RU2831665C1 - Diagnostic technique for heel bone pronation - Google Patents
Diagnostic technique for heel bone pronation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2831665C1 RU2831665C1 RU2024100896A RU2024100896A RU2831665C1 RU 2831665 C1 RU2831665 C1 RU 2831665C1 RU 2024100896 A RU2024100896 A RU 2024100896A RU 2024100896 A RU2024100896 A RU 2024100896A RU 2831665 C1 RU2831665 C1 RU 2831665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pronation
- model
- heel bone
- dorsal surface
- lower extremities
- Prior art date
Links
- 210000000459 calcaneus Anatomy 0.000 title claims abstract description 25
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 title 1
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 claims abstract description 13
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims abstract description 7
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 208000032170 Congenital Abnormalities Diseases 0.000 description 3
- 206010061159 Foot deformity Diseases 0.000 description 3
- 210000000474 heel Anatomy 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 208000004067 Flatfoot Diseases 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 206010017577 Gait disturbance Diseases 0.000 description 1
- 208000011644 Neurologic Gait disease Diseases 0.000 description 1
- 201000009859 Osteochondrosis Diseases 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 210000004744 fore-foot Anatomy 0.000 description 1
- 210000000548 hind-foot Anatomy 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000004092 musculoskeletal function Effects 0.000 description 1
- 210000002346 musculoskeletal system Anatomy 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 210000003049 pelvic bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической диагностике пронации пяточных костей стоп. Здоровый человек в норме имеет угол пронации пяточной кости не более 5°. Среди населения преобладает статическое мобильное плоскостопие с выраженным продольным сводом и гиперпронацией пяточных костей. Мобильное плоскостопие и гиперпронация пяточной кости сопровождаются болями в нижних конечностях и в спине из-за дисфункции мышц. В итоге ухудшается качество жизни пациентов, а в последующем развивается остеохондроз и остеоартроз суставов конечностей, что ведет к инвалидизации.The invention relates to the field of medicine, namely to orthopedic diagnostics of pronation of the heel bones of the feet. A healthy person normally has a pronation angle of the heel bone of no more than 5°. Static mobile flatfoot with a pronounced longitudinal arch and hyperpronation of the heel bones predominates among the population. Mobile flatfoot and hyperpronation of the heel bone are accompanied by pain in the lower limbs and back due to muscle dysfunction. As a result, the quality of life of patients worsens, and subsequently osteochondrosis and osteoarthrosis of the joints of the limbs develop, which leads to disability.
Важное значение для ортопедической диагностики имеет положение пяточной кости относительно оси большеберцовой кости с точным определением угла пронации пяточных костей стоп. Своевременная диагностика угла пронации пяточной кости важна для проведения лечебно-профилактических мероприятий по предотвращению развития сколиотической деформации у детей с перекосом костей таза и дегенеративно-дистрофических заболеваний опорно-двигательного аппарата у взрослых.The position of the calcaneus relative to the axis of the tibia with precise determination of the pronation angle of the calcaneus bones of the feet is of great importance for orthopedic diagnostics. Timely diagnostics of the pronation angle of the calcaneus is important for carrying out treatment and preventive measures to prevent the development of scoliotic deformation in children with pelvic bone distortion and degenerative-dystrophic diseases of the musculoskeletal system in adults.
Известен способ диагностики состояния отделов стопы с помощью планшетного сканера, связанного с компьютером, который обрабатывает полученные изображения (Гавриков К.В., Плешаков И.А., Калужский С.И., Перепелкин А.И., Андреев Н.В. Способ диагностики состояния отделов стопы. Патент РФ №2253363 от 21.04.2004). Данный способ определяет на подошвенном отпечатке показатели переднего, среднего и заднего отделов стопы. Недостатком способа и устройства является необходимость использования специально модифицированного сканера, работающего непосредственно в блоке с компьютером, а также неточность оценки пяточного угла по скану подошвенной поверхности стопы.A method for diagnosing the condition of the foot sections is known using a tablet scanner connected to a computer that processes the obtained images (Gavrikov K.V., Pleshakov I.A., Kaluzhskiy S.I., Perepelkin A.I., Andreev N.V. Method for diagnosing the condition of the foot sections. Russian Federation Patent No. 2253363 of 21.04.2004). This method determines the indicators of the forefoot, middle and hindfoot sections on a plantar imprint. The disadvantage of the method and device is the need to use a specially modified scanner that works directly in the block with the computer, as well as the inaccuracy of the assessment of the heel angle based on a scan of the plantar surface of the foot.
