導讀

非接觸無輻射的 DIERSformetric是全球領先醫療設備研發公司 DIERS 推出的脊柱測量系統，友思特伙伴 IDS 為該系統提供了可集成的高性能uEye相機模塊，助力該系統精確完成高分辨率的靜態捕捉或動態分析的功能。

背部疼痛是德國人病假中的一項主要原因，通常由缺乏運動、工作中身體單側受力或者超重引起。背痛通常伴隨著肌肉和韌帶拉傷，甚至脊柱和椎間盤的磨損和撕裂。當然，背痛誘因也可能是骨質疏松癥、慢性炎癥性疾病或脊柱畸形（側彎）。創新的人體靜力學4D測量系統可用于精確診斷。

DIERS 國際股份有限公司（德國）通過DIERS formetric 4D系統實現了對人體背部、脊柱和骨盆的快速、高分辨率的光學測量（非接觸式且無輻射）。DIERS formetric 4D提供輔助模塊用于動態測量頸椎活動度或步態分析以及腿軸測量，這一特點使該系統成為一個小型運動分析實驗室。該系統配備了友思特戰略伙伴 IDS 的uEye工業相機，最多可集成5臺相機。

客戶應用：DIERS formetric 4D測量系統

針對有關人體靜力學和姿勢的客觀定量分析的大量臨床問題，DIERS formetric 產品系列為我們提供了答案。脊柱側彎等各種脊柱畸形可在系統上直觀地展現，并且可以進行各種進展檢查。這樣一來，矯形外科醫生等用戶可以檢測到肌肉系統失衡或存在的體位缺陷。測量方式為靜態測量，即病人會站在系統前面進行測量。

借助DIERS formetric 4D測量系統進行背部掃描

DIERS formetric 測量技術是一種基于三角測量原理的物理測量技術。光投影儀在病人的背上投射出網格線，并由一臺相機進行記錄。再由計算機軟件分析線曲率，并使用攝影測量（圖像測量）方法生成人體表面的三維圖像，類似于虛擬石膏模型。對患者來說，該檢查速度快捷、完全無輻射且為非接觸式。除了以上優點之外，該測量系統僅需 1.5×3m 的空間，確保了經濟高效。

脊椎表面、高度圖、脊椎曲率和條形投影(f.l.t.r.)

與其他系統相比，DIERS formetric 不僅提供了人體背部的表面模型，而且還提供了脊柱的3D模型，且無需使用反光標記。該系統能獨立重建脊柱的空間走向和骨盆的位置。此外，4D技術（3D + 時間變量）使其具有非常高的準確性，與3D方法相比，顯著提高了臨床信息價值。通過對一系列測量結果求取均值，可以最大限度地減少檢查過程中小幅度身體擺動對結果產生的影響。此外，還可使用測量序列進行姿勢分析和功能研究。

用于整體動態運動分析的額外組件

為了能夠在運動中進行檢查，該公司還在其產品系列中推出了DIERS formetric系統的動態版本，即DIERS 4D motion?。患者在跑步機上跑步。DIERS 4D motion 系統使用最新的投影和相機技術（每秒捕捉60張圖像）和專門開發的軟件，可以在行走過程中測量脊柱和骨盆復雜的相互作用，并以動態圖像顯示。這實現了對椎體旋轉的分析以及對脊柱運動模型的創建。可對如脊柱矯直或腿長補償等矯正（例如通過使用矯形鞋墊）進行模擬。

動態脊柱測量

附加模塊增加了該系統的應用范圍，使其甚至可以用作一個小型運動分析實驗室。憑借DIERS腿軸后方和側方相機的可選模塊，該系統可用于基于視頻的腿軸幾何分析，比如確定和記錄姿態以及運動序列的不對稱性。系統軟件會檢測到病人身上的反光標記，并計算運動模式（動態）和角度（靜態和動態）。如對足部和姿勢進行矯正，則系統會直接顯示并檢查矯正治療對腿軸線的影響。

視頻步態分析和腿軸測量

通過附加的“頸椎”模塊，也可以對頸椎的活動度進行三維記錄。測量數據和不對稱性以圖形方式顯示，并可進行分析。測量過程中需要使用到特制的軟帽。DIERS formetric 4D 系統需要配備額外的相機系統，才可用于頸椎模塊。

