آنالیز حرکت انسان
مریم حاجی‌زاده؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ فرزان قالیچی
چکیده
پارگی لیگامان صلیبی قدامی، یکی از آسیبهای رایج زانو در افراد جوان به شمار می‌رود. در مورد پیامدهای پارگی این لیگامان در دوران پساآسیب، به مواردی چون لقی زانو، ناپایداری فعال زانو و ابتلا به آرتروز زودرس اشاره شده است. کنترل جابهجایی قدامی تیبیا و چرخش محوری تیبیا-فمورال زانو از وظایف اصلی لیگامان متقاطع قدامی میباشد. بنابراین، ...
بیشتر
پارگی لیگامان صلیبی قدامی، یکی از آسیبهای رایج زانو در افراد جوان به شمار می‌رود. در مورد پیامدهای پارگی این لیگامان در دوران پساآسیب، به مواردی چون لقی زانو، ناپایداری فعال زانو و ابتلا به آرتروز زودرس اشاره شده است. کنترل جابهجایی قدامی تیبیا و چرخش محوری تیبیا-فمورال زانو از وظایف اصلی لیگامان متقاطع قدامی میباشد. بنابراین، در غیاب لیگامان قدامی، حفظ پایداری زانو از طریق تغییرات سینماتیکی و به کارگیری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف میسر میشود. هدف از این مطالعه بررسی قابلیت اطمینان و تکرارپذیری درونجلسهای این پارامترها برای آزمونهای تکراری بالارفتن از پله بوده است. برای این منظور، پانزده بیمار با آسیب یکطرفهی لیگامان متقاطع قدامی در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفتند. مارکرهای 10- 8 تایی روی هر عضو از اندام تحتانی این افراد نصب شد، و برای ضبط فعالیت افراد در حین بالارفتن از ساختار پله با چهار گام، از دستگاه آنالیز حرکت 10-دوربینه، بهره گرفته شد. با استفاده از نتایج سینماتیکی و سینتیکی به دست آمده در نقاط کلیدی متناظر، قابلیت اطمینان پارامترهای سینماتیکی و نیروی عکسالعمل زمین، از طریق ضریب همبستگی درونردهای (ICC)، و پارامتر خطای اندازه‌گیری استاندارد (SEM)، محاسبه و ارزیابی شد. نتایج این مطالعه بیانگر قابل اطمینان و تکرارپذیر بودن زوایای چرخشی تیبیا-فمورال زانو و نیروی عکسالعمل زمین در افراد با آسیب لیگامان قدامی هنگام بالارفتن از پله میباشد. مقادیر قابلیت اطمینان (ICC)، در هر دو پای آسیبدیده و سالم مشابه، و در محدوده‌ی (98/0-59/0) برای پارامترهای سینماتیکی و نیروی عکسالعمل زمین به دست آمد.
آنالیز حرکت انسان
غزاله سلیمانی؛ مهران عمادی اندانی؛ حمید رضا مراتب؛ فریبا بهرامی
چکیده
راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگیهای فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات به‌دست‌آمده از ...
بیشتر
راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگیهای فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات به‌دست‌آمده از یک گام، قرار گرفته است. مطالعه روی 32 آزمودنی سالم با میانگین سنی 40/20 ± 56/27 سال، میانگین وزنی 59/20 ± 89/54 کیلوگرم و میانگین قدی 83/20 ± 19/158 سانتیمتر انجام شد، که %59 از آنها زن بودند. اطلاعات سینتیکی، سینماتیکی و الکترومایوگرافی هر یک از آزمودنیها در پنج سرعت مختلف ثبت شده است. هدف اصلی، بررسی تأثیر سرعت بر جنبههای مختلفی از سیستم کنترل حرکت، تعریف شده است. برای این منظور، اثر سرعت بر 46 ویژگی‌از اطلاعات زمانی- مکانی، سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، شکل حرکات مفاصل و همبستگی بین جابهجایی اندامهای تحتانی و همچنین همبستگی بین الگوی فعالیت الکتریکی عضلات بررسی شده است.در بین ویژگیهای معرفی‌شده در این مطالعه و نیز از مطالعات حوزة حرکت از ویژگیهای جدیدی نظیر سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، همبستگی در اندامهای تحتانی و شکل حرکات تولیدی توسط مفاصل استفاده شد، که تاکنون در توصیف اثرگذاری سرعت بر راه رفتن افراد سالم استفاده نشده است؛ برای مثال، استفاده از مفهوم سینرژی نشان داد که سرعتهای بیشتر موجب افزایش انداذة فضای سینرژی میشود. همین امر میتواند به‌عنوان نشانهای از راهکار پیچیدهتری باشد که توسط سیستم اعصاب مرکزی، گرفته شده است تا در شرایط ناپایدار، که در سرعتهای بالا رخ میدهد، در وضعیت مطلوبی باقی بماند. نتایج به‌دست‌آمده نشان میدهد که سرعت، نقش مهمی در راه رفتن دارد. روشهای مورد بررسی در این مقاله را میتوان روی آزمودنیهای بیشتر و بیماران درگیر با نقص حرکتی نیز بررسی کرد.
آنالیز حرکت انسان
مریم حاجی زاده؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ فرزان قالیچی؛ فرهاد طباطبایی قمشه؛ محمد رازی؛ گیزلا سولو
چکیده
افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف بهره میگیرند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تفاوتهای درونگروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکسالعمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد میباشد. در این مطالعه، ...
