Proprioseptif duyuların geliştirilmesi için egzersiz ve ölçüm sisteminin tasarlanması
Design of exercise and measuring system for proprioceptive sensory enhancement
Yazar: ASLIHAN ŞAHAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR FİDAN ; DOÇ. MEHMET YILDIZ
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dengesizlik = Imbalance ; Dinamik dengeleme = Dynamic balancing ; Postural denge = Postural balance ; Statik denge = Static balance

Özet:
Vücut postürünün korunmasından veya dış ortamdan gelen kuvvetlere karşı kararlı hareketler yapabilmeden sorumlu olan denge; tutma, durma, nesneyi hareket ettirme, yön değiştirme vb. kinematik ve kinetik hareketleri kontrol etmektedir. Proprioseptif, vestibüler, ve görsel sistemlerden gelen verilerin beynin denge merkezinde işlenmesi ile sağlanmaktadır. Eklem, kas ve tendonlarda vücudun ve uzuvların konumunun algılamasını sağlayan özelleşmiş hücreler görev almaktadır. Eklem ve kas üzerindeki baskı ve kuvvetleri algılayan bu hücreler bilgileri beyine göndermektedir. Proprioseptif sistem vücudun hangi tür bir yüzeyde oturduğunu ve bu yüzeyde hangi durumda konumlandığını beynin anlamasını sağlamaktadır. Nörolojik ya da fiziksel sebeplerden kaynaklı hastalıkları olan kişiler veya üst düzey denge ve hareketliliğe ihtiyaç duyan profesyonel sporcuların hareket kabiliyetlerini geliştirmek için kullanılan birçok egzersiz ve tedavi programları bulunmaktadır. Günümüzde gelişmekte olan insan bilgisayar etkileşim (HMI) araçları her alanda olduğu gibi fizik tedavi ve rehabilitasyon ile spor alanında da kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, proprioseptif duyularının yeterliliğini ölçmeyi ve tasarlanan oyunlar ile bu duyuların geliştirilmesi ve gelişim sürecinin takip edilebildiği bir ölçüm ve egzersiz sistemi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda ayarlanabilen vibrasyon seviyesi ile proprioseptif duyu sisteminin bir parçası olan kas iğciği mekanoreseptörlerinin aktifliği artırılarak konum ve hareket duyuları geliştirilmiştir. 
Gerçekleştirilen sistem mekanik, yazılım ve donanım olmak üzere üç bölümden oluşmaktadır. Kişinin denge merkezinden sapmasını ivme sensörü (ADXL345) ve kuvvet sensörü (Zemic L6E) kullanılarak ölçülmüştür ve alınan veriler I2C haberleşme protokolü ile mikrodenetleyiciye aktarılır. Veriler mikrodenetleyicide işlenerek bluetooth kablosuz haberleşme modülü aracılığıyla PC yazılımına gönderilir. Yazılıma aktarılan veriler arayüz programında tasarlanan test uygulamalarında ve egzersiz sistemi için tasarlanan oyunlarda cisimleri yönlendirmek amacıyla kullanılmıştır. Böylece kişilerin denge durumlarının geliştirilmesi için oyun tabanlı bir ölçüm ve egzersiz sistemi oluşturulmuştur. Geliştirilmiş olan sistemler ile kişinin ağırlık merkezinin lateral ve frontal eksenlerdeki sapma açıları ölçülmüştür. Programın ilk başlangıcında kişinin 30 s test sonucunda lateral eksende ±1o, frontal eksende ±1o salınım yaptığı gözlemlenmiştir. Hazırlanan egzersiz programı takvimi uygulaması sonunda lateral ve frontal eksenlerdeki salınım açıları tekrar ölçümlendirilmiştir. Egzersiz sonunda kişinin lateral eksende ±0.03o ve frontal eksende ±0.2o aralığında salınım yaptığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak çalışma kapsamında geliştirilen sistemin vibrasyon etkisi ile statik dengenin geliştirilmesinde konvansiyonel yöntemlere göre daha etkili olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Balance responsible for maintaining body posture or being able to act against forces from the external environment; holding, stopping, moving the object, changing direction, etc. controls kinematic and kinetic movements. Information on the processing of the brain in the center of balance from the proprioceptive, vestibular, and visual systems. It manifests in joints, muscles and tendons and is the specialized cells to perceive the position of the limbs. These pages that evaluate the pressure and forces on the joint and muscle send the information to the brain. The proprioceptive system gets the brain to understand what kind of surface it is sitting on and what position it is located on. There are exercise and treatment programs used to improve the mobility of people with neurological or physical diseases or professional athletes who need high level balance and mobility. Today, human computer interaction (HMI) tools have begun to be used in the field of physical therapy and rehabilitation as well as sports. This is a measurement and exercise system that can measure the efficiency of the proprioceptive senses and monitor the progress and progress of these senses with some games. At the same time, with the vibration level that can come, the movement senses process by positioning by increasing the activity of the muscle spindle mechanoreceptors, which are part of the proprioceptive sensory system.
The implemented system consists of three parts: mechanical, software and hardware. When the person's balance deviation is measured, the acceleration sensor (ADXL345) and the force sensor (Zemic L6E) are operated and the data is transferred to the microcontroller with the I2C communication protocol. It is processed in the microcontroller and delivered to the bluetooth wireless communication delivery PC software. The data transferred to the software is used in the interface program, in test applications and in the exercise system, using others to direct objects in games. In this way, a game-based measurement and exercise system was created for balancing. The improved resolution was given information and the deviation angles in the lateral and frontal axes were measured. At the beginning of the program, it was observed that it oscillated ± 1o in the lateral axis and ± 1o in the frontal axis in the 30 s test. The swing angles of the lateral and frontal axes were measured again in the exercise program prepared. During the exercise, it was observed that it was ± 0.03o in the lateral axis and ± 0.2o in the frontal axis. This method probably shows that it is more effective in its development than conventional methods.