Анагим Ибрахим1

1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, Россия)

1 anaghemibrahem66@gmail.com

Постановка проблемы. Современные методы исследования позвоночника позволяют получать детальную информацию о его анатомическом строении, однако не обеспечивают количественную оценку взаимного смещения позвонков во время ходьбы и изменения их кинематических характеристик при различных уровнях внешней механической нагрузки. Существующие системы анализа движений преимущественно ориентированы на исследование нижних конечностей и требуют применения дорогостоящего специализированного оборудования.

Цель. Разработать метод и программно-аппаратную систему для количественной оценки смещения позвонков в различных фазах цикла ходьбы, при различных уровнях внешней нагрузки, на основе анализа видеопоследовательностей, автоматического сопровождения светоотражающих маркеров и определения фаз ходьбы.

Результаты. Разработана программно-аппаратная система, включающая в себя модули регистрации видеоизображений, автоматического обнаружения и сопровождения светоотражающих маркеров, формирования локальной системы координат, определения фаз цикла ходьбы по светодиодным маркерам, размещенным на обуви, а также оценки характеристик смещения позвоночных сегментов. Проведена экспериментальная апробация на здоровом добровольце при ходьбе без нагрузки и с симметричной внешней нагрузкой 1, 4 и 6 кг. Подтверждена корректность разработанных метода и алгоритмов для автоматической оценки смещения позвонков. Установлено, что увеличение внешней нагрузки сопровождается возрастанием латерального смещения позвоночных сегментов и диапазона их движений.

Практическая значимость. Предложенный метод и разработанная система могут использоваться для объективной функциональной оценки состояния позвоночника, количественного анализа влияния внешней механической нагрузки на биомеханику ходьбы, мониторинга эффективности реабилитационных мероприятий, а также в клинических и биомеханических исследованиях заболеваний позвоночника.

Ибрахим Анагим Метод и система количественной оценки смещения позвонков в различных фазах цикла ходьбы при различных уровнях внешней нагрузки // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. Т. 29. № 6. С. 72−79. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202606-13

1. Уинтер Д.А. Биомеханика и управление движениями человека. Изд 4-е. Хобокен: John Wiley & Sons. 2009. 370 с.
2. Зациорский В.М. Кинетика движений человека. Шампейн: Human Kinetics. 2002. 564 с.
3. Wade L., Needham L., McGuigan P., Bilzon J.L. Применение и ограничения современных безмаркерных методов захвата движений в клиническом анализе походки // PeerJ. 2022. V. 10. Art. e12995. DOI: 10.7717/peerj.12995.
4. Riazati S.R., McGuirk T.E., Perry E.S., Sihanath W.B., Patten C. Абсолютная воспроизводимость параметров походки, полученных с использованием безмаркерной системы захвата движений // Frontiers in Human Neuroscience. 2022. V. 16. Art. 867474.
5. Бейкер Р. Измерение походки: руководство по клиническому анализу походки. Лондон: Mac Keith Press, 2013. 222 с.
6. Перри Дж., Бернфилд Дж. Анализ походки: нормальная и патологическая функция. Изд. 2-е. Торофэр: SLACK Inc. 2010. 576 с.
7. Справочник по робототехнике Springer / Под ред. B. Siciliano, O. Khatib. Изд. 2-е. Чам: Springer, 2016. 2223 с.
8. Needham L., Evans M., Wade L., Cosker D.P., McGuigan P., Bilzon J.L., Colyer S.L. Разработка и оценка полностью автоматизированной безмаркерной системы захвата движений // Journal of Biomechanics. 2022. V. 144. Art. 111338. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2022.111338.
9. Сзелиски Р. Компьютерное зрение: алгоритмы и приложения. Изд. 2-е. Чам: Springer. 2022. 1067 с.
10. Хартли Р., Зиссерман А. Геометрия нескольких изображений в компьютерном зрении. Изд. 2-е. Кембридж: Cambridge University Press. 2004. 655 с.
11. Чаффин Т.Б., Андерссон Г.Б., Мартин Б. Биомеханика труда. Изд. 4-е Хобокен. John Wiley & Sons, 2006. 560 с.
12. Патент РФ № 2843798. Устройство для исследования осанки человека во фронтальной плоскости при ходьбе / А. Ибрахим, Л.М. Смирнова, З.М. Юлдашев. 2025.