Ученые Южно-Уральского государственного университета в рамках Уральского НОЦ мирового уровня разрабатывают цифровую модель человека, используя метод инфракрасной (ИК) термографии, который позволяет с высокой точностью оценивать уровень жира в организме и в будущем диагностировать заболевания. Полученные данные будут использованы для дистанционного анализа состава тела в проекте создания цифровой модели спортсмена Международной лабораторией цифрового движения ЮУрГУ. Результаты совместной работы российских и французских ученых опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Quantitative InfraRed Thermography Journal.
Ученые Южно-Уральского государственного университета совместно с французскими коллегами использовали метод термографии для определения подкожного жира в ходе исследований, проводимых в Международной лаборатории цифрового движения ЮУрГУ. Руководит работой профессор Университета Париж-Юг XI (Франция) Гийом Лаффае – мировой специалист в области спорта и биомеханики. В ходе эксперимента были получены данные о температуре тела 70 женщин с использованием с использованием ИК-камеры Baltech-TR-0150. Полученные данные были проанализированы компьютерной R-среде, свободно доступной для статистических вычислений и графики.
«Основная идея нашего исследования заключалась в установлении корреляции между уровнем жировой ткани в организме и данными о температуре в определенных областях тела. Анализ выявил сильную взаимосвязь между значениями температуры, и чтобы уменьшить количество переменных, был использован метод анализа главных компонентов PCA. Затем мы создали математическую модель линейной регрессии при помощи, которой можно прогнозировать состав жировой ткани с точностью до 80%», – комментирует ученый ЮУрГУ.
Сегодня термография – популярный способ неинвазивной первичной диагностики и контроля течения заболеваний. Температура кожи является важным показателем функционального состояния организма человека. Количественная оценка этого параметра необходима при анализе адаптации к факторам окружающей среды и мышечной активности, что очень важно при подготовке спортсменов и в период восстановления после травм.
«Метод термографии заключается в фиксации теплового поля человека и оценке отклонений от нормы — выявления слишком теплых или холодных зон. Измеряя температуру кожи и количественно определяя соответствующие соотношения, можно оценить количество жировой ткани. Это хороший диагностический критерий различных заболеваний связанных с обменом веществ», – рассказывает директор НОЦ спортивной науки ЮУрГУ Виталий Епишев.
Термография имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с другими обследованиями и поэтому многими врачами считается перспективным направлением, так как относится к методам «пассивной» диагностики. Это значит, что прибор никак не воздействует на человека (например, в отличие от рентгеновских лучей). Для проведения термографии не требуется вводить контрастные вещества или как-то специфически готовиться к обследованию. Способ является бесконтактным, так как человек никак не соприкасается с прибором, снимающим термограмму.
«Такая диагностика не имеет противопоказаний. По сути, термограмма может назначаться человеку любого возраста с любыми сопутствующими заболеваниями, аллергическими реакциями, беременным и кормящим женщинам. А это делает термографию перспективным методом именно для скрининг-обследований. Врач во время обследования получает дополнительный способ диагностики, что имеет большое значение для назначения правильного лечения», – поясняет Виталий Епишев.
.jpg)
Данные, полученные исследователями могут быть использованы для создания совершенно нового класса бесконтактных диагностических систем, позволяющих дистанционно определять состав тела и, возможно, гормональные нарушения. Планируется, что термография станет частью аппаратно-программного комплекса, включающего цифровой двойник человека, который будет в создан в Международной лаборатории цифрового движения ЮУрГУ, с целью достижения высоких спортивных результатов и повышения эффективности посттравматической реабилитации.
Уральский НОЦ «Передовые промышленные технологии, новые материалы и энергетика» создан в соответствии с федеральным проектом «Развитие научной и научно-производственной кооперации» нацпроекта «Наука». Главная задача НОЦ – проведение прикладных исследований, создание конкурентоспособных технологий и их коммерциализация, а также разработка образовательных программ мирового уровня. В рамках Уральского НОЦ Южно-Уральский государственный университет планирует реализацию нескольких масштабных проектов в области ракетно-космической техники, экологии, материаловедения и цифровой индустрии в части создания цифрового двойника спортсмена.