Nr wniosku: 155840, nr raportu: 12401. Kierownik (z rap.): dr hab

Nr wniosku: 155840, nr raportu: 12401. Kierownik (z rap.): dr hab. inż. Adam Świtoński
Laboratorium Pomiaru Ruchu (HML) http://hml.pjwstk.edu.pl Polsko-Japońskiej Akdemii Technik Komputerowych
umożliwia jednoczesny i synchroniczny pomiar ruchu jednej osoby, na który składają się dane pochodzące z czterech
następujących podsystemów: kinematyki ruchu, elektromiografii dynamicznej (EMG), reakcji sił podłoża oraz wideo. Dane pochodzące z wymienionych podsystemów w postaci wysoko wymiarowych serii czasowych są obszerne, dokładne
i uniwersalne, pozwalają więc na wieloaspektową analizę ruchu.
Jednymi z najczęstszych przyczyn pojawiających się zaburzeń chodu są choroby zwyrodnieniowe stawów biodrowych,
kręgosłupa oraz niedowład ruchowy związany ze stanami poudarowymi mózgu. Prawidłowa i wczesna diagnostyka tego
typu nieprawidłowości ma istotne znaczenie dla skuteczności dalszego leczenia i prowadzonej rehabilitacji. Chód jest wynikiem współdziałania wielu elementów ruchowych, na które składają się: wytrzymałość układu kostnego,
sprawność układu nerwowego, mięśniowego, w tym praca i odpowiednia siła mięśni tułowia, miednicy, pośladków i
kończyn dolnych. Sama czynność generowana jest przez OUN ludzkiego mózgu, a informacja o ruchu przekazywana jest
do mięśni przez układ piramidowy drogą korowo-rdzeniową. Tak więc analiza chodu nie jest zadaniem trywialnym i
stanowi złożony element badania i oceny funkcjonalnej chorych. Oczekuje się, że zastosowanie precyzyjnej
wielomodalnej akwizycji ruchu na podstawie zaproponowanych wzorców chodu, pozwoli na lepsze zrozumienie
mechanizmów powstawania nieprawidłowości chodu, a także będzie prowadziło do interesujących obserwacji i analiz
medycznych w schorzeniach coxartrozy oraz stanach poudarowych mózgu. Głównym celem projektu był rozwój metodologii wykorzystującej wielomodalne dane ruchu, w zestawieniu
eksperymentalnym zawierające zsynchronizowane dane kinematyczne, sił reakcji podłoża, elektromiografii dynamicznej
(EMG) oraz wideo, wzbogacone o odpowiednie algorytmy komputerowego przetwarzania i rozpoznawania dla potrzeb
wspomagania diagnostyki nieprawidłowości chodu. Prowadzone badania skupione były wokół: a) oceny jakości
pozyskanych danych, b) przetwarzania danych wielomodalnych w celu uzyskania cech wspomagających diagnostykę
rozpatrywanych schorzeń, c) rozwoju algorytmów analizy i klasyfikacji wielomodalnych wzorców ruchu, d) oceny
statystycznej związków pomiędzy cechami danych wielomodalnych oraz klinicznym stanem pacjenta dla rozpatrywanych
nieprawidłowości chodu. Spośród zastosowanych metod informatycznych wspomagających analizę dyskryminacyjną można wymienić techniki
redukcji wymiarowości w odniesieniu do przestrzeni wektorowych i tensorowych, ekstrakcji i selekcji cech w
zastosowaniu do serii czasowych, normalizacji prowadzonej w dziedzinie czasu na bazie dynamicznego skalowania czasu
oraz rozpoznawania bazującego na niejawnych modelach Markowa. Interesujący i nowatorski aspekt prowadzonych prac
badawczych związany jest między innymi z kwaternionową analizą kinematycznych danych ruchu, pozwalającą na
komplementarną ocenę rotacji stawów zadanego modelu szkieletowego.