بیشتر
افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف بهره میگیرند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تفاوتهای درونگروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکسالعمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد میباشد. در این مطالعه، 8 فرد با آسیب یکطرفهی لیگامان صلیبی قدامی شرکت کردند. پای سالم افراد آسیب دیده به عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شد و تمامی مقایسهها بین پای سالم و پای آسیب دیده انجام گرفت. سیستم آنالیز حرکت VICON به همراه دو صفحهی نیرو برای ثبت فعالیت حرکتی افراد هنگام بالارفتن از پله با دو ارتفاع متفاوت به کار گرفته شد. محاسبات سینماتیکی تیبیافمورال با تکنیک جدید OSSCA انجام شد که ترکیبی از رویکرد SARA برای تعیین محور فانکشنال زانو، SCoRE برای تعیین مرکز مفصل ران و OCST برای کاهش آرتیفکتهای حرکتی مارکرها میباشد. براساس نتایج این مطالعه، افراد با آسیب لیگامان صلیبی برای دو ارتفاع 17 و 20 سانتیمتری پله مکانیزمهای انطباقی سینماتیکی و نقطهی اوج نیرویی متفاوتی داشتند. در ارتفاع 17 سانتیمتری و در ابتدای فاز یا مرحلهی گردشی پای آسیب دیده زاویهی واروس کمتر، چرخش محوری خارجی بیشتر و نقطهی اوج ضربهی کمتری (p<0.05) را نسبت به پای سالم تجربه کرد. در ارتفاع 20 سانتیمتری پای آسیب دیده زاویهی اکستنشن بیشتر، والگوس بیشتر و چرخش محوری خارجی بیشتری (p<0.05) را در فاز اکستنشن نهایی ایستایش نسبت به پای سالم داشت. در هر دو ارتفاع پله، تقدم رسیدن به نقطهی اوج اکستنشن در پای آسیب دیده نسبت به پای سالم مشاهده شد. نتایج این مطالعه تایید میکند که افراد با آسیب لیگامان قدامی، درجات آزادی چرخشی تیبیافمورال و نیروی عکسالعمل متفاوتی نسبت به پای سالم خود دارند. این مکانیزمهای جبرانی در نهایت به تغییر بارگذاری زانو، فرسایش غضروف و ابتلا به آرتروز زودرس این افراد منجر میشود.
پردازش سیگنالهای حیاتی
علیرضا میرجلیلی؛ وحید ابوطالبی؛ محمدتقی صادقی
چکیده
در سالهای اخیر، واسط مغز/رایانه (BCI)، به عنوان وسیله‌ای جدید برای ارتباط بین مغز انسان و محیط اطرافش مورد توجه قرار گرفتهاست. راه‌اندازی این نوع سیستمها به همکاری چند بلوک ازجمله بلوک‌های ثبت، پردازش سیگنال و رابط کاربری نیاز دارد. بلوک پردازش سیگنال شامل بلوک‌های پیش‌پردازش و شناسایی الگو است. بلوک شناسایی الگو نیز از ...
بیشتر
در سالهای اخیر، واسط مغز/رایانه (BCI)، به عنوان وسیله‌ای جدید برای ارتباط بین مغز انسان و محیط اطرافش مورد توجه قرار گرفتهاست. راه‌اندازی این نوع سیستمها به همکاری چند بلوک ازجمله بلوک‌های ثبت، پردازش سیگنال و رابط کاربری نیاز دارد. بلوک پردازش سیگنال شامل بلوک‌های پیش‌پردازش و شناسایی الگو است. بلوک شناسایی الگو نیز از دو مرحلهی استخراج ویژگی و طبقه‌بندی تشکیل شدهاست. در این پژوهش، از طبقه‌بندی کننده براساس نمایش تنک (SRC) در بلوک طبقه‌بندی استفاده شد. طبقه‌بندی کننده براساس نمایش تنک، دو مرحلهی اساسی تشکیل ماتریس دیکشنری و یافتن پاسخ تنک دادهی ورودی دارد. برای تشکیل ماتریس دیکشنری که از مرحله استخراج ویژگی به دست می‌آید، از الگوریتم الگوهای مکانی مشترک (CSP) استفاده شد. از معایب این الگوریتم، حساسیت به نویز و مسألهی فرایادگیری است. برای رفع معایب CSP، از الگوریتم‌های الگوهای مکانی مشترک تنظیم شده (RCSP) استفاده شد. در مطالعات قبلی در زمینهی BCI، برای یافتن پاسخ تنک از الگوریتم استاندارد BP استفاده شده که از معایب آن، پیچیدگی محاسباتی و زمانبر بودن آن است. برای رفع معایب این روش، با توجه به کارایی مناسب روش جدید SL0 در تعدادی از تحقیقات مشابه، از این الگوریتم برای محاسبه پاسخ تنک استفاده شد. نتایج حاصل نشان میدهد که الگوریتم‌های RCSP در مواردی که دادههای آموزشی کمی موجود است میتواند معایب CSP را به خوبی برطرف کند. به طور میانگین استفادهاز این روش 53/7% بهبود را نسبت به CSP نشان داد. همچنین الگوریتم SL0، علیرغم کاهش قابل ملاحظه زمان پردازش در مقایسه با BP، در صحت تشخیص معادل با آن عمل کردهاست.
پردازش سیگنالهای حیاتی
ساناز احمدزاده؛ حمیدرضا کبروی؛ سعید طوسی‌زاده
چکیده
در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها ...
بیشتر
در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها مانند دستهای از افرادی که مبتلا به فلج غیرکامل نخاعی یا تنگی کانال کارپال هستند، ممکن است عضلات ساعد سالم باشند، امّا عضلات انگشتان به طور خاص عضلات انگشت شست، دچار فلج نسبی یا مطلق باشد. لذا برای بازتوانی چنین حرکتی، باید الگوی هماهنگی مربوط به نحوهی فعّالیّت عضلات ساعد و انگشت شست برقرار شود. درین تحقیق، یک مدل پیشبین مبتنی بر شبکههای عصبی برای روش شناسایی الگوی سینرژی بین دستهای از عضلات ساعد و انگشت شست دست، حین فرآیند رسم شکل و نوشتن حروف ارائه شد. به طوری که ورودی شبکه عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیّت عضلات بازکننده و جمعکننده ساعد است، درحالی که خروجی شبکهی عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیت مطلوب عضلات بازکننده و جمعکننده انگشت شست دست را پیشبینی کرد. ابتدا سیگنالهای الکترومایوگرام عضلات ساعد و انگشت شست ده فرد سالم، حین نوشتن چهار حرف انگلیسی و رسم یک دایره ثبت شد. سپس، با استخراج الگوی فعّالیّت عضلات از سیگنالهای الکترومایوگرام دادههای آموزش شبکه به دست آمد. کارایی پنج شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، نارکس، بازگشتی، عصبی/فازی تطبیقی و پایهی شعاعی ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان میدهد که شبکهی عصبی نارکس با ساختار سری/موازی در مقایسه با چهار شبکه عصبی دیگر توانست با دقّت قابل قبولی الگوی فعّالیّت مطلوب عضلات انگشت شست دست را پیشبینی نماید.
