METODY BIOMECHANICKÉHO VÝZKUMU

Transkript

1 METODY BIOMECHNICKÉHO VÝZKUMU

2 ROZDĚLEN LENÍ METOD BIOMECHNICKÉHO HO VÝZKUMU Kinematické Dynamické Ostatní videografická vyšetřovací metoda stroboskopie goniometrie akcelerometrie měření časových parametrů spidometrie dynamometrie dynamografie pedobarografie EMG RTG tapping F(t) = m a(t) s(t) v(t) a(t) a(t) v(t) s(t) KINEMTIK DYNMIK derivování integrování

3 BIOMECHNICKÁ NLÝZ KINEMTICKÁ NLÝZ DYNMICKÁ NLÝZ EMG NLÝZ TLKOVÝCH SIL MEZI CHODIDLEM PODLOŽKOU F sva F rea F rea F sva Hindfoot Forefoot Midfoot

4 VIDEOGRFICKÁ VYŠETŘOVCÍ METOD Vyhodnocení záznamu pohybu určením souřadnic vybraných bodů na sledovaném objektu (na lidském těle). Základní výhody metody: možnost záznamu pohybu bez rušivých vlivů na sledovaný subjekt, záznam pohybů prováděných velkou rychlostí, opakované vyhodnocení záznamu i po delším časovém intervalu, se zaměřením na další faktory, dostupnost měřících zařízení (kamer).

5 VYUŽITÍ OPTOELEKTRICKÝCH SYSTÉMŮ Vědecké nalýza pohybu nimace Průmysl ergonomie simulace, vizualizace

6 VYUŽITÍ OPTOELEKTRICKÝCH SYSTÉMŮ Vědecké nalýza pohybu nimace Průmysl ergonomie simulace, vizualizace

7 ZÁKLDNÍ KROKY PŘI PLIKCI VIDEOGRFICKÉ VYŠETŘOVCÍ METODY označení bodů na lidském těle (není vždy možné) záznam pohybu převedení záznamu do paměti počítače = [x 1; y 1] 2 = [x 2; y 2] označení bodů na záznamu z jednotlivých kamer digitalizace záznamu transformace souřadnic = [x; y; z]

8 ZÁKLDNÍ VZTHY (NLYTICKÁ GEOMETRIE) Nechť jsou dány body, B, C o souřadnicích = [x ; y ; z ], B = [x B ; y B ; z B ], C = [x C ; y C ; z C ]. Pro velikost úsečky B (vzdálenost bodů, B; délku segmentu, ohraničeného body, B) platí: C v(, B) = B = (x B x ) 2 + (y B y ) 2 + (z B z ) 2. α B

9 Velikost úhlu α mezi segmenty určíme ze vztahu: 2 C 2 C 2 C 2 B 2 B 2 B C C C B B B ) z (z ) y (y ) x (x ) z (z ) y (y ) x (x ) z z ; y ;y x (x ) ;v v ; (v C ) z z ; y ;y x (x ) ;u ;u (u B kde, v u v u v u cosα + + = + + = = = = = = = + + = v u v u v u ZÁKLDNÍ VZTHY (NLYTICKÁ GEOMETRIE) B C α

10 VIDEOGRFICKÁ VYŠETŘOVCÍ METOD 2D (rovinná) 1 kamera (kamkordér) X 3D (prostorová) nejméně 2 kamery Záznam pohybu digitalizace záznamu (určení polohy vybraných bodů, 2D) transformace souřadnic (3D) základní délkové a úhlové charakteristiky. směr pohybu x - nevhodné umístění kamer o - doporučené rozmístění kamer

11 LIMITY ZÁZNMU Z ZNMU POHYBU Identifikace objektu (počet značek, jejich umístění, posun značek,...) Způsob provedení a rozsah pohybu Identifikace prostoru (orientační body) Snímaný objekt Pozadí za objektem Vlivy počasí (vítr, déšť, mlha,...) Vnější prostředí Světelné podmínky Počet přístrojů Umístění v prostoru Synchronizace Způsob záznamu (rozlišitelnost) Záznamové zařízení Záznamové médium Mechanické vlastnosti Optický systém (maticový detektor,...)

12 TYPY PSIVNÍCH ZNČEK - reflexní povrch - měkké značky na sport velikost obličej, ruce, páteř atd. pohyb celého těla 1,5 mm 70 mm 3 mm 6,5 mm 9,5 mm a 14 mm

13 3D VIDEOGRFIE Vicon MX (Vicon Motion Systems, OxfordMetricsGroup, London, Great Britain) zařzíení pro 3D kinematickou analýzu pohybu, které umožňuje automatické zpracování záznamu, získaného pomocí infračervených kamer.

