"Enter"a basıp içeriğe geçin

Mikroelektromekanik sistemlerde (MEMS) yürüyüşün karakterizasyonu «YerelHaberler

Genel olarak, patolojik yürüyüş, kısa bir ayakta durma fazı, azalmış yürüme ritmi, sınırlı ekstansiyon/fleksiyon veya ayak bileğinin ters dönmesi/ters dönmesi gibi anormal hız ve eklem hareket aralığı ile karakteristik bir patern gösterir. Tıp uzmanları, yürüyüş anormalliklerini kolayca belirleyebilir ve fizik tedavi sırasında hastaların ilerlemesini görsel olarak değerlendirebilir.
Bununla birlikte, kantitatif ölçümler, tanısal ve terapötik kullanım için arzu edilen bu anormalliklerin ayrıntılı bir açıklamasına izin verir. Bu bölüm önce sistem kurulumunu ve ayak bileği açılarını açıklar, ardından tipik yürüyüş döngüsü segmentasyon modellerini tartışır ve son olarak ayakta jiroskoplarla sağlanabilecek adım uzunluklarını tartışır.

ayak bileği açıları

Biyomekanik analizde, kinematik bilgi iyi kurulmuş bir yürüyüş parametreleri setidir. Uzamsal-zamansal parametreleri tahmin etmek için, bir kişinin ayak, bacak veya uyluk gibi alt ekstremitelerine bağlı iki, üç, dört veya daha fazla jiroskopla giyilebilir yürüyüş analiz sistemleri literatürde tartışılmıştır. Bir jiroskop kullanarak kesin yönelimi tahmin etmek, bu alanda önemli bir araştırma konusu olmuştur. Giyilebilir sistemler için, sensör modüllerinin sayısının azaltılması oldukça arzu edilir çünkü sistem daha taşınabilir, kullanışlı, güvenilir, uygun maliyetli ve daha düşük maliyet ve toplam ağırlık nedeniyle kullanımı kolay olacaktır. Güç tüketimi ve bellek gereksinimleri, sistemi kurmak için gereken süre ve işlem, doğal hareket engelleme vb.
Bir insan veya hayvanın bacak hareketiyle elde edilen çoğu pedal hareketi türü için, ayağa sensörler takarak yürüyüş analizi uygulamak sezgisel bir deneyimdir. Ayak, alt ekstremitenin tibiadan uzaktaki bir parçası olduğundan, alt ekstremite ile yer arasında bir arayüz görevi görür ve güçlü basınç ve kesme kuvvetleri oluşturan yüksek statik ve dinamik gerilimler taşır, bu da onu döngüsel bir doğa ve semptomlar haline getirir. hastalığın
Ayak, alt ekstremitenin diğer kısımlarından daha belirgindir. Örneğin, diyabetik ayak, periferik vaskülopati, nöropati ve ayağın biyodinamiğindeki değişikliklerden kaynaklanan çeşitli nedenlerle distal ayak bileğinin bir impaksiyonudur. Bu nedenle, jiroskopların yürüyüş verilerini toplaması için tercih edilen yer ayaklardır.
Böyle bir sistem, sagittal düzlemde plantar fleksiyon ve dorsifleksiyon hareketleri ve koronal düzlemde eversiyon ve inversiyon hareketleri gibi ayak bileği hareketlerine açılar verebilir. Ayak bileği rehabilitasyonu, plantar fleksiyon ve dorsifleksiyon eğitiminin yanı sıra eversiyon ve inversiyon hareket açıklığını içerdiğinden, bu hareketler ayak bileği eklemini değerlendirmek için Euler açıları cinsinden tanımlanır.

