2.2 Systém emed-at a principy měření (Novel, 2006)

Jedná se o plantografickou senzorickou plošinu fungující jako elektronický systém pro získávání a hodnocení informací o distribuci tlaku chodidla ve statických i dynamických podmínkách (obr. 8). Plošina od firmy novel je opatřena kalibrovanými kapacitními senzory.

Obr. 8: plošina emed-at (viz ¹)

Technickými parametry této plošiny jsou:

Pro práci s plošinou je vyžadován operační systém Windows XP nebo 2000. Plošina začíná automaticky snímat data s prvním kontaktem nohy a plošiny. Data o měření plantárního tlaku z plošin jsou sbírána a zobrazována prostřednictvím emed – softwaru (obr. 9), který je dostupný v několika různých verzích od základní až po nejpokročilejší.

Obr. 9: znázornění programových možností na obrazovce (viz ¹)

Tato verze umožňuje:

• měřit a nahrávat tlak nohy ve statickém a dynamickém režimu
• přijímat data od tří kamer současně
• měřit chůzi z obou směrů
• automatické rozpoznání pravé a levé nohy
• zprůměrovat hodnoty vícenásobných měření
• zobrazit hodnoty tlaku ve dvou i trojrozměrném obrázku (obr. 10, 11)
• zobrazit linii kroku (centra tlaku), a to i trojdimenzionálně
• zobrazit odvíjení chodidla po jednotlivých časových okamžicích
• zobrazit informace z plošiny a z kamer synchronizovaně a uložit je jako jeden kombinovaný soubor
• vytvořit obrázek maximálních tlaků
• zobrazit izobarický obrázek
• zobrazit graf závislosti tlaku, síly a plochy kontaktu na čase
• zobrazit časové integrály síly
• vytisknout obrázek s hodnotami plantárního tlaku v měřítku 1:1
• vkládat do souborů komentáře
• měřit délku a šířku nohy
• hlasitou komunikaci programu

Obr. 10: výsledný obraz tlakového pole na plosce chodidla

Obr. 11: znázornění výsledného tlakového 3D modelu chodidla

Pro práci s naměřenými a uloženými daty je určen program novel database essential. Tento program poskytuje řadu tabulek s daty jednotlivých pacientů, která byla získána prostřednictvím systémů emed, pedar (měřicí vložka do boty) a pliance (plastická podložka deformující se a měřící deformace ve všech třech dimenzích), dále potom s ostatními informacemi o pacientech, jako jméno, věk, tělesné změřené či vypočítané parametry. Tento program také zprostředkovává přístup do dalších programů firmy novel, jako je například novel foot report. S naměřenými hodnotami lze provádět další výpočty, od základních statistických charakteristik až k spektrální analýze (Sebera, Seberová, 2002; Seberová, Sebera 1999).

Novel foot report poskytuje automatickou analýzu pedografických měření ve formě posudku. Standardní posudek obsahuje analýzu tlaku v několika předem definovaných oblastech chodidla. Tento posudek je dostupný ve formátu html tak, aby se dal posílat a prohlížet na internetu, nebo je také možno vytvořit tradiční tištěnou verzi. Navíc jsou také dostupné speciální lékařské verze.

Emed systém se aktuálně používá v diabetických klinikách, dále je využíván pediatry, ortopedy, zdravotními, fyzioterapeutickými centry, sportovními fakultami. Na Fakultě sportovních studií v Brně vlastní plošinu emed-at katedra kineziologie.

2.2.1 Fyzikální veličiny ve spojení s pedobarometrií

Nejčastěji pracujeme s veličinami síla a tlak. Síla vyjadřuje vzájemné působení dvou a více objektů. Toto působení může být prostřednictvím přímého kontaktu (např. tření, odpor prostředí) nebo prostřednictvím silového pole (elektrická a magnetická síla, gravitační síla). Sílu značíme písmenkem F. Základní jednotkou síly je newton se značkou N, přičemž její rozměr je kg × m/s².

Tlak je fyzikální veličina označovaná symbolem p (z anglického pressure), vyjadřující poměr velikosti síly F, působící kolmo na rovinnou plochu a rovnoměrně spojitě rozloženou po této ploše, a obsahu této plochy S, tedy p = F / S. Mezinárodní jednotkou je pascal (Pa). (Wikipedia, 2010)

2.2.2 Senzory a snímací frekvence

Při výběru měřícího zařízení, musíme zvážit předpokládané hodnoty tlaku a zátěžové rychlosti, abychom zajistili správnou funkčnost senzorů a tím i celého systému. Měřící frekvence by měla být dostatečně vysoká na to, aby správně zachytila změny měřených parametrů. Pro chůzi je zpravidla dostačující frekvence 25 až 50 Hz, zatímco při běhu by se za stejné snímací frekvence větší přírůstek síly nezobrazoval příliš přesně. Také prostorové rozlišení senzorů je určující pro výši znázorněného tlaku. Čím menší je hustota senzorů, tím vyšší jsou zpravidla naměřené hodnoty měřeného tlaku. Výsledky z komerčních měřicích desek (platforem), které mají 1 až 9 senzorů na čtvereční centimetr (rozlišení 10 × 10 mm až 3 × 3 mm), nejsou proto přímo srovnatelné. Proto by mělo být vždy udáno, s jakou frekvencí, a s jakou hustotou senzorů bylo měřeno.

