Șef. Lucr. Dr. Ing. Corneliu DRUGĂ [302615]
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV
Facultatea de Design de Produs și Mediu
PROIECT DE DIPLOMĂ
Absolvent: [anonimizat] :
Șef. Lucr. Dr. Ing. Corneliu DRUGĂ
Brașov
2017
[anonimizat]-Raluca
Sistem inteligent pentru reabilitarea persoanelor cu dizabilități ale membrelor inferioare
Program studii: Inginerie medicală
Brașov
2017
CUPRINS
REZUMAT
Scopul acestei lucrări este de a [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat] o anumită afecțiune în partea inferioară a organismului și pentru care încă este posibilă deplasarea.
În primul capitol al lucrării este redată o scurtă introducere a ceea ce înseamnă termenul de dizabilitate a [anonimizat] a [anonimizat], în special a unui cadru medical. [anonimizat], însă și câteva dintre modelele de cadre medicale existente în acest moment pe piața medicală internațională.
Pentru o înțelegere mai profundă a [anonimizat] 2 redă o scurtă descriere a componentelor sistemului osos, a [anonimizat] o dezvoltare cât mai sănătoasă a [anonimizat], afecțiunile cele mai des întâlnite la nivelul aparatului locomotor și descrierea modului în care afectează sistemul osos.
Modul în care acționeză forțele și presiunile asupra sistemului osos (atât în timp de activitate cât și în timp de pasivitate) [anonimizat] 3 al acestei lucrări.
Capitoul 4 redă o scurtă prezentare și descriere a [anonimizat] i se vor aduce modificări.
[anonimizat], clasic, este redat în capitolul 5. [anonimizat]. Tot în acest capitol se regăsește prototipul final împreună cu măsurătorile relizate la final împreună cu graficele aferente.
[anonimizat], direcții viitoare.
Dezvoltarea acestui proiect de diplomă a [anonimizat] a HCA nr. 17 din 22.12.2016.
Coordonarea acestui proiect a fost făcută de către domnul profesor șef lucrări dr. ing. [anonimizat].
ABSTRACT
The purpose of this paper is to improve a [anonimizat] a smart framework. This system for the rehabilitation of subjects with lower limb disabilities is addressed to all people who have suffered an accident but also to persons which are suffering from a particular condition in the lower part of the body but for whom it is still possible to walk.
In the first chapter of the paper there is a brief introduction of what means the term of inferior limb disability, the term of rehabilitation for the diseases of the bone system, but also of the importance of knowing the needs of the subjects when it comes to the use of medical equipment, in particular a medical device. Also in this chapter is found the reason for the chosen theme, but also some of the models of medical walking frame currently present on the international medical market.
For a deeper understanding of how rehabilitation is being done, chapter 2 gives a brief description of the components of the bone system, the way some vitamins, minerals and other dietary supplements work on the bone system to make it develop as harmonious as possible, the most common conditions of the locomotor system and the description of how it affects the bone system.
The way forces and pressures act on the bone system (both in static and in active movements) are particularly important, and these are presented in chapter 3 of this paper.
Chapter 4 gives a brief presentation and description of the various medical frames existing on the medical market at this moment and also a presentation of the medical framework to which changes will be made.
Achieving a smart medical framework based on a classic model is reproduced in chapter 5. Also, in this chapter are described each component that will be added to the system in order to achieve the smart medical framework. Likewise in this chapter is the final prototype together with the measurements and the related graphs.
The last chapter of this paper describes the advantages and disadvantages of this intelligent medical framework and also future directions.
The development of this paper project was financially supported by the Transylvania University of Brasov, following the HCA no. 17 of 22.12.2016.
The coordination of this project was done by Mr. Professor Dr. Eng. Corneliu DRUGĂ and I would like to thank him for all the support and help he has provided. I also want to thank all the teachers who have contributed to the training of the person I am today.
LISTĂ CU FIGURI
Fig. 1.1 Cadru medical pentru persoanele cu paralizie cerebrală
Fig. 1.2 Boomer
Fig. 1.3 Luv
Fig. 2.1 Scheletul osos
Fig. 2.2 Centura pelviană
Fig. 2.3 Ligamentele articulare ale centurii pelviene
Fig. 2.4 Coxalul drept, vedere laterală stânga și vedere laterală dreapta
Fig. 2.5 Femur drept
Fig. 2.6 Tibula și fibula dreaptă
Fig. 2.7 Patela
Fig. 2.8 Articulația gleznei drepte
Fig. 2.9 Oasele piciorului drept
Fig. 2.10 Structura arhitecturală a oaselor lungi și scurte
Fig. 2.11 Osificarea indirectă a unui os lung
Fig. 2.12 Pierderea densității osoase
Fig. 2.13 Femur osteoporotic
Fig. 2.14 Articulația sănătoasă
Fig. 2.15 Artrita reumatoidă
Fig. 2.16 Osteoartrită
Fig. 2.17 Proteză pentru artrită
Fig. 2.18 Boala lui Paget
Fig. 2.19 Boala lui Paget-vedere la microscop
Fig. 2.20 Scanarea cu Raze X
Fig. 2.21 Afecțiuni datorită bolii lui Paget
Fig. 3.1 Locomoția în cazul
Fig. 3.2 Principiul acțiunii și reacțiunii în cazul mersului
Fig. 3.3 Forța de gravitație
Fig. 3.4 Fazele mersului
Fig. 3.5 Ciclul mersului
Fig. 3.6 Poziția plantei piciorului în timpul mersului
Fig.3.7. Sisteme ortogonale folosite la modelarea anatomică a membrului inferior
Fig.3.8 Traiectorii articulare ale gleznei, genunchiului și șoldului
Fig. 3.10 Parametrii cinematici ai mersului normal
Fig. 4.1 Cadru medical fix
Fig. 4.2 Elemente pentru prevenirea alunecării
Fig. 4.3 Element pentru ajustarea înălțimii
Fig. 4.4 Cadru medical pliat
Fig. 4.5 Altă metodă de pliere
Fig. 4.6 Cadru medical cu roți
Fig. 4.7 Modul în care se deplasează roțile unui cadru medical
Fig. 4.8 Utilizarea unui cadru medical clasic
Fig. 4.9 Utilizarea unui cadru medical cu roți
Fig. 4.10 Scaun pentru cadru medical
Fig. 4.11 Coș de cumpărături atașat unui cadru medical
Fig. 4.12 Clamă atașată cadrului mobil
Fig. 4.13 Cadru medical propriu
Fig. 4.14 Cadru medical pliat
Fig. 4.15 Sistemul de frânare
Fig. 4.16 Scaun și spătar pentru cadru medical
Fig. 5.1 Schema bloc a sistemului inteligent
Fig. 5.1 Placa Arduino Mega 2560
Fig. 5.2 Microcontroller-ul Atmega 2560
Fig. 5.3 Senzor puls
Fig. 5.4 Schema electrică a senzorului de puls
Fig. 5.5 Senzor de temperatură
Fig. 5.6 Schema electrică
Fig. 5.7 Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino
Fig. 5.8 Giroscop + accelerometru
Fig. 5.9 Schema electrică a giroscopului + accelerometru
Fig. 5.10 Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino
Fig. 5.11 Tableta
Fig. 5.12 Bluetooth Shield nRF8001
Fig. 5.13 Sistem de achiziții de date
LISTĂ CU TABELE
Tabelul 3.1 Caracteristicile cinematice ale articulațiilor
Tabelul 3.2 Principalele date privind cinematica articulară a membrelor inferioare în plan sagital în timpul mersului
Tabelul 4.1 Caracteristicile dimensionale ale cadrului medical
Tabel 5.1 Specificații tehnice
CAPITOLUL 1
1.INTRODUCERE
Echipamentele pentru susținerea membrelor inferioare sunt folosite, de obicei, pentru unul dintre următoarele două scopuri: ca parte a reabilitării atunci când subiectul se recuperează după o operație sau un accident ce a produs afecțiuni mai grave sau mai puțin grave membrelor inferioare sau în cazurile mai grave, în care subiectul este nevoit să folosească un astfel de echipament pe termen nedeterminat.
Procesul de reabilitare este o progresie treptată spre activitatea fizică independentă și fără ajutor extern. Primul lucru pe care subiectul trebuie să-l îndeplinească, înainte de a trece la un alt dispozitiv mai complex, este de a se obișnui cu un singur dispozitiv cu rolul în reabilitarea mersului.
Scopul final al unui program de reabilitare este, pentru subiect, de a-l ajuta sa meargă independent, fără ajutorul unui dispozitiv medical sau a unei persoane. În unele cazuri, recuperarea completă nu este posibilă sau pacientul suferă de o afecțiune mai profundă ce îi afectează sistemul osos, coordonarea sau echilibrul. În aceste situații, echipamentele de mobilitate sunt necesare pe teremen nedeterminat. Din acest motiv, este importantă cunoașterea nevoilor persoanelor în aceste situații și astfel să îi fie oferite cele mai bune soluții pentru o viață cât mai normală. [1]
Ingineria reabilitării, față de alte domenii ale ingineriei, este un domeniu în continuă dezvoltare, ce își are „rădăcinile” în antichitate. Utilizarea unui stejar pentru “dizabilitățile” membrelor inferioare au apărut sub formă de desene pe sculputuri Egiptiene, care datează din anul 1500 Î.Cr. Ca exemple, putem include folosirea unui băț pentru sprijin sau pentru ajutorul mersului, atașarea roților la scaune normale, de lemn, pentru ca persoanele care folosesc aceste scaune să poată manipula cât mai ușor dispozitivul și multe alte implementări aduse pentru compensarea deficiențelor funcționale. [2]
Conform studiului realizat de Organizația Națiunilor Unite, descoperim că, cel puțin 10% din populația lumii suferă de o dizabilitate. In dicționar, termenul de “dizabilitate” este definit ca și o: “stare fizică, psihică sau mintală, care limitează o persoană in deplasare, activitate, receptare”, insă, pentru persoanele care suferă de o boală in care mișcările sunt limitate sau, în unele cazuri în care nu există deloc, acest lucru inseamnă mult mai mult, deoarece pe lângă faptul că trebuie sa se obișnuiască cu gândul că nimic nu va mai fi ca inainte, persoanele cu dizabilități fizice, se confruntă zi de zi cu provocări în a face față integrării în societate, în a încerca a nu fi o povară prea grea pentru persoanele dragi, însă, cea mai mare provocare este de a face față mișcărilor, de a se deplasa. [3]
Au fost momente in viața noastră când măcar o dată am văzut o persoană cu dizabilități, o persoană care se chinuia să facă câțiva pași sau o persoană care era total imobilizată într-un scaun cu rotile. Din păcate, toate aceste lururi fac parte din realitate, sunt persoane care în urma unui accident, a unei boli genetice sau a unei traume au rămas fără anumite funcții ale organismului și sunt nevoite să trăiască pentru tot restul vieții fără aceste funcții. Persoanele care suferă de o afecțiune ce nu le mai permite deplasarea nu trebuie să fie privite ca fiind un specimen ciudat, nu trebuie ignorate sau respinse din viața socială, ba dimpotrivă, trebuiesc motivate și încurajate, deoarece nu putem defini sau eticheta o persoană în funcție de afecțiunile de care suferă, pentru că dincolo de ceea ce inseamnă fizic și ceea ce vedem fizic se află mult mai mult. Din acest motiv noi, oamenii, indiferent de statutul nostru social, trebuie sa identificăm nevoile unei persoane în astfel de cazuri și, atât cât este posibil, să ajutăm integrarea și acceptarea lor cât mai rapidă în societate. Faptul că suferă de o anumită dizabilitate nu a fost ceva ce acea persoană și-a dorit și astfel, rolul nostru cel mai important este să încercăm să îi facem să se simtă in primul rând acceptați ca fiind persoane normale, pentru că, în definitiv, ele rămân la fel. Dizabilitatea nu este o afecțiune ușor de acceptat, din această cauză, datoria noastră nu este să îi facem să se simtă diferit față de o persoană sănătoasă.
În zilele noastre, cel mai des întâlnit aparat medical de care se folosește o persoană cu dizabilități ale aparatului locomotor, grave sau mai puțin grave, este, pe lângă scaunul cu rotile, cadrul. Există diferite modele de cadre, de la cele mai simple, manuale, până la cele mai complexe, electrice sau cu diferite sisteme atașate, menite de a face manipularea acestuia cât mai ușoară.
Realizarea unui cadru inteligent, pornind de la un cadru clasic, vine ca urmare a identificării unor anumite nevoi în cazul persoanelor cu dizabilități parțiale, pentru care este necesar ca în timpul mersului să se măsoare și anumiți parametri ai organismului. De exemplu, sunt persoane care au și probleme cardiace și pentru care măsurarea pulsului în timpul efortului fizic pe care il depune este neapărat necesară.
