Устройство для регистрации кинематических параметров движения человека

(72) Авторы изобретения Центральный ордена Трудового Красного Знамещ,ттвучноисследовательский институт протезирования и протезобтроейив:.и Московский ордена Трудового Красного Знамениэлектротехнический институт связи =сю(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТ РОВ,ЦВИ ЖЕНИ Я ЧЕЛОВЕКА Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам цля проведения биомеханических иссле.дований, и может быть использовано при диагностике заболеваний опорно-двигательного аппарата;5Известно устройство для регистрации кинематических параметров движения человека, содержащее два регистрирующих канала, каждый из которых содержит оптическую систему, оптический затвор, фо 1 д точувствительный носитель и общий цля обоих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выход и второй вход.кажцо 35 го из которых соединен с оптическим затвором, второй вхоц которого поцключен к первому выходу оптических систем, входы которых соединены между собой 11.Оцнако при использовании известного20 устройства выполняется стереокинесьемкв, которая предполагает длительную подготовку стереокиноаппврата и помещения, гце выполняется сьемка (обеспечення требуемого освещения обьекта и т.ц.). Кроме того, требуется длительная н трудоемкая фотохимическая обработка кинопленки;прецизионная обработка полученных кино материалов на стереокомпврвторе; построение вручную траекторий движения по координатам.Оксцчвтельный вывод о состоянии опорно-двигательного аппарата (ОДА) по кннематическим характеристикам может быть сцелан только путем визуального сравнения траектории движения с аталоном или другой, заранее выбранной, траекторией, что в простейшем случае выполняется путем наложения изображений траекторий друг на друга н приводит к искажению результатов измерений.Известное устройство не позволяет оперативно оценивать информацию о кинематическнх параметрах, что особенно важно при получении результатов в процессе целенаправленной коррекции кинематических параметров человека (напри- мер, при протезировании), когда необхо 3 9330 аим постоянный контроль э а достигаемыми результатами коррекции. В этом случае, разделение во времени процесса фиксации на кинопленку динамических параметров и прсцесса обработки полученныхрезультатов существенно усложняет анализ состояния ООА.Цель изобретения - сокращение времени и повышение качества регистрации, рас ширение возмакностей анализа аинвмичес- й ких параметров движения человека.Цель достигается тем, что в устройство аля регистрации кинематических параметров движения человека введены в каждый иэ регистрирующих каналов последовательно соединенные оптический коммутатор, блок формирования реперов, телекамера и блоквыделения реперов и после аовательно соединенные датчик дополнительной информации и блок записи дополнительной информации, а также общие аля обоих регистрирующих каналов блок коммутации видеосигналов, блок подсветки,телевизионныйй сте ре окомпарат ор,блок управления развертками, блок фокусировки и трансформации, а также вицеоконтрольный блок, причем оптическио затворы подключены к оптическим коммутаторам, вторые входы телевизионных камер подсоединены к блокам записи дополнительной информации,36 первые выходы телевизионлых кемер соединены с входайи блоков выделения реперов, к первому и второму входам телевизионного стереокомпараторв подключен второй выход телевизионных камер, а к третьему и четвертому входам - выходы блоков выделения реперов, выход телевизионного стереокомпаратора подключен к входу блока управления разверткой и блока фокусировки и трансформации, выхоа блока управления разверткой соединен с третьим46 входом телевизионных камер, вьвод блока фокусировки а трансФокации подключен к входам оптических систем, блок подсветки соединен с третьими входами фоточувствительных носителей, виаеоконтрольный блок ю подключен к выходу блока коммутации видеосигналов, входы которого связаны с вторыми выходами телевизионных камер, второй выход оптических систем соединен с вхоаами датчиков дополнительной пифор-у мации.На чертеже изображена структурная схема устройства для рещстрации кинематических параметров движения человека,Устройство соаержит два кинотелевизионных регистрирующих канала, каждый иэ которых включвот в себя оптические системы 1, 2, подключенные через опти 77ческие затворы 3, 4, оптические коммутаторы 5, 6, блоки 7, 8 формированияреперов к телевизионным камерам 9, 10,Второй вход телевизионных камер 9, 10подключен к цеди, состоящей из последовательно включенных датчиков 11, 12 дополнительной информации и блоков 13, 14за аси аопогвительной информации, причем входы датчиков 11, 12 дополнительной информации соединены с выхоаами оптических систем 1, 2,Первый выход теювизионной камеры 9, 10 подсоединен кблокам 15, 16 выаеления реперов, а вто.