yürüme aşamaları

Yürüyüş anormalliklerini analiz etmek için önce geçici yürüyüş parametreleri tahmin edilmelidir. Yürüme ile ilgili olarak yürüyüş, hareket halindeyken meydana gelen bir hareket modelidir ve yürüyüş döngüleri adı verilen döngüsel modeller sergiler. Her yürüyüş döngüsü, belirli zaman konumlarında meydana gelen bir dizi sıralı yürüyüş olayı ile karakterize edilir. Bu olaylar, giyilebilir MEMS jiroskop ölçümleri kullanılarak tespit edilebilir. Farklı araştırmacılar, belirli uygulama gereksinimlerine göre farklı yürüyüş etkinlikleriyle ilgilenmektedir. Normalde bir yürüyüş döngüsünde dört tipik olay vardır, bunlar; Topuk vuruşu (HS), düz taban (FF), kapalı topuk (HO) ve parmak vuruşu (TO) göreli olarak tanımlandı. Sağ ayak olarak bilinen bu ayak şöyledir:
• HS olayı: topuk yere çarpar.
• FF olayı: Ayak parmağı yere değiyor ve ayak tamamen yere basıyor.
• HO olayı: yerden kalkar.
• TO olayı: Parmak yerden kalkar ve ayak tamamen havadadır.
Genellikle, HS olayı, yürüyüş döngüsünün başlangıcı olarak tanımlanır ve tam yürüyüş döngüsü, aynı ayak için birbirini izleyen HS olayları arasındaki süre olarak tanımlanır. Tipik yürüyüş olayları, yürüyüş döngüsünü yürüyüş fazları adı verilen iki ila dört ardışık zaman periyoduna bölebilir. Daha fazla yürüme olayı düşünüldüğünde, örneğin orta duruş ve orta salınım, bu bölümde ele alınmayan daha fazla yürüme aşaması kısıtlanacaktır. Yürüyüş döngüsü bölümünün üç ortak konumu vardır. bunlar;
• Birinci mod (1) yürüyüş döngüsünü iki aşamaya ayırır, yani ayakta durma aşaması HS ila TO’ya karşılık gelir ve yürüyüş döngüsünün yaklaşık %60’ını oluşturur.
• İkinci mod (2), yürüyüş döngüsünü üç aşamaya ayırır; burada ayakta durma aşaması, yürüyüş döngüsünün yaklaşık %40’ını temsil eden HS ve HO ile sınırlıdır.
• Üçüncü mod (3), yürüme döngüsünü dört aşamaya ayırır, burada ayakta durma aşaması FF’den HO’ya kadar sürer ve yürüyüş döngüsünün yaklaşık %30’unu oluşturur.
Normal yürüyüşte anormal olaylara izin verilmediği açıktır, bu nedenle yürüme ritmindeki bozulma ve iki taraflı koordinasyon, Parkinson hastalığında yürüyüş donması gibi patolojik yürüyüşün belirlenmesinde önemli rol oynar. Ayrıca yürüme dismorfisi olan hastalarda, etkilenen alt uzuvlar vücut ağırlığını iyi destekleyemez, bu da ilgili ayakta durma fazını kısaltır ve çok dengesiz bir duruma neden olur. Zaman alanındaki yürüme döngüsü dağılımının gözlemlenmesi, nörodejeneratif hastalıkların ve yaralanmaların başlangıcını tespit etmek için uygulanmıştır.
Açıklama amacıyla, belirtilen dört tipik yürüme olayı modellenmiş ve açıklanmıştır, böylece normal yürüyüş döngüsü ilk hece konumunda olduğu gibi dört aşamaya bölünmüştür. Öte yandan, ayakta durma aşaması, ayağın tamamen yerde olduğu zaman, sallanma aşaması, ayağın tamamen havada olduğu zaman ve geri kalan iki aşama, ayakta durma ve sallanma arasındaki geçiş durumlarıdır. Ayrıca, bir kişinin ayak hareketleri çok sıkı bir şekilde ilişkili olduğu için, her iki ayağın ölçümlerini kullanarak yürüme olaylarını saptamanın ipsilateral uzuv ölçümlerini kullanmaktan daha doğru sonuçlar vermesi beklenir. Her bir ayağa karşılık gelen yürüme olayları doğru bir şekilde algılandığında, yürüyüş döngüleri bölünecek ve yürüyüş fazları sınırlandırılacaktır.

