BĠR ALT EKSTREMĠTE ORTEZĠNĠN KĠNETĠK VE KĠNEMATĠK ANALĠZĠ

Transkript

1 T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ BĠR ALT EKSTREMĠTE ORTEZĠNĠN KĠNETĠK VE KĠNEMATĠK ANALĠZĠ BĠTĠRME PROJESĠ Mürüvvet ĠMRENK Projeyi Yöneten Prof. Dr. Seçil Erim Aralık, 2011 ĠZMĠR I

2 TEZ SINAV SONUÇ FORMU Bu çalıģma / /. günü toplanan jürimiz tarafından BĠTĠRME PROJESĠ olarak kabul edilmiģtir. Yarıyıl içi baģarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden (.. ) dir. Başkan Üye Üye Makine Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığına,.. numaralı jürimiz tarafından / /. günü saat da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden. almıģtır. Başkan Üye Üye ONAY I

3 TEġEKKÜR Bir alt ekstremite ortezinin kinetik ve kinematik analizi konusunda hazırlamıģ olduğum bitirme tezinde bana rehberlik eden ve benden desteğini esirgemeyen Doç. Dr. Binnur Gören KIRAL a teģekkür ederim. Teknik kaynak bulmamda yardımcı olup beni yönlendiren ve her konudaki yardımlarından dolayı arkadaģım Murat KARAGÖZ e teģekkür ederim. Mürüvvet ĠMRENK II

4 ÖZET Biyomekaniğin en kuvvetli geliģimi ortopedi ile özdeģleģmiģtir. Çünkü ameliyat odalarının en sık kullanıcıları iskelet-kas sisteminde problemi olanlardır. Ortopedide, biyomekanik günlük bir klinik araç haline gelmiģtir. Ortez; fonksiyonunu yapamayan eklem, kas veya sinirin eksikliğini tamamlar. YürüyüĢü desteklemek amacıyla kullanılan dinamik ortezler hafif, esnek ve dayanıklı ürün olmalıdır. Alt ekstremite ortezlerinin amaçları; yürümeye yardımcı olmak, hareket kontrolü, yükü azaltmak, ağrıyı azaltmak olduğunu söyleyebiliriz. Ġlk bölümde biyomekaniğin tanımı ile çalıģma alanlarını açıklanmıģtır. Ġkinci bölümde yürüme siklusu, yürümede enerjiyi en az seviyede kullanabilmek için nelerin gerçekleģtiğini açıklanmıģtır. Üçüncü bölümde yürüme verilerinin nasıl elde edildiğini, kinetik ve kinematik analizlerin alt ekstremitede nasıl uygulandığını anlatılmıģtır. Dördüncü bölümde ortezlerin tıptaki öneminden ve tarihi geliģiminden bahsedilmiģtir. Son bölümde ise yürüme amaçlı bir alt ekstremite ortezinin SolidWorks Motion programı yardımıyla kinetik ve kinematik analizleri yapılmıģtır. Ġlk olarak yürüme analizi labaratuarlarında elde edilen kinematik veriler (yürüme siklusu boyunca sürekli değiģen eklem açıları) orteze uygulanıp hareket ettirilmiģtir. Daha sonra bu hareket üzerinden zamana bağlı olarak ortezin açısal hız, açısal yer değiģtirmesi, motorların güç tüketimi ve eklem yerlerindeki tepki kuvvetleri hesaplanıp yürüme fazlarının amaçlarına göre yorumu yapılmıģtır. III

5 ĠÇĠNDEKĠLER 1.BĠYOMEKANĠK Biyomekaniğin Tanımı Biyomekaniğin Tarihi GeliĢimi Biyomekaniğin Tıp Bilimine Katkıları YÜRÜME Yürüme Siklusu Basma Fazı ve Evreleri Salınma Fazı ve Evreleri Çift Destek Fazı Yürüme Siklusunda Zaman Dağılımı Yürümenin Ġncelenmesinde Kullanılan Fizik ve Biyomekanik Terimler Yürümenin ÖnkoĢulları Statik Denge Dinamik Denge Vücudun İlerletilmesi Şok Absorpsiyonu Yürümede Enerji Tüketimi YÜRÜME HAREKETĠNĠN FĠZYOLOJĠK AÇIDAN ĠNCELENMESĠ Yürüme Analizinin Önemi Yürüme Analizi Laboratuarında Kullanılan Değerlendirme Yöntemleri Gözleme Dayalı Analiz Kinematik Analiz Kinetik Analiz Kinematik Verilerin Analizi ve Modellenmesi ORTEZ Ortez ve Protezin Tanımı Ortezin Kullanım Alanları IV

6 4.3 Ortezlerin Genel Kullanım Amaçları Alt Ekstremite Ortezleri Alt Ekstremitede Ortezlerinin Kullanım Amaçları Alt Ekstremitenin Biyomekanik İşlevleri Fonksiyonlarına Göre Alt Ekstremite Ortezi Çeşitleri Dünyada Ortez Alanında GeliĢmeler SOLIDWORKS MOTION Montajın Hareket Etüdü Ġle Elde Edilen Hareketindeki Fazlar SolidWorks Hareket Etüdü Ġle Hesaplanan Sonuç ve Grafikler TEMEL KAVRAMLAR 41 KAYNAKLAR 43 TABLO LĠSTESĠ Tablo 2.1 Yürüme Siklusundaki Fazların Yüzdelerine Göre Süreleri...10 Tablo 2.2 Normal YürüyüĢte Ortalama Değerler Tablo 4.1 Alt Ekstremite Ortezinin Dört Etkinlik Prensibi...28 Tablo 4.2 Alt Ekstremite Ortezlerinin Fonksiyonlarına Göre Sınıflandırılması V

7 ġekġl LĠSTESĠ Şekil1.1 Borelli nin De Motu Animalium (On The Movements of Living Things) Kitabından...1 Şekil 2.1 Yürüme Siklusu Şekil 2.2 Basma Fazının Evreleri....5 Şekil 2.3 Topuk Teması Şekil 2.4 Ayağın Tam Teması...6 Şekil 2.5 Basma Fazı Ortası...7 Şekil 2.6 Topuk AyrılıĢı...7 Şekil 2.7 Parmak AyrılıĢı...8 Şekil 2.8 Salınma Fazının Evreleri...8 Şekil 2.9 Çift Destek Fazı...10 Şekil 2.10 Yürüme Siklusundaki Fazlara Ait Konumlar...11 Şekil 2.11 Adım ölçüleri...11 Şekil 2.12 Basma Fazı Ortası Kuvvet Diyagramı...13 Şekil 2.13 Ġç ve DıĢ Momentlerin Diyagramı...13 Şekil 2.14 Bilgisayarlı Denge Ölçüm ve Egzersiz Cihazı ve sağlıklı denekte gözlenen destek alanı merkezi değiģimleri...14 Şekil 2.15 Topukta Dönme...15 Şekil 2.16 Ayak Bileğinde Dönme...16 Şekil 2.17 Ön Ayakta Dönme...16 Şekil 2.18 Salınım öncesi diz fleksiyonu...17 Şekil 2.19 Salınım fazı kalça fleksiyonu...17 Şekil 2.20 Salınım fazı diz ekstansiyonu...17 Şekil 2.21 Pelvik rotasyon...19 Şekil 2.22 Pelvik DüĢme...19 Şekil 2.23 Diz Fleksiyonu...19 Şekil 2.24 Ayak Bileği Plantar Fleksiyonu...20 Şekil 2.25 Ayak Bileği Rotasyonu...20 VI

8 Şekil 2.26 Lateral Pelvik Deplasman...20 Şekil 3.1 Gözleme dayalı analiz...22 Şekil 4.1 Ġlk bacak desteklerinden biri...29 Şekil 4.2 Ananymous un Almanya da Landes Müzesi nde sergilenen tablosu...30 Şekil 4.3 Eski genu valgum ortezi...30 Şekil 4.4 Modern Genu Varum Valgum Ortezi...31 Şekil 4.5 Uluslar arası Protez-Ortez Derneği Kurucu Üyeleri...32 Şekil 5.1 Montajın Hareket Etüdü Ġle Elde Edilen Hareketindeki Fazlar...34 Şekil 5.2 Açısal Yer DeğiĢtirme Grafiği...35 Şekil 5.3 Açısal Hız DeğiĢimleri Grafiği...36 Şekil 5.4 Motorlardaki Zamana Bağlı Güç Tüketimi Grafiği...37 Şekil 5.5 Kalça Destek Parçasıyla Uyluk Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi...38 Şekil 5.6 Uyluk Parçasıyla Baldır Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi...39 Şekil 5.7 Baldır Parçasıyla Ayak Bileği Destek Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi...40 VII

9 1.BİYOMEKANİK 1.1 Biyomekaniğin Tanımı Biyomekanik, biyoloji ve mühendislik bilimlerinin, yaģayan canlılar üzerinde uygulama alanıdır. Biyomekanik çalıģmalarında, mühendislik yöntemleri de kullanılarak, canlıların nasıl hareket ettikleri, hareketlerinin nasıl kontrol edildiği ve hareket sırasında değiģik bölümlerde oluģan kuvvet sisteminin etkisi incelenmekte, canlı ve cansız dokular üzerinde zorlanma durumları incelenmekte ve tedavi yöntemleri test edilmekte ve geliģtirilmektedir[6]. 1970'lerin baģlarında ortaya çıkan en iyi tanımlamalarından biri Herbert Hetze tarafından dile getirilmiģtir: "Biyomekanik, biyolojik sistemlerin biçim ve iģlevlerinin mühendislik yöntemleri kullanılarak incelenmesidir." 1.2 Biyomekaniğin Tarihi Gelişimi Biyomekanik ilerleme için en kararlı adım bilimsel devrim sırasında meydana geldi. Bu dönem bilimsel araģtırmaya yeni bir anlayıģ ve eski kavramları sorgulamak olarak nitelendirildi. Bu Newton un yasaları ve de son derece mekaniksel bir dünya görüģü ile sonuçlandı. Bazı kaynaklar bu dönemi daha sonraki birçok çalıģmanın baģlangıcı olan Giovanni Alfonso Borelli nin De Motu Animalium (16. y.y.) çalıģması ile biyomekaniğin doğuģu olarak tanımlar. ġekil1.1 Borelli nin De Motu Animalium (On The Movements of Living Things) Kitabından 1

