Gangtherapie bei Hemiparese mittels funktioneller Elektrostimulation:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2004
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 17, Biotechnik/Medizintechnik ; 245 |
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| Beschreibung: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2004 |
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 2
1.2 Literaturüberblick 3
1.2.1 Mechanische Menschmodellierung 3
1.2.2 Muskelmodellierung 5
1.2.3 Regelung des humanoiden Gehens 7
1.3 Ziel und Aufbau der Arbeit 8
2 Gesamtkonzept zur Gangtherapie 10
2.1 Sollgangmuster 13
2.2 Autonome Motorik und Menschmodellierung 14
2.2.1 Einfluss der FES auf die autonome Motorik 14
2.2.2 Menschmodell 15
2.2.3 Differenzbildung 15
2.3 Regelung 17
3 Mechanisches Modell 18
3.1 Mechanisches Ersatzmodell 18
3.1.1 Segmente 20
3.1.2 Wirbelsäule 21
3.1.3 Äußere Kräfte und Momente 22
3.1.4 Modellparameter 24
3.1.5 Gesamtmodell 25
3.2 Mathematische Formulierung 27
3.2.1 Kinematik 28
3.2.2 Kräfte und Momente 35
3.2.3 Gesamtgleichung 36
3.3 Einsatz des mechanischen Modells 38
3.3.1 Inverse Dynamik 38
VI Inhalt
3.3.2 Vorwärtsmodell 40
3.4 Modellverifikation 50
3.4.1 Fehlerquellen 50
3.4.2 Verifikation 51
3.5 Modellerweiterungen 52
3.5.1 Feinere Segmentierung 53
3.5.2 Elastische Modellierung 54
4 Muskelmodell 58
4.1 Physiologische Muskelkrafterzeugung 58
4.1.1 Muskelaufbau 58
4.1.2 Natürliches Kontraktionsverhalten 59
4.1.3 Künstliche Muskelkrafterzeugung durch FES 63
4.2 Modellierung 67
4.2.1 Gesamtaufbau 67
4.2.2 Mathematische Formulierung 68
4.3 Sensitivitätsanalyse und Parameterverifikation 85
4.3.1 Sensitivitätsanalyse 86
4.3.2 Parameteridentifikation 91
4.4 Modellverifikation 95
4.4.1 Fehlerquellen 95
4.4.2 Verifikation 96
5 Bahnplanung 99
5.1 Gangphasen 101
5.2 Hauptdefizite des hemiparetischen Gehens 104
5.2.1 Mangelndes Vorschwingen der Beine 104
5.2.2 Kreuzen der Beine 105
5.2.3 Flaches Aufsetzen der Füße 105
5.2.4 Gewichtsübernahme des Standbeins 106
5.2.5 Verkürzte Schrittlänge 106
5.3 Therapieansatz 106
5.3.1 Anpassung von einzelnen Zielgrößen 107
5.3.2 Anpassung von mehreren Zielgrößen 110
5.4 Mathematische Formulierung 117
5.4.1 Interpolation 117
5.4.2 Optimierung 120
5.5 Zukünftige Fragestellungen 128
Inhalt VII
6 Regelung 132
6.1 Kaskadierte Regelungsstruktur 133
6.2 Regelungsansätze der äußeren Regelschleife 136
6.2.1 Lineare Regelungsansätze 136
6.2.2 Nichtlineare Regelungsansätze 139
6.2.3 Ergebnisse 140
6.3 Regelungsansätze der inneren Regelschleife 144
6.3.1 Mathematische Formulierung 145
6.3.2 Ergebnisse 147
6.4 Berücksichtigung der Totzeiten 150
6.4.1 Mathematische Formulierung 150
6.4.2 Ergebnisse 152
6.5 Zukünftige Entwicklungen 155
6.5.1 Störgröfienaufschaltung 155
6.5.2 Neuronales Netz 156
6.5.3 Konkurrenz technischer und natürlicher Regler 159
7 Zusammenfassung 160
A Medizinische Bewegungsdefinition 164
B Parameter des mechanischen Menschmodells 167
B.l Thorax und Abdomen 167
B.2 Pelvis 168
B.3 Pedes 168
B.4 Cranium 168
B.5 Manus 169
B.6 Oberarm, Unterarm, Oberschenkel, Unterschenkel 169
B.7 Bewegungsmessung 170
C Parameter des Muskelmodells 173
C.l Aktivierungsdynamik 173
C.2 Kontraktionsdynamik 174
C.3 Vorwärttsdynamik 174
D Literatur 176
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