adım uzunlukları

Yürüyüş fazları kısıtlandığında, uzamsal yürüyüş parametreleri buna göre türetilebilir. Mesafeye bağlı yürüyüş parametreleri, sırasıyla ileri, yanal ve dikey yönlerde bir adım sırasında katedilen maksimum mesafeye karşılık gelen adım uzunluğu, adım genişliği ve adım yüksekliğini içerir. Bu üç parametre arasından sagittal düzlemdeki adım uzunluğu, her birey için her bir adım için hesaplanmalıdır. Çünkü bu, bireyler arasındaki ve bireyler arasındaki yürüyüşün değişkenliğinden dolayı büyük ölçüde değişir. Aslında, bacak uzunluğu, yürüme hızı ve yürüme şekli gibi birkaç faktör yürüme dalgalanması olgusunu açıklayabilir. Adım uzunluğu literatür verileri arasında farklı değerlere sahiptir. Ortalama adım uzunluğu, kendi seçtikleri doğal, yaklaşık 1,4 m/s hızında yürüyen sağlıklı yetişkinler için yaklaşık 0,75 m iken, ortalama adım uzunluğu cinsiyete göre değişir ve yaklaşık 0,79 m’dir. (Erkekler için 0,66 m ve kadınlar için 0,66 m)
Adım birbirini takip eden iki adımdan oluşur. Hem adım uzunluğu hem de adım uzunluğu, yürüme performansını değerlendirmek için anlamlı yürüyüş parametreleridir. Azalan adım uzunluğu ile yavaş yürüme, omurilik yaralanması, inme, Parkinson hastalığı ve osteoartrit gibi yürüme yeteneğini etkileyen hastalıkların bir belirtisidir. Literatürde adım uzunluğunu ve yürüme hızını tahmin etmek için, örneğin matematiksel bir model kullanarak birçok yöntem önerilmiştir. Önceki çalışmalarda, tek eksenli bir jiroskop kullanarak adım uzunluğunu tahmin etmek için tek bir ters sarkaç modeli kullanılmıştır. Ayakta dururken zeminin etrafında dönen ters bir çift sarkaçtan ve sallanırken kalçaların etrafında dönen bir çift sarkaçtan oluşan bir çift sarkaç modeli kullanır.
Çift uzuv desteğinin sarkaç olmayan doğasını ele almak için dört sensörlü bir konfigürasyon önerildi. Tipik olarak, yürüyüş modeli, deneğin vücuduna, uyluğuna veya vücudun kütle merkezinin (COM) yakınındaki alt bel omuruna bağlı sensörler ile doğrudan veya dolaylı jirometrinin çeşitli kombinasyonlarıyla gerçekleştirilebilir. Farklı adım uzunluklarının karşılaştırılması.
Farklı yürüyüş modellerine dayalı olarak, adım uzunluğu ile farklı ölçülebilir veya hesaplanabilir yürüyüş değişkenleri arasındaki gerekli ilişkiler formüle edilebilir. Çift sensör konfigürasyonu için, yalnızca ayakta jiroskoplardan alınan ölçümlerle gerçekleştirilen önceki çalışmalarda değiştirilmiş bir yürüyüş modeli sunuldu. Bu modelde, insan yürüyüşü, her deneğin biyomekanik antropometrik verileri dikkate alınarak, tek, ters, dizsiz iki ayaklı sarkaç modeli ile temsil edilir.
Bu model, genellikle bir tür aktif işaret veya işaret kullanan kızılötesi, radyo frekansı veya ultrasonik cihazlara dayalı diğer çeşitli teknolojilere başvurmayan bağımsız bir adım uzunluğu tahmincisi olarak işlev görür. Zaman içinde yerçekimi için telafi edilen öteleme ivmesini de doğrudan entegre etmez. Adım uzunluğu SL, sallanan bacağın ileri hareketini destekleyen kontralateral arka ayağın ayakta durma fazı sırasında COM’un vücuttan kat ettiği ileri mesafe olarak tahmin edilebilir.

kaynak:
https://www.mdpi.com/2072-666X/9/9/442/pdf
https://link.springer.com/10.1007/978-3-319-14418-4_163
https://prism.ucalgary.ca/handle/11023/272

yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Diğer gönderilerimize göz at

[wpcin-random-posts]

İlk Yorumu Siz Yapın

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir