Введение

В судебной медицине вопросы идентификации личности были и остаются одними из самых актуальных во все времена. С каждым годом совершенствуются методики, внедряются инновационные технологии, в том числе искусственный интеллект (ИИ). Одним из сравнительно новых методов является идентификация личности по походке. Разными исследователями ранее были выявлены как общие признаки в составе цикла шага [1] (темп, равномерность, симметричность, длина шага, ширина шага, положение и постановка стоп при ходьбе, степень их поднимания, степень сгибания коленей, особенности положения и движения головы, туловища, рук) [2; 3], так и индивидуальные. Вышеуказанные признаки являются функциональными, обладающими относительной устойчивостью, индивидуальностью и рефлекторностью [4, с.23, 33]. Согласно данным ряда исследований, пол и возраст выступают ключевыми факторами изменения походки. В частности, у пожилых мужчин наблюдается снижение точности движений и усиление постурального раскачивания на фоне возрастных изменений сложно-координационных показателей, что отличает их от женщин [5–7]. В современной литературе описана индивидуальность признаков походки, согласно биометрическим наблюдениям, который основывается на ручном вычислении свойств бинарных масок силуэта и обучении искусственного интеллекта [8–10]. Уникальность признаков походки позволила ученым из Манчестерского университета создать новую систему распознавания шагов, основанную на сканировании шага при помощи напольных датчиков, при этом снятие обуви не требовалось, далее анализ и идентификация проводились при помощи систем ИИ [11]. Применение новой методики планировалось в аэропортах [12]. Китайские ученые использовали сверточную нейронную сеть Open Pose, которая проводит идентификацию ключевых точек, а затем, сравнивая их, формирует пары [13]. В отличие от константных признаков, походку можно изменять сознательно, имитируя заболевания, или бессознательно в зависимости от типа покрытия, вида обуви, наличия каблука, утяжеления или предметов в руках. На эту проблему сравнительно недавно обратили внимание российские ученые и провели исследование факторов, влияющих на эффективность биометрической идентификации по походке [14; 15].

Цель исследования – создание матрицы оценки качественных признаков походки человека для проведения количественного анализа вероятности встречаемости признака.

Материал и методы исследования

Материал исследования – видеоизображения длительностью до 20 с, на которых добровольцы ходили в спокойном темпе на улице и в помещении при естественном освещении без отягощения в виде сумок, рюкзаков и предметов в руках, обуви на каблуках высотой более 4 см. В исследование не были включены лица с явной патологией опорно-двигательной системы. Запись производилась с использованием камеры смартфона Huawei Pro 70, с частотой съемки 60 кадров в секунду. Была поставлена задача выделить все признаки походки, разделив группы признаков, характерных для головы, туловища, верхних и нижних конечностей. Просмотрено 213 видеозаписей и выделено аналогичное число индивидов для наблюдения. В таблицу, созданную при помощи программы MS Excel, помещались признаки, которые были отмечены дважды и более. Матрица создана на основе признаков походки, описанных [4], а также на вновь выявленных признаках в результате собственных наблюдений.

Результаты исследования и их обсуждение

В первой группе признаков рассматривалось положение головы при ходьбе с определением стороны наклона: прямое положение головы, наклон влево или вправо, вперед или вверх. В качестве эталона принималось прямое (нейтральное) положение головы, при котором сагиттальная плоскость черепа параллельна оси туловища, а взгляд направлен прямо перед собой.

Отклонения от этого положения классифицировались следующим образом:

Боковые наклоны: фиксировалось отклонение головы в одну из сторон. Наклон влево или вправо мог быть как едва заметным (в пределах 5–10º), так и выраженным, когда ухо практически касалось надплечья. Оценивалась симметричность мышечного тонуса шеи с обеих сторон.

Сагиттальные наклоны: анализировалось положение головы относительно вертикальной оси. Выделялось патологическое выдвижение головы вперед, часто сопровождающееся сглаживанием шейного лордоза. Противоположным состоянием являлось приподнятое положение головы или запрокидывание назад, которое могло быть связано с компенсаторным напряжением мышц-разгибателей.

Ротация: дополнительно оценивалось наличие поворота головы вокруг вертикальной оси – подбородок мог быть смещен влево или вправо относительно центральной линии тела, что часто свидетельствует о функциональных блоках в суставах позвоночника.

Динамическая нестабильность: также принималась во внимание способность пациента удерживать голову в выбранном положении. Фиксировалось наличие тремора, неспособности удерживать статичное положение или, наоборот, ригидности, когда положение головы оставалось неизменным на протяжении всего цикла ходьбы (рис.1, а-г).

Рис.1. Положение головы при ходьбе: а – прямое положение головы; б – наклон вперед; в – наклон влево или вправо; г – голова приподнята вверх.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Вторая группа признаков характеризует осанку и тип походки. Осанка может быть правильной либо нарушенной. Видов нарушений достаточно много. По наблюдениям авторов, видеокамера в движении отчетливо фиксирует следующие виды неправильной осанки: сутулость, кифоз («круглая спина»), плосковогнутая спина и асимметричная осанка (когда одно плечо поднято выше другого) (рис.2, а, б).

