طراحی یک اُرتز لگنی غیرفعال نوین جهت توانبخشی راه رفتن با بهره گیری از مدل دینامیکی سه بعدی

در حال حاضر، بسیاری هستند که از ناتوانی در حین راه رفتن به دلیل آسیب هایی از قبیل آسیب ستون فقرات و یا سکته رنج می برند. در این رساله، طراحی یک اُرتز غیرفعال نوین توانبخشی راه رفتن را جهت بازتوانی افرادی که توانایی راه رفتن را به دلیل آسیب های دستگاه عصبی و یا عارضه های دیگر مانند سکته مغزی از دست داده اند، به انجام رسانده ایم. همانطور که می دانیم، حرکت های لگن نقش مهمی در ایجاد تعادل و راه رفتن در طی یک سیکل گامی ایفا می کند. در این تحقیق نیز یک اُرتز غیرفعال جهت کمک به حرکت لگن بیمارانی که در راه رفتن دارای ناتوانی می باشند شبیه سازی و طراحی می گردد. این اُرتز لگنی بهینه سازی شده بدون موتور و صرفاً دارای المان های غیرفعال مانند فنر می باشد. به علاوه، همراه این وسیله یک مجموعه مهارکننده وزن فرد جهت حذف اثر بخشی از وزن بیمار در حین راه رفتن بر روی تردمیل طراحی شده است. شبیه سازی های انجام شده براساس ارائه یک مدل سه بعدی مناسب دینامیکی از حرکت اعضای پایین تنه در حین راه رفتن می باشد. همچنین مقادیر پارامترهای ساختاری دستگاه در طی حل مسائل بهینه سازی تعریف شده بر مدل دینامیکی مربوطه استخراج گردیده است. عملکرد اصلی این وسیله در راستای نزدیک نمودن حرکت های چرخشی سه گانه لگن به حالت مطلوب و همچنین کاهش گشتاور عملگر فرضی محرک لگن در مفصل ران پای ایستا در حین راه رفتن بر روی تردمیل در طی دو مرحله شبیه سازی و بهینه سازی مسأله مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی در مرحله اول بهینه سازی نشان می دهد که نمودار زمانی دوران های لگن به نمودارهای مرجع بسیار نزدیک بوده و وسیله بهینه غیرفعال طراحی شده می تواند حرکت مطلوب لگن را بدون تلاشی از طرف بیمار تأمین نماید. همچنین در مرحله دوم شبیه سازی و بهینه سازی، مقایسه گشتاور عملگر محرک لگن مدل شده در مفصل ران پای ایستا در حالت استفاده کاربر از دستگاه در مقابل شرایط عادی بدون اتصال به دستگاه بیانگر کاهش مطلوب مقدار گشتاور در یک سیکل کامل گامی می باشد. در تحقیق حاضر، علاوه بر تئوری مدل سازی و انجام شبیه سازی مسأله، پروسه ساخت کلیه اجزای دستگاه و استخراج نتایج آزمایشگاهی استفاده از آن نیز انجام پذیرفته است. البته نتایج آزمایشگاهی صرفاً در مراحل اولیه اتصال دستگاه به یک کاربر سالم با هدف اعتبارسنجی مدل سازی و شبیه سازی مسأله و همچنین امکان سنجی استفاده از آن ارائه گردیده است. با توجه به سالم بودن کاربر و امکانات موجود، نتایج آزمایشگاهی و بررسی عملکرد اُرتز لگنی با مطالعه دو معیار تغییرات بازه حرکت های دورانی لگن و همچنین میزان انرژی مصرفی کاربر براساس تغییرات سرعت ضربان قلب وی در دو حالت کلی همراه با دستگاه و بدون استفاده از آن در حین راه رفتن بر روی تردمیل ارائه گردیده است. نتایج آزمایشگاهی بدست آمد? مبتنی بر افزایش بازه حرکتی لگن در دو جهت دورانی و نیز کاهش مصرف انرژی در حالت بکارگیری دستگاه، موید اعتبار نتایج شبیه سازی و امکان استفاده از دستگاه برای کاربر بیمار در آینده می باشد.