شماره راهنما :
1638 دكتري
پديد آورنده :
كيوان آرا، محبوبه
عنوان :
طراحي ديناميكي ارتز پايين تنه به منظور افزايش پايداري ايستادن بيماران آسيب نخاعي
گرايش تحصيلي :
ديناميك، ارتعاشات، كنترل
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 174ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد جعفر صديق، محسن اصفهانيان
استاد مشاور :
مهدي كشميري
توصيفگر ها :
ايستادن آرام انسان , تعادل وضعيتي , ارتز فعال , راهبرد مچ , راهبرد ران , ايستادن افراد آسيب نخاعي
استاد داور :
فرزام فرهمند، مصطفي غيور، حسن موسوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/08/12
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/08/12
چكيده فارسي :
چكيده امروزه بحث توانبخشي افراد مبتال به ناتوانيهاي بدني توسط سيستمهاي مكانيكي توجه زيادي را به خود جلب كرده است اين سيستمهاي مكانيكي ميتوانند به صورت منفعل يا فعال باشند و به دو منظور كلي مورد استفاده قرار گيرند 1 درمان ناتواناييهاي بدني 2 ايجاد استقالل در زندگي افراد داراي ناتواني انگيزهي اصلي اين تحقيق ارائهي طرحي اوليه از نوعي از اين سيستمها براي افراد ناتواني است كه در حفظ تعادل ايستادن آرام خود را به دليل بيماري هاي عصبي عضالني به طور مستقل دچار مشكل هستند اين افراد از ارتزهايي استفاده ميكنند كه شامل راهبردهايي مشابه راهبردهاي كنترلي در بدن هستند اما همهي اين راهبردها به دليل مشكالت فيزيكي در بيماران قابل پيادهسازي به روي ارتز نبوده و در مواردي نيز در صورت امكان پيادهسازي راهبرد ظاهر ارتز نهايي براي استفاده در محيطهاي غيرآزمايشگاهي نامطلوب است از طرفي ارتز طراحي شده بايد به گونهاي باشد كه فرد استفاده كننده بدليل محدودهي مطلوب پايداري ارتز اعتماد به نفس استفاده از آن بدون عصا را داشته باشد در اين رساله تالش شده است راهبردهايي طراحي شوند كه عالوه بر افزايش محدودهي پايداري در ايستادن انسان از نظر عملي نيز قابل پيادهسازي باشند در اين راستا بهبود ايستادن افراد كمتوان مانند افراد سالخورده و همچنين بهبود ايستادن افراد ناتوان مانند افراد آسيب نخاعي دنبال شده است براي رسيدن به اهداف فوق مراحل زير در اين رساله دنبال شدند ابتدا به مطالعهي ايستادن افراد سالم جوان پرداخته شده تا اثر كهولت سن در ايستادن و نحوهي بهبود ايستادن افراد كمتوان مطالعه شود در اين راستا با توجه به اهميت سيستم دهليزي در ايستادن پايدار به طور خاص مدلي از سيستم دهليزي در كنار بقيه اعضاي دخيل در ايستادن ارائه شد كه با استفاده از اين مدل امكان بررسي دليل سرگيجه افراد سالخورده و يا حس سنگيني برخي افراد كمتوان امكانپذير است همچنين با استفاده از اين مدل اهمين سيستم حسي تني در ايستادن نشان داده شده است پس از آن به مطالعهي يك نمونه از ارتز غيرفعال موجود پرداخته و با استفاده از ديناميك اين ارتز و تنها با تغيير در پارامترهاي آن تالش به بهبود ارتز شده است هدف اول افزايش پايداري استاتيكي و همچنين ديناميكي ارتز بوده و هدف دوم بهبود انحنا باالتنه هنگام استفده از ارتز براي دستيابي به اين اهداف عالوه بر قيود سينماتيكي ايستادن با ارتز كه شامل محدوده مجاز حركتي مفاصل و قرار گرفتن مركز گرانش در چندضلعي تكيهگاهي است موارد ديناميكي شامل قرار گرفتن در نقاط تعادل پايدار با حداكثر سرعت همگرايي نيز مد نظر بوده ات سپس به بررسي ارتعاش عمودي در ايستادن افراد كمتوان پرداخته شد كه نتايج شبيهسازيها نشان ميدهند اين ارتعاش عمودي اثرات مطلوبي روي سيگنال مركز فشارآنها ندارد با اين حال مطالعات موجود نشان داده است كه ايستادن افرادي كه تحت ارتعاش عمودي هستند باعث تقويت ماهيچهها شده و در نتيجه ايستادن را در دراز مدت بهبود ميبخشد عالوه بر اين محدودههايي از دامنه و فركانس كه در صورت اعمال شدن به شكل ارتعاش عمودي در ايستادن افرادآسيب نخاعي باعث حفظ پايداري در ايستادن ميشوند نيز بررسي شدند در نهايت نيز پايداري ايستادن با ارتز در صورت فعالسازي مفصل ران بررسي شده است واثر قيودي شامل قيد اصطكاك قيد گرانش و قيد مركز فشار كه از زمين خوردن سر خوردن و يا بلند شدن پا از زمين جلوگيري ميكنند در طراحي ارتز با مفصل ران فعال مطالعه شده است نتايج اين بخش نشان ميدهد انتخاب كفش مناسب براي استفاده از ارتز كه عالوه بر اصطكاك كافي طول كفي مطلوبي هم داشته باشد ميتواند در حفظ پايداري اثر زيادي داشته باشد تكتك مراحلي كه در اين رساله دنبال ميشوند ميتوانند در بهبود ايستادن افراد كمتوان و ناتوان اثرات مطلوب ايجاد كنند به عنوان مثال با توجه به كاربرد زياد ارتزهاي با مفصل ران فعال در محيطهاي صنعتي اين بخش اهميت زيادي در راستاي كمك به افراد آسيب نخاعي شاغل دارد كلمات كليدي ايستادن آرام انسان تعادل وضعيتي ارتز فعال راهبرد مچ راهبرد ران محدودهي پايداري پايداري ايستادن انسان پايدارسازي پاندول معكوس ايستادن افراد آسيب نخاعي
