CONTRIBUȚII PRIVIND FUNDAMENTAREA ȘI MODELAREA …senzorilor, caracteristici funcționale, metode...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI

CONTRIBUȚII PRIVIND FUNDAMENTAREA ȘI MODELAREA ORTEZELOR 3D

REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT

Ing. Răzvan Mihael Mocanu Conducător de doctorat: Prof. Univ. Dr. Ing. Ioan Cioară

2019

3

Cuprins

Introducere ................................................................................................................... 5

1. Stadiul actual privind utilizarea ortezelor în profilactica unor afectiuni ale piciorului 12

Generalități privind structura anatomică a piciorului și afecțiunile asociate ................... 12 Structura anatomică a piciorului ........................................................................................... 12 Afecțiuni ale piciorului........................................................................................................... 12

Presiuni plantare și dispozitive de evaluare ................................................................... 13 Presiuni plantare................................................................................................................... 13 Dispozitive de evaluare a presiunilor plantare ....................................................................... 13

Generalități privind încălțămintea ortopedică................................................................ 16 Orteze pentru încălțăminte ........................................................................................... 17

Definirea și clasificarea ortezelor ........................................................................................... 17 Analiza în element finit în elaborarea unor remedii pentru afecțiuni ale picioarelor ...... 18

Analiza în element finit a afecțiunilor picioarelor ................................................................... 18 Analiza în element finit a cineticii picioarelor ......................................................................... 18

Concluzii parțiale ........................................................................................................... 19

2. Contribuții la prelevarea, prelucrarea și agregarea datelor pentru modelarea 3D a ortezelor ..................................................................................................................... 20

Experimentări asupra caracteristicilor funcționale ale senzorilor ................................... 20 Studiul liniarității senzorilor................................................................................................... 20 Studiul stabilității senzorilor .................................................................................................. 20 Studiul histerezisului senzorilor ............................................................................................. 21 Studiul influenței temperaturii asupra preciziei senzorilor ...................................................... 21 Concluzii ............................................................................................................................... 21

Contribuții la metodele de interfațare a senzorilor ........................................................ 21 Studiu privind conectivitatea sistemelor ........................................................................ 22 Infrastructuri tip cloud................................................................................................... 22 Contribuții privind colectarea, prelucrarea și valorificarea datelor experimentale în

vederea modelării ortezelor 3D ............................................................................................... 22 Implementarea unei metode de colectare a datelor ............................................................... 22 Dezvoltarea modelului de validare a datelor .......................................................................... 24 Dezvoltarea metodei de sumarizare a datelor ....................................................................... 24 Dezvoltarea metodologiei de agregare a datelor ................................................................... 25 Dezvoltarea unei metode a învățării automate pentru modelarea 3D a ortezelor ................... 25

Contribuții privind agregarea datelor necesare modelării ortezelor 3D .......................... 25 Proiectarea bazei de date...................................................................................................... 25 Stocarea datelor în baze de date de tip Cloud ........................................................................ 26 Crearea tabelelor în baza de date .......................................................................................... 26 Stocarea datelor de la senzori ............................................................................................... 26


3. Contribuții la modelarea 3D a ortezelor prin aplicarea metodei învățării automate 27

4

Prezentarea metodei ..................................................................................................... 27 Aplicarea algoritmului de învățare automată la modelarea 3D a ortezelor, rezultate și

comentarii............................................................................................................................... 27 Concluzii parțiale ........................................................................................................... 27

4. Contribuții la validarea inserțiilor ortopedice 3D prin analiza în element finit ......... 28

Aspecte generale ........................................................................................................... 28 Elaborarea metodei CAD 3D pentru analiza în element finit a inserțiilor ortopedice ...... 28

Elaborarea metodei de modelare tridimensională a piciorului................................................ 28 Analiza în element finit a ansamblului picior, inserție ortopedică și talpă ....................... 28

Stabilirea caracteristicilor materialelor .................................................................................. 28 Definirea condițiilor de realizare a analizei cu elemente finite ................................................ 29 Rezultatele analizei ............................................................................................................... 29


5. Aplicarea metodei analizei în element finit - Studii de caz....................................... 30

Analiza în element finit a unei inserții ortopedice parțială ............................................. 30 Definirea caracteristicilor materialului pentru inserție ortopedică parțială ............................. 30 Definirea constrângerilor pentru inserție ortopedică parțială ................................................. 30 Definirea forțelor care acționează asupra inserției ortopedice parțială .................................. 30 Divizarea produsului inserție ortopedică parțială în elemente finite ....................................... 30 Interpretarea rezultatelor ..................................................................................................... 31

Analiza în element finit a unei inserții ortopedice totală ................................................ 31 Definirea caracteristicilor materialului inserției ortopedice totală .......................................... 31 Definirea constrângerilor pentru inserție ortopedică totală.................................................... 31 Definirea forțelor care acționează asupra inserției ortopedică totală ..................................... 31 Divizarea produsului inserție ortopedică totală în elemente finite .......................................... 32 Interpretarea rezultatelor ..................................................................................................... 32


6. Concluzii generale și contribuții originale ................................................................ 33

Concluzii generale ......................................................................................................... 33 Contribuții originale ...................................................................................................... 35 Direcții de studiu ........................................................................................................... 36

7. Bibliografie ............................................................................................................. 37

5

INTRODUCERE

Necesitatea realizării produselor de încălțăminte proiectate ținând cont de particularitățile anatomice individuale și cazurile de utilizare specifice, deși prezentă de foarte mult timp, este din ce în ce mai accentuată, acest tip de încălțăminte fiind din ce în ce mai solicitat pe măsură ce utilizatorii conștientizează această necesitate. Începând cu încălțămintea de zi cu zi și continuând cu cazurile speciale, metodele aplicate pentru realizarea sortimentelor de încălțăminte adaptate la particularitățile anatomice individuale, sunt empirice, având la bază experiența producătorului.

Tehnologiile disponibile în prezent, permit producătorului adoptarea unor metode inginerești în proiectarea și realizarea încălțămintei speciale, metode bazate pe măsurători precise și calcule matematice. Aceste metode implică de cele mai multe ori analiza cinetică și cinematică a mersului prin determinarea distribuției presiunilor plantare și analiza caracteristicilor anatomice ale piciorului pe parcursul mai multor tipuri de activități. Metoda uzuală de obținere a acestor date constă în utilizarea unui dispozitiv prevăzut cu senzori de măsurare a forței într-o serie de locații specifice pe suprafața plantară a piciorului. Aceste dispozitive au diverse forme constructive în funcție de tipul de măsurători realizate: măsurători care nu implică utilizarea produselor de încălțăminte și măsurători în interiorul produsului de încălțăminte.

Culegerea datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare, indiferent de metoda utilizată, are ca scop realizarea unui produs de încălțăminte adaptat caracteristicilor fizice și activităților individuale, sau producerea unei orteze tridimensionale care poate fi atașată unui produs de încălțăminte de serie pentru a-i oferi caracteristicile individuale necesare. Începând cu metodele bazate pe observație și utilizarea mulajelor, până la sistemele digitale de procesare a datelor, capabile să analizeze și să propună soluții, produsul final este de obicei realizat manual. Această metodă limitează calitatea produsului final la experiența realizatorului produsului.

Teza de doctorat intitulată „Contribuții privind fundamentarea și modelarea ortezelor 3D” are ca obiectiv principal fundamentarea și dezvoltarea unei metodologii pentru modelarea automată a inserțiilor ortopedice 3D pentru produsele de încălțăminte. Pentru a asigura un grad de precizie ridicat, metoda reduce semnificativ operațiile manuale, automatizând cea mai mare parte a procesului.

Acest obiectiv cuprinde și dezvoltarea modalităților de culegere, stocare și prelucrare a datelor privind caracteristicile individuale ale utilizatorilor și implementarea de algoritmi avansați pentru modelarea matematică a acestor date. Modelele obținute pot fi utilizate în sistemele de prototipare rapidă pentru producția efectivă a ortezelor. O serie de obiective specifice au fost definite pentru îndeplinirea obiectivului principal al tezei. Obiectivele specifice sunt: • Identificarea stadiului actual prin realizarea unei sinteze bibliografice a cercetărilor

din domeniul ortezelor 3D.

6

• Analiza metodelor existente de culegere și stocare a datelor referitoare la distribuția presiunilor pe suprafața plantară a piciorului.

• Analiza metodelor existente de prelucrare a datelor și de modelare a o inserțiilor ortopedice 3D în vederea executării practice a acestora.

• Dezvoltarea unei metodologii avansate și flexibile de stocare a datelor culese în baze de date de tip Cloud.

• Dezvoltarea algoritmilor necesari prelucrării datelor pentru obținerea modelelor 3D a ortezelor ortopedice având la bază principii de învățare automată (Machine Learning).

• Aplicarea metodelor dezvoltate și analiza în element finit a rezultatelor. În cadrul tezei sunt abordate concepte noi de culegere și prelucrare a datelor și

de modelare 3D a inserțiilor ortopedice. Modelele obținute au fost analizate și validate prin metode de analiză în element finit și culegere de date cu rol de confirmare.

Pe plan internațional s-au dezvoltat o serie de laboratoare în cadrul unor universități și institute de cercetare, laboratoare care au capacitatea de a colecta și prelucra date pentru realizarea încălțămintei individualizate cu rol profilactic.

Pe parcursul elaborării tezei, au fost întocmite două rapoarte de cercetare care au fost susținute în fața comisiei de specialitate.

Primul raport științific, intitulat „Studii privind modalitățile de prelevare a datelor în vederea modelării ortezelor 3D”, prezintă o sinteză a studiului metodelor existente de culegere a datelor referitoare la distribuția presiunilor pe suprafața plantară a piciorului și o analiză a dispozitivelor de măsurare existente. Raportul concluzionează cu recomandarea sistemului optim de culegere a datelor pentru cazul analizat.

În cadrul celui de-al doilea raport, intitulat „Studii privind prelucrarea și valorificarea datelor experimentale în vederea obținerii ortezelor 3D”, sunt analizate metodele actuale de prelucrare a datelor utilizate în modelarea ortezelor 3D și propune o metodă avansată în acest sens, metodă ce poate fi aplicată la nivel global pentru îmbunătățirea preciziei. Metoda propusă are la bază învățarea automată pentru dezvoltarea modelelor matematice necesare în generarea ortezelor 3D.

Contribuțiile la rezolvarea temei propuse sunt prezentate în fiecare capitol, în continuare fiind prezentat un sumar.

