کنترل حرکت مفصل زانو به روش سوییچینگ زمان مناسب ماندگار با استفاده از پروتز عصبی- ترکیبی با رویکرد غلبه بر خستگی عضلانی: مطالعه شبیه سازی

پروتزهای عصبی- ترکیبی زانو به منظور توان بخشی افراد دچار آسیب طناب نخاعی به کار می رود. این پروتزها از روبات -که به شکل مکانیکی مفصل زانو را جابه جا می کند- و تحریک الکتریکی -که با ارسال جریان الکتریکی به عضلات چهار سر ران، مفصل زانو را حرکت می دهد- تشکیل شده است. چالش اصلی در استفاده از این پروتزها، خستگی عضلات بر اثر تحریک الکتریکی می باشد. هدف از انجام پژوهش حاضر، جلوگیری از افزایش خستگی عضلانی با استفاده از یک راهکار زمان بندی مبتنی بر سوییچینگ زمان مناسب ماندگار (Persistent D-well Time یا PDT) با سوییچ بین روبات و تحریک الکتریکی بود. یک معادله ریاضی برای مدل کردن حرکت مفصل زانو در پروتز عصبی- ترکیبی و یک معادله دیفرانسیل جهت توصیف کمی خستگی عضلانی استفاده گردید. مدت شبیه سازی 100 ثانیه و هدف آن، ثابت نگهداشتن مفصل زانو در زاویه 60 درجه بود. زمان شبیه سازی به مراحلی تقسیم و برای هر مرحله یک بازه زمانی تعیین شد. در هر مرحله، تحریک الکتریکی برای زمان معینی فعال بود. پس از این زمان معین و تا پایان زمان آن مرحله، بر اساس مقدار خستگی بین تحریک الکتریکی و روبات، سوییچ انجام گرفت و نتایج بررسی گردید. در پایان شبیه سازی، زانو با خطای مجموع مربعات (Root mean square یا RMS) 79/0 درجه در زاویه مرجع تنظیم شد. به کارگیری روبات در روش PDT، منجر به کاهش خستگی عضلانی گردید و مقدار خستگی عضلانی نیز در یک کران معین بین 94/0 و 97/0 محدود شد.نتیجه‎گیری: روش PDT می تواند برای کنترل حرکت زانو موثر باشد. بر اساس نتایج به دست آمده، انتظار می رود از این روش بتوان به طور عملی در کنترل پروتز عصبی- ترکیبی استفاده کرد؛ به نحوی که دستورهای تراپیست اجرا و هم زمان از افزایش خستگی عضلانی درمانجو جلوگیری شود.