Zdravou obuví chceme propagovat univerzitu

Z výroby zdravých bot se v posledních letech stala docela věda. Potvrdit to může i tým Martina Zvonaře z fakulty sportovních studií, který se zabývá 3D analýzou lidské chůze. I když to původně nebylo záměrem, jejich výzkum nyní nachází uplatnění hlavně v obuvnickém průmyslu. Odborníci na kineziologii, čili na vědu o mechanických zákonitostech pohybového ústrojí, tak dnes stojí přímo u návrhů bot, které pomáhají napravovat problémy s propadlou nožní klenbu.

O chůzi každého člověka se říká, že je specifická, že se podle ní dá rozpoznat. Je to pravda?
Nejen z našich výzkumů jasně vyplývá, že každý člověk má unikátní pohybové projevy, a specifická je i chůze. Takže to určitě možné je. Sami jsme se tím intenzivně zabývali. Problém je však v tom, že současné technické možnosti zatím neumožňují nasadit jednoduché identifi­kační systémy v praxi, tedy v jiných než speci­fických podmínkách laboratoře.

Ale pohyb člověka se dá převést do ně­jakých unikátních čísel, která by mohla posloužit podobně jako třeba otisk prstu?
V momentě, kdy máte vhodné prostředky, které dokážou pohyb zaznamenat a zanalyzo­vat, to možné je. My používáme systém pro 3D diagnostiku pohybu. Na speciálním zařízení zaznamenáme různé úhly, rychlosti a zrychlení, které má každý člověk unikátní.

Jak to, že se tak lišíme?
Každý jsme jiný a v pohybovém projevu se li­šíme už jen proto, že máme různě dlouhé kosti a jiný rozsah pohybu. I každý ortoped dovede na sto metrů aspoň přibližně odhadnout, co za člo­věka se to k němu blíží. A vy jako laik, který má naposlouchanou chůzi kamaráda, také dovedete podle zvuků z chodby za dveřmi poznat, že při­chází právě on.

V čem jsou tedy technologie limitující?
3D analýza, se kterou pracujeme, je dobrá v tom, že poskytuje velmi přesná data, která můžete snadno srovnávat. Její úskalí ale spočí­vá v tom, že hodně záleží, jak přesně na člověka umístíte senzory. Pokud uděláte jen malou chy­bu, dostanete při opakovaném měření docela jiné údaje. Jestliže bychom tedy chtěli tuto me­todu použít pro identifikaci člověka, muselo by se to stát za velmi specifických podmínek a ne­směl byste se při tom dopustit žádného omylu. Není to prostě tak snadno využitelné jako třeba otisky prstů.

Neexistují ještě jiné metody, jak získat údaje o pohybu?
Dá se pracovat také se siluetami člověka. Před nějakým časem kolem toho byl velký rozruch, protože se řada odborníků domnívala, že právě to by mohla být cesta identifikací. Nedáváte při tom totiž na člověka žádné senzory, jen zazna­menáváte, jak se při pohybu proměňuje jeho silueta. Problém je ale zase v tom, že z různých vzdáleností a z různých úhlů se jeví jinak. Navíc když si na sebe dáte nějaké oblečení, které vaši siluetu zamlžuje, opět je to velmi nepřesné. A zrovna zločinci, na které by bylo zajímavé takovou technologii aplikovat, typicky oblékají různé péřové bundy nebo kapuce. Pak je tu ještě možnost rentgenového snímání, které vás ob­razně řečeno vysvleče a odhalí vaši siluetu, jen­že to zase narážíte na zdravotní riziko. Pokud byste chtěl tímto způsobem masově mapovat třeba ulici, musel byste se poprat nejen s tech­nologií, která by zvládla vytvořit takové záření, ale hlavně byste lidi ohrožoval na zdraví.

Takže jste v této oblasti tak trochu ve slepé uličce.
Spíš jsme momentálně narazili na limity tech­nologií. Přiznám se, že kdybych věděl před pěti lety to, co vím teď, tak bych se možná do této oblasti vůbec nepustil. Měli jsme trochu naivní představu, že díky tomu, že člověka a jeho pohyb převedeme do 3D modelu, budeme ho schopni identifikovat a dostaneme se třeba tak daleko, že budeme umět bankám nabídnout komplexní systém, který si dají do kamerového systému. K tomu má ale vývoj v celém odvětví ještě poměr­ně daleko. V poslední době se sice začalo pracovat třeba s antropometrickými body v obličeji, ani to ale není stoprocentní. Parametry, jako je šířka lebeční kosti, vzdálenost očí a nosu a podobně, sice jen tak nezkreslíte nějakým zamračením, ale pokud máte snímek z větší vzdálenosti nebo v nízké kvalitě, zase narážíte na ten samý pro­blém, že data nejsou porovnatelná. Představa, že vyhledáme teroristu v davu, je tedy prozatím zbořena. Terorista by spíš poměrně bezpečně věděl o nás, protože bychom k němu museli při­jít, abychom si ho přeměřili.