În primul capitol, intitulat Stadiul actual privind utilizarea ortezelor în profilactica unor afectiuni ale piciorului, este prezentat stadiul actual al utilizării inserțiilor ortopedice cu rol profilactic și a modului în care aceste inserții influențează biomecanica piciorului. În cadrul studiului de literatură a fost consultată o vastă bibliografie referitoare la metodele actuale de diagnosticare a necesității inserțiilor ortopedice, la cazurile și afecțiunile pentru care sunt prescrise astfel de inserții dar și la metodele de producție efectivă a inserțiilor. În acest sens au fost studiate mai multe aspecte: afecțiuni ale piciorului, metode curente de realizare a inserțiilor ortopedice,

7

tipuri de încălțăminte pentru diferite afecțiuni, disfuncționalități ale piciorului, metode moderne de studiu ale afecțiunilor piciorului, influența ortezelor asupra funcționalității piciorului, metode de culegere a datelor, metode de determinare a presiunilor plantare și tipuri de orteze.

Pentru tematica afecțiunilor piciorului s-au studiat cele pentru care se prescriu inserții ortopedice, afecțiuni cauzate de alte afecțiuni ale organismului, cum este cazul diabetului, al artritei reumatoide și obezității, dar și afecțiuni specifice piciorului, cum este cazul piciorului plat și piciorului scobit.

Ca metodă curentă de realizare a inserțiilor ortopedice s-a studiat metoda prin obținerea unui mulaj rigid al piciorului pe baza căruia se construiește orteza prin tehnica sandviș, din diverse materiale.

S-au studiat tipuri de încălțăminte recomandate pentru diferite afecțiuni și modul în care anumite tipuri de încălțăminte cauzează afecțiuni ale piciorului, cum este cazul Hallux Valgus, disfuncționalități ale piciorului determinate de vârstă și modul în care abordarea fazelor mersului diferă în funcție de vârstă și metode moderne de studiu ale afecțiunilor piciorului, în special metoda de analiză în element finit.

Modul în care ortezele influențează biomecanica piciorului este un alt subiect studiat în cadrul acestui capitol, metode de determinare prin analize cinetice și cinematice ale piciorului, metode și tehnologii disponibile pentru astfel de studii și metode de măsurare a distribuției presiunilor plantare, metode de culegere a datelor referitoare la funcționalitatea și caracteristicile piciorului static și dinamic, sisteme inerțiale și sisteme optice.

S-au analizat metode de determinare a presiunilor plantare, tipuri de senzori și moduri de dispunere a acestor senzori în sistemele de măsurare, sisteme de tip placă și sisteme de tip In-Shoe, tipuri de orteze utilizate în practică și materiale utilizate pentru realizarea acestor orteze.

Al doilea capitol, Contribuții la prelevarea, prelucrarea și agregarea datelor pentru modelarea 3D a ortezelor, reprezintă contribuții personale privind metodele de prelevare a datelor pentru modelarea 3D a inserțiilor ortopedice. Au fost evaluate și analizate diferite tipuri constructive de senzori și gradul în care aceste tipuri de senzori se pretează pentru sistemele de măsurare a distribuției presiunilor plantare. În cadrul acestui capitol s-au abordat o serie de subiecte specifice: modele constructive ale senzorilor, caracteristici funcționale, metode de interfațare și conectare, abordarea soluțiilor de tip cloud, implementarea modelelor pentru colectare, validare și sumarizare a datelor, metode de analiză a datelor prin învățare automată, implementarea bazei de date și a rutinelor de accesare a acestora.

S-au evaluat modele constructive ale elementelor de măsurare și configurații ale acestor elemente în diverse sisteme de senzori, caracteristici funcționale ale senzorilor, domeniul de valori, sensibilitatea, stabilitatea, rezoluția, timpul de răspuns etc., caracteristici funcționale pentru tipurile de senzori care se pretează pentru

8

determinarea distribuției presiunilor plantare și comparația caracteristicilor pentru aceste tipuri de senzori și metode de interfațare a senzorilor, metode de condiționare și amplificare a semnalului, multiplexarea vectorilor de senzori și conversia semnalului analogic în digital.

Au fost concepute metode de conectare a sistemelor de senzori la sistemele de procesare a datelor, sisteme neconectate, sisteme conectate direct și sisteme online, s-au abordat soluții de tip cloud și evidențiat avantajele și dezavantajele acestor servicii, precum IaaS, PaaS și SaaS.

A fost definit fluxul datelor în sistem, de la colectarea acestor date de la senzori, la validare, sumarizare, procesare și agregare, s-a implementat metoda de colectare a datelor și construcția sistemului de senzori și modelului de validare a datelor pentru a asigura un grad suficient de înalt al preciziei și consistenței datelor.

S-a implementat metoda de sumarizare a datelor, prin care se obține o vedere de ansamblu a colecției de date, ceea ce permite identificarea tendințelor și iregularităților, s-au dezvoltat și implementat metoda de agregare a datelor și s-au evaluat diverse metode existente pentru procesarea datelor.

S-a introdus modelul de învățare automată pentru procesarea datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare și dezvoltarea modelelor matematice pentru inserțiile ortopedice tridimensionale, s-a dezvoltat un model flexibil și eficient de stocare a datelor și s-a dezvoltat algoritmul de încărcare a datelor și optimizarea acestui proces prin mecanisme cache de stocare temporară în memorie.

S-a dezvoltat metodologia de procesare a datelor prin procesul de învățare automată și analiza aplicațiilor existente care oferă posibilitatea implementării acestei metodologii, s-a proiectat baza de date respectând principiile definite în industrie, s-a dezvoltat metodologia de stocare a datelor în infrastructuri de tip Cloud.

Crearea efectivă a bazei de date este detaliată în cadrul acestui capitol, precum și crearea tabelelor și stabilirea relațiilor între ele, utilizând serviciul Cloud AWS, oferit de Amazon. De asemenea s-a dezvoltat metodologia de formatare a datelor colectate de la senzori în vederea stocării și implementarea rutinelor software de lucru cu baza de date.

Al treilea capitol, Contribuții la modelarea 3D a ortezelor prin aplicarea metodei învățării automate, conține contribuții personale privind procesarea datelor și modelarea inserțiilor ortopedice tridimensionale. În cadrul acestui capitol este prezentat modul de implementare și utilizare a algoritmilor de învățare automată pentru dezvoltarea modelelor matematice de proiectare automată a inserțiilor ortopedice 3D pentru încălțăminte. Pentru dezvoltarea metodei, au fost abordate o serie de aspecte precum definirea secțiunilor pe suprafața plantară pentru care sunt dezvoltate modele matematice unice, în funcție de caracteristicile anatomice și funcționale, dezvoltarea modelelor matematice necesare pentru implementarea algoritmilor precum și implementarea algoritmului de învățare automată și descrierea practică a unui caz

9

concret. Algoritmii de învățare automată utilizează date existente pentru a genera automat modele matematice reprezentative pentru datele analizate. Acest proces constă în analiza iterativă a unui set de date cunoscut, pentru a determina modele matematice optime, fără a programa explicit aceste modele. Deoarece datele de intrare reprezintă presiunile plantare din zone diferite, rezultatul calculat cu modelul matematic obținut reprezintă factorul de grosime a inserției ortopedice într-un anumit punct. Deoarece diferite zone ale suprafeței plantare au diferite caracteristici anatomice și funcționale, pentru generarea modelului este generată câte o funcție pentru fiecare zonă.

În capitolul patru, intitulat Contribuții la validarea inserțiilor ortopedice 3D prin analiza în element finit, sunt prezentate contribuții personale în ceea ce privește dezvoltarea de modele CAD și utilizarea metodei de analiză în element finit pentru validarea inserțiilor ortopedice 3D. Implementarea acestui obiectiv a fost realizată printr-o serie de etape. Acestea cuprind implementarea modelelor CAD 3D necesare pentru realizarea analizei în element finit, implementarea unei metode practice de modelare CAD 3D a piciorului plecând de la piciorul real al subiectului și implementarea unei metode originale de proiectare a celor trei tipuri generale de tălpi (tălpi plate, semispațiale și spațiale). Aceste metode au fost concretizate și publicate, ca și coautor, în cartea cu titlul „Proiectarea matrițelor pentru încălțăminte. Elemente de proiectare geometrică a tălpilor matrițate” [1]. Prin analiza în element finit se pot determina date despre cum va reacționa produsul real sub acțiunea anumitor fenomene fizice ca: forța, vibrația și temperatura. În același timp se poate determina dacă produsul final va ceda sau se va uza prematur, sau se va comporta conform proiectării. Procesul de analiză în element finit constă în divizarea componentei solide într-o serie de elemente componente, denumite și elemente finite, și aplicarea unor modele matematice prin care se poate determina comportamentul fiecărui element. Prin însumarea comportărilor elementelor individuale se determină comportamentului modelului analizat în întregime.

Tot în cadrul acestui capitol este prezentată construirea ansamblului de componente și analiza în element finit a acestui ansamblu.

Capitolul cinci, Aplicarea metodei analizei în element finit - Studii de caz, prezintă studii de caz prin aplicarea metodologiei dezvoltate în cadrul tezei și studierea rezultatelor prin utilizarea analizei în element finit. Studiile de caz au fost realizate prin parcurgerea mai multor etape în care sunt incluse definirea caracteristicilor materialului [2] propus pentru producerea inserției ortopedice, definirea constrângerilor și reacțiunilor asupra produsului, definirea forțelor care acționează asupra produsului, pentru zonele de distribuție a forțelor determinate.

În vederea executării analizei în element finit a fost creată rețeaua de elemente finite prin divizarea produsului analizat și executarea efectivă a analizei. Acest lucru permite vizualizarea și interpretarea rezultatelor, determinarea solicitărilor von Mises și

10

analiza deformărilor. Prin analiza în element finit a modelului 3D al inserției ortopedice pentru încălțăminte, se pot determina caracteristicile comportamentale ale produsului final în timpul utilizării. Astfel, se poate selecta materialul optim pentru realizarea inserției ortopedice pentru fiecare caz particular.

Capitolul șase, intitulat Concluzii generale, conține o sinteză a principalelor aspecte tratate pe parcursul lucrării și a concluziilor parțiale ale fiecărui capitol. Tot în acest capitol este prezentat și un rezumat al contribuțiilor originale aduse în cadrul cercetărilor efectuate.

