11536

11536

كنترل حركت با استفاده از تحريك الكتريكي دور سخت¬شامه¬اي نخاع

كارشناسي ارشد

برق - بيوالكتريك

بهمن 1391

بهمن 1391

دكتر عباس عرفانيان اميدوار

چكيده سيستم كنترل عصبي انسان براي ايستادن و گام برداشتن، يك سيستم طبقاتي و پيچيده است. در بالاترين مرحله فرمان كنترلي توسط مغز صادر شده و از طريق مسيرهاي قشري– نخاعي با عبور از ساقه-ي مغز، به نخاع مي¬رسد. نخاع در حقيقت نقش واسطه بين مغز و اندام حركتي را ايفا مي¬كند اما بررسي¬هاي اخير نشان داده كه بخش مهمي از كنترل حركت در درون نخاع انجام مي¬گيرد و تحريك الكتريكي دور سخت¬شامه¬اي نخاع يا به اختصار EES، مي¬تواند منجر به القاي حركاتي شبيه گام برداشتن بشود. يكي از مهم¬ترين ويژگي¬هاي تحريك سطح نخاع، غيرتهاجمي¬تر بودن آن در مقايسه با روش تحريك درون نخاع مي¬باشد. بهمين دليل رويكرد اين پروژه استفاده از تحريك سطحي نخاع مي-باشد. اصلي¬ترين مانع در سيستم¬هاي تحريك عصبي-عضلاني، غيرخطي و متغير با زمان بودن، خستگي عضلاني و تغيير روز به روز خواص عصب،عضله و مفصل مي¬باشد كه اين مشكلات استفاده از الگوي تحريك از پيش تعيين شده و سيستم كنترل حلقه¬باز را محدود مي¬كند. با توجه به اين مشكلات، لزوم كنترل حلقه بسته در تحريك الكتريكي سيستم عصبي-عضلاني احساس مي¬شود. در اين پروژه ابتدا تلاش شده تا واحدهاي اوليه حركت كه در حقيقت بلوك¬هاي سازنده¬ي حركت هستند توليد شوند. بدين منظور، نخست تعريفي جديد از اين واحدهاي اوليه حركت بر مبناي تغييرات زواياي مفاصل ارائه شده و در ادامه امكان شناسايي و توليد اين واحدها بررسي شده است. در ادامه با تركيب اين ساختارهاي اوليه حركت، كل سيكل گام¬برداشتن بازسازي شده است. بدين منظور ابتدا از روش كنترل حلقه باز استفاده شده و كيفيت اين حركت مورد بررسي قرار گرفته است. سپس در بخش كنترل حلقه بسته، از دو رويكرد كنترل فازي و لغزشي استفاده شده است. استفاده از اين دو رويكرد كنترلي در كنترل حركت بصورت حلقه بسته با استفاده از تحريك سطح نخاع براي نخستين بار در اين پروژه صورت گرفته و نتايج گوياي اين موضوع هستند كه امكان رديابي مسير مطلوب توسط اين دو روش وجود دارد. خطاي رديابي مسير مطلوب در كنترل حلقه بسته براي مفصل ران 9/1، مفصل زانو 5/3 و براي مفصل مچ پا 9/3 درجه بوده است. يكي از مهم¬ترين نوآوري¬هاي اين پروژه ايجاد حركت گام برداشتن در حالت بيهوشي بدون استفاده از دارو يا تمرين و همچنين بدون تماس پا با زمين يا تردميل در حركت، مي¬باشد. واژگان كليدي: تحريك الكتريكي عملكردي، تحريك دور سخت¬شامه¬اي، كنترل¬ فازي، كنترل عصبي-لغزشي، واحدهاي اوليه حركت.