مهندسی عصبی عضلانی
سهراب بریمانی؛ علی مالکی؛ علی فلاح
چکیده
ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ...
بیشتر
ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺻﻠﻰﺗﺮﻳﻦ ﻣﺸﻜﻞ ﭘﻴﺶ ﺭﻭی ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ FES ﺩﺭ ﺗﻮﺍﻧﺒﺨﺸﻰ، ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺯﻭﺩﻫﻨﮕﺎﻡ ﻋﻀﻠﻪﺍی ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺑﻪ ﺁﻥ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺍﺯ ﺳﻮی ﺩﻳﮕﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺣﺮﻛﺖ ﺑﺪﻥ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﻫﻤﻮﺍﺭﻩ ﻣﺴﻴﺮ ﻛﻢﻫﺰﻳﻨﻪﺍی ﺭﺍ ﺍﺯ ﻣﻴﺎﻥ ﺑﻰﻧﻬﺎﻳﺖ ﻣﺴﻴﺮ ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖﻫﺎی ﺑﺪﻥ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﻣﻰﮔﻴﺮﺩ. ﺑﺎﺯﺩﻩ ﺯﻳﺎﺩ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﻭ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻛﻢﺗﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺩﺭ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎ ﺍﺯ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﺍﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺍﺳﺖ. ﺍﺳﺎﺱ ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ، ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻧﺎﻣﻴﺪﻩ ﻣﻰﺷﻮﺩ ﻛﻪ ﺍﻣﻴﺪ ﺍﺳﺖ ﺑﺎ ﺑﻪ ﺧﺪﻣﺖ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺁﻥ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺑﻪ ﺷﻴﻮﮤ ﻣﺆﺛﺮﺗﺮی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﺷﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﻪ ﻛﻤﻰﺳﺎﺯی ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻋﻀﻼﻧﻰ ﻣﻴﺎﻥ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎی ﺍﺻﻠﻰ ﺩﺭ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ ﺗﺠﺰﻳﻪ ﻧﺎﻣﻨﻔﻰ ﻣﺎﺗﺮﻳﺲ ﻭ ﺑﺎ ﻣﺒﻨﺎی ﻛﻴﻨﺰﻳﻮﻟﻮﮋی ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﻪﻋﻨﻮﺍﻥ ﺗﻌﺪﺍﺩ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻭ ﺑﻬﻴﻨﺔ ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻰ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﺪ. ﻣﻌﻴﺎﺭ VAF ﺑﺎ ﺩﺭﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی 40، 50 ﻭ 60 ﺩﻭﺭ ﺑﺮ ﺩﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 92±4، 92±3 ﻭ 91±4 ﺩﺭﺻﺪ ﻭ ﺑﺮﺍی ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی 5، 7 ﻭ 9 ﻧﻴﻮﺗﻦﻣﺘﺮ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 91±3، 92±5 ﻭ 92±4 ﺩﺭﺻﺪ ﺑﻪﺩﺳﺖ ﺁﻣﺪ. ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎی ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﺷﺪﻩ ﺩﺭ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻭ ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی ﻣﻘﺎﻭﻡ ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻧﻴﺰ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ ﺩﺍﺭﺍی ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ 4/98 ﺩﺭﺻﺪ ﻫﺴﺘﻨﺪ.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
سمانه معینی سده؛ نوید ارجمند؛ محمدعلی سنجری؛ حمیدرضا مختاری‌نیا؛ مرتضی عسگری؛ محمد پرنیان‌پور
چکیده
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیتهای روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر ...
بیشتر
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیتهای روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر مربوط به 19 فرد سالم هستند. هرکدام از افراد حرکت خم و راست شدن را در دو حالت باربرداری قرینه (در صفحه ساجیتال) و غیرقرینه (بین صفحه ساجیتال و صفحه عرضی) و در دو وضعیت بدون بار و با بار 8 کیلوگرمی انجام داده‌‌اند. برای ارزیابی پایداری دینامیک، متناسب با انجام حرکات تکراری، از روش غیرخطی نمای لیاپانوف استفاده شده است. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلاف معنی‌‌داری (0.016=p) بین دو حالت قرینه و غیرقرینه وجود دارد. مقایسه میانگین حاکی از ناپایدارتر بودن حرکت در راستای قرینه در مقایسه با راستای غیرقرینه بود. برای تفسیر این نتیجه میتوان به عواملی مانند فعالیت بیشتر عضلات مایل داخلی و خارجی و وجود قیود مکانیکیبیشتر در ستون فقرات در طول حرکت غیرقرینه اشاره کرد.نتایج تجزیه واریانس همچنین نشان داد که اعمال بار 8 کیلوگرمی و اثر متقابل راستا در بار تأثیر معناداری بر پایداری دینامیک موضعی نداشته است.
آنالیز حرکت انسان
محمدایمان مخلص‌پور اصفهانی؛ امید زبیری؛ علی اکبری؛ بهزاد مشیری؛ محمد پرنیان‌پور
چکیده
سیستمهای اندازه‌گیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازه‌گیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفته‌اند. در این مقاله ...
بیشتر
سیستمهای اندازه‌گیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازه‌گیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفته‌اند. در این مقاله سیستم اندازه‌گیری حرکت انسان (SHARIF-HMIS) طراحی و ساخته شده است. این سیستم شامل حسگرهای اینرسی، لباس قابل کشش و واحد ذخیرة اطلاعات است. در این سیستم حسگرها و واحد ذخیرة اطلاعات بر بدن نصب شده؛ قادر خواهد بود اطلاعات حرکتی انسان را در محیطهای خانگی و یا صنعتی ذخیره و تحلیل کند. از مهمترین ویژگیهای این سیستم، قیمت ارزان، وزن کم آن، قابل پوشیدن بودن و زمان طولانی ذخیرة اطلاعات (حدود 8 ساعت) هستند. همچنین نرمافزاری مخصوص این سیستم طراحی شده است تا از طریق آن اطلاعات حسگرها در رایانه دریافت، ذخیره و تحلیل شود.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
محمد صالحی امینی؛ سیاوش کاظمی راد؛ سامان محمدی؛ رویا نریمانی؛ فرزام فرهمند
چکیده
استفاده از تابش مایکروویو به عنوان یک روش کمکی برای کاهش زمان سنتز و رسیدن به ساختاری همگنتر، از رویکردهای جدید در سنتز پودرهای کلسیمفسفات دوفازی است. در این پژوهش مشخصهیابی نانوپودرهای کلسیمفسفات دوفازی سنتز شده به کمک مایکروویو انجام شد. تغییرات فازی، ترکیب شیمیایی، مورفولوژی و اندازه ذرات توسط تکنیکهای پراش پرتو ایکس، اسپکتروسکوپی ...