Mai multe contribuții originale au fost aduse ca parte a activității științificice în cadrul tezei de doctorat. Între acestea sunt: • agregarea centralizată a datelor obținute de la măsurătorile presiunilor plantare,

utilizând platforme de stocare de tip cloud. Aceasta reprezintă soluția optimă pentru agregarea datelor pentru a obține parametri de modelare de mare precizie prin procesarea datelor obținute prin măsurători în diferite situații și pe grupuri diferite de subiecți;

• algoritmi de învățare automată (machine learning) pentru generarea modelelor matematice utilizate în proiectarea inserțiilor ortopedice 3D. Prin această metodă de analiză a datelor existente, se generează automat modele matematice reprezentative pentru datele analizate. Prin utilizarea unor algoritmi care abordează un sistem iterativ de analiză a datelor, învățarea automată permite platformelor de calcul să descopere modele pentru care nu au fost programate explicit;

• utilizarea serviciilor de tip cloud computing pentru calculul și modelarea ortezelor 3D, folosind rețele de servere la distanță, găzduite pe internet pentru a stoca, gestiona și procesa date;

• metode specifice de validare a datelor prin modelare 3D și analiza în element finit. Pe parcursul dezvoltării metodei sunt tratate o serie de obiective derivate,

incluzând: studiul metodelor curente de realizarea a inserțiilor ortopedice, evaluarea senzorilor utilizați pentru măsurarea presiunilor plantare, evaluarea tipuri de interfațare a senzorilor și metode flexibile de transmitere a datelor, evaluarea platformelor de tip cloud și a serviciilor oferite de acestea pentru stocarea și procesarea datelor, realizarea de interfețe fără fir utilizând tehnologia WiFi pentru transmiterea datelor, implementarea unei baze de date cu structură flexibilă ce permite extinderea setului de date etc. În acest sens au fost studiate peste două sute de publicații din domeniul afecțiunilor specifice piciorului și al inserțiilor ortopedice și utilizarea acestora în profilactica afecțiunilor piciorului, au fost studiate și analizate metode de prelevare a datelor privind distribuția presiunilor plantare și evaluarea caracteristicilor individuale pentru diferite tipuri de senzori și sisteme de interfațare a acestor senzori. Au fost dezvoltate metode originale de utilizare a algoritmilor de învățare automată pentru analizarea datelor și generarea modelelor matematice utilizate în proiectarea inserțiilor

11

ortopedice. Au fost studiate metode de organizare a bazelor de date pentru stocarea informațiilor de la senzori și implementarea unei structuri optime a bazei de date.

Ca urmare a parcurgerii acestor obiective s-a desprins că abordarea unei metodologii globale pentru analiza datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare și generarea automată a inserțiilor ortopedice 3D pentru încălțăminte dezvoltată în teza de doctorat, constituie un element de noutate absolută pe plan montial.

Lucrarea conține contribuții personale privind metode de validare preliminară a rezultatelor prin modele CAD și utilizarea metodei de analiză în element finit. În acest sens s-au implementat modele CAD 3D necesare pentru realizarea analizei în element finit, s-a implementat o metodă practică de modelare CAD 3D a piciorului plecând de la piciorul real al subiectului, s-a implementat o metodă originală de proiectare a celor trei tipuri generale de tălpi (plate, semispațiale și spațiale). Elementele realizate sunt utilizate pentru a construi ansamblul utilizat în analiza în element finit.

Cercetările și aplicațiile practice dezvoltate în cadrul tezei de doctorat au fost realizate în cadrul laboratoarelor Universității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași.

Rezultatele cercetării sunt evidențiate prin publicarea pe tematica tezei, ca autor și coautor, a două cărți în edituri recunoscute CNCSIS, patru lucrări în reviste cotate ISI, opt lucrări în reviste și volume din Baze de Date Internaționale (BDI) și nouă în volume a unor conferințe internaționale, autorul tezei fiind prim autor la patru dintre aceste publicații.

De asemenea, pe parcursul elaborării tezei de doctorat am urmat o serie de cursuri de perfecționare în domeniul IT, pe baza cărora am obținut certificări care îmi atestă recunoaștere internațională în domeniu: • Zend Certified PHP Engineer1 (SUA – Zend Corporation) • Symfony Certified Developer2 (Franța – Sensiolabs ) • Professional Scrum Master Certification3 (SUA – Scrum Organization) • Magento Certified Developer Plus4 (SUA – Adobe Inc.) • Magento Certified Fron End Developer (SUA – Adobe Inc.) • Magento Certified Solution Specialist (SUA – Adobe Inc.) • Magento 2 Certified Solution Specialist (SUA – Adobe Inc.)

Teza de doctorat „Contribuții privind fundamentarea și modelarea ortezelor 3D” este dezvoltată pe 189 pagini și cuprinde: introducerea, 6 capitole, cuprins, 150 de figuri și grafice, 16 tabele, 14 relații matematice și 204 referințe bibliografice.

1 http://www.zend.com/en/yellow-pages/ZEND025864 2 https://connect.symfony.com/profile/razvan-mocanu 3 https://www.scrum.org/User-Profile/userId/118669 4 https://www.magentocommerce.com/certification/directory/dev/1639412/

12

1. STADIUL ACTUAL PRIVIND UTILIZAREA ORTEZELOR ÎN

PROFILACTICAUNORAFECTIUNIALEPICIORULUI

În cadrul acestui capitol este prezentat stadiul actual al utilizării inserțiilor ortopedice cu rol profilactic și a modului în care aceste inserții influențează biomecanica piciorului. În cadrul studiului de literatură a fost consultată o vastă bibliografie referitoare la metodele actuale de diagnosticare a necesității inserțiilor ortopedice, la cazurile și afecțiunile pentru care sunt prescrise astfel de inserții dar și la metodele de producție efectivă a inserțiilor.

Generalitățiprivindstructuraanatomicăapicioruluișiafecțiunileasociate

Structuraanatomicăapiciorului

Piciorul are o structură anatomică complexă care este compusă din următoarele sisteme [3]: • sistemul de rezistență (oasele); • sistemul de legătură (articulațiile); • sistemul muscular (mușchi, tendoane, ligamente); • sistemul circulator (vene, artere, vase capilare); • sistemul de comandă (nervi).

Cunoașterea acestor sisteme este necesară proiectantului de încălțăminte în scopul obținerii unor produse de încălțăminte corecte Fig. 1.1, [3], [4].

Fig. 1.1. Oasele piciorului [3], [4]

Afecțiunialepiciorului

Perturbarea funcționării normale a piciorului, însoțită adesea de instalarea unor afecțiuni, este rezultatul acțiunii unor cauze multiple.

13

Cele mai întâlnite afecțiuni ale piciorului sunt [5], [6], [7], [8], [9], [10]: picior plat, picior scobit, devierea degetului mare în exterior (hallux–valgus), montul croitorului (quintus varus), degete ciocan, hallux rigidus, picior varus equin, picior diabetic, picior artritic.

Presiuniplantareșidispozitivedeevaluare

Presiuniplantare

Picioarele sunt segmentele corpului uman supuse celor mai mari solicitări mecanice, întrucât îndeplinesc principalele funcții de susținere și de deplasare a corpului. În vederea construcției raționale a încălțămintei este necesar să se cunoască specificul încărcărilor și al presiunilor la care sunt supuse picioarele. Presiunile plantare reprezintă distribuțiile forțelor de apăsare pe suprafața plantară ce acționează permanent între picior și suprafața de reazem, în poziții statice și în timpul activităților fizice zilnice Fig. 1.2 [7].

Fig. 1.2. Amprenta plantară în sprijin ortostatic: 1 – distribuția presiunii plantare, 2 – axa piciorului [7]

Dispozitivedeevaluareapresiunilorplantare

Analiza distribuției presiunilor la nivelul suprafeței plantare reprezintă una din metodele cele mai utilizate atât în cazuri patologice, pentru diagnosticare și prevenție, cât și în proiectare, pentru conceperea unor produse de încălțăminte care să răspundă anumitor cerințe.

1.2.2.1. Dispozitivedeevaluarecalitativăa. Cea mai simplă metodă calitativă de determinare a distribuției presiunilor

plantare o reprezintă amprenta plantară. Se obține manual, subiectul se poziționează

14

în sprijin bipodal pe o hârtie specială autocopiativă pe care se prelevează suprafețele plantare [5] [6] [7].

b. Podoscopul, Error! Reference source not found. [11], [12], [13] este o placă de presiune prevăzută cu un capac de sticlă iluminat din ambele părți cu o lumină fluorescentă. Sub capacul de sticlă se așează o oglindă orientată la cca. 45° ce oferă o vedere a suprafeței plantare.

c. Podobarograful, Fig. 1.3 [11], [12], [13] este o placă de presiune cu o suprafață de sprijin din sticlă, dublată de un strat dintr-un material plastic special. Placa este iluminată cu o lumină fosforescentă la interfața dintre placa de sticlă și stratul de material plastic, în mod similar podoscopului.

Fig. 1.3. Pedobarograf [11], [12], [13]

d. Scanerul 2D, Fig. 1.4 [11], [12], [13] este o placă de presiune evoluată podobarografului care permite alături de obținerea amprentelor plantare și a unor imagini 2D detaliate ale unor leziuni ale picioarelor. Schenerul, conectat la un calculator, transmite imaginile pentru stocare și prelucrare ca și podobarograful.

Fig. 1.4. Scaner 2D [11], [12], [13]

1.2.2.2. DispozitivedeevaluarecantitativăDispozitivele de evaluare cantitativă furnizează date concrete, precise, ce

caracterizează distribuțiile presiunilor plantare în poziții statice sau dinamice, unipodale

15

sau bipodale. Acestea se compun din echipamente complexe care încorporează componente harware, pachete software, senzori [14], [15], [16], [17], [18].

Softurile disponibile permit evidențierea acestor parametri prin afișarea grafică a presiunilor plantare pe o scală de culori, trasarea unor curbe forță-timp sau presiune-timp, Fig. 1.5 [13] [14] [15]. Ariile sunt reprezentate de suprafețele de contact dintre suprafața plantară și senzori.

Fig. 1.5. Reprezentări grafice ale presiunilor, forțelor și ariilor [13], [14], [15]

Softurile disponibile permit vizualizarea secvențială a suprafețelor şi a presiunilor în toate fazele mersului, de la impactul calcaneului, până la propulsie și desprindere a degetelor.

Dispozitivele care furnizează informații cantitative, precise ale distribuțiilor presiunilor plantare au în componența lor senzori.

Constructiv, senzorii pot avea mai multe forme și dimensiuni. Câteva modele sunt prezentate în Fig. 1.6 [16], [17], [18], [19].

Fig. 1.6. Modele de senzori [16], [17], [18], [19]

16

Pentru determinarea presiunilor plantare, variantele constructive sunt fie sub formă de platformă fie sub formă de dispozitive in shoe.

Platformele cu senzori, Fig. 1.7 [20], [21], [22] sunt dispozitive cu mare precizie de înregistrare și analiză cantitativă a presiunilor plantare de la interfața dintre piciorul desculț și planul de sprijin, atât în condiții statice cât și dinamice. Sunt platforme de forță, includ un număr mare de senzori, cu o rezoluție foarte bună.

Fig. 1.7. Platformă cu senzori [20], [21], [22]

Dispozitivele de măsurare a presiunilor in shoe, Fig. 1.8 [7], [23], [24], [25], [26]

măsoară, înregistrează și analizează presiunile generate între picior și încălțăminte, între suprafața plantară a piciorului și suprafața branțului.

