Phục hồi khớp gối sau mổ ở tư thế nằm

Phục hồi khớp gối sau mổ ở tư thế nằm Phục hồi khớp gối sau mổ ở tư thế nằm Phục hồi khớp gối sau mổ ở tư thế nằm luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐĂNG THÂN PHỤC HỒI KHỚP GỐI SAU MỔ Ở TƯ THẾ NẰM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT Y SINH HÀ NỘI, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐĂNG THÂN PHỤC HỒI KHỚP GỐI SAU MỔ Ở TƯ THẾ NẰM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ Y SINH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HỮU PHÁT HÀ NỘI, 2018 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Ngành phục hồi chức .8 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Mục đích 1.1.3 Hình thức 1.1.4 Các kỹ thuật phục hồi chức 10 1.2 Xây dựng đề tài nghiên cứu .10 1.3 Kết luận chương .10 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT GIẢI PHẪU CHI DƯỚI 11 2.1 Lý thuyết giải phẫu chi 11 2.1.1 Cơ vùng mông 11 2.1.2 Cơ vùng đùi .12 2.1.3 Cơ vùng cẳng chân 13 2.1.4 Các bàn chân 15 2.2 Xương khớp chi 16 2.2.1 Phức hợp háng 16 2.2.3 Phức hợp cổ chân bàn chân 21 2.3 Phân tích nhu cầu thiết bị phục hồi chức Việt Nam .24 2.4 Khảo sát phân tích quy trình hỗ trợ tập luyện .25 2.5 Giới thiệu số thiết bị phục hồi chức khớp gối chi .26 2.5.1 Thiết bị Nẹp gối ROM 702 26 2.5.2 Thiết bị Nẹp gối ROM 760 29 2.5.3 Fisiotek 3000 TS Anh 30 2.5.4 Hệ thống T-REX Mỹ 32 2.6 Kết luận chương 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG CƠ KHÍ 34 3.1 Thiết kế khung khí 34 3.1.1 Môi trường làm việc .34 3.1.2 Thiết kế chi tiết 34 3.1.3 Lắp ghép 38 3.2 Truyền chuyển động 39 3.2.1 Khái niệm .40 3.2.2 Đặc điểm 41 3.3 Kết luận chương 41 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .42 4.1 Động bước 42 4.2 Các linh kiện sử dụng 46 4.2.1 Vi điều khiển Atmega328 .46 4.2.2 Module A4988 50 4.2.3 LCD 16x2 51 4.3 Thiết kế mạch nguyên lý .53 4.4 Thiết kế phần mềm 55 4.4.1 Phần mềm CodeVision AVR 55 4.5 Thiết kế mạch in 57 4.6 Kết luận chương .62 CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 63 5.1 Lắp đặt kiểm thử 63 5.2 Khả ứng dụng phát triển luận văn 66 5.3 Kết luận chương 66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn riêng tơi nhóm nghiên cứu cơng ty BKAT chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Hà nội, ngày tháng 04 năm 2018 Học viên NGUYỄN ĐĂNG THÂN DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1 : Cơ vùng mơng 11 Hình 2.2 Cơ vùng đùi .12 Hình 2.3: Cơ chậu- thắt lưng .12 Hình 2.4: Cơ vùng cẳng chân 13 Hình 2.5: Cơ chày trước 13 Hình 2.6 Cơ duỗi ngón chân dài 14 Hình 2.7 : Cơ duỗi ngón chân dài .14 Hình 2.8: Cơ mác dài ngắn 14 Hình 2.9: Cơ tam đầu 15 Hình 2.10: Cơ mu chân .15 Hình 2.11 Cơ gấn ngón chân ngắn .16 Hình 2.12: Cơ vng gan chân 16 Hình 2.13 : Sự khác đai chậu nam nữ 17 Hình 2.14 : Các dây chằng khớp chậu 18 Hình 2.15 : Vận động khớp chậu mặt phẳng đứng dọc : gấp duỗi 19 Hình 2.16: Khớp háng .20 Hình 2.17 : Xương chậu hỗ trợ vận động đùi 21 Hình 2.18 Xương bàn chân .22 Hình 2.19: Các dây chằng cổ bàn chân 23 Hình 2.20: thiết bị nẹp gối ROM 782 .27 Hình 2.21: Hướng dẫn sử dụng thiết bị .28 Hình 2.22: Nguyên lý thiết bị 29 Hình 2.23: Hướng dẫn sử dụng thiết bị .30 Hình 2.24: kiểu dáng thiết bị .31 