Optische Wirbelsäulen- und Haltungsanalyse mit uEye Industriekameras

Wirbel für Wirbel

Optische Wirbelsäulen- und Haltungsanalyse mit uEye Industriekameras

Rückenschmerzen zählen zu den Hauptursachen für Krankschreibungen in Deutschland - häufig hervorgerufen durch Bewegungsmangel, einseitige Belastungen am Arbeitsplatz und Übergewicht. Dies geht einher mit strapazierten Muskeln und Bändern bis hin zum Verschleiß von Wirbelsäule und Bandscheiben. Ursachen können aber auch Osteoporose, chronisch-entzündliche Erkrankungen oder auch Fehlstellungen der Wirbelsäule wie Skoliosen sein. Zur exakten Diagnose können innovative Systeme zur 4D-Vermessung der Körperstatik hinzugezogen werden.

Die DIERS International GmbH aus Schlangenbad ermöglicht mit DIERS formetric 4D eine schnelle und hochauflösende optische Vermessung des menschlichen Rückens, der Wirbelsäule und des Beckens - berührungslos und strahlungsfrei. Eine dynamische Variante sowie Zusatzmodule zur Bestimmung der Beweglichkeit der Halswirbelsäule oder Ganganalyse bzw. Beinachsenvermessung machen das System zu einem kompakten Bewegungsanalyse-Labor. Integriert sind bis zu 5 Kameraeinheiten, bestückt mit uEye Industriekameras der IDS Imaging Development Systems GmbH.

Anwendung

Die Produktfamilie DIERS formetric liefert Antworten auf vielfältige klinische Fragestellungen der objektiven und quantitativen Analyse der Körperstatik und -haltung. Fehlstellungen, wie Skoliosen und alle Formen von Wirbelsäulendeformitäten können dargestellt, unterschiedlichste Verlaufskontrollen durchgeführt werden. Die Anwender, wie z.B. Orthopäden, können auf diese Weise ein Ungleichgewicht im Muskelapparat oder vorhandene Haltungsschäden erkennen. Die Vermessungen werden hierbei statisch durchgeführt, d.h. der Patient steht vor dem System.

Rückenscan mit dem DIERS formetric 4D
Rückenscan mit dem DIERS formetric 4D

Die DIERS formetric Vermessungstechnologie basiert physikalisch auf dem Prinzip der Triangulation. Ein Licht-Projektor wirft ein Linienraster auf den Rücken des Patienten, das von einer Kameraeinheit aufgezeichnet wird. Eine Computersoftware analysiert die Linienkrümmungen und generiert daraus mittels der Methode der Photogrammetrie (Bildmessung) ein dreidimensionales Abbild der Oberfläche, ähnlich einem virtuellen Gipsabdruck. Die Untersuchung geht schnell und ist für den Patienten absolut strahlenfrei und berührungslos. Dies und der geringe Platzbedarf von lediglich 1,5 x 3 Metern sorgen für eine hohe Wirtschaftlichkeit.

Wirbelsäulenoberfläche, Höhenkarte, Wirbelsäulenkrümmung und Streifenprojektion (v.l.n.r.)

Im Vergleich zu anderen Systemen liefert DIERS formetric neben einem Oberflächenmodell des Rückens auch ein 3D Modell der Wirbelsäule ohne die Verwendung von reflektierenden Markern. Es rekonstruiert den räumlichen Verlauf der Wirbelsäule und die Stellung des Beckens selbständig. Die 4D-Technologie (3D + zeitliche Komponente) ermöglicht zusätzlich eine sehr hohe Genauigkeit und steigert die klinische Aussagefähigkeit im Vergleich zu 3D-Methoden deutlich. Durch Mittelwertbildung (Averaging) einer Messreihe kann der Einfluss von geringen Bewegungen des Körpers während der Untersuchung auf das Ergebnis minimiert werden. Außerdem sind Mess-Sequenzen möglich, um Haltungsanalysen und Funktionsstudien durchzuführen.

