1-10 ارتزهاي فعال پا16
1-11 اگزوسکلتون‌هاي فعال17
1-12 مباني تئوريک طراحي ارتزهاي فعال و غيرفعال و اگزوسکلتون‌ها18
1-13 مطالعات انجام‌شده درزمينه‌ي پايداري ايستادن ارتز و اگزوسکلتون18
1-13-1 مطالعه‌ي سينماتيک و ديناميک ارتزها و اگزوسکلتون‌ها19
1-13-2 مطالعه‌ي کنترل ارتزها و اگزوسکلتون‌هاي فعال19
1-13-3 مطالعات انجام‌شده درزمينه‌ي افزايش پايداري ايستادن20
1-14 تعريف مسئله20
فصل دوم: مفاهيم پايه‌اي پايداري و کنترل22
2-1 مقدمه22
2-2 معرفي ساختمان مورد بررسي23
2-2-1 ويژگي‌هاي مطلوب براي طراحي ارتز24
2-2-2 نقش بخش‌هاي مختلف سيستم25
2-2-3 انتخاب مواد مورد استفاده در ساختمان ارتز26
1.مواد انتخاب‌شده براي بخش‌هاي مختلف مفصل ران26
2.مواد انتخاب‌شده براي بخش تنه27
3.مواد انتخاب‌شده براي بخش مفصل زانو27
4.مواد انتخاب‌شده براي ارتزهاي زانو-قوزک-پا27
2-2-4 طراحي نهايي27
2-2-5 طراحي و ارزيابي نسل دوم ارتز جديد28
2-2-6 پايداري ايستادن با نسل دوم ارتز29
2-3 محاسبه جرم، طول، مرکز جرم و ممان اينرسي اندامهاي مختلف بدن29
2-4 گشتاور مفاصل بدن يک فرد داراي آسيب نخاعي31
2-5 مدل ديناميکي مورد استفاده32
2-6 استخراج معادلات حرکت33
2-7 نگاهي دقيقتر به ماهيت ديناميکي سيستم35
2-8 تعيين محدوده‌هاي پايداري براي يك جرم مشخص و زمان مشخص حركت دست36
2-9 بحث37
2-10 قيود پايداري38
2-11 به‌کارگيري استراتژي حرکت بالاتنه39
فصل سوم: قيود سينماتيکي ايستادن، تعيين زواياي ارتز و نقطهي تعادل بالاتنه41
3-1 مقدمه41
3-2 قيد سينماتيکي کف پا41
3-3 معادلات قيود سينماتيکي کف پا42
3-3-2 بررسي قيد عدم حرکت در راستاي محور y43
3-3-3 بررسي قيد عدم سرخوردن در راستاي محور x44
3-3-4 بررسي قيد عدم واژگوني از سمت پاشنه يا پنجه45
3-3-5 بررسي سه قيد46
3-4 بدست آوردن محدوده‌ي گشتاورها با اعمال پارامترهاي اعضاي بدن46
3-5 بررسي قيد عدم واژگوني48
3-6 بدست آوردن زواياي پايين‌تنه ارتز51
3-7 نقطه‌ي تعادل زاويه‌ي بالاتنه54
فصل چهارم: معادلات ديناميکي57
4-1 مقدمه57
4-2 ارزيابي انتخاب مکانيزم و جانمايي عملگر الکتريکي57
4-3 بررسي فنر بکار رفته در مفصل ران60
4-4 طراحي فنر مفصل ران62
4-5 انتخاب عملگر و گيربکس مناسب66
4-6 جانمايي عملگر68
4-6-1 چرخ‌دنده‌ي ساده68
4-6-2 چرخ حلزون69
4-6-3 گيربکس اسپيندل69
4-6-4 انتخاب مکانيزم مناسب70
4-7 خطي سازي معادلات70
4-8 کنترلر72
4-8-2 کنترلر جانمايي قطبها74

فصل پنجم: بررسي پايداري به همراه حرکت دست76
5-1 مقدمه76
5-2 مدل سه لينکي فرد و ارتز76
5-2-2 معادلات ديناميکي77
5-2-3 انرژي جنبشي78
5-2-4 انرژي پتانسيل78
5-3 اعتبار سنجي شبيه‌سازي79
5-4 بررسي پايداري حرکت دست با اعمال کنترلر CTM در مدل سه درجه آزادي82
5-4-2 حرکت منفرد بالاتنه84
5-4-3 حرکت منفرد دست85
5-4-4 حرکت هم‌زمان دست و بالاتنه86
5-5 بررسي پايداري با حرکت دست با استفاده از کنترلرهاي طراحي‌شده88
5-5-1 مدل دو درجه آزادي88
5-5-2 بررسي کنترلر88
5-5-3 بررسي کنترلر جانمايي قطب‌ها89
فصل ششم: نتيجه‌گيري و پيشنهادات93
6-1 نتيجه‌گيري93
6-2 پيشنهادات94
شكل1-1 آناتومي نخاع3
شكل1-2 صفحات آناتومي بدن انسان4
شكل1-3 درجات آزادي مربوط به پا5
شكل1-4 شبکه عصبي بدن انسان6