بیشتر
استفاده از تابش مایکروویو به عنوان یک روش کمکی برای کاهش زمان سنتز و رسیدن به ساختاری همگنتر، از رویکردهای جدید در سنتز پودرهای کلسیمفسفات دوفازی است. در این پژوهش مشخصهیابی نانوپودرهای کلسیمفسفات دوفازی سنتز شده به کمک مایکروویو انجام شد. تغییرات فازی، ترکیب شیمیایی، مورفولوژی و اندازه ذرات توسط تکنیکهای پراش پرتو ایکس، اسپکتروسکوپی مادون قرمز با انتقال فوریه، و و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. نتایج حاکی از آن بود که استفاده از مایکروویو به عنوان یک کمک سنتز منجر به بهبود میزان بلورینگی شده و اندازه بلورکها در محدوده 16 تا 27 میلیمتر افزایش مییابد. میزان فاز هیدروکسیآپاتیت نیز در کلسیمفسفاتهای دوفازی در محدوده 5 تا 17 درصد تغییر کرده است. نمونه تولید شده در محلول مایع شبیهسازی شده بدن قرار گرفت. نتایج نشان داد که با حضور بتاتریکلسیمفسفات ph محلول کاهش مییابد که خود گویای رفتار زیستتخریبپذیری آن است. همچنین جوانهزنی و رشد ذرات هیدروکسیآپاتیت بر روی نمونههای بتاتریکلسیمفسفات سنتز شده به کمک مایکروویو، پس از قرارگیری در محلول اسبیاف به مورفولوژی میلهایشکل رسیدند.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
زیبا گندمکار؛ فریبا بهرامی
چکیده
با افزایش سن و یا بروز برخی بیماریها نحوة راه رفتن تغییر میکند. برای مثال مشاهدات متعدد دلالت براین دارند که نحوة راه رفتن در سالمندانی که سابقه زمین خوردن دارند با افراد سالم متفاوت است. هدف این مقاله ارائة روشی برمبنای تحلیل حرکت با کمک تصاویر ویدئویی اخذ شده از فرد مورد آزمایش و بدون استفاده از نشانگر برای طبقه‌بندی سالمندان ...
بیشتر
با افزایش سن و یا بروز برخی بیماریها نحوة راه رفتن تغییر میکند. برای مثال مشاهدات متعدد دلالت براین دارند که نحوة راه رفتن در سالمندانی که سابقه زمین خوردن دارند با افراد سالم متفاوت است. هدف این مقاله ارائة روشی برمبنای تحلیل حرکت با کمک تصاویر ویدئویی اخذ شده از فرد مورد آزمایش و بدون استفاده از نشانگر برای طبقه‌بندی سالمندان به افراد با سابقه زمین خوردن و افراد بدون سابقه زمین خوردن است. بعلاوه به‌منظور نشان دادن کارایی این روش، از آن برای طبقه‌بندی 8 نوع راه رفتن غیرطبیعی استفاده میشود. در روش ارائه شده، ابتدا فرد مورد آزمایش از پس‌زمینه استخراج و الگوی متناوب محاسبه شد. سپس با آستانه‌گذاری بر الگوهای متناوب، این الگوها هم‌تراز شدند و با استفاده از عملگرهای شکل‌شناسی (مورفولوژی) تصویر جدیدی بر اساس الگوهای متناوب ایجاد شد. به منظور سنجش میزان کارآمدی ویژگیهای استخراج شده برای طبقه‌بندی سالمندان به دو گروه با سابقة افتادن و سالمندان بدون سابقه و تفکیک آنها از افراد جوان، تصاویر ویدئویی انجام آزمون برخیزوبرو از 8 سالمند با سابقة زمین خوردن، 8 سالمند بدون سابقه و 8 جوان سالم جمع‌آوری شد. به‌علاوه برای طبقه‌بندی نحوة راه رفتن به دو گروه طبیعی و غیرطبیعی از جوانان خواسته شد تا علاوه بر راه رفتن معمولی و تند، به انجام 7 نوع مختلف راه رفتن نابهنجار شامل لنگیدن، اردک وار راه رفتن، تلوتلو به جلو عقب و طرفین، کشان کشان راه رفتن و زانوی بلند راه رفتن تظاهر کنند. پس از اعمال روش پیشنهادی، هر بار یکی از داده‌ها به عنوان آزمون بیرون گذاشته شده و شباهت آن با سایر داده‌ها به کمک همبستگی بهنجار سنجیده شد و برچسب گروه مربوط به داده‌ای که الگوی حاشیه‌ای آزمون بیشترین شباهت را با آن داشت، به دادة آزمون نسبت داده شد. در آزمون‌برخیزو برو متعارف طبقه‌بندی برپایة زمان کل آزمون صورت می‌گیرد. در این پژوهش ما نشان دادیم که روش پیشنهادی خطایی در حدود 20% کمتر از روش متعارف برخیزوبرو دارد. به‌علاوه در این پژوهش نشان داده شد که خطای روش پیشنهادی در تشخیص انواع راه رفتن نیز حدوداً 10% است.
مهندسی توانبخشی
راحله محمدی؛ علی محلوجی‌فر
چکیده
اساس سیستمهای واسط مغز-رایانه(BCI)کاربرفرما آشکارسازی و تشخیص بازه‌های رخداد یک فعالیت ذهنی مانند تصور حرکت از سیگنال خودبخودی مغز است که این مسأله به دلیل ماهیت غیرایستان و پیچیده سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) مهمترین چالش در طراحی سیستمهایBCIاست. در این مقاله برای اولین بار از یک الگوریتم جدید طبقه‌بندی مبتنی بر یادگیری تنک ...
