Laboratorium HML Analizy Ruchu Człowieka
Wielomodalne Laboratorium Ruchu HML (Human Motion Lab) umożliwia prowadzenie badań w obszarach akwizycji, analizy i syntezy ruchu człowieka. Wypracowane rozwiązania mogą służyć do wczesnego rozpoznawania, śledzenia zmian oraz ewaluacji leczenia chorób o podłożu motorycznym. Wspierają także proces rehabilitacji oraz ewaluację szkolenia sportowców.
Lekarze z całej Polski mogą korzystać z Edytora Danych Ruchu (EDR). To specjalne oprogramowanie komputerowe, które umożliwia precyzyjny pomiar, analizę i wizualizację ruchu pacjenta. Przydatne jest także w opracowywaniu projektów protez oraz implantów ortopedycznych. Pomaga w przygotowywaniu analizy skutków zabiegów medycznych. Znajduje również zastosowanie w pomiarach wydolnościowych i optymalizacji ruchów zawodowych sportowców.
Oprogramowanie powstało przede wszystkim z myślą o pacjentach. Do tej pory lekarz ortopeda mógł tylko na podstawie informacji od pacjenta ocenić czy leczenie przynosi pożądane rezultaty. EDR umożliwia precyzyjny pomiar ruchu leczonej osoby i porównanie zebranych danych, na przykład z wynikami właściwymi dla zdrowych osób. Porównanie wyników sesji pomiarowych jest możliwe m.in. dzięki dostępowi do bazy danych ruchu zebranych w laboratorium Human Motion Lab (HML).
Dzięki zastosowaniu oprogramowania lekarz, z dowolnego miejsca w Polsce, na ekranie własnego komputera widzi wyniki pomiaru badanego fragmentu układu mięśniowo pacjenta. Program wykonuje pomiar ruchu z dokładnością do pojedynczych milimetrów. Umożliwia również sprzętową synchronizację pomiaru i zapisu jego wyników. Dzięki temu lekarz otrzymuje obraz jednoczesnego zachodzenia różnych zjawisk w trakcie wykonywania ruchu przez pacjenta.
EDR to także platforma umożliwiająca komunikację i konsultację pomiędzy lekarzami z całej Polski. Placówki medyczne mogą również udostępniać sobie nawzajem wyniki sesji pomiarowych, komentować dane pomiarowe pacjentów, konsultować skuteczność prowadzonego leczenia ortopedycznego lub procesu rehabilitacji.
Laboratorium oferuje także rozwiązania dla firm z branży medialno-rozrywkowej. Udostępnia nowoczesne technologie z zakresu analizy i syntezy ruchu pozwalające uzyskać efekt percepcyjnie realistycznego ruchu postaci w grze. HML prowadzi także badania w obszarze rozszerzonej rzeczywistości oraz projekty ukierunkowane na tworzenie symulatorów wykorzystujących projekcję realistycznego ruchu do świata rzeczywistego.
Laboratorium oferuje zaawansowane technologie przechwytywania ruchu jednej i wielu postaci poruszających się niezależnie lub będących we wzajemnej interakcji. Umożliwia rejestrację specyficznych aspektów typu mimika, ruchy dłoni, palców i stóp. Ważnym osiągnięciem jest również możliwość prowadzenia zdalnej reżyserii i nadzoru sesji pomiarowej oraz szybki dostęp do wyników prac. Po wykonanej sesji pomiarowej dane przekazywane są w formatach przemysłowych, m.in.: C3D, FBX, Acclaim, Biovision, Maya, 3DS Max.
Wyposażenie
Aparatura
10 kamer NIR Vicon MX-T40 o następujących parametrach: rozdzielczość: 4 MP (2352 x 1728 px) 10-bitowa skala szarości. System pozwala na przechwytywanie do 370 klatek na sekundę w pełnej rozdzielczości (4 MP), w przypadku większych częstotliwości próbkowania następuje zmniejszanie rozdzielczości. Do standardowych pomiarów wykorzystuje się prędkość akwizycji 100 ramek na sekundę. Przestrzeń pomiarowa ma kształt walca elipsoidalnego o wysokości 3m i podstawie o osiach 6,47m, 4,2m i, dwie płyty naciskowe Noraxon, system EMG MyoSystem 1400A 2×8 kanałowy, 4 kamery wideo HD (DV Basler Pilot piA 1900-32gc) bieżnia ze zmiennym nachyleniem, stabilometr.
Oprogramowanie
Nexus, Blade, Polygon, Body Builder, BioWare, MDE (Motion Data Editor)-własny system stworzony w PJATK dla przeglądania i edycji danych ruchu.
Obszary współpracy
- Wielomodalna akwizycja ruchu postaci ludzkiej w systemie Vicon: kinematyka, dynamika, EMG, GRF, cztery strumienie HD (High Definition) wideo, oraz LFP (Local Field Potential) zaplanowane po uzyskaniu dostępu do stymulatorów z BMI).
- Reprezentacja ruchu: Przeliczenia pomiędzy formatami zapisu ruchu, filtracja trajektorii markerów, korekcja ramek wybranych kości. Algorytmy wyznaczania szkieletu, ocena jakości szkieletu.
- Modelowanie i synteza ruchu: Dynamika prosta i odwrotna, algorytmy Featherstona, implementacja i rozszerzenia.
- Analiza ruchu z zastosowaniem deskryptorów ruchu. Segmentacja ruchu. Kryteria podobieństwa dla różnych reprezentacji ruchu (DTW-Dynamic Time Warping i jego modyfikacje), redukcja wymiarowości, odkrywanie rozmaitości dla różnych rodzajów ruchu (wymiarowość, mapowanie) klasteryzacja i klasyfikacja danych ruchu.
- Badanie ruchu jako cechy osobniczej: wyznaczanie deskryptorów osobniczych.
- Planowanie i nadzorowanie rehabilitacji oraz jej optymalizacja,
- Projektowanie i optymalizacja protez i implantów ortopedycznych,
- Diagnostyka schorzeń ortopedycznych, śledzenie i ocena skutków leczenia,
- Diagnostyka i rehabilitacja w chorobie Parkinsona, korelacja skali UPDRS z deskryptorami ruchu, ocena wpływów leku, stymulacji oraz strojenie parametrów stymulacji na podstawie deskryptorów ruchu.