شكل1-5 به ترتيب از راست به چپ 1) کين 2) عصاي زير بغلي 3) چارچوب راه رفتن10
شكل1-6 1) ارتزهاي قوزک-پا 2) ارتزهاي زانو-قوزک-پا 3) ارتزهاي ران-زانو-قوزک-پا11
شكل1-7 ارتز پاراواکر يا اچ جي او12
شكل1-8 ارتز آرجي‌او13
شكل1-9 ارتز آرجي‌او ايزوسنتريک14
شكل1-10 يک ارتز واکاباوت و مفصل تک‌محوره مياني آن15
شكل1-11 ارتز کاب، اگزوسکلتون ميهايلو پاپين، ويسکانسن، اگزوسکلتون دانشگاه سوگانگ17
شكل1-12 مکانيزم يان ، اگزوسکلتون هارديمن، بليکس، سارکز17
شكل1-13 اگزوسکلتون دانشگاه ام‌آي‌تي، هال ،موسسهي کاگناوا، روبوني18
شكل2-1 وضعيت ايستادن سي براي يک فرد آسيب نخاعي و موقعيت مرکز جرم و اندامهاي مختلف بدن23
شكل2-2 طراحي نهايي نسل اول ارتز27
شكل2-3 ارتزMTK-RGO29
A:اجزاي ارتز29
شكل2-4 طول اعضا مختلف بدن، برگرفته از مدل وينتر30
شكل2-5 مدل مورد استفاده براي تحليل ايستادن فرد مبتلابه آسيب نخاعي33
شكل2-6 رفتار فنر TLSO34
شكل2-7 (الف) ترسيمه آزاد سيستم در وضعيت تعادل (ب) تقابل ميان گشتاورها36
شكل2-8 ناحيه‌ي مجاز زواياي و براي حرکت دست موردنظر در 37
شكل2-9 ناحيه‌ي مجاز زواياي و براي حرکت دست به همراه جرم 1.5 کيلوگرم37
شكل2-10 (الف) مدل در نظر بررسي‌شده (ب)مدل ارائه‌شده با در نظر گرفتن قيد سينماتيکي کف پا38
شكل2-11 حالت ايستادن فرد مورد آزمايش و جهات مورد استفاده براي اعمال اختلال39
شكل2-12 ناحيهي پايداري با کارايي عالي و ضعيف40
شكل3-1 (الف) دياگرام آزاد بالاتنه (ب) دياگرام آزاد پايينتنه42
شكل3-2 محدوده‌ي گشتاور مجاز براي برقراري قيد عدم حرکت در راستاي محور Y47
شكل3-3 محدوده‌ي گشتاور مجاز براي برقراري قيد عدم سرخوردن در راستاي محور X47
شكل3-4 محدوده‌ي گشتاور مجاز براي برقراري قيد عدم واژگوني از سمت پاشنه يا پنجه47
شكل3-5 ناحيه‌ي مجاز گشتاور ورودي به بالاتنه در ناحيه‌ي 2 و449
شكل3-6 محدودهي گشتاورهاي رسم شده براي مقادير مختلف پارامتر A50
شكل3-7 محدودهي گشتاورهاي رسم شده براي مقادير مختلف پارامتر B50
شكل3-8 محدودهي گشتاورهاي رسم شده براي مقادير مختلف پارامتر C51
شكل3-9 مدل نمادگذاري شده براي محاسبهي پارامترهاي سيستم51
شكل3-10 تغييرات زاويه‌ عضو ران و ساق براي دستيابي به‌تساوي گشتاور اعمالي به بالاتنه53
شكل3-11 تغييرات زاويه ساق و مکان افقي مفصل ران براي دستيابي به‌تساوي گشتاور اعمالي به بالاتنه53
شكل3-12 تغييرات مکاني مفصل ران با تغييرات زواياي عضو ران و ساق ارتز54
شكل3-13 ناحيه گشتاور اعمالي براي مفصل ران با در نظر گرفتن قيد تساوي گشتاوري54
شكل3-14 گشتاور غيرفعال مفصل ران براي زواياي 5، صفر و 5- عضو ران ارتز ()55
شكل3-15 نقطه‌ي تعادل پايدار بالاتنه55
شكل3-16 نقطه‌ي تعادل ناپايدار56
شكل4-1 مکان جانمايي عملگر58
شكل4-2 ارتز MTK-RGO59
شكل4-3 محدودهي مجاز گشتاور اعمالي به بالاتنه براي عدم واژگوني از سمت پاشنه و پنجهي پا59
شكل4-4 نمودار مجموع گشتاور غيرفعال مفصل ران و گشتاور توليدشده وزن بالاتنه60
شكل4-5 گشتاور غيرفعال مفصل ران61
شكل4-6 نمودار گشتاور ايجادشده توسط وزن بالاتنه و خط مماس بر آن در زاويهي صفر درجه61
شكل4-7 غيرفعال وارد بر مفصل ران پس از استفاده از فنر62
شكل4-8 معادلهي حداکثر جابجايي تير يکسر درگير با اعمال بار نقطه‌اي62
