Metody i nowoczesne aparatury stosowane do badania postawy ciała.

Postawa jest indywidualną i labilną cechą każdego człowieka, dynamicznie kształtującą się w procesie rozwoju osobniczego. Składa się na nią wzajemny układ poszczególnych odcinków tułowia oraz kończyn w pozycji stojącej.

Wzrokowa ocena sylwetki, polegająca na ogólne opinii o sposobie „trzymania się";

kryterium oceny stanowią tu wzorce, typy postawy, do których przyrównuje się badanego. Różnorodnych typologii istnieje wiele, można wśród nich wymienić typologię Wolańskiego, ale także podziały: Lovetta, Browna, Klappa, Drew, Kasperczyka i innych.

Wolański wyodrębnił trzy rodzaje postaw biorąc pod uwagę przednio-tylne krzywizny kręgosłupa:

• postawa o przewadze krzywizny piersiowej nad lędźwiową, którą nazwał postawą kifotyczną i oznaczył literą „K”;

• postawa o przewadze krzywizny lędźwiowej nad piersiową, nazwana postawą lordotyczną i oznaczona literą „L”;

• postawa o prawie jednakowo zaznaczonych krzywiznach piersiowej i lędźwiowej, tzw. postawa równoważna „R”.

W ramach tych trzech kategorii postaw Wolański wyróżnił po trzy podtypy w zależności od ukształtowania krzywizn kręgosłupa. W ten sposób powstała typologia zawierająca 9 wzorców, z których w praktyce wykorzystuje się 7: typ kifotyczny I i III, typ równoważny I, II i III oraz typ lordotyczny I i III. Ocenę postawy ciała za pomocą metody Wolańskiego można przeprowadzić dwojako:

• przez wzrokowe porównanie badanego do typów wzorcowych,

• przez analizę kątów przednio-tylnych krzywizn kręgosłupa, mierzonych skonstruowanym przez autora przyrządem, tzw. sferodorsiometrem.

Zaletą tej grupy metod jest nie tylko prostota ich stosowania, ale przede wszystkim to, że „mówią” one o sposobie „trzymania się”, a nie budowie ciała. Pozwalają zarejestrować nie tylko jeden moment przybranej postawy, ale postawę nawykową, najczęstszą dla badanego.

Wzrokowa ocena wybranych elementów postawy, mówi o ułożeniu poszczególnych odcinków i punktów ciała; na podstawie opinii o zarysie sylwetki otrzymuje się analityczny opis elementów składowych postawy i wymienia się jej wady.

Schemat Klappa: po przeprowadzonym wywiadzie notuje się dla ogólnej oceny następujące szczegóły: 1) kontury ramion i bocznej linii karku, 2) ustawienie barków, 3) ustawienie łopatek, 4) ustawienie grzebieni kości biodrowych, 5) ułożenie kończyn górnych i trójkątów talii, 6) linia wyrostków kolczystych, 7) zakres ruchów kręgosłupa, 8) skrzywienie kręgosłupa, 9) ocena korekcji skrzywień, 10) wysklepienie i symetria klatki piersiowej, 11) sklepienie stóp, 12) kształt kończyn dolnych, 13) stan układu mięśniowego.

Metoda punktowania Kasperczyka:

W tej metodzie dokonuje się bezpośredniej obserwacji wybranych elementów budowy i postawy ciała. Badaniu podlegają następujące elementy:

- w płaszczyźnie strzałkowej: głowa, barki, łopatki, klatka piersiowa, brzuch i plecy;

- w płaszczyźnie czołowej (w ustawieniu przodem): barki, klatka piersiowa i kolana;

- w płaszczyźnie czołowej (w ustawieniu tyłem): barki, łopatki i kręgosłup.

Za każdy element przypisywano określoną liczbę punktów. Za prawidłowy układ ocenianego elementu - 0 pkt. Za niewielkie odchylenie od stanu prawidłowego - 1 pkt., za znaczne odchylenie 2 lub 3 pkt., zniekształcenia dużego stopnia, zmiany o charakterze strukturalnym - 3 do 5 pkt. Przedmiotem oceny w tej metodzie są następujące elementy:

1) ustawienie głowy, 2) ustawienie barków, 3) ustawienie łopatek, 4) ustawienie i kształt klatki piersiowej, 5) ustawienie brzucha, 6) ukształtowanie kifozy piersiowej, 7) ukształtowanie lordozy lędźwiowej, 8) boczne skrzywienie kręgosłupa, 9) ustawienie kolan, 10) wysklepienie stopy.

