Doktorsvörn í líf- og læknavísindum - Faranak Rostamjoud

Miðvikudaginn 24. júní ver Faranak Rostamjoud doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum við Læknadeild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Vöðvastarfsemi hjá einstaklingum með aflimun neðan hnés: Bygging og viljastýrð virkni, og áreiðanleiki vöðvarafrits fyrir stýringu gervifótar.

Andmælendur eru dr. J. Megan Sions, dósent við University of Delaware, og  dr. Herman van der Kooij, prófessor við University of Twente, Hollandi.

Umsjónarkennari og leiðbeinandi var Kristín Briem, prófessor og meðleiðbeinandi var Sigurður Brynjólfsson, prófessor. Auk þeirra sátu í doktorsnefnd Atli Örn Sverrisson, rannsóknarverkfræðingur og Haraldur Björn Sigurðsson, dósent.

Þjóðbjörg Guðjónsdóttir, dósent og varanámsbrautarformaður, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðasal Háskóla Íslands og hefst kl. 13.00.

Vörninni verður streymt: 

https://vimeo.com/event/6010976

Ágrip

Einstaklingar með aflimun neðan hnés nota oft gervifætur sem eru óvirkir og geta ekki að fullu líkt eftir starfsemi líffræðilegs ökkla og fótar. Þetta hefur neikvæð áhrif á getu til fráspyrnu, aðlögun að undirlagi og jafnvægi í göngu. Aflknúnir gervifætur geta mögulega bætt hreyfigetu, en árangur þeirra veltur á því hversu vel þeir bregðast við ásetningi notandans. Stýringar sem byggja á vöðvarafriti lofa góðu, þar sem rafvirkni frá eftirstandandi vöðvum er notuð til að stýra gervifætinum.

Í þessu doktorsverkefni var rannsakað hvort eftirstandandi vöðvar hjá einstaklingum með aflimun neðan hnés geti nýst sem stjórntæki fyrir nýja tegund gervifótar. Verkefnið tók til vöðvabyggingar og viljastýrðrar virkjunar, gæða vöðvarafritsmerkja, áhrifa þjálfunar og þess hvort unnt væri að stýra nýrri gerð af aflknúnum ökkla með þessum hætti við göngu.

Niðurstöðurnar sýndu að notkun ómskoðunar bætti auðkenningu vöðva og staðsetningu rafskauta, með auknum gæðum vöðvaritsmerkja. Þótt eftirstandandi vöðvar á aflimaða útlimnum hefðu orðið fyrir rýrnun var samdráttur mælanlegur og þátttakendur sýndu getu til að virkja þá markvisst. Þjálfun bætti sértæka virkjun og nákvæmni vöðvasamdráttar, sem og stöðugleika vöðvarafritsmerkja. Þátttakendur rannsóknarinnar sýndu getu til að virkja eftirstandandi vöðva markvisst við göngu og stýra með því ökklahreyfingu í frumgerð aflknúins gervifótar. Núverandi frumgerð leiddi þó ekki til skýrra, hagkvæmra breytinga á lífaflfræðilegum þáttum í göngu samanborið við hefðbundna óvirka gervifætur. Á heildina litið sýnir efni ritgerðarinnar fram á að notkun viljastýrðrar stýringar með vöðvarafriti er raunhæfur kostur og styður áframhaldandi þróun og rannsóknir á sviðinu.

Abstract:

People with transtibial amputation often use prosthetic feet that are passive and cannot fully replicate the function of the biological ankle and foot. This negatively affects push-off capacity, adaptation to different surfaces, and balance during walking. Powered prosthetic feet may improve mobility, but their success depends on how well they respond to the user’s intention. One promising approach is myoelectric control, where electrical activity from residual muscles is used to control the prosthesis.

This doctoral project investigated whether residual muscles in transtibial amputees can be used as a control source for a new type of prosthetic foot. The project examined muscle structure, voluntary activation, EMG signal quality, training effects, and the feasibility of controlling a novel powered ankle prosthesis during walking.

The results showed that the use of ultrasound improved muscle identification and electrode placement, resulting in higher-quality electromyography signals. Although the residual muscles on the amputated limb had undergone atrophy, contraction was measurable and participants demonstrated the ability to activate them purposefully. Training improved selective activation, contraction accuracy, and the stability of electromyography signals. The study participants demonstrated the ability to activate residual muscles purposefully during walking and thereby control ankle movement in a prototype of a powered prosthetic foot. However, the current prototype did not produce clear beneficial changes in gait biomechanics compared with conventional passive prosthetic feet. Overall, the thesis demonstrates that the use of volitional control based on electromyography is a feasible option and supports continued development and research in the field.

Um doktorsefnið

Faranak Rostamjoud fæddist í Íran árið 1993. Hún lauk bæði BS- og MS-prófi í lífverkfræði með áherslu á lífaflfræði frá Azad University, Science and Research Branch, í Teheran. Árið 2023 flutti hún til Íslands og hóf doktorsnám við Læknadeild Háskóla Íslands. Eiginmaður hennar er Mohammad Mahdi Karimi, heilbrigðisverkfræðingur og doktorsnemi.