Vértebra a vértebra
Análisis ópticos posturales y de la espina dorsal con las cámaras industriales uEye
En Alemania, el dolor de espalda es una de las principales causas de baja por enfermedad y suele venir provocado por la falta de ejercicio, sobrecargas en el lugar de trabajo, malas posturas o sobrepeso. Estas dolencias pueden ir acompañadas de distensión muscular o de ligamentos e incluso de un desgaste de la columna vertebral y los discos intervertebrales. La osteoporosis, las enfermedades inflamatorias crónicas o las desviaciones de columna, como la escoliosis, pueden ser otras causas de dolor. Para realizar un diagnóstico exacto, hoy en día es posible utilizar sistemas altamente innovadores de medición 4D de la estática del cuerpo.
La empresa DIERS International GmbH, con sede en Schlangenbad, Alemania, ha diseñado el sistema DIERS formetric 4D para realizar escaneos ópticos ultrarrápidos de alta resolución de la espalda, la espina dorsal y la pelvis; todo ello sin contacto ni radiación. Una versión dinámica y módulos adicionales para determinar la movilidad de las vértebras cervicales, realizar análisis de la marcha o medir el eje de la pierna convierten este sistema en un laboratorio compacto de análisis del movimiento. El sistema consta de hasta 5 unidades de cámara, equipadas con cámaras industriales uEye de IDS Imaging Development Systems GmbH.
Aplicación
La serie de productos DIERS formetric satisface una amplia variedad de necesidades clínicas relacionadas con el análisis objetivo y cuantitativo de la estática del cuerpo y la postura. Gracias al sistema DIERS formetric se pueden evaluar y controlar de múltiples maneras desviaciones de columna como la escoliosis y muchas otras patologías relacionadas con la deformación de la columna vertebral. De esta forma, el usuario —por ejemplo un ortopedista— puede detectar desequilibrios musculares o lesiones posturales y realizar escaneos estáticos, es decir, con el paciente de pie delante del sistema.
La tecnología de medición DIERS formetric se basa en el principio físico de la triangulación. Un proyector de luz proyecta una rejilla en la espalda del paciente y una unidad de cámara se encarga de registrarla. Un software informático analiza la curvatura de las líneas y, a partir de ahí, utiliza la fotogrametría para generar un modelo tridimensional de la superficie, similar a un modelo de yeso. La exploración se realiza muy rápido y de forma muy segura para el paciente, puesto que no hay ni contacto ni radiación. Esta rapidez, unida a las dimensiones compactas del aparato de tan solo 1,5 x 3 metros, garantizan una elevada rentabilidad.
En comparación con otros sistemas, además de una reconstrucción de la superficie de la espalda el sistema DIERS formetric permite generar un modelo 3D de la espina dorsal sin utilizar puntos reflectantes. El sistema reconstruye automáticamente la curva de la columna y la posición pélvica. La tecnología 4D (3D + tiempo) garantiza una elevada precisión e incrementa sustancialmente la fiabilidad del diagnóstico en comparación con los métodos 3D. Por medio de la grabación y promediado de imágenes en serie (averaging), es posible compensar las variaciones posturales debidas a un inevitable balanceo del cuerpo del paciente durante la exploración. Además, se pueden realizar secuencias de medición para analizar la postura y desarrollar estudios funcionales durante un período determinado de tiempo.
Módulos adicionales para un análisis integral del movimiento
Para poder realizar exploraciones en movimiento, la empresa alemana ha desarrollado con DIERS 4D motion® una versión dinámica del sistema DIERS formetric. Durante la exploración, el paciente camina sobre una cinta de correr. Por medio de un sistema avanzado de proyección y cámara (60 imágenes por segundo) y de un software desarrollado por el propio fabricante se puede medir la compleja interacción entre columna y cadera durante la marcha y reproducirla por medio de imágenes en movimiento. Esto permite analizar la rotación de la columna y confeccionar modelos de movimiento de la espina dorsal. También se pueden simular correcciones como la alineación de la columna o la compensación de la longitud de las piernas, por ejemplo mediante el empleo de plantillas ortopédicas.
