Günlük yaşamda kullanım amaçlı ayak bileği telerehabilitasyon cihazı tasarımı
Design of an ankle tele-rehabilitation device for use in daily life
Yazar: CÜNEYT AKDENİZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ VEYSEL ALCAN
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizyoterapi ve Rehabilitasyon = Physiotherapy and Rehabilitation
Dizin: Telerehabilitasyon = Telerehabilitation

Özet:
Ayak bileği rehabilitasyon cihazları, bir ayak bileği yaralanmasından sonra fiziksel bozuklukları iyileştirmek ve normal işlevi geri kazandırmak için fizik tedavi müdahalesi sağlayarak ayak bileği hareketini ve kas gücünü etkili bir şekilde iyileştirilmesine, kas atrofisini önlenmesine ve daha hızlı iyileşme sürelerine ve daha iyi tedavi sonuçlarına katkıda bulunabilmektedir.  Bu tez çalışması, düşük maliyetli, kolay taşınabilir, katlanabilir, dorsal fleksiyon, plantar fleksiyon, inversiyon ve eversiyon hareketlerini gerçekleştirebilecek iki serbestlik derecesine sahip, aktif terapötik egzersizleri (eklem hareket açıklığı egzersizi, kuvvetlendirme egzersizi, izotonik egzersizleri) gerçekleştirecek ev temelli bir telerehabilitasyon cihazını tasarlamayı amaçlanmıştır. Cihazın ayak platformunda, dorsal fleksiyon, plantar fleksiyon, inversiyon ve eversiyon hareketleri sırasında oluşan kuvvetleri ölçmek için dört adet kuvvet sensörü kullanılmıştır. Cihaza konulan ivme ve jiroskop sensörü ile X, Y, Z eksenlerinde oluşan açı bilgileri ölçülmüş ve ölçülen değerler toplanmıştır. Ayağın uyguladığı kuvvete karşı direnç kuvvet uygulayıcısı için yaylı sistem kullanılmış ve direnç kuvvetlerinin manuel olarak 3 kademeli zorluk derecesine göre kolaylıkla ayarlanması sağlanmıştır.  Tasarlanan cihazda kullanılan sensörlerden elde edilen verilerin oluşturulan kullanıcı dostu ara yüzde işlenmesi için kablosuz haberleşmeye olanak sağlayan ATMega 2560 MCU Kart kullanılarak bluetooth üzerinden iletişim sağlanmıştır. Cihazın tüm mekanizma işlevselliği, gerçek zamanlı sensör ölçümleri, arayüz işlevselliği ve ölçüm analizlerine dayalı geri bildirim sonuçları 10 sağlıklı katılımcı üzerinde test edilmiştir. Elde edilen ümit verici sonuçlar, düşük maliyetli, kolay taşınabilir ve çok yönlü ev tabanlı bu tele-rehabilitasyon cihazının geliştirilmesi yoluyla ayak bileği rehabilitasyonu alanında önemli bir katkı sunma potaensiyeline sahiptir. Sonuç olarak ayak bileği eklemlerinin rehabilitasyonuna yardımcı olmak ve ayak bileği yaralanmaları veya nörolojik hastalıkları olan hastalarda hareket ve kas gücünü artırmak için düşük maliyetli, kolay taşınabilir, katlanabilir, iki serbestlik derecesine sahip bir ayak bileği rehabilitayson cihazı önerilmiştir.

Abstract:
Ankle rehabilitation devices can provide physical therapy intervention to improve physical impairments and restore normal function after an ankle injury, by effectively improving ankle movement and muscle strength, preventing muscle atrophy, and contributing to faster recovery times and better treatment outcomes. This thesis study aimed to design a home-based tele-rehabilitation device that is low-cost, easily portable, foldable, has two degrees of freedom to perform dorsal flexion, plantar flexion, inversion, and eversion movements, and will perform active therapeutic exercises (joint range of motion exercise, strengthening exercise, isotonic exercises). Four force sensors were used on the foot platform of the device to measure the forces occurring during dorsal flexion, plantar flexion, inversion and eversion movements. Angle information on the X, Y, Z axes was measured with the acceleration and gyroscope sensor placed on the device, and the measured values were collected. A spring system was used for the resistance force applicator against the force applied by the foot, and the resistance forces were easily adjusted manually according to 3 levels of difficulty. Communication was achieved via Bluetooth using the ATMega 2560 MCU Card, which allows wireless communication, to process the data obtained from the sensors used in the designed device in the user-friendly interface created. The entire mechanism functionality of the device, real-time sensor measurements, interface functionality, and feedback results based on measurement analysis were tested on 10 healthy participants. The promising results obtained have the potential to make a significant contribution to the field of ankle rehabilitation through the development of this low-cost, easily portable and versatile home-based tele-rehabilitation device. As a result, a low-cost, easily portable, foldable, two-degree-of-freedom ankle rehabilitation device has been proposed to assist in the rehabilitation of ankle joints and to increase movement and muscle strength in patients with ankle injuries or neurological diseases.