PROJE BİLGİLERİ

1. KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI 106M468 TÜBİTAK BİLİMSEL VE TEKNOLOJİK ARAŞTIRMA PROJESİ

2. PROJE BİLGİLERİ • Proje Başlığı: Kuvvet Kontrollü Elastik Aktivatör Tasarımı ve Aktif Kontrollü Alt Ekstremite Protezlerinde Uygulanması • Proje Numarası: 106M468 • Program: 1001-TÜBİTAK Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projeleri Destekleme Programı • Grup: MAG-Mühendislik Araştırma Grubu 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

3. PROJE EKİBİ Proje ekibi yürütücü, üç yardımcı araştırmacı, bir danışman, iki bursiyer olmak üzere toplam yedi kişiden oluşacaktır. • Yürütücü: Yrd.Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI • Araştırmacılar: • Yrd.Doç.Dr. Yavuz SOYDAN, • Yrd.Doç.Dr. Muhammet CERİT, • Yrd.Doç.Dr. Ahmet Turan ÖZCERİT • Danışman: Doç.Dr. Güneş YAVUZER (Ankara Üniversitesi, Tıp Fakültesi, İbni Sina Hastanesi, Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı, Yürüme Analizi Laboratuarı) • Bursiyer: Gülçin KARAKURT (YL), (D) 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

4. PROJE TAKVİMİ • Proje Başlama Tarihi ve Süresi: 01/02/2007 - 24 ay • Birinci Gelişme Raporu: 01/08/2007 • İkinci Gelişme Raporu: 01/02/2008 • Üçüncü Gelişme Raporu: 01/08/2008 • Sonuç Raporu: 01/02/2009 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

5. PROJE BÜTÇESİ • Makine-Teçhizat: 28.650 YTL • Sarf Malzemesi: 500 YTL • Hizmet Alımı: 4.000 YTL • Seyahat Giderleri: 4.500 YTL • Burs: 42.000 YTL • Yardımcı Personel: 8.000 YTL • Proje Teşvik: 36.000 YTL • Kurum Hissesi: 4.382,50 YTL • Toplam: 128.032,5 YTL 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

6. PROJE AŞAMALARI Projenin birinci bölümü  Literatür çalışmasının güncellenmesi,  Elastik aktivatörün ön tasarımı ve modellenmesi,  Standart elemanların seçimi ve temini,  Standart dışı elemanların boyutlandırılması ve imali,  Elastik aktivatörün montajı,  Batarya ünitesi temini,  Kontrol devresi tasarımı,  Test sistemi tasarımı ve  Elastik aktivatörün test edilmesi aşamalarını kapsayacaktır. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

7. PROJE AŞAMALARI Projenin ikinci bölümü  Bilek ve diz eklemlerinin paternlerinin belirlenmesi,  Eklem açıları, açısal hızları, momentleri, reaksiyon kuvvetleri ve güçlerinin belirlenmesi,  Diz altı ve diz üstü protezlerinin ön tasarımları,  Standart protez elemanlarının seçimi ve temini,  Standart dışı protez elemanlarının boyutlandırılması ve imali,  Soketlerin temini,  Ampüte araştırılması,  Yürüme analizi deneylerinin yapılması,  Ampüte ve sağlam kişilerin yürüme analizi deneyi sonuçlarının karşılaştırılması ve  Sonuçların değerlendirilmesi aşamalarını kapsayacaktır. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

8. BAŞARI ÖLÇÜTLERİ Projenin ulaşacağı başarı seviyesi aşağıda belirtilen aşamaların gerçekleştirilebilme oranıyla paralel olacaktır: • Hassa kuvvet kontrolü sağlayan elastik aktivatörün prototip üretiminin gerçekleştirilmesi ve bilgisayarla kontrol edilerek çalıştırılması, • Bir diz altı protezinin bilek ekleminin aktif kontrolünde elastik aktivatörün kullanılması, • Bir diz üstü protezinin bilek ve diz eklemlerinin aktif kontrolünde elastik aktivatörün kullanılması, • Soketlerle ilgili olarak analizler ve yeni soket tasarımları yapılması, • Diz altı ve diz üstü protezlerini giyen ampütelerle yürüme analizi deneyleri yapılması ve sonuçların sağlam kişilerle karşılaştırılması, • Proje kapsamında yüksek lisans ve doktora düzeyinde öğrenci yetiştirilmesi, • Sonuçların uluslar arası endekslerdeki bilimsel dergilerde yayınlanması ve sempozyumlarda sunulması. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

9. BİLEK EKLEMİ HAREKETLERİ • Dorsal ve Plantar Fileksiyon • Adduksiyon ve Abduksiyon • Supinasyon ve Pronasyon 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

10. BACAK İSKELET SİSTEMİ • Bilek eklemi; • Tibia (kaval kemiği), • Fibula (kamış kemiği), • Talus (aşık kemiği) ve • Calcaneus (topuk kemiği) • arasında oluşmaktadır. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

11. AYAK İSKELET SİSTEMİ • Ayakta talus ve calcaneus dışında 24 kemik daha vardır. Bunlardan: • 5 tanesi bilek eklemine katılan diğer kemikler, • 5 tanesi metatarsal kemikler ve • 14 tanesi ise ayak parmaklarını oluşturan kemiklerdir. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

