Анализ движений человека с использованием стереофотограмметрии. Часть 3. Оценка и компенсация артефакта мягких тканей

При использовании оптоэлектронной стереофотограмметрии деформация и смещение кожи приводят к перемещению маркеров относительно подлежащей кости. Это перемещение представляет собой артефакт, влияющий на оценку кинематики скелетной системы и считающийся наиболее значимым источником ошибок при анализе движений человека. Представлен всесторонний обзор современного состояния методов оценки, минимизации и компенсации артефакта мягких тканей (STA). Показано, что STA превышает инструментальную ошибку, связанную со стереофотограмметрией, имеет частотные характеристики, сходные с характеристиками истинного движения костей, зависит от выполняемой задачи и не воспроизводится у разных испытуемых; среди сегментов нижних конечностей он наиболее выражен в области бедра. Показано, что в исследованиях in vivo надёжно можно определять только движения вокруг оси сгибания/разгибания в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах. К движениям вокруг других осей в этих суставах следует относиться с гораздо большей осторожностью, поскольку данный артефакт создаёт ложные эффекты, сопоставимые по величине с фактическим объёмом движений в этих суставах. Методы, направленные на минимизацию вклада этого артефакта и компенсацию его влияния, можно разделить на методы моделирования поверхности кожи и методы, учитывающие ограничения движений в суставах. Несмотря на многочисленные предложенные решения, задача надёжной оценки трёхмерной кинематики скелетной системы с использованием кожных маркеров пока не решена удовлетворительно, что существенно ограничивает вклад анализа движений человека в клиническую практику и биомеханические исследования. Для эффективной компенсации STA предлагается либо оценивать его индивидуальный для каждого испытуемого характер с помощью специально подобранных упражнений, либо определять его характеристики на основе большого числа измерений у представителей различных групп испытуемых. В качестве альтернативы приемлемое решение может обеспечить включение суставных ограничений в более общий подход к минимизации STA.