Fig. 1.8. Dispozitive de măsurare a presiunilor in-shoe [7], [23], [24], [25]

1.2.2.3. Sistemedescanare3DapicioruluiScaner-ul 3D este un dispozitiv ce analizează un obiect sau un mediu real pentru

a colecta date despre forma şi înfățişarea acestuia.

GeneralitățiprivindîncălțăminteaortopedicăPe piață există încălțăminte în structura căreia sunt introduse elemente

compensatorii în scopul prevenirii unor îmbolnăviri ale picioarelor, situații în care avem de-a face cu încălțăminte profilactică [5], [6], [7], [27]. Există situații în care medicul ortoped prescrie folosirea unor elemente cu rol compensator ce pot fi ataşate încălțămintei obişnuite, situații în care avem de-a face cu o încălțăminte modificată în scop terapeutic [7] [27].

17

În funcție de elementele adăugate și rolul acestora, încălțămintea ortopedică poate fi clasificată în [7] [27]: • încălțăminte ortopedică cu rol corector; • încălțăminte ortopedică cu rol compensator.

Modul de structurare a încălțămintei ortopedice este influențat direct de afecțiunea căreea i se adresează. Funcție de acest criteriu se pot deosebi [5], [6], [7]: • Încălțăminte ortopedică pentru afecțiuni structurale ale piciorului. • Încălțăminte ortopedică pentru imobilizarea articulațiilor dureroase. • Încălțăminte ortopedică pentru diferențe de lungime ale membrelor inferioare. • Încălțăminte ortopedică pentru paralizia membrului inferior. • Încălțăminte ortopedică pentru picior sau segmente ale piciorului amputate.

Încălțămintea ortopedică indiferent de afecțiune, utilizează dispozitive medicale corectoare și compensatoare.

Ortezepentruîncălțăminte

Definireașiclasificareaortezelor

Ortezele sunt dispozitive ce se introduc în interiorul încălțămintei cu scopul de a preveni, compensa sau corecta anumite afecțiuni ale picioarelor [28], [29].

Ortezele destinate membrului inferior prezintă o mare diversitate. Se disting trei mari categorii de orteze: • orteze pentru picior, • orteze pentru gleznă, • orteze pentru genunchi.

Toate categoriile sunt importante, numai că, ortezele pentru picior sunt frecvente și invariabil dependente de relația picior-încălțăminte.

1.4.1.1. OrtezeprefabricateOrtezele prefabricate standard se recomandă a fi utilizate în cazul persoanelor

sănătoase, în scopul prevenirii afecțiunilor aparatului locomotor, când desfăşoară activități un timp îndelungat în condiții specifice.

1.4.1.2. OrtezepersonalizateOrtezele sunt de cele mai multe ori individuale și concepute pentru o anumită

afecțiune, de aceea majoritatea studiilor [30], [31], [32] se concentrează pe aceste cazuri particulare. Prescripția unor orteze prefabricate standard în cazul unor afecțiuni ale picioarelor nu poate duce decât la un eșec terapeutic.

La baza conceperii ortezelor, indiferent de afecțiune, stau câteva elemente principale: • cunoașterea anatomiei și a biomecanicii normale a membrului inferior sănătos,

precum și a patologiilor cărora se adresează;

18

• cunoașterea și existența mijloacelor, dispozitivelor de examinare, prelevare și prelucrare a datelor pacienților cărora le sunt destinate;

• existența tehnologiilor de realizare a ortezelor.

Analiza în element finit în elaborarea unor remedii pentruafecțiunialepicioarelor

Analizaînelementfinitaafecțiunilorpicioarelor

Analiza afecțiunilor picioarelor și a metodelor de corecție au evoluat de la metode empirice la metode numerice. Metodele de analiză în element finit ale deficiențelor picioarelor, permit adoptarea unor soluții optime de ameliorare sau remediere a unor diformități ale picioarelor, pentru fiecare caz particular. Se vor exemplifica câteva afecțiuni analizate de cercetători în element finit [33] [34] [35].

Fig. 1.9. Definirea modelului pentru analiza în element finit a remediilor pentru diformitatea degete ciocan (degete gheară) [36], [37]

Analizaînelementfinitacineticiipicioarelor

Studiul cineticii piciorului și a modului în care mușchii membrului inferior participă la menținerea stabilității poate fi realizat prin definirea unui model pentru analiza în element finit. Un astfel de model, prezentat în Fig. 1.10, [38] permite studierea poziționării geometrice a picioarelor și a transferului încărcărilor la nivelul suprafeței plantare în diverse cazuri de disfuncționalități [38].

Fig. 1.10. Model pentru analiza în element finit a cineticii picioarelor [38]

19

1.5.2.1. MetodedeanalizăMetodele de analiză utilizate în biomecanica piciorului sunt specifice fiecărui

caz particular. Modelele analizate sunt concepute pentru anumite afecțiuni.

1.5.2.2. CulegereadedateÎn culegerea de date pentru analiza biomecanică în element finit a piciorului,

sunt utilizate o serie de metode adecvate pentru măsurarea anumitor parametri. • Achiziția de imagini 3D și metodele de corelare ale acestora, sunt utilizate pentru

măsurarea formei piciorului în dinamică • Sistemele de achiziție de date bazate pe accelerometre prezintă avantajul unor

costuri mai mici prin comparație cu sistemele optice • Capturarea datelor prin sisteme inerțiale este utilizată pentru studiul

comportamentului dinamic în timp real. • Senzorii utilizați pentru culegerea de date despre distribuția presiunilor pe suprafața

plantară pot introduce erori deoarece caracteristicile tipurilor de senzori utilizați în aceste măsurători variază în funcție de diverși factori ca temperatura ambientală, forma, gradul de uzură etc.

• Parametrii măsurați prin intermediul sistemelor de achiziție, pot fi utilizați pentru definirea modelelor utilizate în studii prin metode numerice.

ConcluziiparțialeStructura complexă a piciorului și faptul că este utilizat intens pe perioade

relativ lungi de timp, impune o atenție deosebită asupra produselor de încălțăminte utilizate, în special când asupra piciorului sunt reflectate alte afecțiuni ale organismului. Piciorul reflectă de multe ori starea generală de sănătate. Afecțiuni sau dureri la nivelul piciorului, indică adesea alte afecțiuni ale organismului. Contribuții la prelevarea, prelucrarea și agregarea datelor pentru modelarea 3D a ortezelor

Modalitățile de prelevare, stocare și procesare electronică a datelor au cunoscut schimbări majore de-a lungul existenței. Inițial, tot sistemul computațional era centrat pe date. Aplicațiile software și platformele hardware erau concepute pentru a funcționa sub controlul unui flux de date. Odată cu evoluția hardware a crescut și cantitatea de date ce trebuie stocată, precum și necesitățile de procesare a acestor date. Astfel, sistemul computațional a devenit centrat pe procesare, sistem care accesează stocul de date în funcție de necesități. Modul de stocare și accesare a datelor a devenit abstract aplicației principale, fiind înglobat într-un sistem denumit bază de date. În lucrare se prezintă soluții proprii de prelevare, prelucrare și agregare a unor date, necesare modelării 3D a ortezelor, prin utilizarea unor platforme de tip cloud.

20

2. CONTRIBUȚII LA PRELEVAREA, PRELUCRAREA ȘI AGREGAREADATELORPENTRUMODELAREA3DAORTEZELOR

Analiza cinetică și cinematică a mersului prin determinarea distribuției presiunilor plantare reprezintă metoda principală de diagnoză pentru o gamă largă de afecțiuni ale membrelor inferioare [39] [40].

Modalitățile de prelevare, stocare și procesare electronică a datelor au cunoscut schimbări majore de-a lungul existenței. Inițial, tot sistemul computațional era centrat pe date. Aplicațiile software și platformele hardware erau concepute pentru a funcționa sub controlul unui flux de date. Odată cu evoluția hardware a crescut și cantitatea de date ce trebuie stocată, precum și necesitățile de procesare a acestor date. În lucrare se prezintă soluții proprii de prelevare, prelucrare și agregare a unor date, necesare modelării 3D a ortezelor, prin utilizarea unor platforme de tip cloud.

ExperimentăriasupracaracteristicilorfuncționalealesenzorilorÎn acest capitol se prezintă cercetări proprii asupra caracteristicilor principale

ce definesc funcționalitatea senzorilor rezistivi și capacitivi, utilizați în dispozitive de măsurare a presiunilor plantare, în scopul adoptării unor soluții optime de prelevare a datelor de proiectare a ortezelor.

Fiecare senzor este compus din doi electrozi a căror formă este concepută astfel încât să nu cauzeze scăderea flexibilității filmului. Dispunerea elementelor constructive în senzor este prezentată schematic în Fig. 2.1.

Fig. 2.1. Schema dispunerii elementelor în senzor:

a – electrozi, b – material dielectric sau rezistiv.

Studiulliniaritățiisenzorilor

Prin determinarea gradului de liniaritate a senzorului se obțin informații cu privire la gradul de precizie al valorilor presiunilor plantare măsurate.

Studiulstabilitățiisenzorilor

Stabilitatea senzorului reprezintă un alt factor determinant în precizia determinării presiunilor plantare și indică gradul de variație în timp a valorii returnate pentru o presiune plantară invariabilă.

a b

21

Studiulhisterezisuluisenzorilor

Histerezisul este eroarea care apare când valoarea returnată de senzor este măsurată în sensul descărcării. De obicei, histerezisul apare datorită întârzierii cu care răspunde senzorul, întârziere care cauzează un decalaj diferit între încărcare și descărcare.

Studiulinfluențeitemperaturiiasupraprecizieisenzorilor

Temperatura ambientală este cel mai comun factor care influențează precizia senzorilor. În cazul în care temperatura la nivelul senzorului nu variază pe parcursul măsurătorilor, o calibrare înainte de măsurare este suficientă pentru a asigura precizia necesară.

Concluzii

Sumarul aspectelor analizate pentru cele două tipuri de senzori este prezentat în Tabelul 2.1. Cu excepția prețului și a modului de interfațare, toate celelalte caracteristici au fost evaluate pe o scară de la unu la cinci cu: Slab, Satisfăcător, Bun, Foarte bun și Excelent.

Tabelul 2.1. Sumar comparativ senzori rezistivi – senzori capacitivi

Tip senzor Parametrul

Rezistiv Capacitiv

Preț producție Mediu Scăzut

Interfațare Simplu/preț mic Complex/preț mare

Liniaritate (R2) Bun (79,77%) Excelent (99,78%)

Stabilitate Bun Foarte bun

Histerezis Bun Foarte bun

Influența temperaturii Acceptabil Foarte bun

ContribuțiilametodeledeinterfațareasenzorilorÎn această etapă a tezei de doctorat se urmărește dezvoltarea unui mod optim

de interfațare a senzorilor ce prelevează presiuni plantare. Experimentele realizate în cadrul tezei au condus la concluzia că cea mai

simplă metodă pentru a obține această amplificare este prin montarea unui amplificator operațional.

