Soluții Biomecanice pentru Ortezarea Gleznei Umane

Ă

Domeniu: Mecanică

Conține 1 fișier: docx

Pagini : 26 în total

Cuvinte : 5484

Mărime: 10.85MB (arhivat)

Publicat de: Petre Cristian

Puncte necesare: 6

Descarcă acum

1. Mersul uman
2. Articulatia gleznei și piciorului. Structură anatomică
3. Sisteme biomecanice de ortezare a articulației gleznei și piciorului
4. Bibliografie

1. Mersul uman

1.1. Generalități

Mersul uman normal permite deplasarea corpului în direcția dorită, asigurând în același timp stabilitate, conservarea energiei și absorbția șocurilor prezente la contactul cu solul. Actul mersului uman prezintă la nivelul membrelor inferioare [Inman, 1981] o mișcare periodică, de bază, a fiecărui picior, de pe o poziție de suport pe următoarea și forțe de reacție cu solul suficiente, astfel încât, aplicate prin picior să suporte corpul uman. Aceste două elemente sunt necesare pentru orice formă de mers biped și nu contează cât de afectate sunt caracteristicile specifice ale mersului din cauza patologiei [Inman, 1981]. Această mișcare periodică este esența naturii ciclice a mersului uman. Un ciclu de mers sau unitate de mișcare a fost definit în literatura de specialitate ca fiind perioada de timp între primul contact al călcâiului cu solul până la următorul contact al aceluiași călcâi cu solul [Davis, 2006] și este împărțit în două faze principale: faza de suport sau faza de sprijin și faza de balans. Aceste faze, sunt împărțite, la rândul lor, în sub-faze, rezultând șapte [Inman, 1981] sau opt faze [Perry, 1992] ale ciclului mersului uman normal. Faza de suport sau faza de sprijin se caracterizează prin prezența piciorului pe sol și este împărțită în subfazele: subfaza de contact inițial, subfaza de inițiere suport sau sprijin, subfaza de suport sau sprijin mijlocie, subfaza de finalizare suport sau sprijin și subfaza de inițiere balans, iar faza de balans se caracterizează prin lipsa contactului cu solul (piciorul se află în aer) și conține subfazele: subfaza de început balans, subfaza mijlocie de balans și subfaza de sfârșit balans. Subfazele mersului uman sunt determinate de evenimente specifice (fig. 1.1) și ocupă ponderi diferite în cadrul ciclului de pășire al mersului uman.

Fig. 1.1. Ciclul de pășire al mersului uman: faze, subfaze și evenimente specifice

1.2. Geometria articulară a gleznei și piciorului

Geometria articulară este cea care imprimă complexului articular gleznă-picior, statica, kinematica și kinetica.(fig. 1.2, 1.3, 1.4, 1.5).

În lanț kinetic închis mișcările de supinație și pronație se produc sub acțiunea greutății corpului care acționează asupra talusului.

Fig. 1.4. Arcurile bolții plantare. A -arcuri transversale care suportă încărcarea sub propria greutate. B-arc longitudinal medial care contribuie la absorbția șocurilor mecanice din timpul mersului. C-arc longitudinal lateral cu rol de suport în cursul încărcării

Fig.1.5. Repartiția forței la nivel plantar în timpul mersului. A-marginea laterală a regiunii plantare, cuboid, metatars II. B-încărcarea la nivelul plantei.

2. Articulația gleznei și piciorului. Structură anatomică

2.1. Gamba

Elementele osoase ale acestei regiuni sunt tibia și fibula. Pentru șold este expusă corespondența mușchilor, prezentată în figura 2.1, după cum urmează: 1 - mușchiul extensor lung al degetelor; 2 - mușchiul biceps femural; 3 - mușchiul peronier lung; 4 - peronier scurt; 5 - mușchiul extensor al halucelui; 6 - mușchiul tibial anterior; 7 - mușchiul semitendinos; 8 - mușchiul cvadriceps femural; 9 - gracilis; 10 - mușchiul sartorius; 11 - mușchiul semimembranos; 12 - popliteu; 13 - solear; 14 - mușchiul flexor lung al degetelor; 15 - mușchiul tibial posterior; 16 - tendonul mușchiului flexor lung al degetelor; 17 - tendonul mușchiului flexor lung al halucelui; 18 - tendonul mușchiului tibial posterior; 19 - tendonul mușchiului peronier lung; 20 - tendonul mușchiului peronier scurt; 21 - mușchiul flexor lung al halucelui.

[1.1] Banala, S. K., Kulpe, A. & Agrawal, S. K., A Powered Leg Orthosis for Gait Rehabilitation of Motor-Impaired Patients, in IEEE International Conference on Robotics and Automation, Roma, Italy, 2007, pp. 4140-4145.

[1.3] Bernhardt K A, Irby S E, Kaufman K R.”Consumer opinions of a stance control knee orthosis”. Prosthet Orthot Int 2006; 30: 246- 256.

