• شماره ركورد
    33228
  • پديد آورنده

    محمدحسين ذوالفقاري عبير

  • عنوان
    تشخيص رويدادهاي گام‌برداشتن با استفاده از حسگر شتاب‌سنج و كاربرد آن در كنترل تحريك الكتريكي عملكردي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    بيوالكتريك
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1403/11/30
  • استاد راهنما
    دكتر عباس عرفانيان اميدوار
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    برق
  • چكيده
    تحليل رخدادهاي حركتي، شامل مراحل كليدي مانند آغاز و پايان گام، تماس پا با زمين، و تغييرات سينماتيكي و ديناميكي طي حركت در بيومكانيك و كنترل حركت انسان، نقش اساسي در درك الگوهاي حركتي دارد و امكان ارزيابي دقيق تغييرات ديناميكي در راه‌رفتن را فراهم مي‌كند. بسياري از اختلالات عصبي مانند سكته مغزي و بيماري پاركينسون موجب تغييرات پاتولوژيك در الگوي حركتي مي‌شوند، در حالي كه مسيرهاي عصبي محيطي اغلب سالم باقي مي‌مانند. لذا بهينه‌سازي الگوي حركتي در بيماران مبتلا به افتادگي مچ پا و ارزيابي ويژگي‌هاي بيومكانيكي حركت در افراد داراي آسيب نخاعي از اهداف پژوهش است. روش پژوهش حاضر از نظر هدف، كاربردي است و در حوزه‌هايي نظير توانبخشي، مهندسي پزشكي، رباتيك و توسعه سيستم‌هاي واقعيت افزوده كاربرد گسترده‌اي دارد. تحريك الكتريكي عملكردي (FES) به عنوان يك روش مؤثر در توان‌بخشي اين بيماران به كار گرفته مي‌شود. تشخيص دقيق رخدادهاي حركتي و پايش بلادرنگ مراحل گام‌برداري از مهمترين عوامل موفقيت در اجراي روش مذكور است. دو بيمار و دو فرد سالم به عنوان نمونه انتخاب شدند. عملكرد سالم عصب و عضله در ناحيه پرونيال، توانايي بلند كردن پنجه از سطح زمين از طريق تحريك الكتريكي ازشرايط انتخاب بيماران است. به‌منظور خودكارسازي اين فرآيند، يك سيستم مبتني بر سنجش اينرسي طراحي و پياده‌سازي شد كه با بهره‌گيري از الگوريتم‌هاي پيشرفته پردازش سيگنال، تحليل پارامترهاي حركتي از جمله زاويه، شتاب و سرعت زاويه‌اي، و بهينه‌سازي كنترل حركتي را ممكن مي‌سازد. علاوه بر اين، نرم‌افزارهاي اختصاصي براي جمع‌آوري، پردازش و تحليل داده‌هاي حركتي توسعه داده شدند تا امكان ارزيابي دقيق‌تر الگوهاي حركتي و بهبود راهكارهاي توان‌بخشي فراهم شود. در اين مطالعه، يك الگوريتم براي تشخيص رخدادهاي جدا شدن پنجه از سطح زمين با دقت 100 درصد و دقت زماني 3.05 ميلي‌ثانيه، و همچنين برخورد پاشنه با زمين با دقت 100 درصد و دقت زماني 66.45 ميلي‌ثانيه و دو الگوريتم ديگر براي تشخيص لحظه جدا شدن پاشنه از سطح زمين طراحي و به كار گرفته شده است. علاوه بر آن دو نرم افزار با استفاده از labVIEW براي امور تحقيقاتي،QT براي امور پزشكي و دستگاه پايش حركت پياده سازي شد. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه تركيب روش‌هاي مبتني بر قوانين و سنجش دقيق داده‌هاي حركتي، مي‌تواند چارچوبي مؤثر براي پايش حركت و بهينه‌سازي روش‌هاي توان‌بخشي ارائه دهد. اين يافته‌ها مسير توسعه سيستم‌هاي كمكي نوين در حوزه توان‌بخشي را هموار مي‌سازد و مي‌تواند در بهبود كيفيت زندگي بيماران مبتلا به اختلالات حركتي نقش مهمي ايفا كند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/12/13
  • عنوان به انگليسي
    Gait Event Detection Using an IMU and Its Application in Functional Electrical Stimulation Control
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمدحسين ذوالفقاري عبير

  • چكيده به لاتين
    The analysis of movement events, including key phases such as gait initiation and termination, foot-ground contact, and kinematic and dynamic changes during motion, plays a crucial role in understanding movement patterns. It enables the precise assessment of dynamic changes in gait, contributing to biomechanics and human movement control. Many neurological disorders, such as stroke and Parkinson's disease, lead to pathological changes in movement patterns, while peripheral neural pathways often remain intact. Therefore, optimizing movement patterns in patients with foot drop and eva‎luating the biomechanical characteristics of movement in individuals with spinal cord injuries are key research objectives. This study follows an applied research methodology with broad applications in rehabilitation, biomedical engineering, robotics, and augmented reality systems. Functional Electrical Stimulation (FES) is used as an effective rehabilitation method for these patients. Accurate detection of movement events and real-time monitoring of gait phases are among the most critical factors for the successful implementation of this method. Two patients and two healthy individuals were selected as participants. selection criteria for patients included intact nerve and muscle function in the peroneal region and the ability to lift the foot off the ground through electrical stimulation. To automate this process, an inertial sensor-based system was designed and implemented. This system leverages advanced signal processing algorithms to analyze movement parameters such as angle, acceleration, and angular velocity, enabling movement control optimization. Additionally, dedicated software was developed for data collection, processing, and movement analysis, facilitating more precise eva‎luation of movement patterns and improved rehabilitation strategies. In this study, an algorithm was designed and implemented to detect toe-off events with 100% accuracy and a temporal precision of 3.05 milliseconds, and heel-strike events with 100% accuracy and a temporal precision of 66.45 milliseconds. Furthermore, two additional algorithms were developed to detect heel-off events. 1. Moreover, two software applications were implemented: LabVIEW for research purposes and QT for medical applications, alongside a motion monitoring device. The results of this study demonstrate that combining rule-based methods with precise movement data measurement can provide an effective framework for movement monitoring and rehabilitation optimization. These findings pave the way for the development of innovative assistive systems in rehabilitation and can play a significant role in improving the quality of life for individuals with movement disorders.
  • كليدواژه هاي فارسي
    الگوي حركتي , افتادگي مچ پا , بيومكانيكي , توان‌بخشي , اختلالات حركتي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Movement Pattern , Foot drop , Biomechanics , Rehabilitation , Movement Disorders
  • Author
    Mohammad Hossein Zolfaghari Abir
  • SuperVisor
    Abas Erfanian Omidvar