22

StudiuprivindconectivitateasistemelorSistemele de colectare a datelor furnizează informația colectată unui sistem de

procesare. Prin modul în care se conectează sistemul de colectare cu cel de procesare pentru transferul de informații, s-au diferențiat următoarele tipuri de conectivitate:

• Neconectate • Conectate direct • Conectate la servicii online

InfrastructuritipcloudSoluțiile de tip cloud computing de a folosi rețele de servere la distanță găzduite

pe Internet pentru a stoca, gestiona și procesa date, ca soluție preferată în loc de un server local sau un computer personal, au devenit în ultimii ani principale platforme utilizate de companii datorită abilității acestora de a reduce costurile și de a oferi o infrastructură flexibilă.

Studiile efectuate asupra infrastructurilor tip cloud au condus la orientarea direcțiilor de cercetare, privind proiectarea și modelarea ortezelor, pe astfel de platforme.

Contribuțiiprivindcolectarea,prelucrareașivalorificareadatelorexperimentaleînvedereamodelăriiortezelor3D

Colectarea datelor în cazul distribuției presiunilor plantare a evoluat de la simple mulaje ale piciorului la sisteme digitale de culegere a datelor. Indiferent de metoda utilizată pentru măsurarea distribuției presiunilor plantare, scopul acestor operații a fost întotdeauna același, și anume producerea unor orteze tridimensionale.

În teza de doctorat se prezintă o serie de metode software proprii de validare, sumarizare și agregare a unor date prelevate în scopul modelării 3D a unor orteze personalizate, prin utilizarea unor platforme tip cloud.

Implementareauneimetodedecolectareadatelor

Pentru dezvoltarea sistemului, colectarea datelor s-a realizat prin utilizarea unor senzori de presiune rezistivi de tipul in-shoe. În procesul de colectare-procesare a datelor s-a pus accentul pe asigurarea preciziei. Precizia este determinată în special de echipamentul de măsurare.

Aspectul final al ansamblului astfel construit, inclusiv modulul de adaptare și cel de colectare și transmitere a datelor este prezentat în Fig. 2.2. Acesta este sistemul complet, portabil, pentru colectarea și transmiterea presiunilor plantare. În același timp, sistemul dispune și de un card de memorie pentru stocarea temporară a datelor în cazul în care se pierde temporar conexiunea cu sistemul online.

23

Fig. 2.2. Ansamblul de senzor, adaptor și modulul de colectare a datelor

În Fig. 2.3 și Fig. 2.4 sunt prezentate rezultatele grafice al măsurătorilor care au fost realizate pentru același picior, utilizându-se tipuri diferite de încălțăminte.

Fig. 2.3. Măsurători in-shoe pentru încălțăminte sport de alergare

Fig. 2.4. Măsurători in-shoe pentru încălțăminte tip teniși

24

Cercetările efectuate au scos în evidență că un sistem de partajare a datelor pe bază de comunitate ar genera rezultate mai bune. Acest lucru este fezabil prin utilizarea stocării în baze de date de tip cloud atât a datelor brute cât și a celor procesate.

Dezvoltareamodeluluidevalidareadatelor

Pentru validarea datelor provenite de la senzori este utilizat modelul matematic al distribuției normale [41]. Distribuția normală are la bază teorema limitei centrale, care afirmă că, în condiții normale, media mai multor valori aleatoare și colectate independent de la aceiași sursă este distribuită aproximativ normal, oricare ar fi forma distribuției originale. Modelul matematic al distribuției normale este prezentat în ecuația 2.1.

𝑓(𝑥|𝜇, 𝜎) =1

𝜎√2𝜋𝑒/

(0/1)2342 (2.1)

Unde: µ - reprezintă valoarea mediană a distribuției; 𝜎 - este deviația standard ; 𝜎 2 - variația deviației standard; x - valoarea de intrare; e - numărul lui Euler.

Dezvoltareametodeidesumarizareadatelor

În lucrare, s-a elaborat un procedeu simplu de sumarizare a datelor pe o platformă cloud. În acest sens, s-a elaborat metodologia reprezentată grafic în Fig. 2.5.

Astfel valorile obținute în mai multe seturi de măsurători efectuate pe un anumit caz particular sunt transformate într-un singur set ce va fi ulterior stocat și utilizat.

Fig. 2.5. Reprezentare grafică a sumarizării datelor

Tip caz 1 – Măsurare 1






Sumarizare caz tip 1

Sumarizare caz tip 2

25

Dezvoltareametodologieideagregareadatelor

Dacă procesul de sumarizare procesează date disponibile într-un singur punct, procesul de agregare procesează date din mai multe puncte de colectare. Pentru ca acest proces sa fie eficient, datele sunt stocate într-un sistem de stocare de tip cloud [42]. Pentru aceasta s-a elaborat modelul grafic de agregare a datelor necesare modelării 3D a ortezelor reprezentat în Fig. 2.6.

Fig. 2.6. Reprezentarea grafică a modelului de agregare date

Dezvoltareauneimetodeaînvățăriiautomatepentrumodelarea3Daortezelor

Comparativ cu executarea prin mijloace clasice a unor astfel de orteze s-a constat că prin colectarea datelor într-un centru de agregare tip cloud se obține cel mai înalt grad de precizie. Elementul principal care determină gradul de precizie este cantitatea mare de date disponibile. Sistemul de stocare de tip cloud reprezintă soluția optimă pentru agregarea datelor pentru a obține parametri de modelare de mare precizie prin procesarea datelor obținute prin măsurători în diferite situații și pe grupuri diferite de subiecți.

Contribuțiiprivindagregareadatelornecesaremodelăriiortezelor3D

Proiectareabazeidedate

În vederea agregării datelor necesare modelării ortezelor 3D, în lucrare s-au elaborat o serie de algoritmi de proiectare a bazei de date, de stocare a datelor în baza

CENTRU DE AGREGARE

Colector 1

Colector 5

Colector 7

Colector 9

Colector 4

Colector 6

Colector 8

Colector C

Colector 2 Colector 3

Colector A Colector B

26

de date de tip Cloud, pentru baze de date relaționale, de creare a bazei de date, pentru crearea tabelelor în baza de date, precum și de stocare a datelor de la senzori.

StocareadatelorînbazededatedetipCloud

În lucrare, în scopul creșterii performanței la citire a datelor s-a elaborat un model de replicare a bazei de date. Conform acestui model baza de date principală este copiată în mai multe instanțe identice în momentul în care se execută operații de scriere.

Cercetările efectuate au demonstrat că utilizarea bazelor de date de tip cloud elimină inconvenientele unei locații predeterminate.

Creareatabelelorînbazadedate

După crearea și configurarea bazei de date, următoarea etapă constă în crearea tabelelor în baza de date. Manipularea bazei de date se face prin intermediul unei aplicații dedicate.

Stocareadatelordelasenzori

Valorile returnate de senzori sunt dispuse sub forma unei matrice, fiecare element din matrice având valori între 0 și 255, valoare ce poate fi stocată într-un byte.

2.6.4.1. FormatareadatelorpentrustocareDeși inițial a fost dezvoltat pentru limbajul de programare JavaScript (JavaScript

Object Notation), toate limbajele de programare de nivel înalt sunt prevăzute cu funcții de lucru cu formatul JSON, acesta fiind independent de limbaj și ușor de interpretat.

2.6.4.2. OperațiicubazadedateFuncțiile CRUD (Create, Retrieve, Update, Delete) reprezintă interfața

utilizatorului cu baza de date și permit crearea, vizualizarea, modificarea și ștergerea datelor. Modelul CRUD lucrează cu entitățile din baza de date și manipulează aceste entități.

ConcluziiparțialeStocarea și procesarea datelor în baze de date reprezintă o parte semnificativă

în aplicațiile care lucrează cu date. Algoritmii de învățare automată dezvoltați pentru proiectarea inserțiilor ortopedice, depind de cantitatea și calitatea datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare. Deoarece utilizatorii finali și operatorii nu lucrează direct cu datele, tot sistemul CRUD a fost abstractizat într-o componentă separată cunoscută sub numele de mapare relațională a obiectelor (ORM – Object Relational Mapping). Practic, această componentă realizează conversia între anumite entități existente în aplicație (obiecte) și baza de date, total transparent utilizatorului.

27

3. CONTRIBUȚII LA MODELAREA 3D A ORTEZELOR PRIN

APLICAREAMETODEIÎNVĂȚĂRIIAUTOMATE

Domeniul învățării automate (Machine Learning) [43], s-a desprins din domeniul statisticii și este utilizat într-o gamă largă de aplicații ca extragerea de date, recunoașterea imaginilor, sisteme expert etc. Învățarea automată pune la dispoziție soluții în aceste domenii și este adoptată din ce în ce mai mult.

PrezentareametodeiÎn acest capitol se elaborează o metodă de generare a modelului matematic

utilizat în proiectarea inserțiilor ortopedice 3D prin utilizarea algoritmilor de învățare automată. Algoritmii de învățare automată constituie o metodă de analiză a datelor existente prin intermediul căreia se generează automat modele matematice reprezentative pentru datele analizate.

Aplicarea algoritmului de învățare automată la modelarea 3D aortezelor,rezultateșicomentarii

În acest paragraf se prezintă o aplicație practică, concretă a algoritmului, obținând modele matematice diferite pentru fiecare zonă a piciorului.

Rezultatele algoritmului de învățare automată depind foarte mult de datele utilizate pentru generarea modelului matematic. Atât calitatea cât și cantitatea sunt factori determinanți în obținerea rezultatelor corecte.

ConcluziiparțialeAutomatizarea eficientă are la bază măsurători precise cu toleranțe

acceptabile. Independent de modul de utilizare a datelor, factorul fundamental care determină precizia modelului matematic obținut este calitatea datelor.

28

4. CONTRIBUȚII LA VALIDAREA INSERȚIILOR ORTOPEDICE 3DPRINANALIZAÎNELEMENTFINIT

AspectegeneraleÎn acest capitol este prezentată o metodă dezvoltată în cadrul tezei pentru

verificarea comportamentului inserțiilor ortopedice înainte de realizarea efectivă a ortezelor. Scopul dezvoltării acestei metode constă în eliminarea necesității producției efective a inserțiilor ortopedice pentru verificarea funcțională, eliminându-se astfel timpii și costurile asociate producției.

Elaborarea metodei CAD 3D pentru analiza în element finit ainserțiilorortopedice

Analiza în element finit permite studiul elementelor individuale, în cazul în care forțele care acționează asupra lor sunt cunoscute, și studiul interacțiunii între diferite elemente, cum este cazul inserțiilor ortopedice.

