Устройство для регистрации кинематических параметров движения человека Советский патент 1982 года по МПК A61B5/10 

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к jrcTpofteTBaM цля проведения биомеханических исследований, и может быть использовано при диагностике заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Известно устройство для регистрации кинематических параметров движения человека, содержащее Еша регистрирующих канала, каждый из которых содержит оптическую систему, оптический затвор, фоточувствигельный носитель и общий для обоих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выход и второй вход каждого из которых соединен с оптическим затвором, второй вход которого подключен к первому выходу оптических систем, входы которых соединены между собойCl.

Однако при испо;вззовании известного устройства выполняется стереокинесьемка, которая предполагает длительную подготовку стереокиноапп арата и помещения, где выполняется съемка (обеспечения требуе-

мого освещения объекта и т.д.). Кроме того, требуется длительная и трудоемкая фотохимическая обработка кинопленки; прециаюнная обработка подученных киноматериалов на стереокомпараторе; пост- роение вручную траекторий движения по координатам.

Окончательный вывод о состо1мйи опорно-двигательного аппарата (ОДА) по кинематическим характеристикам может

10 быть сделан только путем визуального сравнения траектории движения с эталоном иге другой, заранее выбранной, траекторией, что в простейшем случае выполняется путем наложения изображений

15 траекторий друг на друга и приводит к искажению результатов измерений.

Известное устройство не позволяет оперативно оценивать информацию о кинематических параметрах, что особенно

