Kafedrasi Bioinformatika va Biomexanika

AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUSO AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Kompyuter tizimlari kafedrasi
Bioinformatika va Biomexanika fanidan

Amaliy ish №3
Mavzu: Mushaklar biomexanikasi, EMG signalini tahbiati va xususiyati.
Bajardi: 210-18-guruh talabasi
Mahmudova Dilnoza
Tekshirdi: Azimova Umida

TOSHKENT – 2022
Mavzu: Mushaklar biomexanikasi, EMG signalini tahbiati va xususiyati.
Inson harakatini o'rganishda oldinga dinamik yondashuvda tizimga kirish nerv buyrug'idir (5.1-rasm). Bu mushaklarning faollashuv darajasini belgilaydi. Neyron buyrug'ini optimallashtirish modellari (Zajac, 1989; Pandy va Zajac, 1991) yoki elektromiyogramlar (EMG) orqali baholash mumkin. Nerv buyrug'i a-motor neyronlardan (orqa miyada paydo bo'ladigan) har bir mushak tolalarigacha bo'lgan neyron signallarining yig'indisidir. Bu har bir mushak uchun bitta qiymat (istalgan vaqtda) bilan ifodalanishi mumkin, biz buni mushaklarning faollashuvi ai deb ataymiz va biz matematik jihatdan nol va bir orasidagi qiymat sifatida ifodalaymiz. Demak, agar u EMG dan baholansa, EMG ni mushaklarning faollashuviga aylantirish uchun qo'shimcha qadamlar kerak bo'ladi.
Muskulotendon dinamikasi mushaklarning faollashuvi ai ning mushak kuchi Fi ga aylanishini boshqaradi. Mushak kuchini rivojlana boshlagandan so'ng, tendon (mushak bilan ketma-ket) yukni ham ko'tara boshlaydi. Bo'g'imning kinetikasiga qarab, tendon va mushakdagi nisbiy uzunlik o'zgarishi juda boshqacha bo'lishi mumkin. Masalan, bu, albatta, "statik qisqarish" uchun. (Bu tez-tez ishlatiladigan ism oksimorondir, chunki biror narsa qisqara olmaydi, ya'ni qisqaradi va bir vaqtning o'zida statik bo'lolmaydi. Demak, bo'g'in harakat qilmasa, mushak qisqarganda tendon uzayishi kerak!). Har bir mushak-tendon birligidagi kuch qo'shilishning umumiy momentiga hissa qo'shadi. Mushak-skelet tizimining geometriyasi mushaklarning qo'llarining momentini aniqlaydi. (Mushak kuchi mushaklarning uzunligiga bog'liq bo'lganligi sababli, ya'ni klassik mushak "uzunlik-taranglik egri" bo'g'im burchagi va mushak-tendon dinamikasi o'rtasida teskari aloqa mavjud.) Shuni ta'kidlash kerakki, mushaklarning moment qo'llari doimiy qiymatlar emas, balki qo'shma burchaklarning funktsiyasi sifatida o'zgarishi. Bundan tashqari, har bir bo'g'inning bir nechta erkinlik darajasini yodda tutish kerak, chunki mushak geometriyasiga qarab, bo'g'inda bir nechta harakatlarga ega bo'lishi mumkin. Nihoyat, shuni ta'kidlash kerakki, qo'shma moment Ti dan aniqlanadi har bir mushak uchun hissalar yig'indisi. Jarayonga barcha mushaklar kiritilmagan bo'lsa, qo'shma moment kam baholanadi. Ushbu transformatsiyaning natijasi har bir bo'g'in uchun moment (yoki aniqrog'i, har bir erkinlik darajasi).
Qo'shma momentlardan ko'p bo'g'inlar dinamikasi har bir qiziqish bo'g'ini uchun tezlanishlar, tezliklar va burchaklarni hisoblash uchun ishlatilishi mumkin. Teskari aloqa tomonida nerv buyrug'iga mushak uzunligi (mushak shpindellari orqali) va tendon kuchi (Golji tendon organlari orqali) ta'sir qiladi. Bunda boshqa ko'plab sezgi organlari ham rol o'ynaydi, lekin bu ikkisi odatda eng ta'sirli hisoblanadi.
