СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ КОЛЕННОГО СУСТАВА Российский патент 2023 года по МПК A61B1/00 G06T7/00 G16H20/00 

Изобретение относится к способам диагностики функциональных нарушений коленного сустава с применением машинного зрения [A61B1/00, A61B5/00, A61B5/103].

Из уровня техники известна СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА [RU23106U1, опубл. 20.05.2002], содержащая блок базы данных об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, блок диагностики, блок анализа и разработки индивидуального плана лечения, блок контроля результатов лечения, при этом блок диагностики содержит носители информации анамнеза жизни и анамнеза болезни пациента, первый из которых содержит сведения о возрасте пациента, вредных привычках, о роде занятий, сведения о перенесенных заболеваниях, а носитель информации анамнеза болезни, включает сведения о жалобах больного, данные рентгенограммы, МРТ, КТ, длительности имеющегося заболевания, характеристику костно-мышечной системы, наличие или отсутствие сколиоза, лордоза, гиперлордоза, гиперкифоза, кифоза, гипертонуса паравертебральных мышц, ригидности межостистых связок, а также сведения о состоянии плечевых, коленных, голеностопных суставов в положении "лежа на животе", сведения о состоянии тазобедренных суставов в положении "лежа на спине", сведения о наличии или отсутствии симптома "натяжения", сведения о выполнении теста сгибания тела из положения "сидя, согнув ноги", "сидя к прямым ногам", при этом выход блока базы данных диагностики соединен с возможностью обратной связи с входом блока диагностики, а выход блока диагностики соединен с входом блока анализа и разработки индивидуального плана лечения, который выдает конкретные рекомендации по количеству, длительности и, видах занятий на конкретных тренажерах, выход блока лечения соединен с возможностью обратной связи с выходом блока контроля результатов лечения и выходом блока базы данных об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения.

Недостатками предложенной системы диагностики являются низкая точность при постановке диагноза ввиду отсутствия функциональной диагностики и оценки нарушений коленного сустава визуальным осмотром специалиста. Это может привести к тому, что при недостаточности опыта специалиста он может не увидеть нарушения коленного сустава, которые на первый взгляд не видны, но существенно влияют на протекание различных заболеваний.

Также известен СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ [RU2305491C2, опубл. 10.09.2007], содержащий включающий получение изображения участков костной ткани и его исследование, сравнение изображения этих участков с нормальными участками костной ткани и определение по результатам сравнения состояния костной ткани, отличающийся тем, что осуществляют морфоденситометрический анализ изображения исследуемых участков костной ткани, формируют морфофункциональную структуру в виде графа, разделяющего исследуемый участок костной ткани на структурно-функциональные участки, сравнивают показатели этих участков, а именно конформацию и конфигурацию графа, его замкнутые и разомкнутые элементы и при наличии изменений конформации, конфигурации, количества замкнутых и разомкнутых элементов выявляют патологическое состояние костной ткани при сахарном диабете.

Недостатком данного способа является отсутствие визуализации дегенеративных изменений структур коленного сустава и внутрисвязочных повреждений, а также низкая точность при постановке диагноза ввиду отсутствия функциональной диагностики и оценки коленного сустава визуальным осмотром специалиста.

Наиболее близким по своей технической сущности является СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ В ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ [RU2780164C1, опубл. 20.09.2022], характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных, включающую в себя энциклопедические, научные и практические знания об этиологии и патогенезе заболеваний опорно-двигательного аппарата, средствах и приемах их лечения, а также формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, миофасциальной и функциональной диагностики отклонений опорно-двигательного аппарата с атласом эталонных значений степеней свободы суставов, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, миофасциальной, функциональной и программной диагностики опорно-двигательного аппарата, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности опорно-двигательного аппарата пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния опорно-двигательного аппарата получают изображения выполнения пациентом диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения ключевых суставов на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение степеней свободы суставов пациента, после чего полученные значения степеней свободы суставов сравнивают со значениями степеней свободы суставов, указанных в атласе эталонных значений степеней свободы суставов, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических упражнений для коррекции и лечения выявленных отклонений функциональности ОДА пациента.

Основной технической проблемой прототипа является невозможность провести более подробную диагностику только коленного сустава, так как данный способ предназначен для диагностики общего состояния опорно-двигательного аппарата.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.

Технический результат изобретения заключается в повышении оперативности проведения диагностики и точности определения функциональных нарушений коленного сустава.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ диагностики функциональных нарушений коленного сустава, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, функциональной диагностики нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, функциональной и программной диагностики коленного сустава, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния коленного сустава получают изображения выполнения пациентом комплекса диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначение расположения коленного сустава на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава пациента, после чего полученные значения сравнивают со значениями углов раскрытия и степеней свободы коленного сустава, указанных в атласе эталонных значений, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента.