10 Bilimsel devrim boyunca geliģen mekanik anlayıģı kutsal mekanik için idealdi. Ancak bu normal problemlere uygulandığında çoğu çözümsüz kaldı. Kuvvet kavramı açıkça anlaģılamadı ve enerjinin ya da momentumun korunumu sorusu fikir birliğine varılamayarak yoğun bir Ģekilde tartıģıldı. D Alembert, Lagrange, Leibnitz, Euler gibi matematikçiler ve diğerleri bu sorular üzerinde yoğun bir Ģekilde çalıģtılar ve bizim bugün kullandığımız mekaniğin iskeletini oluģturdular. Kavramsal olarak bu, mekaniksel düģünüģün çarpıcı bir biçimde değiģimiydi. 19.yüzyıl bir baģka deyiģle geliģen yüzyıl insan ve hayvan hareketlerini deneysel bir Ģekilde analiz eden çok çeģitli karmaģık tekniklerinin geliģmesi sonucunu doğurdu. Biyomekanik araģtırmada baģvurabilen sayısal matematiksel metotların bolluğu, bilgisayarın geliģmesi ile 20. yüzyıl karmaģık deneysel metotların patlamasını sağladı. Dahası, biyomekanik kemik, kıkırdak, tendon, bağ ve özellikle kasın artan karmaģık anlayıģı tarafından nitelendirildi. Biyomekanik, üniversite sınıfları, bölümleri ve mezun öğrencileri ile birlikte bir disiplin içinde geliģti. Bugün, üniversitelerde ve çeģitli sanayilerde çalıģan yüzlerce biyomekanik araģtırmacılar vardır. Biyomekanik araģtırmanın sonuçları, insan vücudu hakkında geniģ anlayıģa katkıda bulunduğu kadar tıp, ergonomi, spor ve donatım hakkında da birçok pratik baģvurularda da katkıda bulundu.[8] Pennsylvania Devlet Üniversitesi Bilgisayar Destekli Ortopedi Cerrahisi Enstitüsü'nde diz hareketlerinin biyomekanik incelemesi konusu üzerine yapılmakta olan bir çalıģmada cerrahi müdahale sırasında dizin pozisyonlarını inceleyerek en az kesikle ameliyatı gerçekleģtirebilen bir robot tasarlanmıģtır. Hali hazırda görüntü iģleme teknolojileri tıbbı tanı ve teģhis amaçlı birçok alanda kullanılmaktadır. Ancak Penn State Üniversitesi'nde yürütülen bu çalıģma ile görüntü iģlemenin yanında ameliyata doğrudan katılan bir robot sayesinde en az kesik ile operasyon gerçekleģtirilebilmektedir. Aynı enstitüde yürütülen bir baģka çalıģmada ise yılan robot yaklaģımı ile küçük kesiklerden girerek içeride cerrahi müdahale yapabilen baģka bir robot daha geliģtirilmiģtir. [5] Bir baģka önemli araģtırma da Louisiana Üniversitesi Klinik Biyomekanik Laboratuarı araģtırmacıları tarafından yürütülmektedir. Louisiana da yapılan çalıģma 900'ün üzerinde omurga rahatsızlıklarından Ģikâyet eden hastanın hareketlerini takip ederek gerçekleģtirilmektedir. ġikâyetleri yakın olan hastalar ortak gruplara bölünerek üzerlerine yerleģtirilen ve veri kaydedebilen algılayıcılar ile günlük hareketleri 5 yıl süreyle takip 2

11 edilmiģ ve temelde tüm hastalarda rahatsızlığın yanlıģ fiziksel hareketler sebebiyle anlık hareket merkezindeki ani değiģikliklerden kaynaklandığı gözlemlenmiģtir. [7] 1.3 Biyomekaniğin Tıp Bilimine Katkıları Biyomekanik, aslında tıp biliminin ve teknolojinin bütün modern geliģimine katkıda bulunmuģtur. Moleküller biyoloji biyomekanikte biraz uzaklaģmıģ gibi görünse de onu da derinlemesine incelediğinde moleküllerin oluģum, tasarım, fonksiyon ve üretiminin mekaniğini iyi anlatmak gerektiği gerçeğini görülmektedir. Biyomekanikte, protez kalp vakıfları, kalp yardım aletleri, akciğer kalp makineleri ve de hemodiyaliz makinelerinin icadı ve analizi ile kardiyovasküler sistemindeki klinik problemleri çözmeye yardımcı oldu. Kalp naklini yapabilmede ve yapay kalp değiģikliğinde biyomekanik çok büyük rol oynadı. Ameliyat sonrası travmaların akciğere ait hastalıkların, atardamarsal nabız dalda analizinin, fonoanjiografinin ve düzensiz seslerin analizinin problemlerini çözmeye yardımcı oldu. Biyomekaniğin en kuvvetli geliģimi ortopedi ile özdeģleģmiģtir. Çünkü ameliyat odalarının en sık kullanıcıları iskelet-kas sisteminde problemi olanlardır. Ortopedide, biyomekanik günlük bir klinik araç haline gelmiģtir. Temel araģtırmalar sadece ameliyat, protez, implant edilebilir maddeler ve yapay organlarla sınırlı değil ayrıca stres ve gerginlikle iliģkili iyileģtirmenin hücresel ve moleküler sonuçları, kıkırdak, tendon ve kemik doku mühendisliği üzerinedir. Travma, yaralanma ve rehabilitasyon giderek modern toplumda daha önemli hale gelmektedir. Ġnsanlar otomobil kazalarında yaralandıklarından bu durumun toplum üzerindeki ekonomik etkisi de büyüktür. Daha geniģ bir çerçevede modern biyomekaniğin tıbba en önemli katkısı fizyoloji bilimini anlamadaki baģarısından kaynaklanmaktadır.[8] 3

12 2. YÜRÜME Ġnsanın normal yürüme hareketi, ağırlık merkezinin öne doğru hareket etmesini sağlayan ekstremitelerde ve gövdede meydana gelen bir dizi ritmik ve değiģken hareketlerin tümüdür. Bazı özelliklerin sıralanması ile insanın yürüme hareketi daha açık bir Ģekilde tanımlanabilir. Yürüme, yaģamın çok basit bir parçası gibi görünmekle birlikte aslında son derece karmaģık bir hareketler zinciridir. Uzun süre yorulmadan yürüyebilmek için beyin, omurilik, periferik sinirler, kaslar, kemik ve eklemler birlikte çalıģmalı, eklem hareketleri, kasılmanın zamanı ve gücü yeterli olmalıdır. Ġnsanların yürüyüģleri az da olsa birbirinden farklıdır; ancak aģağıda belirtileceği gibi, bu farklar pek de önem taģımamaktadır. 2.1 Yürüme Siklusu Yürüme sırasında, yürürken gövdeyi öne doğru ilerletebilmek için bir ekstremitedeki topuğun yere değme anı ile aynı topuğun tekrar yere değme anı arasında bacaklarda bir dizi hareket oluģur ve bu hareketler sürekli tekrarlanır. Belirli bir düzenle tekrarlanan bu hareket zincirine, yürüme siklusu adı verilir. Ġnsan yürürken önce bir bacağını öne atar; onun üzerine bastıktan sonra diğerini yerden kaldırır ve ilerletir. Her ekstremitenin yürüme siklusu; bir bacağın yerde olduğu süre, basma fazından, havada olduğu süre ise salınım fazından oluģur. ġekil 2.1 Yürüme Siklusu 4

13 2.1.1 Basma Fazı ve Evreleri Basma fazı, duruģ fazı olarak da adlandırılır. Bu faz, topuk yere dediğinde baģlar ve aynı ayağın parmakları yerden ayrıldığında sona erer. ġekil 2.2 Basma Fazının Evreleri Topuk Teması Adım atarken ayak topuğu yere dediğinde, basma fazı baģlar. Yürüme siklusu % 0-2 basma fazının baģlangıcı olup ayağın yere değmesi ile baģlar. Kalça 30 fleksiyonda, diz tam ekstansiyonda, ayak bileği nötral pozisyonda ve ayak supinasyondadır. Amaç, ayağı önce topuk yere değecek Ģekilde yere indirmektir. Topuk yere ilk vurduğu anda gövde ayağın gerisinde, vücut ağırlık merkezi en alçak noktasında ve en yüksek hızındadır. ġekil 2.3 Topuk Teması 5

14 Ayağın Tam Teması Topuğun yere değmesinden kısa süre sonra ayak tabanı da yere değer. Yürüme siklusu % 2-10 aynı zamanda birinci çift destek fazıdır. Diğer ayak yerden kaldırılana dek gövde ağırlığı bu ayağa aktarılır. Kalça fleksiyondan ekstansiyona gelmektedir. Diz 20 fleksiyondadır. Ayak bileği 10 plantar fleksiyondadır. Amaç Ģok absorpsiyonu, ayağın tümünün yere indirilmesi ve vücut ağırlığının üstlenilmesidir. Vücut ağırlık merkezi yükselmeye baģlar. Yer tepkimesi kuvveti vektörünün yarattığı dıģ momentler kalçada ve dizde fleksiyon, ayak bileğinde plantar fleksiyondur. ġekil 2.4 Ayağın Tam Teması Basma Fazı Ortası Vücudun ağırlık noktası, dikey Ģekilde sabit ayağın üzerindedir. Yürüme siklusu % tek basma fazının baģlangıcıdır. Kalça ve diz ekstansiyonda, ayak bileği dorsifleksiyondadır. Salınım fazındaki bacak basan bacağın yanından geçer. Amaç yerde sabit olan ayak üzerinde gövdeyi öne doğru ilerletmektir. Bu dönemde vücut ağırlık merkezinin öne doğru hızı en aza iner, yüksekliği en üst ve en dıģ yan noktaya ulaģır. Yer tepkimesi kuvveti vektörü kalçanın ortasından, dizin arkasından, ayak bileğinin önünden geçer. 6