شكل4-9 مدل ساده‌شده‌ي ارتز به همراه فنر63
شكل4-10 افزايش طول مؤثر تير با افزايش نيروي اعمالي به آن63
شكل4-11 نمايي از نقطه‌ي تماس TLSO و فنر مفصل ران64

شكل4-12 تغييرات طول مؤثر فنر64

شكل4-13 تغييرات شيب‌خط مماس بر تير به تغيير زاويه‌ي بالاتنه65
شكل4-14 گشتاور وزن و معکوس گشتاور ايجادشده توسط فنر طراحي‌شده برحسب زاويه‌ي بالاتنه65
شكل4-15 گشتاور غيرفعال مفصل ران پس از استفاده از تير يکسر66
شكل4-16 فنر پيچشي66
شكل4-17 گشتاورهاي مجاز در محدوده‌ي زواياي 67
شكل4-18 (الف) چرخ‌دنده‌ي ساده (ب) سيستم تسمه و پولي68
شكل4-19 گيربکس چرخ حلزون (الف) نسب شده بر روي عضو ران (ب) نسب شده بر روي TLSO69
شكل4-20 گيربکس اسپيندل (الف) نسب شده بر روي TLSO (ب) نسب شده بر روي عضو ران70
شكل4-21 کنترلر طراحي شده براي تابع تبديل ورودي گشتاور به خروجي نقطه‌ي ممان صفر کف پا72
شكل4-22 گشتاور ورودي73
شكل4-23 زاويهي بالاتنه73
شكل4-24 نقطه‌ي ممان صفر کف پا73
شكل4-25 کنترلر جانمايي قطب‌ها74
شكل4-26 زاويهي بالاتنه75
شكل4-27 گشتاور ورودي به بالاتنه75
شكل4-28 مکان نقطه‌ي ممان صفر در کف پا75
شكل5-1 مدل سه لينکي فرد به همراه ارتز77
شكل5-2 زاويه‌ي بالاتنه80
شكل5-3 گشتاور ورودي به بالاتنه80
شكل5-4 مکان نقطه‌ي ممان صفر در کف پا80
شكل5-5 زاويه‌ي بالاتنه81
شكل5-6 گشتاور ورودي به بالاتنه81
شكل5-7 مکان نقطه‌ي ممان صفر در کف پا81
شكل5-8 مسير و سرعت حرکت بالاتنه براي حرکت منفرد82
شكل5-9 مسير و سرعت دست براي حرکت منفرد83
شكل5-10 مسير حرکت بالاتنه در هنگام حرکت دست83
شكل5-11 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي لينک‌ها84
شكل5-12 نمودار گشتاور ورودي به لينک‌ها84
شكل5-13 تغييرات نقطه‌ي ممان صفر واقع در کف پا85
شكل5-14 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي لينک‌ها85
شكل5-15 نمودار گشتاور ورودي به لينک‌ها86
شكل5-16 تغييرات نقطه‌ي ممان صفر واقع در کف پا86
شكل5-17 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي لينک‌ها87
شكل5-18 نمودار گشتاور ورودي به لينک‌ها87
شكل5-19 تغييرات نقطه‌ي ممان صفر واقع در کف پا88
شكل5-20 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي بالاتنه و دست در حالت مقدار مطلوب صفر براي دست89
شكل5-21 نمودار گشتاور ورودي به بالاتنه و دست در حالت مقدار مطلوب صفر براي دست89
شكل5-22 نقطه‌ي ممان صفر در کف پا در حالت مقدار مطلوب صفر براي دست90
شكل5-23 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي بالاتنه و دست در حالت دستان آزاد90
شكل5-24 نمودار گشتاور ورودي به بالاتنه و دست در حالت دستان آزاد90
شكل5-25 نقطه‌ي ممان صفر در کف پا در حالت دستان آزاد91
شكل5-26 نمودار زاويه و سرعت زاويه‌اي بالاتنه و دست در هنگام حرکت دست91
شكل5-27 نمودار گشتاور ورودي به بالاتنه و دست در هنگام حرکت دست92
شكل5-28 نقطه‌ي ممان صفر در کف پا در هنگام حرکت دست92
جدول2-1 خواص مکانيکي آلياژ آلومينيوم براي ساخت برخي قسمتهاي ارتز26
جدول2-2 خواص مکانيکي فولاد مورد استفاده براي ساخت برخي قسمتهاي ارتز27
جدول2-3 خواص مکانيکي پيچهاي محدودکننده فلکشن-اکستنشن در مفصل ران27
