podél těla, ruce volně visí, prsty rovné a přitisknuté k sobě; hlava je fixována tak, aby horní okraj tragusu boltce a spodní okraj očnice byly ve stejné horizontální rovině.

Tato poloha je zachována po celou dobu nahrávání videa, aby byla zajištěna jasnost obrazu a konzistence prostorového vztahu antropometrických bodů.

Pro všechny typy natáčení videa se musí subjekt svléknout do spodního prádla nebo plavek a být bosý.

Získané ukazatele:

• délka (výška) těla - měřeno (vypočítáno) z výšky vrcholového bodu nad opěrnou plochou;
• délka těla - rozdíl výšky mezi horními body hrudní kosti a stydké kosti;
• délka horní končetiny představuje výškový rozdíl mezi akromiálním a špičkovým bodem;
• délka ramen - rozdíl mezi výškou ramene a radiálních bodů;
• délka předloktí - výškový rozdíl mezi radiálním a subulárním hrotem;
• délka ruky - výškový rozdíl mezi subulátem a špičkami prstů;
• délka dolní končetiny se vypočítá jako polovina součtu výšek předních iliakálně-spinózních a pubických bodů;
• délka stehna - délka dolní končetiny mínus výška holenní kosti;
• délka holeně - výškový rozdíl mezi horním a dolním bodem holenní kosti;
• délka chodidla - vzdálenost mezi patou a koncovými body;
• akromiální průměr (šířka ramen) - vzdálenost mezi pravým a levým akromiálním bodem;
• trochanterický průměr - vzdálenost mezi nejvýše vyčnívajícími body velkých trochanterů stehenních kostí;
• středový příčný průměr hrudníku - horizontální vzdálenost mezi nejvýše vyčnívajícími body bočních ploch hrudníku v úrovni středového bodu, která odpovídá úrovni horního okraje čtvrtého žebra;
• dolní sternální příčný průměr hrudníku - horizontální vzdálenost mezi vyčnívajícími body bočních povrchů hrudníku na úrovni dolního sternálního bodu;
• předozadní (sagitální) průměr hrudníku ve směru hrudníku - měřeno v horizontální rovině podél sagitální osy bodu ve směru hrudníku;
• průměr pánevního hřebene - největší vzdálenost mezi dvěma body hřebene kyčelní kosti, tj. vzdálenost mezi nejvzdálenějšími body hřebenů kyčelní kosti;
• vnější průměr stehenní kosti - horizontální vzdálenost mezi nejvyčnívajícími body horní části stehen.

Automatizované zpracování digitálních snímků se provádí pomocí programu „TORSO“.

Algoritmus pro práci s programem se skládá ze čtyř fází:

• Vytvořte si nový účet;
• Digitalizace obrazu;
• Statistické zpracování získaných výsledků;
• Generování zprávy.

Měření a vyhodnocení opěrně-pružinové funkce chodidla se provádí pomocí programu "Big foot", vyvinutého společně s K. N. Sergienkem a D. P. Valikovem. Program může pracovat jak v operačním prostředí MS Windows 95/98/ME, tak i ve Windows NT/2000.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]