Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală PROTEZ

Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală PROTEZĂ DE MÂNĂ CU COMANDĂ MIOELECTRICĂ Student: Grupa: Conducător Științific: București Martie 2021 Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 1 CUPRINS Prefață .................................................................................................................. 3 1. Studii și cercetă ri cu caracter medical ............................................................ 3 1.1. Anatomia funcțională ....................................................................................... 3 1.1.1. Sistem osos .................................................................................................. 4 1.1.2. Sistem articular ............................................................................................ 5 1.1.3. Sistem muscular ........................................................................................... 6 1.2. Biomecanica mâinii .......................................................................................... 9 1.2.1. Date antropometrice .................................................................................... 9 1.2.2. Cinematica(game unghiulare de mișcare) .................................................... 12 1.2.3. Cinetica(forțe de strângere) ........................................................................ 13 1.3. Activitățile funcționale ale mâinii ..................................................................... 1 1.3.1. Activități prehensive .................................................................................... 1 1.3.2. Activități neprehensive ................................................................................. 1 1.4. Amputațiile mâinii ............................................................................................ 1 1.4.1. Cauzele amputării ........................................................................................ 1 1.4.2. Nivele de amputație ..................................................................................... 2 1.5. Problematica substituirii tehnice a mâinii umane .............................................. 3 1.5.1. Analiza cinematică a mâinii umane ............................................................... 3 1.5.2. Calculul gradului de mobilitate ..................................................................... 5 1.5.3. Analiza funcțiilor esențiale ........................................................................... 5 2. Stadiul actual în domeniul protezării mâinii .................................................... 7 2.1. Soluții brevetate............................................................................................... 7 2.2. Soluții comercializate ..................................................................................... 13 2.3. Soluții experimentale ..................................................................................... 19 3. Prezentarea soluției proiectate ..................................................................... 23 Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 2 3.1. Caracteristici tehnice ...................................................................................... 23 3.2. Schema bloc ................................................................................................... 23 3.3. Schema cinematică ......................................................................................... 23 3.4. Model 3d ....................................................................................................... 23 3.5. Schema de comandă/control .......................................................................... 23 4. Memoriu de calcul ........................................................................................ 23 4.1. Calcul cinematic și de dimensionare ................................................................ 23 4.1.1. Studiu antropometric ................................................................................. 23 4.1.2. Dimensionarea protezei ............................................................................. 26 4.1.3. Determinarea vitezei unghiulare și a turatiei ............................................... 29 4.1.4. Alegerea si dimensionarea mecanismului de actionare a degetelor.............. 