Insultą patyrusio žmogaus viršutinės galūnės dinaminio modelio tyrimas ir taikymas

Abstract

Disertacijoje nagrinėjamos žmonių reabilitacijos metu kylančios problemos, taikant klinikinius funkcinių judesių vertinimo metodus, kuriuose galima subjektyvioji dedamoji. Sukurti algoritmai, skirti viršutinės galūnės judesių kokybei nustatyti reabilitacijos metu. Tyrimų objektas yra žmogaus viršutinė galūnė (VG), kurios judesio motorika yra sutrikusi dėl insulto pažeidimų. Atlikta VG judesių kintamumo ir VG judesių kokybės kiekybinio įvertinimo analizė. Atliktų VG judesių kiekybinis vertinimas svarbus optimaliai reabilitacijos programai parinkti, reabilitacijos eigai sekti ir judesių kokybei nustatyti. Pagrindiniai disertacijos uždaviniai yra šie: nustatyti žmogaus viršutinės galūnės judesių kokybės vertinimo kiekybinius rodiklius, sukurti metodiką, skirtą insultą patyrusių žmonių su labai sutrikusia viršutinės galūnės funkcija, judesiams tirti, sukurti universalius žmogaus viršutinės galūnės kinematinį ir dinaminį skaitinius modelius, ištirti VG motorikos kintamumo įtaką judesių kokybei vertinti. Insultą patyrę žmonės atliko klinikinių VG motorinių funkcinių testų judesius, o kinematiniai parametrai išmatuoti kamerų sistema arba inerciniais jutikliais. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas ir darbo rezultatų praktinė reikšmė, formuluojami uždaviniai, darbo tikslas, ginamieji teiginiai. Pirmasis skyrius skirtas literatūros analizei. Jame pagrįsta temos svarba, viršutinės galūnės reabilitacijai taikomi klinikiniai metodai, pateikti skaitiniams tyrimams naudojami judesių matavimo įrankiai, esami modeliai ir jų trūkumai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašyti sveikųjų tiriamųjų ir žmonių, patyrusių insultą judesių tyrimai. Sudaryti trys žmogaus rankos modeliai, naudojami skaitinių tyrimų metu gautiems duomenims apdoroti. Trečiajame skyriuje pateikti rezultatai. Nustatyta, kad insultą patyrusių žmonių viršutinės galūnės judesių kokybė gali būti vertinama skaičiuojant mechaninį darbą ir galią judesio metu. Insultą patyrę žmonės reabilitacijos metu pagerino VG judesių kokybę nuo 2 iki 50 kartų. Disertacijos tema paskelbti 7 straipsniai: keturi – duomenų bazės Clarivate Analytics Web of Science leidiniuose, turinčiuose citavimo rodiklį, du – kitų tarptautinių duomenų bazių leidiniuose, vienas – konferencijų pranešimų rinkinyje. Disertacijos tema perskaityta 10 pranešimų Lietuvos ir kitų šalių konferencijose.

The dissertation examines problems in the humansʼ rehabilitation field that originate in a subjective component during human upper extremity (UE) movementsʼ quality evaluation. The application of the created algorithms is intended for the UE motionsʼ quality evaluation during the rehabilitation. The object of the investigation is human UE that motor function is disordered by the stroke. In the dissertation UE motor function variability and UE motionsʼ quality quantitative evaluation performed. Quantitative analysis of the UE motions is important for choosing of the optimal UE rehabilitation program, observation of rehabilitation progress, definition of motionsʼ quality. The thesis approaches a few tasks such as: the definition of human UE motions quality quantitative evaluation indicators, the creation of the method of the movement measurement for stroke affected humans with extremely disordered UE function, the creation of human UE kinematic and dynamic numerical models, the investigation of UE motor function variability influence for motion quality evaluation. Stroke affected humans performed clinical UE motor function tests and the motionsʼ kinematic parameters were measured by inertial and optic motion capturing system. The introduction presents the investigated problem, the importance of the thesis and the object of the research. It describes as well the purpose and tasks of the paper, research methodology, scientific novelty, the practical significance of the results examined in the paper and the defended statements. Chapter 1 revises used literature. Here the importance of the dissertation topic is highlighted, contemporary methods for UE rehabilitation are introduced, human UE models and its disadvantages, modern equipment for motions measurement is reviewed. At the end of the chapter, conclusions are drawn and the tasks for the dissertation are reconsidered. Chapter 2 consist of numerical experiments performed for the dissertation with healthy participants and stroke affected humans. Three human upper extremity models were created to process the gathered data. Chapter 3 shows the results calculated. The quality of the UE motion of the stroke affected humans could be evaluated by calculating mechanical work and power of the movement. The stroke affected humans improved their UE movementsʼ quality during the rehabilitation from 2 to 50 times. 7 publications focusing on the subject of the discussed dissertation are published: four articles – in Clarivate Analytics Web of Science database publications with a citation index, two articles – in other international databases publications, one article – in conference proceedings. 10 presentations on the subject have been given in conferences at national and international level.