15 ġekil 2.5Basma Fazı Ortası Topuk Ayrılışı Yürüme siklusu % dir. Tek basma fazı bitmektedir. Kalça 10 ekstansiyondadır, diz ekstansiyondan fleksiyona gelir, ayak bileği plantar fleksiyondadır. Amaç, bacağın yerden kesilmesidir. Vücut ağırlık merkezinin yüksekliği ve yana kayması azalır, Yer tepkimesi kuvveti vektörü kalçanın arkasında, dizin ve ayak bileğinin önündedir ġekil 2.6 Topuk AyrılıĢı Parmak Ayrılışı Parmakların yerden ayrılması, yürüme siklusu % Basma fazının bitip salınım fazının baģladığı dönemdir, ayrıca ikinci çift destek dönemini oluģturur. KarĢı ekstremite yere değdiğinde baģlar ve parmakların yerden kesilmesiyle sonlanır. Kalça ekstansiyonu, diz fleksiyonu ve ayak bileği plantar fleksiyonu artar. 7

16 Bu dönemde gövde ağırlığı ekstremite üzerinden kalkar. Amaç, bacağı salınıma hazırlamaktır. Ayak yeri terk etmeden önce yer tepkimesi kuvveti vektörü dizin arkasına geçer. Ayak parmakları yerden kalkınca yer tepkimesi kuvveti vektörü azalır ve kaybolur. ġekil 2.7 Parmak AyrılıĢı Topuğun yerden ayrılması ile parmakların yerden ayrılması arasında geçen zamanı, itme fazı olarak ta incelemek mümkündür. Sabit ayağın topuğu, basma fazı ortasından sonra yerden ayrılır. Topuğun artık yerle bir teması kalmasa da parmaklar yere basmaktadır. Sabit ayağın topuğu yerden ayrılır ayrılmaz, baldır kaslarının yoğun bir Ģekilde harekete geçmesiyle vücut hızlanır. Ayak parmakları da yerden tamamen ayrılıp ekstremite salınma fazına girince basma fazı biter Salınma Fazı ve Evreleri Bu faz, parmakların yerden ayrılmasıyla baģlar ve topuğun yere değmesiyle sona erer. ġekil 2.8 Salınma Fazının Evreleri 8

17 Hızlanma Hızlanma fazı, parmak yerden ayrıldığı anda baģlar. Topuğun vücut önünde yere değebilmesi için ayak hızlanmalıdır. Yürüme siklusu % ayağın yerden kaldırılması ile baģlar; ayak diğer ekstremitenin hizasına geldiğinde biter. Kalça ve dizde fleksiyon artmakta, ayak bileğinde dorsifleksiyon oluģmaktadır. Amaç, havadaki bacağı hızla öne ilerletmektir. Diz fleksiyonu ise atalet etkisi ile oluģur Salınım Fazı Ortası Ayak havada iken ileriye doğru hızlanmasıyla bu faz baģlar. Bu sırada, ekstremitenin yere değmeyecek Ģekilde yukarıda olması gerekir. Yürüme siklusu % Salınan bacak basma fazındaki bacağın yanına gelir ve önüne geçer. Kalça ve dizde fleksiyon artar, ayak bileğinde dorsifleksiyon yapılır. Amaç, ayağın yere değmeden aktarılmasıdır. Kalça ve diz fleksiyonu atalet etkisi ile pasif olarak yapılırken ayak bileği dorsifleksörleri kasılmaya devam eder Salınım Fazı Sonu Yürüme siklusu % salınan bacak basan bacağın önüne geçtiğinde, baģlar; ayağın yere değdiği ana dek sürer. Kalça fleksiyonda, diz ekstansiyonda, ayak bileği ise nötral pozisyondadır. Amaç, ayağın yere basmaya hazırlanmasıdır. Dizin tam ekstansiyonu ile adım uzunluğu artar. Topuk yere değmeden hemen önce ayağı kontrol altına almak için bacağın öne doğru hareketi frenlenir. Orta hızlanma fazından sonra ortaya çıkan bu durum, yavaģlama durumudur Çift Destek Fazı Normal yürüyüģ sırasında her iki ekstremite de aynı anda yerle temas halindeyken çift destek sağlanır. Ġki taraflı bu destek, bir ayağın geçiģ hali ile parmağın yerden ayrılması arasında ve diğer ayağın topuğunun yere değmesi ile bu ayağın yere tam teması arasında meydana gelir. Bu desteğin süresi, yürüyüģ hızına bağlıdır. YürüyüĢ hızı azalırsa çift desteğin süresi artar. Hız arttığında ise çift destek azalır. Söz konusu bu desteğin olmaması halinde, yürüme ve koģma eylemleri birbirinden ayrıt edilir Bu dönemde gövde ağırlığı bir ekstremiteden diğerine aktarılır. Tek ayağın yerde olduğu döneme ise tek basma fazı denir. Basma fazındaki bacak, gövde ağırlığını yüklenir ve ayak 9

18 eklemleri üzerinden öne doğru aktarır. Bu esnada havadaki bacak ilerler ve yere basmaya hazırlanır. ġekil 2.9 Çift Destek Fazı 2.2 Yürüme Siklusunda Zaman Dağılımı Her bir yürüme fazı sırasında gereken nispi süreler, aģağıda gösterilmiģtir. Basma fazı, siklusun % 60 ını, Salınma fazı, siklusunun % 40 ını, Çift destek fazı; siklusun % 11 ini oluģturur. Yürüme hızının yüksek olması, salınma fazında geçen sürenin nispi artıģını ifade eder. Bunun yanı sıra, hızın az olması, basma fazında geçen sürenin nispi artıģı anlamına gelir. Tablo 2.1 Yürüme Siklusundaki Fazların Yüzdelerine Göre Süreleri Sıra Fazlar Yüzde Zaman(sn) 1 Başlangıç %0 0 2 İlk Değme Fazı %2 0, Yüklenme Fazı %10 0,202 4 Basma Ortası Fazı %30 0,606 5 Basma Sonu Fazı %50 1,01 6 Salınım Öncesi Fazı %60 1,212 7 Erken Salınım Fazı %73 1, Salınım Ortası Fazı %87 1, Salınım Sonu Fazı %100 2,02 10

19 ġekil 2.10 Yürüme Siklusundaki Fazlara Ait Konumlar 2.3Yürümenin İncelenmesinde Kullanılan Fizik ve Biyomekanik Terimler Adım geniģliği: Her iki ayağın dikey ara mesafesidir. Çift adım uzunluğu: Aynı ayağın iki topuk vuruģu arasındaki mesafedir. Ayak açısı: Gidilen yön ile ayağın ortasından geçen çizgi arasındaki açıdır. ġekil 2.11 Adım ölçüleri 11

20 Hız: YavaĢ yürüyüģ sırasında dakikada yaklaģık 70 adım atılırken bu sayı, hızlı yürüyüģ sırasında 130 a kadar çıkabilir. Dakikada yaklaģık 90 adım atan yetiģkin bir insan, saatte ortalama 4 km yol yürür. Yürüme siklusunun süresi, yürüme hızına bağlıdır [9]. Günlük hayatta rahat yürüme hızı 80 m/dk dir. Dolayısıyla bir yürüme siklusu süresi ise 1 saniyeden biraz fazladır. Hız arttıkça çift destek fazı kısalır ve kaybolması ile koģma hareketi baģlamıģ olur. Tablo 2.2 Normal yürüyüģte ortalama değerler Normal yürüyüģte ortalama değerler Erkekler Kadınlar Adım uzunluğu (cm) Çift adım uzunluğu (cm) Dakikadaki adım sayısı (adım/dk) 117 (60-132) 117 (60-132) Hız (m/sn) Adım geniģliği (cm) Ayak açısı 7 6 Vücut ağırlık merkezi: Ayakta anatomik pozisyonda duran bir insanda vücudun ağırlık merkezinin lumbosakral bileģkenin önünde olduğu varsayılır. Vücudun en ufak bir hareketi ile bu noktanın yeri değiģir. Yerçekimi insan vücudunu etkileyerek vücut ağırlık merkezinden yere doğru inen ağırlık kuvvet vektörünü oluģturur. Destek alanı merkezi: Ayağın yere basan alanının orta noktasıdır. Yürüme sırasında sürekli olarak yer değiģtirir. Ağırlık kuvveti vektörü destek alanı merkezinden geçtiğinde denge sağlanır. Yer tepkimesi kuvveti: Newton'un üçüncü kanununa göre ayakta duran insanın yerde oluģturduğu ağırlık kuvvet vektörüne yer de büyüklüğü aynı, yönü ters bir kuvvet vektörü ile karģılık verir. Buna yer tepkimesi kuvveti vektörü denir. Yürürken yer tepkimesi kuvveti, vücut ağırlığı ve hareketi sağlayan kas kuvvetlerinin bileģkesine karģı oluģur ve yürüme sırasında yönü ve büyüklüğü sürekli değiģir. 12

21 Tepkime Kuvveti Ağırlık Kuvveti ġekil 2.12 Basma Fazı Ortası Kuvvet Diyagramı DıĢ moment: Yer tepkimesi kuvvet vektörü kalça, diz ve ayak bileğini harekete zorlar. Eklemlerde oluģan bu etkiye dıģ moment denir. Ġç moment: DıĢ momente karģı koymak, stabilite veya hareket sağlamak amacıyla kas kasılınca eklemde oluģan momenttir. 2.4 Yürümenin Önkoşulları ġekil 2.13 Ġç ve DıĢ Momentlerin Diyagramı 1. Denge: Ayakta dengeli dik durabilmek ve hareket sırasında dengeyi koruyabilmek gerekir. 2. Ġlerleme: Kas gücü ile vücudun öne doğru ilerletilmesi gerekir. 3. ġok absorpsiyonu: Ayak yere değdiğinde vücut ağırlığının neden olduğu darbeyi amortisör etkisi ile azaltmak gerekir. 4. Enerji harcamasında tutumluluk: Mümkün olan en az miktarda enerji harcaması ile en fazla ilerleme sağlamak gerekir Statik Denge Ġnsanın ayakta dik durabilmesi için vücut ağırlık merkezinden yere doğru inen vektörün, destek alanı merkezinden geçmesi gerekir. Frontal düzlemde bu vektör gövde ağırlığının iki ekstremite arasında eģit olarak paylaģtırılması halinde destek alanı merkezinin tam ortasına düģer. Ancak gerçekte destek alanı merkezi orta hattın 6 mm kadar sağına kayar. Sağ bacak 13