[1.4] Cruz, T. H. and Y. Y. Dahaher, "Impact of ankle-foot-orthosis on frontal plane behaviors post-stroke," Gait & Posture, June 2009. [Online]. Available: ScienceDirect, http://www.sciencedirect.com/.

[1.5] Custom Orthotic Design Group Ltd., "Living with Foot Drop: Be More Active and Independent Wearing WalkAide." [Online] Available: http://www.customorthotic.ca/articles/walkaide.html [Accessed August 19, 2009].

[1.6] Daniela Mariana Barbu, Ion Barbu, "Dynamical Model for an Original Mechatronical Rehabilitation System, Proceedings of the 14th WSEAS International Conference on Applied mathematics, 2009, pp. 23- 28, ISSN: 1790-276.

[1.7] Ferris, D. P., Gordon, K. E., Sawicki, G. S. & Peethambaran, A., An Improved Powered Ankle- Foot Orthosis Using Proportional Myoelectric Control, Journal of Gait and Posture, vol. 23, pp. 425- 428, 2005.

[1.8] Geobers, Johanna et al., “Immediate and Long-Term Effects of Ankle-Foot Orthosis on Muscle Activity During Walking: A Randomized Study of Patients With Unilateral Foot

[1.9] G. S. Sawicki and D. P. Ferris, A Pneumatically Powered Knee-Ankle-Foot orthosis (KAFO) With Myoelectric Activation and Inhibition, Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, vol. 6, pp. 1-16, 2009.

[1.10] Irby S E. “A digital logic controlled electromechanical free-knee brace”. San Diego State University, San Diego 1994

[1.11] Irby S E, Bernhardt K A, Kaufman K R. “Gait of stance control orthosis user: The Dynamic Knee Brace System”. Prosthet Orthot Int 2005; 29: 269- 282

[1.12] Irby S E, Kaufman K R. “Electromechanical joint control device with wrap spring clutch”. Mayo Foundation, USA 2002, US Patent 6500138

[1.13] Irby S E, Kaufman K R, Mathewson J W, Sutherland D H. “Automatic control design for a dynamic knee brace system”. IEEE Trans Rehabil Eng 1999a; 7: 135- 139

[1.14] Irby S E, Kaufman K R, Wirta R W, Sutherland D H. “Optimization and application of a wrap spring clutch to a dynamic knee-ankle-foot orthosis”. IEEE Trans Rehabil Eng 1999b; 7: 130- 134.

[1.15] Jerry, E. P., Benjamin, T. K. & Christopher, J. M., The Roboknee: An Exoskleton for Enhancing Strength and Enharance During Walking, in International Conference on Robotic & Automation, New Orleans, 2004, pp. 2430-2435.

[1.16] J. Kang, B. Badi, Y. Zhao and D. K. Wright, Human Motion Modeling and Simulation, Proceedings of the 6th WSEAS International Conference on Robotics, Control and Manufacturing Technology, Hangzhou, China, April 16-18, 2006, pp: 62-67.

[1.17] Kadaba M, Ramakrishnan H, Wootten M, Gainey J, Gorton G, Cochran G. “Repetability of kinematic, kinetic, and electromyographic data in normal adult gait”. J Orthop Res 1989; 7: 849- 860.

[1.18] Kao, P.C, Motor adaptation during dorsiflexion-assisted walking with a powered orthosis, Journal of Gait and Posture, vol. 29, pp. 230- 236, 2009.

[1.19] Kaufman K R, Miller L S, Sutherland D H. “Gait asymmetry in patients with limb-length inequality”. J Pediatr Orthop 1996a; 16: 144- 150.

[1.20] Kaufman K R, Irby S E, Mathewson J W, Wirta R W, Sutherland D H. “Energy efficient knee-ankle-foot orthosis: A case study”. J Prosthet Orthot 1996b; 8: 79- 85.

[1.21] Kawamoto, H. & Sankai, Y., Power Assist System HAL-3 for Gait Disorder Person, in Computers Helping People with Special Needs. Vol. 2398/2002, ed Heidelberg: Springer Berlin, 2002, pp. 19-29.

[1.22] Kawamoto, H., Lee, S., Kanbe, S. & Sankai, Y., Power Assist Method for HAL-3 Using EMG-Based Feedback Controller, in Proceedings of the IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, 2003, pp. 1648- 1653.

[1.23] Kenta, S., Gouji, M., Hiroaki, K., Yasuhisa, H. & Yoshiyuki, S., Intention-Based Walking Support for Paraplegia Patients with Robot Suit HAL, Journal of Advanced Robotics, vol. 29, pp. 1441-1469, 2007.

[1.24] Kirtley, Chris "Case of the Week 20-1-2003" Very active 5 Year old boy with Right Spastic Hemiparesis. http://www.univie.ac.at/CGA/archives/20-1-03

...