Dynamische Wirbelsäulenvermessung

Zusatzmodule erhöhen das Einsatzspektrum bis hin zum kompakten Bewegungsanalyse-Labor. Mit den optionalen Kameramodulen DIERS leg axis posterior und lateral zur videobasierten Analyse der Beinachsengeometrie lassen sich beispielsweise Asymmetrien im Stand sowie im Bewegungsablauf ermitteln und dokumentieren. Hierbei erfasst die System-Software am Patienten aufgebrachte reflektierende Marker und berechnet Bewegungsmuster (dynamisch) sowie -winkel (statisch und dynamisch). Bei Fuß- und Haltungskorrekturen können so die Auswirkungen auf die Beinachsen unmittelbar dargestellt und geprüft werden.

Video-Ganganalyse und Beinachsenvermessung
Ganzheitliche Bewegungsanalyse bei einer Laufgeschwindigkeit von bis zu 30 km/h

Mit dem Zusatzmodul „Cervical Spine“ kann außerdem die Beweglichkeit der Halswirbelsäule dreidimensional erfasst werden. Die Messdaten und Asymmetrien werden graphisch dargestellt und können analysiert werden. Der Messvorgang findet unter Verwendung einer speziellen Kopfhaube statt. Das DIERS formetric 4D-System benötigt für das Cervical Spine Modul ein zusätzliches Kamerasystem.

Als Highend-Lösung zur ganzheitlichen Bewegungsanalyse bei einer Laufgeschwindigkeit von bis zu 30 km/h steht dem Anwender zudem das DIERS 4D high performance Lab zur Verfügung. Kerntechnologie ist auch hier das Rücken- und Wirbelsäulenmessgerät DIERS formetric 4D, kombiniert mit 4 schnellen, leistungsstarken IDS Kameras zur Videoganganalyse der Beine von allen Seiten und einem Laufband mit integrierter Fußdruckmessplatte. Alle Geräte sind für die simultane Messung des gesamten Körpers miteinander kombiniert.

Bis zu 5 uEye Kameras pro Gerät im Einsatz

Die uEye CP steht für "Compact Power" und eignet sich dank ihres hohen Funktionsumfangs mit umfassender Pixelvorverarbeitung und ihrer geringen Größe von nur 29 x 29 x 29 mm für Industrieanwendungen aller Art. Der interne 120 MB Bildspeichers zum Zwischenspeichern von Bildsequenzen qualifiziert sie auch für Multikamerasysteme. Die USB 3.0 Kameras ermöglichen eine hohe Datenrate von 420 MByte/s, geringe CPU-Auslastung und einfache Integration. Anwendern können aus einer großen Anzahl moderner CMOS Sensoren von Herstellern wie Sony, CMOSIS, e2v und ON Semiconductor mit unterschiedlichsten Auflösungen wählen.

Kameramodul DIERS leg axis posterior high performance

Das Modell UI-3040CP-M-GL Rev. 2 ermöglicht eine ausgezeichnete Bildqualität auch bei wenig Licht oder bei Aufnahmen von sich schnell bewegenden Objekten. Der integrierte Global-Shutter CMOS-Sensor IMX273 aus der Pregius-Reihe von Sony punktet insbesondere durch seine Bildqualität, seine hohe Empfindlichkeit und den großen Dynamikbereich. Mit einer Auflösung von 1,57 MPixel (1448 x 1086 px) bei 3,45 µm großen Pixeln erreicht er stolze 243 fps. Das macht die Kamera ideal für klassische Industrieanwendungen wie bspw. die Oberflächeninspektion aber auch für detaillierte Bildauswertungen in der Medizintechnik

Die UI-3240CP-M-GL Rev.2 ist eine besonders leistungsstarke Industriekamera mit dem e2v 1,3 Megapixel CMOS-Sensor. Dieser Sensor ist einer der empfindlichsten Sensoren im IDS-Portfolio. Neben der herausragenden Lichtempfindlichkeit, zeichnet sich die Kamera durch eine Reihe von Zusatzfunktionen aus: So bietet der Sensor bspw. jeweils zwei, im laufenden Betrieb umschaltbare Global- und Rolling-Shutter-Varianten und dadurch maximale Flexibilität bei wechselnden Anforderungen und Umgebungsbedingungen.

USB 3 uEye CP - Unglaublich schnell, unglaublich zuverlässig, unglaubliche Sensoren