Известен способ определения степени плоско-вальгусной деформации стоп, включающий выполнение клинического осмотра с проведением клинических тестов, измерение угла пронации пятки и угла ротации голени, плантографию, рентгенографию стопы с оценкой состояния сухожильно-связочного, мышечного и костного комплексов (Загородний Н.В. Способ определения степени плоско-вальгусной деформации стоп. Патент RU 2576087 С1, 26.02.2015). Недостатком данного способа является длительный период диагностики и наличие лучевой нагрузки, поэтому метод используется для определения показаний и объема оперативного лечения пациентам с плоско-вальгусной деформацией стоп.A method for determining the degree of flat-valgus foot deformity is known, which includes a clinical examination with clinical tests, measuring the angle of heel pronation and the angle of rotation of the lower leg, plantography, radiography of the foot with an assessment of the state of the tendon-ligament, muscle and bone complexes (Zagorodniy N.V. Method for Determining the Degree of Flat-Valgus Foot Deformity. Patent RU 2576087 C1, 26.02.2015). The disadvantage of this method is the long period of diagnosis and the presence of radiation exposure, so the method is used to determine the indications and scope of surgical treatment for patients with flat-valgus foot deformity.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, является комплекс для анализа рентгенограмм, плантографии и подометрии «ДиаСлед-Скан», 2005 (ООО «ДиаСервис», Санкт-Петербург, www.diaserv.ru/diasled_scan.html), в котором обследование заключается в сканировании стоп снизу, сзади и сбоку на модуле «Скан» и обработке полученных данных на компьютере с использованием программного обеспечения комплекса. Комплекс позволяет выявить нарушения опорно-двигательной функции еще до развития деформации, однако не является мобильным, что не дает возможность использовать его при массовых медицинских осмотрах.The closest analogue of the proposed invention is the complex for the analysis of radiographs, plantography and podometry "DiaSled-Scan", 2005 (OOO "DiaService", St. Petersburg, www.diaserv.ru/diasled_scan.html), in which the examination consists of scanning the feet from below, from behind and from the side on the "Scan" module and processing the obtained data on a computer using the software of the complex. The complex allows to identify disorders of the musculoskeletal function even before the development of deformation, however, it is not mobile, which does not allow to use it for mass medical examinations.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в доступности и повышении диагностической точности определения угла пронации пяточной кости при помощи компьютерной программы. Сущность изобретения заключается в том, что фотографию дорсальной поверхности нижних конечностей может сделать врач на амбулаторном приеме и при массовых обследованиях населения с последующей обработкой фотоизображения компьютерной программой с определением угла пронации пяточной кости, что повышает диагностическую точность и уменьшает временные затраты приема пациента.The technical result of the proposed invention consists in the availability and increase of diagnostic accuracy of determination of the angle of pronation of the calcaneus using a computer program. The essence of the invention consists in the fact that a photograph of the dorsal surface of the lower extremities can be taken by a doctor at an outpatient appointment and during mass examinations of the population with subsequent processing of the photographic image by a computer program with determination of the angle of pronation of the calcaneus, which increases diagnostic accuracy and reduces the time costs of patient reception.
При ортопедическом анализе состояния стоп важное место отводится положению заднего отдела стопы относительно вертикали. Традиционно этот показатель определяется визуально и подчас не соответствует реальному состоянию. При визуальном определении угла отклонения оси заднего отдела стопы по середине пятки следует смириться с неизбежностью ошибки, а измерение угла пронации гониометром является недостаточно точным и требует большего времени на прием пациента. Единственно возможное точное определение этого важнейшего показателя с наименьшими трудовыми и временными затратами осуществляется компьютерной программой по фотоизображению заднего отдела стопы и голени.In orthopedic analysis of the condition of the feet, an important place is given to the position of the rear foot relative to the vertical. Traditionally, this indicator is determined visually and sometimes does not correspond to the real condition. When visually determining the angle of deviation of the axis of the rear foot in the middle of the heel, one must accept the inevitability of error, and measuring the pronation angle with a goniometer is not accurate enough and requires more time for the patient's appointment. The only possible accurate determination of this most important indicator with the least labor and time costs is carried out by a computer program based on a photographic image of the rear foot and lower leg.