بیشتر
اساس سیستمهای واسط مغز-رایانه(BCI)کاربرفرما آشکارسازی و تشخیص بازه‌های رخداد یک فعالیت ذهنی مانند تصور حرکت از سیگنال خودبخودی مغز است که این مسأله به دلیل ماهیت غیرایستان و پیچیده سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) مهمترین چالش در طراحی سیستمهایBCIاست. در این مقاله برای اولین بار از یک الگوریتم جدید طبقه‌بندی مبتنی بر یادگیری تنک به نامPCVM در طراحی سیستمBCIکاربرفرما استفاده شده است. هدف اصلی مقاله بررسی میزان موفقیت این طبقه‌بند در آشکارسازی بازه‌های وقوع حرکت پا در سیگنال پیوستهEEG است.PCVMدر مقایسه باSVM-که تاکنون عملکرد بسیار موفقی در سیستمهایBCI مبتنی بر حرکت و تصور حرکت داشته است- مزایای قابل توجهی از جمله ارائه خروجی به صورت احتمال تعلق دادگان به هر یک از طبقه‌ها و همچنین تعیین پارامترهای بهینه کرنل همزمان در الگوریتم یادگیری دارد. بعلاوه در این مقاله از فیلترهای با ضریب کیفیت ثابت به منظور تجزیه فرکانسی سیگنال استفاده شده است که به دلیل ماهیت قدرت تفکیک متغیر زمانی و فرکانسی در فرکانس‌های مرکزی مختلف، نقش مؤثرتری در تمایز الگوهای مربوط به بازه حرکت از سیگنال پس‌زمینه مغزی ایفا میکند. متوسط نتایج حاصل از طراحی سیستم کاربرفرما با استفاده از روش پیشنهاد شده در این مقاله برای دادگان ثبت شده از 7 کاربر حین انجام حرکت پا بصورت %90= TPRو %4= FPRبدست آمد که در مقایسه با کارهای پیشین برای همین مجموعه دادگان، بهبود قابل ملاحظه‌ای (16% بهبودTPR و 2% بهبودFPR) حاصل شد.
آنالیز حرکت انسان
افسانه یاوری؛ مصطفی رستمی؛ علی استکی؛ علی تنباکوساز؛ مهدی یوسفی آذر
چکیده
در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری دادههای سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روشهای ورزشکاران حرفه‌ای ...
بیشتر
در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری دادههای سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روشهای ورزشکاران حرفه‌ای در تعادل، میتواند اطلاعاتی باارزش را حول فنون تعادل و پارامترهای مؤثر در ایجاد تعادل به مربیان ارائه کند. در این مطالعه پایداری دینامیک محلی سیستمهای اسکلتی- عضلانی، هنگام اجرای حرکات تعادلی ارزیابی شده است. شرکت 8 ورزشکار غیرحرفه‌ای و 6 ورزشکار حرفه‌ای تالو در ورزش ووشو، الگوی مسیر حرکت مرکز جرم و تغییرات مرکز فشار حین اجرای حرکت تعادلی برای ارزیابی کمی نوسان‌های وضعیتی بدن مطالعه شد. حرکت ورزشکاران بر روی صفحه نیرو انجام شد و با استفاده از 6 دوربین تحلیل حرکت، پارامترهای سینماتیک حرکت، در فضای سه بعدی اندازه‌گیری و ثبت شدند. با استفاده از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری حرکت و سطح آمادگی ورزشکاران بررسی، و الگوی صحیح اجرای حرکات تعادلی YSPHتعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد نوسانات شدید مرکز جرم و مرکز فشار بدلیل عدم اتخاذ الگوی حرکتی مناسب و سطح آمادگی، و نیز ترکیب بدنی ورزشکاران در اجرای حرکات تعادلی است(p<0.05).
پردازش سیگنالهای حیاتی
راحله محمدی؛ علی محلوجی‌فر
چکیده
سیستمهای BCIکاربرفرما در مقایسه با سیستمهای BCIسنکرون، ارتباط طبیعی‌تر کاربر را با فضای خارج امکان‌پذیر می‌کنند. آشکارسازی بازه‌های وقوع حرکت در سیگنال پیوسته EEGمسأله‌ای کلیدی در طراحی سیستمهای BCI کاربرفرما مبتنی بر حرکت است. در این مقاله با استفاده از ویژگی بعد فرکتالی در باندفرکانسی 6 تا 36 هرتز و طراحی طبقه‌بند مبتنی بر ...
بیشتر
سیستمهای BCIکاربرفرما در مقایسه با سیستمهای BCIسنکرون، ارتباط طبیعی‌تر کاربر را با فضای خارج امکان‌پذیر می‌کنند. آشکارسازی بازه‌های وقوع حرکت در سیگنال پیوسته EEGمسأله‌ای کلیدی در طراحی سیستمهای BCI کاربرفرما مبتنی بر حرکت است. در این مقاله با استفاده از ویژگی بعد فرکتالی در باندفرکانسی 6 تا 36 هرتز و طراحی طبقه‌بند مبتنی بر نمایش تنک سیگنال، پدیده نورولوژیک همزمانی وابسته به رخداد (ERS)- که بلافاصله پس از وقوع حرکت پا در سیگنال EEGاتفاق میافتد- با دقت قابل قبولی از سیگنال پس‌زمینه تشخیص داده شد. روش پیشنهادی این مقاله، بر سیگنال EEGتک کانال ثبت شده از 7 کاربر حین انجام حرکت پا اعمال شد و متوسط=90% TPRavr و FPRavr=5%برای همه افراد بدست آمد.
مهندسی عصبی عضلانی
عابد خراسانی سرچشمه؛ عباس عرفانیان امیدوار
چکیده
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگوی‌های تحریک میباشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص ...
بیشتر
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگوی‌های تحریک میباشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص غیر خطی و متغیر با زمان سیستم عصبی- عضلانی و همچنین خستگی عضلانی زودرس و وجود تأخیر در این سیستم، مشکل میباشد. در این مطالعه تحقیقاتی یک استراتژی مقاوم برای کنترل حرکت چند مفصله با استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی مطرح شده است. در این روش پارامترهای سیستم به صورت بر خط شناسایی میشود. روش ارائه شده ترکیبی از روش کنترل لغزشی با سیستم منطق فازی و کنترل کننده عصبی میباشد. به منظور ارزیابی مقاوم بودن، پایداری و دقت کنترل کننده، آزمایشات زیادی بر روی سه رت انجام شده است. نتایج آزمایشات نشان میدهد که روش پیشنهادی قابلیت کنترل دقیق حرکت گام برداشتن با همگرایی سریع را دارد.