Los módulos adicionales amplían el abanico de aplicaciones del sistema hasta convertirlo en un laboratorio compacto de análisis del movimiento. Los módulos de cámara opcionales DIERS leg axis posterior y lateral para el análisis por vídeo de la geometría del eje de la pierna permiten, por ejemplo, detectar y registrar asimetrías tanto de pie como durante la marcha. Para ello, el software del sistema registra los puntos reflectantes colocados en el paciente y calcula patrones de movimiento (dinámicos) y ángulos de movimiento (estáticos y dinámicos). Esto permite reproducir y comprobar los efectos de las correcciones de pie y postura en los ejes de las piernas.
Con el módulo Cervical Spine se puede registrar además tridimensionalmente la movilidad de la columna cervical. Los datos de medición y las asimetrías se representan gráficamente y se pueden analizar. El proceso de medición se realiza mediante un capucha ligera especial. El sistema DIERS formetric 4D requiere una unidad de cámara adicional para el módulo Cervical Spine.
El usuario también dispone de una solución tecnológica de última generación para el análisis integral del movimiento a una velocidad de marcha de hasta 30 km/h: el DIERS 4D high performance Lab. La tecnología clave de este sistema es, de nuevo, el aparato DIERS formetric 4D para la medición de la espalda y la columna vertebral, pero en esta ocasión combinado con cuatro cámaras rápidas y potentes de IDS para el videoanálisis de la marcha desde los cuatro costados y con una cinta de correr que lleva una plataforma de medición de la presión plantar integrada. Todos los aparatos están perfectamente sintonizados para garantizar la medición simultánea de todo el cuerpo.
Gracias a la integración de estos y otros sistemas de medición, por primera vez es posible analizar de forma integral las complejas interacciones biomecánicas que se producen en el aparato motor del cuerpo humano. El amplio abanico de aplicaciones abarca desde el diagnóstico médico hasta las ciencias del deporte o las terapias de rehabilitación. El sistema permite detectar, por ejemplo, casos de escoliosis, oblicuidad y rotación pélvica, osteoporosis y artrosis, así como realizar exploraciones neurológicas (p. ej., test de Romberg) y posturales (test de Matthiaß, test de Flamingo), entre muchas otras. Cada unidad cuenta con hasta 5 cámaras industriales uEye CP de IDS.
Para nuestros equipos utilizamos los modelos de cámara UI-3040CP y UI-3240CP. La interfaz USB 3 y las velocidades que alcanzan ambos modelos fueron determinantes a la hora de elegirlos.
Hasta 5 cámaras uEye por unidad
La amplia funcionalidad, el extenso preprocesamiento de píxeles y las dimensiones compactas de tan solo 29 x 29 x 29 mm que presenta la uEye CP —sinónimo de "Compact Power"— la convierten en la cámara ideal para todo tipo de aplicaciones industriales. La memoria gráfica interna de 120 MB para el almacenamiento temporal de secuencias de imagen la hace también idónea para aplicaciones multicámara. Las cámaras USB 3.0 ofrecen una elevada tasa de transferencia de datos que llega a los 420 MByte/s, una menor carga de la CPU y una integración sencilla. Los usuarios pueden elegir entre una amplia variedad de modernos sensores CMOS de fabricantes como Sony, CMOSIS, e2v y onsemi, que cubren un enorme abanico de resoluciones.
El modelo UI-3040CP-M-GL Rev. 2 permite obtener una calidad de imagen extraordinaria también con poca luz o en capturas de objetos que se mueven rápidamente. El sensor CMOS global shutter IMX273 integrado de la serie Pregius de Sony destaca especialmente por su calidad de imagen, su alta sensibilidad y su alto rango dinámico. Con una resolución de 1,57 MP (1448 x 1086 px) y un tamaño de píxel de 3,45 µm puede ofrecer unos fantásticos 243 fps. Se trata, por tanto, de un modelo ideal para aplicaciones industriales clásicas tales como la inspección de superficies o la evaluación detallada de imágenes en aplicaciones médicas.
