كنترل گام برداشتن در حالت تحمل وزن با استفاده از تحريك ميكروني نخاع

دكتري

چكيده با آسيب ديدن نخاع، در اثر قطع ارتباط مغز و اعصاب محيطي، اندام‌هاي زير سطح ضايعه فلج مي‌شوند. تحريك الكتريكي عملكردي با تحريك مدار‌هاي عصبي سالم در زير سطح ضايعه مي‌تواند فعاليت را به اندام‌هاي ازكارافتاده در افراد دچار ضايعه نخاعي بازگرداند. تحريك ميكروني نخاع به‌عنوان يكي از روش‌هاي تحريك الكتريكي عملكردي با به‌كارگيري طبيعي فيبر‌هاي ماهيچه‌اي مي‌تواند حركت را با خستگي كم‌تر، جريان تحريك پايين‌تر و منحني به‌كارگيري با شيب خطي توليد كند. در پژوهش¬هاي مختلف نشان داده شده است كه مي ¬توان با تحريك ميكروني داخل نخاع حركت شبه‌گام برداشتن را ايجاد كرد؛ اما هنوز كنترل حلقه‌بسته تحريك ميكروني نخاع به‌عنوان يك چالش اصلي در اين زمينه مطرح است. هدف اصلي اين تحقيق كنترل حلقه‌بسته حركت با كنترل مستقل مفاصل اندام حركتي تحتاني رت از‌طريق تحريك ميكروني نخاع مي‌باشد. پارامترهاي تحريك مي‌توانند نقش موثري در كارايي حركت داشته باشند. در اين تحقيق تأثير پارامترهاي تحريك الكتريكي (عرض پالس، دامنه، فركانس) و استراتژي و روش تحريك (تحريك تك-الكترودي، تحريك چند الكترودي) بر حركت توليدي (تفكيك‌پذير‌ي، سرعت، خستگي) بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه دامنه تحريك نسبت به عرض‌پالس اثر بيشتري بر گستره حركت توليدي دارد و همچنين شيب منحني به‌كارگيري نيز با افزايش دامنه تحريك افزايش مي‌يابد. نتايج نشان مي‌دهد كه تحريك‌هاي الكتريكي با دامنه تحريك كوچك فيبرهاي ماهيچه‌اي كند و كوچك را درگير مي‌كنند درحالي‌كه تحريك‌هاي الكتريكي با دامنه تحريك زياد فيبرهاي ماهيچه‌اي سريع و بزرگ را به‌كار مي‌گيرند. از مسائل مهم در كنترل حركت، تحريك انتخابي عضلات است. در اين تحقيق روشي مبتني بر تحريك چندالكترودي جهت تحريك انتخابي عضلات ارائه شده است. نتايج دلالت بر برتري تحريك چندالكترودي نسبت به تحريك تك‌الكترودي در گستره حركت، تفكيك پذيري، تكرارپذيري و خستگي دارد. براي كنترل حركت با تحريك چند-كاناله سه چهارچوب كنترلي ارائه شده است. كنترل‌كننده‌ فازي با تحريك چندكاناله نخاع در ساختارهاي مختلف نشان داده است كه مي‌توان با خطاي رديابي 1/7% مفصل قوزك را كنترل كرد. كنترل لغزشي به‌عنوان يك كنترل‌كننده مقاوم در برابر اعوجاج، خستگي و ساير عدم قطعيت‌ها ارائه شده است. اين كنترل‌كننده مي‌تواند با دقت رديابي 5/9% و 7/12% براي مفاصل قوزك و زانو اين دو مفصل را با تحريك چندكاناله حوضچه‌هاي موتوري آن‌ها و به‌طور هم‌زمان كنترل كند. خطاي رديابي با استراتژي تحريك چندكاناله نسبت به خطاي رديابي با استراتژي تحريك تك‌كاناله حدود 100% كاهش يافته است. همچنين در اين تحقيق يك پروتز عصبي-حركتي زيرجلدي 16 كاناله براي تحريك ماهيچه و نخاع طراحي و ساخته شده است. اين سيستم قادر است اطلاعات و توان را به‌صورت بي‌سيم از خارج بدن دريافت كند و تحريك الكتريكي را به‌صورت برخط و با تأخير كم‌تر از 100 ميلي‌ثانيه كنترل كند. اين سيستم مي‌تواند پالس‌هاي دوفازه تحريك با جريان تحريك 2 تا 360 ميكروآمپر، عرض پالس تحريك بزرگ‌تر از 4 ميكروثانيه و فركانس 1 تا 100 هرتز توليد نمايد. واژه‌هاي كليدي: تحريك الكتريكي عملكردي، تحريك ميكروني نخاع، تحريك چندالكترودي، كنترل فازي، كنترل لغزشي، پروتز عصبي-حركتي زيرجلدي

188922

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر عباس عرفانيان اميدوار