شبيه سازي گام برداشتن در بيماران فلج يك سويه و فلج پايين تنه با استفاده از مدل هاي اسكلتي عصبي عضلاني

Simulation of Gait Locomotion for Hemiplegia and Paraplegia Patients Using Neuromusculoskeletal Systems

در اين مقاله به شبيه سازي رفتارهاي بيمارگونه در گام برداشتن بيمار هاي مغزي و نخاعي و تاثير تكنيك هاي توان بخشي در آنها پرداخته شده است. اين شبيه سازي ها به شكل قابل توجهي موجب پيشرفت سطح دانش محققان در حوزه ي توان بخشي عصبي درباره مبناي عصب شناختي ترميم سامانه ي عصبي بيماران مغزي و نخاعي در اثر تكنيك هاي توان بخشي مي شوند. با اين وجود، اين شبيه-سازي ها تاكنون بسيار محدود بوده اند و اغلب آنها به صورت موردي به مطالعه ي برخي از آثار بيماري هاي مغزي و نخاعي پرداخته-اند. اما در اين مقاله تلاش شده است كه با وارد نمودن اثر اختلالات داده هاي مغزي، رفتارهاي بيماران دچار سكته ي مغزي و ضايعه-ي نخاعي با عمق بيشتري مورد مطالعه قرار گيرد. بدين منظور در سامانه ي عصبي- عضلاني از معماري مشترك رفلكس و مولد الگوي مركزي استفاده شده است، كه روي دو مدل اسكلتي-عضلاني دو پا با يك بند و يك پا با دو بند پياده شده است. سپس مدل-هاي راه رفتن فلج يك سويه و فلج پايين تنه با ايجاد اختلال در داده ي مغزي مولد الگوي مركزي استخراج شده است. همچنين با استفاده از اين مدل ها اثر تكنيك هاي توان بخشي در بيماران فلج پايين تنه بررسي شده اند و با داده هاي تجربي به صورت كيفي مقايسه شده اند، كه هم خواني قابل قبولي را نشان مي دهند

In this paper the simulation of pathological behavior in gait locomotion of central nervous system (CNS) diseases and effects of rehabilitation techniques are investigated. These simulations noticeably deepen the knowledge of researches in neurorehabilitation realm about the neuroscientific basis of CNS treatment after a neural disorder. However, only a limited number of these simulations have been proposed in the previous works that issued some aspects of CNS diseases. Due to this limitation, in this paper, a more efficient simulation has been done on pathological behavior of neural disorders with including the brain signal disruption in the models. To do this, combinations of neural reflexes and central pattern generator (CPG) has been incorporated in the neuromuscular system and examined on two different msculoskeletal system containing two leg-one segment and one leg-two segment systems. Then, the locomotion of hemiplegia and paraplegia patients are simulated by inserting a malfunction in the supraspinal signal coming into the CPG. Moreover, the effects of rehabilitation effects on paraplegia patients have been investigated and qualititatively compared to the experimental data.