L103 - Laboratorium Biomechaniki Narządu Ruchu

Nowe możliwości badawcze, które powstaną w wyniku realizacji projektu:


legs_1aGłówne cele badań, którymi będzie zajmować się laboratorium to: przygotowanie zintegrowanego systemu wspomagającego i analizującego postępy rehabilitacji pacjentów z uszkodzeniami narządu ruchu oraz możliwość prowadzenia pomiarów motoryk i sportowców. System wspomagający i analizujący postępy rehabilitacji ma umożliwić obiektywną jakościowo-ilościową ocenę zaburzeń chodu oraz monitorowanie i wspomaganie procesu rehabilitacji. Będzie pozwalał na kompleksową ocenę poszczególnych elementów narządu ruchu człowieka (będzie umożliwiał rejestrację i dynamiczną analizę ruchu i postawy ciała). Będzie składał się z aparatury diagnostyczno – pomiarowej oraz zostanie rozszerzony o modele matematyczne umożliwiające wyznaczenie takich wielkości jak: siły generowane przez mięśnie lub siły reakcji w stawach. Wyposażenie pracowni umożliwi również trenerom sportowym prowadzenie analizy metod treningowych oraz dokonanie oceny aktualnej sprawności sportowca, co pozwoli na określenie, co należy poprawić aby otrzymać lepsze wyniki. W laboratorium będą również prowadzone badania poprawiające walory stosowanych metod leczenia układu szkieletowego, nowo produkowanych implantów oraz wszelkich konstrukcji z przeznaczeniem dla potrzeb medycyny i rehabilitacji. Wyposażenie pracowni umożliwi podejmowanie zagadnień z zakresu projektowania i optymalizacji konstrukcji z możliwością animacji w środowisku wirtualnej rzeczywistości. System BTS będzie wykorzystywany do analizy ruchu, wyznaczania wielkości kinematycznych, reakcji sił podłoża oraz czynności elektrycznej mięśni podczas ruchu. Wyznaczanie wielkości kinematycznych będzie realizowane w oparciu o system optoelektroniczny rozpoznawania obrazów dodatkowo wyposażony w moduły pozwalające na współpracę z innymi urządzeniami peryferyjnymi takimi jak: platformy dynamometryczne oraz urządzenia do pomiaru EMG. Zestawy do oceny i treningu izokinetycznego Biodex System3 pozwolą na terapię zaburzeń układu ruchu w oparciu o ruch czynny lub bierny w stawach barkowym, łokciowym, nadgarstka, biodrowym, kolanowym, skokowym i tułowia. Jest on wyposażony w dynamometry pozwalające na pomiar momentów sił mięśniowych w stawach w warunkach dynamicznych podczas pracy koncentrycznej i ekscentrycznej z możliwością zmiany prędkości wykonywanego ruchu. Zestaw Zebris z aktywnymi markerami będzie wykorzystywany do trójpłaszczyznowej analizy ruchu opartej na technice ultradźwiękowej. Wszystkie elementy systemu zawarte są w odbiorniku sygnałów ultradźwiękowych. Platformy do badania sił reakcji podłoża firmy AMTI umożliwią pomiar trzech składowych reakcji podłoża podczas wykonywania różnych form ruchu. System do projekcji wirtualnej rzeczywistości na ekranie zakrzywionym to narzędzia i metody, które umożliwią wizualizację - środowiska rzeczywistości wirtualnej (Virtual Reality). System posłuży do wspierania procesów projektowych, ułatwiając optymalizację rozwiązań już we wczesnej fazie rozwoju wyrobów, a więc w fazie koncepcji. System pozwoli na tworzenie modeli wspomagających rehabilitację osób z problemami narządu ruchu oraz leczenie w kardiochirurgii, ortopedii i neurochirurgii. System do pomiaru potencjału czynnościowego mięśni będzie wykorzystywany do badania zmian potencjału elektrycznego w mięśniach szkieletowych. W zależności od konfiguracji istnieje możliwość odpowiedniej analizy grup mięśniowych oraz podłączenia zewnętrznych narzędzi. System PAROTEC zostanie wykorzystany do wyznaczania sił reakcji podłoża podczas różnych form ruchu. Pomiar dokonywany jest za pomocą wkładki pomiarowej, wkładanej do obuwia pacjenta, zawierającej system czujników piezorezystywnych. Pomiar w warunkach statycznych jak i dynamicznych dokonywany jest w sposób niezależny bez połączenia z komputerem stacjonarnym. System diagnostyczno pomiarowy SonoSens będzie przeznaczony do rejestracji i dynamicznej analizy ruchu lub postawy ciała. Jest oparty na technologii ultradźwiękowego pomiaru odległości pomiędzy czujnikami umieszczonymi na ciele pacjenta. Pozwala w głównej mierze na analizę ruchomości kręgosłupa podczas wykonywania codziennych czynności. Zaletą systemu jest to, że sygnały wysyłane przez czujniki odbierane i gromadzone są przez niewielkich rozmiarów urządzenie umieszczone na ciele pacjenta. Wideoekstensometr przestrzenny oraz system do oceny stanu przemieszczeń i odkształceń MTS we współpracy z maszyną wytrzymałościową MTS INSIGHT pozwoli na ocenę charakterystyki: siła - przemieszczenie, naprężenie - odkształcenie w przypadku różnych stanów obciążenia: ściskania, rozciągania, zginania. Badania mają szczególnie istotne znaczenie w aspekcie identyfikacji parametrów materiałowych elementów składowych modeli numerycznych oraz weryfikacji modeli.

Potencjał badawczy laboratorium opierać się będzie na zasobach zakupionego w ramach projektu sprzętu oraz na zasobach ludzkich. Katedra Mechaniki Stosowanej zajmuje się badaniami biomechaniki narządu ruchu człowieka od 12 lat. Pracownicy posiadają duże doświadczenie, które będzie wykorzystane w celach wspomagania przemysłu podejmującego zagadnienia biznesowe w obszarze inżynierii biomedycznej.

 

 

Zdjęcia i opis zakupionej aparatury

Zestaw platform do badania sił reakcji podłoża

Zestaw dwóch platform firmy AMTI do rejestracji i analizy reakcji podłoża. System umożliwia dokonywanie pomiaru podczas wykonywania przez człowieka różnych form lokomocji. Każda z platform pozwala na pomiar trzech składowych reakcji podłoża. Sygnał z czujników pomiarowych przekazywany jest do komputerowej stacji roboczej, na której zainstalowane jest oprogramowaniem służące do zbierania danych pomiarowych oraz ich analizy, a także umożliwiające przeprowadzenie treningu z biofeedbackiem.

Platformy pozwalają na:

  • pomiary stabilograficzne,
  • ocenę wychyleń ciała,
  • ocenę utrzymywania równowagi,
  • wyznaczanie sił reakcji podczas różnych form ruchu: chodu, biegu itp.,
  • analizę wyskoku pionowego: wyznaczenie reakcji podłoża, przemieszczenia środka masy, prędkości środka masy, pracy i mocy generowanej przez kończyny dolne podczas wyskoku pionowego.

Zestaw składa się:

  • dwóch platform firmy AMTI do pomiaru reakcji podłoża wraz z osprzętem niezbędnym do wykonywania pomiarów,
  • stacjonarny komputer sterujący,
  • oprogramowanie umożliwiające akwizycję danych pomiarowych oraz analizę danych pomiarowych.