O jakości postawy decyduje suma uzyskanych punktów. Im większa liczba punktów, tym gorsza postawa. Kasperczyk wyodrębnia 3 kategorie postaw - postawa dobra, postawa przeciętna, postawa zła.

Pewne usługi w masowej np. szkolnej ocenie postawy mogą oddać metody punktowania. Drew za normę oceny każdego elementu przyjęła 3 punkty, odchylenie od normy oceniła mniejszą liczba punktów, przy czym analizie poddawała następujące elementy: głowę klatkę piersiową, kifozę piersiową lordozę lędźwiową, brzuch, ogólne zrównoważenie ciała. Doskonała postawa mogła według Drew uzyskać max. ocenę 20 punktów.

Metoda sylwetek zarejestrowanych za pomocą fotografii, umożliwiająca porównania i ocenę postawy przez wielu obserwatorów, pozwala też na powrót do obrazu sylwetki badanego nawet po dłuższym upływie czasu i korygowanie opinii o niej. Ponieważ jednak na zdjęciu giną niektóre cechy postawy, w fotograficznych metodach badania postawy ciała wprowadza się liczne uzupełnienia i modyfikacje. Między innymi znaczy się na ciele badanego punkty lub linie, fotografuje się go na tle kraty lub przez ekrany z różnym oświetleniem. Jedną z doskonalszych metod fotograficznych, w której zdjęcie, dzięki systemowi luster, wykonywane jest jednocześnie z przodu, z boku, z tyłu i góry jest metoda fotometryczna. Fotografię zastępuje się często zarysem sylwetki, który uzyskuje się najczęściej fotografując sylwetkę przesłoniętą. Są to metody cieniografii i konturografii, które pozwalają uzyskać tylko kontur sylwetki, a zgubić szczegóły utrudniające kwalifikacje postaw. Uzyskane w ten sposób fotografie bądź porównuje się z sylwetkami-wzorcami, bądź kreśli się na nich linie pionowe, poziome lub kąty i dokonuje obliczeń.

Metody oceny poszczególnych elementów postawy ciała przy użyciu różnego rodzaju aparatury pomiarowo-rejestrującej, wśród której wymienić można chociażby tzw. przyrządy kołeczkowe (torakometr Demenny'ego, torakograf), w których badany wyciska kształt swego kręgosłupa, opierając się o rząd pionowo ustawionych ruchomych kołeczków; liniometr Howlanda; pantograf Gilewicza; profilograf Demenny'ego, czy sferodorsiometr Wolańskiego.

Najprostszym rozwiązaniem pomiarów kręgosłupa jest zasada cirtometrii, polegająca na odciskaniu zarysu kręgosłupa w miękkim drucie ołowianym, przez co uzyskuje się model przednio-tylnych krzywizn kręgosłupa w skali 1:1.

Również do prostych w tym zakresie rozwiązań należy zaliczyć mierzenie w centymetrach głębokości lordozy szyjnej i lędźwiowej oraz wysokości kifozy piersiowej i krzyżowej. Można do tego celu użyć pionu i linijki i za ich pomocą dokonać pomiaru kilku wybranych punktów kręgosłupa, co pozwala odtworzyć jego schematyczny zarys w postaci linii łamanej i wnioskować o kątach poszczególnych krzywizn. Powstało również wiele urządzeń do odrysowywania kręgosłupa w skali 1:1 lub w pomniejszeniu. Przyrządy te mają z zasady podobną konstrukcję. Polega ona na tym, że ruchome ramię przyrządu - prowadzone po kręgosłupie (lub po innej części ciała) badanego - drugim swoim końcem tworzy rysunek na papierze. Istnieją również przyrządy pozwalające na uzyskiwanie wyników określających położenie poszczególnych punktów w przestrzeni trójwymiarowej. Do tego typu przyrządów należą m.in. sferodorsiometr Wolańskiego, antropostereometr Jachowicza, a najnowszym z nich jest posturometr-S Śliwy.

