بررسی اثر طول عصا و پارامترهای حرکتی بر انرژی مصرفی افراد آسیب نخاعی در حرکت با استفاده از ارتز

علی رغم پیشرفت روز افزون تجهیزات ایمنی جهت حفظ هرچه بیشتر سلامت انسان، سالانه تعداد قابل توجهی از موارد ابتلای افراد به آسیب های نخاعی در جوامع مختلف گزارش می شود. متعاقب ایجاد چنین عوارضی، فرد دچار ناتوانی های حرکتی خواهد شد که در دراز مدت عوارض جبران ناپذیری بر سلامت وی خواهد گذاشت. محققین و مهندسان استفاده از ارتزها را جهت پیشگیری از ایجاد بیماری هایی ازقبیل پوکی استخوان، عوارض قلبی عروقی، تغییر شکل مفاصل، تحلیل ماهیچه ها و عفونت های کلیوی پیشنهاد می کنند که فرد را قادر می سازند تا برای مدتی بایستد و به راه رفتن بپردازد. با وجود طراحی ها و بهینه سازی های بسیار گسترده که بر روی نسل های مختلف ارتزها انجام گرفته است، همواره مصرف انرژی بالای شخص در حین راه رفتن با ارتز از مهمترین مشکلات گزارش شده می باشد. تاکنون محققین عمدتاً با بهره گیری از انجام آزمایشات آنالیز حرکت افراد، تلاش بر کمینه سازی مصرف انرژی فرد داشته اند. لیکن مدل ریاضی مناسبی از ارتز و شخص بمنظور بررسی تاثیر پارامترهای دخیل در راه رفتن فرد بر انرژی مصرفی وی ارائه نشده است. از این رو در این تحقیق بررسی کاملی بر روی ارتزهای مکانیکی ساخته شده صورت گرفت و مناسب ترین نوع آن از نقطه نظر ساختار ارتز، انرژی مصرفی، پایداری و الگوی حرکتی انتخاب گردید. سپس مدل سینماتیکی از شخص در هنگام استفاده از ارتز در راه رفتن ارائه شد و با الگوگیری از حقیقت راه رفتن فرد آسیب نخاعی با ارتز مورد نظر، نحوه ی حرکت مفاصل مختلف مدل طراحی شد. به موازات ارائه ی مدل، تست های آنالیز حرکت نیز از افراد سالم و همچنین بیماران دچار آسیب نخاعی در راه رفتن به کمک ارتز انجام گرفت و از نتایج سینماتیکی این آزمایشات جهت بهبود خروجی سینماتیک مدل و رسیدن به نتیجه ی مشابه با حرکت واقعی افراد استفاده شد. در ادامه معادلات دینامیک سیستم استخراج شده و با حل دینامیک معکوس، انرژی مصرفی شخص در حین راه رفتن با ارتز محاسبه گردید. سرانجام مطالعه ی پارامتری بر روی عوامل شناخته شده و موثر در حرکت شخص از قبیل زوایای مفاصل ران، زانو، مچ پا و شانه، ارتفاع پاشنه ی پا و طول عصاها انجام گرفت تا تاثیر هرکدام بر انرژی مصرفی شخص حین راه رفتن با ارتز بررسی شود.