Рис.2. Особенности осанки: а – сутулость; б – плосковогнутая спина.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

По типу походки в качестве признака выявлены «марширующая», «старческая», «пружинящая», «переваливающаяся», «журавлиная» походка, описанные ранее А.М.Зининым и соавт. [4]. Авторами выделена походка «Пьеро», когда выраженный кифоз грудного отдела сочетается с выраженным лордозом шейного отдела позвоночника, с опущенной вниз головой и свободно висящими перед корпусом руками, при ходьбе движения ими не осуществляются.

При анализе походки человека следует выделять три степени раскачивания корпуса в стороны: отсутствие, незначительную и сильную (когда тело переваливается с одной стороны в другую). При наличии прилегающей к телу одежды можно установить, за счет чего происходит раскачивание: за счет смещения верхнего плечевого пояса или всего корпуса.

В третьей группе признаков рассматривались особенности положения верхних конечностей при ходьбе. Проводилась оценка асимметрии при движении рук. Размах правой и левой руки разный по причине того, что одна рука осуществляет мах более активно по сравнению с другой. При этом можно определить доминирующую руку по большему размаху. Размах руки тоже определялся по величине: отсутствует, минимальный (руки смещаются в пределах корпуса), средний (руки смещаются на ширину одного корпуса) и сильный (более одной ширины корпуса).

При ходьбе верхние конечности совершают маховые движения, которые возможно охарактеризовать как параллельные направлению движения человека, с заходом в переднюю полусферу (к груди или животу) или с заходом за спину. Акцентуация отмашки рук вперед, назад или симметричное маятниковое движение нередко сочетается с конституционными особенностями или с наклоном корпуса: при наклоне корпуса вперед руки осуществляют маховые движения преимущественно перед корпусом, а при избыточном весе и отклонении верхней части корпуса назад движения рук осуществляются в большей степени параллельно или с заходом за спину (рис.3, а, б).

Рис.3. Акцентуация отмашки рук при ходьбе: а – мах вперед; б – смещение к задней поверхности корпуса.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Весьма характерны особенности сгиба конечностей в локтевом суставе и положение плеча относительно боковой поверхности корпуса: прижатые (что характерно для большинства людей) или разведенные в стороны локти (рис.4, а-г).

Рис.4. Особенности сгибания в локтевом суставе и положение локтей относительно корпуса: а – при движении не сгибаются; б – сгибаются на угол не более 150°; в – сгибаются на угол более 150°; г – разведенные в стороны локти.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

В виде отдельного признака было выделено положение кистей (рис.5 а–в). В частности, при ходьбе ладони могут быть: параллельны туловищу; под углом, близким к 45о; подвижны или статичны, а пальцы выпрямлены, слегка согнуты или значительно согнуты в кулак. При анализе видеозаписей авторами отмечено, что нередко положение правой и левой кистей может быть различным.

Рис.5. Особенности положения кисти: а – ладонь параллельна боковой поверхности бедра; б – ладонь расположена относительно боковой поверхности бедра под углом 45°; в – кисть сжата в кулак.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Четвертая группа признаков характеризовала особенности нижних конечностей и их движений при ходьбе. В статике отмечались особенности формы ног: нормальная, О-образная, Х-образная и с О-образным искривлением голеней. Фиксировалась постановка стоп, которая могла быть параллельной, косонаружной, косовнутренней, а опора приходилась на пятку, мысок или всю стопу, на наружную или внутреннюю поверхность стопы (данные признаки описаны ранее в работах Д.В.Снеткова, А.М.Зинина и соавт. [4]).

В качестве отдельного признака можно выделить движение бедрами и тазом в боковой плоскости при ходьбе: нормальное или активное, а из особенностей движения ног – «волочение» ноги, хромоту и косолапость (рис.6, а, б). При определенном ракурсе съемки можно зафиксировать вальгусное положение стопы при опоре (стопа ротирована кнаружи). Такое положение стопы свидетельствует о плоскостопии и формирует «шлепающую» походку, поскольку носок стопы при шаге не приподнят вверх (рис.6, в). Нередко регистрируется варусное положение стопы при опоре (стопа ротирована кнутри). Такое положение стопы обеспечивает признак, именуемый косолапостью.

Рис.6. Особенности движений ногами: а – активное движение бедрами; б – умеренное движение бедрами; в – вальгусное положение стопы при опоре.

Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Заключение

В результате проведенного исследования были установлены качественные признаки походки, что позволило расширить уже имеющиеся и описанные в литературе знания по данному вопросу. Для идентификации личности человека по выявленным авторами качественным признакам походки планируется разработка таблицы-матрицы, содержащей группы указанных признаков с их фотоизображением. При этом для объективизации анализа и оценки результатов исследования качественных признаков походки человека каждому признаку будет присвоен соответствующий балл, характеризующий вероятность встречаемости указанного признака. Значимость каждого признака походки в балльно-рейтинговой системе позволит исключить нетождественные варианты походки и будет способствовать объективизации экспертной работы по идентификации личности конкретного человека.