Orthopedics, sport medicine, rheumatology, rehabilitation (Council of Medical and Biological Sciences)
55 %
Ortelius classification: Physiotherapy
Technical Mechanics (Council of Physical Sciences)
25 %
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)
20 %
Ortelius classification: Plastics technology
Panel
Clinical Medicine
Department or equivalent
Ortopédiai Klinika (Semmelweis University)
Participants
Aradi, Petra Gresits, Orsolya Zsuzsanna Grósz, Gábor Halász, Marianna Hevér, Dalma Kisfaludy, Márta Kiss, Rita Koleszár, András Kővári, Eszter Krausz, Kornélia Nagyné Szabó, Orsolya Tamás, Péter Terebessy, Tamás
Starting date
2015-01-01
Closing date
2019-12-31
Funding (in million HUF)
38.882
FTE (full time equivalent)
14.00
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A gyermekkori gerinc deformitások gyakori eltérések a gyermekrendelőkben. Az elmúlt években tapasztalt technikai fejlődéssel olyan új eszközök jelentek meg, amelyekkel dinamikus viszonyok között működő mérési eljárások fejleszthetők. Az ortopédiai vizsgálatokban egyre nagyobb szerepet kapó mozgáselemző mérésekkel különböző mozgásformák során rögzíthetők a test egyes szegmentumainak és ízületeinek kitérései. Az alsó végtagi mozgásanalitika igen nagy fejlődésen ment keresztül, amely során kitüntetett figyelem jut a különböző patológiás állapotokban megfigyelhető járásminták elemzésére. A mozgáselemző rendszerrel és a felülettérképezésre képes eszközökkel újfajta mérési módszer alakítható ki. Vizsgálatunk célja, hogy a járáslabor mozgáselemző rendszerére és a mélységszenzorokra alapozva dinamikus, real time mérési eszközhátteret hozzunk létre, amely újszerű, integrált alkalmazása minőségileg új vizsgálati lehetőséget teremtene gerinc deformitásban szenvedő betegeinknél. A mérési metodika tesztelését enyhe fokú gerincferdülésben szenvedő betegeinknél a hagyományos korzett kezeléstől eltérő, általunk fejlesztett újfajta korrekciót ígérő ruházatban tervezzük.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Vizsgálatunkban a gerinc non-invasiv, dinamikus körülmények között megvalósítható modellezésére alkalmas mérési módszert keressük. Elképzelésünk alapján a járáslabor mozgáselemző rendszere és a hát felszínének mozgás közbeni, a mélységszenzorral valós időben meghatározott 2,5D-s modelljének kapcsolt feldolgozása lehetővé teszi a gerinc térbeli alakjának statikus és dinamikus meghatározását. A megfelelő anyagból készített és megfelelően szabott alsóruházati termék olyan korrekciót eredményezhet, amelynek hatása a mérési módszerünkkel számszerűen megjeleníthető. Megfelelő eredmények esetén az újfajta korrekciót ígérő ruházati termék klinikai alkalmazását is megfontolhatjuk enyhe gerincferdülésben szenvedő betegeink kezelésekor. A korrekciós ruha geometriai kialakítása, valamint a gerinc, a test és a testtel szoros kölcsönhatásban levő ruha viselkedésének modellezése a kutatás egyik központi célja.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az új mérési módszerrel a gerinc deformitások patológiáját dinamikus viszonyok között értékelhetnénk, amely a hagyományos statikus viszonyokat tükröző képalkotó eljárásokhoz képest sokkal komplexebb megítélési lehetőséget jelentene. A sugárterhelés kiiktatásával rendszeresen és objektív módon ellenőrizhető az elrendelt terápia sikeressége. A nyert eredményeink felhasználhatók a gerinc deformitások kezelésének tervezésében és az eredmények monitorozásában. Megfelelő szoftver és eszközfejlesztés esetén a mindennapi gyakorlatban is segítséget nyújtó mérési metodikát alakíthatnánk ki. A korrekciós ruha geometriai kialakítása, valamint a gerinc, a test és a testtel szoros kölcsönhatásban levő ruha viselkedésének modellezése a mérési módszerünk tesztelésén túl újfajta korrekciós lehetőség kialakítását jelenthetné.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A gyermekkori gerinc deformitások gyakori eltérések a gyermekrendelőkben. Leggyakrabban hanyag testtartásról, gerincferdülésről és Scheuermann-betegségről beszélhetünk, amelyeket középsúlyos esetben műanyag korzettel vagy elkerülhetetlen esetben műtéttel korrigálunk. A diagnosztikában elfogadott és minden esetben használt képalkotó eljárás a kétirányú terheléses teljes gerinc röntgen felvétel, amellyel statikus körülmények között megfigyelhetők a strukturális elváltozások. Vizsgálatunkban a gerinc non-invasiv, sugárterhelés nélküli, dinamikus körülmények között megvalósítható modellezésére alkalmas mérési módszert keressük. Feltételezésünk szerint járáslaborunk mozgáselemző rendszerével, és a bőr felülettérképezésére képes mélységérzékelő kamerákkal minőségileg új vizsgálati lehetőséget hozhatunk létre. Vizsgálatunkban a mérési módszerünk tesztelésére enyhe gerinc deformitásban szenvedő gyermekeknél újszerű korrekciós ruházatot alakítunk ki, amely megfelelő eredmények esetén akár a mindennapi gyakorlatban is használható lenne.