М.С. Ашапкина1, А.В. Алпатов2, В.И. Жулев3
1,2 МИП ООО «БИОТЕХПРОДАКТС» (г. Рязань, Россия)
1–3 Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина (г. Рязань, Россия)
Постановка проблемы. Заболевания опорно-двигательного аппарата остаются для современного человека серьезной проблемой. Для лечения таких заболеваний требуется длительная физическая реабилитация. На амбулаторном этапе она осуществляется пациентом, главным образом, самостоятельно. В домашних условиях у пациента отсутствует возможность квалифицированного контроля правильности выполнения реабилитационных упражнений. Объективно оценить состояние пациента в амбулаторный период позволит система дистанционного сопровождения. Однако готовые технические средства сложны в применении для обычного пользователя. Поэтому необходима простая в эксплуатации система, которая смогла бы повысить доступность медицинских услуг без использования дополнительного оборудования. Наличие в современном смартфоне полноценной системы датчиков движения повышает возможность использования данного технического средства для мониторинга двигательной активности в условиях повседневной жизни. Однако переход от известных систем, использующих два или более датчиков, к инерциальной измерительной системе смартфона с одним датчиком требует разработки алгоритма представления построения траекторий изменения положения опорно-двигательного аппарата при выполнении упражнений.
Цель работы – разработка алгоритма построения траекторий изменения состояния опорно-двигательного аппарата, целью создания которого является перенос в цифровую форму инструкций реабилитационных упражнений и регистрация их выполнения с помощью датчика инерциальной измерительной системы смартфона в одной точке крепления как основного средства контроля.
Результаты. В ходе работы над проектом «НЕФИТНЕС» команда разработала и успешно внедрила в клиническую практику алгоритм цифрового представления восстановительных упражнений в условиях ограничений, связанных с использованием одного инерциального датчика. В рамках проводимой авторами работы решены следующие задачи по разработке алгоритма: 1) сформулированы критерии выбора восстановительных упражнений; 2) аргументирован выбор сегмента опорно-двигательного аппарата; 3) построена кинематическая модель восстановительных упражнений в целях получения модельной траектории изменения состояния опорно-двигательного аппарата в точке размещения технического средства контроля движения при выполнении восстановительных упражнений (сформирован шаблон правильного выполнения упражнения).
Практическая значимость. Представлена практическая возможность применения инерциальной измерительной системы смартфона, имеющего один датчик движения, для регистрации изменения положения выбранного сегмента опорно-двигательного аппарата. В рамках совместных научных исследований, провидимых в НИИ «Неотложной детской хирургии и травматологии» (НИИ НДХиТ) по проекту «Разработка комплекса дистанционной физической реабилитации детей» была проведена апробация алгоритма цифрового представления восстановительных упражнений, реализованного в мобильном приложении «НЕФИТНЕС». Разработанный алгоритм может быть масштабирован и применен для решения различных задач, связанных с цифровым представлением восстановительных упражнений для других сегментов опорно-двигательного аппарата.
Ашапкина М.С., Алпатов А.В., Жулев В.И. Алгоритм цифрового представления восстановительных упражнений с использованием одного инерциального датчика // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. T. 26. № 3. С. 71-78. DOI: https://doi.org/10.18127/ j15604136-202303-09
- Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность. М.: Наука. 1990. 496 с.
- Попов Г.И. Биомеханика: Учебник для студентов высшего учебного заведения. 4-е Изд. М.: Издательский центр «Академия». 2009. 256 с.
- Ашапкина М.С., Алпатов А.В., Чекушин А.А., Федосеев А.В. Система удаленной физической реабилитации на основе мобильных технологий // «Биомедицинская радиоэлектроника». 2019. Т. 22. № 5. С. 24–32.
- Епифанов В.А. Лечебная физическая культура и спортивная медицина: Учеб. пособие для студентов мед. вузов. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2007. 565 с.
- Ашапкина М.С., Авачёва Т.Г., Алпатов А.В. и др. Физическая реабилитация коленного сустава на базе мобильного приложения «Нефитнес» в режиме удаленного мониторинга: Учеб. пособие для обучающихся по специальности «Лечебное дело». Рязань: ОТСиОП. 2020. 120 с.