Oldinga dinamika yondashuvining bir qancha cheklovlari mavjud. Birinchidan, bu mushaklarning faollashuvini baholashni talab qiladi. Buning uchun EMG usullari qo'llanilgan, ammo EMG signallarining yuqori o'zgaruvchanligi, ayniqsa dinamik sharoitlarda buni qiyinlashtirdi. Ikkinchidan, mushaklarning faollashuvidan mushak kuchiga o'tish qiyin, chunki u to'liq tushunilmagan. Buning aksariyat modellari (masalan, Zajac, 1989) A.V.Xillning klassik asaridan (Hill, 1938) olingan fenomenologik modellarga yoki Xakslining murakkabroq biofizik modeliga (Huxley, 1957; Huxley and Simmons, 1971) asoslangan, masalan, Zahalack. modellar (Zahalack, 1986; 2000). EMG dan quvvatni aniqlash muammosini hal qilishning bir yo'li mushak kuchlarini to'g'ridan-to'g'ri bashorat qilish uchun optimallashtirish usullarini qo'llashdir (bu birinchi ikkita cheklovni chetlab o'tib). Biroq, to'g'ri xarajat funktsiyasini tanlash katta munozarali masala. Inson motorini boshqarish bo'yicha tadqiqot olib borayotgan olimlar, biomexanik muhandislarning butun tadqiqot yo'nalishini (va haqiqatan ham, butun markaziy asab tizimini) oddiy, tasdiqlanmagan tenglama bilan almashtirishlari ajablanarli. Shunga qaramay, ba'zi xarajatlar funktsiyalari muayyan savollarni hal qilishda ma'lumotlarning oqilona mosligini ta'minlaydi. Yana bir cheklash - bu mushak-skelet tizimining momentini aniqlashdir. Bularni jasadda o'lchash qiyin va tirik odamda aniqroq aniqlash qiyinroq. Nihoyat, qo'shma daqiqalarni osongina e'tiborsiz qoldirish mumkin. Oldinga dinamikadan foydalanib, qo'shma momentlardagi kichik xatolar qo'shma pozitsiyada katta xatolarga olib kelishi mumkin. inson yurishiga alohida e’tibor qaratgan holda harakatni o‘rganishda teskari yondashuvdan foydalanish bosqichlarini belgilab berdilar. Bu, ehtimol, qo'shma kinetikani tekshirish uchun eng ko'p qo'llaniladigan usul. To'g'ridan-to'g'ri yoki to'g'ridan-to'g'ri dinamika yondashuvi buyruq nerv signali, mushak kuchlari yoki, ehtimol, qo'shma momentlarni bilish bilan boshlashni talab qiladi. Keyin ular kinematikani hisoblash uchun ishlatiladi.
Xulosa qilishdan oldin, o'rtada uchrashish uchun ham oldinga, ham teskari dinamika yondashuvlarini birlashtirgan gibrid yondashuvlar haqida qisqacha gapirish mumkin. Ushbu usullar sek.da tavsiflanganidek, standart harakat tahlili usullaridan foydalangan holda neyron buyruq signalini (ya'ni, EMG) va qo'shma joylashuv ma'lumotlarini qayd qiladi. 5.4. EMG mushak kuchlarini aniqlash uchun qayta ishlanadi, keyin esa qo'shma momentlarni hosil qilish uchun yig'iladi. Xuddi shu qo'shma momentlarni teskari dinamikadan ham hisoblash mumkin. Bu EMG ni mushak kuchi munosabatlariga moslashtirish uchun vositani taqdim etadi. Ushbu usul yurish tadqiqotlari bilan yaxshi ishlashi ko'rsatilgan (Bessier, 2000) va patologik yurish bilan bog'liq o'zgargan mushaklar funktsiyasini o'rganish uchun katta imkoniyatlarga ega, uni optimallashtirish usullari bilan osongina tekshirib bo'lmaydi.
Inson harakatining biomexanikasi ko'plab fanlarni o'z ichiga olgan o'sib borayotgan sohadir. Ushbu fanlar bo'ylab yangi texnikalar ishlab chiqilib, almashiladi, bu soha o'sishda davom etadi, bu bizga harakat mexanikasini chuqurroq o'rganishga imkon beradi.