جدول2-4 خواص مکانيکي کوپليمرپلي پروپيلن براي ساخت ارتزهاي زانو-قوزک-پا27
جدول2-5 پارامترهاي اعضاي بدن با استفاده از مدل وينتر31
جدول2-6 پارامترهاي موردنياز براي محاسبه گشتاور منفعل بر اساس مدل کاگاوا32
جدول2-7 پارامترهاي مورد استفاده براي سيستم ديناميکي موردنظر34
جدول2-8 زواياي ارتز در نقطه‌ي تعادل پايدار ايستادن36

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

جدول5-1 پارامترهاي اعضاي بدن براي مدل سه لينکي مورد استفاده77
چکيده
در سالهاي اخير مطالعات متعددي براي بهبود عملکرد ايستادن و راه رفتن بيماران داراي ضايعه‌ي نخاعي انجام شده است. اين افراد مي‌توانند با استفاده از ابزارهاي ارتوپدي به نام ارتز توانايي ايستادن و حرکت نمودن خود را بازيابند. ارتزها به دو گروه فعال و غير فعال تقسيم شده و بسته به سطح آسيب نخاعي مي‌توانند حد مورد نياز پشتيباني را براي فرد ناتوان فراهم كنند. در اين پژوهش ابتدا ساختمان يك ارتز ران-زانو-قوزك-پاي غيرفعال مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه به بهبود عملکرد ايستادن افراد داراي ضايعه‌ي نخاعي استفاده کننده از ارتز، در حالت دستان آزاد (بدون استفاده از تکيه‌گاه نظير عصا) پرداخته‌شده است. براي دستيابي به پايداري ايستادن در حالت دستان آزاد، فرد مي‌تواند با استفاده از ارتز غيرفعال به بخش بالايي ارتز تکيه داده وپايداري خويش را بازيابد. در اين حالت فرد آسيب‌نخاعي شکل ايستادن با خم شدن به سمت عقب را که به آن حالت ايستادن سي مي‌گويند، به خود مي‌گيرد. با توجه به مقايسه‌ي حالت ايستادن فرد آسيب نخاعي در حالت سي با نحوه‌ي ايستادن فرد سالم و مشاهده‌ي محدوديت فرد در استفاده از دست‌ها، مي‌توان دريافت اين شيوه‌ي ايستادن مناسب نمي‌باشد. براي دستيابي به حالت درست ايستادن نياز به قرارگيري بالاتنه در حالتي مشابه با فرد سالم ضروريست. براي دستيابي به اين امر نصب عملگر بر روي مفصل ران ارتز غيرفعال ارزيابي شده تا فرد آسيب ديده بتواند در حالت صحيح ايستادن قرارگرفته و با استفاده از استراتژي حرکت بالاتنه پايداري ايستادن را برقرار نمايد. براي نصب عملگر در مفصل ران ارتز، فرد به همراه ارتز به صورت مدل سريال چهار لينکي (سه لينک پايين‌تنه و يک لينک بالاتنه به همراه دست) در نظر گرفته‌شده است. سپس با استفاده از قيود سينماتيکي کف پا براي برقراري پايداري ايستادن، محدوده‌ي مجاز گشتاورهاي اعمالي به بالاتنه براي حفظ پايداري بدست آمده است. براي استفاده‌ي بهينه از عملگر مکان مناسب مفصل ران بدست آمده و با توجه به آن زواياي ثابت ارتز پايين‌تنه و نقطه‌ي تعادل بالاتنه محاسبه‌شده است. در ادامه براي برقراري پايداري بالاتنه دو کنترلر طراحي و عملکرد آن‌ها با استفاده از شبيه‌سازي مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهايت مدل پنج لينکي ارتز و فرد آسيب نخاعي (سه لينک پايين‌تنه و دو لينک بالاتنه و دست) که پايين‌تنه‌ي آن با استفاده از ارتز ثابت شده، به مدل دو درجه آزادي بالاتنه و دست تقليل يافته است. سپس با استفاده از شبيه‌سازي، عملکرد کنترلرها و عملگر نسب شده در مفصل ران براي برقراري تعادل در هنگام حرکت‌هاي مشخص دست مورد بررسي قرار گرفته است.
