Компьютер поможет распознать артроз на ранних стадиях

Если суставы больше не работают, как нужно, люди бессознательно подстраивают свои движения. Например, в случае артроза коленного сустава происходит перенос веса на здоровую ногу. Это снижает нагрузку на изношенный сустав, но также и отсрочивает боль, которая сигнализирует о начале артроза. Поэтому износ суставов часто остаётся незамеченным на начальных стадиях.

«Анализируя походку с применением компьютерных технологий, мы хотим разработать систему раннего обнаружения заболевания», - говорит профессор Стефан Селл, заведующий кафедрой «Спортивная ортопедия и анализ нагрузок» Института спорта и спортивных наук при Технологическом институте Карлсруэ и Главный врач по суставной хирургии в Клинике Сана в Бад-Вильдбаде. «Мы также разрабатываем и тестируем последовательность лечебных движений для пациентов. На ранней стадии даже спортивные упражнения могут быть полезны, если они выполняются правильно. Например, тем, кто хочет продолжать играть в теннис, несмотря на артроз, лучше продолжать, чем внезапно остановиться», - сказал Стефан Селл.

Исследователи из Института спорта и спортивных наук работают над составлением каталога образцов движений человека. Параллельно с этим они также собирают данные о движениях пациентов, которые уже страдают от артроза коленного сустава. «Мы изучаем образы движений, которые не характерны для здоровых людей», - говорит руководитель проекта Андреас Фисчер.

Во многих случаях угол между голенью и бедром становится ограниченным. Вдобавок к этому, вес переносится на больную ногу более медленно для снижения ударной нагрузки. На более поздних стадиях такое поведение становится заметным и сопровождается болью.

Для того, чтобы проанализировать движения на компьютере, их, прежде всего, необходимо преобразовать в электронный вид. Для этого на теле испытуемого устанавливается 39 меток при помощи клейкой ленты. «Важно устанавливать метки на центрах вращения суставов как можно точнее», - говорит Фисчер. При движении под инфракрасным светом метки отражают свет, который записывался видеокамерами. Помимо этого, записываются данные с двух измерительных пластин. Когда испытуемый человек идёт по этим пластинам, они фиксируют, когда и где ноги касаются поверхности, а также силу нажима ног. Скорость испытуемого измеряется с помощью световых барьеров.

На основе этих данных с помощью компьютерных технологий составляются модели, отражающие различные образцы движений», - говорит Фисчер. Система может распознать человека лишь только по одной его походке. Однако это работает только в том случае, если учёные «отточили» свои модели до необходимого уровня. Для этих целей испытуемые люди должны повторять движения по нескольку раз, чтобы система смогла распознать определённые характерные черты. «Так наша система узнаёт о естественных движениях людей, чтобы потом распознать отклонения в движениях, сигнализирующие о болезнях», - говорит Фисчер.