streszczenie - Konferencja BioMedTech Silesia

Materiały konferencyjne BioMedTech SILESIA 2015 I BioMedTech SILESIA CONFERENCE 2015
DOKTOR - STRONA 092
Nowakowska Katarzyna1, Michnik Robert1, Jochymczyk-Woźniak Katarzyna1, Jurkojć Jacek1,
Mandera Marek2. Zastosowanie identyfikacji sił mięśniowych do diagnostyki funkcji
lokomocyjnych
pacjentów
z
MPD.
1Katedra
Biomechatroniki,
Politechnika Śląska,
2Górnośląskie Centrum Zdrowia Dziecka im. Jana Pawła II
WSTĘP. Celem niniejszej pracy była analiza chodu oraz ocena obciążeń układu szkieletowomięśniowego pacjenta z mózgowym porażeniem dziecięcym przy wykorzystaniu metod
modelowania
matematycznego
oraz
optymalizacji
statycznej
zaimplementowanych
w środowisku Anybody [1,2].
MATERIAŁ I METODA. Badania doświadczalne chodu przeprowadzono przy użyciu
optoelektronicznego systemu do analizy ruchu BTS Smart w Górnośląskim Centrum Zdrowia
Dziecka w Katowicach. Badaniu funkcji lokomocyjnych poddano grupę osób o chodzie
prawidłowym (grupę kontrolną) w wieku od 12 do 16 lat) oraz pacjenta z mózgowym porażeniem
dziecięcym (12 lat). U pacjenta z MPD zdiagnozowano porażeni połowicze prawostronne,
a badanie chodu przeprowadzono 17 dni po aplikacji toksyny botulinowej do mięśnia
brzuchatego łydki. W kolejnym etapie, w celu określenia obciążeń układu ruchu oraz wyznaczenia
sił generowanych przez poszczególne mięśnie podczas chodu, wykorzystano oprogramowanie
Anybody.
WYNIKI.
Wyniki
sił
mięśniowych
zostały
zweryfikowane
w
sposób
jakościowy
z zarejestrowanym sygnałem EMG. Odnotowano dość dużą zależność między okresami aktywacji
poszczególnych mięśni, a ich sygnałem elektrycznym. Uzyskane dzięki oprogramowaniu Anybody
wyniki dla grupy osób o chodzie prawidłowym utworzyły normatywne zakresy (wzorce)
działania poszczególnych mięśni. Otrzymane wyniki (przebiegi reakcji w stawach oraz sił
mięśniowych) dla pacjenta z MPD zostały zestawione z wynikami grupy kontrolnej oraz dokładnie
przeanalizowane. Zmiany sił dla dwóch przykładowych mięśni zostały
przedstawione na
poniższym rys. 1. Zaobserwowano zależności pomiędzy zaburzeniami kinematyki chodu,
a nieprawidłowym funkcjonowaniem poszczególnych grup mięśniowych w obrębie kończyn
dolnych.
Rys 1. Zmiana sił mięśniowych podczas chodu
Materiały konferencyjne BioMedTech SILESIA 2015 I BioMedTech SILESIA CONFERENCE 2015
DOKTOR - STRONA 092
PODSUMOWANIE. Otrzymane wyniki wskazują, iż środowisko Anybody może wspomagać
diagnostykę narządu ruchu, a przede wszystkim pozwala określić, które grupy mięśni pracują
w sposób nieprawidłowy. Wyznaczanie obciążeń układu szkieletowo-mięśniowego może być
pomocne w wyborze mięśni u pacjentów z MPD, do których należy aplikować toksynę botulinową.
Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie
decyzji numer DEC-2011/01/B/NZ7/02695
LITERATURA
[1] Damsgaard M. et.al, Analysis of musculoskeletal systems in the AnyBody Modeling, System,
Simulation Modelling Practice and Theory 14, 2006, p. 1100–1111.
[2] Rasmussen John, et all. Designing a general software system for musculoskeletal analysis, (in:)
IX
International Symposium on Computer Simulation in Biomechanics, Sydney 2003. p. 27.