Elaborareametodeidemodelaretridimensionalăapiciorului

4.2.1.1. DigitizareasuprafețeipicioruluiOperația de digitizare a suprafeței piciorului poate fi realizată prin mai multe

metode: • Măsurători directe și introducerea valorilor măsurate în aplicația CAD. • Utilizarea unor digitizoare mecanice [44]. • Utilizarea unor digitizoare optice, cunoscute și sub numele de scannere

3D.

4.2.1.2. DefinireamodeluluiCAD3DalpicioruluiSistemele de proiectare tridimensională CAD utilizează date în format vectorial.

O astfel de aplicație este MeshLab (v1.3.2, 64bit), care oferă posibilitatea procesării datelor în format scalar. Prin procesarea acestor date se definește solidul tridimensional ce poate fi utilizat pentru analiza în element finit.

Analizaînelementfinitaansambluluipicior,inserțieortopedicășitalpă

Metoda de analiză în element finit este aplicată pe ansamblului picior, inserție ortopedică și talpă.

Stabilireacaracteristicilormaterialelor

Analiza în element finit a distribuțiilor plantare s-a făcut pentru două tipuri de materiale cu caracteristici diferite, pentru a determina modul în care caracteristicile materialului influențează comportamentul final al inserției ortopedice.

29

Definireacondițiilorderealizareaanalizeicuelementefinite

Pentru ca rezultatele analizei în element finit să ilustreze cât mai fidel comportamentul în sarcină a produsului final, trei elemente fundamentale trebuie avute în vedere:

• Modelul 3D fidel produsului final • Rețeaua de elemente finite creată pentru modelul 3D • Forțele care acționează asupra modelului

Rezultateleanalizei

Prin utilizarea metodei de analiză în element finit dezvoltată în acest capitol, funcționalitatea inserției ortopedice și tipul materialului utilizat în producția acesteia pot fi evaluate într-un timp scurt și cu costuri minime.

ConcluziiparțialePrincipalul avantaj al analizei în element finit este testarea virtuală. Produsele

pot fi testate, într-o anumită măsură, în faza de proiectare, înainte ca prototipul produsului să fie disponibil. Acest lucru permite rezolvarea multor probleme încă din faza conceptuală. Se poate anticipa comportamentul materialului și comportamentul geometric, zonele în care sunt localizate solicitările cele mai mari, posibile deformații cauzate de utilizare precum și determinarea unor factori dinamici. Analiza în element finit ajută la creșterea preciziei și îmbunătățește produsul final obținut oferind informații despre parametri critici folosiți în design, ca masa, rezistența, cost etc.

Timpul necesar pentru obținerea produsului final este redus semnificativ deoarece sunt necesare mult mai puține prototipuri pentru teste.

Per total, analiza în element finit eficientizează semnificativ procesul din punct de vedere economic.

30

5. APLICAREAMETODEIANALIZEIÎNELEMENTFINIT-STUDIIDECAZ

Modelele matematice generate de algoritmul de învățare automată, sunt utilizate pentru a genera modelul tridimensional al inserției ortopedice în urma datelor obținute prin măsurarea distribuției presiunilor plantare. Modelele astfel obținute pot fi realizate practic, prin două metode: prin utilizarea utilajelor de prototipare rapidă (imprimante 3D) și prin utilizarea utilajelor de tip CNC.

Capitolul prezintă studii de caz, în care sunt aplicate metodele elaborate de validare a modelelor 3D de inserții ortopedice prin analiză în element finit.

AnalizaînelementfinitauneiinserțiiortopediceparțialăÎn foarte multe cazuri, inserția ortopedică este realizată pentru a fi montată

numai în zona în care sunt localizate afecțiunile. Astfel de inserții ortopedice parțiale sunt utilizate de cele mai multe ori pentru zona posterioară a piciorului.

Definirea caracteristicilor materialului pentru inserție ortopedicăparțială

Aplicația Simulation conține o gamă largă de materiale predefinite și permite în același timp definirea de noi materiale.

Definireaconstrângerilorpentruinserțieortopedicăparțială

Reacțiunea produsului este definită de gradul de libertate a acestuia. În cazul inserției ortopedice studiată, solul este elementul care determină reacțiunea, și limitează deplasarea produsului atât vertical cât și orizontal. Acest tip de constrângere este cunoscut sub numele de geometrie fixă

Definireaforțelorcareacționeazăasuprainserțieiortopediceparțială

Încărcările externe care acționează asupra produsului, disponibile în aplicația de analiză în element finit, pot fi de mai multe tipuri.

În cazul analizei efectuate, încărcarea externă este de tip forță și este distribuită neuniform pe diverse zone.

Divizareaprodusuluiinserțieortopedicăparțialăînelementefinite

Rețeaua de elemente finite definită este de tip standard, cu o dimensiune globală a elementelor de 2,5 mm și o toleranță de 0,12 mm. Pentru generare s-a utilizat modelul cu patru puncte Jacobiene.

31

Interpretarearezultatelor

Analiza în element finit oferă o serie de informații cu ajutorul cărora se poate determina dacă produsul proiectat se va comporta în practică conform așteptărilor. Prin analiza solicitărilor von Mises se determină dacă produsul final va rezista solicitărilor la care este supus. Rezultatul acestei analize este prezentat în Fig. 5.1.

Fig. 5.1. Rezultatul analizei solicitărilor von Mises, inserție ortopedică parțială

AnalizaînelementfinitauneiinserțiiortopedicetotalăSpre deosebire de inserția ortopedică parțială, inserția ortopedică totală

acoperă întreaga suprafață plantară și înlocuiește acoperișul de branț din ansamblul inferior.

Definireacaracteristicilormaterialuluiinserțieiortopedicetotală

Pentru analiza în element finit se utilizează materialul predefinit de tip silicon cu caracteristici predefinite.

Definireaconstrângerilorpentruinserțieortopedicătotală

Forțele de reacțiunea ale produsului sunt definite prin gradul de libertate a acestuia solul fiind singurul care acționează asupra suprafeței inferioare a inserției ortopedice.

Definireaforțelorcareacționeazăasuprainserțieiortopedicătotală

Încărcările care acționează asupra produsului sunt de tip forță și sunt distribuite pe suprafața superioară conform presiunilor plantare.

32

Divizareaprodusuluiinserțieortopedicătotalăînelementefinite

Rețeaua de elemente finite definită este de tip standard, cu o dimensiune globală a elementelor de 5.4mm și o toleranță de 0.27mm.

Interpretarearezultatelor

Analiza în element finit oferă o serie de informații cu ajutorul cărora se poate determina dacă produsul proiectat se va comporta în practică conform așteptărilor. Prin analiza solicitărilor von Mises se determină dacă produsul final va rezista solicitărilor la care este supus.

Analiza deformării indică în ce măsură produsul final se deformează și care sunt zonele în care deformarea este cea mai accentuată.

ConcluziiparțialePrin analiza în element finit a produsului proiectat se obțin rezultate mult mai

detaliate decât print teste mecanice pe prototipuri și, de cele mai multe ori, mai repede și cu un cost semnificativ redus.

Analiza în element finit a ortezelor proiectate permite selectarea materialului optim pentru fiecare caz particular și determinarea comportamentului în practică a produsului.

33

6. CONCLUZIIGENERALEȘICONTRIBUȚIIORIGINALE

Principalul obiectiv al tezei de doctorat intitulată „Contribuții privind fundamentarea și modelarea ortezelor 3D” constă în fundamentarea și dezvoltarea unei metodologii pentru modelarea automată a inserțiilor ortopedice 3D pentru produsele de încălțăminte.

Problematica abordată și metodologia dezvoltată în cadrul acestei teze de doctorat constituie un element de noutate pe plan mondial în domeniul analizei presiunilor plantare și construcției inserțiilor ortopedice. Adaptarea produselor de încălțăminte la necesitățile funcționale individuale și la domeniile specifice de utilizare este necesară pentru un procent semnificativ al populației, în special în cazul subiecților care prezintă afecțiuni la nivelul membrelor inferioare sau sunt predispuși la astfel de afecțiuni.

Îndeplinirea obiectivului general al tezei a constat în soluționarea problematicilor individuale identificate. Astfel, au fost rezolvate concret mai multe aspecte și obiective adiționale.

ConcluziigeneraleObiectivele specifice temei tratate în cadrul tezei de doctorat evidențiază o

serie de concluzii generale. • A fost realizat studiul bibliografic a peste două sute de publicații privind

stadiul actual al cercetărilor realizate în domeniu, al afecțiunilor specifice piciorului, al utilizării inserțiilor ortopedice în profilactica acestor afecțiuni și al influenței ortezelor asupra biomecanicii piciorului. Acest studiu a stat la baza formulării ipotezelor de lucru pentru cercetările experimentale și la dezvoltarea și implementarea unor metodologii originale de procesare și valorificare a datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare în vederea generării automate a modelului tridimensional al inserțiilor ortopedice.

• Au fost studiate diverse afecțiuni ale piciorului și cauzele acestora, precum și inserții ortopedice disponibile pe piață.

• Au fost studiate și analizate metodele de prelevare a datelor în ceea ce privește distribuția presiunilor plantare, evaluând caracteristicile individuale pentru diferite tipuri de senzori și configurații ale acestor senzori. Au fost analizate caracteristicile funcționale ale acestor senzori și influența factorilor de mediu asupra preciziei lor. Au fost studiate moduri de interfațare a acestor senzori și au fost realizate prototipuri.

• S-au dezvoltat metode ce se pretează atât pentru proiectarea și realizarea încălțămintei conform necesităților individuale, cât și pentru

34

proiectarea și realizare inserțiilor ortopedice prin intermediul cărora se pot particulariza caracteristicile încălțămintei procurate din comerț.

• S-a urmărit dezvoltarea unor soluții cu complexitate scăzută asigurând astfel accesibilitatea la sistemul de măsurare și generare a inserțiilor ortopedice 3D și fezabilitatea economică. S-au considerat, în acest sens, caracteristici precum: precizia ridicată, prețul scăzut al echipamentului, prețul scăzut al produsului final, simplitatea în utilizare, dezvoltarea continuă automată a preciziei prin globalizarea algoritmilor și datelor utilizate în algoritmi.

• Au fost evaluate și implementate metode de conectare a sistemelor de senzori la infrastructuri de agregare a datelor. De asemenea au fost studiate o serie de metode de implementare a algoritmilor de procesare preliminară a datelor în vederea agregării.

• Caracterul interdisciplinar al tezei de doctorat a condus la studierea tipurilor principale de servicii de tip Cloud pentru stocarea și procesarea datelor obținute în urma măsurării distribuției presiunilor plantare și a metodelor de colectare, validare și sumarizare a acestor date în vederea agregării.

• În același sens au fost dezvoltate metode originale de utilizare a algoritmilor de învățare automată pentru analiza datelor și generarea modelelor matematice utilizate în proiectarea inserțiilor ortopedice.