В частности, комплекс диагностических упражнений функциональной диагностики нарушений коленного сустава включает в себя выполнение следующих упражнений:

- пациент поворачивается левым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее пациент поворачивается правым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает правую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу;

- пациент ложится на спину на коврик перпендикулярно к камере, ноги вместе вытянуты, руки вдоль тела ладонями вниз, сгибает левую ногу в колене, подтягивая ее максимально к груди, возвращает ногу на место, аналогично проделывает со второй ногой;

- пациент поворачивается боком к камере, руки ставит на пояс, приседает к полу максимально низко, сгибая ноги в коленях, не отрывая пятки от пола, далее выпрямляется в исходное положение;

- пациент садится на край стула лицом к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее приподнимает правую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана построенная скелетная модель опорно-двигательного аппарата человека.

На фигуре обозначены: 1 - левое колено; 2 - правое колено.

Осуществление изобретения

Способ диагностики функциональных нарушений коленного сустава, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, функциональной диагностики нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава.

Далее осуществляют диагностику функциональных нарушений коленного сустава, при которой осуществляют сбор информации о пациенте и перенесенных им заболеваниях, сбор анамнеза заболевания, а также функциональную диагностику, включающую в себя выполнение набора специализированных диагностических кинезитерапевтических упражнений, в которых пациент принимает определенное положение, а диагност визуально определяет отклонения в коленных суставах пациента и углах между его суставами.

Затем производят программную диагностику функциональных нарушений коленного сустава. Для этого пациента размещают перед видеокамерой, передающей его изображение в модуль программного анализа, в котором с применением технологии машинного зрения производят поиск изображения пациента в кадре и оценку положения его коленного сустава, после чего производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначения расположения коленного сустава на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели. При этом опорные точки размещают в местах расположения коленного сустава. Далее, пациент под руководством диагноста или с применением набора тестовых видеофайлов выполняет диагностические упражнения перед видеокамерой. Перед выполнением каждого упражнения определяют готовность пациента начать выполнение следующего диагностического упражнения. При этом указанные движения и упражнения могут выполняться как непрерывно, так и с разделением на фазы. При выполнении упражнений с разделением на фазы также производят определение готовности пациента выполнить следующую фазу диагностического упражнения. Комплекс диагностических упражнений диагностики функциональных нарушений коленного сустава направлен на определение возможности и амплитуды сгибания и разгибания коленного сустава и включает в себя выполнение следующих упражнений:

- пациент поворачивается левым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее пациент поворачивается правым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает правую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу;

- пациент ложится на спину на коврик перпендикулярно к камере, ноги вместе вытянуты, руки вдоль тела ладонями вниз, сгибает левую ногу в колене, подтягивая ее максимально к груди, возвращает ногу на место, аналогично проделывает со второй ногой;

- пациент поворачивается боком к камере, руки ставит на пояс, приседает к полу максимально низко, сгибая ноги в коленях, не отрывая пятки от пола, далее выпрямляется в исходное положение;

- пациент садится на край стула лицом к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее приподнимает правую прямую ногу над полом примерно на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу.

Во время выполнения диагностических упражнений производят передачу видеоизображений их выполнения в модуль программного анализа. В модуле программного анализа обрабатывают и оценивают пространственное перемещение опорных точек скелетной модели коленного сустава пациента, определяя угловые значения раскрытия коленного сустава, степени свободы и ограничения подвижности коленного сустава. Полученные значения по коленному суставу сравнивают с атласом эталонных значений, в результате чего определяют ограничения функциональности и подвижности коленного сустава.

После постановки диагноза формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента.

Технический результат изобретения заключается в повышении оперативности проведения диагностики и точности определения функциональных нарушений коленного сустава.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ диагностики функциональных нарушений коленного сустава, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, функциональной диагностики нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, функциональной и программной диагностики коленного сустава, с формированием рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния коленного сустава получают изображения выполнения пациентом комплекса диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначение расположения коленного сустава на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга производят определение угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава пациента, после чего полученные значения сравнивают со значениями углов раскрытия и степеней свободы коленного сустава, указанных в атласе эталонных значений, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента.

Расположения на изображении коленного сустава пациента обозначается в виде опорных точек на его скелетной модели: 1 - левое колено, 2 - правое колено. На основе этого провели оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям друг относительно друга произвели определение угловых значений раскрытия и степеней свободы левого коленного сустава пациента (См. Таблицу 1), после чего полученные значения коленного сустава сравнили со значениями коленного сустава, указанных в атласе эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы левого коленного сустава.

В таблице 1 измерены значения угла коленного сустава левой ноги относительно левого тазобедренного сустава и голеностопного сустава левой ноги, в ходе выполнения комплекса диагностических упражнений диагностики функциональных нарушений коленного сустава.