Metody oceny oparte na kryterium linii pionowych i poziomych, linii symetrycznych kątów, na zasadzie równowagi mechanicznej i symetrii ciała, w której podstawowym warunkiem poprawnej postawy ciała jest zrównoważenie poszczególnych elementów ciała. Warunek ten uznano za istotny ze względu na prawo fizyczne, które przeniesiono na grunt biomedycyny, mówiące o tym, ze ciało utrzymuje równowagę, jeśli rzut jego środka ciężkości nie wykracza poza granicę podstawy. Na podstawie tego twierdzenia powstał test Cramptona (badany staje przodem do ściany, tak, by palce jego nóg dotykały ściany. Jeśli badany posiada prawidłową budowę ciała to klatka piersiowa i nos powinny być oddalone od ściany o 5 cm. W ustawieniu tyłem, kontakt ze ścianą winny mieć: pięty, łydki, pośladki, łopatki i potylica. Lordoza lędźwiowa nie powinna przekraczać grubości dłoni.), metoda Stafforda, metoda Goldthwaita i inne.

Postęp techniczny umożliwił zastosowanie komputerów w diagnostyce i terapii wad postawy ciała. Dzięki odpowiednim urządzeniom i programowi komputerowemu możliwe jest dokonanie właściwej analizy postawy. Eliminuje to czasochłonne obliczenia oraz stwarza możliwość dokładnego i wszechstronnego opracowania uzyskanego obrazu, jak również prawidłowej dokumentacji każdej badanej osoby. Warto także podkreślić, że metody komputerowe są precyzyjne i nieinwazyjne. Wobec dużej ich zbieżności z badaniami klinicznymi i radiologicznymi pozwalają na eliminowanie części zbędnych i nieobojętnych dla zdrowia badań rentgenowskich oraz częstsze obiektywne kontrolowanie osób dotkniętych wadami postawy. W diagnostyce wad postawy stosuje się m.in. takie metody jak: Moiré, ISIS, Posturometr-S, Metrecom System, technika pojemnościowa. Aparatura do Komputerowej Oceny Postawy Ciała jest narzędziem pozwalającym na nieinwazyjną, dokładną i obiektywną diagnostykę postawy ciała. Duża dokładność pomiaru daje możliwość wczesnego zauważenia wad w początkowym etapie ich rozwoju.

Obecnie w Polsce i na świecie najpoważniej traktowane są i rekomendowane techniki wykorzystujące metodę fotogrametryczną z wykorzystaniem mory projekcyjnej lub podobna nazywana zmodyfikowaną techniką ISIS. Pojawiają się też odmiany tych metod oparte na sposobach skanowania laserowego.

Metoda ISIS (Integrated Shape Investigation System)

Metoda ISIS pozwala odtwarzać kształt, położenie i rozmiar obiektów przestrzennych na podstawie tzw. fotogramów, czyli odpowiednich zdjęć fotograficznych. Z technicznego punktu widzenia wykorzystuje się w niej strukturę światła, a w szczególności projekcję pewnego wzoru wiązki świetlnej na badany obiekt, który zostaje później namierzony z innej płaszczyzny. Projektor emituje światło, które pada kolejno płaszczyznami od góry do dołu naświetlanej powierzchni. Kamera ma podgląd na obiekt i padające nań światło od dołu, jakby pod linią wejścia światła. Dzięki kontroli i przetworzeniu geometrycznemu otrzymujemy trójwymiarowy kształt badanego wycinka. Gdy linia światła przesunie się kolejno segmentami wzdłuż całego fragmentu ciała, np. pleców, otrzymujemy kompletny zapis trójwymiarowy. W trakcie utrwalania kształtu pleców człowieka ważne jest zminimalizowanie efektów oddychania i odruchów utrzymania równowagi. Metoda ISIS - wykorzystywana jest głównie do diagnostyki kręgosłupa, a w szczególności do wykrywania skolioz. Można ją również zastosować do badania krzywizn przednio-tylnych kręgosłupa. Jest to metoda zautomatyzowana oparta na fotogrametrii.

