İnsan hareketinin tökezleme sonrası toparlanma sürecinde öngörücü nöromekanik modellemesi ve benzetimi
Modelling and predictive neuromechanical simulations of human motion in stumble recovery
- Tez No: 964950
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ARİF ADLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yaşlı bireyler ve nöromusküler bozukluklara sahip kişiler, tökezleme sonrası yetersiz toparlanma yanıtları nedeniyle yüksek düşme riski altındadırlar. Etkili toparlanma stratejilerinin belirlenmesi, düşmeyi önlemeye yönelik müdahaleler açısından büyük önem taşımaktadır. Ancak, tökezleme sonrası toparlanmayı deneysel olarak incelemek; etik kaygılar, yaralanma riski ve doğal hareket koşullarını yeniden üretmedeki kısıtlamalar nedeniyle zorluklar içermektedir. Bu noktada, öngörücü nöromekanik benzetimler, toparlanma davranışlarını kontrollü bir şekilde araştırmaya imkân tanıyan bir alternatif sunmaktadır. Bu çalışma, sallanma fazındaki bacağın bir engele takılması yoluyla gerçekleşen tökezlemeler sonrasında toparlanma sürecini incelemek amacıyla, fizyolojik ilkelere dayanan refleks güdümlü bir sinirsel denetleyici ile basitleştirilmiş bir kas-iskelet modelini entegre eden bir öngörücü benzetim altyapısı sunmaktadır. Model, erken ve geç sallanma fazlarında tökezlemelere maruz bırakılmış ve faza özgü farklı toparlanma stratejileri gözlemlenmiştir. Erken sallanma fazında gerçekleşen tökezlemeler, kalça ve diz fleksiyonunun artırılmasıyla engelden kaçınmayı sağlayan yükseltme stratejisini ortaya çıkarırken; geç sallanma fazındakiler, ayağın hızla zemine yerleştirilerek dengeyi yeniden kurmayı amaçlayan alçaltma stratejisini tetiklemiştir. Benzetim sonuçları, deneysel bulgularla yüksek uyum göstermiş ve modelin biyomekanik geçerliliğini desteklemiştir. Ayrıca, benzetim altyapısının optimizasyonda seçilen maliyet fonksiyonlarında ve vücut kütlesi ile boy gibi antropometrik parametrelerdeki değişimlere karşı hassasiyeti değerlendirilmiştir. Bu analizler, bireye özgü faktörlerin ve optimizasyon varsayımlarının toparlanma dinamiklerini nasıl etkilediğine dair önemli bilgiler sunmaktadır. Genel olarak, elde edilen bulgular, tökezleme sonrası toparlanma süreçlerinin araştırılmasında öngörücü benzetimlerin etkinliğini vurgulamaktadır. Sunulan altyapı, insan benzeri toparlanma stratejilerini başarılı şekilde üretmiş ve rehabilitasyon programlarının geliştirilmesi, yardımcı cihaz tasarımları ve risk gruplarına özel düşme önleyici müdahaleler açısından kayda değer bir potansiyel ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Older adults and individuals with neuromuscular impairments are at increased risk of falls, particularly due to inadequate recovery responses following stumbles. Identifying effective stumble recovery strategies is crucial for fall prevention. However, empirical investigations of stumble recovery are limited by ethical concerns, injury risk and constraints on replicating naturalistic movement conditions. Predictive neuromechanical simulations offer a promising alternative by enabling controlled exploration of recovery behaviors. This study presents a predictive simulation framework that integrates a physiologically inspired, reflex-driven neural controller with a simplified musculoskeletal model to investigate human stumble recovery following stumbles induced by obstruction of the swing leg. The model was exposed to perturbations at early and late swing phases to elicit distinct recovery strategies. Results showed that early swing perturbations predominantly evoked an elevating strategy, characterized by increased hip and knee flexion to avoid obstacle contact, while late swing perturbations led to a lowering strategy, rapidly placing the foot to regain stability. The simulated joint-level kinematic responses closely matched experimental observations, supporting the biomechanical validity of the framework. In addition, the sensitivity of the framework to variations in cost function criteria and anthropometric parameters—specifically body mass and height—was evaluated. These analyses provide insight into how subject-specific factors and optimization assumptions influence recovery dynamics. Overall, the findings underscore the utility of predictive simulations for investigation of stumble recovery. The presented framework successfully reproduced human-like strategies and holds promise for advancing rehabilitation approaches, designing adaptive assistive devices and developing fall prevention interventions tailored to risk groups.
Benzer Tezler
- İzmir'de Mustafa Kemal Bulvarı'nın peyzaj mimarlığı açısından etüdü ve peyzaj projesi
Başlık çevirisi yok
ENGİN ALPARSLAN
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
- Konut bölgelerinde parsel düzeni uygulamasının kent topraklarının rasyonel kullanımı çerçevesinde mimari açıdan değerlendirilmesi
An Architeet's Criticism of the Currently Practised method of plot formation in residential areas from the point of View of rational utilization of urban deatories
SUZAN ESİRGEN
- Ankara-Kızılcahamam karayolunda meydana gelen trafik kazalarında insan faktörü
Başlık çevirisi yok
CELAL AKBULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Gazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
Yükleniyor...