А.С. Данилова1, О.В. Тихоненкова2, Т.В. Сергеев3, А.Б. Чхинджерия4

1–4 Cанкт-Петербургский государственный университет
аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. На сегодняшний день не существует специального диагностического инструментария (математическое моделирование, аппаратно-программные и аналитические средства) для изучения морфологического и функционального состояния структур шейного отдела позвоночника, в том числе его костно-связочного аппарата в режиме длительного мониторинга. При разработке данного диагностического инструментария стоит учитывать достоинства и недостатки существующих систем.

Цель работы – проведение аналитического обзора и сравнительного анализа систем исследования костно-связочного аппарата для дальнейшего развития технических методов и средств регистрации двигательной активности шейного отдела позвоночника человека.

Результаты. Представлены современные методы и подходы к определению перемещений структур шейного отдела позвоночника (ШОП) в зависимости от двигательной активности человека в пространстве; представлен аналитический обзор литературы, патентный поиск и обзор коммерческих предложений на рынке. Технические решения классифицированы по способу регистрации данных: с помощью рентген-систем, инерциальных систем, на основе специальных датчиков и с помощью оптических систем с захватом движений (процесс записи движения объектов или людей). Проведено сравнение рассмотренных методов и показана необходимость разработки новой системы определения перемещений ШОП.

Практическая значимость. Создание системы для изучения взаимного положения и перемещения костных структур позвоночника человека откроет пути для разработки методов и средств для выявления механизмов морфологической и функциональной взаимосвязи состояния структур ШОП и позвоночной артерии человека, ведущих к пониманию причин возникновения синдрома вертебробазилярной артериальной системы и его развития, а также к разработке соответствующих терапевтических и реабилитационных процедур.ф

Данилова А.С., Тихоненкова О.В., Сергеев Т.В., Чхинджерия А.Б. Обзор оптических и инерциальных систем регистрации взаимного положения и перемещения структур позвоночника человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. № 1. С. 20-30. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202201-03

1. Гаджет для коррекции осанки Lumo Lift [электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lumobodytech.com/lumo-lift/ (дата обращения 01.07.2021)
2. Карманный контроллер осанки и дыхания Prana [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.mobipukka.ru/2016/02/03/karmannyj-kontroller-osanki-i-dyxaniya-prana-snimet-stress/ (дата обращения 01.07.2021)
3. Тренажер осанки. Upright go 2 [электронный ресурс] – Режим доступа: https://kickgoods.ru/products/upright-go-2-posture-trainer?sphrase_id=25878 (дата обращения 01.07.2021)
4. Умная подушка Darma [электронный ресурс] – Режим доступа: https://tehnobzor.ru/stati/smart-podushka-darma/ (дата обращения 01.07.2021)
5. Носимое устройство для исправления осанки Alex. [электронный ресурс] – Режим доступа: https://vc.ru/flood/23816-alex  (дата обращения 01.07.2021)
6. Тихоненкова О.В., Цурков С.А., Сергеев Т.В., Данилова А.С. Система определения положения, движений и наклонов головы человека для ортопедии // Волновая электроника и инфокоммуникационные системы: XXIV Междунар. науч. конф. (СПб., 31 мая – 4 июня 2021 г.): Cб. статей: в 3-х ч. 2021. Ч. 1. СПб.: ГУАП. С. 300–306.
7. Musha Y. Oscillator based surface acoustic wave gyroscopes // 2016 IEEE 11th Annual International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS). IEEE. 2016. P. 557–560.
8. Невралгия шейного отдела: симптомы и методы лечения [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://nervovnet.com/nevralgiya-shejnogo-otdela-03/ (дата обращения 02.08.2021).
9. Белоус А.Н., Рыбкин. С.В. Алгоритмы функционирования и классификация систем захвата движения // Международный студенческий научный вестник, Калужский филиал ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)». 2019. № 2. C. 9.
10. Кармадонов В. Ю. Методы отслеживания положения в виртуальной реальности // Academy. 2019. №12 (51). C. 19–22.
11. Воронцова О.И. Баранец М.С. Исследование динамики движений головы и центра давления человека в основной стойке с применением технологии motion capture // ВНМТ. 2016. № 2. C. 120–125.
12. Щеколдин А.И., Дема Н.Ю., Шевяков А.Д., Колюбин С.А. Отслеживание и классификация движения головы по данным нашлемного инерциального измерительного модуля // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. № 5. С. 798–804.
13. Данилова А.С. Исследование систем мониторинга положения шейного отдела позвоночника. Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации: Вторая Всерос. Науч.конф. (14-22 апреля 2021 г.): Сб. докл. СПб.: ГУАП. 2021. С. 135–137.
14. Voinea G., Butnariu S., Morgan G. Measurement and Geometric Modelling of Human Spine Posture for Medical Rehabilitation Purposes Using a Wearable Monitoring System Based on Inertial Sensors // Sensors. 2017. V. 17(1). P. 3.
15. Lo Presti D., Carneval A., D’Abbraccio J. et al. A Multi-Parametric Wearable System to Monitor Neck Movements and Respiratory Frequency of Computer Workers // Sensors. 2020. V. 20(2). P. 536.
16. Danilova A.S. Tikhonenkova O.V., Sergeev T.V. Research Of Systems For Monitoring The Position Of The Cervical Spine // Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT) Yekaterinburg, Russia 13-14 May 2021. P. 12–15.
17. Патент № RU2127547C1. Устройство для оценки операторской деятельности / В.В. Бонч-Бруевич
18. Гайнияров, И.М. Обабков, И.Н. Хлебников, Н.А. Метод захвата движений как средство естественного интерфейса // Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. 2017. С. 193–196.
19. Diers Biomedical Solutions [электронный ресурс] – Режим доступа: https://diers.eu/ru/ (дата обращения 01.07.2021)
20. Медицинские топографические системы [электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.metos.org/ (дата обращения 01.07.2021)
21. Liu K, Zhang W, Chen W, Li K. The development of micro-gyroscope technology // Micromech. Microeng. 2009. V. 19. P. 113001.
22. Хабилект. Инновационные медицинские системы. [электронный ресурс] – Режим доступа: https://habilect.com/ (дата обращения 01.08.2021)