31 4.2. Calcul cinetostatic si dinamic .......................................................................... 31 4.2.1. Determinarea forței de strângere ............................................................... 31 4.2.2. Determinarea momentului si puterii motorului de acționare ....................... 31 4.2.3. Alegerea motorului .................................................................................... 31 4.2.4. Schema cinematice posibile ........................................................................ 31 4.3. Schema de comandă/control .......................................................................... 31 Bibliography ........................................................................................................ 32 Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 3 PREFAȚĂ În încercarea de a proiecta o mână protetică, noțiunea de optim devine vagă. Oamenii au proporții geometrice diferite și totuși au mâini funcționale, astfel a căuta dimensiuni ideale anumitor mișcări nu are prea multă relevanță. Proprietățile geometrice exacte nu sunt de primă importanță ci mai degrabă funcțiile pe care le creează. Accentul pentru proiectare este de a satisface toate nevoile funcționare ale mâinii și să fie plăcut din punct de vedere estetic. Prin urmare, set de teste medicale, derivate din decenii de intervenții chirurgicale pe mâini, și testele de apucare a obiectelor din viața de zi cu zi sunt mai eficiente decât un set de calcule matematice. 1. STUDII ȘI CERCETĂ RI CU CARACTER MEDICAL 1.1. Anatomia funcțională Denumirea de mâină provine de la latina manus, derivat din manipulus. Mîina este cel mai perfecţionat segment al aparatului locomotor al omului şi reprezintă un organ complex alcătuit din: 27 oase, 27 articulaţii şi 19 muşchi. Regiunea mîinii propriu-zise se extinde mai distal de linia ce uneşte apofizele stiloide ale ulnei şi osului radial, deosebim partea palmară și cea dorsală.. [1] Mâina cuprinde următoarele regiuni: •Regiunea carpului •Regiunea metacarpului •Regiunea degetelor Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 4 1.1.1. Sistem osos 27oase Regiunea carpiană(8 oase): • Limita proximală-incluce primul rând de oase carpiene: scafoid, semilunar, piramidal, pisiform; • Limita distală-include al doilea rând de oase carpiene: trapez, trapezoid, osul mare, osul cu cârlig; Fig. 1.1. Carpiene & metacarpiene [2] Regiunea metacarpiană(5 oase): metacarpiene; Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 5 Fig. 1.2. Metacarpiene & falange [2] Regiunea degetelor(14 oase): • Falange proximale(5 oase) • Falange intermediare(4 oase) • Falange distale(5 oase) 1.1.2. Sistem articular 27articulații Articulațiile intercarpiene/radiocarpiene. Oasele din fiecare rând carpian se întrepătrund între ele și fiecare rând poate fi, prin urmare, considerat o singură articulație. În rândul proximal este posibil un grad limitat de mobilitate, dar oasele rândului distal sunt legate între ele și de oasele metacarpiene prin ligamente puternice care fac din acest rând și metacarpul o entitate funcțională Oasele se leagă între ele prin articulații sinoviale care permite doar mișcare de alunecare. [3] Articulațiile metacarpofalangiene(MCP). Este situată între oasele metacarpiene și falangele proximale. Articulatiile sunt de tip condiloide ce permit deplasarea in doua planuri: de la o parte la alta(adbucție/adducție) sau de la înainte înspre înapoi(flexie/extensie). Articulațiile interfalangiene. Sunt articulațiile dintre falange, de tip balama ce permit mișcarea într-un singur plan, flexie și extensie. Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 6 Fig. 1.3. Articulații de tip șa(dintre osul trapez și primul os metacarpian), articulații condiloide (2)-articulații metacarpofalangiene, articulatii balama(4)-articulații interfalangiene 1.1.3. Sistem muscular 19mușchi Fig. 1.4. Musculatura mâinii Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 7 Mușchii mâinii pot fi împărțiți în două grupe: mușchi extrinseci și intrinseci. Mușchii extrinseci sunt flexorii și extensorii lungi situați pe antebraț. Grupul intrinsec sunt mușchii mai mici situați în interiorul mâinii în sine. Mușchii mâinii sunt inervați de nervii radial, median și cubital din plexul brahial. Mușchii intrinseci sunt mușchii ce controlează mișcarea policelui și degetului mic. Aceștia în număr de trei pentru fiecare deget: • Mușchiul abductor scurt al policelui (Abductor