Ca inginer medical, pe lângă factorii personali ce au în vedere motivarea, cooperarea și optimismul, s-a ponit de la ideea descoperirii și identificării nevoilor medicale de care are nevoie o persoană cu dizabilitate și astfel, accentul a fost pus pe aparatura medicală. În acest caz se face referire la aparatura care ajută și ușurează viața de zi cu zi a pacientului.
Decizia realizării unui cadru inteligent pentru persoanele suferinde, a fost luată în urma observării unui pacient care se ajuta de un cadru pentru a se deplasa și care, pe lângă faptul că nu era ușor să se ajute de acel cadru, ere necesară și purtarea unui tensiometru, pentru măsurarea tensiunii arteriale. Realizarea acestui cadru, în care să fie introduse cât mai multe componente ce au rolul de a monitoriza și alte funcții ale organismului, vine ca urmare și în urma dorinței de a facilita într-o mică măsură situația acestor pacienți.
În România, nu există pe piață, incă, un cadru care să conțină anumite componente cu rolul de a măsura anumiți parametri ai organismului, iar cele care se găsesc în afara țării au dezavantajul că au un cost foarte ridicat, cost pe care unii pacienți nu și-l permit, și astfel, accesul la acest tip de cadru este imposibil.
1.1Stadiu actual
În ultimii ani, știința și cunoștințele în toate domeniile a avut parte de o ascensiune extraordinar de mare. Pe zi trece, descoperirile care se fac in fiecare zi, imbunătățirile și mecanismele inovatoare ce apar in toate domeniile, insă in mod particular in domeniul medical, sunt dovada acestui lucru. Acestea avansează tot mai mult, iar din punct de vedere al ingineriei medicale, au avut parte de o dezvoltare și îmbunătățire spectaculoasă materialele care se folosesc la construcția dispozitivelor și sistemelor medicale și a protezelor și ortezelor. Scopul principal al acestora fiind de a rezista cât mai mult la factorii externi la care sunt supuse. Desigur, un alt scop important care vine odată cu dezvoltarea tuturor factorilor ce țin de ingineria medicală, cum ar fi tehnica și tehnologia de construcție a acestor dispozitive, este de a salva cât mai multe vieți, prevenirea anumitor boli, stagnarea sau chiar vindecarea totală a acestora. Pe lângă avantajele care au venit odată cu dezvoltarea tehnologiei, avantaje ce țin strict de construcția și materialele din construcția sistemelor medicale, mai are și avantajul că acestea devin din ce în ce mai fiabile și ușor de manipulat, pentru a putea fi folosite de către toate persoanele, fără a fi nevoie de un curs special pentru acestea.
Datorită descoperirilor din ultimii ani și a implicării științelor inginerești în dezvoltarea sistemelor medicale, cadrele medicale din ziua de astăzi au parte de aparatură de ultimă generație, sofisticată și mai ales profesională. Cu ajutorul acestora, analiza, diagnosticarea și tratamentul anumitor boli se face mult mai rapid și mai precis.
Există anumite afecțiuni, mai ales cele în care sunt afectate funcțiile motorii ale organismului, în care, chiar dacă s-a încercat orice pentru o tratare cât mai corespunzătoare a acestora, urmările sunt de cele mai multe ori destul de grave și profunde, iar tot ceea ce se mai poate face este de a veni în ajutor cu aparatură medicală cât mai performantă și ergonomică, aparatură care să faciliteze și să acopere în mare parte nevoile celui ce le folosește.
Gândul să trăim cu o afecțiune la nivelul aparatului locomotor nu este un gând ușor de acceptat mai ales în cazurile în care acest lucru este pentru toată viața. În această situație, tehnologia combinată cu ingineria medicală sunt de mare ajutor pentru persoanele care nu se mai pot ajuta, sau se pot ajuta foarte greu, de membrele inferioare. Sistemele și dispozitivele medicale sunt într-o continuă dezvoltare, fiind concepute după felul afecțiunii și gradul de mobilitate a persoanei respective. Pornind de la cârje, în cazurile de fracturi ale oaselor, până la cărucioare cu rotile de diferite design-uri, piața dispozitivelor medicale este in continuă dezvoltare, însă, în lucrarea de față ne vom referi doar la cadrele medicale, fiind dispozitive pentru persoanele care încă au un anumit grad de libertate în mișcările membrelor inferioare.
În momentul de față, există câteva cadre medicale care au scopul de a ajuta și a ușura mersul persoanelor cu afecțiune în acest sens. Mai jos, vor fi prezentate câteva astfel de cadre care sunt concepute în diverse stiluri, modele, dimensiuni, anumite materiale constructive, dar cel mai important în funcție de necesitatea celui ce îl folosește.
În cele ce urmează, vor fi prezentate cele mai perfomante modele de cadre existente la momentul actual pe piața medicală din România însă și din alte țări. Pentru multe dintre cadrele care nu se găsesc la noi în țară, intervine dezavantajul unui cost ridicat al transportului, dar și a timpului de așteptare datorită faptului că trebuie adus din altă țară. Dezavantajul cadrelor care se găsesc la noi in țară este ca nu sunt foarte performante, cele mai multe cadre fiind clasice.
Modelele actuale de cadre medicale sunt:
1.Dispozitivul ortopedic, produs de către Luke Forward, a fost conceput pentru copiii ce suferă de paralizie cerebrală, este acum folosit pentru construirea unui prototip asemănător și pentru adulți.
Pentru construirea acestui tip de cadru, au fost făcute cercetări intense privind paralizia cerebrală și modul în care această afecțiune reduce mobilitățile corpului. Criteriul principal pentru construirea acestui dispozitiv a fost reducerea greutății cadrului, pentru ca folosirea acestuia să fie cât mai ușoară și de aceea, în construcția acestuia, s-a folosit o cantitate mare de carbon. [4]
Fig. 1.1 Cadru medical pentru persoanele cu paralizie cerebrală [5]
2.Cadru medical Boomer, un cadru medical puțin mai special, ușor diferit față de un cadru clasic, deoarece design-ul lui este unul unic, chiar stilat, care nu lasă impresia de un dispozitiv medical care ajută persoanele să meargă, ci mai degrabă de o bicicletă sau trotinetă pentru copii. Acest dispozitiv este foarte ușor de folosit chiar și atunci când persoana în cauză vrea să urce scările cu acesta. Are atașat un șezut pentru odihna persoanei, în cazul în care aceasta obosește în timpul mersului. [4]
Fig. 1.2 Boomer [6]
3.Cadru medical Luv, este construit pentru persoanele care vor să care și anumite bagaje cu ei, sistemul, pe lângă faptul că ajută la suținerea mersului, are atașat un coșuleț sub cadru ce permite persoanei care îl folosește să așeze anumite lucruri acolo. [4]
Fig. 1.3 Luv [7]
CAPITOLUL 2
2.SISTEMUL OSOS
Scheletul uman este alcătuit aproximativ din 206 oase, insă scheletul unui embrion este format din circa 350 de oase cu structură complet cartilaginoasă, iar pe măsură se dezvoltă, multe dintre ele se unesc, în timp ce dezvoltarea sistemelor circulator și nervos transformă cartilajul în țesut osos, mult mai bogat în săruri minerale.
În cazul scheletului unui adult, cartilajul dispare aproape complet, însă rămân anumite porțiuni cartilaginoase în jurul urechii, cavității nazale, cavității bucale, traheei și ale bronhiilor, la nivelul porțiunii anterioare a coastelor și pe suprafețele articulare.
Scheletul osos ajunge la punctul maxim de maturitate în jurul vârstei de 25 de ani și, în timpul vieții, acesta permite mișcarea, însă are rolul și de a proteja și de a susține organele interne.
Din cele 206 oase din corpul nostru, 29 formează craniul, 26 formează coloana vertebrală, 25 formează cutia toracică, 64 formează ambele membre superioare (inclusiv mâinile) și 62 alcătuiesc cele două membre inferioare. [8]
Fig. 2.1 Scheletul osos [ Sursa: http://www.salabucuresti.ro/articole/anatomie-umana/sistemul-osos.html ]
Împărțirea scheletului uman se face în două părți, părți ce au funcții diferite, după cum urmează:
-scheletul axial (scheletul trunchiului sau scheletul central) format din: craniu, coloana vertebrală și cutia toracică. Funcția principală este de a susține și de a proteja organele interne.
-scheletul apendicular (scheletul membrelor) include membrele (superioare și inferioare) și centurile. Funcția esențială a acestuia este aceea de a permite mișcarea și de a susține corpul.[8]
2.1 Anatomia membrelor inferioare și a pelvisului
Scheletul membrelor inferioare include o centură, care este alcătuită din mai multe oase articulate între ele pentru a lega membrul de trunchi. Centura conectează cu trunchiul o serie de oase lungi la a căror extremitate există un grup de oscioare specializate. Pentru membrul inferior este vorba despre centura pelviană, care este alcătuită din 3 oase, care se articulează strâns unele cu altele în partea posterioară (2 oase coxale și sacrum) cât și anterior (cele 2 coxale). [8]
Fig. 2.2 Centura pelviană [ 9]
Centura pelviană este o structură osoasă complexă, masivă și relativ rigidă. Acest complex osos este caracterizat printr-o formă concavă superior, care susține organele abdominale și asigură o articulație solidă cu membrele inferioare.
De fapt, datorită articulațiilor puternice ale șoldului, pelvisul leagă membrul inferior liber de trunchi, permițând mersul biped și poziția verticală. [8]
Fig. 2.3 Ligamentele articulare ale centurii pelviene [10]
Fiecare os coxal este un os lat și este alcătuit din 3 oase (ilion, ischion și pubis) care fuzionează în timpul dezvoltării intrauterine.Fiecare os coxal se articulează cu femurul, osul coapsei. [8]
Fig. 2.4 Coxalul drept, vedere laterală stânga și vedere laterală dreapta: 1-aripa osului iliac, 2-aspina iliacă anterosuperioară, 3-spina iliacă anteroinferioară, 4-eminența iliopectinee, 5-corpul pubisului, 6-creasta pubisului, 7-ramura superioară a pubisului, 8-tuberculul pubic, 9-ramura inferioară a pubisului, 10-gaura obturată, 11-ramura ischionului, 12-tuberozitatea ischiadică, 13-corpul ischionului, 14-fosa acetabulară, 15-acetabulul, 16-fața lunată, 17-marginea acetablului, 18-corpul ilionului, 19-creasta iliacă [11]
În schimb, femurul se articulează distal cu trei oase: două lungi, care formează scheletul gambei (tibia și fibula ), și un os scurt (patela), la nivelul articulației genunchiului. Aceasta este una dintre cele mai complexe articulații din corpul nostru: în vreme ce suprafețele articulare ale oaselor permit o gamă largă de mișcări, ligamentele permit doar mișcări de flexie și extensie. Tibia, ca și femurul, este un os lung, voluminos și ușor curb: ea se articulează cu femurul la nivelul articulației genunchiului. [8]
Fig. 2.5 Femur drept, 1-vedere anterioară, 2-vedere posterioară [12]
Fibula, deși egală ca lungime, este mult mai subțire. Patela se găsește în grosimea tendonului mușchiului cvadriceps femural. Distal, oasele gambei se articulează cu oasele piciorului: oasele tarsiene, organizate pe două rânduri: unul posterior (proximal) alcătuit din astragal (sau talus), și din calcaneu, și unul anterior (distal) alcătuit din navicular, cuboid și cele trei cuneiforme; acestea sunt urmate de oasele metatarsiene (5 oase lungi de mici dimensiuni) și de falange, similare oaselor corespunzătoare de la nivelul mâinii ca număr și formă. [8]
Fig. 2.6 Tibia și fibula dreaptă, vedere Fig. 2.7 Patela, 1-vedere anterioară
frontală [13] 2-vedere posterioară[14]
Începând de la degetul Ӏ, falangele devin din ce în ce mai mici. Fiecare deget, cu excepția halucelui, are câte trei falange care, începând dinspre metatarsiene se numesc proximală, mijlocie și distală (sau prima, a doua și a treia).