چكيده انگليسي :
Dynamic Design of a Lower Limb Orthosis for increasing the Standing Stability in Paraplegic Individuals Mahboubeh Keyvanara m keyvanara@me iut ac ir Date of Submission 15 10 2020 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran1st Supervisor Dr Mohammad Jafar Sadigh mjsadigh@ut ac ir2nd Supervisor Dr Mohsen Esfahanian mesf1964@cc iut ac irAdvisor Dr Mehdi Keshmiri mehdik@cc iut ac irDepartment Graduate Program Coordinator Dr Mohsen Saghafian Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering University of Tehran Department of Mechanical Engineering Isfahan University of TechnologyAbstractPostural balance which has a big role in daily life is generally known as one s strength to retain stability Balancetakes advantage of the integration of multisensory inputs that work together to stabilize one s standing For the unableones it may be harder to obtain stability in postural balance Hence it is noteworthy to design and evaluate devices such as orthosis which can help these subjects experience postural balance independently and without the use ofcrutches The orthosis used by these subjects should be easy to use reliable and with high safety In this research amathematical framework is presented which can be used to redesign the physical parameters of a Hip Knee Ankle Foot Orthosis HKAFO to support a better body curvature and also guarantee a more stable arm free stance Also since vertical vibrations is a rehabilitation method for the paraplegic subjects an analysis is done to understand howthese vibrations could be added to avoid instability in the paraplegic subjects And finally an approach is presentedto show the hip joint torque limits which keep the body in stable stance if the hip joint of the orthosis is activated Theresults of this research can be the starting point in designing an exoskeleton for the postural balance of the paraplegicsubjects KeywordsPostural balance stability vestibular system paraplegic subjects passive orthosis verticalvibrations IntroductionSpinal Cord Injury SCI is a result of impairment to the spine Standing and walking are goodexercises for paraplegics to maintain good health and this means decrease urinary tract infections improve cardiovascular and digestive functions Zampa et al 2003 There are existing orthoseswhich help standing and walking of paraplegic subjects by recreating gait patterns for them Saitohet al 1996 Some orthosis like the passive orthosis are mainly used because of their appearance lightness and easy functioning Harvey et al 1997 It is important for the subjects using theseorthoses to feel safe enough to stand without crutches and this makes the stability analysis of theseorthoses noteworthy Keyvanara et al 2019 In standing with HKAFO to have stable armmovements and also have the Center of Gravity CoG stability condition the paraplegic subjectsuse the so called C posture which gives the hip joint some hyper extension to produce stability aspictured in Fig 1
استاد راهنما :
محمد جعفر صديق، محسن اصفهانيان
استاد مشاور :
مهدي كشميري
استاد داور :
فرزام فرهمند، مصطفي غيور، حسن موسوي