Таблица 1. Значения угла опорной точки левого коленного сустава № диагностического упражнения Средний угол опорных точек (в градусах) Отклонение от эталонного значения (%) Результат 1 154 14 Норма 2 74 29 Не критическое заболевание 3 49 23 Ниже нормы 4 148 14 Норма

Соответствие персональной нормы пациента атласу эталонных значений:

- 0%-15% погрешности - норма;

- 15%-25% отклонение - ниже нормы;

- 25%-50% патология - не критическое заболевание;

- более 50% - это серьезное заболевание и сразу рекомендация идти к врачу без использования лечебного комплекса упражнений при функциональных нарушениях коленного сустава.

По полученным результатам видно, что у пациента присутствует не критическое заболевание левого коленного сустава. И на основе сформированной базы данных создали рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических и упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента.

Таким образом, заявленное изобретение повышает оперативность проведения диагностики и точности определения нарушений коленного сустава на 32%, по сравнению с прототипом, который предназначен для диагностики общего состояния опорно-двигательного аппарата.

Достигается это за счет этапности проведения диагностики и ускорения этапа сбора анамнеза путем получения информации из сформированной базы данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений диагностики функциональных нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава с возможностью применения программного приложения, установленного на цифровые устройства или персональной ЭВМ, с применением технологии машинного зрения, с необходимой точностью определяют угловые перемещения опорных точек скелетной модели пациента, что исключает врачебную ошибку, которую возможно допустить при визуальном осмотре или контроле выполнения диагностических упражнений. При этом полученные в результате проведения диагностики отклонения функциональных нарушений коленного сустава сравнивают с базами данных и атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава, что также существенно снижает возможность допущения врачебной ошибки при постановке диагноза и способствует правильному формированию рекомендуемого перечня специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента. Помимо этого, отсутствует необходимость проведения дополнительных ручных измерений при определении угловых перемещений коленного сустава пациента, что существенно сокращает сроки диагностики.

Изобретение относится к способам диагностики функциональных нарушений коленного сустава с применением машинного зрения. Предложен способ диагностики функциональных нарушений коленного сустава, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, функциональной диагностики нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, функциональной и программной диагностики коленного сустава, с формированием рекомендуемого перечня упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния коленного сустава получают изображения выполнения пациентом комплекса диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначение расположения коленного сустава на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям относительно друг друга производят определение угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава пациента, после чего полученные значения сравнивают со значениями углов раскрытия и степеней свободы коленного сустава, указанных в атласе эталонных значений, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют рекомендуемый перечень специализированных кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента. Изобретение обеспечивает повышение оперативности проведения диагностики и точности определения функциональных нарушений коленного сустава. 1 ил., 1 табл.

Способ диагностики функциональных нарушений коленного сустава, характеризующийся тем, что первоначально в модуле исходных данных формируют базу данных изображений эталонного выполнения диагностических упражнений, функциональной диагностики нарушений коленного сустава с атласом эталонных значений угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава, после чего проводят этапы сбора анамнеза жизни человека, анамнеза болезни, функциональной и программной диагностики коленного сустава, с формированием перечня кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента, при этом на этапе программной диагностики состояния коленного сустава получают изображения выполнения пациентом комплекса диагностических упражнений, по которым с применением технологии машинного зрения производят построение трехмерной модели пациента в кадре, включающей обозначение расположения коленного сустава на изображении опорно-двигательного аппарата пациента в виде опорных точек на его скелетной модели, при этом производят оценку пространственного положения указанных точек и по их угловым перемещениям относительно друг друга производят определение угловых значений раскрытия и степеней свободы коленного сустава пациента, после чего полученные значения сравнивают со значениями углов раскрытия и степеней свободы коленного сустава, указанных в атласе эталонных значений, и по полученным отклонениям на основе сформированной базы данных формируют перечень кинезитерапевтических и реабилитационных упражнений для коррекции и лечения выявленных функциональных нарушений коленного сустава пациента, при этом комплекс диагностических упражнений функциональной диагностики нарушений коленного сустава включает в себя выполнение следующих упражнений:

- пациент поворачивается левым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее пациент поворачивается правым боком к камере, руки вдоль туловища, приподнимает правую прямую ногу над полом на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу;

- пациент ложится на спину на коврик перпендикулярно к камере, ноги вместе вытянуты, руки вдоль тела ладонями вниз, сгибает левую ногу в колене, подтягивая ее максимально к груди, возвращает ногу на место, аналогично проделывает со второй ногой;

- пациент поворачивается боком к камере, руки ставит на пояс, приседает к полу максимально низко, сгибая ноги в коленях, не отрывая пятки от пола, далее выпрямляется в исходное положение;

- пациент садится на край стула лицом к камере, руки вдоль туловища, приподнимает левую прямую ногу над полом на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу, далее приподнимает правую прямую ногу над полом на 30 градусов, в этом положении сгибает ногу в колене максимально, далее, не меняя положения, разгибает ногу до прямой, опускает ногу.