Oasele piciorului sunt legate unele de altele și cu oasele gambei prin capsule articulare fibroase. Aceste capsule sunt întărite de ligamente care garantează forța, rezistența și în același timp mobilitatea necesară pentru mers. [8]
Fig. 2.8 Articulația gleznei drepte, vedere dorsală care evidențiază fețele articulare [15]
Fig. 2.9 Oasele piciorului drept, vedere dorsală [16]
2.2 Fiziopatologia sistemului osos
Încă din antichitate s-au făcut studii asupra consolidării fracturilor, existând îndoieli asupra capacității de regenerare a osului. Fractura unui os declanșează o serie de evenimente reparatorii complexe, finalizate cu obținerea uniunii fragmentelor osoase fără cicatrice. [17]
Uneori, tratamentele nu dau cel mai bun randament, oasele nu mai pot fi regenerate în același mod, iar traumele care rămân după anumite fracturi sau “boli” ale oaselor conduc la intervenția anumitor sisteme medicale, proteze sau orteze menite să ajute subiectul să ducă o viață cât mai normală.
Pentru o înțelegere mai bună a felului în care apar patologiile la nivelul sistemului osos este foarte importantă cunoașterea modului în care crește și se formează țesutul osos și ce anume implică acest lucru, deoarece o dezvoltare defectuoasă a acestuia conduce de cele mai multe ori la „defecte” grave ale oaselor.
2.2.1 Creșterea osoasă și echilibrul salin
Dezvoltarea osoasă, alături de celelalte organe, depinde foarte mult de factorii genetici, deoarece cantitatea de hormoni produsă de organism are rolul de a regla producția și distribuția sistemului osos.
În timp ce parathormonul și calcitonina activează distrugerea respectiv formarea țesutului osos, osteocitele, hormonul de creștere hipofizar (somatotropina sau hormonul de creștere uman STH) și hormonii sexuali stimulează în același timp producția de cartilaj și osificarea acestuia.
În momentul în care una din glandele endocrine care produc unul dintre acești hormoni nu funcționează normal, nici hormonul nu este produs în cantitățile necesare, iar dezvoltarea osoasă nu se va face normal. De exemplu, când hipofiza nu funcționează normal și produce o cantitate mai mică de hormon de creștere (STH) persoana nu se dezvoltă normal și astfel apar anumite patologii ale sistemului osos. Cu toate acestea dacă, în intervalul de dezvoltare oasoasă, organismul primește cantitatea corectă de hormon somatotrop, creșterea oaselor scheletului poate fi aproape normalizată. [8]
Un alt aspect important în cazul creșterii osoase este și dieta, deoarece un aport corespunzător de substanțe nutritive, cum ar fi fosforul, calciul, vitaminele A, C și D, este esențial pentru o creștere corectă a țesutului osos. Cu alte cuvinte, dezvoltarea unui os este „efectul” echilibrului dintre celulele țesutului osos, care au funcția de formare a „magaziilor” de calciu (osteoblaste și osteotecite) și celulele aceluiași țesut, care stimulează distrugerea osoasă (osteoclaste), prin producerea de enzime care sunt capabile să „dizolve” cistalele de săruri și să „macine” fibrele de colagen. În concluzie, țesutul osos nu se dezvoltă doar până la o anumită vârstă, ci este un progres continuu pe parcursul întregii vieți de creștere și distrugere în același timp. Ca soluție la balanța ionică din sânge, există un schimb permanent de săruri minerale între oase și sânge, în timp ce nevoile mecanice determină o transfomare continuă a componentelor scheletului osos. În consecință, în vreme ce osteoblastele și osteocitele „stabilizează” sărurile minerale, osteoclastele, cu reacția lor distructivă, le eliberează din nou în circulație, păstrând un raport constant și echilibrat de fosfor/calciu. [8]
Fig. 2.10 Structura arhitecturală a oaselor lungi și scurte, distribuția diferită a țesutului spongios corespunde unor necesități mecanice precise [18]
Pe o parte, în timp ce osteocitele formează oasele, osteoblastele le dau forma, „dirijând” extinderea tisulară și modificându-i forma și masa, în funcție de variatele necesități structurale.
Pe de altă parte, începând de la mugurii cartilaginoși fetali, dezvoltarea osului respectă anumite reguli: poate fi directă (cazul mandibulei), sau indirectă (cazul oaselor lungi). În cazul osificării directe, țesutul cartilaginos nu „participă” în formarea osului. Rolul său este de simplu „ghidaj”; în schimb, în cazul osificării indirecte, țesutul cartilaginos se transformă în timp în țesut osos. Aceasta are loc conform unor procese diferite, și la momente de timp diferite.
În jurul săptămânii a șaptea de viață intrauterină, cartilajul central începe să se calcifice (1). În același timp, în jurul acestei zone începe să se formeze o membrană în straturi de țesut osos cu fibre încrucișate, rezultând astfel o primă formă de diafiză. Creșterea vaselor sangvine în această membrană și ramificarea lor în cartilaj inițiază formarea cavității medulare. Extremitățile rămân “astupate”de epifizele cartilaginoase. [8]
Osificarea (2) continuă și dezoltă diametrul extern al membranei. Fibrele au acum același centru față de axul osului, în vreme ce la interior, materialul îmbinat este degradat, iar diametrul și lungimea canalului medular cresc. La extremități, activitatea osteocitelor și osteoclastelor începe să modeleze forma osului. Consecutiv, chiar și la câțiva ani după naștere, apar nuclei de osificare la nivelul epifizelor. În timpul unui proces foarte complex, se formează țesutul osos spongios care se extinde spre pereții epifizelor. La limita dintre țesutul spongios al epifizelor și cel compact al diafizei rămâne pentru mai mult timp o porțiune de țesut cartilaginos, care contribuie la creșterea în lungime a diafizelor (3). Când acest țesut dispare, osul încetează să mai crească în lungime.[8]
Fig. 2.11 Osificarea indirectă a unui os lung [19]
În cele ce urmează, sunt prezentate cele mai des întâlnite afecțiuni ale sistemului osos.
2.2.2 Osteoporoza
Osteoporoza este denumirea dată de obicei osteoporozei involutive primare, diferența față de osteoporoza secundară constă în faptul că nu este asociată cu alte boli. Osteoporoza este un sindrom care are cauză degenerescentă ale oaselor, adică țesutul osos pierde calciul și începe să se degradeze, devenind astfel mai sensibil, cauză ce produce ca sfărâmarea acestuia să fie mai ușoară la acțiuni de solicitare exterioară. De exemplu reducerea progresivă a denistății osoase în cazul unei persoane începe în jurul vârstei de 40 de ani. În timp ce bărbații pierd aproximativ 0,3-0,5% din densitatea osoasă pe an (osteoporoza senilă sau de tip ӀӀ), femeile pot pierde până la 3-5% din densitatea osoasă, după menopauză (osteoporoza postemenopauză sau de tip Ӏ). [8]
Fig. 2.12 Pierderea densității osoase, albastru-media la bărbați, roz-media la femei, roz- media într-un grup de femei care au luat o doză suplimentară de minerală și au fost la plajă pentru a stimula producția de vitamina D – roșu [20]
În jurul vârstei de 65-70 de ani, decalcifierea ososă scade, atingând același nivel ca la bărbați. Această cauză se datorează faptului că în timpul menopauzei, femeia suferă de modificări profunde la nivel hormonal, adică nivelul estrogenului scade, acești hormoni controlând echilibrul metabolismului sheletic.
Pe lângă faptul că osteoporoza afectează întregul schelet, aceasta „acționează” și în zonele care susțin cea mai mare parte a greutății corpului: coloana vertebrală și complexul pelvis-membrul inferior (mai ales femurul). Această afecțiune „declanșează” producerea de fracturi spontane și comprimări dureroase ale vertebrelor și ale genunchiului. Pentru determinarea osteoporezi sunt folosite metode computerizate, iar razele X sunt utilizate pentru a observa suprafețele de țesut osos afectate de decalcifiere.[8]
Fig. 2.13 Femur osteoporotic, mineralometria osoasă computerizată dublufotonică (DEXA, Dual Energy X-ray absonometry) arată ariile de decalcifiere și cuantifică pierderile de densitate osoasă [21]
Atât la femei cât și la bărbați, osteoporoza poate apărea și datorită unor circumstanțe independente de vârstă cum ar fi: o dietă săracă în săruri minerale (mai ales deficit de calciu), fumatul, abuzul de alcool, creșterea în greutate și activitatea fizică redusă, toate contribuie la înrăutățirea dramatică a condițiilor generale. [8]
2.2.3 Artrita
Artrita este una din patologiile cele mai comune ale sistemului osos care afectează milioane de oameni și care, în timp, conduce subiectul la utilizarea unui cadru medical, deoarece sunt cazuri în care tratamentul nu are rezultatele cele mai bune și astfel, utilizarea unui sistem medical este necesară. [22]
Patologia care afectează în special articulațiile sistemului osos, prin inflamarea aceastora, se numește artrită și are la bază mai mulți factori, cum ar fi: stilul de viață, vârsta, accidentări mai vechi care au avut ca rezultat fracturarea unui os, cazuri în familie cu afecțiuni ale oaselor, etc. Pentru a înțelege mai ușor modul în care artrita afectează articulațiile, va fi prezentat mai jos, înainte de toate, articulația într-un sistem osos sănătos. [22]
Fig. 2.14 Articulația sănătoasă [23]
Articulația sănătoasă este afectată de această patologie, artrita, care poate fi de mai multe feluri, însă 2 tipuri sunt mai comune și anume:
-artrita inflamatorie: sistemul imunitar al subiectului afectează articulațiile, provocând „umflarea” acestora. Un exemplu pentru acest tip de artrită este artrita reumatoidă. [22]
Fig. 2.15 Artrită reumatoidă [24]
-degenerativă sau artrita mecanică: atunci când suprafațele dintre articulații, datorită presiunilor și forțelor ce apasă pe ele, sunt deteriorate. Mai este numită și osteoartrită. [22]
Fig. 2.16 Osteoartrită [25]
Care sunt simptomele artritei?
Așa cum există mai multe feluri de artrite, și simptomele pot fi, de asemenea, diferite și variază de la subiect la subiect, însă și de la tipul de afecțiune la altul. Cele mai comune simptome ale artritei sunt senzația de arsură și durere în artculații și țesut care nu sunt asociate cu afecțiuni anterioare ( de exemplu: fractură de os), umflarea articulației fără ca subiectul să fi suferit de o altă afecțiune și subiectul nu-și poate îndeplini sarcinile zilnice din cauza durerilor articulare sau musculare. [22]
Care sunt cauzele artritei?
Datorită faptului că există mai multe tipuri de artrite, nu există un răspuns exact la această întrebare, factorii declanșatori ai acestei afecțiuni fiind de mai multe feluri care acționează împreună. Cauzele cele mai des întâlnite sunt legate de factorii genetici, însă și de factorii externi ( fracturi anterioare, infecții ale acestora, tratamentul necorespunzător ale acestor fracturi, stilul de viață al subiectului, unde putem include alimentația, consumul de alcool, droguri, fumatul, etc și locul de muncă. Acesta din urmă fiind un factor destul de important, mai ales dacă subiectul are un loc de muncă unde ridică greutăți mari.). [22]
Care sunt tratamentele pentru artrită?
Multe dintre tipurile de artrite, cum ar fi osteoartrita și artrita reumatoidă nu pot fi total vindecate, deoarece această afecțiune se manifestă în moduri diferite de la subiect la subiect. În orice caz, majoritatea persoanelor care suferă de această afecțiune nu prezintă probleme majore legate de mobilitate, iar tratamentul medicamentos aplicat pot reduce riscul de dizabilitate și deteriorare a articulațiilor. Tratamentul medicamentos presupune adminstrarea de analgezice, antiinflamatoare și chiar steroizi ( dezavantajul acestui tip de medicament fiind faptul că pe termen lung poate provoca osteoporoză, deci administrarea lui se face pe termen scurt). Desigur, împreună cu tratamentul medicamentos, se vor face și ședințe de fizioterapie și gimnastică. [22]
Totuși, există cazuri în care tratamentele administrate nu dau rezultate și astfel se recurge la operație. Această operație constă în introducerea unei proteze la nivelul articulațiilor. După operație, subiectul are nevoie de un timp mai îndelungat pentru recuperare, iar acesta nu poate avea activitate fizică fără un ajutor, cum ar fi un cadru medical. [22]
Fig. 2.17 Proteză pentru artrită [26]
2.2.4 Boala lui Paget
Una dintre cele mai neobișnuite afecțiuni ale sistemului osos este boala lui Paget.Este o boală cronică, care se manifestă prin „puterea” organismului de a se „recicla”, această boală distrugând țesutul osos vechi prin crearea unuia nou. A fost denumită după chirurgul Sir James Paget, care a descoperit această afecțiune în anul 1877. Odată cu trecerea timpului, această boală afectează oasele, în special coloana vertebrală, bazinul, picioarele, însă și craniul, cauzând ca oasele în aceste zone să fie fragile, foarte sensibile la fracturi, iar forma lor una neobișnuită, diformă.