22 sola göre biraz daha fazla yüklenir. Femur boynundaki 120 varus açısı, dizdeki 5-7 derecelik valgus açısı ve ayakların 7 derece dıģa dönük durması sayesinde destek alanı geniģler, stabilite artar. Ayakta dik dururken vücutta gözle fark edilmeyen salınımlar olur. Gerek sajital, gerekse de frontal düzlemlerde gövde ağırlığı yavaģ ancak sürekli olarak saniyede 4-6 kez bir bacaktan diğerine aktarılır. Dengeyi değerlendirirken vücudun ağırlık merkezinin yere izdüģümü incelendiğinde destek alanı merkezinin öne arkaya 8 mm, her iki yana ise 5 mm hareket ettiği saptanır. ġekil 2.14 Bilgisayarlı Denge Ölçüm ve Egzersiz Cihazı ve sağlıklı denekte gözlenen destek alanı merkezi değiģimleri Dinamik Denge Yürüme denge ile dengesizlik dönemlerinin birbirini izlediği ritmik bir hareket zinciridir. Yürürken gövde ağırlığı arkadaki bacaktan öndekine aktarılır. Aynı zamanda destek alanı merkezi topuktan tabana ve ön ayağa doğru değiģir. Yani gövde ağırlığı bir süre topukta, bir süre tabanda ve bir süre de ön ayakta taģınır. Yer tepkimesi vektörü yürüme boyunca sürekli yer değiģtirir. Yer tepkimesi vektörü basan ayağın merkezinden geçtiği anda denge sağlanır, öne doğru ilerlerken bu vektör destek alanı merkezi dıģına düģtüğünde denge yitirilir. Dolayısıyla yürüme siklusu boyunca dört kez denge sağlanır: çift destek fazı, basma fazı ortası, ikinci çift destek fazı ve salınım fazı ortası. Bunlar dıģındaki tüm dönemlerde yer tepkimesi vektör ile destek alanı merkezi örtüģmez, dengesizlik hali vardır. 14

23 2.4.3 Vücudun İlerletilmesi Yürümede öne ilerlemeyi sağlayan etkenler kas kuvveti ve gövde ataletidir. Basma fazının ortasında vücut dengede olmakla birlikte gövde kendi ataletiyle öne doğru ilerlemeye devam eder ve denge bozularak vücut öne doğru düģer. Havadaki ayağın yere basıp çift destek fazı oluģmasıyla denge tekrar sağlanır. Ancak vücut öne doğru ilerlemesine devam edince denge tekrar bozularak öne doğru düģme baģlar. Bu sırada topuk, ayak bileği ve önayak eklemlerinde oluģan, sallanan iskemle hareketine benzer bir dizi hareketle ilerleme sağlanır. Bu Ģekilde gövde ağırlığının öne düģmesi, sallanan iskemle hareketi ile öne yönlendirilmesi ve tekrar dengenin sağlanması iģlemlerinin ritmik olarak tekrarlanmasıyla vücut ilerler. Basma fazı boyunca topuk, ayak bileği ve önayak seri bir biçimde gövdenin ilerlemesini sağlarken diz ekstansiyondadır Vücudun ilerletilmesinde basma fazındaki ayağın hareketleri (Rockers) Topukta dönme (Heel rocker) Ayak yere değdiğinde vücut topuk üzerinden öne doğru dönmeye baģlar. Bu dönemde topuk bir kaldıracın dayanak noktası gibi çalıģır. Ayak bileğinde pasif plantar fleksiyon oluģur. ġekil 2.15 Topukta Dönme Ayak Bileğinde Dönme (Ankle rocker) Ayağın tamamı yere değdiğinde topukta dönme biter, ayak bileğinden dönme baģlar. Ayak yerde sabit durur, yer tepkimesi kuvvet vektörü ayak bileği ekleminin önüne geçer ve pasif dorsifleksiyon oluģur, ayak yerde sabit olduğu için tibia öne doğu gelir. Bu aģamada soleus kası eksantrik olarak kasılır ve tibianın öne gidiģini kontrol eder. 15

24 Ön Ayakta Dönme (Forefoot rocker) ġekil 2.16 Ayak Bileğinde Dönme Yer tepkimesi kuvvet vektörü ön ayağa ulaģtığında topuk yerden kalkar, ayak bileğindeki dönme biter, önayakta dönme baģlar. Vücut ağırlık merkezi destek alanı merkezinin önüne düģmeye baģladığında ilerleme hızlanır. Triseps kasılarak ayak bileğinde plantar fleksiyon yaratır, güçlü bir itici kuvvet sağlar. Burada artık gövde kütlesi uzun bir kaldıraç kolunun ucundaki pasif bir ağırlık gibidir ve diğer ayak yere basana kadar düģmesini önleyecek hiçbir kuvvet yoktur. ġekil 2.17 Ön Ayakta Dönme Salınım Fazındaki Bacağın Vücut İlerlemesine Katkısı Havadaki bacağın öne salınımı ilerleme için ek bir güç kaynağıdır. Basma fazındaki bacağın gövdeyi ilerletici etkisi azalırken salınımdaki bacağın yetiģip öne geçmesi vücut ağırlık merkezini öne düģürür. Yer tepkimesi kuvvet vektörü tekrar büyüyerek gövdenin ilerlemesi devam ettirilir. 16

25 Salınım öncesi diz fleksiyonu: KarĢı ayak yere bastığında ayağa binen yük azalır, gastroknemius konsantrik kasılarak ayak bileğinde plantar fleksiyon ve dizde fleksiyon oluģturur. ġekil 2.18 Salınım öncesi diz fleksiyonu Salınım fazı kalça fleksiyonu: Diz fleksiyonunu takiben kalça aktif olarak fleksiyona getirilir. Böylece havadaki bacak öne ilerler. ġekil 2.19 Salınım fazı kalça fleksiyonu Salınım fazı diz ekstansiyonu: Salınım fazı sonunda dizin ekstansiyonu adım uzunluğunu arttırır, mümkün olan en uzak noktaya basabilmeyi sağlar. ġekil 2.20 Salınım fazı diz ekstansiyonu 17

26 2.4.4 Şok Absorpsiyonu Salınım fazı sonunda gövde ağırlığı destek tabanının çok önünde kalır, gövde öne ve yere doğru serbest düģmeye geçer. Bu dönemin sonunda öndeki ayak yere değdiğinde uçak yere indiği anda oluģan darbeye benzer bir Ģok oluģur. Gövde ağırlığının %60'ı 0,02 saniyede basan ayağın üzerine yüklenir. Bu ani yüklenmenin etkileri kalça, diz ve ayakta oluģan Ģok absorban (amortisör) reaksiyonlarla azaltılır. Ġlk reaksiyon ayak bileğindeki plantar fleksiyonun ayak dorsifleksörleri tarafından frenlenmesidir. Dorsifleksörler ayak ön kısmının yere iniģini yavaģlatırlar. Diz fleksiyonu ikinci ve daha büyük amortisör mekanizmadır. Bu hareket aynı zamanda topuk dönmesine (heel rocker) cevap olarak geliģir. Ayak dorsifleksörleri kasılarak ayağın öne düģmesini engellerken dizde fleksiyona neden olurlar. Bu aģamada kuadrisepsteki eksantrik kasılma fleksiyonun artmasını engeller. Salınım fazına geçen bacağın yerle teması kesildiğinden yerçekimi etkisi ile aynı taraftaki pelvis alçalýr. Bunu önlemek için basan tarafın kalça abdüktörleri kasılarak Ģok absorbsiyonuna katkıda bulunur Yürümede Enerji Tüketimi Yürümede enerji hızlanma, frenleme ve Ģok absorbsiyonu için harcanır. Enerji harcaması dakikadaki O2 tüketim miktarı ile ölçülür. Bir insanın maksimum efor sırasında dakikada kilosu baģına kullandığı O2 miktarına maksimum O2 tüketim kapasitesi (aerobik kapasite: VO2Maks) denir. Rahat yürüme hızında (80 m/dk) kiģi maksimum O2 tüketim kapasitesinin %38'ini kullanır. Enerji tüketimi bazı biyomekanik düzenlemeler sayesinde bu kadar düģük düzeyde tutulabilir. Bunların birincisi vücut ağırlık merkezinin yer değiģikliklerini azaltan hareketler, ikincisi ise kasların en ekonomik biçimde kasılmasıdır Vücut Ağırlık Merkezinin Yer Değiştirmesini Azaltan Hareketler Yürüme esnasında vücut ağırlık merkezinin yer değiģimlerini azaltan altı hareket tanımlanmıģtır. Determinant olarak adlandırılan bu hareketler sayesinde vücut ağırlık merkezinin her düzlemdeki salınımları en aza indirilerek tekerlek merkezinin hareketi gibi ilerlemesi sağlanır, ani yön değiģiklikleri önlenir. Bu sayede enerji tüketimi azaltılır. 18

27 Pelvik Rotasyon: Her adımda transvers düzlemde salınım fazındaki pelvis öne 4 rotasyon yapar. Pelvik rotasyon sayesinde vücut ağırlık merkezinin çift destek fazındaki alçalması azalır, kalça eklemi öne doğru ilerlediğinden adım uzunluğu artar. ġekil 2.21 Pelvik rotasyon Pelvik DüĢme: GeçmiĢte pelvik tilt olarak tanımlanan bu hareket frontal düzlemde gerçekleģtiğinden artık pelvik düģme diye adlandırılmaktadır. Salınım fazında pelvisin frontal düzlemde yere doğru alçalması sayesinde tek basma fazında vücut ağırlık merkezinin yükselmesi azalır. Salınım fazındaki bacağın pelvisi alçalırken ayağın yere sürtünmemesi için diz ve ayakbileğinde fleksiyon gerekir. Pelvik düģme her iki yönde 4 dir. ġekil 2.22 Pelvik DüĢme Diz Fleksiyonu: Basmanın yüklenme fazında diz fleksiyonu oluģarak vücut ağırlık merkezinin yükselmesi azalır. ġekil 2.23 Diz Fleksiyonu 19