Hình 2.25: Hình ảnh thiết bị 32 Hình 3.1: Chọn loại vẽ .35 Hình 3.2: Chọn mặt phẳng 2D 35 Hình 3.3: Bản vẽ 2D 36 Hình 3.4: Dựng mơ hình 3D .36 Hình 3.5: Chọn bề dày cho vật thể 37 Hình 3.6: Vật thể tạo thành 37 Hình 3.7: Chọn vẽ tháo lắp 38 Hình 3.9: Lắp ghép thiết bị hoàn chỉnh vẽ 38 Hình 3.10: Cơ cấu vitme 40 Hình 3.11: Nguyên lý hoạt động vitme 40 Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển động bước .43 Hình 4.2 : Điều khiển góc 44 Hình 4.3: Điều khiển động bước 45 Hình 4.4: Động bước dùng thiết kế 46 Hình 4.5: Sơ đồ chân VĐK Atmega328 47 Hình 4.6: Cấu trúc VĐK Atmega328 47 Hình 4.7: Chức phụ ghi .48 Hình 4.8: Module A4988 50 Hình 4.9: Sơ đồ điều khiển Module A4988 51 Hình 4.10 : LCD 16x2 .52 Hình 4.11: Sơ đồ chân LCD16x2 52 Hình 4.12: Module A4988 tạo 53 Hình 4.13: Module A4988 tạo 54 Hình 4.14: Sơ đồ nguyên lý 54 Hình 4.15: Cửa số xác nhận tạo Project 56 Hình 4.16: Thẻ tùy chọn chip 56 Hình 4.17: Cửa sổ soạn thảo .57 Hình 4.18: Cơng cụ tạo bo viền, khoảng cách 58 Hình 4.19: Xác định kích thước 58 Hình 4.20: Kết thúc trình Add footprint .59 Hình 4.21: Chuyển qua chế độ vẽ mạch in .59 Hình 4.22: Mạch in hồn chỉnh 60 Hình 4.23: Mạch thực tế 61 Hình 4.24 : Thiết kế Panel .61 Hình 5.1: Sản phẩm thực tế .63 Hình 5.2: Góc chụp khác sản phẩm 63 Hình 5.3 : Phần đỡ đùi 64 Hình 5.4 : Phần đỡ cẳng chân 64 Hình 5.5 : Phần đỡ cẳng chân sau kéo dài 65 Hình 5.6 : Vitme gắn với khung 65 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 4.1 : Thông số kỹ thuật VĐK Atmega328 50 PHẦN MỞ ĐẦU Chi phận quan trọng thể người Hỗ trợ cho hoạt động đơn giản hoạt động phức tạp Chân phận đỡ toàn trọng lượng thể, giữ thăng cho người Mỗi chân điều khiển bán cầu não Chân phải bán cầu não trái huy ngược lại Mỗi người có hai chân, khớp gối khớp quan trọng chân Chi phối toàn hoạt động chân Ngày nay, nhiều người tai nạn dẫn đến suy giảm khả vận động chi Điều làm họ nhiều khả lao động từ đôi chân, ảnh hưởng trực tiếp đến sống họ Vì để giúp người tàn tật hòa nhập vào cộng đồng, giúp họ có khả lao động sinh hoạt dễ dàng sống nghiên cứu đề tài: Thiết kế thiết bị phục hồi chức khớp gối tư nằm Mục đích đề tài: Nghiên cứu cấu tạo khớp gối, chi ngành phục hồi chức từ đưa phương pháp cụ thể thiết kế thiết bị phục hồi chức khớp gối cho bệnh nhân Yêu cầu chế tạo thiết bị gập duỗi linh hoạt theo cử động chân nhờ vào chuyển động động Đối tượng: người gặp chấn thương khớp gối cần hồi phục để giúp họ hoạt động linh hoạt hòa nhập cộng đồng Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết làm sản phẩm thực tế Đây đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, có tính khả thi, phát triển lên thành sản phẩm thương mại Sau phần trình bày nội dung luận văn Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Lý thuyết giải phẫu chi Chương 3: Thiết kế gia cơng khí Chương 4: Thiết kế bảng mạch điều khiển Chương 5: Vận hành thiết bị phục hồi chức CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Ngành phục hồi chức PHCN ngành xây dựng sở y học đại cổ điển, trải qua thời gian nghiên cứu, ứng dụng phát triển, PHCN chứng minh đóng góp to lớn y học nói chung 1.1.1 Khái niệm Là chuyên ngành y học, nghiên cứu áp dụng biện pháp y học trị liệu, lý trị liệu… Nhằm hạn chế tối