Transfemoral protez üzerinde yürüyen bir amputenin nöromüsküler modeli
Neuromuscular model of an amputee walking on a transfemoral prosthesis
Yazar: NOOR SALEH
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAKİR ALTINSOY
İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Jiroskop = Gyroscope ; Jiroskopik kontrol = Gyroscopic control ; Nöromüsküler performans = Neuromuscular performance ; Yürüyüş = Gait

Özet:
Ampüte bireyler mekanik olarak pasif protezlerinin kontrol ve güç eksikliğinden dolayı çeşitli yürüme sorunları ile karşı karşıyadırlar. Bu sorunların arasında hayati önem taşıyanlar ise denge ile ilgili olanlardır; zira düşmeler ve düşme korkusu, daha çok güç sarfı gerektiren aktivitelerden kaçınmaya neden olabilmektedir. Transfemoral yapay bir uzuv, diz üstünden eksik olan bir bacağın yerini almaktadır. Transfemoral bir ampüte, fazladan enerji harcama ve daha karmaşık bir protez cihazını kullanma zorluğu ile birlikte hareket etme, denge kurma ve stabilite gibi transfemoral protez sorunlarının üstesinden gelmelidir. Sonuç olarak, transfemoral ampüte bireylerin normal hareketlerini geri kazanabilmeleri çok zor olmaktadır. Bir transfemoral protez, bir yuva, diz, gövde, ayak ve süspansiyon mekanizmasından oluşmaktadır. Bu çalışmada, sağlıklı bir bireyin mevcut 3B nöromüsküler modeli, 3R60'lı bir transfemoral ampüte bireyi betimleyecek şekilde uyarlanmıştır. Bu model, 0,9 m/s ve 1,2 m/s yürüme hızlarında Matlab 2019b Simulink programı ile simüle edilmiştir. Sağlıklı model ile ampüte model arasındaki farklar literatür sonuçlarıyla karşılaştırılarak modelin performansı değerlendirilmiştir. Simüle edilen ampüte yürüyüşü, özellikle 1,2 m/s hızda literatür ile uyumlu bulunmuştur. Modelin koronal düzlemdeki salınımı 0,9 m/s'dir; bu da dengeyi korumanın zor olduğunu göstermektedir. Düşmeyi önleme konusunda protez bacakta bir jiroskop kontrol momenti ile bir örnek çalışma da yapılmıştır. Jiroskop kontrol momenti, düşmeyi önlemek için dizin esnemesini (bükülmesini) ve uzamasını artırmaktadır. 1,2 m/s hızda dönme hareketi (whirligig) için atılan adım, ekstra kontrol süresi sayesinde daha dengeli olmuştur.

Abstract:
Amputees face several gait deficits due to their mechanically passive prostheses' lack of control and power. Of crucial importance among these deficits are those related to balance, as falls and a fear of falling can cause an avoidance of activity that leads to further debilitation. A transfemoral an artificial limb replaces a missing leg above the knee. A transfemoral amputee should handle the transfemoral prosthesis Ambulation, balance, and stability with increasing energy consumption, a more complex prosthesis device, and difficulty in settling up. As a result, transfemoral amputees can get normal movement back very difficultly. A transfemoral prosthesis consists of a socket, knee, shank, foot, and mechanism for the suspension. The current 3D neuromuscular model of a healthy person in this study is adjusted to depict a transfemoral amputee with a 3R60. The model is simulated by Matlab 2019b Simulink program with a walking speed of 0.9 m/s and 1.2 m/s. The model's performance is assessed by comparing the distinctions between the healthy model and the amputee to the literature results. The amputee gait simulated is in keeping with the literature, particularly at speeds of 1.2 m/s. The oscillations of the model in the coronal plane are 0.9 m/s, indicating that balance is difficult to maintain. A case study was also conducted with a gyroscope control moment in the prosthetic shank on fall prevention. The gyroscope control moment enhances flexing the knee and extending it to prevent a drop. The step was more balanced with the extra control time whirligig at 1.2 m/s.