28 Ayak Bileği Plantar Fleksiyonu: Ġlk değme fazında baģlayıp ayağın yere tam değdiği ana kadar oluģan ayak bileği plantar fleksiyonu vücut ağırlık merkezinin alçalmasını azaltır. Basma fazı sonunda oluģan plantar fleksiyon da aynı Ģekilde vücut ağırlık merkezinin alçalmasını azaltır. ġekil 2.24 Ayak Bileği Plantar Fleksiyonu Ayak ve Ayak Bileği Rotasyonu: Basma ortası fazından sonra vücut ağırlık merkezi alçalmaya baģlarken ayak bileğinde oluģan plantar fleksiyon ve ayak supinasyonu bacak boyunun kısalmasını önleyerek vücut ağırlık merkezinin alçalmasını azaltır. ġekil 2.25 Ayak ve Ayak Bileği Rotasyonu Eğer insanın bacakları sopa gibi hareket etseydi vücut ağırlık merkezi yer değiģimi 5 cm yerine 9,5 cm olacak ve yürümede enerji tüketimi çok artacaktı Lateral Pelvik Deplasman: Pelvis basan bacağın üzerine kayarak vücut ağırlık merkezinin yer değiģimini azaltır. ġekil 2.26 Lateral Pelvik Deplasman 20

29 Bu altı hareket sayesinde frontal ve transvers düzlemlerde vücut ağırlık merkezi yer değiģimi azalarak 9,5 cm den 5 cm ye iner Potansiyel - Kinetik Enerji Değişimi Kinetik enerji bir cismi harekete geçirmek veya hareketini sürdürmek için gereken enerjidir. Potansiyel enerji ise yer düzeyinden yükseltilmiģ cisimlerde oluģan saklı enerjidir. Yürümede gerek kinetik gerekse de potansiyel enerji en tasarruflu Ģekilde kullanılır. Basma ortası fazında en yüksek noktaya ulaģan vücut ağırlık merkezinin potansiyel enerjisi maksimumdadır. Çift destek fazında vücut ağırlık merkezi en alçak noktaya inerken bu potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüģür ve vücudu hızlandırır. Yürümede vücut ağırlık merkezi yükselip alçalırken aralıksız kinetik enerji - potansiyel enerji dönüģümü yapılır ve en az enerji harcaması ile ilerleme sağlanır.[10] 3. YÜRÜME HAREKETİNİN FİZYOLOJİK AÇIDAN İNCELENMESİ Normal yürümenin karmaģıklığı ve çıplak gözle değerlendirilmesinin güçlüğü bilim adamlarını ayrıntılı ve güvenilir inceleme yöntemleri geliģtirmeye itmiģtir. Yürüme analizi; yürümenin sayısal olarak değerlendirilmesi, tanımlanması ve yorumlanmasıdır. Her ne kadar birçok yürüme sorunu deneyimli protetist ve ortetistin gözle yaptığı muayenelerle anlaģılabilse de sorunu sayısal olarak yorumlamak, kaydedip daha sonra yeniden değerlendirmek ve yapılan tedavi, ortez ve protezlemenin etkinliğini nesnel biçimde ortaya koymak için yürüme analizi teknolojisi gerekir. Modern yürüme analizi laboratuarlarında, hastanın yürüyüģü, önce gözle bakarak ve video kayıtlarıyla değerlendirilir. Daha sonra hastanın gövdesinde uygun noktalara bağlanan verici veya yansıtıcılar aracılığıyla hareket verileri bilgisayara aktarılır; ayrıca yere monte edilmiģ bir kuvvet platformuna basarken ölçülen yer tepkimesi kuvveti değiģimleri de bilgisayara yüklenir. GeliĢmiĢ laboratuarlarda bu verilere ek olarak dinamik elektromyografi ve enerji tüketimi ölçümleri de yapılır. Tüm bu bilgiler özel yazılımlar aracılığıyla sayısal verilere 21

30 dönüģtürülür. Son olarak, veriler, hastanın klinik durumu ile birlikte değerlendirilerek hekim tarafından yorumlanır ve rapor yazılır. Yürüme analizinde kullanılan teknoloji çok karmaģıktır. Bu alanda çalıģan hekim ve biyomedikal mühendislerinin kullanılan sistemin teknik özelliklerini çok iyi bilmeleri ve elde edilen sonuçları yorumlayabilmeleri gereklidir. Son yıllarda teknoloji geliģmekte, tetkik süresi kısalmakta ve giderek birçok hastalığın tanı tedavi cihazlanmasında önem kazanmaktadır. 3.1 Yürüme Analizinin Önemi Deneyimli hekimler bile yürümeyi gözle değerlendirmekte güçlük çekerler. Ġnsan gözü saniyede adet görüntü algılayabildiği için yürüme sırasında milisaniyeler içinde oluģan hareketler tam olarak değerlendirilemez. Ayrıca yürüme sadece eklem hareketlerinden ibaret olmayıp gözle anlaģılamayacak kuvvet, moment ve kas aktivitelerini de içerir. Doğru tanı ve baģarılı bir tedavi için normal yürüme bilinmeli, anormal olandan ayırt edilmeli, yürümeyi bozan ana neden ve bu nedeni kompanse etmek için yapılan hareketler anlaģılmalıdır. Bunun için yürümenin tüm bileģenlerini eksiksiz kaydedecek, sayısal veriye dönüģtürecek, kıyaslamaya ve tekrar incelemeye, tedavi giriģimleri sonrası veya zaman içinde oluģan değiģiklikleri değerlendirmeye olanak sağlayacak sistemler gereklidir. 3.2 Yürüme Analizi Laboratuarında Kullanılan Değerlendirme Yöntemleri Gözleme Dayalı Analiz Yürüyen hasta, önce önden sonra her iki yandan izlenerek her ekleme ayrı ayrı bakılır. Bu esnada yürüme uzunluğu 8-10 metre olmalıdır. Bu esnada kayıt tutabilmek için video çekimleri yapılır. ġekil 3.1 Gözleme dayalı analiz 22

31 Lineer ortam denilen video ya da bilgisayarda non-lineer yöntemle, hasta yürürken önden (frontal düzlem) ve yandan (sagital düzlem) kısa süreli çekimler yapılır. Belirli bir eklemde sorunu olan hastalarda istenirse yakın çekim yapılabilir. Kayıtlar üzerinde montaj, yazı eklemek, yazıcıdan çıkıģ almak gibi bir çok avantajların yanında istenirse mikser denilen cihazlarla hastanın önden ve yandan çekimlerini eģzamanlı olarak izlemek ve kaydetmek mümkündür. Bazı sorunları, yavaģ çekimde veya sorunun belirgin olduğu kareleri dondurarak incelemek tanıyı kolaylaģtırabilir. Ġstenirse monitör ekranından gönye ile veya on-screen digitizer denilen özel ölçüm aletleri ile eklem açıları da ölçülebilir Kinematik Analiz Hareketi oluģturan kuvvetleri dikkate almadan yalnızca hareketin incelenmesine, kinematik analiz denir. Kinematik analiz sırasında gövdenin, leğen kemiklerinin, bacakların ve ayakların her üç düzlemdeki pozisyonu; eklem açıları, hız ve ivmeleri ölçülerek sayısal veri olarak kaydedilir. Yürüme siklusu boyunca sürekli değiģen eklem açılarını kaydedebilmek için vücudun belirli noktalarına iģaret cihazları (marker) yerleģtirilir. Bu cihazlardan gelen sinyal özel kameralar veya alıcılar aracılığıyla izlenir ve bilgisayarda geliģtirilmiģ yazılımlarla iģlenir. Bu iģlem sonucunda, yürüme siklusu boyunca, her eklemin üç hareket planındaki açıları hesaplanır. Hareketin üç boyutlu olarak kaydedilebilmesi için eģzamanlı çalıģan en az iki kamera gereklidir. Kameranın görüģ alanı kısıtlı olduğundan yürürken hızla yer değiģtiren insan kısa sürede kameranın görüģ alanından çıkar. Bunun için tüm yürüme alanını incelemek amacıyla kinematik sistemlerde en az 5 kamera kullanılır. Kinematik inceleme öncesinde kameralar kalibre edilmelidir. Ekstremitelerine iģaret cihazları yerleģtirilen kiģi kameraların görüģ alanındaki önceden belirlenmiģ bir yol boyunca yürütülür. ĠĢaret cihazlarının sinyalleri bilgisayara aktarılır, bilgisayar sinyalin yer değiģtirmesini ve dolayısıyla eklem açısındaki değiģikliği hesaplar. Bir zaman biriminden diğer zaman birimine olan yer değiģiminden hız, 23

32 hız değiģiminden ise ivme hesaplanabilir. Kinematik analiz sonucu elde edilen normal hareket değerleri frontal, sajital ve transvers düzlemlerde grafik olarak çizdirilir Kinetik Analiz Ġnsanın yürüme hareketinin incelenmesinde özellikle Ģu kuvvetler bulunmaktadır. DıĢ kuvvetler: Yer çekimi etkisiyle ortaya çıkan kuvvetlerdir. Kinetik analiz yardımıyla çeģitli yürüyüģ fazlarında ortaya çıkan ve bacak üzerine etki eden dıģ kuvvetlerin Ģiddeti ve yönü ölçülür. Öte yandan kinematik analiz yapılarak eklemlerin konum ve duruģları belirlenir. Her iki analiz metodu kullanılarak dıģ kuvvetlerin çeģitli eklemler üzerindeki etkileri hesaplanabilir. Eklemlerin konumları, kuvvetin büyüklüğü ve yönü ile ortak kuvvet ve eklem arasındaki dikey uzaklık bilindiğinde, topuğun yere değme anında diz bükülme momenti hesaplanabilir. Eklemin konumu, fotoğrafçılık tekniğiyle; kuvveti ise ölçüm plakası yardımıyla belirlenebilir. Ġç Kuvvetler: Kas kontraksiyonları sonucu oluģan kuvvetlerdir. Ġç kuvvetleri nicel olarak ölçecek uygun bir metot bugüne kadar geliģtirilmemiģtir. Yer çekimi, topuğun yere değmesinin hemen ardından diz eklemini bükme eğilimi göstermektedir (dıģ kuvvet). Ekleme karģı bir kuvvet etki etmese de bu durum meydana gelmektedir. KarĢı kuvvet, quadriceps tarafından oluģturulur (iç kuvvet). Hareketi oluģturan kuvvetlerin (yer tepkimesi kuvvetleri, eklem momentleri, eklem güçleri) incelenmesidir. Kinetik analizde ölçülebilen tek veri yer tepkimesi kuvveti vektörüdür ve ayağın yere uyguladığı toplam kuvveti ölçen basınca duyarlı plakalarla ölçülür. Laboratuar da yürüyen insan platforma basarak geçtiğinde, basma fazında oluģan yer tepki kuvvet vektörleri 20 ms aralıklarla hesaplanır. Böylece ayak bileği, diz ve kalça eklemine etki eden momentler ve eklemlerde oluģan güçler hesaplanabilir. Daha sonra alt ekstremitenin tüm segmentlerinin pozisyon, hız ve hızlanma verileri (kinematik veriler) bilgisayar ortamında bir araya getirilir. Kalça, diz ve ayak bileğine etki eden kuvvetler (dıģ momentler), dolaylı olarak iç momentler ve güçler hesaplanır. 24