20 важно при получении результатов в процессе целенаправле1шой коррекции кинематических параметров человека (например, при тфотезировании), когда необхо39330оим постоянный контроль 3 а аостигаемыми результатами коррекции. В этом едучас, разаеление во времени процесса фиксации на кинопленку оинамических параметров и процесса обработки полученных 5 ре льтатов существенно усложняет анализ состояния QOA. Цель изобретения - сокращение емени и повышение качества регистрации, расширение возможностей анализа дииамичес-to кюс параметров движения человека. Цель достигается тем, что в устройство для регистрации кинематических параметров движения человека введены в каждый из регистрирующих канале последо- ,s вательио соединенные оптический коммутатор, блок формирования реперов, телекамера и блоквыделения реперов и пфледовотельно соединенные датчик дополнительной информации и блок записи дополнительной информации, а также общие для обоих регистри{ уюздихканал№бяоккоммутациивиаеосигналов,блокпопсветкй,телевизионныйстереокомпаратор блсжуправленияразвертками,блокфокусирбвки и трансформа- j ЦИК, а также виаеокштрот вый блок, пркчем оптические затворы поакгаочены к оптическим коммутаторам, вторые входы телевиздонных камер попеоечинены к блокам зашей дополнительней инфо мапии, первые выходы телевйзйон 1ых кецмер соединены с входайв блоков выделения реперов, к первому и Второму входам телевизионного стереокомпаратора подключен второй выход теле1визионкых камер, а к третьему н чегвертс входам - выходы блок ев выделения реперов, аыхоч телевизионного етереококлгаратора подключен к входу блока управления разверткой и блока фокусировки и трансформации, выход блока управления разверткой соединен с тгхгтьйм входом телевизионных камер, выход блока фокусировки п тронсфокацик подключен К входам оптических систем, блсж подсвет ки соединен с третьими входами фогочувствит«льныхноеитешй,шдеоконтрольныйблок5 подключен к выходу блока коммутации Видеосигналов, входы которого евя;заиы с вторыми выxoдa Лl телевизиоиных Камер, второй выход оптических систем соеринеи е входами датчиков дополнитет ной ПЕфор-50 мации. На чертеже изображена етруктурная ехема уетройетва для региетрации кинематических параметров даижеиия челсеека. Устройство содержит два кинотелеви- зионных региегрирукщих канала, каждый из которых включает в еебя оптические сисгемы 1, 2, пооключенные через опти774ческие затворы 3, 4, оптические коммутаторы 5, 6, блоки 7, 8 формирования реперов к телевизионным камерам 9, 10. Второй вхоа телевизионных камер 9, 10 пооключен к цепи, состоящей из послеаоватетшио включенных цатчиков II, 12 цополнительной информации и блоков 13, 14 затеи аополнительной информации, причем входы датчиков II, 12 аопошштельной информации соединены с выходами оптических систем li 2.Первый выход телевиздонной камеры 9, 10 подсоединен к блокам 15, 16 выделения реперов, а вторае входы и выход оптических затворов 3, 4 связаны с фоточувствитеш,ными носителя ш 17, 18;ко входам телевизион„ого стереокомпаратора 19 подключен вторе выход телевизионных камер 9, Ю ц выходы блоков 15, 16 выделения ре„еров. Выход стереокомпаратора 19 через блок 2О управления развертками соединен третьим входом телевизионных камер 9, ю, а через блеж 21 фокусировки и трансфокации - с вторым входом оптических систем 1,2. Лентопротяжный механизм 22 связан с вторым входом фоточувствительных носителей 17, 18, а блок 23 подсветки - с вретьим их входом; видеокштро/ьный блок 24 соединен с выходом блока 25 коммутации видеосигналов, входы которого связаны со вторыми выходами телевизионных камер 9, 10. Устройство работает еле дующим образом. Анатгаз работы уетройства проводят для одного кинотелевизионного канала, поскольку второй канал работает аналогично. Изображение контрастных меток, размешеннш: на теле человека (не показано), проедируется через оптичеекую систему 1, открытьй оптический затвор 3, оптический коммутатор 5 на фоточувствительный носитель 17, которы й перемещается е помощью лентопротяжного механизма 22. экспозиция киноплен проиеходит аналогично е экспозицией в кинотелевизионных аппаратах. Одновременно через оптичеекий коммугатф 5 и блек 7 формирования реперов изображение проецируется на мишень шдихона с регулируемой памятью (ВРП) камеры 9. Назначение оптичеекого коммутатора 5 - разделить в проетранетве световой, поток от объекта на две фоточувствитеяьные поверхности - мишень ВРП и фоточуветвительный ноеитель 17. В блоке 7 формирования реперов проиеходит введение в световой поток епециальньк знаков (реперов), которые в дальнейшем используются апя ссвмещения растворов камер 9 и Ю. Полученный на выхоце камеры 9 вицеосигнал через блок 25 коммутации виаеосигчалов постуттает на виае окон т рольный блок 24, на экране которого наблюцают траекторию авижения контрастных меток. В момент окончания авижения оптический затвор 3 закрывается и лентопротяжный механизм 22 прекращает транспортировку фоточувствйтель-О ного носителя 17, однако ВРП камеры 9 продолжает генерировать сигнал, и изображение на экране блока 24 сохраняется в течение Ю-15 мин {время гш1ерации сигнала ВРП). Таким образом, применение в IS качестве вндикона ВРП позволяв т, наблюдать траекторию движения контрастных меток и после окончания движения. Одн« временно с записью траектории выполняется запись дополнительной информации, например, текущего времени, хронометража динамики перемещения, и работы отоЕельных элементов опорно-двигательног© ап парата (ОДА). Данная инфо{ лация tiocfyпает на датчик II дополнительной инфо| мации и далее - через оптическую систему 1 - на фоточувствительный носитель 17 .в виде оптических символов, а также через блок 13 записи дополнительной информации на мишень камеры 9 в виде электрических сигналов (запись по электрическому входу). Сяэдует отметить, что нвЕблюоеше траекторий движения контраст ных меток может быть выполнено без участия фоточувствительного носителя на экране блока 24, что имеет место в процессе, например, протезирования, когда важен окончательный результат н промежуточные результаты могут не фиксироваться. При необходимости сравнения полученных результате протезирования или Исследования с эталоном (или другой выбранной траекторией), обработанная фотохимическим методом киноплет1ка устанавливается на место фоточувствитепьного носителя 17 и после получения на мишейй ВРП камеры 9 исследуемой траектории изображение с кинопленки с помощью блока 23 пода;ветки проецируется через оптический коммутатор 5 и блок 7 формиро вания реперов на мишень ВРП камеры 9, где накладывается на загшсанную траекторию, и на экране видеоконтрольного бло ка 24 наблюдаются две наложенные траектории, эталонная (вьгбранная) и исслеоуемая. Поскольку стереотелевизионная, установка весьма чувствитетьна к рассовмещению телевизионных растров и правого каналов камер 9 и Ю, в