pollicis brevis din Fig.1.4) [4] o Funcție: de abducție (mișcare laterală a policelui) • Mușchiul scurt flexor al policelui (Flexor pollicis brevis din Fig.1.4) o Funcție: flectează falanga proximală a policelui și participă la mișcarea de opoziție a policelui. • Mușchiul opozant al policelui(Opponens pollicis muscle din Fig 1.4.) o Funcție: de adducție în poziție mediană și anterioară și imprimă o mișcare de rotație, rotindu-l în jurul propriei axe longitudinale astfel policele poate fi opus celorlalte degete. La opoziția policelui contribuie și mușchii menționați mai sus precum și mușchiul lung abductor al policelui • Mușchiul abductor al degetului mic al mâinii(Abductor digiti minimi din Fig 1.4) o Funcții: de abducție a degetului mic (duce degetul mic înauntru)  Prin intermediul aponevrozei dorsale a degetului mic, participă la flexia falangei proximale și la extensia celorlalte două falange ale degetului mic (acțiune analoagă cu cea a mușchilor interosoși). • Mușchiul flexor scurt al degetului mic al mâinii(Flexor digiti minimi brevis din Fig. 1.4.) o Funcții: flexie a falangaei proximale a degetului mic pe metacarpianul V în articulația metacarpofalangiană. • Mușchiul opozant al degetului mic(Opponens digiti minimi din Fig 1.4) o Funcții: flexor al degetului mic (mișcând metacarpianul V înainte și rotindu-l lateral) și abductor al lui, apropiind metacarpianul V de axul mâinii (sau de degetul mijlociu) Mușchii extrinseci: Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 8 • Mușchiul abductor lung al policelui o Funcție: abductor al policelui (degetului mare) și în mod secundar, abductor al mâinii. o El este sinergist cu mușchii flexori (și nu extensori). În caz de paralizie a flexorilor el poate să-i înlocuiască. o Acționând împreună cu extensorii policelui el extinde degetul mare în articulația carpometacarpiană. • Mușchiul extensor scurt al policelui(Extensor pollicis brevis) o Funcție: extensor al falangei proximale a policelui și abductor al policelui în articulația metacarpofalangiană și un slab adductor al mâinii. • Mușchiul lung extensor radial al carpului o Funcții: este un puternic extensor și abductor al mâinii pe antebraț.  prin contracția sa, datorită traiectului fibrelor sale, devine și un slab flexor al antebrațului pe braț și contribuie la supinație. • Mușchiul scurt extensor radial al carpului o Este un puternic extensor al mâinii pe antebraț și abductor al mâinii. o Este sinergic și are aceleași acțiuni cu cele ale mușchiului lung extensor radial al carpului, abducția fiind însă mult mai redusă. • Mușchiul extensor lung al policelui o Este un extensor a falangei distale a policelui, înclinând lateral și extinzând slab întreaga mână pe antebraț o În acțiunea continuă, ca o consecință a oblicității tendonului său, mușchiul are însă o acțiune de adducție a policelui extins sau pus în abducție și î-l rotește lateral. • Mușchiul extensor al indexului o Mușchiul este extensor al indexului (întărind acțiunea de extensiune a mușchiului extensor al degetelor asupra indexului) și ajută la extensia mâinii. • Mușchiul extensor al degetelor o Extinde falanga distală pe cea mijlocie, a acesteia pe cea proximală, și indirect (fiind un mușchi multiarticular) falanga proximală pe metacarp, mâna pe antebraț și antebrațul pe braț Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea De Inginerie Medicală 9 o Mușchiul este și adductor al mâinii și abductor al degetelor. • Mușchiul extensor al degetului mic o Este extensor al degetului mic, extinzând falanga a III-a a degetului mic pe a II-a, a II-a falangă pe I și I falangă pe mână. o Contribuie și la extensia mâinii. • Mușchiul extensor ulnar al carpului o Este un puternic extensor și adductor al mâinii. o Este un slab extensor al antebrațului pe braț. 1.2. Biomecanica mâinii 1.2.1. Date antropometrice Măsurătorile antropometrice sunt cele care caracterizează dimensiunile corpului uman - dimensiunea și forma. Aceste măsurători sunt în principal de țesut osos, muscular și adipos (grăsime). Cuvântul combină cuvintele rădăcinii grecești antropos (uman) și metron (măsură). Măsurători antropometrice tipice sunt: • Înălțime, în picioare • Greutatea corpului • Circumferinta taliei • Raportul taliei la șold • Raportul taliei la înălțime • IMC (greutatea în kilograme împărțită la pătrat de înălțime în metri) • Forta de strangere • Măsurarea grăsimii corporale a uploads/Litterature/ etapa-4-proiect.pdf