کلمات کليدي: آسيب نخاعي، ارتز، ايستادن آرام، ايستادن ديناميكي، پايداري.
1-
فصل اول
مقدمه
1-1 پيشگفتار
فلج شدگي1 ازکارافتادگي دائم اندامهاي تحتاني بدن است که براثر صدمه وارده به نخاع2 واقع در ستون فقرات، معمولاً ناشي از حوادث يا بيماري، ايجاد ميشود. اين امر باعث از بين رفتن توانايي کنترل حرکت و احساس در اندامهاي پايينتر از سطحي که نخاع آسيب‌ديده است، ميگردد. نوع فلج شدگي به سطح آسيب بستگي دارد و بر اثر فلج شدن ممکن است علاوه بر اندامهاي تحتاني بخشي يا تمام اندامهاي فوقاني متأثر گردند.
در اين قسمت براي بررسي سطح آسيبديدگي و شناخت اندامهاي متأثر شده بر اثر فلجشدگي آناتومي نخاع و ستون فقرات انسان را بررسي مي‌شود.
1-2 آناتومي نخاع و ستون فقرات
طناب نخاعي از سوراخ پس سري3 تا سطح نخستين يا دومين مهره کمري امتداد مي‌يابد. سوراخ پس سري، سوراخي است بزرگ در استخوان پس سر که مغز و نخاع در آنجا به يکديگر متصل مي‌شوند. طناب نخاعي، نخاع شوکي نيز خوانده مي‌شود. از برجستگي کمري به پايين، نخاع شوکي باريک شده و تا ناحيه مخروط انتهايي4 که دربرگيرندهي بخش‌هاي خاجي5 طناب نخاعي است ادامه دارد. مخروط انتهايي، پايين‌ترين ناحيه تنه نخاع است.
نخاع دو وظيفه اصلي را بر عهده دارد: اول آنکه اعصابي را در بر دارد که نواحي حسي و کنترل حرکتي6 مغز را به ساير قسمتهاي بدن متصل ميکند. اين اعصاب مسيرهايي را براي هدايت پالسها از دريافتکنندههاي حسي7 بدن به مغز و سپس در جهت عکس توسط عصبهاي حرکتي به ماهيچهها و غدد فراهم ميکند. دوم آن‌که نخاع مستقيماً اعصاب حسي را به اعصاب حرکتي مناسب براي ايجاد پاسخ، به‌صورت مستقل از مغز متصل ميکند که اين امر به‌عنوان واکنش نخاعي8 شناخته ميشود. نخاع درون کانال داخلي ستون فقرات9 قرار دارد. اعصاب نخاعي به‌طور کلي به چهار بخش تقسيم مي‌شود که متناظر با ناحيهاي از ستون فقرات هستند که در آن قرارگرفتهاند. اين بخشها عبارتند از: 1-گردني10 2- سينهاي11 3-کمري12 4 – خاجي13 (‏ شكل1-1 ).
شكل1-1 آناتومي نخاع
اعصاب نخاعي ?? جفت است که از طناب نخاع منشعب مي‌گردند که عبارت‌اند از: 1-اعصاب گردني، هشت زوج 2-اعصاب سينه‌اي، دوازده زوج 3-پنج زوج کمري 4-پنج زوج خاجي 5-يک زوج دنبالچه‌اي.
به علت ارتباط نخاع با ?? جفت عصب نخاعي، طناب نخاعي را به ?? قطعه (سگمنت) تقسيم مي‌کنند. يک قطعه نخاعي، استوانه‌اي از طناب نخاعي است که يک عصب نخاعي به آن اتصال مي‌يابد. با توجه به اينکه طول نخاع به‌طور متوسط حدود ?? سانتي‌متر کمتر از طول ستون فقرات است، بنابراين قطعات نخاعي از سطح گردني به‌طرف انتهايي‌ترين قسمت نخاع در مقايسه با مهره‌هاي همنام، يکسان نبوده و به‌تدريج از هم دورتر مي‌گردند. به‌عنوان مثال قطعه اول نخاعي (C1)، در سطح مهره اول گردني قرار مي‌گيرد، در حالي که قطعه اول خاجي (S1) در مجاورت مهره اول کمري است که در ‏ شكل1-1 قابل‌مشاهده است. از هشت زوج عصب گردني، هفت عصب بالاتر از سطح مهره‌ي مربوط به خود از نخاع خارج مي‌گردند و فقط زوج هشتم گردني از زير مهره هفتم عبور مي‌کند. عصب‌هاي نخاعي سينه‌اي، کمري و خاجي از زير مهره‌هاي مربوط به خود خارج مي‌شوند.