2.2.3 Měření se systémem emed

Po zjištění a evidenci základních dat o pacientu se provádí základní statické vyšetření na plantografické desce ve stoje, kde se zjišťuje rozložení zátěže chodidel při stoji. Výsledkem je plantogram, kde je pomocí barevného spektra znázorněna intenzita zatížení. Vyšší tlak je vyznačen teplými barvami. Dále se zobrazí absolutní zátěž obou končetin v procentech.

Následuje měření tlaků při chůzi. Vlastní měření provádíme po instruktáži a několika zkouškách. Je důležité, aby se vyšetřovaný uvolnil, šel přirozeně, plynule a díval se dopředu. Na obrazovce můžeme sledovat rychlost chůze (doba kontaktu chodidla s měřící deskou). Při studiu počtu pokusů potřebných pro zajištění přijatelné reliability bylo zjištěno, že je žádoucí změřit alespoň tři pokusy (program umožňuje zprůměrovat všechny tři a vytvoří jeden výsledný obraz).

Výsledkem měření je tzv. „nožní sken“, což je sumace tlaků celé nohy v kontaktní fázi s podložkou. Dále můžeme srovnávat stojné fáze obou nohou vedle sebe a další průběh chůze (dopad, střední stoj, odraz). Program také umožňuje vytvořit z naměřených hodnot 3D grafiku a analýzu, zastavení děje, nucený posun – to vše s pomocí časové osy. Důležitým prvkem je také znázornění osy pohybu a těžiště. Při každém měření je třeba vnímat celý pohybový aparát vyšetřované osoby. (Havrda, 2004)

Následující kritéria by měla být při měření dodržena:

1) Lávka

Plošina by měla být pokud možno zapuštěna do lávky, aby z lávky pacient plynule přešel na plošinu (obr. 12). Následně se doporučuje zakrýt celou lávku (např. tenkou vrstvou koženky), aby testovaná osoba nevěděla, na kterém místě se plošina nachází. Tímto způsobem docílíme toho, aby se proband nepokoušel cíleně trefovat senzorickou desku. Doporučuje se používat 7m dlouhou a 1,2m širokou lávku, kde po přibližně 4–0,76 metrech bude umístěna senzorická deska. Jen s tímto opatřením je možné osoby měřit v přirozené chůzi, bez nežádoucích projevů při zrychlení či zaváhání.

Obr. 12: zapuštění plošiny emed do lávky (viz ²)

2) Metoda prvního, druhého či třetího kroku

Testovaná osoba stojí před senzorickou deskou, prvním krokem došlapuje na desku a dále pokračuje několik kroků za desku. Tato metoda sice neodpovídá volné chůzi, přesto poskytuje velmi dobré reprodukční hodnoty. Tento postup měření je zejména vhodný v omezených prostorech.

Studie výzkumných metod pro pedografické plošiny srovnávaly, kterým krokem by měla měřená osoba dosáhnout podložky měřící tlak. Výsledkem bylo zjištění, že pro měření různých parametrů lze doporučit různé metody – například pro zjištění nejvyššího tlaku v dané oblasti, stačí na plošinu došlápnout už prvním krokem. Při měření časových integrálů tlaku se doporučuje přesnější měření druhým krokem, protože jeho výsledky vysoce korelují s výsledky tříkrokového experimentu, avšak dvoukrokový je méně náročný pro měřené osoby z hlediska přesného umístění došlapu na plošinu. (S.A. Bus, A. de Lange, 2005)

3) Příprava měření

Pro dobrou diagnózu a správné posouzení chodidla by měla testovaná osoba během měření být na boso, či v tenkých ponožkách. Před samotným měřením požádejte probanda o opakovanou chůzi po lávce tak, aby se docílilo přirozené chůze. Dále nechejte probanda startovat jen z jedné strany lávky a přitom zaznačte jeho výchozí pozici. Dle došlapu změňte výchozí pozici tak, aby proband byl ve správné vzdálenosti od měřící desky a přirozenou chůzí došlápl na střed desky. Při testování můžete zaznamenat vzdálenost mezi výchozí pozicí a deskou, počet kroků potřebných k dosažení desky.

4) Rychlost chůze

Rychlost chůze při měření by měla odpovídat normální chůzi v běžném životě. Většinou to trvá několik minut, než se testovaná osoba dostatečně a přirozeně uvolní. V ideálním případě se může rychlost chůze změřit a zaznamenat (např. pomocí světelných závor). V průběhu měření může nastat situace, kdy se rychlost chůze s přibývajícími pokusy zvyšuje. Toto je samozřejmě nežádoucí a musí se dbát na to, aby se proband na začátku měření cítil přirozeně. Samotná rychlost by neměla kolísat více než o 5 %.

5) Držení těla

Testovaná osoba by měla mít uvolněné držení těla a paže by se měly přirozeně pohybovat podél těla. Proband by měl mít přirozený pohled vpřed a nedívat se na lávku či desku, čímž se zabrání nepřirozenému rozložení tlaku. Emed systém je velmi citlivé měřící zařízení, které na takovéto změny reaguje. Doporučuje se nalepit dva barevné proužky na protilehlou stěnu, podle kterých se testovaná osoba orientuje při došlapu pravou, respektive levou nohou.