To byla ale jen první vize, se kterou jste do této oblasti výzkumu šli. Dnes už se za­býváte spíše analýzou chůze v souvislosti s návrhy vhodné zdravotní obuvi.
Díky předchozí zkušenosti jsme se naučili poměrně dobře analyzovat chůzi a začali jsme být zajímaví pro komerčních sféru, která s tě­mito údaji pracuje. Zlomové bylo zahájení spo­lupráce s obuvnickými firmami. V momentě, kdy vyvíjí nějakou botu, která má mít dopad třeba na stav nožní klenby, tak jsme schopní velmi přesně říct, jestli a do jaké míry se poža­dovaný efekt skutečně dostaví.

Jak to vypadá v praxi? Někdo si obuje botu, vy ho změříte a řeknete mu, co se díky ní změnilo?
I to samozřejmě dokážeme, ale to je poměrně běžná makroskopická věc, kterou vám řekne ortoped v každé ordinaci. Postaví si vás na svůj přístroj v určitých botách, nebo bosky a řekne vám, jestli je to dobré nebo ne. My jsme schop­ni analyzovat dlouhodobější změny, které vy­volá i drobná změna ve stélce boty. Týká se to i patentu, který jsme nedávno podali společně s obuvníkem Josefem Hanákem. Jeho podstata spočívá mimo jiné ve speciálním vytvarování stélky pod palcovým kloubem. Efekty takové změny ale nevidíte okamžitě, projeví se až del­ším nošením.

Pracujete teď také s analýzou chůze těhotných žen. Co vás k tomu přivedlo?
Těhotné ženy mívají kvůli vyšší váze podobně jako obézní lidé problém s příčně nebo podélně propadlou nožní klenbou. Úplně původní zá­měr byl zkoumat obézní, ale protože jsme chtěli zkoumat, co se děje při změně váhy, potřebo­vali jsme, aby nám hubli. A to se moc nedařilo. Rozhodli jsme se tedy přenést výzkum na těhot­né, u kterých je změna váhy celkem jistá.

Na co jste přišli?
Výsledky jsou zatím jen dílčí. Máme za se­bou pouze pilotní fázi projektu, kdy jsme měřili čtyři ženy, teď testujeme rovnou třicet těhotných. Zajímá nás, jestli se při nošení spe­ciální obuvi odehrají nějaké změny v pohybo­vém vzorci a jestli boty pomůžou čelit propadu klenby. Poprvé je měříme bez bot, podíváme se na klenbu a na chůzi, a pak je znovu už s prů­běžným nošením speciálních bot přeměříme každé tři měsíce po dobu těhotenství a ještě potom tři a šest měsíců po porodu.

Takže vlastně vyvíjíte vlastní boty pro těhotné.
V podstatě ano, i když bychom rádi dál sledo­vali i paralelu k obézním lidem. Váha u těchto jedinců je samozřejmě rozložená trochu jinak, ale blízké to je. Většinou se nejvíc hmoty také koncentruje v oblasti břicha. Co je pro nás na tomto projektu zásadní, je fakt, že na vývoji skutečně těsně spolupracujeme s obuvnickou firmou pana Hanáka. Nejsme jen zkušební ústav. Když zjistíme, že něco nefunguje, tak máme možnost finální produkt přímo vylepšo­vat. Dokonce i některé dílčí poznatky z pilotní studie se podařilo přenést do praxe. Pro celý vědecký tým je to dost silná motivace v práci pokračovat. I ten zmíněný patent nás hodně navnadil a v současné době připravujeme pro­jekt aplikovaného výzkumu do programu Gama Technologické agentury ČR. Vymysleli jsme navíc i způsob, jak pracovat na zatraktivnění designu bot.