đa kinh phí cho người bệnh Kỹ thuật phục hồi nhằm làm cho người tàn tật thực tối đa chức bị hạn chế khiếm khuyết, giúp cho người tàn tật sống độc lập tối đa, hịa nhập cộng đồng, có hội bình đẳng tham gia vào hoạt động xã hội Phục hồi chức dung biện pháp vật lý tri liệu để trả lại chức bị khiếm cho người tàn tật, người bị tai nạn giao thông tai nạn lao động Nhằm giúp họ xử trí tốt với tình trạng tàn tật cộng đồng Khơng luyện tập người tàn tật thích nghi với mơi trường sống mà cịn tác động vào mơi trường tạo nên khối thống cho q trình hịa đồng người tàn tật 1.1.2 Mục đích PHCN sử dụng giảm thiểu tác động tiêu cực bị khiếm không di chuyển được, cho phép bệnh nhân lấy lại tự tin, linh hoạt không gây đau đớn giai đoạn đầu để thúc đẩy phục hồi đạt kết tích cực Các mục tiêu việc điều trị gồm: - Phòng ngừa cứng khớp - Thúc đẩy trình tái tạo chữa bệnh sụn dây chằng bị hư hỏng - Nhanh tụ máu / dịch tái hấp thu - Cải thiện bạch huyết tuần hoàn máu - Giúp cho người tàn tật có sống tự lập tối đa Lý giải : Khối nguồn : Từ nguồn 12VDC cấp vào, qua IC ổn áp L7805 tụ lọc cho điện áp 5VDC cấp cho VĐK, module A4988 LCD.Ngoài ra, nguồn 12VDC nối trực tiếp vào cặp chân VMOT-GND Module A4988 tìm hiều Module phần trước Vi điều khiển Atmega328P có nhiệm vụ cấp tín hiệu điều khiển qua Module A4988 để điều khiển hoạt động động bước, thông qua việc giao tiếp với nút bấm để cài đặt chế độ Tất công đoạn hiển thị lên LCD nhờ vào giao tiếp LCD với VĐK 4.4 Thiết kế phần mềm Mạch điều khiển luân văn sử dụng VĐK Atmega328P Để lập trình cho chip theo ý muốn ta cần có mơi trường lập trình thuật toán điều khiển 4.4.1 Phần mềm CodeVision AVR Giới thiệu tổng quan CodevisionAVR trình biên dịch C, mơi trường phát triển tích hợp tạo chương trình tự động thiết kế cho họ vi điều khiển AVR Atmel Chương trình chạy hệ điều hành 2000, XP, Vista Windows 32/64 bit Bên cạnh thư viện tiêu chuẩn C, CodevisionAVR cịn có thư viện dành riêng cho: cho phép bạn viết chương trình đơn giản chi vài phút, gồm hàm sau: - Thiết lập truy cập nhớ - Chip reset source identification - Khởi tạo cổng Output/Input - Khởi tạo ngắt (External Interrputs) - Khởi tạo Timers/Counters - Khởi tạo Watchdog Timer - Khởi tạo Analog Comparator - Khởi tạo ADC 55 - Khởi tạo giao diện SPI - Khởi tạo giao diện Wire - Khởi tạo giao diện CAN Làm việc với project: Tạo project cách vào File/new, cửa số Create New File Ta chọn Project sau chọn OK Hình 4.15: Cửa số xác nhận tạo Project Cửa số Con firm xuất hiện, bạn chọn OK để xác nhận tạo project Tiếp theo cửa số CodeWizardAVR dùng để chọn loại chip, chọn AT90, AtTiny, Atmega, FPSLIC cho phép sử dụng loại vi điểu khiển tương ứng Cuối chọn OK để xác nhận Hình 4.16: Thẻ tùy chọn chip Ta chuyển qua thiết lập thẻ khác với tùy chọn khác 56 Cuối cùng, hồn thành q trình tạo Project cách vào File/Generate programe, save and exit, sau đặt tên cho project Xuất cửa sổ soạn thảo : Hình 4.17: Cửa sổ soạn thảo Chúng ta lập trình file “.c”vừa đặt tên 4.5 Thiết kế mạch in Ta sử dụng phần mềm Proteus ARES để thiết kế mạch in Để chuyển từ sơ đồ nguyên lý sang mạch in linh kiện phải có thư viện chân Vừa ta tạo linh kiện Module A4988 mạch nguyên lý, linh kiện chưa có thư viện chân Do ta cần tạo thư viện