Riscul de apariție a bolii crește odată cu vârsta, însă este mai frecventă în cazurile în care în familie există deja un membru care suferă de această boală. [27]
Fig. 2.18 Boala lui Paget [28]
Cauzele acestei afecțiuni nu sunt clar cunoscute, însă, după numeroase investigații, cercetătorii au ajuns la concluzia că sunt implicați atât factori ereditari cât și factori de mediu. Alte descoperiri au arătat faptul că această afecțiune poate fi cauzată și de o infecție virală în celulele osoase.
Fig. 2.19 Boala lui Paget-vedere la microscop [29]
Chiar dacă nu este clar cunoscută cauza, diagnosticarea se face destul de ușor și rapid, cea mai bună metodă fiind prin scanarea oaselor cu Raze X. Înainte de scanarea cu Raze X, subiectului i se introduce un material radioactiv. Această substanță ajunge în punctele cele mai afectate de boala lui Paget și astfel, la rezultatele scanării, se pot vedea deformările oaselor din acele zone. [27]
Fig. 2.20 Scanarea cu Raze X : stânga- dezvoltare normală, dreapta boala lui Paget [30]
Boala lui Paget nu afectează numai structura oaselor, deformându-le, cu timpul, aceasta poate afecta și anumite organe (de exemplu, inima, care poate ceda prin infarct miocardic) sau anumite funcții ale organismului ( de exemplu auzul). De asemenea, s-a realizat un studiu din care a rezultat că 1% din subiecții care suferă de această boală dezvoltă și diferite forme de cancer de oase. [27]
Fig. 2.21 Afecțiuni datorită bolii lui Paget [31]
Acestea sunt doar câteva din cele mai comune afecțiuni ale sistemului osos care determină persoana în cauză să apeleze la tratatamente medicamentoase. Există însă cazuri în care tratamentul nu are rezultatul cel dorit, și astfel, subiectul este „obligat” să apeleze la aparatura medicală.
În concluzie, în toate cazurile de afecțiuni prezentate mai sus, cadrul medical este un echipament foarte util, foarte ușor de folosit și construit după nevoile fiecărei persoane în situații de afecțiuni ale sistemului osos, deoarece va ajuta persoanele care îl folosesc să se poată deplasa mai ușor.
CAPITOLUL 3
3.BIOMECANICA MERSULUI
În cazul persoanelor cu dizabilități ale membrelor inferioare este importantă cunoașterea biomecanicii sistemului osos, mai exact cunoașterea modului în care acționează presiunile și forțele asupra oaselor în timpul mersului.
Locomoția
Locomoția este definită ca fiind starea unui organism de a-și schimba coordonatele mișcării în timp, fiind asigurată de scheletul intern și musculatura ce acționează scheletul. Pentru efectuarea locomoției, organismul trebuie să respecte anumite condiții, cum ar fi:
-mișcarea trebuie să se efectueze în funcție de gradele de libertate ale articulațiilor pe care acestea le are;
-adaptarea mișcării la condițiile externe care acționează asupra locomoției și astfel pot afecta mișcarea;
-menținerea echilibrului în timpul mișcării.
Mișcările efectuate de corpul uman în spațiu pot fi de două feluri: simple și complexe.[32]
Fig. 3.1 Locomoția în cazul: a) pește, b) pasăre, c)salamandră, d)cal, e) om [33]
Mișcările corpului sunt mișcări formate din mai multe elemente, principalele categorii fiind: mișcările de locomoție, mișcările de rotație și mișcările combinate. Aceste mișcări sunt determinate printr-o totalitate de caracteristici și anume: spațiale, temporale și de locomoție. Mișcările sunt realizate de mușchii aflați în jurul articulațiilor, acești mușchi fiind împărțiți în două grupe: mușchi agoniști și mușchi antagoniști. Realizarea mișcărilor corpului se face datorită unui complex de forțe, cum ar fi forțe matrice care realizează o creștere a vitezei mișcării și accelerații pozitive, forțe de frânare care realizează o micșorare a vitezei mișcării și accelerații negative, forțe neutre care pot doar să schimbe direcția mișcării și forțe perturbatoare asupra echilibrului și a stabilității corpului uman ce se manifestă în special în plan sagital și frontal. [32]
Locomoția include două cele mai importante feluri de mișcări: ciclice și aciclice. Când este vorba de locomoție ciclică, corpul sau fiecare segment al corpului se mută de la o poziție inițială, fiind poziția de plecare până la poziția următoare. Prin urmare locomoția ciclică este definită prin repetarea unor cicluri uniforme de mișcare asemănătoare numite și “unități de mișcare”.
Fig. 3.2 Principiul acțiunii și reacțiunii în cazul mersului [34]
Forțele interne care ajută în realizarea mișcării sunt: impulsul nervos, forța de contracție musculară, presiunea intra abdominală și pârghiile osteo-articulare care determină impulsul nervos. Aceste forțe trebuie să învingă forțele exterioare dacă se dorește efectuarea mișcării locomotorii.
Forțele exterioare sunt definite de: forța gravitațională; greutatea corpului și a segmentelor acestuia, presiunea atmosferica, rezistența mediului, inerția, forța de reacție a solului sau a suprafeței de sprijin, forța de frecare, forțele de inerție, rezistențe exterioare diverse.
Forța gravitațională exercitează o acțiune asupra mersului mereu vertical de sus în jos. Pentru învingerea forței gravitaționale, forțele interioare adunate se realizează în sens invers, adică de jos în sus. Dacă partea exterioară pe care se realizează locomoția este puțin mai oblică, forța de gravitație poate fi desfăcută în două părți: o componentă N perpendiculară pe pantă (forța de presiune) și o componentă paralelă cu panta numită de alunecare. [32]
Fig. 3.3 Forța de gravitație [35]
Apăsarea pe care o exercită corpul asupra unei suprafețe și apăsarea pe care o exercită segmentele asupra unei suprafețe acționează vertical, adică de sus în jos asupra centrului corpului sau a segmentului acestuia, indiferent care sunt pozițiile spațiale ale acestora. Cantitatea acestei forțe este stabilită de greutatea corpului sau a segmentului care realizează mișcarea. Puterea de reacție a șoldului sau a părții exterioare de sprijin apare atunci când corpul în mișcare realizează pe o suprafață de sprijin forțe legate de greutatea și de viteza de deplasare a acestuia. Astfel, solul acționează asupra corpului aflat în mișcare cu o forță de reacție ce are intensitatea și direcția identică, însă sensul contrar. Forța de reacție a șoldului acționează asupra punctelor de sprijin osoase și determină momente articulare externe. Forța de reacție se exprimă prin două forțe: forța de reacție statică în cazul în care corpul este nu este în mișcare și forța de reacție dinamică în cazul în care corpul este în mișcare. Valoarea acestei forțe este determinată
de masa corpului la care se pune și forța de inerție ce apare datorită accelerației mișcării. În cazul în care forța de gravitație nu este dreaptă pe sol, forța de reacție este realizată din două componente: o componentă normală (perpendiculară) pe suprafața de sprijin și o componentă tangențială. În cazul mișcării corpului pe o suprafață plană, componenta normală servește ca suport pentru greutatea corpului iar componenta tangențială formează forța de frecare care se împotrivește mișcării acestuia. [32]
Forța de reacție a punctului de sprijin are o importanță deosebită în cazul locomoției organismului din punct de vedere biomecanic, această ramură fiind studiată și evidențiată încă de acum 70 de ani. În acest moment, experimentele forțelor de reacție a punctului de sprijin, sau solului, în procesul mersului și alergării evidențiază înțelegerea fenomenelor de proiectare și de frânare, realizarea calcului forței de gravitație și a forțelor interne cât și a modificărilor energiilor mecanice calculate. [32]
3.2 Fazele mersului
Mersul este o activitate locomotorie ce permite subiectului să ajungă dintr-un punct în altul. Acesta poate fi îndeplinit în două situații: static (atunci când se menține echilibrul) și dinamic (în momentul în care mersul este afectat de mediul extern și astfel apar dezechilibre). Mersul este format din totalitatea mișcărilor ce se produc între două sprijiniri succesive ale piciorului. Din punct de vedere fizic, acesta este definit ca fiind distanța dintre punctul de contact cu solul al călcâiului unui picior și punctul de contact urmărtor al aceluiași picior. Un pas este considerat a fi distanța dintre punctul de contact al unui picior cu solul și punctul de contact al celuilalt picior în timpul sprijinului. Pasul dublu se consideră a fi succesiunea dintre doi pași simpli, iar ciclul de mers sunt de fapt fazele de mers care se leagă și se repetă. [32]
Fig. 3.4 Fazele mersului [36]
În literatura de specialitate, mersul este împărțit în două faze, și anume: faza de sprijin, care reprezintă 60% din ciclul de mers și faza de balans sau oscilație, care reprezintă 40% din ciclul de mers. În timpul mersului aceste două faze succed unul după altul când este vorba doar despre un picior și coincid la cele două picioare, astfel încât atunci când cele două membre inferioare sunt în faza de sprijin este determinat sprijinul bipodal sau contact dublu, iar în momentul în care doar unul din picior este spriint este determinat sprijinul unipodal. [32]
Fig. 3.5 Ciclul mersului [37]
Atunci când talpa piciorului este în contact cu solul se numește faza de sprijin și este formată din trei ansambluri, după cum urmează: două faze de dublu sprijin, adică atunci când ambele picioare sunt în contact cu solul și faza de oscilație, atunci când doar un picior este în contact cu solul, iar celălalt este ridicat de pe sol. Faza de oscilație mai poate fi definită și ca momentul în care piciorul părăsește zona de contact și devine picior în balans sau în oscilație. Acest moment mai poate fi asociat și cu poziția unipodală. [32]
3.3 Parametri cinematici ai mersului
Baza cinematicii mișcării constă în însumarea micilor deplasări, viteze, accelerații însă și a evoluțiilor unghiulare ale diferitelor articulații ale membrelor inferioare.
Cercetările biomecanice au demonstrat faptul că mersul constituie o mișcare continuă ce prezintă de asemenea și o totalitate de oscilații. S-a accentuat faptul că, în timpul mersului, corpul și respectiv centrul de greutate al acestuia nu are o traiectorie rectilinie, din contră, acestea prezintă anumite oscilații verticale, oscilații laterale, oscilații înainte și înapoi. În concluzie, traiectoria centrului de greutate în timpul mersului este de fapt una sinusoidală, iar oscilațiile verticale se datorează faptului că, în timpul mersului, sprijinul trunchiului se realizează pe un singur picior. Astfel, în timpul primei faze, centrul de greutate are un nivel maxim, datorită momentului de sprijin, iar în următoarea fază, centrul de greutate are un nivel minim. Menținerea echilibrului corpului are ca și consecință oscilațiile laterale ce sunt definite prin dimensiunile plantei piciorului, ca în figura de mai jos. [32]
Fig. 3.6 Poziția plantei piciorului în timpul mersului: I-amortizarea, II-momentul verticalei piciorului, III-impulsia, IV-pasul posterior, V-momentul vertical al piciorului oscilant, VI-pasul anterior [38]
Pentru susținerea echilibrului este necesar ca centrul de greutate să fie în interiorul bazei de susținere, acest lucru fiind posibil prin aplecarea în lateral a bazinului spre partea piciorului pe care se sprijină greutatea corpului, astfel centrul de greutate se mută alternativ când pe partea dreaptă, când pe partea stângă, pe piciorul de sprijin. În momentul în care bazinul este înclinat, se înclină și trunchiul. Datorită acestor înclinări, mersul are tendința de a fi unul „legănat”. [32]
Mersul constituie o activitate musculară, periodic, coordonat și liber, ghidat de către nervii corticali. Cel mai mare aport în această activitate o constituie musculatura membrelor inferioare care acționează asupra articulației coxo-femurală, articulația genunchiului, articulația gleznei și a piciorului. În timpul mersului, articulațiile au anumite caracteristici cinematice, ca in tabelul 3.1, însă și anumite variații ale parametrilor cinematici ca în figurile 3.7 și 3.8. [32]
Tabelul 3.1 Caracteristicile cinematice ale articulațiilor [39]
Cinematica articulară măsoara și calculează deplasările liniare și unghiulare ale porțiunilor osoase ale articulațiilor propriu-zise, însă și toate articulațiile membrelor inferioare.Pentru calculul cinematic, se efectuează reproducerea schematică a anatomiei membrului inferior pentru exprimarea mișcărilor articulațiilor.