Заявленный технический результат достигается в способе диагностики угла пронации пяточной кости, включающем проведение клинического осмотра нижних конечностей, и при наличии гиперпронации пяточных костей стоп делается фотография дорсальной поверхности нижних конечностей в положении стоя на горизонтальной поверхности. Фотоизображение обрабатывается с помощью Keypoint RCNN модели машинного обучения путем выделения ключевых точек и линий дорсальной поверхности голеностопного сустава и стопы с последующим анализом и расчетом угла пронации пяточных костей. Для нахождения угла пронации пяточной кости FEG (Рис. 1) необходимо знать координаты точек. Их находим, используя Keypoint RCNN модель машинного обучения, входящую в библиотеку PyTorch. Данная модель натренирована на поиск 17 ключевых точек и линий дорсальной поверхности нижних конечностей. Обучение модели производится с помощью инструментов, предоставляемых пакетами PyTorch и Scikitleam на предварительно размеченном наборе данных.The claimed technical result is achieved in the method of diagnosing the angle of pronation of the calcaneus, including a clinical examination of the lower limbs, and in the presence of hyperpronation of the calcaneus bones of the feet, a photograph of the dorsal surface of the lower limbs is taken in a standing position on a horizontal surface. The photo image is processed using the Keypoint RCNN machine learning model by identifying key points and lines of the dorsal surface of the ankle joint and foot, followed by analysis and calculation of the angle of pronation of the calcaneus bones. To find the angle of pronation of the calcaneus FEG (Fig. 1), it is necessary to know the coordinates of the points. They are found using the Keypoint RCNN machine learning model included in the PyTorch library. This model is trained to find 17 key points and lines of the dorsal surface of the lower limbs. The model is trained using the tools provided by the PyTorch and Scikitleam packages on a pre-labeled data set.
Изобретение поясняется фигурами.The invention is illustrated by figures.
На Рис. 1 изображен процесс выделения ключевых точек и линий на фотоизображении дорсальной поверхности голеностопного сустава и стопы.Fig. 1 shows the process of selecting key points and lines on a photograph of the dorsal surface of the ankle joint and foot.
На Рис. 2 изображено фотоизображение дорсальной поверхности нижних конечностей с выделением ключевых линий и расчетом угла пронации пяточных костей.Fig. 2 shows a photograph of the dorsal surface of the lower limbs with the highlighting of key lines and calculation of the pronation angle of the calcaneus.
Клинический пример.Clinical example.
Пациентка Е., 9 лет. Родители обратились с жалобами ребенка на боли в стопах и мышцах голеней при длительных физических нагрузках, стирание внутренней части обуви, неустойчивую походку. При визуальном осмотре выявлена гиперпронация пяточных костей с уплощением продольного свода стоп. По данным плантограммы, проведенной ручным способом, определяется уплощение продольного свода стоп (подсводный индекс 63) без возможности вычисления угла гиперпронации пяточной кости. Угол пронации пяточной кости при измерении гониометром составил справа 10 градусов и слева 10 градусов, что соответствовало 1-2 степени мобильной плоско-вальгусной деформации стоп. На проведенные измерения затрачено 15 минут. При этом измерения, проведенные вручную, не являются точными. Сделана фотография дорсальной поверхности нижних конечностей пациентки в положении стоя на горизонтальной поверхности с последующей загрузкой в компьютер и обработкой фотоизображения с помощью модели машинного обучения. При этом в течение 10-15 секунд получены результаты: угол пронации пяточной кости слева 11,8 градусов и справа 10,6 градусов (Рис. 2), что соответствует 2 степени плоско-вальгусной деформации стоп.Patient E., 9 years old. Parents came to the clinic with complaints of pain in the feet and calf muscles during prolonged physical activity, wear of the inner part of the shoes, and unsteady gait. Visual examination revealed hyperpronation of the calcaneus with flattening of the longitudinal arch of the feet. According to the manual plantogram, flattening of the longitudinal arch of the feet (subarch index 63) is determined without the ability to calculate the angle of hyperpronation of the calcaneus. The angle of pronation of the calcaneus when measured with a goniometer was 10 degrees on the right and 10 degrees on the left, which corresponded to grades 1-2 of mobile flat-valgus deformity of the feet. The measurements took 15 minutes. However, manual measurements are not accurate. A photograph of the dorsal surface of the patient's lower limbs was taken in a standing position on a horizontal surface, followed by loading it into a computer and processing the photo image using a machine learning model. In this case, within 10-15 seconds the following results were obtained: the pronation angle of the heel bone on the left is 11.8 degrees and on the right 10.6 degrees (Fig. 2), which corresponds to the 2nd degree of flat-valgus deformity of the feet.
Таким образом, предлагаемый способ диагностики пронации пяточных костей является более точным методом, не оказывает лучевой нагрузки на организм, имеет наименьшие временные затраты, что позволяет использовать изобретение не только в условиях амбулаторно-поликлинической службы, но и при массовых обследованиях.Thus, the proposed method for diagnosing pronation of the heel bones is a more accurate method, does not expose the body to radiation, and requires the least amount of time, which allows the invention to be used not only in outpatient settings, but also in mass examinations.