рые входы и выхоа оптических затворовЭ 4 связаны с фоточувствительными носителями 17, 18; ко входам телевизионного стереокомпаратора 19 подключенвторой выхоа телевизионных камер 9, 10и выходы блоков 15, 16 выделения реперов. Выход стереокомпвратора 19 черезблок 20 управления развертками соединенс третьим входом телевизионных камер 9,10, а через блок 21 фокусировки и трансфокации - с вторым входом оптическихсистем 1,2. Лентопротяжный механизм22 связан с вторым входом фоточувствительных носителей 17, 18, а блок 23подсветки - с третьим их входом; видеокатрольный блок 24 соединен с выходомблока 25 коммутации видеосигналов,входы которого связаны со вторыми выходами телевизионных камер 9, 10.Устройство работает следующим обра зом,Анализ работы устройства проводяталя одного кинотелевизиоиного канала, поскольку второй канал работает аналогичноеИзображение вжтрвстныхметок, размещенных на теле человека (не показано),проецируется через оптическую систему 1,открытый оптический затвор 3, оптический коммутатор 8 на фоточувствительныйноситель 17, который перемещается с помсщью лентопротяжного механизма 22.Экспозиция кинопленки происходит аналогично с экспозицией в кинотелевизионныхаппаратах. Одновременно через оптическийкоммутатор 5 и блск 7 формирования реперов изображение проецируется на мишень видикона с регулируемой памятью(ВРП) камеры 9. Назначение оптическогокоммутатора 5 - разделить в пространстве световой. доток от обьекта на аве фоточувствительные поверхности - мишеньВРП и фоточувствительный носитель 17.В блоке 7 формирования реперов происходит введение в световой поток специальньи знаков (реперов), которые в даль-033077 5нейшем используются цля совмещения растворов камер 9 н 10, Полученный на выходе камеры 9 видеосигнал через блок 25 коммутации видеосигналов поступает на видеоконтрольный блок 24, на экране 5 которого наблюдают траекторию движения контрастных меток, В момент окснчания движения оптический затвор 3 закрывается и лентопротяжный механизм 22 прекращает транспортировку фоточувствительО наго носителя 17, однако ВРП камеры 9 продолжает генерировать сигнал, и изображение на экране блока 24 сохраняется в течение 10-15 мин (время генерации сигнала ВРП). Таким образом, применение в 15 качестве вицикона ВРП позволяет,наблюдать траекторию цвижения контрастных меток и после окончания движения. Одновременно с записью траектории выполняется запись дополнительной информации, . 20 например, текущего времени, хронометража цинамики перемещения, и работы отде"льных элементов опорно-цвигвтеи ного аипврата (ОДА). Данная информация поступает на цатчик 11 цоиолнительной иифор- и мации и цалее - через оптическую систему. 1 - на фоточувствительный носитель17 .в виде оптических символов, а также через блок 13 записи дополнительной информации на мишень камеры 9 в вице зц электрических сигналов (запись по элект- рическому входу). Следует отметить, что наблюдение траекторий движения контрастных меток может быть выполнено без участия фоточувствительного носителя 17- на экране блока 24, что имеет место в процессе, например, протезирования, когда важен окончательный результат и промежуточные результаты могут не фиксироваться. При необходимости сравнения полученных результатов протезирования или исследования с эталоном (или другой выбранной траекторией), обработанная Фотохимическим методом кинопленка устанавливается на места фоточувствительного носителя 17 и после получения на мишени ВРП камеры 9 исследуемой траектории иэображение с кинопленки с помощью бло ка 23 подсветки проецируется через оптический коммутатор 5 и блок 7 формирования реперов на мишень ВРП камеры 9, гце накладывается на записанную траекторию, и на экране вицеоконрольного блока 24 наблюдаются двеналоженные траектории, эталонная (выбранная) и исслепуемая. Поскольку стереотепевизионная,55 установка весьма чувствительна к рассовмещению телевизионных растров левого и правого каналов камер 9 и 10, в бустройство введены указанные ранее блоки формирования реперов, а также блоки выделения реперов. Ввеценные в световой поток реперы проецируются на мишени ВРП камер 9 и 10 и затем выделяются из видеосигналов с помощью блоков 15 и 16 выделения реперов. Любое временное рассогласование видеосигналов реги.- ров характеризует смещение растрса относительно друг друга, что может быть определено с помощью стереотелевизионного компаратора 19 и скорректировано блоком 20 управления развертками, который управляется сигналом рассогласования стереокомпарвтора 19. При совмещении растров любое рассогласование вицеосигналов несет в себе информацию опространственном положении контрастных . меток, поэтому обработка видеосигналовс помощью телевизионного стереокомпаратора 19 позволяет определить пространственное положение обьекта. Данная информаиия используется при анализе состоянияОДА, в также для управления блоком 21фокусировки и трансфоквции, который обеспечиввет динамическую фокусировку и пссточнный масштаб, ие зависящий от приближении или удаления обьекта, С помощью телевизиойного стереокомпараторв 19 возможи о определение прострвнствен- . наго положения обьекта, информация окотором записана нв фоточувствительный нсситель 17 (например, кинопленку), Для этого обработанную фотохимическим методом кинопленку с помощью блока 23, коммутатора 5 и блока 7 проецируют на мишень ВРП камеры 9. Вицикон с регулируемой памятью перевоцят в режим с низким напряжением сигнальной пластины, при этом эффект запоминания телевизионного сигнала отсутствует. Полученный телевизионный сигнал с камер 9 и 10 додают на стереокампаратор 19, на выходе которого образуется информация о пространственном положении обьекта, которая может быть использована дпя дальнейшегоанализа.Устройство обеспечивает сокращение времени регистрации траектории движения контрастных меток, так квк 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 носителей - кинопленки и видикона с регулируемой памятью резко упрощается сравнение полученных траекторий с эталонным. При7 933077 8вертки, блок фокусировки н трансфоявции, ,а также видеоконтрожиый блок, причем оптичаские затворы .подключены к Оптиф вским коммутаторам, вторье входы телевиаиониых камер подсоединены к. блокам записи допщвительной информации, первые вькоды телевиэисеных камер соединены, с входами блоксе выделения реперов, кпервому и второму входам телевизионного стереокомпараторв подключен второй выход телевиаианых камер, а к третьему и четвертому входам - выходы блокавыделения реперов, выход телевизионногостереокомпататора подключен к входу блока управления разверткой и блока фокусировки и трансфокации, выход блока управления разверткой соединен с третьим входом телевизионных камер, выход блока фокусировки и трансфокации подключен к входам оптических. систем, блок подсветки соединен с третьими входами фоточувствитежньщ носителей, видеоконтроаный блок подключен к выходу блока коммутации видеосигналов, входы которого связаны с вторыьа выходами телевизионных камер, второй выход оптических систем соединен с входами датчиков дополнительной информации. менение телевизионного стереокомпаратора позволяет сократить время на обработку кннометариалов, в также повысить качественные показвтеа фокусируемого иэоб рвжения эв счет введения динамической % фокусировки и трансфокации. Ф ормула изобретенияОУстройство для регистрации кинематических параметров движения человека, содержащее цва регистрирующих канала, каждый иэ которьк содержит оптическую систему, оптический затвор, фоточувстви тельный носитель и общий для обоих каналов лентопротяжный механизм, связанный с фоточувствительными носителями, первый выход и второй вхоц каждого иэ которых соединен с оптическим затво- рф ром, второй вход которого подключен к первому выхоцу,оптических систем, входы которых соединены между собой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цегью сокращения времени и повышения квчест з ва регистрации, расщирения возможностей аневза динамических параметров двнжання человека, в каждый из его регистрирующих каналов последовательно введены соединенные оптический оммутвтор, блок зй формирования реперов, телекамера и блок выцеления реперов и последовательно соединенные датчик дополнительной информации и блок записи цопащительной информации, в также общий для обоих регистрирующих каналов блок коммутации видеосигналов, блок подсветки, телевизионный стереокомпаратор, блок управления раэИсточники информации,принятые во внимание при экспертизес1. Пухов В, Д. и"цр."фйетодика зеркальной стереофотбкинойиклограмметриицля регистрации пространственных координат тела человекв 4 в книге Виомеханика", Сб. трудов Рижского НИИТО,Рига, 1975, с. 268.933077 ПоцпиССР 3999/4 Тираж 714ВНИИПИ Госуцарственного комитета С по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж-З 5, Рвушсквя нвб лнал ППП фПвтентф, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4 Составитель Л. Соловьеваактор Е, Хейфиц . Техреа Ж,Квстелевич Корректор Г, Огар