Astfel, se va realiza determinarea centrelor articulației, căruia i se va atașa un sistem ortogonal de forma: de axe , care este raportat la un sistem de referință de forma: situat pe sol. În raport cu aceste sisteme de referință sunt determinate mișcările în articulațiile membrului inferior, însă sunt mai multe metode de a realiza și determina aceste calcule. [32]
Tabelul 3.2 Principalele date privind cinematica articulară a membrelor inferioare în plan sagital în timpul mersului [42]
Fig. 3.9 Parametri cinematici ai mersului normal [43]
CAPITOLUL 4
4.CADRE MEDICALE
Dispozitivele medicale pentru ajutorul mersului sunt folosite de diferite persoane, cu nevoi, afecțiuni și antropometrii diferite. Sunt oameni care se pot recupera după o fractură, subiecți care folosesc un cadru medical datorită faptului că nu au balans și stabilitate foarte bună sau persoane care au dureri sau instabilitate în articulații [44]. Un cadru medical ales în mod corespunzător și care poate fi reglat corect, va fi mult mai ușor de manevrat și mai eficient în reducerea stresului muscular și osos cauzat de folosirea necorespunzătoare și defectuoasă a cadrului medical. Posibilitatea cadrului mobil de a nu fi configurat după nevoile pacientului afectează grav în special postura pacientului, confortul, stabilitatea, dar și abilitatea de a folosi cadrul mobil ușor și eficient. [45]
De-a lungul timpului au fost construite mai multe tipuri de cadre medicale, fiecare fiind astfel configurat pentru a îndeplini diferitele nevoi ale persoanelor pe care le folosesc. Astfel, factorii principali care constituie alegerea unui cadru medical cât mai optim pentru pacient sunt: vârsta pacientului, tipul de dizabilitate și condiția fizică și psihică a acestuia, iar factorii principali pentru un cadru medical sunt: stabilitate foarte bună, susținere bună a greutății pacientului și ergonomie crescută a dispozitivului. [46]
4.1 Modele de cadre medicale
4.1.1 Cadre medicale standard, rigide
Figura 4.1 reprezintă un cadru medical fix, cu 4 puncte de susținere. Cele 4 puncte de susținere a cadrului medical sunt similare, cu excepția ca ele au „articulații” ce permit mișcarea în lateral a cadrului medical. [47]
Fig. 4.1 Cadru medical fix [48]
De obicei, cele 4 piciorușe, 2 în ateral și 2 în față, sunt construite din aluminiu sau oțel. Cele mai multe cadre medicale sunt prevăzute, la capătul piciorușelor, cu anumite elemente confecționate din plastic, pentru a preveni alunecarea cadrului medical pe suprafețe din gresie, parchet, etc (fig. 4.2). [49]
Fig. 4.2 Elemente pentru prevenirea alunecării [49]
Înălțimea acestor cadre medicale este de obicei fixă, însă există și cadre medicale standarde ce au opțiunea de a fi ajustate la nivelul optim pentru persoana în cauză (fig. 4.3).
Fig. 4.3 Element pentru ajustarea înălțimii [50]
Un dezavantaj în cazul în care înălțimea nu poate fi ajustată, este faptul că, în anumite locuri, cadrul medical nu poate fi depozitat. Ca o alternativă în acest sens, ar putea fi cadrele medicale mai înguste, însă în ceea ce privește stabilitatea nu este la fel de bun ca și cadrul medical clasic. [49]
4.1.2 Cadre medicale semi-rigide (pliabile)
Unele cadre medicale în formă de amvon, au laturi articulate și un sistem care atunci când este tras permite plierea în față a cadrului medical. [49]
Fig. 4.4 Cadru medical pliat [49]
Aceste cadre în formă de amvon au balamale între secțiunea piciorului frontal și restul cadrului. Cadrul este pliat prin tragerea unei bile de lemn la o bară mobilă ce se află în partea frontală a cadrului. Acesta este un mecanism ușor de operat, dar aceste cadre nu sunt la fel de compact atunci când sunt pliate ca cele cu alte mecanisme de pliere.
De asemenea, există și cadre medicale care pot fi pliate astfel încât, din 4 piciorușe să formeze 3, întrucât în momentul în care se accesează mecanismul de pliere, cele 2 piciorușe din partea frontală a cadrului medical să devină unul. [49]
Fig. 4.5 Altă metodă de pliere [49]
Aceste metode de pliere au avantajul unei depozitări mai ușoare a cadrului și a transportului acestuia cu mașina sau orice alt transport atunci când este necesar.
4.1.3 Cadre medicale cu roți
Aceste cadre sunt în principiu la fel ca și cadrele standard, diferența fiind că la capătul piciorușelor din față, uneori și la cele din spate, au roți. Unele cadre medicale au posibilitatea de a schimba elementele ce împiedică alunecarea pe diferite suprafețe cu astfel de roți. [49]
Fig. 4.6 Cadru medical cu roți [51]
Avantajul este că utilizarea cadrului medical cu roți este mai ușor față de utilizara cadrului medical rigid, în sensul că aceste cadre nu trebuie să fie ridicate de pe sol pentru ca pacientul să facă pași, ca la cel clasic, ci pur și simplu poate fi împins. Forța de împingere a cadrului medical pune roțile în mișcare și astfel el alunecă pe suprafața pe care este folosit.
Dezavantajul acestor cadre medicale este că roțile au grade de libertate doar pe axa sagitală, nu și transversală, deci roțile nu se rotesc și astfel este greu de manevrat în anumite situații. [49]
Fig. 4.7 Modul în care se deplasează roțile unui cadru medical [52]
Fig. 4.8 Utilizarea unui cadru medical clasic [53]
Fig. 4.9 Utilizarea unui cadru medical cu roți [54]
Toate modelele de cadre prezentate mai sus pot fi accesorizate cu diferite elemente ce pot contribui la o folosire mai optimă și ușoară a cadrului de către pacienți, cum ar fi:
1.Scaun
Acest element poate fi unul extrem de folositor, deoarece oferă un comfort în plus persoanei care folosește cadrul, întrucât, atunci când pacientul merge mai mult timp poate lua o pauză și să se așeze pe scaun.
Fig. 4.10 Scaun pentru cadru medical
2.Tăvi, saci sau coșulețe pentru cumpărături
Aceste elemente pot fi fixate în partea de jos a cadrului medical și pot fi date jos oricând este nevoie. Ele pot fi folosite pentru a căra diferite obiecte de care are nevoie pacientul. Dimensiunea și poziția acestora variază de la model la model. Chiar dacă au avantajul de a suține cumpărăturile, obiectele, etc pacientului, dacă sunt poziționate prea jos au dezavantajul de a ajunge foarte greu la ele și de asemenea greutatea obiectelor din coșuleț, tavă sau sac poate destabiliza cadrul medical. [49]
Fig. 4.11 Coș de cumpărături atașat unui cadru medical [49]
3.Cleme
Aceste cleme pot fi folosite pentru a atașa de cadru medical cârjele, atunci când pentru pacient nu este la fel de convenabil folosirea cadrului medical. [49]
Fig. 4.12 Clamă atașată cadrului mobil [49]
4.2 Modelul propriu de cadru medical
Cadru medical din dotare este produs de către o firmă din Germania, Willy Behrend GmBh & Co și face parte din categoria cadrelor medicale semi-rigide cu roți pe față și spate și are posibilitatea de a fi pliat pentru o depozitare mai ușoară însă și pentru un transport mai facil.
Tabelul 4.1 Caracteristicile dimensionale ale cadrului medical
Fig. 4.13 Cadru medical propriu Fig. 4.14 Cadru medical pliat
De asemenea, cadrul medical pentru reabilitarea memebrelor inferioare este prevăzut și cu un sistem de frânare pe cablu pe roțile din spate.
Fig. 4.15 Sistemul de frânare
Tot în acest cadru este implementat și un scaun cu spătar pentru ca persoana în cauză să se poată odihni atunci când are nevoie.
Fig. 4.16 Scaun și spătar pentru cadru medical
CAPITOLUL 5
5.Proiectarea sistemului inteligent
Pentru proiectarea unui sistem intelgient, vor fi implementați 2 senzori de puls și temperatură pentru măsurarea pulsului, respectiv temperaturii, pentru persoanele care au și alte probleme de sănătate.De asemenea, vor fi adăugați și alți 2 senzori, un giroscop+accelerometru, pentru poziția și accelerația cadrului medical.
Pentru ca acest sistem de senzori să funcționeze, vor fi legate la o plăcuță arduino și un LCD, pentru afișarea valorilor măsurătorilor. De asemenea, sistemul arduino va fi conectat la un sistem de date de achiziție și un sistem bluetooth.
Componenta finală a acestui sistem va fi adăugarea unui sistem format dintr-o tabletă și un GPS, ce vor avea rolul de ghidare a persoanei în cauză pe anumite trasee mai puțin cunoscute.
Mai jos este prezentată schema bloc a sistemului medical. În centru se află placa Arduino, iar de ea sunt legate toate componentele ce vor fi prezentate mai jos.
Fig. 5.1 Schema bloc a sistemului inteligent [55]
5.1 Descrierea componentelor
5.1.1 Placa Arduino MEGA 2560
Placa Arduino Mega 2560 este un microcontroller bazat pe Atmega 2560. Acesta conține 54 de pini digitali de intrare/ieșie (dintre 15 pot fi folosiți ca și ieșiri PWM), 16 intrări analoage, 4 comunicații seriale UART (porturi seriale hardware), un oscilator de cristal de 16 MHz, o conexiune USB, mufă de alimentare, un antet ICSP și un buton de resetare. Plăcuța conține orice componenta necesară să susțină microcontroller-ul. Conectarea acestuia cu calculatorul se face simplu, prin conectarea unui cablu USB sau alimentarea cu un adaptor AC/DC sau o baterie pentru a putea lucra cu el. Mega 2560 este compatibil cu aproape toate shield-urile construite pentru Arduino Uno and boad-uri ca Duemilanove sau Diecimilia. [56]
Fig. 5.1 Placa Arduino Mega 2560 [56]
Tabel 5.1 Specificații tehnice [57]
Microcontroller-ul Atmega 2560 oferă următoarele caracteristici tehnice: 64K / 128K / 256K octeți programabili în sistem cu capacitatea de a citi în timp ce scrie, 4Kbytes EEPROM, 8Kbytes SRAM, 54/86 linii I /O , 32 de registre de lucru cu caracter general, contor de timp real (RTC), șase timere / contoare, 4 USART, o interfață serială orientată pe 2 fire, un ADC pe 16 canale, 10 biți cu intrare diferențială opțională, programator Watchdog Timer cu Oscilator intern, port serial SPI, IEEE, interfață de testare JTAG compatibilă și utilizată și pentru accesarea sistemului de programare debug și a șase moduri de economisire a energiei.
Modul inactiv oprește CPU, însă în acest timp se permite SRAM-ului, timere-lor/ contoarelor, portului SPI și sistemului de întrerupere să-și continue funcționarea.
Modul oprire salvează conținutul registrului, dar blochează oscilatorul, dezactivând toate celelalte funcții ale cip-ului până la următoarea întrerupere sau resetare hardware.
În modul de economisire a energiei, cronometrul continuă să funcționeze, permițând utilizatorului să mențină o bază de temporizare în timp ce restul dispozitivului este în staționare.
Modul de reducere a zgomotului ADC oprește CPU-ul și toate modulele de intrare / ieșire, cu excepția cronometrului și a ADC, pentru a minimiza zgomotul de comutare în timpul conversiilor ADC. [58]
Fig. 5.2 Microcontroller-ul Atmega 2560 [58]
În modul de așteptare, oscilatorul funcționează în timp ce restul aparatului este în staționare. Acest lucru permite pornirea foarte rapidă combinată cu un consum redus de energie. În modul de așteptare mai lung, atât oscilatorul principal, cât și cronometrul continuă să ruleze. [58]
5.1.2 Senzorii
În cadrul proiectului s-au folosit mai mulți senzori, după cum urmeaza:
1.Senzor puls: măsurarea pulsului este foarte importantă în cazul persoanelor care suferă de o problemă cardiacă. Acest senzor este atașat de unul dintre mânerele scaunului și astfel acesta va capta și măsura semnalele ce ajung la el prin atingerea acestuia.
