Kutatási projekt

Térbeli mechanizmusok alkalmazása az emberi térd kinematikai vizsgálatában


HASZNOSÍTHATÓSÁG SZINTJE

Ismeretbővítő kutatás (alap- elméleti kutatás)

KUTATÁSI PROJEKT LEÍRÁSA

Az emberi térd mechanikai modelljének megalkotásához, fejlesztéséhez – a biológiai és mechanikai elméleti megfontolásokon túlmenően – elengedhetetlenül szükségesek mozgásvizsgálatok, illetve azok eredményei. Ezek a vizsgálatok jellemzően élő személyeken, vagy cadaver preparátumokon végezhetők. Az élő személyek lennének a vizsgálatok legalkalmasabb és legtermészetesebb alanyai, ráadásul különféle terhelési viszonyok mellett. A problémát az okozza, hogy mérés közben a combcsonthoz és lábszárcsonthoz nem tudunk érzékelőkkel, azaz koordináta-rendszerekkel mereven csatlakozni, így nem tudjuk a térd behajlítása, illetve kinyújtása megvalósításában a legfontosabb szerepet játszó két csont egymáshoz viszonyított mozgást meghatározni. E nélkül pedig a térd mechanikai modellje – a bonyolult térbeli mozgáskomponensekre tekintettel, a valóságot többé-kevésbé megközelítő esetben is – csak teoretikus lehet. Cadaver vizsgálati alanyok alkalmazása esetén a két fenti csonthoz különféle érzékelők mereven rögzíthetők, viszont a preparátumok – természetes módon – nélkülözik az élő embert jellemző izomtónust, illetve vitalitást. Mérlegelve a kétféle módszer nyújtotta lehetőségeket, számos nemzetközi kutatócsoport a cadaver vizsgálatokat részesíti előnyben. Kutatócsoportom a mozgásvizsgálatok elvégzéséhez speciális mérőeszközt fejlesztett ki, melyen végzett mérésekhez optikai helyzet-meghatározó berendezést alkalmazott. A mérések során rögzített adatokból térgeometriai számítások eredményeként kerültek meghatározásra a térd kinematikai sajátosságait leíró mozgáskomponensek. Már a kutatómunka kezdetén kiderült, hogy a térd mozgáskomponensei, illetve azok változása a behajlítás során, jelentősen függenek a csontokhoz rögzített koordináta-rendszerek helyzetétől, mi több, a koordináta-rendszerek következetlen felvétele a mozgáskomponenseket illetően értelmezési problémákat okoz. Az eredmények nemzetközi szintű összehasonlíthatósága, valamint a fenti problémák kiküszöbölése érdekében úgynevezett anatómiailag jellemző pontokat alkalmaztunk a combcsonton és a lábszárcsonton, melyekre az adatfeldolgozás célszerűségét szem előtt tartva illesztettem koordináta-rendszereket. Az egyes mozgáskomponensek értelmezéséhez és megadásához a térbeli mechanizmusok tárgyköréből ismert kényszereket alkalmaztam. A térd mozgását modellezve a combcsontot és a lábszárcsontot merev testként kezeltem, melyek közé további merev tagokat és kényszereket építettem. Az így nyert nyitott kinematikai láncban megvalósuló elfordulások és elmozdulások a térd kinematikai mozgásjellemzőit adják. Az így nyert kinematikai jellemzők függenek a koordináta-rendszerek (csontokhoz viszonyított) helyzetétől, még az anatómiailag jellemző pontok alkalmazása esetén is. E pontok helyzetének felvételekor számítanunk kell bizonyos mértékű mérési pontatlansággal, valamint a különböző alanyok eltérő anatómiai sajátosságaival, ezért a különböző alanyokon végzett vizsgálatok eredményeinek összehasonlíthatósága kérdésessé válik. A két, csontokhoz rögzített koordináta-rendszer egyes csontokhoz és egymáshoz viszonyított helyzetét hét anatómiailag jellemző pont határozza meg. Megvizsgáltam, hogy a bemutatott térbeli mechanizmus modell, illetve rajta keresztül a kinematikai jellemzők együttese mennyire „érzékeny” az anatómiailag jellemző pontok helyzet-változásaira.