مهندسی عصبی عضلانی
مهدی برج‌خانی؛ فرزاد توحیدخواه
چکیده
نوشتن از مهارت‌های حرکتی پیچیده در انسان به‌شمار می‌رود. مدل‌هایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده‌اند؛ مدل‌هایی پائین به بالا هستند و در آنها توجه کمتری به جنبههای بیولوژیکی حرکات صورت گرفته است. همچنین مدلی کیفی از فرایند نوشتن که عملکرد نواحی مختلف مغزی را حین انجام این فرایند توجیه کند، وجود ندارد. در این مقاله با استناد ...
بیشتر
نوشتن از مهارت‌های حرکتی پیچیده در انسان به‌شمار می‌رود. مدل‌هایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده‌اند؛ مدل‌هایی پائین به بالا هستند و در آنها توجه کمتری به جنبههای بیولوژیکی حرکات صورت گرفته است. همچنین مدلی کیفی از فرایند نوشتن که عملکرد نواحی مختلف مغزی را حین انجام این فرایند توجیه کند، وجود ندارد. در این مقاله با استناد به یافتههای نورولوژیکی و فیزیولوژیکی، عملکرد نواحی مختلف مغزی در فرایند نوشتن شرح داده شده است. سپس شواهدی مبنی بر وجود پیشبینی در نوشتن و وجود مدلی درونی ازدینامیک اندامهای بدن نظیر دست ارائه شده است. با توجه به شواهد موجود، مدلسازی فرایند نوشتن با استفاده از روش کنترل پیشبین امکان‌پذیر است. نتایج نشان دادند مدلسازی این فرایند با استفاده از کنترلکننده پیشبین مبتنی بر مدل، شباهت زیادی با واقعیت و ماهیت این مهارت انسانی دارد. از مزایای این مدل، میتوان به این موارد اشاره کرد: انطباق بالای آن با اصول بیولوژیکی شناخته شده، مدلسازی پیشبینی در نوشتن، همبستگی بسیار زیاد مشخصههای استاتیکی و دینامیکی حروف تولیدی با نمونههای انسانی.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
محسن صادقی مهر؛ داوود نادری؛ نادر فرهپور؛ سعید داوودآبادی فراهانی
چکیده
مطالعه حاضر به بررسی واکنش انسان در حفظ تعادل بدن، در حالت ایستاده روی سطح تکیه گاهی با نوسانات سینوسی در صفحه فرونتال، پرداخته است. بعد از طراحی و ساخت دستگاه ایجاد آشفتگی، مارکرها در محل های لازم روی سطح تکیه گاهی و در هنگام آزمایش روی بدن افراد نصب گردیدند. در آزمایش های انجام شده افراد سالم (10 نفر) سعی کردند با وجود نوسانات سطح تکیه ...
بیشتر
مطالعه حاضر به بررسی واکنش انسان در حفظ تعادل بدن، در حالت ایستاده روی سطح تکیه گاهی با نوسانات سینوسی در صفحه فرونتال، پرداخته است. بعد از طراحی و ساخت دستگاه ایجاد آشفتگی، مارکرها در محل های لازم روی سطح تکیه گاهی و در هنگام آزمایش روی بدن افراد نصب گردیدند. در آزمایش های انجام شده افراد سالم (10 نفر) سعی کردند با وجود نوسانات سطح تکیه گاهی، تعادل خود را حفظ کنند. عکس العمل این افراد با تعیین محل مارکرها به کمک سیستم آنالیز حرکت مورد تحلیل قرار گرفت. نیروها و گشتاورها در مفاصل و بین سطوح پاها و تکیه گاه با استفاده از دینامیک معکوس و نتایج سینماتیکی به دست آمده از روش تجربی تعیین شدند. در بررسی تحلیلی مدل رباتیکی بدن با استفاده از روش تکراری نیوتن-اویلر، معادلات سنیماتیکی و دینامیکی حرکت در صفحه فرونتال، استخراج گردید. برای تضمین پایداری مدل، تابع هدفی بر اساس پایداری مدل و معیار نیروهای عمودی تکیه گاه تعریف و زوایای مفصلی مدل تحت آشفتگی و مشتقات زمانی اول و دوم آنها، با بهینه کردن تابع هدف به دست آمد. تطابق خوب ناشی از مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی و بهینه یابی، با نتایج تجربی بیانگر این است که در موارد مشابه می توان به جای انجام آزمایش های پرهزینه و زمانبر از مدل انسانی استفاده کرد.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
ربابه وطن پرست؛ حسین کریمی؛ فریبا بهرامی؛ رویا نریمانی
چکیده
پیش تنظیم وضعیت (APA) برای انجام یک حرکت بدون بر همزدن وضعیت بدن مورد نیاز است. در این مطالعه سازوکارهای کنترل پوسچر هنگام حرکت ارادی سریع بالا آوردن دست ها در افراد دچار قطع عضو زیر زانو مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به دست آمده با یک گروه سالم مقایسه شده اند. تمرکز این مطالعه بر متغیرهای بیومکانیکی از جمله نیروهای عکس العمل زمین ...