La UI-3240CP-M-GL Rev.2 es una cámara industrial especialmente potente gracias al sensor CMOS e2v de 1,3 megapíxeles que incorpora. Este sensor es uno de los sensores más sensibles de la gama IDS. Además de por su extraordinaria sensibilidad lumínica, esta cámara destaca por el amplio abanico de funciones que ofrece. Así, por ejemplo, el sensor que incorpora permite alternar durante el funcionamiento entre global y rolling shutter, lo que ofrece una extraordinaria flexibilidad a la hora de adaptarse a requisitos y condiciones ambientales variables.
Ambos modelos se pueden integrar fácilmente en la aplicación del cliente, tal y como resalta Christian Diers: "Para integrar las cámaras en nuestro software utilizamos el kit IDS SDK, lo cual nos aporta un enorme valor añadido, puesto que nos permite garantizar y comprobar muy fácilmente el correcto funcionamiento de las cámaras en nuestro sistema. Los ajustes relativos a factores ambientales, como la luminosidad o el contraste, también los controla automáticamente el paquete de software de IDS".
Perspectiva
El sector de las tecnologías médicas se encuentra fuertemente regulado, por lo que para introducir cualquier novedad, cambio o producto hay que superar primero numerosos procesos de certificación y homologación muy exigentes. Al mismo tiempo, la presión de precios se incrementa. No obstante ello, DIERS trabaja actualmente en diversos proyectos de desarrollo que incluyen desde la fabricación de plantillas ortopédicas hasta proyectos de investigación relacionados con el ámbito asistencial y las terapias de rehabilitación. Además de las cámaras industriales clásicas 2D, también nos podemos imaginar modelos 3D que, de forma inherente, introducen el componente espacial.
Las tecnologías médicas son un campo de investigación y desarrollo apasionante, puesto que la aparición de nuevos productos suele conllevar nuevas perspectivas y esperanza para los pacientes. El procesamiento de imágenes tiene múltiples aplicaciones en este ámbito y puede impulsar la aparición de procedimientos de análisis y diagnóstico completamente nuevos: sin contacto, sin radiación y sin dolor para el paciente. El sistema de DIERS International es un ejemplo de ello: vértebra a vértebra, imagen tras imagen para obtener una perspectiva integral.
USB 3 uEye CP: increíblemente rápida y fiable con sensores extraordinarios
- Interfaz: USB 3
- Modelo: UI-3240CP-M-GL
- Tipo de sensor: CMOS
- Fabricante: e2v
- Frecuencia de imagen: 60,0 fps
- Resolución (HxV): 1280 x 1024 px
- Obturador: Global-Shutter, Global-Start-Shutter, Rolling-Shutter
- Formato de sensor: 1/1.8"
- Resolución: 1,31 MP
- Dimensiones: 29 x 29 x 29 mm
- Peso: 49 g
- Conexiones: USB 3.0, Micro-B, atornillables
- Aplicaciones: procesamiento industrial de imágenes, ingeniería mecánica, inspección de superficies, tecnologías médicas, sistemas de tráfico y transporte, aseguramiento de la calidad, etc.
- Interfaz: USB 3
- Modelo: UI-3040CP-M-GL
- Tipo de sensor: CMOS
- Fabricante: Sony
- Frecuencia de imagen: 243 fps
- Resolución (HxV): 1448 x 1086x
- Obturador: Global Shutter
- Formato de sensor: 1/3"
- Resolución: 1,57 MP
- Dimensiones: 29 x 29 x 29 mm
- Peso: 49 g
- Conexiones: USB 3.0, Micro-B, atornillables
- Aplicaciones: procesamiento industrial de imágenes, ingeniería mecánica, inspección de superficies, tecnologías médicas, sistemas de tráfico y transporte, aseguramiento de la calidad, etc.
Cliente
DIERS International GmbH es una empresa familiar altamente innovadora que, desde 1996, desarrolla, fabrica y comercializa con éxito sistemas de medición biomecánica. Su objetivo es satisfacer las exigencias clínicas cada vez más elevadas de la medicina interdisciplinaria, para lo cual ofrece una extensa gama de sistemas de medición del aparato motor humano.
www.diers.com
