Gait analysis using inertial measurement units as sensors


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomedikal Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SELİN KİRDİŞ GEMİCİ

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ergin Tönük

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Kişinin hareket fonksiyonunu etkileyen hastalıklar sonrası eklem kinematik ve kinetiklerinin incelenmesi, kişinin hareket kapasitesi hakkında bilgi vermektedir. Bu konuda en yaygın kullanılan sistemler optoelektronik sistemlerdir. Ancak bu sistemler pahalıdır ve laboratuvar dışında kullanım imkanı bulunmamaktadır. Bu nedenle göreceli olarak yeni sistemler olan giyilebilir teknolojiler(örneğin eylemsizlik sensörü içeren sistemler) bu sistemlerin yerini almaya başlamıştır. Giyilebilir teknolojiler kullanıcılar tarafından daha ulaşılabilirdir ve laboratuvar dışında kişinin uzun süreli hareket takibine imkan sağlayan teknolojilerdir. Yıllar içinde bir çok araştırmacı METU Biyomekanik Laboratuvarında bulunan yürüyüş analizi sistemini kurmak ve geliştirmek için çaba göstermiştir. İlk yürüyüş analizi sistemi olan KİSS sisteminin ardından, eylemsizlik ölçer tabanlı yeni yürüyüş analiz sistemi çalışılmaya başlanmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, kinematik ve kinetik yürüyüş analiz sistemleri, eylemsizlik ölçer sensörleri ve kuvvet platformları kullanılarak toplanan veriler kullanılarak geliştirilmiştir. Yazılım açık kaynak kodlu bir yazılım olan OpenSim'e dayanmaktadır. Alt ve üst ekstremiteler için mevcut eylemsizlik ölçer sensörleri kullanılarak yazılım uyarlandıktan sonra geliştirilen sistemler, tek ve çoklu sensörlerin statik deney düzenekleri ile denenmesi ve tek denekle gerçekleştirilen insanlı deneyler aracılığıyla incelenmiş ve kavramsal doğrulama gerçekleştirilmiştir. Yedi eylemsizlik ölçer sensörü kullanılarak bir alt ekstremite test düzeneği yardımıyla veriler toplanmış, işlenmiş ve yorumlanmıştır. Ayrıca, bir insan denekten yürüyüş ve üst ekstremite hareket verileri toplanmıştır. Kinematik yürüyüş analizinin sonuçları, hareket sırasında pelvis sensörünün (ana sensör) istenmeyen hareketi nedeniyle kayma gözlemlendiğini göstermektedir. Sonuçlardaki kayma sorunu eğim düzeltici kod kullanılarak çözülmüştür. Genel olarak, analiz sonuçları kinematik veri desenlerinin literatürle tutarlı olduğunu göstermiştir. Bazı sonuçlar ile literatürdeki değerler arasındaki farkların sensör hassasiyeti ve deneğin kendine özgü yürüyüş biçiminden kaynaklandığı düşünülmüştür. Kinetik verilerin paternleri de literatürdeki verilerin paternleriyle benzer olsa da temel olarak iki sorun gözlemlenmiştir. İlk sorun, bazı eğrilerin literatürdekinin tersi olduğunun fark edilmiş olmasıdır. Bu durumun koordinat sistemi farkından olduğu düşünülmektedir. İkinci olarak, deneysel sonuçların literatürdekilerden daha yüksek değerler olduğu görülmüştür. Ancak farklı ağırlıklara sahip farklı deneklerin verilerinin incelenmesi sonucunda, verilerin kendi içinde tutarlı olduğu görülmüştür.