КОМПЬЮТЕРНАЯ ДИАГНОСТИКА ОПОРНО-РЕССОРНОЙ ФУНКЦИИ СТОПЫ ЧЕЛОВЕКА

Кашуба В.А., Сергиенко К.Н., Валиков Д.П.

Национальный университет физического воспитания и спорта Украины

Анализ специальной научно-методической литературы и собственного экспериментального материала позволяет выделить три основные функции присущие нормальной стопе: рессорная - способность к упругому распластыванию под действием нагрузки; балансировочная - участие в регуляции позной активности при стоянии и ходьбе; толчковая - сообщении ускорения общему центру масс тела при локомоторном акте.

Важнейшей конструктивной особенностью стопы человека является ее сводчатое строение. Так как продольные и поперечные своды стопы обращены выпуклостью кверху, то при вертикальной позе давление на подошву распределяется в основном на 3 точки (пяточный бугор, головки I и V плюсневых костей) и наружный край подошвы. Поэтому, площадь эффективной опоры стопы оказывается меньше чем площадь ее подошвы.

Сводчатость стопы поддерживается и укрепляется мышцами голени, поэтому ее демпфирующие свойства определяются не только анатомическими особенностями ее костей, но и активной работой мышц.

В настоящее время, среди известных методов диагностики и опорно-рессорной функции стопы человека можно выделить следующие.

Визуальная оценка. Заключается в осмотре медиального (внутреннего) свода стопы, а так же подошвенной поверхности обеих стоп [5]. Однако этот метод не объективен, не дает количественной оценки выявленных нарушений и не позволяет провести градацию патологии.

Измерение стопы метрической лентой - подометрия. В этом методе производится замер различных анатомических образований стопы [5], из соотношений которых вычисляются различные индексы (Фридлянд 1953). Подометрия позволяет описать лишь анатомический компонент патологии, не учитывая функционального.

Метод плантографии "чернильных отпечатков" и более современные варианты на основе цифровой видеосъемки. Эти методы позволяют получать изображение зоны контакта подошвенной поверхности стопы, по которым в дальнейшем рассчитываются различные индексы и показатели.

Традиционная плоскостная рентгенография, является наиболее распространенным методом диагностики патологии стопы, для которого предложено большое число различных проекций, имеющих своей целью получить изображения тех или иных анатомических образований стопы. Методика обладает высокой точностью и надежностью измеряемых характеристик, однако, этот метод довольно трудоемок и требует значительных материальных затрат. Также не следует забывать, что ионизирующее излучение оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека.

Как показывает анализ специальной литературы, в настоящее время существует множество различных методик позволяющих оценить степень развития и высоту свода стопы, однако, многие из них требуют больших материальных и физических затрат.

Поэтому проблема функциональной диагностики повреждений и заболеваний стоп является актуальной при выборе методов и способов лечения, а также оценке их эффективности.

Целью нашей работы была разработка методики диагностики и оценки двигательной функции стопы человека.

Задачи:

1. Обобщить теоретические знания, а также отечественный и мировой опыт в области применения современных методов и технических средств диагностики опорно-двигательного аппарата человека.

2. Разработать технологию видеокомпьютерного измерения и анализа опорно-рессорной функции стопы

Для количественного биомеханического анализа стопы используется видео - комплекс в составе: цифровая видеокамера JVC GR - DVL 45 сопряженная с персональным компьютером (ПК); функциональное программное обеспечение (ФПО); принтер EPSON Stylus 800. Для ввода изображения также можно использовать видеомагнитофон или сканер.

Видеосъемка осуществляется с учетом основных биомеханические требований: в местах расположения анатомических точек стопы прикрепляют контрастные маркеры; в плоскости объекта съемки размещают масштабный предмет или линейку разделенную на двух сантиметровые цветные участки; цифровая видео камера располагается на штативе неподвижно, на расстоянии 2 - 3 метров до объекта съемки; оптическая ось объектива видео камеры ориентируется перпендикулярно плоскости объекта съемки (функция трансфокации стандартная), на видео камере выбирается режим моментального снимка. (SNAPSHOT)

Считывание координат анатомических точек стопы осуществляется в режиме SNAPSHOT или со стоп - кадра видеофильма воспроизводимого на видеомониторе.

Автоматизированная обработка цифровых снимков стопы проводится с помощью программы Bigfoot. Данная программа может работать в операционной среде MS Windows 95/98/ME, а также Windows NT/2000. Bigfoot позволяет выделять данные, необходимые для анализа характеристик стопы, проводить оцифровку, сохранять эти данные в постоянной памяти компьютера для последующего использования, проводить необходимые расчеты, формировать выходные документы с результатами анализа. Большая часть процесса автоматизирована, стандартные сведения об испытуемом вводятся непосредственно оператором ЭВМ.

В качестве параметров оцифровки программа Bigfoot использует координаты 11 антропометрических точек в сагиттальной плоскости стопы (рис.1).

Алгоритм работы с программой можно разбить на четыре этапа: 1) создание новой учетной записи; 2) собственно оцифровка стопы; 3) вычисление индексов стопы; 4) формирование файла отчета.

Учетная запись представляет собой совокупность общих сведений о субъекте исследований - ФИО, пол, возраст, рост, вес, спортивная квалификация и другие дополнительные сведения.

Оцифровка стопы предполагает получение и сохранение в цифровом виде основных ключевых параметров стопы человека для последующего анализа.

Для выполнения оцифровки стопы с помощью программы Bigfoot, оператор ЭВМ должен вызвать окно "Оцифровка" (рис. 2).

После загрузки цифрового снимка стопы (рис. 2) оператор выполняет калибровку масштабного маркера, который позволяет программе пересчитать координаты антропометрических точек на снимке в реальные координаты, т.е. координаты соответствующие реальной стопе.

Программа автоматически рассчитывает и представляет в файле отчета такие параметры стопы: длина стопы; максимальная высота свода стопы; подъем стопы; угол a (плюсневый) - угол между линией опорной части свода стопы ( l ) и прямой соединяющей головку 1-й плюсневой кости с точкой максимальной высоты свода; угол b (пяточный) - угол между линией ( l ) и прямой; соединяющей опорную точку бугра пяточной кости с максимальной высотой свода. Угол g опредиляется как 180-( a + b ) и является информативным показателем рессорных свойств стопы в целом (рис.2.).

Угол a отражает рессорные свойства стопы, связанные с удержанием сводов активными компонентами - мышцами. Величина этого угла и будет показателем степени развития высоты свода. Хотя абсолютная величина свода не зависит от длины стопы, однако, степень развития свода прямопропорциональна высоте и обратно пропорциональна длине хорды, т.е. расстоянию между опорными точками свода. В данном случае величина угла, как показатель высоты свода, находится в прямой зависимости от абсолютной величины свода и обратной - от расстояния отрезка прямой высоты свода до точки опоры 1-й плюсневой кости.

Угол b - характеризует рессорные свойства, связанные с пассивными компонентами обусловленными особенностями сочленения костей и связочным аппаратом стопы [2].

При оценке высоты свода стопы в программе Bigfoot используются справочные таблицы, предложенные Г.С.Козыревым в [ 1 ] и индекс стопы по Фридлянду [5]. Доступ к этим таблицам можно получить из меню в главном окне программы.

Программа Bigfoot может представлять результаты эксперимента в виде файла отчета (рис. 3.) с последующей печатью.

Поступила в редакцию 06.02.2002г.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!