1-3 صفحات آناتومي بدن انسان و نام‌گذاري درجات آزادي مرتبط با آن در پايين‌تنه
به‌منظور طراحي، بهبود و يا بررسي ساختار ارتزهاي مورد استفاده در اندام تحتاني، نياز به شناخت آناتومي بدن انسان در قسمت پايينتنه و درجات آزادي موجود در اين قسمت احساس مي‌شود. پاي انسان در حالت کلي به‌صورت يک سازه با هفت درجهي آزادي مدل ميشود ، به اين ترتيب که سه درجهي آزادي در مفصل ران ( لگن)، يک درجهي آزادي در مفصل زانو و سه درجهي آزادي در قوزک پا خواهيم داشت. ‏ شكل1-2 صفحات آناتومي بدن انسان را نشان ميدهد و همچنين ‏ شكل1-3 يک مدل ساده‌شده از بدن انسان را در درجات آزادي موجود در هر صفحه، به نمايش ميگذارد. در اين جا، به دوران مفاصل در صفحهي طولي خمش14 و کشش15 اطلاق ميشود (براي مچ پا الفاظ خمش به عقب16 و خمش به کف پا17 به ترتيب به‌جاي خمش و کشش استفاده ميشود). علاوه بر اين، حرکت مفصل ران و مچ پا در صفحهي عرضي بدن، دور شدن 18 (هنگامي که پا از بدن دور ميشود) و نزديکي19 (هنگامي که پا به بدن نزديک ميشود) ناميده ميشوند. به درجات آزادي باقيمانده براي ران و قوزک پا دوران20 ميگويند (‏ شكل1-3 ).
شكل1-2 صفحات آناتومي بدن انسان
شكل1-3 درجات آزادي مربوط به پا
1-4 انواع آسيب‌ديدگي‌هاي نخاعي
امکان آسيب نخاع در هر سطحي از طناب نخاعي وجود دارد. احتمال آسيب در دو ناحيه (C6-C7) و (T12-L1) بيشتر از ساير نواحي طناب نخاعي است که علت آن تحرک زياد يک قسمت و ثبات (تحرک کمتر) در ناحيه ديگر است. ضايعات ناکامل نخاع در اثر ضربات وارده به طناب نخاعي در ناحيه گردن شيوع بيشتري در مقايسه با قسمت سينه‌اي دارد. سطحي از نخاع که در آن آسيبديدگي ايجادشدهاست و ميزان شدت آسيبديدگي، درجات متفاوتي از ناتواناييهاي عصب‌شناختي21را ايجاد ميکند.
آسيبديدگيهاي نخاعي ممکن است کامل يا ناقص باشد. در آسيبديدگيهاي نخاعي کامل، نخاع کاملاً قطع ميگردد و توانايي کنترل حرکات ارادي و همچنين احساس در سطوح زير آسيبديدگي کاملاً از بين ميرود. دو نوع اصلي از آسيبديدگيهاي نخاعي ناقص وجود دارد. در نوع اول تمام اعصاب در يک سطح خاص آسيب ميبينند، اما اين امر باعث قطع کامل عملکرد آن‌ها نميشود. در نوع ديگر بخشهايي از نخاع کاملاً آسيب ديدهاند درحاليکه بقيه قسمتها سالم ماندهاند.
هرچه آسيبديدگي در سطح بالاتري اتفاق افتد و هرچه شدت آن بيشتر باشد، ميزان ازدسترفتگي احساس و ناتواني در کنترل حرکت اندام تحتاني بيشتر است. اگر ضايعه نخاعي در سطح گردني باشد، با توجه به‌شدت آسيب باعث ايجاد ضعف اندام‌ها يا فلج چهار اندام مي‌گردد. ضايعه در سطح سينه‌اي يا ناحيه کمري منجر به ضعف اندام‌هاي تحتاني يا فلج اندام‌هاي تحتاني مي‌شود.آسيب‌هاي رشته‌هاي دم‌اسبي، نماي باليني ويژه‌اي به‌صورت فلج شل دو پا، بي‌اختياري ادرار و مدفوع و همچنين بي‌حسي نسبت به درد و حرارت در ناحيه زيني22 ايجاد مي‌کنند.