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Spinal deviations in childhood are the most common deviations seen in pediatric clinics. The technological advancements of the past few years have provided us with instruments that allow the development of dynamic analysis systems. Using motion analysis - which plays an increasing role in orthopedic research - it is possible to record the range of motion of separate body segments and joints during different movements. Lower limb motion analysis has evolved highly, with special emphasis on the analysis of gait patterns observed in pathological conditions. With instruments capable of motion analysis and mapping a new measuring technique may be developed. The goal of our study is to develop a dynamic real-time measuring device based on the motion analysis of the gait analysis laboratory and depth sensors, allowing a new, integrated analysis of spinal deformities in our patients. We plan to test the new analytic method on patients suffering from mild scoliosis, who are undergoing conservative treatment in a new type of correctional garment (our innovation), as an alternative to traditional brace treatment.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. In our study we are searching for a non-invasive analytic method allowing dynamic modeling of the spine. It is our theory that the integrated processing of the information from the gait analysis system and the 2,5D model using real-time recordings from the surface of the back recorded by the depth sensors allows both static and dynamic mapping of the spine. The correction of the undergarment - made from the appropriate materials, and fitted correctly - may be recorded with this analytic method. In case of appropriate results, we will consider clinical application of the correctional garment in the treatment of children suffering from mild scoliosis. One of the main goals of this study is to analyze the spine, the body, the geometrical features, and interaction of the correctional garment with the body.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. This new analytical method allows us to study pathologies of the spine under dynamic conditions, which is significantly more complex compared to traditional static radiological methods. With our method therapeutic progress may be monitored objectively on a regular basis, without radiological exposure. The results may contribute to the planning of spinal deformity treatments, and also to monitoring success. With the development of proper software and equipment we may establish an analytic method that may become a helpful tool in everyday practice. Besides testing our analytical method studying the spine, the body, the geometrical features, and interaction of the correctional garment with the body may provide a new correctional method.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Spinal deviations in childhood are deviations commonly seen in pediatric clinics. Most patients suffer from slouching, scoliosis or Scheuermann’s disease, which, in moderate cases must be corrected with a brace, or in more severe cases with surgery. The gold standard in radiological investigation is a bi-directional X-ray of the entire length of the spine, with the child standing upright. This allows visualization of structural deficiencies under static conditions. In our study we are searching for a non-invasive analytic method allowing dynamic modeling of the spine. It is our theory that the integrated processing of the information from our gait analysis system and the depth sensors would allow a more advanced analytical method. To test our analytical method we developed a new type of correctional garment for children suffering from mild scoliosis. In case we record good result, this may have the potential for everyday applications.