Документы, цитированные в отчете о поискеDocuments cited in the search report
1. Патент RU 2253363 С1 21.04.2004 Гавриков К.В. Способ диагностики состояния отделов стопы.1. Patent RU 2253363 C1 21.04.2004 Gavrikov K.V. Method for diagnosing the condition of sections of the foot.
2. Патент RU 2576087 С1 26.02.2015 Загородний Н.В. Способ определения степени плоско-вальгусной деформации стоп.2. Patent RU 2576087 C1 02/26/2015 Zagorodniy N.V. Method for determining the degree of flat-valgus deformity of the feet.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2831665C1 true RU2831665C1 (en) | 2024-12-11 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220040337A (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-30 | 주식회사 나인투식스 | System for providing foot health care service |
| KR20230097954A (en) * | 2021-12-24 | 2023-07-03 | 주식회사 베스트칩 | Method and system for diagnosis of hallux valgus based on artificial intelligence |
| US20230222654A1 (en) * | 2018-12-14 | 2023-07-13 | Spectral Md, Inc. | Machine learning systems and methods for assessment, healing prediction, and treatment of wounds |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230222654A1 (en) * | 2018-12-14 | 2023-07-13 | Spectral Md, Inc. | Machine learning systems and methods for assessment, healing prediction, and treatment of wounds |
| KR20220040337A (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-30 | 주식회사 나인투식스 | System for providing foot health care service |
| KR20230097954A (en) * | 2021-12-24 | 2023-07-03 | 주식회사 베스트칩 | Method and system for diagnosis of hallux valgus based on artificial intelligence |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Li, Tong, et al. "Feasibility study of hallux valgus measurement with a deep convolutional neural network based on landmark detection." Skeletal Radiology (2022): 1-13. Couteaux, Vincent, et al. "Automatic knee meniscus tear detection and orientation classification with Mask-RCNN." Diagnostic and interventional imaging 100.4 (2019): 235-242. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| McCrory et al. | Arch index as a predictor of arch height | |
| Hunt et al. | Static measures of calcaneal deviation and arch angle as predictors of rearfoot motion during walking | |
| Redmond et al. | Development and validation of a novel rating system for scoring standing foot posture: the Foot Posture Index | |
| Chu et al. | The use of arch index to characterize arch height: a digital image processing approach | |
| Lamm et al. | Static rearfoot alignment: a comparison of clinical and radiographic measures | |
| Gutierrez-Vilahu et al. | Reliability and validity of the footprint assessment method using Photoshop CS5 Software | |
| Gatt et al. | Clinical assessment of ankle joint dorsiflexion: a review of measurement techniques | |
| Godoy-Santos et al. | Weight-bearing cone-beam computed tomography in the foot and ankle specialty: where we are and where we are going-an update | |
| Charles et al. | Static ankle joint equinus: toward a standard definition and diagnosis | |
| Richter et al. | Combination of pedCAT® for 3D imaging in standing position with pedography shows no statistical correlation of bone position with force/pressure distribution | |
| Rohan et al. | Three-dimensional reconstruction of foot in the weightbearing position from biplanar radiographs: evaluation of accuracy and reliability | |
| Inui et al. | Examination of the correlation between foot morphology measurements using pedography and radiographic measurements | |
| Richter et al. | Weight Bearing cone beam computed tomography (WBCT) in the foot and ankle | |
| Richter et al. | PedCAT for radiographic 3D-imaging in standing position | |
| De Mits et al. | Reliability and validity of the INFOOT three-dimensional foot digitizer for patients with rheumatoid arthritis | |
| Paecharoen et al. | Diagnostic accuracy of harris imprint index, chippaux-smirak index, staheli index compared with talar-first metatarsal angle for screening arch of foot | |
| RU2831665C1 (en) | Diagnostic technique for heel bone pronation | |
| EA034388B1 (en) | Method of preoperative planning of surgical correction of foot deformation at level of midfoot | |
| RU2659028C2 (en) | Method of multispiral computer tomographic diagnosis of ankle and foot diseases | |
| Djun et al. | The Association Between Foot Structure and Foot Kinematics During Slow Running | |
| Scharfbillig et al. | Measurement of foot dorsiflexion: a modified Lidcombe template | |
| Look et al. | Radiographic and plantar pressure assessment of pes planovalgus severity in children with cerebral palsy | |
| Rampal et al. | Assessing 3D paediatric foot morphology using low-dose biplanar radiography: Parameter reproducibility and preliminary values | |
| RU2551193C1 (en) | Method of early diagnostics of pes valgus deformation of feet in children | |
| Choi et al. | A comparative study of the feet of middle‐aged women in Korea and the Maasai tribe |