در مورد آسيبهاي کامل، سطح آسيب وارده توانايي بيمار براي انجام فعاليتهاي مختلف را تحت تأثير قرار ميدهد. سطح T1 بالاترين سطح آسيبديدگي است که در آن فرد توانايي اندام فوقاني خود را کاملاً حفظ ميکند، اما توان ايستادن و راه رفتن را از دست ميدهد. در آسيبديدگي در سطوح T2 تا T5 بيمار داراي اندکي توانايي براي کنترل تنه است و ممکن است با استفاده از عصا بتواند بايستد. در سطوح T6 تا T12 فرد ممکن است بتواند با استفاده از عصا براي فواصل کوتاه راه برود. بيماران سطح L2 تمام حرکات تنه و مفصل کمر را دارند، در حالي که بيماران L3 ميتوانند زاويه زانو را نيز تغيير دهند. بيماران سطح L4 ميتوانند، ساق پا و قوزک را به‌گونه‌اي کنترل کنند که خمش به عقب 23 ايجاد کنند. بيماران سطوح S1 و S2 ميتوانند پا را در جهت خمش به کف پا 24 نيز حرکت دهند و مستقلاً بر روي تمام سطوح صاف و ناصاف بدون عصا راه بروند. رشتههاي عصبي منشعب شده از نخاع در ‏ شكل1-4 نمايش داده‌شدهاست. با مقايسهي ‏ شكل1-1 و ‏ شكل1-4 ميتوان درک بهتري از سطح آسيبديدگي در ستون فقرات و ارتباط آن با از دست دادن توانايي کنترل حرکتي و حسي را به دست آورد.
شكل1-4 شبکه عصبي بدن انسان
1-5 بررسي مشکلات بيماران ضايعه نخاعي و راهکارها
بيماران ضايعه نخاعي پس از فلج شدگي علاوه بر از دست دادن توانايي کنترل حرکتي و حسي، دچار مشکلاتي در زمينهي عملکرد سلامت بدن خود ميشوند که از آن جمله ميتوان به موارد ذکرشده در زير اشاره نمود:
1-عفونتهاي ادراري25
2-سنگ کليه و مثانه26
3-زخم بستر27
4-درمان تدريجي و کند آسيبهاي واردشده به اندام فلج
5-پوکي استخوان28
6-اختلال در عملکرد دستگاه جنسي براي مردان
7- سفتي عضلاني29
8- کوتاهشدگي فيبرهاي عضلات30
9- اختلال در عملکرد سيستم تنفسي
آسيب نخاعي31 که ميتواند باعث فلج شدگي در اندام تحتاني فرد شود، معمولاً درنتيجه تصادفات شديد32 به وجود ميآيد. در آمريکا هرساله به ازاي هر يک ميليون نفر نزديک به چهل نفر دچار آسيب نخاعي ناشي از تصادفات ميگردند. آسيب نخاعي معمولاً ردهي اول افراد بزرگ‌سال که در سنين جواني هستند، را تهديد ميکند. 55% از افراد داراي آسيب نخاعي در ميان افراد 16تا30 ساله هستند و سن متوسط آسيب برابر 1/32 برآورد شدهاست. آسيبهاي کامل که منجر به از دست دادن کامل احساس و کنترل حرکت در اندام تحتاني ميشوند، حدوداً45%و بقيهي آسيبها ناکامل هستند33. آسيب نخاعي ممکن است در اثر يک بيماري عفوني يا تومور نخاعي نيز ايجاد شود.
با وجود آن‌که دانشمندان هنوز بر سر اين موضوع که آيا حرکت کردن ميتواند از لحاظ فيزيولوژيکي به اين افراد ناتوان حرکتي کمک کند يا نه به توافق نرسيدهاند و تحقيقات بسياري در اين زمينه انجام‌شدهاست، تعداد زيادي از آن‌ها بيان ميکنند که حرکت کردن به‌صورت عام و راه رفتن به‌طور خاص مزاياي بسياري را براي بيماران ناتوان حرکتي در بر دارد، که از آن جمله ميتوان به موارد زير اشاره نمود:
1-کاهش پوکي استخوان و درنتيجه کاهش ميزان شکستگي استخوانها
2-کاهش عفونتهاي ادراري
3-کاهش سفتي عضلاني
4-کمک به گوارش غذا
5- جلوگيري از ايجاد زخم بستر
علاوه بر فلج شدگي ناشي از آسيب نخاعي، در اروپا در سال 2000 بيش از 60 ميليون نفر (% 4/16 از جمعيت اروپا) داراي سنيني بالاتر از 65 سال بودهاند؛ با افزايش مداوم اميد به زندگي و کاهش نرخ تولد، تعداد افراد سالمند در حال افزايش چشمگيري است. انتظار ميرود جمعيت بالاي 60 سال در سال 2050 در اروپا به %37 کل جمعيت اين قاره برسد. آنچه مسلم است، افزايش سن انسان محدوديتهاي جسماني را براي او به همراه خواهد داشت،که دستهاي از شايع‌ترين آن‌ها ناتواناييهاي ايجادشده در اندام تحتاني است.