33 3.3 Kinematik Verilerin Analizi ve Modellenmesi Günümüzde ticari hareket analizi sistemlerinden elde edilen 3B kinetik ve kinematik verilerin sayısı ve değiģik uygulamalarda kullanımlarının artmasına bağlı olarak elde edilen veriler kullanılmakta, insan hareketlerinin modellenmesi birçok grubun araģtırmalarının aktif bir alanı olarak geliģmektedir. Ġnsan hareketlerinin analizi ve tanımlanmasındaki zorluk ise insan vücudundaki yüksek serbestlik derecesinden, olasılık dağılımının karmaģıklığından ve büyük boyutlardaki veri setlerinden kaynaklanmaktadır. Ne var ki doğrusal uzayın boyutu temsil edilen veri içersindeki serbestlik derecesini mutlaka yansıtmamaktadır. Doğrusal tekniklerin kullanılması ile değiģkenlerin boyutları azaltılabilmektedir. Hareket analizi sistemlerinden elde edilen büyük veri setlerinin ortalama, varyans ya da standart sapma gibi temel tanımlayıcı istatistiksel yöntemler ile değerlendirilmesinin ötesinde insan hareketlerinin analizinde araģtırmacılar farklı teknikler kullanmaya yönelmektedir. Birçok farklı yaklaģım arasında çoklu değiģkenler analizi geniģ kitlelerce kabul görmektedir. Ġstatistiksel yazılımların ve bilgisayar sistemlerinin geliģmesi ile birlikte insan hareketlerinin tanımlanmasında istatistiksel tekniklerin kullanımı da geliģmektedir. 4.ORTEZ 4.1 Ortez ve Protezin Tanımı Ortez, vücutta herhangi bir nedenle organ kaybının olmadığı ancak anatomik, fizyolojik ve mekanik yapısında bozukluğun olduğu durumda kullanılan ve o bölgeyi düzeltmek, desteklemek, hareketsiz konuma getirmek veya fonksiyon kazandırmak amacıyla oluģturulan cihazdır. Cerrahi müdahalelerin en eskisi olarak bilinen amputasyon bir uç organın kesilip çıkarılmasıdır. Bu organın yerini alabilecek yapay organa protez denir. Eskiden ortez protez yapımcılarına demirci, zanaatkar gibi değiģik isimler verilmiģtir. Günümüzde ortez ve protezi hastadan bizzat ölçü alarak tekniğine uygun biçimde üreten bu alanda eğitim görmüģ kiģilere ortotist-prostetist denir. Dünyada ortotist-protetist, bu alanda en az dört yıllık üniversite eğitimi almıģ kiģiler için kullanılmaktadır. [2] 4.2 Ortezin Kullanım Alanları Deformiteyi destekleyen ortezler daha ziyade statik olarak kullanıldığından, daha az esnek ve daha ağır olabilirler. Polietilen(vitraten) malzeme bu cihazlar için oldukça uygun bir materyaldir. Ancak yürüyüģü desteklemek amacıyla kullanılan dinamik ortezler hafif, 25

34 esnek ve dayanıklı ürün olmalıdır. Bu amaçla kullanılan en uygun materyallerden bazıları polipropilen yada karbongrafit alaģımlı ürünlerdir. Ortotik tedaviler hastaların tedavisinde kendi baģlarına kullanılan cihazlar değildir. Özellikle rehabilitasyon aģamasında diğer fizik tedavi uygulamaları ile kombine edilmesi gereken tedavi cihazlarıdır. Diğer tedavi giriģimlerinin etkinliğinin artması ve hastanın fonksiyonel iyileģmesi için dinamik yürüyüģ ortezleri hayati önem taģır. Medikal, cerrahi ve diğer tedavi giriģimleri ile birlikte hastanın fiziksel tedavisinde önemli rol oynarlar. Ortezler, genellikle uzuv ve eklem postürünü korumak ve fiziksel fonksiyonu desteklemek için kullanılırlar. Yerçekimi ve dengesiz kas güçlerinin sebep olduğu hareketli eklem deformasyonları pasif olarak düzeltilebilip ortezle muhafaza edilebilinir. Hastaya belirli bir ortezi vermek ve sürekli onu kullanmasını istemek doğru bir tedavi yaklaģımı değildir. Hastanın değiģen veya geliģen yürüyüģ Ģekline göre ortez tasarımının yeniden değerlendirilmesi gerekir. Önemli bir husus, ayak ortezi gereken hastalarda, ağırlığın minimal tutulmasının gerekliliğidir. Hastanın kabiliyeti, fonksiyonu ve kısıtlılıkları; diğer bir ifade ile hastaya uygun ortez tespit edilirken, hastanın sadece tanısı değil becerileri dikkate alınmalıdır. Ortez; fonksiyonunu yapamayan eklem, kas veya sinirin eksikliğini tamamlar. Ancak kas ve yumuģak dokuların kısalması sonucu geliģen kalıcı bozukluklar ve anormal kemik Ģeklinden kaynaklanan yapısal bozukluklar pasif olarak düzeltilemez ve ortezlerle desteklenmesi sınırlıdır. 4.3 Ortezlerin Genel Kullanım Amaçları Genel olarak ortezlerin kullanım amaçları aģağıda sıralanmıģtır. Bir kaza yâda ameliyat sonrası bazı vücut parçalarının hareketsiz tutulması (örneğin, trafik kazası sonrası boyuna bir boyunluk takılarak omuriliğin korunması gibi), Fonksiyonu yapamayan yâda yetersiz olan uzuvların fonksiyonuna yardım edilmesi (örneğin, kolun kırılmasına bağlı bir sinir yaralanmasında el bileğini kaldıramayan kiģinin el bileğinin bu hareketine yardım edilmesi gibi), Ortopedik bir soruna ya da kalıcı bir probleme dönüģebilecek durumların önlenmesi (örneğin, bacağında aģırı kontrolsüz kasılmaları olan bir kiģide ayak bileğini doğru 26

35 pozisyonda tutarak bu kasılmaların ayak bileği ekleminde, diğer eklemlerde, gövdede ve kaslarda oluģturabileceği zararlı etkilerinin önlemesi gibi), OluĢmakta olan ya da oluģmuģ bir Ģekil bozukluğun düzeltilmesi (örneğin, bir kas hastalığı nedeniyle omurgasını dik tutamadığı için zamanla omurgada oluģan eğriliklerin henüz baģlangıç aģamasındayken düzeltilmesi gibi), Ağrılı durumlarda ağrının azaltılması ve giderilmesi (örneğin, romatizmal bir sorun nedeniyle el bilek hareketleri ağrılı olan kiģinin bileğini doğru pozisyonda tutarak ağrıya yol açan hareketlerin ve ağrının engellenmesi gibi), Vücuttaki ortopedik özür nedeniyle kiģinin hareketlerini normalden çok fazla enerji harcayarak yapabildiği durumlarda enerji tüketimini azaltmak (örneğin, çocuk felci nedeniyle her iki bacağında belirgin kuvvet kayıpları olan kiģinin, yürüme ortezleri ve yürüme yardımcıları ile bir yerden bir yere yardımsız yürüdüğünden daha az yorularak yürümesini sağlamak gibi). 4.4 Alt Ekstremite Ortezleri Alt Ekstremitede Ortezlerinin Kullanım Amaçları Alt ekstremite (bacak) ortezlerinin kullanım amaçları aģağıda sıralanmıģtır. Yürümeye yardımcı olmak Ağrıyı azaltmak Yükü azaltmak Hareketin kontrolü Deformitenin ilerlemesinin kontrol Alt Ekstremitenin Biyomekanik İşlevleri Fiksasyon: Sevk, bloke etme ve yerinde tutma. Düzeltme: Doğrultma, iyileģtirme, fazlasıyla düzeltme. Kompenzasyon: Üç boyutlu uzunluk ve hacim dengelemesi. Ekstansiyon: Yükü azaltma, çekme durumunda kuvvet uygulaması 27

36 Tablo 4.1 Alt Ekstremite Ortezinin Dört Etkinlik Prensibi Fonksiyonlarına Göre Alt Ekstremite Ortezi Çeşitleri Fonksiyonlarına göre alt ekstremite ortez çeģitlerinin sınıflandırılması alttaki tabloda verilmiģtir.[4] Tablo 4.2 Alt Ekstremite Ortezlerinin Fonksiyonlarına Göre Sınıflandırılması 28

37 4.5 Dünyada Ortez Alanında Gelişmeler Bugün kullanım alanı serebrovasküler hastalıklardan skolyoza, kırıklardan konjenital deformitelere kadar oldukça geniģ alana yayılan ortezlerin tarihçesi, çok eski yıllara dayanır(m.ö. 2750). Yapılan kazılardan ilk ortezlerin kırık ekstremitelere uygulandığı anlaģılmaktadır. Ġlk kapalı redüksiyon ve ortezleme ile ilgili detaylı bilgi Hipokrat tarafından verilmiģtir.(m.ö ), ağaç ve metal kullanarak üretilen ilk ortezlerin prensip olarak günümüz ortezlerine çok benzese de, oldukça ağır ve estetikten uzak olduğu izlenmiģtir. ġekil 4.1 Ġlk bacak desteklerinden biri [1] 12. yüzyılda Bologna da ortezin tıp içerisindeki yerinin anlaģılması ve 16. Yüzyılda ünlü cerrah Ambrose Pare nin ortezle ilgili kapsamlı kitabı bu alandaki geliģimi hızlandırmıģtır. Ayrıca Rönesans döneminde değerli ressamların tıbbi geliģmelerin ve dinin etkisinde kalarak oluģturdukları amputasyon ve ekstremite transplantasyonunu yansıtan tablolarına rastlanmaktadır. Ekstremite transplantasyonuna yönelik bu tablolar gerçek cerrahi uygulamayı göstermemekle birlikte tamamen dönemin gelecekle ilgili düģüncelerini ortaya koymaktadır. 29

