Biomechanical modeling of the lower extremity and simulation of foot during gait
Alt ekstremitenin biyomekanik modellemesi ve yürüyüş sırasında ayağın simülasyonu
- Tez No: 76081
- Danışmanlar: PROF. DR. S. TURGUT TÜMER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1998
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 246
Özet
Bu çalışmanın ilk bölümünde klinik amaçlı bir yürüş analizi sistemi kurmak için gerekli olan matematiksel yöntemler geliştirilmiştir. Alt ekstremitenin tek taraflı analizini yapabilmek amacı ile iki CCD kamera, iki video kayıt aleti ve bir kuvvet platformundan oluşan bir hareket analizi sistemi kurulmuştur. Bu sistem ile alt ekstremite üzerine yapıştırılan kızılötesi LED işaret noktalarının hareketleri kaydedilmiştir. Kameraları kalibre etmek, işaret noktalarının üç boyutlu koordinatlarını hesaplamak, alt ekstremite uzuvları arasındaki anatomik dönme açılarını bulmak ve eklem momentlerini hesaplamak amacı ile geliştirilen matematiksel formülasyonlar sunulmuştur. Sistemin çıktılarını test etmek için yürüme ve merdiven çıkma aktiviteleri seçilmiştir. Klinik amaçlı bir örnek olarak dejeneratif diz osteoartriti bulunan hastalarm merdiven çıkması verilmiştir. Geliştirilen metodlar kullanılarak ODTÜ Makina Mühendisliği Bölümü bünyesinde dünya standartlarında bir yürüyüş analizi laboratuvarı kurulmuştur. Tezin ikinci bölümünde ise, düz dinamik analiz yöntemi kullanılarak oluşturulan değişik ayak modelleri sunulmuştur. Her modelde ayak-yer etkileşimi için değişik sınır koşulları denenmiştir. İntegrasyon sırasında hata birikimini önlemek amacı ile iki nümerik yöntem kullanılmıştır. Ayağın alt yüzü için bir yumuşak doku modeli geliştirilmiş ve ayak modellerinden biri ile birleştirilmiştir. Ayak ile yer arasındaki basınç dağılımını bulmak için ters dinamik analiz yöntemi kullanılarak ayağın kinematik benzetimi yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In the first part of this study, the mathematical tools in order to set up a clinical gait analysis system were developed. A motion analysis system composed of two CCD cameras, two videocassette recorders and a force plate was constructed to carry out a unilateral analysis of the lower extremity. The motion of the infrared LED markers attached on the lower extremity was recorded using this system. Mathematical formulations were presented to calibrate the cameras, to calculate 3D coordinates of the marker points, to find the anatomical angles between the lower extremity segments and to compute the joint moments. Level walking and stair ascend activities were chosen to test the system outputs. Stair ascend of patients with degenerative knee osteoarthritis was selected as a clinical case study. The methods developed lead to the establishment of a gait analysis laboratory in the Department of Mechanical Engineering of METU at universal standarts. In the second part of the thesis, different models of the foot were presented, which employed forward dynamic analysis technique. In each model, different constraint conditions for the foot-ground interaction were introduced. Two numerical techniques were applied to prevent accumulation of numerical errors during integration procedure. A soft tissue model for the plantar surface of the foot was developed that was incorporated in one of the foot models. A kinematic simulation of the foot making use of the inverse dynamic analysis was presented, which was utilized to estimate the pressure distribution between the foot and the ground.
Benzer Tezler
- İnsan hareketinin biyomekanik modeli için yer tepki kuvvetlerinin kestirimi
Estimation of ground reaction forces for a biomechanical model of human motion
NİHAT ŞÜKRÜ ÖZGÖREN
Doktora
Türkçe
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiSpor Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR ARITAN
- Total diz implantı kaval bileşenin latis gözenekli yapıda tasarımı ve analizi
Desi̇gn and analysi̇s of total knee replacement's ti̇bi̇al component wi̇th latti̇ce porous structure
BİRGÜL ŞAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÇAĞATAY ÇİLİNGİR
- Pasif bir alt ekstremite yürüyüş desteğinin biyomekanik tasarımı
Biomechanical design of a passive lower extremity gait support
SEDA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN LEKESİZ
- Yürüme problemli nörolojik hastalar için yürüme-oturma yardımcılı dış iskelet sisteminin tasarımı ve prototip imalatı
Design and prototype manufacturing of walking-sitting assisted exoskeleton system for neurologic patients with walking problems
HÜSNİYE ÖZGE ZENGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriKocaeli ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN KİŞİOĞLU
- Giyilebilir dış iskelet (eksoskeleton) tasarımı ve biyomekanik analizi
Wearable exoskeleton design and biomechanic analysis
İSMAİL ÇALIKUŞU
Doktora
Türkçe
2021
BiyomühendislikErciyes ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESMA UZUNHİSARCIKLI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAHADIR ÇETİNKAYA