chân cho Trên giao diện ARES Proteus, sử dụng công cụ 2D để tạo bo viền cho linh kiện, dùng công cụ ruler để đo khoảng cách 57 Hình 4.18: Cơng cụ tạo bo viền, khoảng cách Kích thước module 15x20mm, tương ứng 600x785 th (1 inch=1000th) Hình 4.19: Xác định kích thước Sử dụng cơng cụ tạo chân linh kiện : Sau tạo xong thư viện chân , ta quay lại Schematic ISIS, nhấp vào Module A4988 Chuột phải chọn Paking Tool Cửa sổ chọn Add để thêm thư viện chân 58 Hình 4.20: Kết thúc trình Add footprint Như ta Add xong thư viện chân cho Module A4988 Nhưng linh kiện chưa có chân thực tương tự Từ giao diện ISIS , chọn Ares để chuyển qua vẽ mạch in Hình 4.21: Chuyển qua chế độ vẽ mạch in Tại giao diện ARES, ta tiến hành tùy chỉnh kích thước,sắp xếp linh kiện, đặt luật dây… Mạch in sau thiết kế 59 Hình 4.22: Mạch in hồn chỉnh Mạch sau hoàn thiện phương pháp làm mạch thủ cơng: 60 Hình 4.23: Mạch thực tế Panel điều khiển thiết kế phần mềm Solidworks, quy trình thiết kế đề cập phần trước.Mạch điều khiển lồng ghép vào panel Hình 4.24 : Thiết kế Panel 61 4.6 Kết luận chương Chương trình bày trình thiết kế mạch điều khiển, giới thiệu động bước phương pháp điều khiển động bước, linh kiện, module sử dụng mạch điều khiển, trình thiết kế lên mạch điện tử hoàn chỉnh từ thiết kế mạch nguyên lý đến phần mềm lập trình cho mạch, mạch in làm mạch thủ công Chương hoàn thiện sản phẩm thử nghiệm hệ thống 62 CHƯƠNG 5: THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 5.1 Lắp đặt kiểm thử Sản phẩm sau lắp ghép: Hình 5.1: Sản phẩm thực tế Góc chụp khác Hình 5.2: Góc chụp khác sản phẩm Ta không thấy động nguồn điện chúng đặt phần hộp bảo vệ 63 Thiết bị thay đổi độ dài theo kích thước thực tế bệnh nhân Hình 5.3 kích thước nhỏ phần đỡ đùi (30cm) Hình 5.3 : Phần đỡ đùi Kích thước nhỏ phần đỡ cẳng chân Hình 5.4 : Phần đỡ cẳng chân Sau thay đổi độ dài phần đỡ cẳng chân 64 Hình 5.5 : Phần đỡ cẳng chân sau kéo dài Vitme gắn vào khung để truyền chuyển động cho thiết bị Hình 5.6 : Vitme gắn với khung Đề tài hoàn thành tiêu đặt ra, nhiên số hạn chế sau: 65 - Bộ khung chuyển động chưa thật mượt - Động Vitme chưa tối ưu hóa - Panel mạch điều khiển nhiều hạn chế 5.2 Khả ứng dụng phát triển luận văn - Đề tài phát triển việc chọn vật liệu tốt, thiết kế lại panel điều khiển - Để áp dụng vào thực tiễn đề tài cần thêm thời gian hỗ trợ kinh phí chất xám 5.3 Kết luận chương Qua chương ta chạy thử thành công thiết bị Một số phương án đưa để thiết bị ngày hoàn thiện 66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Trong luận văn này, trình bày tồn thiết kế thiết bị phục hồi chức khớp gối chi dưới, chuyển động linh hoạt theo cử động gập duỗi chân người Tôi đánh giá đề tài khó mới, có nhiều vấn đề tơi chưa có kinh nghiệm Tuy nhiên làm việc nghiêm túc mặt cảm thấy hài lịng với làm Với lực hạn chế, đặt gia cơng đơn khó khăn giá thành cao lên kinh phí chưa cho phép nên thiết bị phiên thử nghiệm vật liệu nhựa, mạch điều khiển tùy chọn chế độ cịn chưa tối ưu Tơi mong muốn vấn đề nghiên cứu sâu kĩ để có sản phẩm hồn chỉnh phục vụ hoạt động phục hồi chức Đề tài chế tạo thiết bị phục hồi chức thiết thực Tuy nhiên so với yêu cầu thực tế đề tài khả phát triển tơi làm không lớn.Tuy hi vọng giúp ích cho bạn muốn