Senzorul de puls, produs de către SparkFun, combină un senzor simplu pentru măsurarea ratei cardiace cu amplificarea și un circuit de reducere a zgomotelor, ceea ce facilitează obținerea unor parametri și a unei citiri mai fiabile. De asemenea, se consumă curent de doar 4mA la 5 V, ceea ce este excelent și pentru aplicațiile mobile. [59]
Fig. 5.3 Senzor puls [Sursa: https://www.sparkfun.com/products/11574]
Conectarea este foarte simplă, întrucât senzorul de puls se conectează la lobul urechii sau la vârful degetului și iar apoi la Arduino la pinii de 3 sau 5 V și este pregătit să citească frecvența cardiacă. Cablul de 24 cm de pe senzorul de impulsuri se termină cu pini standard bărbați, astfel încât nu este necesară lipirea acestora ci pur și simplu introducerea acestora în soclurile plăcuței. [59]
În cadrul proiectului, acest senzor este conectat la plăcuța Arduino, iar apoi la un calculator pentru a verifica cu ajutorului unui cod în programul Arduino funcționalitatea acestuia.
Fig. 5.4 Schema electrică a senzorului de puls [60 ]
Codul în programul Arduino [60]
/* PulseSensor™ Starter Project http://www.pulsesensor.com
*
This an Arduino project. It's Best Way to Get Started with your PulseSensor™ & Arduino.
––––––––––––––––––––-
1) This shows a live human Heartbeat Pulse.
2) Live visualization in Arduino's Cool "Serial Plotter".
3) Blink an LED on each Heartbeat.
4) This is the direct Pulse Sensor's Signal.
5) A great first-step in troubleshooting your circuit and connections.
6) "Human-readable" code that is newbie friendly."
*/
// Variables
int PulseSensorPurplePin = 0; // Pulse Sensor PURPLE WIRE connected to ANALOG PIN 0
int LED13 = 13; // The on-board Arduion LED
int Signal; // holds the incoming raw data. Signal value can range from 0-1024
int Threshold = 550; // Determine which Signal to "count as a beat", and which to ingore.
// The SetUp Function:
void setup() {
pinMode(LED13,OUTPUT); // pin that will blink to your heartbeat!
Serial.begin(9600); // Set's up Serial Communication at certain speed.
}
// The Main Loop Function
void loop() {
Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin); // Read the PulseSensor's value.
// Assign this value to the "Signal" variable.
Serial.println(Signal); // Send the Signal value to Serial Plotter.
if(Signal > Threshold){ // If the signal is above "550", then "turn-on" Arduino's on-Board LED.
digitalWrite(LED13,HIGH);
} else {
digitalWrite(LED13,LOW); // Else, the sigal must be below "550", so "turn-off" this LED.
}
delay(10);
}
Fig. 5.5 Verificarea funcționalității senzorului de puls
2.Senzor de temperatură: senzorul de temperatură TMP 102, produs de către SparkFun, permite implementarea cu ușurință a senzorului în proiect, întrucât este un senzor digital ce utilizează magistrala I2C a plăcuței Arduino, față de alți senzori ce utilizează tensiunea analogică pentru comunicarea temperaturii. [61]
Fig. 5.6 Senzor de temperatură [61]
TMP102 este capabil să citească temperaturi la o rezoluție de 0,0625 °C, și are o acuratețe până la 0,5 °C. Breakout-ul are încorporat rezistențe de 4.7kΩ pentru comunicații I2C pe plăcuța Arduino cu banda de frecvență de la 1.4V la 3.6V
Alte specificații tehnice: [61]
-precizie: 0,5 °C (-25 °C pana la +85 °C)
-curent scazut :10μA Activ (max)
1μA Shutdown (max
Fig. 5.7 Schema electrică [61]
Conectarea la plăcuța Arduino se face cu cabluri ce au capete ce pot fi introduse atât în soclurile senzorului, cât și în cele ale plăcuței, după cum urmează [61] :
-GND-> GND
-VCL-> 3.3 V
-SDA-> A4
-SCL-> A5
-ALT-> A3
Fig. 5.8 Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino [62]
După conectarea cu atenție a cablurilor, se conectează plăcuța Arduino la calculator, iar în programul Arduino testăm senzorul pentru asigurarea unei bune funcționalități. Codul în programul Arduino este [61]:
#include <I2Cdev.h>
/******************************************************************************
TMP102_example.ino
Example for the TMP102 I2C Temperature Sensor
Alex Wende @ SparkFun Electronics
April 29th 2016
~
This sketch configures the TMP102 temperature sensor and prints the
temperature and alert state (both from the physical pin, as well as by
reading from the configuration register.
Resources:
Wire.h (included with Arduino IDE)
SparkFunTMP102.h
Development environment specifics:
Arduino 1.0+
Hardware Version 13
This code is beerware; if you see me (or any other SparkFun employee) at
the local, and you've found our code helpful, please buy us a round!
Distributed as-is; no warranty is given.
******************************************************************************/
#include <Wire.h> // Used to establied serial communication on the I2C bus
#include "SparkFunTMP102.h" // Used to send and recieve specific information from our sensor
// Connections
// VCC = 3.3V
// GND = GND
// SDA = A4
// SCL = A5
const int ALERT_PIN = A3;
TMP102 sensor0(0x48); // Initialize sensor at I2C address 0x48
// Sensor address can be changed with an external jumper to:
// ADD0 – Address
// VCC – 0x49
// SDA – 0x4A
// SCL – 0x4B
void setup() {
Serial.begin(9600); // Start serial communication at 9600 baud
pinMode(ALERT_PIN,INPUT); // Declare alertPin as an input
sensor0.begin(); // Join I2C bus
// Initialize sensor0 settings
// These settings are saved in the sensor, even if it loses power
// set the number of consecutive faults before triggering alarm.
// 0-3: 0:1 fault, 1:2 faults, 2:4 faults, 3:6 faults.
sensor0.setFault(0); // Trigger alarm immediately
// set the polarity of the Alarm. (0:Active LOW, 1:Active HIGH).
sensor0.setAlertPolarity(1); // Active HIGH
// set the sensor in Comparator Mode (0) or Interrupt Mode (1).
sensor0.setAlertMode(0); // Comparator Mode.
// set the Conversion Rate (how quickly the sensor gets a new reading)
//0-3: 0:0.25Hz, 1:1Hz, 2:4Hz, 3:8Hz
sensor0.setConversionRate(2);
//set Extended Mode.
//0:12-bit Temperature(-55C to +128C) 1:13-bit Temperature(-55C to +150C)
sensor0.setExtendedMode(0);
//set T_HIGH, the upper limit to trigger the alert on
sensor0.setHighTempF(85.0); // set T_HIGH in F
//sensor0.setHighTempC(29.4); // set T_HIGH in C
//set T_LOW, the lower limit to shut turn off the alert
sensor0.setLowTempF(84.0); // set T_LOW in F
//sensor0.setLowTempC(26.67); // set T_LOW in C
}
void loop()
{
float temperature;
boolean alertPinState, alertRegisterState;
// Turn sensor on to start temperature measurement.
// Current consumtion typically ~10uA.
sensor0.wakeup();
// read temperature data
temperature = sensor0.readTempF();
//temperature = sensor0.readTempC();
// Check for Alert
alertPinState = digitalRead(ALERT_PIN); // read the Alert from pin
alertRegisterState = sensor0.alert(); // read the Alert from register
// Place sensor in sleep mode to save power.
// Current consumtion typically <0.5uA.
sensor0.sleep();
// Print temperature and alarm state
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(temperature);
Serial.print("\tAlert Pin: ");
Serial.print(alertPinState);
Serial.print("\tAlert Register: ");
Serial.println(alertRegisterState);
delay(1000); // Wait 1000ms
}
Fig. 5.9 Verificarea funcționalității senzorului
3.Senzor accelerometru+giroscop: senzorul MPU 6050, produs de către SparkFun, este o componentă de prelucrare a mișcării prin combinarea unui giroscop cu 3 axe și a unui accelerometru tot cu 3 axe pe aceeași matriță. Împreună cu un procesor Digital Motion este capabil să proceseze algoritmi cu 9 axe. Rolul lui este de a controla accelerația cadrului medical și de a indica direcția acestuia. [63]
Fig. 5.8 Giroscop + accelerometru [63]
Specificatii tehnice [63]:
-output I2C, matrice de rotație, unghiurile Euler
-tensiunea de alimentare : 2.3 – 3.4V
-tri-Axis Gyro . Sensibilitate 131 LSBs/dps . Scala ±250, ±500, ±1000, and ±2000dps
-tri-Axis accelerometru . Scala of ±2g, ±4g, ±8g and ±16g
-Engine Digital Motion Processing™ (DMP™) pentru detectarea gesturilor
-autocalibrare
Fig. 5.9 Schema electrică a giroscopului + accelerometru [64]
La fel ca și la ceilalți 2 senzori, și acest senzor va fi conectat la plăcuța Arduino pentru verificare după cum urmează [63]:
-VCC->5V
-GND-> GND
-SCL->A5
-SDA->A4
-INT->2
Fig. 5.10 Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino[65]
Codul în programul Arduino [65] :
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050.h"
// Arduino Wire library is required if I2Cdev I2CDEV_ARDUINO_WIRE implementation
// is used in I2Cdev.h
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
#include "Wire.h"
#endif
// class default I2C address is 0x68
// specific I2C addresses may be passed as a parameter here
// AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)
// AD0 high = 0x69
MPU6050 accelgyro;
//MPU6050 accelgyro(0x69); // <– use for AD0 high
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;
// uncomment "OUTPUT_READABLE_ACCELGYRO" if you want to see a tab-separated
// list of the accel X/Y/Z and then gyro X/Y/Z values in decimal. Easy to read,
// not so easy to parse, and slow(er) over UART.
#define OUTPUT_READABLE_ACCELGYRO
// uncomment "OUTPUT_BINARY_ACCELGYRO" to send all 6 axes of data as 16-bit
// binary, one right after the other. This is very fast (as fast as possible
// without compression or data loss), and easy to parse, but impossible to read
// for a human.
//#define OUTPUT_BINARY_ACCELGYRO
#define LED_PIN 13
bool blinkState = false;
void setup() {
// join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
Wire.begin();
#elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
Fastwire::setup(400, true);
#endif
// initialize serial communication
// (38400 chosen because it works as well at 8MHz as it does at 16MHz, but
// it's really up to you depending on your project)
Serial.begin(38400);
// initialize device
Serial.println("Initializing I2C devices…");
accelgyro.initialize();
// verify connection
Serial.println("Testing device connections…");
Serial.println(accelgyro.testConnection() ? "successful" : "failed");
// configure Arduino LED for
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
void loop() {
// read raw accel/gyro measurements from device
//accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);
// these methods (and a few others) are also available
accelgyro.getAcceleration(&ax, &ay, &az);
//accelgyro.getRotation(&gx, &gy, &gz);
#ifdef OUTPUT_READABLE_ACCELGYRO
// display tab-separated accel/gyro x/y/z values
Serial.print("a/g:\t");
Serial.print(ax);
Serial.print("\t");
Serial.print(ay);
Serial.print("\t");
Serial.print(az);
Serial.print("\t");
Serial.print(gx);
Serial.print("\t");
Serial.print(gy);
Serial.print("\t");
Serial.println(gz);
#endif
#ifdef OUTPUT_BINARY_ACCELGYRO
Serial.write((uint8_t)(ax >> 8));
Serial.write((uint8_t)(ax & 0xFF));
Serial.write((uint8_t)(ay >> 8));
Serial.write((uint8_t)(ay & 0xFF));
Serial.write((uint8_t)(az >> 8));
Serial.write((uint8_t)(az & 0xFF));
Serial.write((uint8_t)(gx >> 8));
Serial.write((uint8_t)(gx & 0xFF));
Serial.write((uint8_t)(gy >> 8));
Serial.write((uint8_t)(gy & 0xFF));
Serial.write((uint8_t)(gz >> 8));
Serial.write((uint8_t)(gz & 0xFF));
#endif
// blink LED to indicate activity
blinkState = !blinkState;
digitalWrite(LED_PIN, blinkState);
}
5.1.3 LCD-ul
Acestă componentă va fi legată de spătarul cadrului medical. Această componenta va fi legata la plăcuța Arduino, iar împreună cu senzorii va avea rolul tabletei de a afișa măsurătorile de la senzori.
Avantajul LCD-ului este că, fiind așezat pe spătarul cadrului mobil, persoana în cauza va putea observa valorile măsurate de senzori. [66]
Specificații tehnice [66]:
-ezoluție 320×240
-bazat pe controller-ul SPFD5408 (compatibil cu ILI9341)
-interfață digitală pe 8 biți + 4 linii de control
-stabilizator de tensiune LDO de 3.3 V integrat
-compatibil cu microcontrollere de 5 V și de 3.3 V
-culori pe 18 biți (până la 262000 de culori suportate)
-slot pentru card SD
-touchscreen rezistiv pe 4 fire
Fig. 5.11 LCD-ul [66]
Conectarea la plăcuța Arduino este foarte simplă, deoarece conexiunea se face prin pini mama-tata, LCD-ul pur și simplu fiind ansamblat pe plăcuță prin introducerea pinilor.