• Studiul metodelor de organizare a bazelor de date pentru stocarea informațiilor de la senzori și implementarea unei structuri optime a bazei de date având la bază o infrastructură de tip cloud accentuează caracterul interdisciplinar și elementele de noutate.

• Automatizarea eficientă a sistemului de generare a inserțiilor ortopedice 3D în funcție de presiunile plantare măsurate având la bază determinări cu toleranțe acceptabile, reprezintă un obiectiv avut în vedere pe parcursul dezvoltării lucrării.

• La data realizării, aceasta este prima lucrare din lume în cadrul căreia este abordată și dezvoltată o metodologie globală, bazată pe algoritmi de învățare automată, pentru analiza datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare și generarea inserțiilor ortopedice 3D pentru încălțăminte.

• Infrastructura optimă pentru implementarea efectivă este oferită de soluțiile de tip Cloud datorită unei serii de beneficii specifice acestor platforme: costuri reduse cu infrastructura, scalabilitatea, cantitatea de resurse putând fi adaptată automat în funcție de necesitățile curente, colaborarea eficientă a punctelor de lucru distribuite în diverse locații, actualizări automate ale sistemele software și hardware.

35

• Metoda de analiză în element finit a fost utilizată pentru testarea virtuală, oferind astfel posibilitatea de a testa inserțiile ortopedice 3D pentru încălțăminte, într-o anumită măsură, în faza de proiectare, înainte ca prototipul produsului să fie disponibil. Acest lucru permite rezolvarea multor probleme încă din faza conceptuală prin anticiparea comportamentului materialului și comportamentului geometric, determinarea zonelor în care sunt localizate solicitările cele mai mari, anticiparea deformațiilor cauzate de utilizare precum și determinarea unor factori dinamici. Analiza în element finit ajută la creșterea preciziei și îmbunătățește produsul final obținut oferind informații despre parametri critici folosiți în design, ca masa, rezistența, cost etc.

• Analiza în element finit a ortezelor proiectate permite selectarea materialului optim pentru fiecare caz particular și determinarea comportamentului în practică a produsului. Astfel, se poate determina durata de viață a produsului și se poate recomanda schimbarea înainte ca proprietățile acestuia să se deterioreze sub caraceristicile necesare unei bune funcționalități.

ContribuțiioriginaleÎn cadrul activităților de cercetare și elaborare a tezei de doctorat s-au

materializat o serie de soluții noi. Acestea constituie contribuții originale în domeniul tematicii abordate. Dintre acestea se menționează:

• Implementarea algoritmilor cu aplicații de învățare automată (machine learning) pentru generarea modelelor matematice utilizate în proiectarea inserțiilor ortopedice 3D pentru încălțăminte.

• Elaborarea unui sistem proprietar de colectare prin măsurarea și transmiterea datelor referitoare la distribuția presiunilor plantare.

• Elaborarea algoritmilor specializați pentru lucrul cu baze de date în vederea stocării, prelucrării și utilizării datelor obținute prin măsurarea presiunilor plantare.

• Elaborarea modelului de agregarea centralizată a datelor obținute de la măsurătorile presiunilor plantare, utilizând platforme de stocare de tip cloud.

• Automatizarea generării ortezelor 3D printr-o serie de algoritmi specializați.

• Implementarea arhitecturii sistemului utilizând serviciile de tip cloud computing pentru calculul și modelarea ortezelor 3D, folosind platforma AWS (Amazon Web Services).

36

• Elaborarea unor metode specifice de validare a datelor prin modelare 3D și analiza în element finit pentru teste preliminare și eficientizarea procesului de producție a inserțiilor ortopedice.

DirecțiidestudiuRezultatele obținute în urma cercetărilor întreprinse pe parcursul elaborării

tezei deschid mai multe direcții de cercetare noi dintre care se menționează: • Un aspect interesant ce poate fi studiat și implementat plecând de la

rezultatele obținute în cadrul tezei, constă în dezvoltarea unor inserții ortopedice și produse de încălțăminte care oferă posibilitatea reglării automate a distribuției presiunilor plantare în timpul utilizării, în funcție de necesități.

• Dezvoltarea algoritmului pentru a lua în calcul diverse caracteristici ale materialelor utilizate în realizarea inserțiilor ortopedice și metode de combinare a materialelor cu diverse caracteristici.

• Utilizarea de materiale cu aplicații medicale pentru eliberarea controlată de medicamente.

37

7. BIBLIOGRAFIE

[1] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, Proiectarea matrițelor pentru încălțăminte. Elemente de proiectare geometrică a tălpilor matrițate., 1st Edition ed., vol. I, PIM, Ed., Iasi: PIM, 2010.

[2] M. R. Shariatmadari, R. English and G. Rothwell, “Effects of temperature on the material characteristics of midsole and insole footwear foams subject to quasi-static compressive and shear force loadin,” Materials & Design, vol. 37, pp. 543-559, May 2012.

[3] V. Papilian, Anatomia omului, vol. I și II, București: Editura All Bucuresti, 2011.

[4] www.corpul-uman.com, „Corpul Uman,” [Interactiv]. Available: www.corpul-uman.com. [Accesat 11 07 2018].

[5] www.anatomie.romedic.ro, „Piciorul,” [Interactiv]. Available: www.anatomie.romedic.ro/piciorul. [Accesat 12 08 2018].

[6] W. McNeill, „Anatomy in 3D,” Journal of Bodywork and Movement Therapies, vol. 15, nr. 3, pp. 375-379, 2011.

[7] G. Mălureanu, A. Mihai, Bazele proiectării încălțămintei, Iasi: Editura Performantica, 2003.

[8] A. Mihai, S. Mehmet, M. Păștină, M. Harnagea, Proiectarea încălțămintei, Iași: Editura Performantica, 2009.

[9] M. Costea, Modelarea încălțămintei și prototiparea rapidă a componentelor profilactice, Iași: Editura Performantica, 2015.

[10] N. Biga, „Clinical examination of the foot and the ankle. Data collection and interpretation of the pathogenic causal sequence of disorders,” Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research, nr. 95, pp. 41-48, 2009.

[11] E. J. C. Dawe, J. Davis, „Anathomy and biomechanics of the foot and ankle,” The foot and ankle, orthopaedics and trauma, nr. 1, pp. 279-286, 2011.

[12] S. Duerinck, F. Hagman, I. Jonkers, P. Vaes, P. Van Roy, „Forefoot deformation during the stance phase of normal gait,” Journal of Foot and Ankle Research, vol. 1, nr. 51, pp. 12-13, 2012.

[13] www.orthopedieherentals.be, „Orthopedie,” [Interactiv]. Available: www.orthopedieherentals.be. [Accesat 26 March 2013].

[14] C. Saltzman, D. Nawoczenski, „Complexities of foot architecture as a base of support,” Journal of Orthopaedie, Sports and Physiotherapy, vol. 21, pp. 354-360, 1995.

38

[15] H. Kitaoka, „Advances in biomechanics of posterior tibial tendon dysfunction and flatfoot deformity,” Journal of Foot and Ankle Research, nr. 1, 2008.

[16] chiropractic-help.com, „Chiropractic Help,” [Interactiv]. Available: www.chiropractic-help.com.

[17] S.-C. Lin, C. P. Chen, S. F. Tang, A. M. Wong, J.-H. Hsieh and W.-P. Chen, “Changes in windlass effect in response to different shoe and insole designs during walking,” Gaint & Posture, vol. 37, no. 2, pp. 235-241, February 2013.

[18] B. Najafi, E. Barnica, J. S. Wrobel and J. Burns, “Dynamic plantar loading index: Understanding the benefit of bustom foot orthoses for painful pes cavus,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 9, pp. 1705-1711, 1 June 2012.

[19] www.chiropractic-help.com, “Ankle joint pain case file,” [Online]. Available: www.chiropractic-help.com. [Accessed 26 March 2013].

[20] www.anatomie.ro, „Anatomie,” [Interactiv]. Available: www.anatomie.ro. [Accesat 12 04 2018].

[21] H. Incorporated, „Healthwise Incorporated,” [Interactiv]. Available: http://www.healthwise.org/. [Accesat 21 October 2014].

[22] „Röntgenqualitätsnachweise Fußchirurgie - Hallux valgus,“ [Online]. Available: www.gelenkzentrum.de. [Zugriff am 26 March 2013].

[23] S. Nix, B. Vicenzino, N. Collins, M. Smith, „Characteristics of foot structure and footwear associated with hallux valgus: a systematic review,” Osteoarthritis and Cartilage, vol. 20, nr. 10, pp. 1059-1074, October 2012.

[24] H. Hu, O. G. Meijer, P. W. Hodges, S. M. Bruijn, R. L. Strijers, P. W. Nanayakkara, B. J. van Royen, W. H. Wu, C. Xia and J. H. van Dieën, “Control of the lateral abdominal muscles during walking,” Human Movement Science, vol. 31, no. 4, pp. 880-896, August 2012.

[25] K. Deschamps, F. Staes, H. Bruyninckx, E. Busschots, G. A. Matricali, P. Spaepen, C. Meyer and K. Desloovere, “Repeatability of a 3D multi-segment foot model protocol in presence of foot deformities,” Gait & Posture, vol. 36, no. 3, pp. 635-638, July 2012.

[26] H. Kurup, C. Clark and R. Dega, “Footwear and orthopaedics,” Foot and Ankle Surgery, vol. 18, no. 2, pp. 79-83, June 2012.

[27] B. Greitemann, C. Niemeyer, T. Sprekelmeyer, T. Eger und M. Ullrich, „Wriken Einlagen bei der Metatarsalgie? Eine randomisierte Kontrollgruppenstudie,“ Fuß & Sprunggelenk, Bd. 10, Nr. 4, pp. 257-264, December 2012.

[28] T. L. Chavalier and N. Chockalingam, “Effects of foot orthoses: How important is the practitioner?,” Gait & Posture, vol. 35, no. 3, pp. 383-388, March 2012.

39

[29] K. Mills, P. Blanch and B. Vicenzino, “Comfort and midfoot mobility rather than orthosis hardness or contouring influence their immediate effects on lower limb function in patinets with anterior knee pain,” Clinical Biomechanics, vol. 27, no. 2, pp. 202-208, February 2012.

[30] www.lectiadeortopedie.ro, „Lectia de Ortopedie,” [Interactiv]. Available: www.lectiadeortopedie.ro. [Accesat 23 07 2018].

[31] M. Ibrahim, R. El Hilaly, M. Taher and A. Morsy, “A pilot study to assess the effectiveness of orthotic insoles on the reduction of plantar soft tissue strain,” Clinical Biomechanics, vol. 28, no. 1, pp. 68-72, January 2013.

[32] J. A. Bousie, P. Blanch, T. G. McPoil and B. Vicenzino, “Contoured in-shoe foot orthoses increase mid-foot plantar contact area when compared with a flat insert during cycling,” Journal of Science and Medicine in Sport, vol. 16, no. 1, pp. 60-64, January 2013.