Final report
Results in Hungarian
A gerinc modellezésére sugárzásmentes mérőrendszert, mérési protokollt és mérőszoftvert fejlesztettünk. A méréseket egészséges és gerincdeformitással élő fiatalokon végeztük el. A vizsgált személyekről statikus felvétel, és futószalagon járás közben végzett, dinamikus vizsgálat készült. A statikus mérések alkalmával a felvételek során 90 mélységképet rögzítettünk, amelyek 1 cm-es szeleteihez n-ed fokú polinomot illesztettünk. A kapott görbékkel közelíthető a hátfelszín aszimmetriája, amely a gerinc frontális síkú görbületét modellezi.
A gerincoszlop helyzetének pontos azonosítására 3 segédmarkert helyeztünk fel a C7-es csigolyára és a keresztcsont két oldalára. Az alsó két marker felezőpontja és a harmadik marker által meghatározott egyenes levetítve a hátfelszínre egy térgörbét eredményez, amely megfeleltethető a gerinc sagittális irányú görbületének. Meghatároztuk a térgörbe inflexiós pontjait, amelyekből húzott érintők bezárt szögeit összevetettük a betegek oldalirányú rtg. felvételén mért Cobb-fok értékekkel.
Az előzetes, ruha nélküli mérések alapján kialakításra került egy alapruházat, amelyet minden esetben egyéni szükségleteknek megfelelő panelrendszerrel lehet kiegészíteni. A ruházat nemcsak a törzset, hanem a csípőt és az alsó végtagok felső részét is magában foglalja, ezáltal három pontos korrekciót létrehozva.
Results in English
New radiation free measurement tool, measurement protocoll and software was developed for modelling the shape of the spine. Our measuerement were performed on healthy volunteers and patients with spinal deformity. Static and dynamic (treadmill) back surface images were taken. All the back surface captures involved 90 depth images and the images were sliced in every cm horizontally and an n grade polynom was fitted to the slices. The resulted curves aproximated the asimmetry of the back surface. This asimmetry is modelling the frontal plane spinal deformity.
Three reflective marker were placed on the C7 vertebra and the two side of the sacrum. The midpoint of the two lower markers and the C7 marker set a line. The projection of this line on the back surface resulted in a 3D curve which modells the sagittal curves of the spine. Tangents were driven to the inflexion point of the curve and the angles between this lines were compared to to the Cobb angles measured on the lateral plane radiographs of the patients.
A basic dress was created based on the native measurement of the children and all dresses were complemented with special corrective panels. The dresses covered not only the trunks but also the hips andtights which resulted in the possibility of 3D correction.
Szakály Norbert, Dr. Terebessy Tamás: Hátfelszín mérése Microsoft Kinect-tel, In: Barabás, István (szerk.) XXVII. Nemzetközi Gépészeti Konferencia OGÉT 2019 Nagyvárad, Románia : Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT) (2019) 632 p. pp. 528, 2019
Nagyné Szabó Orsolya: BODY POSTURE CORRECTION CLOTHES FOR CHILDREN, Bayoumi, Hosam (szerk.) Proceedings Book of 9th ICEEE -2018 International Conference on Climate Change and Environmental (Bio) Engineering Budapest, Magyarország : Óbudai, 2018
Nagyné, Szabó Orsolya ; Papp-, Vid Dóra: Tartásjavító ruházat óvodás korú gyermekeknek, In: Bodáné, Kendrovics Rita (szerk.) Hazai és külföldi modellek a projektoktatásban : Nemzetközi Tudományos Konferencia tanulmánykötete Budapest, Magyarország : Óbudai Eg, 2018
