Wykorzystanie analiz typu GIS do detekcji wybranych części anatomicznych ciała ludzkiego dla potrzeb badania wad postawy

• Autorzy: Tokarczyk R. , Tokarczyk P.

Warianty tytułu

EN

The application of GIS analysis for the detection of selected anatomical parts of human body for the posture defects examination

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Parametry określające wady postawy są obliczane na podstawie przestrzennego położenia wybranych punktów anatomicznych ciała człowieka, którymi są elementy układu kostnego, przeniesione na powierzchnię ciała metodą palpacji. Zatem charakter punktów pomiarowych pogarsza dokładność wyznaczenia parametrów oceny postawy. Tymczasem współczesne metody pomiarowe, w tym fotogrametryczne pozwalają na uzyskanie dokładności pomiaru znacznie przewyższające dokładność sygnalizacji punktów pomiarowych. Metoda badawcza opisana w niniejszym opracowaniu bazuje na założeniu, że kształt powierzchni ciała odzwierciedla położenie elementów kostnych, kluczowych dla badania wad postawy, zatem przez analizy tej powierzchni można znaleźć potrzebne punkty pomiarowe. Model powierzchni ciała człowieka o dokładności wyznaczenia jego punktów poniżej 1 mm uzyskano wykorzystując fotogrametryczny system bliskiego zasięgu PI3000 Topcon do opracowania pary zbieżnych zdjęć wykonanych cyfrowymi aparatami fotograficznymi. Poddano go analizom, wykorzystując programy: GeoMedia Professional z nakładką Grid oraz Idrisi-Andes. Przebieg kręgosłupa uzyskano drogą analiz DEM służących do detekcji spływu wody, zakładając zjawisko podobieństwa powierzchni pleców w rejonie kręgosłupa do doliny rzecznej. W pomiarach służących ocenie wad postawy wykorzystuje się wybrane punkty anatomiczne jako definiujące układ antropometryczny, są to najczęściej: wyrostek kolczysty siódmego kręgu szyjnego C7 (vertebra prominens) oraz kolce biodrowe tylne górne (spina iliaca posterior superior). Próby ich detekcji dokonano wstępnie za pomocą wyznaczenia linii kręgosłupa w GeoMedia, a potem przez wykorzystanie krzywizny powierzchni z użyciem Idrisi-Andes. W drugiej fazie detekcji okazało się, że wymaga ona wygładzenia modelu powierzchni i jest to niezbędny warunek jej poprawnej klasyfikacji dotyczącej form wysokościowych.

EN

Parameters defining posture defects are computed based on the spatial location of selected anatomical points of the human body, which include the elements of the osseous system transferred on the body surface using the palpation method. Thus, the very nature of measured points deteriorates the accuracy of posture rating parameters. Meanwhile, present measurement methods, including photogrammetric ones, allow obtaining the measurement accuracy highly exceeding that of measurement points marking. The research method described in this paper is based on an assumption that the shape of the body surface reflects the position of the osseous elements, which are significant for the posture disorder analysis. Therefore, one can find the necessary points by analysing the said surface. The model of the human body surface was acquired using PI3000close-range photogrammetry system by Topcon, with the accuracy of measured points of 1mm. Images used as an input for the PI3000 system were acquired by two digital cameras as convergent pairs. Afterwards, the model was analysed using GeoMedia Professional with Grid extension and Idrisi Andes software. The trace of the spine was determined using DEM analysis used for water flow detection, assuming the comparability of back surface near the spine to the river valley. When determining the posture disorders, the anatomical points which are most often used for the determination of the anthropometrical coordinate system are as follows: the C7 spinous process and the posterior superior iliac spine. Attempts at detecting them were performed initially by determining the spine line (GeoMedia), then by using the surface curvature (Idrisi Andes). During the second phase of detection it turned out that it was necessary to smooth the surface model, and that it was an indispensable condition for the correct classification of height forms.

Słowa kluczowe

PL

wady postawy; fotogrametria cyfrowa bliskiego zasięgu; krzywizna powierzchni; analiza GIS

EN

posture defect; close-range photogrammetry; surface curvature; GIS analyses

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 19
• Strony: 423--435
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Tokarczyk R.

• Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, tel. [phone]

autor

Tokarczyk P.

• Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Buxton B., Dekker L., Douros I., Treleaven P., 1999. Building Symbolic Information for 3D Human Body Modeling from Range Data. Proceedings of the Second International Conference on 3-D Digital Imaging and Modeling, IEEE Computer Society, Ottawa
• 2. Buxton B., Douros I., 2002. Three-Dimensional Surface Curvature Estimation using Quadric Surface Patches. Proceedings of Scanning, Paris. http://www.somavision.co.uk/i.douros/publications/douros_buxton_scanning2002.pdf
• 3. Buxton B., Dekker L., Douros I., Vassilev T., 2002. Reconstruction and Interpretation of 3D Whole Body surface images. Proceedings of scanning, Paris
• 4. Chen D., Faragi A., Falk R., Dryden G., 2008. Gaussian curvature flow model for colonic polyp detection in CT colonography. T. Smolinski et al., Editors, Computational Intelligence in Biomedicine and Bioinformatics, Chapter 8, pp. 201-222, Springer-Verlag, Berlin http://mecca.louisville.edu/wwwcvip/research/publications/Pub_Pdf/2008/chen_ICIP08.pdf
• 5. Colombo A., Cusano C., Schettini R., 2006. 3D face detection using curvature analysis. Pattern Recognition, Vol. 39. http://www.ivl.disco.unimib.it/papers2003/PR-3D%20Face%20Detection%20using%20Curvature%20Analysis%20.pdf
• 6. Drerup B., Hierholtzer E., 1985. Objective determination of anatomical landmarks on the body surface: measurement of the vertebra prominents from surface curvature. Journal of Biomechanics, Vol. 18, No 6
• 7. Drerup B., Hierholtzer E., 1987. Automatic localization of anatomical landmarks on the back surface and construction of e body coordinate system. Journal of Biomechanics, Vol. 20, No 10
• 8. Gatzke T., Grimm C., 2006. Estimating curvature on triangular meshes. International Journal of Shape Modeling, Vol. 12
• 9. Herrington L., Pellegrini G., 2000. An advanced Shape-Of-Country classifier: extraction of surface features from DEM. 4th International Conference on Integrating GIS and Environmental Modeling (GIS/EM4): Problems, Prospects and Research Needs. Banff, Alberta, Canada. http://www.colorado.edu/research/cires/banff/pubpapers/198/
• 10. Liu X., Kim W.D., Drerup B., 2002. Objective Determination of Anatomical Landmarks on the Foot Surface from Surface Curvature. Proceedings of International Congress on Biological and Medical Engineering, Singapore http://www3.ntu.edu.sg/mae/research/researchnews/foot-surface.pdf
• 11. Mrozowiak M., 2007. Uwarunkowania wybranych parametrów postawy ciała dzieci i młodzieży oraz ich zmienność w świetle mory projekcyjnej. Sonar Sp z o. o. Gorzów Wielkopolski.
• 12. Tokarczyk R. Mikrut S., 1999. Fotogrametryczny system cyfrowy bliskiego zasięgu do pomiarów ciała ludzkiego dla potrzeb rehabilitacji leczniczej. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol.9
• 13. Tokarczyk R. Mikrut S., 2000. Close Range Photogrammetry System for Medicine and Railways. International Archieves of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. B-5, Amsterdam.
• 14. Tokarczyk R., Mitka M., 2002. Badanie fotogrametrycznego systemu trójwymiarowego pozycjonowania ciała dla celów rehabilitacji leczniczej. Zeszyty Naukowe AGH, Geodezja, T.8 Zeszyt 1
• 15. Tokarczyk R., Huppert M., Koprowski R., Mazur T., Mierzwa W., Mikrut S., Wróbel Z., 2007. Automatyzacja pomiaru na obrazach cyfrowych w systemie fotogrametrycznym do badania wad postawy. Praca zbiorowa pod redakcją Reginy Tokarczyk, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Techniczne AGH, Kraków
• 16. Tokarczyk R., Szczygieł M., 2008. Analiza topografii ciała ludzkiego w zastosowaniu do badania wad postawy. Materiały na CD Ogólnopolskiego Sympozjum Naukowego „Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb”, Międzyzdroje, 15 – 17 października 2008 r. Oddane do druku do Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 2008
• 17. Tokarczyk R., 2009. Fotogrametryczny system pomiarowy do badania wad postawy. http://home.agh.edu.pl/~tokarcz/