Fig.5.12 Conectarea la plăcuță
După conectarea LCD-ului la plăcuța Arduino, tot ce rămâne de făcut este verificarea funcționalității în programul Arduino.
Codul în programul Arduino este [67] :
-exemplul 1:
// UTFT_ViewFont (C)2012 Henning Karlsen
// web: http://www.henningkarlsen.com/electronics
//
// modified by John Boxall, April 2013
#include <UTFT.h>
// Declare which fonts we will be using
extern uint8_t SmallFont[];
extern uint8_t BigFont[];
extern uint8_t SevenSegNumFont[];
UTFT myGLCD(ILI9325D_16,38,39,40,41);
void setup()
{
myGLCD.InitLCD();
myGLCD.clrScr();
}
void loop()
{
myGLCD.setColor(255, 0, 0);
myGLCD.setBackColor(0, 0, 0);
myGLCD.setFont(BigFont);
myGLCD.print(" !\"#$%&'()*+,-./", CENTER, 0);
myGLCD.print("0123456789:;<=>?", CENTER, 16);
myGLCD.print("@ABCDEFGHIJKLMNO", CENTER, 32);
myGLCD.print("PQRSTUVWXYZ[\\]^_", CENTER, 48);
myGLCD.print("`abcdefghijklmno", CENTER, 64);
myGLCD.print("pqrstuvwxyz{|}~ ", CENTER, 80);
myGLCD.setColor(0, 255, 0);
myGLCD.setFont(SmallFont);
myGLCD.print(" !\"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?", CENTER, 120);
myGLCD.print("@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\\]^_", CENTER, 132);
myGLCD.print("`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~ ", CENTER, 144);
myGLCD.setColor(0, 0, 255);
myGLCD.setFont(SevenSegNumFont);
myGLCD.print("0123456789", CENTER, 190);
while(1) {}; // do nothing
}
-exemplul 2:
// Example 50.2
#include "UTFT.h"
// Declare which fonts we will be using
extern uint8_t SmallFont[];
extern uint8_t BigFont[];
extern uint8_t SevenSegNumFont[];
UTFT myGLCD(ILI9325D_16,38,39,40,41);
void setup()
{
myGLCD.InitLCD(LANDSCAPE);
myGLCD.clrScr();
}
void bigFontTest()
{
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(255, 0, 0); // red, green, blue
myGLCD.setBackColor(0, 0, 0);
myGLCD.setFont(BigFont); // Allows 15 rows of 20 characters
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRST", LEFT, 0);
myGLCD.print("UVWXYZ[\\]^_ABCDEFGH", LEFT, 16);
myGLCD.print("0123456789:;<=>?0123", LEFT, 32);
myGLCD.print("`abcdefghijklmnopqrs", LEFT, 48);
myGLCD.print("tuvwxyz{|}~ 01234567", LEFT, 64);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRST", LEFT, 80);
myGLCD.print("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~", LEFT, 96);
myGLCD.print("UVWXYZ[\\]^_ABCDEFGH", LEFT, 112);
myGLCD.print("0123456789:;<=>?0123", LEFT, 128);
myGLCD.print("`abcdefghijklmnopqrs", LEFT, 144);
myGLCD.print("tuvwxyz{|}~ 01234567", LEFT, 160);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRST", LEFT, 176);
myGLCD.print("UVWXYZ[\\]^_ABCDEFGH", LEFT, 192);
myGLCD.print("0123456789:;<=>?0123", LEFT, 208);
myGLCD.print("`abcdefghijklmnopqrs", LEFT, 224);
}
void smallFontTest()
{
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(0, 255, 0); // red, green, blue
myGLCD.setBackColor(0, 0, 0);
myGLCD.setFont(SmallFont); // Allows 20 rows of 40 characters
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 0);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 12);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 24);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 36);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 48);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 60);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 72);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 84);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 96);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 108);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 120);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 132);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 144);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 156);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 168);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 180);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 192);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 204);
myGLCD.print("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmn", LEFT, 216);
myGLCD.print("opqrstuvwxyz[\\]^_0123456789`:;<=>?012345", LEFT, 228);
}
void hugeFontTest()
{
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(0, 0, 255); // red, green, blue
myGLCD.setBackColor(0, 0, 0);
myGLCD.setFont(SevenSegNumFont); // allows display of 0 to 9 over four rows
myGLCD.print("0123456789", LEFT, 0);
myGLCD.print("0123456789", LEFT, 50);
myGLCD.print("0123456789", LEFT, 100);
myGLCD.print("0123456789", LEFT, 150);
}
void loop()
{
smallFontTest();
delay(1000);
bigFontTest();
delay(1000);
hugeFontTest();
delay(1000);
}
-exemplul 3:
// Example 50.3
#include "UTFT.h"
// Declare which fonts we will be using
extern uint8_t BigFont[];
UTFT myGLCD(ILI9325D_16,38,39,40,41);
int a,b;
float c;
void setup()
{
myGLCD.InitLCD(LANDSCAPE);
myGLCD.clrScr();
randomSeed(analogRead(0));
}
void loop()
{
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(255, 255, 255); // red, green, blue
myGLCD.setBackColor(0, 0, 0);
myGLCD.setFont(BigFont); // Allows 15 rows of 20 characters
myGLCD.print("Random numbers:", CENTER,0);
a=random(32000);
b=random(32000);
myGLCD.printNumI(a,LEFT, 16);
myGLCD.printNumI(b,LEFT, 32);
c= 3.141592654;
myGLCD.printNumF(c,5,LEFT, 48);
delay(2000);
}
-exemplul 4:
// Example 50.4
#include "UTFT.h"
UTFT myGLCD(ILI9341,38,39,40,41);
void setup()
{
myGLCD.InitLCD(LANDSCAPE);
myGLCD.clrScr();
randomSeed(analogRead(0));
}
void loop()
{
// demonstrate myGLCD.fillScr()
myGLCD.fillScr(255,0,0);
myGLCD.fillScr(0,255,0);
myGLCD.fillScr(0,255,255);
// demonstrate myGLCD.drawPixel()
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(0, 0, 255);
for (int x=0; x<320; x+=10)
{
for (int y=0; y<240; y+=10)
{
myGLCD.drawPixel(x,y);
delay(10);
}
}
// demonstrates myGLCD.drawLine()
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(255, 0, 0);
for (int x1=0; x1<320; x1+=40)
{
for (int x2=319; x2>=0; x2-=40)
{
myGLCD.drawLine(x1,0,×2,239);
}
}
// demonstrates myGLCD.drawRect()
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(255, 255, 0);
for (int x1=0; x1<320; x1+=10)
{
for (int y2=0; y2<240; y2+=20)
{
myGLCD.drawRect(x1,0,0,y2);
delay(20);
}
}
// demonstrates myGLCD.fillRect()
myGLCD.clrScr();
myGLCD.setColor(255, 255, 255);
for (int x1=0; x1<320; x1+=10)
{
for (int y2=0; y2<240; y2+=20)
{
myGLCD.fillRect(x1,0,0,y2);
}
}
// demonstrates myGLCD.drawCircle() and .fillCircle
myGLCD.clrScr();
for (int r=5; r<100; r+=5)
{
myGLCD.setColor(255, 0, 0);
myGLCD.drawCircle(160,120,r);
delay(100);
myGLCD.setColor(0, 0, 255);
myGLCD.fillCircle(160,120,r);
delay(50);
}
}
Fig. Funcționalitatea LCD-ului
5.1.5 Sistemul de date de achiziții
Prin definiție, achiziția de date este procesul de obținere a datelor de la o sursă, în general una exterioară sistemului care face măsurătoarea. În sfera tehnică procurarea de date se referă la măsurarea unor mărimi electrice sau neelectrice și transformarea rezultatelor acestor măsurători. [68]
Digilent Analog Discovery 2 este un osciloscop USB și un instrument multifuncțional care permite utilizatorilor să măsoare, să vizualizeze, să genereze, să înregistreze și să controleze circuite de semnal mixt de orice fel. Dezvoltat în colaborare cu Analog Devices și susținut de Programul Universitar Xilinx, Analog Discovery 2 este suficient de mic încât încape într-un buzunar, dar suficient de puternic pentru a înlocui mai multe echipamente de laborator și circuite, astfel încât spațiu de utilizare este mult mai mic. [69]
Fig. 5.13 Sistem de achiziții de date
Specificații tehnice: [69]
-osciloscop digital USB cu 2 canale
-generator diferențial cu 2 canal
-amplificator audio stereo pentru conectarea căștilor sau difuzoarelor
-analizor logic digital cu 16 canale
-generator de șabloane cu 16 canale
-16 canale virtuale de intrări/ieșiri, inclusiv butoane, întrerupătoare și LED-uri
-2 semnale de declanșare digitale de intrare/ieșire pentru conectarea mai multor componente
-voltmetru cu un singur canal (AC,DC, ±25V)
-analizor de rețea (1Hz-10MHz)
-2 surse de alimentare (+5V-> -5V).
5.2 Prototipul final și rezultate
CAPITOLUL 6
6.Concluzii
Tema abordată în cadrul Proiectului de Diplomă cu titlul “Sistem intelligent pentru reabilitarea persoanelor cu afecțiuni ale membrelor inferioare” este o temă oarecum revoluționară, deoarece nu există pe piața medicală un astfel de cadru. Scopul acestui cadru este, în special, de a ajuta persoanele cu afecțiuni ale membrelor inferioare, de a le ajuta în procesul de recuperare și, de asemenea de a măsura diferiții parametri vitali ai organismului. Deci, se poate spune că tema se încadrează în domeniul Ingineriei Medicale.
Primul avantaj cu o importanță deosebit de mare al acestui sistem inteligent este faptul că este benefic tuturor persoanelor cu afecțiuni ale membrelor inferioare, deoarece este, în primul rând ușor de folosit și depozitat, însă subiectul are și posibilitatea de a se odihni după un timp mai îndelungat în care l-au folosit. Acest lucru este posibil datorită suportului implementat în acest sistem.
Al doilea avantaj este că implementarea tuturor componentelor au avut ca scop formarea unui cadru medical inteligent, adică capaciatea acestuia de a măsura și parametri vitali ai organismului în același timp cu reabilitarea. În urma cercetărilor realizate în cadrul proiectului de diplomă, s-a descoperit că pe piața medicală din România nu există un astfel de cadru.
Ca orice dispozitiv construit, și acesta are dezavantaje, dintre care cel mai semnificativ este faptul că nu este benefic pentru persoanele cu afecțiuni mai grave (de exemplu: paralizia).
Datorită implementării tuturor componentelor, costul unui cadru medical poate crește destul de mult, iar componentele se pot defecta după o anumită perioadă de folosință. Un alt dezavantaj din construcția sistemului este că roțile acestuia se pot deteriora datorită condițiilor mediului sau a drumului pe care este folosit.
6.1DIRECȚII VIITOARE
Una dintre idei pentru viitor este de a conecta toți senzorii, inclusiv GPS-ul, pe o distanță mai mare la un calculator, pentru cazurile în care recuperarea se va face într-un centru medical, iar asistentele sau medicii vor să urmărească traseul persoanei în cauză, inclusiv parametri măsurați de senzori.
O altă idee ar fi implementarea unui sistem cu rolul de a folosi sistemele de monitorizare a funcțiilor vitale fără a mai fi conectate prin cabluri la mai multe plăcuțe, astfel sistemul fiind și mai ușor de folosit și întreținut. De asemenea, tot sistemul să fie conectat la o tabletă, deoarece, față de LCD, tableta are ecranul mai mare și astfel este mult mai bine de vizualizat valorile măsurate de senzori de către persoana care folosește cadrul.