.

Posturometr -S

Posturometr-S jest aparatem pomiarowym, które pozwala określić położenie punktu w przestrzeni trójwymiarowej w układzie współrzędnych.

Badanie wymaga wskazania za pomocą wodzika mechanicznego (połączonego z systemem drążków i przeciwwag) wszystkich punktów na ciele pacjenta. Położenie mechanicznego ramienia odczytywane jest przez układ elektroniczny i przenoszone do komputera.

Urządzenie jest pomocne w diagnozowaniu wad postawy ciała.

Składa się z dwóch sprzężonych ze sobą układów:

• mechanicznego, służącego do wskazania wodzikiem pomiarowym położenia mierzonego punktu,

• elektronicznego, obliczającego położenie wodzika pomiarowego w przestrzeni trójwymiarowej.

Pomiar polega na ręcznym poprowadzeniu wodzika po mierzonej krzywiźnie lub wskazaniu wodzikiem mierzonego punktu.

Układ mechaniczny pantografu jest tak wyważony, aby człowiek dokonujący pomiaru nie odczuwał oporów mechanicznych i mógł łatwo i precyzyjnie przemieszczać wodzik pomiarowy w przestrzeni. Ruch wodzika jest przekazywany do komputera, który rejestruje analizuje i przetwarza uzyskane pomiary.

Najważniejsze zalety to:

• duży zakres pomiarowy (około 2 m x 1,5 m x 1 m),

• możliwość lokalizacji różnych punktów na ciele człowieka

• nieinwazyjność

• pomiar dowolnych krzywizn i obliczenie dowolnych parametrów

• właściwe wykorzystanie nośników informacji dzięki temu tania jest archiwacja danych oraz możliwy szybki dostęp do danych pomiarowych.

Wady:

• konieczność dotykania wodzikiem pacjenta, co prowadzi do odruchowych zmian ustawienia ciała

• długi czas trwania samego procesu pomiaru (pokazania nawet tylko kilku punktów na ciele, czy też linii kręgosłupa, wymaga kilku - kilkudziesięciu sekund)

• konieczność stabilizacji sylwetki, często związane w wymuszeniem postawy ciała

• jakakolwiek zmiana ustawienia pacjenta pomiędzy wczytaniem kolejnych punktów prowadzi do zupełnej przypadkowości uzyskanych wyników (brak jest możliwości weryfikacji takich błędów jeśli nie były wyeliminowane w fazie badania)

• dość złożony układ mechaniczny narażony na uszkodzenia i pogorszenie jakości pracy

• duże gabaryty niewygodne do przewożenia i ustawiania.

Przykładowe uzyskane pomiary i wydruk:

Metoda stereografii rastrowej.

Komputerowe badanie postawy ciała oparte o metodę fotogrametrii polegającą na wykonaniu pomiarów antropometrycznych na podstawie zdjęcia badanej powierzchni. Uzyskanie obrazu przestrzennego (`trzeciego wymiaru') możliwe jest dzięki temu, iż urządzenie „wyświetla” na plecach pacjenta siatkę o ściśle określonych parametrach. Linie siatki padając pod określonym kątem na plecy ulegają zniekształceniom zależnie od tego, czy dany punkt znajduje się bliżej czy dalej od urządzenia. Zniekształcenia obrazu linii rejestrowane są przez komputer, który dzięki algorytmom numerycznym przetwarza je na mapę warstwicową (wysokościową) badanej powierzchni. Podstawa fizyczna tych zjawisk nosi w optyce nazwę zjawiska Moire'a (stąd metoda projekcyjna Moire'a).

W pamięci komputera zapamiętywanych jest pełne, trójwymiarowe zdjęcie całej badanej powierzchni. Na podstawie tych danych program oblicza ponad 50 parametrów dokładnie określających postawę ciała w płaszczyźnie strzałkowej, czołowej i poprzecznej wraz z graficznym przedstawieniem wyników. W trakcie badania osoba staje w wyznaczonym miejscu, tyłem do urządzenia projekcyjno-odbiorczego, tak, aby znaleźć się w polu widzenia kamery, a jej obraz był bezpośrednio widoczny na ekranie komputera. Z kilkudziesięciu kolejnych zdjęć rejestrowanych automatycznie w pamięci wybierane jest ujęcie odpowiadające prawidłowemu ustawieniu pacjenta. Czas wykonania pojedynczego pomiaru wynosi 0,03 s. W ciągu 1s powtarzanych jest ok. 3 pełnych pomiarów, a średni czas całego badania wynosi 1minutę.

