Главная страница Деятельность Партнерство Лаборатория «Биомеханика»
Лаборатория «Биомеханика»

Лаборатория занимается проблемами прикладной биомеханики опорно-двигательного аппарата человека (ОДА). Возглавляет данное направление исследований профессор кафедры, доктор технических наук Виктор Анатольевич Шолуха. Основные результаты получены в сотрудничестве с Laboratory of Anatomy, Biomechanics and Organogenesis (LABO), Université Libre de Bruxelles, Belgium (руководитель: профессор S. Van Sint Jan).

Для развития современных представлений о движении человека, функционировании его ОДА необходимо совершенствование измерительной аппаратуры, методов сбора, обработки и анализа разнообразных данных о морфологии, кинематике и динамике скелетно-мышечной системы человека. Решение этих комплексных задач может быть обеспечено лишь на базе разработки моделей, основанных на методах математики и механики, и специализированного программного обеспечения, использующего постоянно возрастающие возможности современной вычислительной аппаратуры, для визуализации и анализа результатов.

Современные измерительные приборы позволяют получать данные о морфологических, кинематических и динамических параметрах ОДА человека с высокой точностью. В силу различий в техниках измерений и особенностей аппаратуры остаются трудности в вопросах объединения таких разнородных данных для построения анатомически корректной модели скелетно-мышечной системы в целом. Кроме того, развитие моделей функционирования ОДА человека требует учета новых типов данных о строении мягких тканей, мышц и их активности при движениях, для которых не существует высокоточных техник получения информации. Необходимость такого моделирования обуславливается задачами, возникающими в медицине, в частности в ортопедии и при протезировании, что свидетельствует об актуальности задачи построения математических моделей ОДА, разработки методов сбора, регистрации и анализа морфологических и кинематических данных.

Целью исследований является разработка адекватной математической модели морфологии и кинематики опорно-двигательного аппарата (ОДА) человека и ее программной реализации, позволяющей пользователю в интерактивном режиме регистрировать и анализировать собранные им гетерогенные данные. Результирующая модель должна объединить информацию о морфологии и кинематике скелета, моделируемого в виде системы твердых тел, и мягких тканей, мышц, моделирование которых требует рассмотрения задач кинематики деформируемых объектов.

В работе применяются численные методы анализа и аппроксимации экспериментальных данных, вычислительной механики систем тел, компьютерной графики и вычислительной геометрии.

В частности, разрабатывается новый подход, позволяющий создать морфологически адекватную и кинематически корректную математическую модель ОДА человека на основе применения группы методов вычислительной математики.

Представлены результаты сравнительного моделирования и анализа движения скелета человека, захваченного двумя системами.

Левая часть - Kinect (markerless system), правая часть - Vicon (markerbased system).

В обоих случаях захваченные траектории точек использовались для реконструкции кинематики скелета с 144 степенями свободы.
Кинематические ограничения суставных степеней свободы (например, коленный и плечевой суставы) обеспечивают анатомически корректное движение скелета.
Цель исследования - показать, что Kinect может быть использован как бюджетная альтернатива дорогим системам типа Vicon для применения в клинических условиях.