借助uEye工业相机进行光学脊柱和姿态分析

逐节测量椎骨

借助uEye工业相机进行光学脊柱和姿态分析

背痛是德国人请病假的其中一项主要原因,通常由缺乏运动、工作中身体单侧受力和超重引起。背痛通常伴随着肌肉和韧带拉伤,甚至脊柱和椎间盘的磨损和撕裂。当然,背痛诱因也可能是骨质疏松症、慢性炎症性疾病或脊柱畸形,如脊柱侧弯。创新的人体静力学4D测量系统可用于精确诊断

DIERS International GmbH(德国)通过DIERS formetric 4D系统实现了对人体背部、脊柱和骨盆的快速、高分辨率的光学测量(非接触式且无辐射)。DIERS formetric 4D提供辅助模块用于动态测量颈椎活动度或步态分析以及腿轴测量,这一特点使该系统成为一个小型运动分析实验室。该系统配备了IDS Imaging Development Systems GmbH公司的uEye工业相机,最多可集成5台相机。

应用

对于人体静力学和姿势的客观定量分析有关的大量临床问题,DIERS formetric产品系列为我们提供了答案。脊柱侧弯等各种脊柱畸形可在系统上直观地展现,并且可以进行各种进展检查。这样一来,矫形外科医生等用户可以检测到肌肉系统失衡或存在的体位缺陷。测量方式为静态测量,即病人会站在系统前面进行测量。

借助DIERS formetric 4D测量系统进行背部扫描
借助DIERS formetric 4D测量系统进行背部扫描

DIERS formetric测量技术是一种基于三角测量原理的物理测量技术。光投影仪在病人的背上投射出网格线,并由一台相机进行记录。再由计算机软件分析线曲率,并使用摄影测量(图像测量)方法生成人体表面的三维图像,类似于虚拟石膏模型。对患者来说,该检查速度快捷、完全无辐射且为非接触式。除了以上优点之外,该测量系统仅需1.5 x 3米的空间,确保了经济高效。

脊椎表面、高度图、脊椎曲率和条形投影(f.l.t.r.)
脊椎表面、高度图、脊椎曲率和条形投影(f.l.t.r.)

与其他系统相比,DIERS formetric不仅提供了人体背部的表面模型,而且还提供了脊柱的3D模型,且无需使用反光标记。该系统能独立重建脊柱的空间走向和骨盆的位置。此外,4D技术(3D + 时间变量)使其具有非常高的准确性,与3D方法相比,显著提高了临床信息价值。通过对一系列测量结果求取均值,可以最大限度地减少检查过程中小幅度身体摆动对结果产生的影响。此外,还可使用测量序列进行姿势分析和功能研究。

动态脊柱测量

附加模块增加了该系统的应用范围,使该系统甚至可以用作一个小型运动分析实验室。凭借可选的DIERS腿轴后方和侧方相机模块,该系统可用于基于视频的腿轴几何分析,例如:可以用来确定和记录姿态以及运动序列的不对称性。系统软件会检测到病人身上的反光标记,并计算运动模式(动态)和角度(静态和动态)。如对足部和姿势进行矫正,则系统会直接显示并检查矫正治疗对腿轴线的影响。

视频步态分析和腿轴测量
运行速度高达30公里/小时的整体运动分析

通过附加的“颈椎”模块,也可以对颈椎的活动度进行三维记录。测量数据和不对称性以图形方式显示,并可进行分析。测量过程中需要使用到特制的软帽。DIERS formetric 4D系统需要配备额外的相机系统,才可用于颈椎模块。

用户也可使用DIERS 4D high performance Lab,该系统运行速度高达30公里/小时,是进行整体运动分析的高端解决方案。该系统的核心技术也与DIERS formetric 4D背部和脊柱测量设备一样,需要配备4台运行快速、功能强大的IDS相机,用于从各个侧面对腿部进行视频步态分析,以及一台集成了足部压力测量板的跑步机。以上设备可以结合使用,对全身进行同步测量。

我们的设备使用IDS的UI-3040CP以及UI-3240CP型号相机。我们看重的是两款相机型号的USB 3接口及运行速度。

— DIERS International GmbH董事总经理/首席执行官Christian Diers解释道 —

每台设备应用中可使用多达5台uEye相机

uEye CP相机名称中CP是“紧凑型电源(Compact Power)”的缩写,凭借全面的像素预处理的高水平功能和仅为29 x 29 x 29毫米的小巧尺寸,该相机适用于各种工业应用场合。凭借内置的用于缓冲图像序列的120MB图像内存,该相机也可以用于多摄像头系统。USB 3.0相机支持高达420 MB/s的数据速率,且具有低CPU负荷且易于集成的特点。用户可以从Sony、CMOSIS、e2v和onsemi等生产商中选择多种不同分辨率的先进CMOS传感器。

DIERS腿轴后部高性能相机模块

UI-3040CP-M-GL Rev. 2型号相机,即使在低光照条件下或捕捉快速移动物体时,也能提供出色的图像质量。该相机集成的索尼Pregius IMX273全局快门CMOS传感器,凭借其出众的图像质量、高灵敏度和宽动态范围而表现尤为出色。该相机分辨率为157万像素(1448 x 1086像素),像素尺寸为3.45 µm,传输速率则可达到令人惊叹的243 fps。因此,该款相机是传统工业应用的理想之选,例如用于表面检测,也可用于医学技术中的详细图像评估。

UI-3240CP-M-GLRev.2相机是一款采用e2v公司生产的130万像素CMOS传感器的高性能工业相机。该传感器是IDS产品中最灵敏的传感器之一。除了出色的感光灵敏度,该相机还支持许多额外功能:例如,传感器提供了全局快门和卷帘快门两种模式,方便在运行过程中随意切换使用,可在最大程度上灵活满足需求和环境条件的变化。

USB 3 uEye CP相机——极其快速、极其可靠和出色的传感器