بیشتر
پیش تنظیم وضعیت (APA) برای انجام یک حرکت بدون بر همزدن وضعیت بدن مورد نیاز است. در این مطالعه سازوکارهای کنترل پوسچر هنگام حرکت ارادی سریع بالا آوردن دست ها در افراد دچار قطع عضو زیر زانو مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به دست آمده با یک گروه سالم مقایسه شده اند. تمرکز این مطالعه بر متغیرهای بیومکانیکی از جمله نیروهای عکس العمل زمین و جابه جائی های مرکز فشار بوده است. در مطالعه حاضر 6 فرد سالم و 6 فرد قطع عضو زیر زانو شرکت کردند. آزمایش ها با استفاده از صفحه نیرو در سه وضعیت انجام شد؛ یک بار هر دو پا روی صفحه نیرو، یک بار پای راست (دارای پروتز) روی صفحه نیرو و پای چپ (پای سالم) خارج از آن و یک بار پای چپ روی صفحه نیرو و پای راست خارج از آن. طی آزمایش فرد هر دو دست خود را به طور همزمان با حداکثر سرعت بالا می برد. برای حفظ همزمانی حرکت دو دست از فرد درخواست شد که دو سر یک میله سبک را با دو دست نگاه دارد. آزمایش در هر وضعیت ده مرتبه تکرار شد. به طور همزمان از انجام حرکات نیز تصویربرداری شد. از فیلم های ضبط شده برای تعیین زمان شروع حرکت استفاده شده است. هر جا که انحراف مشهود در مولفه های نیروهای عکس العمل زمین و جابه جائی های مرکز فشار قبل از نقطه شروع حرکت روی داد به عنوان شروع فاز پیش تنظیم پوسچر در نظر گرفته شده است. برای افزایش اعتبار آزمایش گروه مورد مطالعه از نظر سن، جنس، دلیل قطع عضو و نوع پروتز همگن بودند. نتایج نشان داد میزان جابه جائی های مرکز فشار در دو جهت داخلی- خارجی و قدامی-خلفی و مولفه عمودی نیروی عکس العمل زمین در وضعیت پای راست روی صفحه نیرو، در افراد قطع عضو زیر زانو بیش از افراد سالم است در سایر موارد تفاوت معناداری بین دو گروه دیده نشد. به نظر می رسد انجام حرکت بازوها، فرد قطع عضو زیر زانو را بیش از فرد سالم در معرض بر هم خوردن تعادل قرار می دهد و این افراد قبل از وقوع آشفتگی وزن خود را به صورت پیش بینی کننده به سمت پای سالم منتقل می کنند و مانع بر هم خوردن تعادل می شوند. می توان نتیجه گرفت نقش پای سالم در افراد دچار قطع عضو زیر زانو افزایش یافته است و در برنامه های توانبخشی این افراد علاوه بر تقویت عضلات سمت دچار قطع عضو باید به تقویت عضلات پای سالم نیز پرداخته شود.
مهندسی عصبی عضلانی
حمیدرضا کبروی؛ عباس عرفانیان امیدوار
چکیده
در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل ...
بیشتر
در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های مدل و سیستم است. در عمل حدود عدم قطعیت ها مشخص نیست. بنابراین لازم است در کنترل نوع لغزشی، بهره جمله ناپیوسته تا حد ممکن بزرگ انتخاب شود. این سبب افزایش نوسان حول صفحه لغزش می شود. در این مقاله برای مقابله با عدم قطعیت ها، یک راهکار کنترلی از ترکیب کنترل نوع لغزشی، سیستم فازی و جبران ساز مقاوم تطبیقی برای جبران عدم قطعیت های ساختاری و غیر ساختاری ارائه شده است. در این راهکار کنترلی ابتدا دینامیک سیستم عضله- مفصل به وسیله سیستم منطق فازی شناسایی شده است. ضرایب مدل فازی در هر لحظه از زمان توسط یک تخمین گر فازی دیگر تعیین شده است. مطالعات شبیه سازی و نتایج آزمایش های انسانی نشان می دهند که راهکار کنترلی قادر به کنترل مقاوم و دقیق حرکت زاویه مفصل زانو بوده است. کنترل کننده قادر است با تنظیم شدت تحریک عضله، به خوبی اثر اغتشاش مکانیکی خارجی و بروز پدیده خستگی عضلانی را جبران کند.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
علی مالکی؛ علی فلاح
چکیده
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن ...
بیشتر
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن فرامین ارادی برای سطوح بالای کنترل است. سینرژی کینماتیک و سینرژی عضلات دو گزینه اصلی برای این منظورند. در این مقاله این دو منبع فرمان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند، علاوه بر این، شیوه ای تلفیقی نیز پیشنهاد شده است که از کارایی بالاتری برخوردار است. برای همین منظور، داده های EMG و کینماتیک طی انجام گروهی از حرکت های روزمره زندگی(ADL) ، ثبت و پیش پردازش شد. سپس بررسی های دقیقی انجام شده است تا مقادیر مناسب برای متغیرهای شبکه عصبی کنترل گر سطح بالا تعیین گردد. در ادامه شش ساختار مختلف کنترل گر شبکه عصبی با داده های EMG و/یا کینماتیک آموزش داده شد. با این شیوه، درصد همبستگی متقابل بین تخمین و اندازه گیری برای تراژکتوری های همه ثبت ها، 94.76% برای سینرژی کینماتیک و 98.08% برای سینرژی عضلات است. در روش تلفیقی، این مقادیر به ترتیب به 94.82% و 98.84% بهبود یافته است. علاوه بر این، روش تلفیقی با تخمین وضعیت مطلوب برای مفصل دیستال و میزان فعالیت عضلات فلج، راه را برای بهبود کارایی کنترل گر سطح پایین هموار می سازد.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
حامد قماشچی؛ علی استکی؛ علی مطیع نصرآبادی
چکیده
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان ...
بیشتر
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان وقوع اولین مینیمم موضعی تابع اطلاعات متقابل، بعد همبستگی و بزرگترین نمای لیاپانوف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بیانگر بالاتر بودن تاخیر زمانی سری های زمانی نوسان های مرکز فشار (افزایش قطعیت) و پایین تر بودن بعد همبستگی (کاهش درجات آزادی فعال) و پایین تر بودن بزرگترین نمای لیاپانوف (افزایش پایداری موضعی) در بیمار همی پلژی نسبت به فرد سالم است. این معیارها علاوه بر اینکه می توانند به عنوان معیارهای پاتولوژیک برای تشخیص بیماران از افراد سالم به کار گرفته شوند، دریچه های جدیدی را برای کشف دینامیک حاکم بر سیستم کنترل پوسچر می گشایند.
مهندسی عصبی عضلانی
داوود نادری؛ محسن صادقی مهر؛ نادر فرهپور؛ بهنام میری‌پور فرد
چکیده
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو ...