устройство введены указанные ранее блоки формирования реперов, а также блоки выделения репере. Введенные в световой потек реперы проецируются на мишени ВРП камер 9 и Ю и затем выделяются из виде1х:игнапов с помощью блокг 15 и 16 выделения реперов. Любое временное рассогласование видеосипшлов реперов характеризует смещение растров относительно друг друга, что может быть определено с помощью стереотелевизионного компаратора 19 и скорректировано блоком 20 управления развертками, который управляется сигналом рассогласования стереокомпаратора 19. При совмещенин растров любое рассогласование видеосигналов несет в себе информацию о пространственном положении контрастных . меток, поэтому обработка видеосигналов с помощью телевизионного стереокомпаратора 19 по оляет определить пространственное положение объекта. Дамная информация исподьзуёгся пря анализе состояния ОДА, а также для управ;юния блоком 21 фокусировки и трансфокации, который обеспечивает динамическую фокусировку и посточнныА масштаб, не зависящий от приближения или удаления объекта. С помсшью телеш ЖойногЬ стереокомпаратора 19 возможно определение пространствен- кого положения объекта, информация о котором затшсана на фоточувствительный носитель 17 (например, кинопленку). Для этого обработанную фотохимическим методом кинопленку с помицью блока 23, коммутатора 5 и блока 7 проецируют на мишень ВРП камеры 9. Видикон с регулируемой памятью переводят в режим с низким напряжением сигнальной пластины, при этом эффект запоминания телевиаисжного сигнала отсутствует. Полученный телевизионный сигнал с камер 9 и lOnt дают на стере еж омпаратф 19, на выходе которого образуется информация о пространственном положении объекта, котфая может быть использована для дальнейшего анализа. Устройство обеспечивает сокращение времени регистрации траектории движения контрастных меток, так как необходимость в промежуточной регистрации результатов на кинопленку отпадает, на кинопленку же регистрируются только окончательные результаты исследования, например, протезирования. Кроме того, в результате применения двух фоточувствительных носи- гелей - кинопленки и видикона с регулируемой памятью резко упрощается сравнение полученных траекторий с эталонным. При7 .9ЭЗО778

менение телевизионного стереокомпараго вертки блок фокусировки и травсфокацииГ ра позволяет сократить время иа о6ра6от « д таккда випеоконтрольиый блок, причем ку кннометариаяов, а также повысить качественные показатели фокусируемого изо ражения за счет введения оинамической фокусировки и трансфокации.. Формула изобретения Устройство ОЛЯ регастрашш кинематических параметров (шижения человека, со цержашее ова регистрирукших канала, каж цый из которых содержит оптическую систему, оптический затвор, фоточувствительный носитель и общий аля обеих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выхоа и второй вхоц каждого из которых соешшен с оптическим затвором, второй вход которого подключен к первому выходу t оптических систем, входы которых соединены между собой, о тличаюшееся тем, что, с целью сокрашеиия времени и повышения качаетва регистрации расширения возможностей динамических параметров двюкания человека, в каждый из его регистр рукяцих каналов последовательно введены соединенные оптический коммутатор, блсж формирования реперов, телекаъюрд и блок выделения реперов и последовательно со единенные датчик дополнительной информа 1ШИ и бл1Ж записи дополнительной инфо{ мации, а также обший для обоих регистряруюшяк каналов блок коммутации видеосигналов, бл(Ж подсветки, телевизионный стереокомпаратор, блок управления раэсптические затворы подключены к оптивеским коммутаторам, входы телевиаи ишьк камер подсоединены к-блокам записи дс1П018гательной информации, первые вьвсоаы тея иэтоаных камер соединены с входами блоков выоеления реперов, к первому и второму входам телевизионного стереокомпаратора подк/вочен вторс выход телевизионных камер, а к третьему и четвертому входам - выходы блока выделения реперш, выход телевизишного стересжомпататора подкявочен к входу блеска управления разверткой и блока фокусирсшки и трвнсфокации, выход блока управлешя разверткой соединен с третьим входом те11евизво«}ных камер, выход блока фокусировки и Лрансфокахши подкВочен к входам оптических, систем, блок подсветки соеорнш с третьими входами фоточувстштельных носителгй, видеокштрольный блок подклочен к выходу блока коммутации видеосигна/гов, входы которого связаны с выходами телевиг зисашых камер, второй вькод оптических систем соещкнен с входами дат чиксе дополнительной информации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Пух№ в. д. идр. Методика зеркальной стере офотбкинойиклограмметрии для регистрации простра нственных координат те;ш человека в книге Биомеханика, Сб. трудов Рижского НИИТО, , 1975, с. 268.