Aparatura do Komputerowej Oceny Postawy Ciała systemu MORA 4Generacji jest najnowszą konstrukcją łączącą zalety systemów analizy przestrzennej typu MORA/ ISIS i laboratoriów analizy ruchu/chodu opartych na markerach. Jednocześnie odpowiada ona założeniu, aby badanie było proste i szybkie do wykonania.

System pozwala na wykonywanie:

• testów statycznych takich jak badanie postawy ciała (analiza trójpłaszczyznowa krzywej kręgosłupa, ustawień łopatek, garbu żebrowego itp.)

• testów dynamicznych przy rejestracji sekwencji ruchowych np. skłon, uniesienie ręki (pomiar ruchomości, zakresów ruchu)

• testów korekcyjnych np. zachowanie kręgosłupa przy wymuszonej korekcji ustawienia miednicy, gorsetowaniu, itp.

• testów porównawczych np. obserwacja progresji skoliozy w krótkich okresach czasowych

• ćwiczeń autokorekcyjnych

• dokumentacji fotogrametrycznej sylwetki np. przód, bok, nogi

Niewielkie wymiary i neseserowa obudowa czynią ten system całkowicie mobilnym

Krótki czas przygotowania pacjenta i wykonania badania - ok. 4-5min

Liczone parametry:

W fazie opracowania/analizy wyniku na zapamiętane zdjęcie pacjenta nanoszone są markery pomiarowe. Dzięki temu, iż komputer wyznacza ich dokładne, trójwymiarowe położenie może zostać obliczonych kilkadziesiąt/kilkaset parametrów liczbowych. W wyniku rozwoju systemu dodawane są nowe parametry, wprowadzono też definicję Pozycji/Modelu badania, co ułatwia wykonanie i interpretację określonego testu diagnostycznego.

Każdy wynik badania może być wizualizowany w formie przestrzennej grafiki. Rysunek ten daje się dowolnie obracać i powiększać. Istnieje też opcja ukrywania tak, aby pozostała widoczna jedynie krzywa kręgosłupa. Na potrzeby prezentacji np. naukowej można przygotować kilka-kilkanaście slajdów, które będą kolejno wyświetlane.

Wyniki badań są eksportowane do zbioru tekstowego w formacie pozwalającym na ich automatyczne wczytanie przez arkusze statystyczne np. Excel, OpenOffice, Statistica

Program udostępnia kilka standardowych szablonów wydruku. Użytkownik może samodzielnie edytować ich treść.

Przykładowe wydruki:

Metrecom System

Badanie za pomocą Metrecom System polega na określeniu położenia odpowiednich punktów na ciele badanego w stosunku do kolumny. Na podstawie tych punktów komputer tworzy wizerunek postawy ciała i kręgosłupa oraz porównuje z wartościami prawidłowymi.

Urządzenie składa się z części głównej, jaką stanowi kolumna wraz z odpowiednim czujnikiem oraz aparatury komputerowej, wyposażonej w specjalny program do badań postawy ciała. Integralną częścią aparatury jest czujnik trójwymiarowy i konwerter analogowo-cyfrowy, połączony z kolumną urządzenia za pomocą przegubowego wysięgnika o długości 1,5 m, który pozwala na swobodę ruchów.

Technika pojemnościowa

Technika pojemnościowa wykorzystuje zależności geometryczne w budowie kondensatora elektrycznego, w którym jedną elektrodą jest powierzchnia ciała badanego, a drugą metalowa płytka przesuwająca się równolegle do płaszczyzny pomiarów, co stymuluje w ten sposób kondensator o zmiennej pojemności.