38 ġekil 4.2 Ananymous un Almanya da Landes Müzesi nde sergilenen tablosu 17. yüzyılda Cambridge Üniversitesi Profesörü Gelsson, raģitizmle ilgili yazısında genu varum deformitesinin ortezle düzeltilmesi üzerine durmuģ, Paris Üniversitesi nde 1700 lü yılların ortalarında Profesör Nicholas Andry, tüm deformitelerin ortezlenebileceğini belirterek, özellikle skolyoz ve kifozda kullanılan korselerin spinal deformitelerin düzeltilmesinde ki yeri ve önemine değinmiģtir. ġekil 4.3 Eski genu valgum ortezi 30

39 ġekil 4.4 Modern Genu Varum Valgum Ortezi 19. yüzyılda ortez yapan kiģilerin sayısının artması ile Avrupa da her ortopedi üniversitesinde ortez yapımcısına yer verilmeye baģlanmıģtır. Aynı yüzyılda Hugh Owen Thomas teknisyeni ile birlikte bugün Thomas ateli olarak bilinen ve daha çok femur kırıklarında kullanılan, iskiumdan yük taģıyıcı ortezi geliģtirdi. Dünya savaģından sonra ortez alanında hızlı geliģmeler olmuģ ve ortopedik rehabilitasyon alanında orteze olan gereksinim artmıģtır. GeliĢen teknolojinin ortez yapımında deriden termoplastiğe, çelikten duraliminyuma geçiģi sağlaması her geçen gün daha hafif ve estetik ortezler üretilmeye baģlamasına sebep olmuģtur.[1] Dünyada protez-ortez alanında standartlaģmanın sağlanmasında ilk önemli adım 1970 de Danimarka da atıldı ve ISPO (International Sciety Prosthetics and Orthotics ) olarak bilinen Uluslararası Protez Ortez Derneği kuruldu. Kurucular, Danimarka dan Ksolbye ve Jansen, Danimarka dan Mc Laurin, Ġngiltere den Mc Quirk ve Mc Kenzie, Amerika dan Staros ve Wilson, Ġskoçya dan Murdac, Ġsviçre den Bahler ve Almanya dan Kuhn olmuģtur. 31

40 ġekil 4.5 Uluslar arası Protez-Ortez Derneği Kurucu Üyeleri Bu dernek her yıl düzenlediği seminer, konferans ve kursları, üç yılda bir gerçekleģtirdiği dünya kongreleri ile bu bilimin evrenselleģmesine büyük katkıda bulunmaktadır da dernek, Ġskoçya Stratcylde Üniversitesi nde alanında uzman olan 50 otörün katıldığı önemli bir toplantı düzenledi. Toplantıda ortez- protez alanında 20 yıllık deneyim ve araģtırmalar tartıģıldı. Toplantı sonunda cerrah, protetist-ortotist ve fizyoterapistlere önemli mesajlar verildi ve ideal amputasyon seviyesi, protezi ve protez eğitimine yönelik alına kararlar bir kitapta toplandı.[2] 5. SOLIDWORKS MOTION Makine tasarımı sürecinde kinematik analizler vazgeçilmez olmuģtur. Bu iģlemleri yapmak bazen elle mümkün iken, bazense bu elle yapılacak uzun iģlemleri bir program yardımı ile yapmak zorunda kalınıyor. Günümüz Ģartlarında, zaman her Ģeyden önemli, sistemlerde çok karmaģık ve elle çözülemeyecek seviyede olduğundan bu programlara belirli bir seviyede bağlanmıģ olduk. Bu programlar Msc Nastran Patran, Ansys gibi profesyonel programlar olabilirken, cad programlarının kendi çözümleri de kinematik analizde kullanılabilir. Solidworks un en temel özelliği olan mühendisliği kolaylaģtırma prensibini Motion Study kısmında da görebiliriz. Tasarımcı cad tasarımı sırasında kinematik analiz yaparak, yaptığı montajın fiziksel kanunlar göz önünde bulundurularak düzgün çalıģıp çalıģmadığını yani parçaların istenilen ivme, hız, güç tüketimi gibi konularda kontrol eder. Bu iģlemleri tekrar ederek kendisi için optimum tasarım değerleri bulmaya çalıģır. 32

41 Motion Study, Solidworks Premium paketi ile gelen bir özelliktir olup parçaların zamana bağlı olarak hız, yer değiģtirme, ivme gibi sonuçlarını inceleyebilir ayrıca parçaların üzerine yer çekimi, kuvvet, yay gibi özellikler tanımladığınızda parçalar arasındaki kuvvet aktarımlarını kolayca hesaplamasını sağlayabiliriz. Bunların dıģında elinizde olan sistemin modellemesini düzgün bir Ģekilde yaparsanız, sisteminizin çalıģması için gerekli olan güç miktarını da sonuç olarak zaman alabilir ve örneğin bu Ģekilde motor seçimi yapabiliriz. Solidworks Motion study ile ayrıca bu kuvvet aktarımları hesaplanmasının ardından, parçalar üzerinde olan kuvvetleri statik analiz veya dinamik analizde kullanılması amacı ile dıģarı alabiliriz. Bu Ģekilde örneğin sistemimiz için en kritik olan zaman aralıklarında oluģan kuvvetleri, motion study içinde hesaplayabilir ve istediğimiz zaman aralığı yada zaman için mukavemet analizini solidworks içinde yapabiliriz. Motion analiz sistemlerin sonuçlarının fiziksel Ģartları göz önünde bulundurarak hesaplamalar yaptığından, bize gerçekçi sonuçlar sunar ve daha imalatını gerçekleģtirmeden sistemin kinematik açından nasıl çalıģtığını gözlemleyebiliriz. Hatta elde ettiğiniz sonuçlar ile mukavemet analizine geçiģ yapabiliriz. Solidworks kinematik analizi bir kaç sene öncesine kadar joint mantığı ile gerçekleģtiriliyordu. Son sürümlerinde ise joint mantığından mate (iliģki) ile kinematik analize geçiģ yapıldı. Yani Solidworks montaj aģamasında oluģturduğumuz mateler kinematik analizde joint Ģeklinde davranıyor ve analizlerimiz bunu üzerinde gerçekleģtiriliyor. Bu nedenle montaj aģamasında yaptığını mateler kinematik analizler için oldukça önemlidir. Mateler konusunda önemli bir durum söz konusu, eğer montajda her hangi bir mate yapmamıģ isek ve analizi penceresinde iken mateleri yapıyorsak, yaptığımız mateler sadece o kinematik analiz için geçerlidir baģka bir analiz baģlattığımızda veya montaja geçtiğinizde bu mateler ortadan kalkar. Bu nedenle dikkatli olmayız. Montaj ortamında yapılan mateler ise tüm analizlerde geçerli olur. Mate iģlemleri konusunda dikkat edeceğimiz bir nokta daha var. Bu da gereksiz mate yapılması yani fazladan montaj üzerinde kısıtlama yapılması sonucunda ortaya çıkan durumlardır. Bizim sisteme verdiğimiz her mate, parçaların bu 6 tane serbestlik derecelerinden birini yâda birkaçını kaldırmaktadır. Her mate in kendine özgün serbestlik derecesi kaldırma özelliği vardır (örneğin concentic mate 2 yönde dönmeyi kaldırırken 2 33

42 yönde de ilerlemeyi kaldırır yani parçada 2 adet serbetlik derecesi bırakır.) Bazen sisteme mateleri uyguladığımızda farklı mateler aynı cismin aynı serbestlik derecesini kaldırıyor olabilir. Böyle bir durumda program otomatik olarak fazla verilen kısıtlamalardan birini kaldırır. Yani bu iģlemi otomatik olarak gerçekleģtirir. Bu durumun otomatik olarak gerçekleģmesi hangi mate in kısıtlamasının kaldırılacağını bilemememiz gibi bir durum ortaya çıkartır ortaya. Bu Ģekilde bir olay hız, ivme yer değiģtirme gibi sonuçları fazla etkilemez iken, kuvvet aktarımlarını ciddi Ģekilde etkilemektedir. Düzgün kuvvet aktarımları hesaplanmasını istiyorsak, fazladan kısıtlama vermememiz gerekir ve kendimiz bunu hesaplamaları yaparak bunu ortadan kaldırabiliriz. Nerede fazladan kısıtlama olduğunu görebilmek için motion study properties altından çözüm sırasında tüm mesajları göster seçeneği ile programın otomatik olarak kaldırdığı kısıtlamaları görebiliriz. Nerde fazladan kısıtlama yaptığımızı öğrendikten sonra, o bölgede kısıtlama miktarını düģürerek bunu gerçekleģtirebiliriz. Motion study içerisinde kuvvet tanımlarken, zaman çubuğumuzu her zaman analizin en baģına çekmemiz gerekir. Aksi takdirde, bıraktığımız saniyeden sonrasında istediğimiz kuvveti uygular. Analiz yaparken, her verilen mate, yay ve kuvvet benzeri tanımlamaları yaptıktan sonra hesaplama kısmına geçmemiz uygun olur. Böylece nerde hata yaptığınızı daha kolay anlayabiliriz. Aksi takdirde vereceğiniz tanımlamalardan sonra alacağımız bir hatanın neden dolayı kaynaklandığını çözmek zor olacaktır.[13] 5.1 Montajın Hareket Etüdü İle Elde Edilen Hareketindeki Fazlar ġekil 5.1 Montajın Hareket Etüdü Ġle Elde Edilen Hareketindeki Fazlar; Soldan Sağa Sırasıyla; Topuk Teması, Ayağın Tam Teması, Basma Fazı Ortası, Topuk AyrılıĢı Fazı, Parmak AyrılıĢı Fazı, Hızlanma Fazı, Salınım Fazı Ortası, Salınım Fazı Sonu 34