14 KMERY (INFRČERVENÉ ZÁŘENÍ) Typy kamer: T10, T20, T40, T megapixelů frekvence snímání 120 Hz při plném rozlišení 2000 Hz maximální frekvence

15 TENZOMETRICKÁ PLOŠIN Zařízení pro měření síly při statických i dynamických situacích. KISTLER MTI OR6-5 Výstupní veličiny: - reakční síla, složky reakční síly Fx, Fy, Fz - momenty sil Mx, My, Mz

16 REKČNÍ SÍL Záznam předozadní složky reakční síly osoba s hemiparézou zdravý jedinec

17 DYNMICKÁ NLÝZ BLNCE Fyzikálně je stabilita vyjádřena množstvím potenciální energie, která je nezbytná pro překlopení těla kolem hrany opěrné báze. [cm] RE SDy Confident ellipse Pro určení stability se využívá analýza pohybu působiště reakční síly COP (centre of pressure). SDx [cm] Měřené parametry: plocha, délka a poloha os, velikost směrodatné odchylky s x, s y, trajektorie,

18 VELIKOST ROZLOŽEN ENÍ TLKU plocha : x 325 mm počet snímačů : velikost : 5 x 7,6 mm citlivost : 0,7-155 N/cm 2 software : scientific - Romberg 3D-BOX možnost synchronizace - silové plošiny, video, EMG

19 VELIKOST ROZLOŽEN ENÍ TLKU

20 VELIKOST ROZLOŽEN ENÍ TLKŮ Trajektorie CoP při stojné fázi krokového cyklu

21 SYMETRIE PRVERTEBRÁLN LNÍCH VLŮ Rozsah souboru: n = 22, pacienti Hamzovy dětské léčebny v Lužích-Košumberku, n = 17, kontrolní soubor. Označené body: klasický soubor + 31 bodů pro označení linie zad.

22 NLÝZ CHŮZE Pilotní studie: chůze osob s roztroušenou sklerózou mozkomíšní. C B Kinogram krokového cyklu u zdravého jedince (C) a pacienta se spasticko-ataktickou kvadruparézou (B) C Grafické znázornění pohybu plosky nohy u pacienta se spastickou paraparézou () a u zdravého jedince (C)

23 NLÝZ CHŮZE C B Grafické porovnání pohybu pravého a levého zápěstí u zdravé osoby (C) a u pacienta se spasticko-ataktickou kvadruparézou (B) Součást individuálního kineziologického rozboru pohybové poruchy a hodnocení jejího vývoje. Kvantifikace poruch chůze, které mohou být při běžném vyšetření označeny za hraniční nebo nejisté. Využití v oblasti klinického výzkumu, hodnocení účinnosti farmakoterapeutické léčby při poruchách hybnosti. Hodnocení a výzkum metod kinezioterapie a fyzikální terapie v léčebné rehabilitaci.

24 NLÝZ POHYBU KONĚ KINEMTIK cm cm P2_Y P3_Y P4_Y P2_Y P3_Y P4_Y Zkrácení kroku se promítá do zmenšení rozpětí vertikálního pohybu zadní části hřbetu.

25 NLÝZ POHYBU KONĚ DYNMIK Pliance System, Novel frekvence snímání 30 Hz výška vrstvy 2,6 mm 224 senzorů (3,2 cm x 2,5 cm) lesson 1 Mean lesson 1 SD lesson 5 Mean lesson 5 SD 2.0 pressure [N/cm 2 ] %

26 NLÝZ KOPU VE FOTBLE Fáze kopu 1. Zášvih etxenze v kyčelním, flexe v kolenním kloubu; pohyb stehna a bérce směrem vzhůru. 2. Flexe v kyčelním kloubu pohyb obou segmentů vpřed. 3. Pokles úhlové rychlosti stehna, extenze v kolenním kloubu nárůst úhlové rychlosti bérce do kontaktu nohy s míčem. 4. Pohyb končetiny po úderu do míče.

27 NLÝZ KOPU VE FOTBLE Legenda: 1. fotbalový míč 2. zařízení pro synchronizaci kamer 3. orientační body 4. kamery 5. fotbalová branka

28 NLÝZ KOPU VE FOTBLE

29 NLÝZ KOPU VE FOTBLE úhlová rychlost kotník úhlová rychlost koleno

30 NLÝZ PŘÍMÉHO P ZÁBĚRU Z VPŘED Catching the water Pull phase Recovery phase ir-work

31 NLÝZ PŘÍMÉHO P ZÁBĚRU Z VPŘED D (ms -1 ) rychlost 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 1 Hos Mat Cen Pav ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 čas (s) Legenda: 1 zasazení levá strana, 2 vytažení levá strana, 3 zasazení pravá strana, 4 vytažení pravá strana Height (cm) Right Hand Hos Mat Bpes Width (cm) Height (cm) Left Hand Hos Mat Bpes Width (cm)

32 DYNMICKÁ NLÝZ ODRZU

33 VOLEJBL SMEČOVN OVNÉ PODÁNÍ

34 LIMITY VELKÉ INTERINDIVIDUÁLN LNÍ ROZDÍLY Vstávání ze sedu je pro většinu lidí automatickou činností, na kterou nemusí myslet. (Edwards, 1996; Trew & Everett, 1997) Nízký nebo vysoký počet odchylek v pohybových sekvencích? sach_3_z_p sach_4_z_p sach_11_z_p 1.2 Chůze na fylogeneticky fixovaných principech, charakteristických pro každého člověka. sach_3_z_p x Porovnání síly ve vertikálním směru při použití klasického protetického chodidla individuální model

35 TRNSFORMCE INFORMCÍ Z POVRCHU TĚL T N JEHO VNITŘNÍ STRUKTURY

36 ELEKTROMYOGRFIE jehličková x povrchová spojovací materiál x telemetricky Během podráždění dochází na povrchu svalu ke změně elektrického potenciálu z 90 mv na 40 mv. Tyto změny nás informují o aktivitě svalu. Určení závislosti síla x délka, síla x rychlost možnost modelování funkce daného svalu.