CAPITOLUL 7
7.BIBLIOGRAFIE
[1] DLF Services, Choosing walking equipments [online] [citat în data de 15.02.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.dlf.org.uk/factsheets/walking#seven3
[2]. Rory A. COOPER, Hisaichi OHNABE, Douglas A. HOBSON, „An introduction to rehabilitation engineering” , Series in Medical Physics and Biomedical Engineering, 2007, [citat în data de 15.02.2017] Disponibil PDF file:///C:/Users/Negoita/Downloads/ingineria%20reabilitarii.pdf
[3].OANCEA R. & CHRIS VAN MAANEN, “Ghid de bune practici pentru o bună interacțiune cu persoanele cu dizabilități” [online], Rock Solid Foundation,The Netherlands, 2013, [citat în data de 20.02.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.saltoyouth.net/downloads/toolbox_tool_downloadfile1055/GUIDANCE%20Handbook%20RO.pdf
[4].Design Buzz [online] [citat în data de 20.02.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.designbuzz.com/innovative-walking-aids-assist-people-disabilities/
[5] Imagine. Cadru medical pentru persoanele cu paralizie cerebrală [online] [citat în data de 20.02.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.designbuzz.com/innovative-walking-aids-assist-people-disabilities/
[6] Imagine. Boomer [online] Disponibil pe World Wide Web http://www.designbuzz.com/innovative-walking-aids-assist-people-disabilities/ [citat în data de 20.02.2017]
[7] Imagine. Luv [online] [citat în data de 20.02.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.designbuzz.com/innovative-walking-aids-assist-people-disabilities/
[8] Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE,Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[9] Imagine. Centura pelvian[online] [citat în data de 22.02.2017] Disponibil pe World Wide Web http://sistemul-osos.weebly.com/oasele-membrelor.html
[10] Imagine. Ligamentele articulare ale centurii pelviene, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[11] Imagine. Coxalul drept, vedere laterală stânga și vedere laterală dreapta, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[12] Imagine. Femur drept, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[13] Imagine. Tibia și fibula dreaptă, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[14] Imagine. Patela, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[15] Imagine.Articulția gleznei drepte, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[16] Imagine.Oasele piciorului drept, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie ,Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[17] Prof. Univ. Dr. Ioan BAIER, Doctorand Adrian LUPEAN, Concepte moderne de stimulare a consolidării fracturii diafizare ale oaselor gambei, 2013 [citat în data de 23.02.2017] Disponibil online pe World Wide Web http://doctorate.ulbsibiu.ro/obj/documents/Rezumat1coloana.pdf
[18] Imagine. Structura arhitecturală a oaselor lungi și scurte, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[19] Imagine. Osificarea indirectă a unui os lung, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie ,Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[20] Imagine. Pierderea densității osoase, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[21] Imagine. Femur osteoporotic, Dr. Prof. Elena CROCNAN, Dr. Laura STROICĂ, Dr. Dan STATE, Atlas de anatomie, Editura Didactică și Pedagocică ,București, 2011, ISBN: 973-30-3099-7 [citat în data de 22.02.2017]
[22] Arthritis Research UK, 2011 [citat în data de 15.03.2017] Disponibil World Wide Web http://www.nhs.uk/ipgmedia/national/arthritis%20research%20uk/assets/whatisarthritis.pdf
[23] Imagine. Articulația sănătoasă,Arthritis Research UK, 2011 [citat în data de 15.03.2017] Disponibil World Wide Web http://www.nhs.uk/ipgmedia/national/arthritis%20research%20uk/assets/whatisarthritis.pdf
[24] Imagine.Artitr Artrită reumatoidă,Arthritis Research UK, 2011 [citat în data de 15.03.2017] Disponibil World Wide Web http://www.nhs.uk/ipgmedia/national/arthritis%20research%20uk/assets/whatisarthritis.pdf
[25] Imagine. Osteoartrită,Arthritis Research UK, 2011 [citat în data de 15.03.2017] Disponibil World Wide Web http://www.nhs.uk/ipgmedia/national/arthritis%20research%20uk/assets/whatisarthritis.pdf
[26] Imagine. Proteză pentru artrită,Arthritis Research UK, 2011 [citat în data de 15.03.2017] Disponibil World Wide Web http://www.nhs.uk/ipgmedia/national/arthritis%20research%20uk/assets/whatisarthritis.pdf
[27] What is Paget’s disease, Article Posted By Phill on August 2, 2016, [citat în data de 16.03.2017] Disponibil pe World Wide Web http://healthlifemedia.com/healthy/what-is-pagets-disease/
[28] Imagine. Boala lui Paget, Article Posted By Phill on August 2, 2016, [citat în data de 16.03.2017] Disponibil pe World Wide Web http://healthlifemedia.com/healthy/what-is-pagets-disease/
[29] Imagine. Boala lui Paget-vedere la microscop, Article Posted By Phill on August 2, 2016, [citat în data de 16.03.2017] Disponibil pe World Wide Web http://healthlifemedia.com/healthy/what-is-pagets-disease/
[30] Imagine. Scanare cu raze X, Article posted by Sarada Jaimungal, MBBS and Ghaith M. Mitri, MD on June 14, 2012, [citat în data de 16.03.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.rheumatologynetwork.com/articles/paget-disease-presenting-chronic-symmetrical-polyarthritis
[31] Imagine. Afecțiuni datorate bolii Paget, Article Posted By Phill on August 2, 2016 [citat în data de 16.03.2017] Disponibil pe World Wide Web http://healthlifemedia.com/healthy/what-is-pagets-disease/
[32] Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor,2013 Troung, A. V. T., Unifying nonholonomic and holonomic behaviors in human locomotion, L, Thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2010 [citat în data de 04.04.2017]
[33] Imagine. Locomoția în cazul: a) pește, b) pasăre, c)salamandră, d)cal, e) om, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor,2013, Troung, A. V. T., Unifying nonholonomic and holonomic behaviors in human locomotion, L, Thèse, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2010 [citat în data de 04.04.2017]
[34] Imagine. Principiul acțiunii și reacțiunii în cazul mersului, Dr. Ing. Mitu Leonard Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor,2013, Ifrim., M., Iliescu , A., Anatomia si biomecanica educației fizice și sportului . Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1978 [citat în data de 04.04.2017]
[35] Imagine. Forța de gravitație, Dr. Ing. Mitu Leonard Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor,2013, Ifrim., M., Iliescu , A., Anatomia si biomecanica educației fizice și sportului . Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1978 [citat în data de 04.04.2017]
[36] Imagine. Forța de gravitație, Dr. Ing. Mitu Leonard Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor,2013, Ifrim., M., Iliescu , A., Anatomia si biomecanica educației fizice și sportului . Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1978 [citat în data de 04.04.2017]
[37] Imagine. Ciclul mersului, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, 2013, Whittle, M., Gait analysis : an introduction. Ed. Butterworth-Heinemann Medical, 2002 [citat în data de 04.04.2017]
[38] Imagine. Poziția plantei piciorului în timpul mersului Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, 2013 Lepoutre, Ph. J., Modélisation biomécanique du mouvement : Vers un outil d’évaluation pour l’instrumentation en orthopédie. Thèse, L’Université du sud Toulon – Var, 2007, Ifrim., M., Iliescu , A., Anatomia si biomecanica educației fizice și sportului . Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1978 [citat în data de 04.04.2017]
[39] Tabel. Caracteristicile cinematice ale articulațiilor, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, Gillet, Ch., Analyse biomecanique de la marche et proposition de classes de marcheurs – application au portage de sacs a dos. These, L’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2004 [citat în data de 04.04.2017]
[40] Imagine. Sisteme ortogonale folosite la modelarea anatomică a membrului inferior, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, Gillet, Ch., Analyse biomecanique de la marche et proposition de classes de marcheurs – application au portage de sacs a dos. These, L’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2004 [citat în data de 04.04.2017]
[41] Imagine. Traiectorii articulare ale gleznei, genunchiului și șoldului, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, Gillet, Ch., Analyse biomecanique de la marche et proposition de classes de marcheurs – application au portage de sacs a dos. These, L’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2004 [citat în data de 04.04.2017]
[42] Tabel. Principalele date privind cinematica articulară a membrelor inferioare în plan sagital în timpul mersului , Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, Gillet, Ch., Analyse biomecanique de la marche et proposition de classes de marcheurs – application au portage de sacs a dos. These, L’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2004 [citat în data de 04.04.2017]
[43] Imagine. Parametrii cinematici ai mersului normal, Dr. Ing. Mitu Leonard, Metode și mijloace de analiză a comportamentului materialelor din structura biosistemelor, Gillet, Ch., Analyse biomecanique de la marche et proposition de classes de marcheurs – application au portage de sacs a dos. These, L’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 2004 [citat în data de 04.04.2017]
[44] Measuring and Using a Walking Frame, Article by Life Tec[citat în data de 00.06.2017] Disponibil online PDF pe World Wide Web https://lifetec.org.au/sites/default/files/fact-sheets/Measuring%20and%20Using%20a%20Walking%20Frame.pdf
[45] BIZU Lidia, Proiect de diplomă: PROIECTAREA ȘI REALIZAREA UNUI MANIPULATOR PENTRU CĂRUCIOARELE PERSOANELOR CU DIZABILITĂȚI, 2016 [citat în data de 01.06.2017]
[46] Walking aids and orthotics, Article posted by Fatima Bhutto on November 18, 2013 [citat în data de 01.06.2017] Disponibil online PDF pe World Wide Web https://www.slideshare.net/fatimabhutto9/walking-aids-and-orthotics
[47] Walking Medical Frame, Magazin online de dispozitive medicale[citat în data 01.06.2017] Disponibil pe Worl Wide Web https://www.ageukmobilityaids.co.uk/mobility/walking-frames-accessories
[48] Imagine. Cadru medical Fix, Magazin online de dispozitive medicale[citat în data 01.06.2017] Disponibil pe Worl Wide Web https://www.ageukmobilityaids.co.uk/mobility/walking-frames-accessories
[49]Choosing Walking Equipments, Article posted by Assistireland [citat în data de 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web http://www.assistireland.ie/eng/Information/Information_Sheets/Choosing_Walking_Equipment.html#_Toc105305220
[50] Imagine. Element pentru ajustarea înălțimii, Magazin online de dispozitive medicale [citat în data 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web http://www.dhgate.com/product/6-wheels-walk-support-aluminum-alloy-old/396760838.html
[51] Imagine. Cadru medical cu roți, Magazin online de dispozitive medicale [citat în data 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web http://romamedical.co.uk/product-category/walking-aids/rollators/
[52] Imagine. Modul în care se deplasează roțile unui cadru medical [citat în data 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web http://pngimg.com/img/technic/car_wheel
[53] Imagine.Utilzarea unui cadru clasic medical [citat în data 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web https://www.youtube.com/watch?v=VtL5S_IvEfU
[54] Imagine.Utilzarea unui cadru cu roți [citat în data 01.06.2017] Disponibil online pe World Wide Web https://www.youtube.com/watch?v=0pVFhz-Bff8
[55] Imagini schema bloc: Senzor temperatură, senzor puls, senzor giroscop+accelerometru, Magazin online de electronice [citat în data 01.06.2017] Disponibil pe World Wide Web www.sparkfun.ro
LCD, Magazin online de electronice [citat în data 01.06.2017] www.optimusdigital.ro
Tabletă+sistem GPS, Magazin online de electronice [citat în data 01.06.2017] Disponibil pe World Wide Web www.cel.ro
[56] Arduino Mega 2560 [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560
[57] Tabel.Specicații Tehnice Arduino Mega 2560 [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.robofun.ro/arduino_mega2560?search=arduino%20mega
[58] Atmega 2560 [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.atmel.com/Images/Atmel-2549-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf
[59] Senzor puls, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.robofun.ro/senzor_puls?search=senzor%20puls
[60] Imagine. Schema electrică a senzorulu de puls, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/PulseSensorAmpd%20-%20Schematic.pdf
[61] Senzor temperatură, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.sparkfun.com/products/13314
[62] Imagine. Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://cdn.sparkfun.com/assets/learn_tutorials/5/4/0/TMP102_Fritzing_Hookup_1.jpg
[63] Senzor giroscop+accelerometru, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.sparkfun.com/products/11028?_ga=2.60243821.1356069767.1496667469-1751904767.1493986955
[64] Imagine. Schema electrică a giroscopului + accelerometru [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://cdn.sparkfun.com/assets/learn_tutorials/5/4/0/TMP102_Fritzing_Hookup_1.jpg
[65] Imagine. Conectarea senzorului cu plăcuța Arduino [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://diyhacking.com/arduino-mpu-6050-imu-sensor-tutorial/
[66] LCD, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web https://www.optimusdigital.ro/shield-uri-pentru-arduino/869-shield-pentru-arduino-lcd-rosu-de-24-cu-touchscreen-si-pictograme.html?search_query=lcd&results=93
[67] LCD 2.4 inch codul in programul Arduino [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web http://www.instructables.com/id/How-to-use-24-inch-TFT-LCD-SPFD5408-with-Arduino-U/
[68] Sistem de achiziții de date [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web http://radio.ubm.ro/EA/Documente/Cursuri_Laboratoare/BSA/Laborator/Laborator%20BSAD.pdf
[69]Analog Discovery 2, Magazin online de electronice [citat în data 06.06.2017] Disponibil pe World Wide Web http://store.digilentinc.com/analog-discovery-2-100msps-usb-oscilloscope-logic-analyzer-and-variable-power-supply/
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Șef. Lucr. Dr. Ing. Corneliu DRUGĂ [302615] (ID: 302615)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.