43 Açı (derece) SolidWorks Hareket Etüdü nde ortez hareketi ayağın tam teması 0 konumu kabul edilerek baģlatılmıģtır. Hesaplama ve grafikler bu sıralamaya göre elde edilmiģtir. Kalça motoru, kalçada konumlandırılıp uyluğu hareket ettiren motordur. Diz motoru, uylukta konumlandırılıp baldırı hareket ettiren bölümdür. Ayak bileği motoru, baldırda konumlandırılıp bilek destek parçasını ve dolayısıyla ayağı hareket ettiren motordur. 5.2 SolidWorks Hareket Etüdü İle Hesaplanan Sonuç ve Grafikler 30,00 Açısal Yer Değişimleri 20,00 10,00 0,00 0,00 0,20 0,40 0,59 0,79 0,99 1,19 1,39 1,58 1,78 1,98-10,00-20,00-30,00-40,00-50,00 Zaman (s) Kalça Motoru Açısal Yer Değiştirme (deg) Ref. Koordinat Sistemi: Diz Motoru Açısal Yer Değiştirme (deg) Ref. Koordinat Sistemi: Ayak Bileği Motoru Açısal Yer Değiştirme (deg) Ref. Koordinat Sistemi: ġekil 5.2 Açısal Yer DeğiĢtirme Grafiği Ayağın tam teması fazındaki konumlar 0 kabul edilerek hesaplanan yer değiģimlerini göstermektedir. Uyluk ve ayağın açısal yer değiģiminin basma fazında fazla olduğu görülürken, diz motorunun sebep olduğu baldırın açısal yer değiģimi salınım fazında da fazla olduğu görülmüģtür. 35

44 0,00 0,08 0,16 0,24 0,32 0,40 0,48 0,55 0,63 0,71 0,79 0,87 0,95 1,03 1,11 1,19 1,27 1,35 1,43 1,51 1,58 1,66 1,74 1,82 1,90 1,98 Açısal Hız (deg/s) 400 Açısal Hız Değişimleri Zaman (s) Kalça Motoru Açısal Hız - Mag (deg/sec) Ref. Koordinat Sistemi: KKA - KALÇA DESTEK PARÇASI-2 Diz Motoru Açısal Hız - Mag (deg/sec) Ref. Koordinat Sistemi: KKA - KALÇA DESTEK PARÇASI-2KKA - ALT KALÇE DİZ DESTEK PARÇASI-1 Ayak Bileği Motoru Açısal Hız - Mag (deg/sec) Ref. Koordinat Sistemi: KKA - KALÇA DESTEK PARÇASI-2KKA - ALT KALÇE DİZ DESTEK PARÇASI-1KKA - ALT DİZ BİLEK DESTEK PARÇASI-1 ġekil 5.3 Açısal Hız DeğiĢimleri Grafiği Maksimum açısal hız değiģimi yürüyüģün 1,66. saniyesinde 349,8 deg/s ile diz motorunun hareket ettirdiği baldırda görülmektedir. Ortez 1,55 ve 1,81 saniyeleri arasında ayağın yere basmaya hazırlandığı salınım fazı sonundadır. Bu fazda baldır en büyük açısal hızını yaparak adım uzunluğunu artırır. Ardından topuk yere değmeden hemen önce bacağın öne doğru hareketi frenlemek için en fazla diz motorunda olmak üzere tüm motorlarda yavaģlama görülür. Kalça motorunun hareket ettirdiği uyluktaki maksimum açısal hız değiģimi yürüyüģün hızlanma fazında olduğu 1,15. saniyesinde görülmektedir. Bu fazda parmak yerden ayrılıp topuğun vücut önünde yere değebilmesi için ayak hızlanmalıdır. Ayak bileği motoru ise maksimum açısal hızını 0,91. saniyesinde 141,7 deg/s açısal hızla yapmıģtır. Ortez 0,808 ve 1,01 saniyeleri arasında salınım öncesi parmak ayrılıģı fazındadır. 36

45 Güç Tüketimi(watt) 80,00 Motorların Zamana Bağlı Güç Tüketimleri 60,00 40,00 20,00 0,00 0,000 0,198 0,396 0,594 0,792 0,990 1,188 1,386 1,584 1,782 1,980-20,00-40,00-60,00-80,00 Zaman (saniye) Kalça Motoru Güç Tüketimi (watt) Ref. Koordinat Sistemi: Diz Motoru Güç Tüketimi (watt) Ref. Koordinat Sistemi: Ayak Bileği Motoru Güç Tüketimi (watt) Ref. Koordinat Sistemi: ġekil 5.4 Motorlardaki Zamana Bağlı Güç Tüketimi Grafiği Maksimum güç tüketimi yürüme siklusunun 1,73. saniyesinde (salınım fazı sonu) -65,13 Watt ile baldırı hareket ettiren diz motorunda görülmüģtür. Ayrıca bu zaman maksimum açısal hızın olduğu zamana (1,66. sn) çok yakındır. Kalça motoru maksimum güç tüketimini yürüme siklusunun 1,18. saniyesinde -55,40 Watt ile yapmaktadır. Bu zaman ayrıca kalçanın maksimum açısal hız değiģimi yaptığı zamana (1,15) çok yakındır. Ayak bileği motorunda ise maksimum güç tüketimi 1,62. Saniyede 1,76 watt olduğu görülmüģtür. 37

46 Tepki Kuvveti (N) 120 Kalça Mafsalına Gelen Tepki Kuvvetleri ,000 0,198 0,396 0,594 0,792 0,990 1,188 1,386 1,584 1,782 1, Zaman (s) Kalça Mafsalı Kuvvet - Y (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Kalça Mafsalı Kuvvet - X (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Bileşke Kuvvet (newton) ġekil 5.5 Kalça Destek Parçasıyla Uyluk Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi Kalça mafsalında maksimum tepki kuvveti yürüme siklusunun 1,82. saniyesinde 96 N olarak bulunmuģtur. 38

47 Tepki Kuvveti (N) 120 Diz Mafsalına Gelen Tepki Kuvvetleri ,000 0,198 0,396 0,594 0,792 0,990 1,188 1,386 1,584 1,782 1, Zaman (s) Diz Mafsalı Kuvvet - X (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Diz Mafsalı Kuvvet - Y (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Diz Mafsalı Bileşke Kuvvet (newton) Ref. Koordinat Sistemi: ġekil 5.6 Uyluk Parçasıyla Baldır Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi Diz mafsalındaki maksimum bileģke kuvvet kalça mafsalında olduğu gibi yürüme siklusunun 1,82. Saniyesinde görülmüģtür. Bu anda ki bileģke tepki kuvveti 93,6 N dur. 39

48 Tepki Kuvveti (N) 80 Ayak Bileğindeki Tepki Kuvvetleri ,000 0,198 0,396 0,594 0,792 0,990 1,188 1,386 1,584 1,782 1, Zaman (s) Ayak Bileği Mafsalı Kuvvet - X (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Ayak Bileği Mafsalı Kuvvet - Y (newton) Ref. Koordinat Sistemi: Ayak Bileği Mafsalı Bileşke Kuvvet (newton) Ref. Koordinat Sistemi: ġekil 5.7 Baldır Parçasıyla Ayak Bileği Destek Parçasını Birbirine Bağlayan Mafsalda OluĢan X ve Y Eksenindeki Tepki Kuvvetleri ve BileĢke Kuvvetlerinin Zamana Bağlı DeğiĢimi Diz mafsalındaki maksimum bileģke kuvvet diz ve kalça mafsallarında olduğu gibi yürüme siklusunun 1,82. Saniyesinde görülmüģtür. Bu anda ki bileģke tepki kuvveti 59,4 N dur. Bu yüksek tepki kuvvetleri salınım sonu fazında baģlayıp topuk teması fazının sonuna kadar devam etmektedir. 40

49 TEMEL KAVRAMLAR Anatomi: Ġnsan, hayvan ve bitkilerin yapısını ve organlarının birbiriyle olan ilgilerini inceleyen bilim Amputasyon: Cerrahi olarak ekstremitenin kesilip uzaklaģtırılması Alt ekstremite: Bacak Deformite: ġekil bozukluğu Dezartikülasyon: Kol ve bacakların eklemden kesilmesi iģlemi. Dorsifleksör: Fleksiyon hareketi yapan kas Ekstansiyon: Eklem açısını büyütme hareketi, Fleksiyonun tersi Femur: Uyluk Fizyoloji: Canlıların hücre, doku ve organlarının görevlerini ve bu görevlerin nasıl yerine geldiklerini inceleyen bilim dalı. Fleksiyon: Vücudun aralarında eklem bulunan iki bölümü arasındaki bükülme hareketi. Genu Varum: O-bacak, dizler arası mesafe çok geniģtir. Genu Valgum: X-bacak, sıklıkla dizlerin mediali birbirine değer. Konjenital: DoğuĢtan Kontraktür: Bir ya da daha fazla kas grubunun kalıcı ve sürekli kasılmasıyla nitelenen patolojik durum; kas sertliği Postür: Vücudun her hareketinde eklemlerin aldığı pozisyonların birleģimi postür olarak tanımlanmaktadır. Plantar: Tabana ait Serebrovasküler hastalıklar: Beyin damarlarında ve/veya bu damarlardan geçmekte olan kanın özelliklerinde geliģen bozukluklar sonucu damarların tıkanması ya da kanamasıyla ortaya çıkan merkezi sinir sistemi bozukluklarıdır. Serebro-vasküler hastalıklar, Batı dünyasında en sık rastlanan ve en yüksek oranda kalıcı bozukluklara yol açan sinir sistemi hastalığıdır. Tarsometatarsal: Tarsus (ayak bileği) ve metatarsus (ayak tarağı) u ilgilendiren Transplantasyon: Organ ya da doku nakli Üst ekstremite: Kol Varus: Kemik veya eklemin kusurlu teģekkülü 41

50 Ġnsan Vücudunun Üç Boyutlu Ġncelenmesi Sajital Düzlem: Gövdeyi sağ ve sol olarak ikiye bölen düzlemdir. Bir insana yandan baktığımızda sajital düzlemi görürüz. Koronal veya frontal düzlem: Gövdeyi ön ve arka olarak ikiye bölen düzlemdir. Bir insana önden baktığımızda frontal düzlemi görürüz. Transvers: Gövdeyi alt ve üst olarak ikiye bölen düzlemdir. Bir insana tepeden baktığımızda transvers düzlemi görürüz. 42