12. BACAK BÖLGESI KASLARI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

13. BACAK BÖLGESI KASLARI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

14. İNSAN YÜRÜYÜŞÜ İnsan yürüyüşü, vücut ağırlık merkezinin öne doğru hareketini sağlayacak şekilde alt ekstremitede ve gövdede meydana gelen bir dizi ritmik hareketler bütünüdür. Yürüyüşü kişisel farklılıklardan bağımsız olarak tanımlayan karakteristik özellikler: • Pelvisin düşey ve yatay eksen etrafındaki dönme hareketleri (pelvik rotasyon ve pelvik tilt), • Basma fazında diz eklemindeki fileksiyon ve ekstansiyon, • Basma fazının ilk dönemindeki ayak-diz etkileşimi, • Basma fazından salınma fazına geçişteki bilek hareketi ve • Vücut ağırlığı bir ayaktan diğerine aktarılırken ortaya çıkan lateral yöndeki vücut hareketi olarak belirlenmiştir. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

15. İNSAN YÜRÜYÜŞÜ 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

16. BASMA FAZI • Basma fazı topuğun yere temas etmesiyle başlar. • İkinci aşama ayak tabanının tam olarak yere temas etmesidir. • Üçüncü aşamada vücut ağırlık merkezi sabit ayaktan geçen düşey eksen üzerine gelir. Bu nokta basma fazı orta noktası olarak isimlendirilir. • Basma fazının dördüncü ve son aşaması, topuğun yerden ayrılmasıyla başlar. Parmaklar hala yer ile temastadırlar ve bu sırada baldır kaslarının kasılması ile vücut ileri doğru itilerek hızlanır. • Parmakların yerden ayrılması ile basma fazı sona erer. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

17. SALINMA FAZI • Salınma fazı parmakların yerden ayrılması ile başlar. • Topuğun vücut önünde yere değebilmesi için vücuttan daha hızlı olması gerekir. Ayak havada iken kalça fileksiyonu ve diz ekstansiyonuyla ileriye doğru hızlanır. • Bu sırada bilek eklemi ekstansiyon yaparak, kalça fileksiyonunun da yardımıyla parmakların yere çarpmasını önler. • Topuk teması ile birlikte salınma fazı sona erer. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

18. AMPÜTASYONLAR • Alt ekstremite protezleri ampütasyon veya dezartikülasyon sonucu kaybedilen uzuvların yerini alırlar. • Ampütasyon bir uzvun iki eklem arasındaki bir bölgeden kısmen, dezartikülasyon ise bir uzvun proksimal-vücuda yakın eklemden tamamen alındığı cerrahi operasyonlardır. • Diz altı ve diz üstü ampütasyon protezleri ile diz ve kalça dezartikülasyon protezleri yaygın kullanılan alt ekstremite protezleridir. • Ortezler ise fonksiyon kaybına uğrayan uzvu destekleyen yardımcı gereçlerdir. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

19. DİZ ÜSTÜ AMPÜTASYONU Diz üstü ampütasyonunun uygulanışı ve ampütasyon sonrası ortaya çıkan genel güdük görünümü. ISNY esnek soket 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

20. AKTİF BİLEK EKLEMİ TASARIM KRİTERLERİ • Protezlerden beklenen genel özellikler • İnsan yürüyüşünün analizi ve bilek eklemi davranışı • Bilek eklemi kaynaklı yürüme bozuklukları • Aktif diz altı protezinin gerektirdiği donanım • Kural tabanlı kontrol yaklaşımı 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

21. PROTEZLERDEN BEKLENEN ÖZELLİKLER • Normal yürüyüşün kinematik ve dinamik özellikleriyle olan farklılıkları en aza indirmesi, alt ekstremitenin fonksiyon kaybına uğrayan tarafı ile sağlam tarafı arasındaki yürüyüş simetrisini sağlayabilmesi, • Basma fazında vücut ağırlığıyla yüklendiği zaman kontrolsüz ve ani fileksiyona uğramaması, • İstenmeyen güdük-soket arası basınçlara ve ağrılı kontak noktalarından kaynaklanan yürüyüş bozukluklarına neden olmaması ve • Tüm donanımını kendi üzerinde bulundurması ve ampütenin sağlam uzuvlarına bir takım gereçlerin bağlanmasını gerektirmemesidir. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

22. YÜRÜME ANALİZİ 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

23. EKLEM-UZUV MODELİ A: İşaret noktalarının koordinatlarından, W: Bilek eklemi açısının (A) nın zamana göre değişiminden, T: Kuvvet platformu verilerinden, P: Eklem momenti ve açısal hızı çarpımından, E: (Eklem momenti-Eklem açısı) ya da (Eklem gücü-zaman) eğrilerini alanlarından yola çıkılarak belirlenir. 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

24. f, s, t : Uyluk ve bacağın düşey, ayağın yatay eksenlerle yaptıkları açılarA, K, H : Uzuvlar arası net açılar a, k, h : Eklem fileksiyon açıları Ra, Rk, Rh : Eklem reaksiyon kuvvetleri Ta, Tk, Th : Eklem momentleri Wa, Wk, Wh : Eklem açısal hızları Pa, Pk, Ph : Eklem güçleri ANALİZ SONUÇLARI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

25. GRAFİKLER İÇİN ŞABLON 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

26. BİLEK EKLEMİ AÇISI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

27. BİLEK EKLEMİ AÇISAL HIZI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

28. BİLEK EKLEMİ MOMENTİ 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

29. BİLEK EKLEMİ GÜCÜ 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI

30. DİZ EKLEMİ AÇISI 106M468 KUVVET KONTROLLÜ ELASTİK AKTİVATÖR TASARIMI VE AKTİF KONTROLLÜ ALT EKSTREMİTE PROTEZLERİNDE UYGULANMASI