用戶也可使用DIERS 4D high performance Lab，該系統運行速度高達 30km/h，是進行整體運動分析的高端解決方案。該系統的核心技術也與DIERS formetric 4D 背部和脊柱測量設備一樣，需要配備4臺運行快速、功能強大的IDS相機，用于從各個側面對腿部進行視頻步態分析，以及一臺集成了足部壓力測量板的跑步機。以上設備可以結合使用，對全身進行同步測量。

運行速度高達30公里/小時的整體運動分析

借助以上系統和其他測量系統的整合，人們有可能首次對人類肌肉骨骼系統中復雜的生物力學相互作用進行整體觀察。這套系統的應用范圍包括醫療診斷、訓練療法和運動科學，可用于檢測脊柱側彎、骨盆傾斜和旋轉、控制骨質疏松癥和關節炎的進展，以及用于神經系統檢查（如Romberg試驗）、姿勢測試（Matthiass測試、Flamingo測試）等。每臺設備可配備使用多達5臺IDS uEye CP工業相機。

高性能 uEye 相機模塊

uEye CP相機名稱中CP是“緊湊型電源(Compact Power)”的縮寫，憑借全面的像素預處理的高水平功能和僅為29 × 29 × 29mm的小巧尺寸，該相機適用于各種工業應用場合。憑借內置的用于緩沖圖像序列的120MB圖像內存，該相機也可以用于多攝像頭系統。USB 3.0 相機支持高達420 MB/s的數據速率，具有低CPU負荷且易于集成的特點。用戶可以從Sony、CMOSIS、e2v和onsemi等生產商中選擇多種不同分辨率的先進CMOS傳感器。

DIERS腿軸后部高性能相機模塊

UI-3040CP-M-GL Rev. 2型號相機，即使在低光照條件下或捕捉快速移動物體時，也能提供出色的圖像質量。該相機集成的索尼 Pregius IMX273 全局快門CMOS傳感器，憑借其出眾的圖像質量、高靈敏度和寬動態范圍而表現尤為出色。該相機分辨率為157萬像素（1448 × 1086像素），像素尺寸為3.45 μm，傳輸速率則可達到令人驚嘆的243 fps。該型號是傳統工業應用的理想之選，可用于表面檢測，也可用于醫學技術中的詳細圖像評估。

UI-3240CP-M-GLRev.2相機是一款采用e2v公司生產的130萬像素CMOS傳感器的高性能工業相機。該傳感器是IDS產品中最靈敏的傳感器之一。除了出色的感光靈敏度，該相機還支持許多額外功能：例如，傳感器提供了全局快門和卷簾快門兩種模式，方便在運行過程中隨意切換使用，可在最大程度上靈活滿足需求和環境條件的變化。

“我們的設備使用IDS的UI-3040CP以及UI-3240CP型號相機，我們看重的是兩款相機型號的USB 3接口及運行速度。”正如 DIERS 董事總經理/首席執行官 Christian Diers 所述，這兩款相機型號都可以輕松地集成到客戶的應用場合中：“我們使用IDS SDK來將這些相機集成至軟件中。對我們來說，附加值在于能夠簡單驗證IDS相機是否正常運行并將其集成到我們的系統中。IDS軟件包還能控制亮度或對比度等環境設置。”

未來應用前景

醫學技術市場是一個受高度監管的市場，因此對于產品更迭與新產品研發，需通過詳細認證和審批程序進行慎重考慮。與此同時，價格壓力也在不斷增加。盡管如此，DIERS 目前仍正在進行各種新產品研發，包括康復和護理領域的各種研究項目。除了使用經典的2D工業相機外，也可以應用3D立體相機，幫助引入空間變量。

醫學技術領域是一個令人振奮的研發環境，因為它經常用新產品為患者提供新治療方向，也就創造了新的治愈希望。圖像處理在這一領域的適用范圍非常廣泛，可以為全新的分析和診斷程序帶來潛力：絕對無接觸、完全無輻射，因此對接受治療的患者來說溫和而無痛。正如 DIERS 公司所實現的應用：逐節測量椎骨，逐張捕捉圖像，以實現具有透視效果的應用。

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審核編輯 黃宇