بررسي ميزان نيروي گيرش جانبي شست مددجويان كوادري پلژي تحت تحريك الكتريكي با استفاده از شبيه سازي رايانه اي

فصلنامه پژوهشي توانبخشي

دوره 5 - شماره 3

نوع مقاله: ---- Unspecified ----
چكيده:

هدف: مفصل انتهائي‌شست دست مدد جويان كوادري پلژي‌كه از تحريك الكتريكي عضلات جهت بازيابي حركت انگشتان استفاده مي‌نمايد، هنگام عمل گيرش جانبي‌دچار خمش بيش از اندازه و در نتيجه گيرش ناموفق مي‌گردد. در فعاليتهاي‌روزمره اين نوع گيرش جهت گرفتن و جابجا كردن برخياز اجسام كاربرد فراواني‌دارد، لذا لازم است براياين دسته از مدد جويان اين امكان حركتي باز يابي‌گردد. فعلا" مشكل فوق توسط تثبيت بند انتهائي‌شست در امتداد بند مياني‌رفع مي‌گردد كه نياز به عمل جراحي‌داشته و منجر به از دست دادن يك درجه آزادي مي‌شود. در اين تحقيق با استفاده از شبيه سازي‌رايانه اي‌يك مدل استاتيكي از دست، زاويه و نيروي‌گيرش در روش متداول و روشهاي پيشنهادي جايگزين محاسبه و مقايسه گرديد.
روش بررسي: در مدل ارائه شده، انگشتان، كف دست و جسم مورد گيرش به صورت صلب، ثابت و عمود بر صفحه افق و شست به شكل زنجيره اياز سه جسم صلب كه توسط يك مفصل دو درجه آزادي به دست و دو مفصل يك درجه آزادي به يكديگر متصل شده اند در نظر گرفته شد. به‌هر مفصل گشتاور مقاومتي، گشتاور فعال عضلات و گشتاور حاصل از نيروي خارجي بر بند انتهائي‌شست اعما ل گرديد. عضلات فلكسور بلند شست (FPL: Flexor Pollicis Longus)، اكستانسور بلند شست (EPL: Extensor Pollicis Longus)، جمع كننده شست (ADP: Adductor Pollicis) و دور كننده شست (APB: Abductor Pollicis Brevis) در مدل بكار رفته و شش روش متفاوت مورد بررسي قرار گرفت: تحريك فلكسور بلند شست و فيوز كردن مفصل انتهائي‌شست 1) در زاويه صفر (روش متداول)، 2) در زاويه 15 و 3) در زاويه سي‌درجه؛ 4) تحريك فلكسور بلند شست، 5) تحريك همزمان فلكسور بلند شست و EPL و 6) تحريك همزمان فلكسور بلند شست، ADP و APB بدون فيوز نمودن مفصل.
يافته‌ها: مقايسه مابين نتايج تجربي‌ديگران و نتايج حاصل از مدل موُيد اعتبار مدل است. يافته‌ها آشكار نمود استفاده از عضله فلكسور بلند شست بدون فيوز نمودن مفصل انتهائي‌شست موجب گيرش جانبي نامناسب با نوك شست مي‌گردد. و فيوز نمودن مفصل در امتداد بند مياني، بدون ايجاد تغيير محسوسي‌در نيروي‌گيرش، زاويه گيرش را به شكل موُثري بهبود مي بخشد. اگر چه اضافه نمودن زاويه فيوز موجب افزايش ناچيز نيروي‌گيرش مي‌شود، زاويه گيرش به مقدار قابل توجهي‌آفرايش يافته و حالت گيرش را نامناسب مي نمايد. لذا نتايج مدل مؤيد اثر بخشي‌روش متداول است. نتايج نشان مي‌دهد ميزان گشتاور خمشي خلفي‌آكستانسور بلند شست نمي‌تواند بر گشتاور خمشي قدامي فلكسور بلند شست غلبه نموده و تغيير قابل توجهي‌در حالت گيرش ايجاد نمايد، لذا بنظر مي‌رسد اين راه حل پيشنهادي موفقيت آميز نباشد. لكن در روش آخر، بدون نياز به فيوز كردن مفصل، حالت گيرش تقريبا" مشابه روش متداول بوده و نيروي‌گيرش 60 درصد بيشتر از نيروي‌گيرش در روش متداول مي‌باشد.
نتيجه گيري: در استفاده از تحريك الكتريكي عضلات مي‌توان عمل گيرش جانبي‌شست را بدون عمل جراحي و با استفاده از تحريك الكتريكي هم زمان عضلات فلكسور بلند شست، جمع كننده شست و دور كننده شست بازيابي نمود.

Quantitative analysis of lateral pinch force in quadriplegic patients using functional neuromuscular stimulation with computer simulation
Article Type: ---- Unspecified ----
Abstract:

Objective: In some applications of functional neuromuscular stimulation (FNS), the distal joint of the thumb (IP) in quadriplegic patients is sometimes surgically fused at zero degrees and the FPL is stimulated. This prevents hyperextension and extreme flexion of the IP joint during lateral pinch. However, IP joint fusion removes one degree of freedom from the thumb and may reduce the grip force. An alternative approach, preferably without surgical alterations, using sufficient electrical stimulation of selected muscles was investigated. A 3D model of prehensile lateral pinch was developed. Computer simulation of the model was used to find an approach providing the appropriate posture and adequate lateral grip force for quadriplegic patients using FNS.
Materials & Methods: The model consists of a multi-rigid-body system connected by one or two degree(s) of freedom joints acted upon by passive resistive moments, active muscle moments and moments of external contact forces. Passive resistive moments were measured at each joint, active muscle moments were computed using a simple muscle model, and moments of external force were computed based on a force-displacement relationship for finger pads. In addition to the current strategy, two possible alternatives were studied: increasing the fused joint angle and activation of multiple muscles without joint fusion. Normal component of the grip force and its angle with respect to the horizontal plane were computed and compared for the studied cases.
Results: Results showed, by using the current FNS strategy, a convenient posture and a grip force of 10.1 (N) are achieved which is comparable to what is measured experimentally and introduced in the literature. Increasing the joint fusion angle from 0 to 15 and 30 degrees in parallel with the activation of FPL increased the grip force from 10.1 to 10.7 and 11.2 (N), respectively, but resulted in inconvenient posture. Among all different combinations of the muscles with no joint fusion, only synchronous activation of ADP, APB, and FPL resulted in a convenient posture and a higher grip force of 16.6 (N). Conclusion: An alternative approach stimulating a combination of the named muscles without any need for surgical alterations might exist.

قیمت : 20,000 ريال