Оптикоэлектронная система регистрации и анализа движения Qualisys

В первые концепция оптического «захвата движения» была разработана в 1970 – х годах Карлом-Эриком Морендером, основателем фирмы Qualisys Medical (Швеция). С тех пор эти системы нашли широкое применение не только в традиционной медицинской сфере.

Ключевым компонентом системы регистрации движения компании Qualisys являются высококачественные цифровые камеры ProReflex MCU, предназначенные для бесконтактного, точного анализа движения (Рис. 1).

Рис. 1 Высококачественные цифровые камеры ProReflex MCU.

Используются и специальные светоотражающие маркеры шарообразной формы, которые отбивают инфракрасное излучение исходящих из камер (Рис. 2).

Рис. 2 Светоотражающие маркеры

Максимальное количество маркеров: 150. Свет, который излучают камеры отражается от маркеров и попадает обратно на инфракрасные элементы ProReflex MCU. Солнечные блики могут распознаваться камерами как дополнительный маркер. Легкие маркеры прикрепляются на тела испытуемого, при этом не требуется проводного соединения маркеров с другими элементами системы, что позволяет совершать движения без каких бы то ни было ограничений. Это выгодно отличает Qualisys от магнитных аналогов.

В результате съемки оказываются видны только маркеры, а не сам исследуемый объект. Автоматический трекинг двухмерных изображений маркеров дает трехмерные координаты. Точность зависит от ряда условий и может достигать нескольких долей миллиметра.

Программное обеспечение системы Qualisys имеет открытую архитектуру — исходные коды, которые поставляются с комплектом программного обеспечения, написаны в Microsoft Visual Studio C++, но к встроенной архитектуре можно обратиться на любом современном языке программирования типа C++, Delphi, VB и тому подобное, которые поддерживают технологию Microsoft COM.

В состав типичной системы с возможностью анализа двигательных действий в спорте у 3-х мерной системе координат входит: 8 камер ProReflex 240 Гц; триноги или настенные крепления, переносный кейс, кабели и откалиброванное устройство, персональный компьютер для сбора данных (настольный или ноутбук), программное обеспечение «Qualisys» управления отслеживанием для получения данных, программное обеспечение визуального 3-х мерного анализа.

Главным преимуществом системы «Qualisys» является то, что при обработке данных в первую очередь программа вычисляет координаты точек (маркеров). Недостатком системы можно считать невозможность ее использования на соревнованиях.

 

Рис. 3 Регистрация биомеханических показателей

 

Уникальные свойства системы «Qualisys»:

1. Полученная камерами информация в процессе её передачи на компьютер не подвергается первичной фильтрации, что гарантирует получение пользователем «реальных данных», без риска потери важной информации.

2. Полученные данные передаются на компьютер через последовательную цепь кабелей, напрямую соединяющую камеры с компьютером, что позволяет свести к минимуму «шум» и искажение.

3. Система позволяет производить синхронизацию цифрового и аналогового оборудования.

4. Оснащенный коммуникационной картой «лэптоп» располагает 16 каналами для подключения аналогового оборудования, что позволяет использовать систему в качестве мобильной переносной лаборатории, оснащенной специальными мкталлическими «кейсами», предназначенными для удобства транспортировки камер и другого оборудования.

5. Отличительная характеристика системы – простота установки и быстрота калибрации.

6. Нефиксированное количество камер, входящих в систему, свидетельствует о ее гибкости. Пользователь может дополнить свою систему неограниченным количеством камер.

7. «Qualisys» - единственная система в которой используются 2 типа маркеров(«активных» и «пассивных»), совместимым с одним и темже оборудованием и программным обеспечением.

 

 

Электоромиография

Электромиография – медот исследования функционального состояния скелетных мышц, основанный на регистрации возникающих в них электрических биопонтенциалов. Электромиография позволяет исследовать функциональное состоянияние мышцы при различных физиологических и патологических изменениях, а также получить информацию о состоянии и сохранности иннервации на различных уровнях. Кроме того электромиография широко используется для изучения различных рефлекторных реакций в физиологии двигательных систем организма, в патофизиологии периферического нейромоторного аппарата, в функциональной диагностики болезней периферических нервов и мышц, нарушении нервно-мышечной передачи при изучении трудовых процессов, механизмов утомления, в спортивной, космической, авиационной медицине. Электромиография нашла также применение в анестезиологии для определения эффективности миорелаксантов и контроля за их действием.

Начало изучения электрических явлений в мышцах связано с работами Н.Е Веденского (1884). Первая регистрация электромиограмы с помащью струнного гальванометра и ее описание сделаны Пипером (1907) однако стремительное развитие и его широкое внедрение в клиническую практику связаны с разработкой игольчатого электрода, значительно расширившего возможности использования электромиографии.

Биопотенциалы мышц усиливаются и регистрируются с помощью электромиографа. Современный электромиограф представляет собой сложное устройство, состоящие из электродов для снятия биопотенциалов мышц, усилительного блока, осциллоскопа, фоторегистратора для записи электромиограммы (ЭМГ) на фотобумаге.

Электроды для снятия биопотенциалов мышц подразделяются на поверхностные (пластинчатые) и игольчатые. Поверхностные электроды, как правило, изготавливают из токопроводящего метала, который должен обладать антикоррозионным свойством. Обычно для этой цели применяется серебро или смесь порошков серебра с хлористым серебром. Игольчатые электроды выполняют чаще в виде тонкого сплошного стержня диам. до 0,5 – 0,7 мм