به همين دليل تلاشهاي قابل‌توجهي در جهت طراحي و ساخت وسايلي که براي حرکت کردن و راه رفتن به اين بيماران کمک کنند، صورت گرفتهاست و در طول سالهاي گذشته استفاده از دستگاههاي فعال و غيرفعال در توان‌بخشي و درمان بيماران (که در ادامه ذکر توضيح داده مي‌شود)، روشهاي درماني مرسوم را به‌کلي متحول کرده است. استفاده از اين دستگاه‌ها در توان‌بخشي باعث کاهش فعاليتهاي انجام‌شده توسط فيزيوتراپها ميشود که هم سبب کمتر شدن بار کاري آن‌ها و هم باعث کاسته شدن هزينههاي موردنياز ميگردد. اين دستگاهها علاوه بر فوايد زيادي که دارند، داراي معايبي هم هستند. از آن جمله ميتوان به مورد قبول واقع‌شدن دستگاه از سوي بيماران و کارکنان بيمارستانها و هزينهي بالاي خريداري آن‌ها براي مراکز درماني اشاره کرد.
دستهاي از اين دستگاهها تحت عنوان ارتز34 شناخته ميشوند که در ادامه انواع و نحوهي عملکرد آن‌ها بررسي خواهد شد.
1-6 ارتز
ارتز يک دستگاه با اهداف ارتوپدي است که براي پشتيباني يا تصحيح عملکرد يک عضو از بدن استفاده ميشود. يک بريس ارتوپدي35 يا ارتز ميتواند براي اهداف زير مورداستفاده قرار گيرد:
1- کنترل، هدايت، تحديد يا ثابت کردن يک عضو يا مفصل
2- کمک به حرکت کردن (عام)
3- کاهش نيروي وارده بر اندام تحتاني ناشي از وزن پس از عملهاي جراحي و موارد مشابه
4- توان‌بخشي اندامهاي مختلف بدن
5- تصحيح شکل يا عملکرد بخشهاي مختلف بدن و فراهم کردن توانايي حرکت آسان يا کاهش درد
ارتزها به دو دسته ارتزهاي غيرفعال36 و فعال37 تقسيم ميشوند. گروهي ديگر از سيستمهاي مشابه که پا به عرصهي وجود گذاشتهاند، سيستمهاي رباتيکي فعالي هستند که براي افزايش توانايي انسانهاي سالم و معمولاً با اهداف نظامي ساخته ميشوند، که واژه اگزوسکلتون معمولاً در مورد آن‌ها بکار ميرود. در اين پايان‌نامه منظور از ارتز، سيستمهاي مورد استفاده براي بهبود عملکرد اندام تحتاني بيماران آسيب نخاعي است.
1-6-1 ارتزهاي غيرفعال
ارتزهاي غيرفعال که توسط افراد ناتوان بدون دخالت هيچ منبع انرژي خارجي و معمولاً به همراه عصا استفاده ميشوند، عمدتاً براي اهداف توان‌بخشي مورد استفاده قرار ميگيرند. استفاده از اين دستگاهها به علت اينکه نيازمند تلاش فيزيکي زيادي از جانب فرد ميباشد، براي بازههاي زماني طولاني بسيار سخت و خسته‌کننده ميباشد. با اين وجود به نظر ميآيد که اثر آن‌ها براي بهبود توان فرد و تحقق مزاياي فيزيولوژيکي که پيش‌تر به آن‌ها اشاره شد، مناسب باشد. بسته به اينکه ميزان آسيب چقدر است و در چه سطحي از نخاع اتفاق افتادهاست، انواع ارتزهاي غيرفعال ميتوانند براي ايجاد پايداري در قوزک پا، زانو و مفصل ران مورد استفاده قرار بگيرند و به فرد در ايستادن و راه رفتن کمک کنند. اين امر علاوه بر مزاياي فيزيولوژيکي يادشده از لحاظ روحي نيز ميتواند بسيار براي فرد مفيد واقع‌شده و اعتمادبه‌نفس وي را نيز افزايش دهد.
1-6-2 ارتزهاي فعال


پاسخ دهید