tìm hiểu phát triển thêm đề tài.Mặc dù kiến thức giới hạn sẵn lòng trao đổi thêm với bạn quan tâm Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hữu Phát tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn 67 TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giải phẫu chức vùng hông chậu, Quyển giải phẫu người, chịu trách nhiệm xuất DS HOÀNG TRỌNG QUANG Biên tập: PHAN HOÀI, sửa PHAN HOÀI Vẽ bìa ĐẶNG VIỆT TRIỀU NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC Địa 352 Đội Cấn – Ba Đình – Hà Nội Số giấy phép xuất 254-97/XB-QLXB ngày 6/2/2004 In xong 9/2004 [2] Giải phẫu chức khớp gối, Quyển giải phẫu người, chịu trách nhiệm xuất DS HOÀNG TRỌNG QUANG Biên tập: PHAN HOÀI, sửa PHAN HỒI Vẽ bìa ĐẶNG VIỆT TRIỀU NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC Địa 352 Đội Cấn – Ba Đình – Hà Nội Số giấy phép xuất 254-97/XB-QLXB ngày 6/2/2004 In xong 9/2004 [3] Bài giảng xương khớp chi dưới, Quyển giải phẫu người, chịu trách nhiệm xuất DS HOÀNG TRỌNG QUANG Biên tập: PHAN HỒI, sửa PHAN HỒI Vẽ bìa ĐẶNG VIỆT TRIỀU NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC Địa 352 Đội Cấn – Ba Đình – Hà Nội Số giấy phép xuất 254-97/XB-QLXB ngày 6/2/2004 In xong 9/2004 [4] Giải phẫu chức cổ chân bàn chân, Quyển giải phẫu người, chịu trách nhiệm xuất DS HOÀNG TRỌNG QUANG Biên tập: PHAN HOÀI, sửa PHAN HỒI Vẽ bìa ĐẶNG VIỆT TRIỀU NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC Địa 352 Đội Cấn – Ba Đình – Hà Nội Số giấy phép xuất 254-97/XB-QLXB ngày 6/2/2004 In xong 9/2004 [5] Phục hồi chức hệ thống robot Con-trex MJ đại CHLB Đức thực hiên Y Bác sỹ Nguyễn Trọng Lưu, Nguyễn Thị Phương Chi, Bùi Thị Hồng Thúy Khoa Vật lý trị liệu - Phục hồi chức – Bệnh viện TƯQĐ 108 [6] http://www.hocavr.com/index.php/app/textlcd, truy nhập cuối ngày 25/10/2017 [7] http://codientu.org/threads/12698/, truy nhập cuối ngày 26/11/2017 68 [8] http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/241077/ATMEL/ATMEGA 328P.html, truy nhập cuối ngày 26/11/2017 [9] R.T.A s.r.l - Via Enrico Mattei Frazione Divisa - 27020 MARCIGNAGO (PV) Italy Tel +39.0382.929.855 - Fax +39.0382.929.150 www.rta.it - e-mail: info@rta.it R.T.A Deutschland GmbH - Bublitzer Straße 34 40599 DÜSSELDORF (Germany) Tel +49.211.749.668.60 - Fax +49.211.749.668.66 www.rta-deutschland.de [10] An Introduction to Stepping Motors [ Online] Available on: http://www.orientalmotor.com [11].SANIO DENKI Step- Syn, R.T.A Deutschland GmbH - Bublitzer Straße 34, 40599 DÜSSELDORF (Germany) [12] https://www.robotshop.com/media/files/PDF/datasheet-1182.pdf, truy nhập cuối ngày 26/11/2017 69 ... Thiết kế thiết bị phục hồi chức khớp gối tư nằm Mục đích đề tài: Nghiên cứu cấu tạo khớp gối, chi ngành phục hồi chức từ đưa phương pháp cụ thể thiết kế thiết bị phục hồi chức khớp gối cho bệnh nhân... lượng: 620 grs CÔNG DỤNG: - Nẹp khớp gối ROM Hinge hỗ trợ trình tập phục hồi chức sau phẫu thuật dây chằng khớp gối, thay khớp gối chỉnh hình - Nẹp thay nẹp bất động sau mổ (chỉnh biên độ cho Extension...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐĂNG THÂN PHỤC HỒI KHỚP GỐI SAU MỔ Ở TƯ THẾ NẰM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ Y SINH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA