С каждым годом человечество отдаляется от неудобств. Данная программа является инновационным решением по изучению биомеханики. Вместо того, чтобы в каждом заведении проводить свои личные опыты, можно воспользоваться уже существующими решениями и значениями, которые были заложены специалистами на основе одного глобального эксперимента.
OpenSim – это программное обеспечение в свободном доступе для моделирования людей, животных, роботов и окружающей среды, а также позволяет моделировать их взаимодействие и движение, имеет графический пользовательский интерфейс (GUI) для визуализации моделей, генерации и анализа моделирования. Включает в себя интерфейс прикладного программирования (API), которые разработчики могут использовать, чтобы расширить программное обеспечение.
OpenSim можно использовать, чтобы изучить возможные причины падающей походки, это одна из наиболее распространённых аномалий походки среди больных церебральным параличом. Аномалия характеризуется чрезмерным сгибанием колена в фазе опоры, которая часто сопровождается преувеличенным сгибанием и внутренней ротацией бедра. Одной из предполагаемых причин наклонной походки – короткие сухожилия (подколенные). Иногда хирурги-ортопеды удлиняют эти сухожилия в попытке улучшить осанку и походку пациентов с церебральным параличом. Однако, и другие причины чрезмерного сгибания колена имеют место быть, дальнейшее удлинение подколенных сухожилий может ослабить прочность этих мышц.
Чтобы хирургу было проще определить, является ли оправданной процедура удлинения мышцы бедра, единственный возможный путь решить являются ли мышца пациента короче, чем «нормальные» – это создать модель опорно-двигательного аппарата и сравнить длины мышц в течение цикла падающей походки пациента с длиной мышцы в течение цикла нормальной походки.
Можно снять показания с больного с помощью энкодеров и перенести их в OpenSim, что позволит опровергнуть или подтвердить необходимость операции. Если существует необходимость только в теоретическом изучение данной проблемы, то в OpenSim уже включены экспериментальные данные, снятые с реальных пациентов.
Для этого сперва нужно будет загрузить модель с нормальной походкой gait2392_simbody.osim (в последующем желательно переименовать ее). Далее загружаем файл движения crouch1.mot, который находится в папке Gait2392_SimbodyTutorial1. Этот файл содержит данные падающей походки, а также есть два файла, в которые занесена падающая походка других пациентов. OpenSim позволяет загружать несколько моделей одновременно. Чтобы открыть вторую модель заново открываем файл gait2392_simbody.osim (если после загрузки не будет видно вторую модель, то необходимо нажать кнопку «R»). Вторая модель, которую загрузили, автоматически становится текущей (current), а предыдущая модель в окне вида становиться полупрозрачной. После этого, во вторую модель загружаем движение нормальной ходьбы normal.mot. OpenSim может синхронизировать несколько движений, позволяя одновременно анимировать несколько моделей и их движения (ветка Motions каждой модели в Navigator, зажав Ctrl выбираем оба движения, затем правой кнопкой мыши по одному из них, во всплывшем меню нажимаем Sync. Motions.). Чтобы анимировать модели и визуализировать оба этих движения нажмите play. Обратите внимание, что оба движения синхронизировались. Включите стрелочку loop, есть возможность регулировать скорость анимации и вращать модели (Рис. 1).
- Рис. 1 Строка управления анимацией
Представленные возможности с должным вниманием позволят совершить прорывы в таких областях, как медицина и робототехника. Сами же создатели рассматривали биомеханику с целью создания экзоскелетов и протезов для людей с ограниченной подвижностью.
Библиографический список
- Open TK // официальный сайт разработчиков библиотек OpenTK [Электронный ресурс] URL: https://simtk.org/projects/opensim/