Biomechanical modeling of the lower extremity and simulation of foot during gait
Alt ekstremitenin biyomekanik modellemesi ve yürüyüş sırasında ayağın simülasyonu
- Tez No: 76081
- Danışmanlar: PROF. DR. S. TURGUT TÜMER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bacak, Biyomekanik, İnsan yürüyüşü, Leg, Biomechanics, Human gait
- Yıl: 1998
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın ilk bölümünde klinik amaçlı bir yürüş analizi sistemi kurmak için gerekli olan matematiksel yöntemler geliştirilmiştir. Alt ekstremitenin tek taraflı analizini yapabilmek amacı ile iki CCD kamera, iki video kayıt aleti ve bir kuvvet platformundan oluşan bir hareket analizi sistemi kurulmuştur. Bu sistem ile alt ekstremite üzerine yapıştırılan kızılötesi LED işaret noktalarının hareketleri kaydedilmiştir. Kameraları kalibre etmek, işaret noktalarının üç boyutlu koordinatlarını hesaplamak, alt ekstremite uzuvları arasındaki anatomik dönme açılarını bulmak ve eklem momentlerini hesaplamak amacı ile geliştirilen matematiksel formülasyonlar sunulmuştur. Sistemin çıktılarını test etmek için yürüme ve merdiven çıkma aktiviteleri seçilmiştir. Klinik amaçlı bir örnek olarak dejeneratif diz osteoartriti bulunan hastalarm merdiven çıkması verilmiştir. Geliştirilen metodlar kullanılarak ODTÜ Makina Mühendisliği Bölümü bünyesinde dünya standartlarında bir yürüyüş analizi laboratuvarı kurulmuştur. Tezin ikinci bölümünde ise, düz dinamik analiz yöntemi kullanılarak oluşturulan değişik ayak modelleri sunulmuştur. Her modelde ayak-yer etkileşimi için değişik sınır koşulları denenmiştir. İntegrasyon sırasında hata birikimini önlemek amacı ile iki nümerik yöntem kullanılmıştır. Ayağın alt yüzü için bir yumuşak doku modeli geliştirilmiş ve ayak modellerinden biri ile birleştirilmiştir. Ayak ile yer arasındaki basınç dağılımını bulmak için ters dinamik analiz yöntemi kullanılarak ayağın kinematik benzetimi yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In the first part of this study, the mathematical tools in order to set up a clinical gait analysis system were developed. A motion analysis system composed of two CCD cameras, two videocassette recorders and a force plate was constructed to carry out a unilateral analysis of the lower extremity. The motion of the infrared LED markers attached on the lower extremity was recorded using this system. Mathematical formulations were presented to calibrate the cameras, to calculate 3D coordinates of the marker points, to find the anatomical angles between the lower extremity segments and to compute the joint moments. Level walking and stair ascend activities were chosen to test the system outputs. Stair ascend of patients with degenerative knee osteoarthritis was selected as a clinical case study. The methods developed lead to the establishment of a gait analysis laboratory in the Department of Mechanical Engineering of METU at universal standarts. In the second part of the thesis, different models of the foot were presented, which employed forward dynamic analysis technique. In each model, different constraint conditions for the foot-ground interaction were introduced. Two numerical techniques were applied to prevent accumulation of numerical errors during integration procedure. A soft tissue model for the plantar surface of the foot was developed that was incorporated in one of the foot models. A kinematic simulation of the foot making use of the inverse dynamic analysis was presented, which was utilized to estimate the pressure distribution between the foot and the ground.
Benzer Tezler
- Modelling and analysis of the external fixator in the lower extremity
Başlık çevirisi yok
CEVDET ERDURAK
- Effect of cortex stiffness variation on cleavage in animal cells
Korteks riyitliğinin değişmesinin hayvan hücrelerinin bölünmesi üzerindeki etkisi
MİNA KERMANİAN
- Serbest sonlanan alt çenelerde pitty-easy bio-oss implantlar üzerine yapılan implant-implant destekli ve implant-diş destekli köprü protezlerinin sonlu elemanlar stres analizi yöntemi ile biyomekanik açıdan...
Biomechanical investigation of tooth-implant supported bridges versus implant-implant supported bridges with pitty-easy bio-oss implants in free-ending lower jaws by use of finite element stress analysis
TOSUN TOSUN
Doktora
Türkçe
1997
Diş Hekimliğiİstanbul ÜniversitesiOral İmplantoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. PEKER SANDALLI
- Analysis of in vivo free oscilation of human lower limb using data digitization techniques
Bilgisayarlı video çözümü yardımı ile insan bacağının serbest salınımının incelenmesi
GÜRSOY YERLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF ORÇAN
- Biomechanical simulation of human impact landing using an open linkage dynamic model
Yüksekten atlayan insanlarda darbe kuvveti için açık zincir dinamik modeliyle biyomekanik benzeşim
HASAN CENK GÜLER