Technika ta znajduje się w fazie prac przygotowawczych. Pojemność takiego kondensatora jest funkcją nie tylko odległości, ale również właściwości „okładzin” i dielektryka, czyli np. spocenie, czy inne zmiany skóry, mogą zaburzać wynik skanowanie trwa długo, z powodu ograniczonej prędkości ruch układu mechanicznego przez pacjenta przepływa prąd pomiarowy (konieczne jest zapewnienie odpowiedniego bezpieczeństwa układu).

Wśród aktualnie dostępnych na rynku systemów do pomiaru ciała ludzkiego dominują systemy oparte głównie na skaningu laserowym, projekcji wzorców świetlnych i klasycznym fotogrametrycznym pozycjonowaniu 3D.

Systemy z zastosowaniem skaningu laserowego. Jednostka pomiarowa takiego systemu składa się z lasera, systemu optycznego i detektorów rejestrujących położenie płaskiej wiązki laserowej (Rys.1). Może być ona przesuwana wzdłuż ciała, obracana dokoła niego, system może też składać się z kilku jednostek mierzących ciało równocześnie.

Rys.1. Zasada pracy systemu opartego na triangulacji ze skaningiem laserowym.

Skaning laserowy daje duże dokładności pomiarowe, natomiast jego niedogodnością jest czas skanowania. Dla niewielkich części ciała jest na tyle krótki, że jest możliwa ich nieruchomość, natomiast utrzymanie w bezruchu całego ciała na okres 17 sekund jest dużą niedogodnością.

Systemy z zastosowaniem wzorców świetlnych.

Wzorzec rzutowany przez projektor pada na znaczną powierzchnię ciała, zatem inaczej niż w przypadku lasera, obrazowanie obejmuje pewną scenę i może następować w znacznie krótszym czasie. Wzorcami są zazwyczaj linie równoległe lub siatki linii wzajemnie prostopadłych. Obiekt obrazowany jest zazwyczaj za pomocą, co najmniej jednej jednostki, składającej się z kamery cyfrowej i projektora (Rys.2).

Rys. 2. Zasada pracy systemu opartego na projekcji wzorca świetlnego

Dla zwiększenia rozdzielczości jednostka przesuwana jest o niewielką wartość i następuje powtórne obrazowanie. Po rejestracji jednej sceny jednostkę można przesunąć (zazwyczaj w pionie) dla rejestracji następnego fragmentu ciała.

Znalezienie praktycznego sposobu oceny postawy ciała człowieka jest niezwykle trudne, przede wszystkim ze względu na to, że jest to cecha niezwykle labilna i niezaprzeczalnie indywidualna. Literatura dotycząca tegoż problemu z ostatnich lat daje niezliczenie wiele pomysłów na uniwersalną metodę oceny postawy ludzkiej. Niestety, biorą one pod uwagę zupełnie różne kryteria czasem, pozostają w sprzeczności ze sobą nawzajem. Postawa jako sposób „trzymania się" osobnika jest uwarunkowany nawykiem ruchowym, podłożem morfologicznym i funkcjonalnym oraz jego działalnością. W takim ujęciu postawa jest wypadkową różnych i zmiennych czynników. Za podstawowe kryterium oceny postawy należy wziąć maksymalną wydolność ustrojową, która warunkuje zdolność do pracy (chodzi nie tylko o wydolność, która charakteryzuje osobnika obecnie, ale też o przewidywane konsekwencje dalszych odchyleń). Trzeba wziąć pod uwagę zmienne pojęcie piękna, a związku z tym także zmienna modę na określony typ budowy i postawy ciała.

Bibliografia:

Kasperczyk T.: „Wady postawy ciała - diagnostyka i leczenie” Kraków 1996.

Żuk T. „Wady i bóle kręgosłupa” PZWL Warszawa 1987.

Kuś W. M.: „Dziecko z wadą postawy” Warszawa 1980.

Kutzner - Kozińska M.: Korekcja wad postawy, WSiP, Warszawa 1981.

Przewęda R.: Rozwój somatyczny i motoryczny, WSiP, Warszawa 1981.

Przewęda R. „Przegląd ważniejszych metod oceny postawy ciała” Roczniki Naukowe AWF, Warszawa 1962

http://www.cq.com.pl/metody_komputerowe.httm z dnia 18.04.2008r.

10

---