بیشتر
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو روش فرضیه ای و تجربی به بررسی پایداری انسان در برابر اغتشاش ناپایدار کننده ای به صورت دوران سطح زیر پا، پرداخته شده است. در روش فرضیه ای با در نظر گرفتن یک مدل رباتیکی چهار لینکی برای انسان و حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی مدل با در نظر گرفتن اغتشاش خارجی، سعی شد به روش بهینه سازی و بر اساس معیار پایداری نقطه ممان صفر، الگوهای حرکتی برای حفظ پایداری انسان تعیین شود. در روش تجربی به منظور مشاهده عکس العمل واقعی انسان به اغتشاش دوران سطح زیر پا، دستگاه اعمال کننده اغتشاش دورانی طراحی و ساخته و آزمایش هایی بر روی 10 فرد سالم انجام شد. با اجرای این آزمایش ها واکنش سینماتیکی انسان به اغتشاش ناپایدار کننده سطح زیر پا به وسیله دوربین های فرکانس بالا ضبط شد. پس از پردازش داده ها، مشاهدات تجربی با محاسبات فرضیه حاصل از روش بهینه سازی مقایسه شدند. بررسی نتایج دو روش- با نمایش انطباق خوب نتایج تجربی و فرضیه ای- توانایی بسیار بالای روش مدلسازی و بهینه سازی در تعیین واکنش های حرکتی انسان را نشان داد. همچنین نتایج هر دو روش نشان داد که سیستم کنترل عصبی- عضلانی انسان به طور عمده استراتژی مچ پا را برای حفظ پایداری در برابر دوران سطح زیر پا فراخوانی می کند. بنابراین تقویت مفصل مچ و عضلاتی که در بکارگیری استراتژی مچ نقش کلیدی دارند یک گام مهم در جلوگیری از افتادن افراد سالخورده در اثر چنین اغتشاشی خواهد بود.
مدلسازی سیستمهای اسکلتی عضلانی
نیما جمشیدی؛ مصطفی رستمی؛ سیامک نجاریان؛ محمدباقر منهاج؛ محمد سعادت نیا؛ فیروز سلامی
چکیده
در این مطالعه متغیرهای سینتیکی حاصل از نیروهای عکس العمل زمین برای محدود کردن تشخیص های افتراقی در بیماران نوروپاتی و اندازه گیری شدت ناتوانایی در طی گام برداشتن ارزیابی شده است. 25 بیمار نوروپاتی با راه رفتن اسبی و 20 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند که از نظر متغیرهای قد، وزن، سن بین دو گروه تفاوت معناداری وجودنداشت ( .(P<0.05هر شرکت ...
بیشتر
در این مطالعه متغیرهای سینتیکی حاصل از نیروهای عکس العمل زمین برای محدود کردن تشخیص های افتراقی در بیماران نوروپاتی و اندازه گیری شدت ناتوانایی در طی گام برداشتن ارزیابی شده است. 25 بیمار نوروپاتی با راه رفتن اسبی و 20 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند که از نظر متغیرهای قد، وزن، سن بین دو گروه تفاوت معناداری وجودنداشت ( .(P<0.05هر شرکت کننده به طور میانگین 2±10 بار برای محاسبه متغیرهای سینتیکی نیروهای عکس العمل زمین مورد آزمایش قرارگرفت. سپس پارامترهای زمانی و نیرویی مولفه های نیروی عمودی عکس العمل زمین که بیانگر فازهای مختلف راه رفتن هستند، متغیرهای زمانی و نیروی قدامی– خلفی نیروی عکس العمل زمین، بیشترین نیروی رانش پا به جلو، بیشترین نیروی توقف در خلال مرحله بارگذاری و حداکثر نیروی خلفی شتاب گیرنده در انتهای فاز ترمینال استنس، ضربه حاصل از برخورد پای بیمار با زمین، نرخ بارگذاری و باربرداری نیروهای عمودی طی فاز تماس پا با زمین و جابجایی مرکز فشار در کف پا وضریب اصطکاک بین پا و زمین محاسبه شدند. نتیجه این تحقیق نشان داد که همبستگی میان اولین و دومین قله مولفه های قدامی-خلفی نیروهای عکس العمل زمین، الگوی جابجایی مرکز فشار در کف پا و متغیرهای زمانی نیروی عکس العمل می توانند شاخص های خوبی برای تشخیص افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها باشند. این مطالعه می تواند سبب گسترش کاربردهای بالینی صفحات سنجش نیروی عکس العمل زمین و معرفی معیارهای مناسبی برای محدود کردن تشخیص های افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها در نوروپاتی ها گردد. گسترش مطالعات با نمونه های بیشتری از افراد بیمار و سالم برای تایید یافته های این پژوهش ضروری به نظر می رسد.
مهندسی عصبی عضلانی
امیرهمایون جعفری؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ فرزاد توحیدخواه؛ علی فلاح
چکیده
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات ...
بیشتر
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات کیفی دریافتی از سطح دوم مانند کاهش یا افزایش خطا می باشد. در این سطح، از یک کنترل کننده خودسازمانده برای تولید فرامین حرکتی عام استفاده می گردد که نقش تشویق و تنبیه را برای تضمین پایداری سیستم با ارسال فرمان های گسسته به سطح دوم ایفا می کند. این کنترل کننده با توجه به وظیفه خود، تنها در زمانی که کنترل کننده سطح دوم به تنهایی قادر به حفظ پایداری سیستم نباشد، وارد عمل شده و پایداری را تضمین می کند. سطح دوم، امر کنترل را به صورت کمی تر و دقیق تری دنبال می کند و عمل تطبیق در این سطح صورت می گیرد. اطلاعاتی که ازن سطح عموما از مسیرهای فیدبک حسی و چشمی دریافت می کند، مفاهیم دقیق تری از عملکرد کنترلی را شامل می شوند (مانند میزان خطای موجود در انجام حرکت). در سطح دوم از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل برای تولید فرامین کنترلی کمی تر و دقیق تر استفاده شده است که در واقع خط سیر حرکتی را تعیین می کند. یک سوییچ فازی، فرامین کنترلی سطح اول و دوم را براساس روش کنترل مود لغزان برای ایجاد یک سیستم کنترل مقاوم تلفیق می کند. در سطح سوم نیز این فرامین حرکتی، با تعیین عضلات درگیر و نحوه هماهنگی آنها در انجام حرکت مورد نظر، تفسیر می شود و به عضلات، فرامین حرکتی مناسب اعمال می گردد. اطلاعات دریافتی در این سطح عموما در مورد میزان مشارکت عضلات در انجام حرکت و نیز تاثیر محیط روی سیستم حرکتی است که توسط فیدبک های حسی به این سطح منتقل می شوند. مدل ارایه شده با چنین ساختار سلسله مراتبی، قابلیت مناسبی در کنترل و حفظ پایداری سیستم دارد. نتایج شبیه سازی ها این موضوع را تایید می کند.