Ortopedická obuv skutečně většinou nevypadá zrovna lákavě.
Zprvu jsme si také mysleli, že se s tím nedá moc dělat. Musí tam být řada funkčních prvků, které tvar boty ovlivní. Pracujeme ale s různými barvami a materiály pro svršek i pro podrážky nebo také s nášivkami. V aktuální studii si tě­hotné ženy mohou boty takto designovat samy, cena se tím nijak nemění a velmi to zvyšuje je­jich ochotu boty nosit. Hodně jsme se při tom naučili, protože lidé zapojení do výzkumu si opravdu dali záležet a vymysleli atraktivní kom­binace, které by nás vůbec nenapadly. Nakonec jsou z toho docela hezké boty.

Zkoušíte boty někdy sám na sobě?
To víte, že ano. Pokud vyvineme něco nové­ho, vždycky se nejdřív připraví prototyp, jeden nebo dva páry, a buďto já nebo někdo z techni­ků je dostaneme na odzkoušení. Někdy se totiž stane, že něco navrhnete naprosto logicky pod­le všech zásad a parametrů, ale pak se ukáže, že prakticky je ta bota nenositelná. Anatomicky třeba vadí noze. Než se tedy vyrobí nějaká větší série, stáváme se takovými pokusnými králíky. Zrovna teď mám na sobě boty, na kterých testu­jeme nový atraktivnější design a suchý zip při zachování ortopedické funkčnosti. Doufám, že se nám jednou podaří touto cestou udělat i re­klamu Masarykově univerzitě. Na zdravé boty bychom mohli dát vyšít třeba monogram MU a mít takovou svou univerzitní obuv.

Původně jste se vydal na dráhu učite­le, vyučoval jste zeměpis a tělocvik. Co vás přivedlo do akademického prostředí a k výzkumu?
Jako u spousty lidí to byla všechno náhoda. V životě jsem asi nikdy neměl cíl stát se vědcem. Vzhlížel jsem k nim s úctou, ale považoval jsem to za něco nedosažitelného. Učil jsem už nějaký čas na základní škole, když mě oslovil docent Pavlík s nabídkou, jestli bych se nepřihlásil do doktorského studia. Nabídl mi jako téma vý­zkum motorické výkonnosti populace. Šlo o to podívat se, jestli je na tom po pohybové stránce dnešní populace hůř než předchozí generace. Znělo to moc zajímavě, provedli jsme celou řadu různých měření, jak je na tom obyvatelstvo co do síly, rychlosti, vytrvalosti a podobně, měli jsme docela solidní vzorek, jenže z našich dat to vypadalo, že na tom dnešní lidé nijak zvlášť hůř nejsou.

V čem byl problém? Měl jste špatně designovaný výzkum?
Asi jsem na to nešel úplně nejlíp. Byl jsem si totiž docela jistý, že lidé na tom musí být hůř, jen jsem nevěděl, jak to vědecky dokázat. Otázka je také, jestli jsem si neukousl příliš velké sousto. Začal jsem v té době velmi silně uvažovat o tom, že pokud má mít nějaký výzkum smysl, musím se naučit pracovat s přesněji měřitelnými pro­měnnými a hlavně se zabývat něčím menším, nesnažit se hned zachránit lidstvo.

A tak jste zamířil k analýze pohybu?
Přišla mi tehdy nabídka od profesora Hellebranta, který pořizoval na fakultu vů­bec první přístroj na 3D analýzu pohybu, jest­li bych nepromyslel, co dalšího by se na něm dalo měřit. On sám chtěl analyzovat různé sportovní techniky. Začal jsem se tím zabývat a postupně jsem přišel na to, že velký poten­ciál může mít zkoumání běžného pohybu, až jsme nakonec skončili právě u chůze. Ukazuje se totiž, že právě to je vlastně celý základ po­hybu člověka. Ať už se chcete zabývat čímkoliv, od chůze musíte začít.

Fakulta sportovních studií nepatří zrov­na mezi ty na výzkum nejvíc zaměřené fakulty. Na vašem příkladu se ale zdá, že to přece jen jde.
Rozhodně bych nechtěl, aby to vyznívalo, že jsme jediný výzkumný tým, který něco dělá. Jako proděkan pro výzkum vím, že je tu celá řada za­jímavých a úspěšných projektů. Sebekriticky ale musím přiznat, že rozhodně nevyužíváme plně potenciál našeho oboru. Sport nabízí řadu mož­ností, velkou šanci vidím právě v aplikovaném výzkumu, kde se chytil i náš tým. On se člověk musí umět taky trochu ozvat a prodat. Pokud tedy náš příklad poslouží, bude to jen dobře. Věřím v soutěživého ducha, sám jsem býval ak­tivní volejbalista a vím, že zdravá konkurence musí být. Když vyhrávám, tak se raduju, když se daří ostatním, tak jim pogratuluju.