[33] B. M. Nigg, J. Baltich, C. Maurer and P. Federolf, “Shoe midsole hardness, sex and age affects on lower extremity kinematics during running,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 9, pp. 1692-1697, 1 June 2012.

[34] S. Stucke, D. McFarland, L. Goss, S. Fonov, G. R. McMillan, A. Tucker, N. Berme, H. C. Guler, C. Bigelow and B. L. Davis, “Spatial relationships between shearing stresses and pressure on the plantar skin surface during gait,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 3, pp. 619-622, 2 February 2012.

[35] A. Sonza, C. Maurer, M. Achaval, M. A. Zaro, B. M. Nigg, „Human cutaneous sensors on the sole of the foot: Altered sensitivity and recovery time after whole body vibration,” Neuroscience Letters, vol. 533, nr. 15, pp. 81-85, January 2013.

[36] H. Stinus, „Orthopädietechnische Therapie beim kindlichen Knick-Plattfuß,” Fuß & Sprunggelenk, vol. 10, nr. 4, pp. 275-281, December 2012.

[37] neurochirurgie-bremen, „Morton - Metatarsalgie,“ [Online]. Available: www.neurochirurgie-bremen.eu/morton.htm. [Zugriff am 1 April 2013].

[38] M. Castro, D. Soares, E. Mendes and L. Machado, “The influence of different in-shoe inserts on the plantar pressure during the gait of healthy elderly people,” Gait & Posture, vol. 36, no. S1, p. S16, June 2012.

[39] C. Luca Ionescu, R. Mocanu, „Mould Nests Design Algorithms for Shoes Soles,” în International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă, 2011.

[40] D. L. Staheli, Piciorul varus equin: metoda Ponseti, Editura Global HELP, 2010.

[41] www.ortopedica.ro, „Orteza Dennis Browne,” [Interactiv]. Available: www.ortopedica.ro/orteza-dennis-browne.ort. [Accesat 12 02 2018].

40

[42] International Working Group on the Diabetic Foot, International consensul on the diabetic foot., 1999.

[43] G. Chand, A. K. Mishra, S. Kumar, A. Agarwal, „Diabetic foot,” Clinical Queries: Nephrology, vol. 1, nr. 2, pp. 144-150, April - June 2012.

[44] A. Skoeries, N. Dawin, J. Kretzschmann, J. Bettführ, A.-K. Vogelbusch, T. Stief and K. Peikenkamp, “Analysis of pressure and force measurement differences between various heel pad elements,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S519, July 2012.

[45] C. J. Bennetts, T. M. Owings, A. Erdemir, G. Botek and P. R. Cavanagh, “Clustering and classification of regional peak plantar pressures of diabetic feet,” Journal of Biomechanics, vol. 46, no. 1, pp. 19-25, 4 January 2013.

[46] K. M. Shah, M. J. Mueller, „Effect of selected exercises on in-shoe plantar pressures in people with diabetes and peripheral neuropathy,” The Foot, vol. 22, nr. 3, pp. 130-134, September 2012.

[47] doc.ro, „Picior diabetic tratament simptome,” [Interactiv]. Available: https://doc.ro/diabet/picior-diabetic-tratament-simptome-poze. [Accesat 02 11 2018].

[48] A. Ramanathan, M. John, G. Arnold, L. Cochrane and R. Abboud, “The effects of off-the-shelf in-shoe heel inserts on forefoot plantar pressure,” Gait & Posture, vol. 28, no. 4, pp. 533-537, November 2008.

[49] R. Periyasamy, A. Mishra, S. Anand, A. Ammini, „Foot pressure distribution variation in pre-obese and non-obese adult subject while standing.pdf,” The Foot, vol. 22, nr. 4, pp. 276-282, December 2012.

[50] doc.ro, „Poliartrita reumatoida analize simptome tratament,” [Interactiv]. Available: https://doc.ro/poliartrita-reumatoida-analize-simptome-tratament. [Accesat 14 10 2018].

[51] “Therapy for every foot,” [Online]. Available: www.bauerfeind.com. [Accessed 25 March 2013].

[52] B.-C. Chang, J.-Y. Wang, B.-S. Huang, H.-Y. Lin and W. C. Lee, “Dynamic impression insole in rheumatoid foot with metatarsal pain,” Clinical Biomechanics, vol. 27, no. 2, pp. 196-201, February 2012.

[53] R. S. Hinman, K. A. Bowles, B. B. Metcalf, T. V. Wrigley, K. L. Bennell, „Lateral wedge insoles for medial knee osteoarthritisȘ Effects on lower limb frontal plane biomechanics,” Clinical Biomechanics, vol. 27, nr. 1, pp. 27-33, January 2012.

[54] R. Hinman, L. Bardin, M. Simic, K. Bennell, „Medial arch supports do not significantly alter the knee adduction moment in people with knee

41

osteoarthritis,” Osteoarthritis and Cartilage, vol. 21, nr. 1, pp. 28-34, January 2013.

[55] S. Rao, J. L. Riskowski, M. T. Hannan, „Musculoskeletal conditions of the foot and ankle: Assessments and treatment options,” Best Practive & Research Clinical Rheumatology, vol. 26, nr. 3, pp. 345-368, June 2012.

[56] R. Sánchez-Rodríguez, A. Martínez-Nova, E. Escamilla-Martínez and J. D. Pedrera-Zamorano, “Can the foot posture index or their individual criteria predict dynamic plantar pressures?,” Gait & Posture, vol. 36, no. 3, pp. 591-595, July 2012.

[57] S. Xiong, R. S. Goonetilleke, A. S. W. Rodrigo and J. Zhao, “A model for the perception of surface pressure on human foot,” Applied Ergonomics, vol. 44, no. 1, pp. 1-10, January 2013.

[58] M. Castro, S. Abreu, H. Sousa, L. Machado, R. Santos and J. P. Vilas-Boas, “Ground reaction forces and plantar pressure distribution during occasional loaded gait,” Applied Ergonomics, vol. 44, no. 3, pp. 503-509, May 2013.

[59] E. M. Debbi, Y. Goryachev, A. Haim, Z. Yizhar and A. Wolf, “Enhancing the accuracy of in-shoe center of pressure measurements obtained by force plates,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S193, July 2012.

[60] K. Macklin, A. Healy and N. Chockalingam, “The effect of calf muscle stretching exercises on ankle joint dorsiflexion and dynamic foot pressures, force and related temporal parameters,” The Foot, vol. 22, no. 1, pp. 10-17, March 2012.

[61] H. J. Hillstrom, J. Song, A. P. Kraszewski, J. F. Hafer, R. Mootanah, A. B. Dufour, B. S. Chow and J. T. Deland III, “Foot type biomechanics part 1: Structure and function of the asymptomatic foot,” Gait & Posture, vol. 37, no. 3, pp. 445-451, March 2013.

[62] K. North, M. Q. Potter, E. N. Kubiak, S. J. Morris Bamberg and R. W. Hitchcock, “The effect of partial weight bearing in a walking boot on plantar pressure distribution and center of pressure,” Gait & Posture, vol. 3, pp. 646-649, July 2012.

[63] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „Design Criteria for Anti-Skid Relief Design of Footwear Soles,” în Annals of the Oradea University, fascicle of Textiles - Leatherwork, Oradea, 2011.

[64] M.-C. Chiu, H.-C. Wu and L.-Y. Chang, “Gait speed and gender effects on center of pressure progression during normal walking,” Gait & Posture, vol. 37, no. 1, pp. 43-48, January 2013.

[65] V. Luboz, M. Bucki, I. Stavness, F. Cannard and Y. Payan, “Biomechanical modeling of the foot to study and prevent the formation of ulcers,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S192, July 2012.

42

[66] K. Boyer, P. Federolf, C. Lin, B. Nigg and T. Andriacchi, “Kinematic adaptations to a variable stiffness shoe: Mechanisms for reducing joint loading,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 9, pp. 1619-1624, 1 June 2012.

[67] A. Mika, Ł. Oleksy, P. Mika, A. Marchewka and B. C. Clark, “The influence of heel height on lower extremity kinematics and leg muscle activity during gait in young and middle-aged women,” Gait & Posture, vol. 35, no. 4, pp. 677-680, April 2012.

[68] M. Rupérez, J. Martín-Guerrero, C. Monserrat and M. Alcañiz, “Artificial neural networks for predicting dorsal pressures on the foot surface while walking,” Expert Systems with Applications, vol. 39, no. 5, pp. 5349-5357, April 2012.

[69] E. B. Simonsen, H. Tegner, T. Alkjær, P. K. Larsen, J. H. Kristensen, B. R. Jensen, L. Remvig and B. Juul-Kristensen, “Gait analysis of adults with generalised joint hypermobility,” Clinical Biomechanics, vol. 27, no. 6, pp. 573-577, July 2012.

[70] E. A. Ihlen, O. Sletvold, T. Goihl, P. B. Wik, B. Vereijken and J. Helbostad, “Older adults have unstable gait kinematics during weight transfer,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 9, pp. 1559-1565, 1 June 2012.

[71] D. Twomey and A. McIntosh, “The effects of low arched feet on lower limb gait kinematics in children,” The Foot, vol. 22, no. 2, pp. 60-65, June 2012.

[72] M. E. Losa Iglesias, R. B. de Bengoa Vallejo and P. D. Palacios, “Impact of soft and hard insole density on postural stability in older adults,” Geriatric Nursing, vol. 33, no. 4, pp. 264-271, July-August 2012.

[73] S. B. Gerber, R. V. Costa, L. A. Collange Greco, H. Pasini, N. F. Marconi and C. S. Oliveira, “Interference of high-heeled shoes in static balance among young women,” Human Movement Science, vol. 31, no. 5, pp. 1247-1252, October 2012.

[74] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „The Spatial Shape of the Shoe Soles and the Body Equilibrium,” în Annals of the Oradea University, fascicle of Textiles - Leatherwork, Oradea, 2011.

[75] A. O. Radzimski, A. Mündermann and G. Sole, “Effect of footwear on the external knee adduction moment — A systematic review,” The Knee, vol. 19, no. 3, pp. 163-175, June 2012.

[76] A. Dalton, H. Khalil, M. Busse, A. Rosser, R. van Deursen and G. ÓLaighin, “Analysis of gait and balance through a single triaxial accelerometer in presymtomatic and symtomatic Huntington disease,” Gait & Posture, vol. 37, no. 1, pp. 49-54, January 2013.

[77] M. D. Djurić-Jovičić, N. S. Jovičić, D. B. Popović and A. R. Djordjević, “Nonlinear optimization for drift removal in estimation of gait kinematics based on accelerometers,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 16, pp. 2849-2854, 10 November 2012.

43

[78] B. Mariani, H. Rouhani, X. Crevoisier and K. Aminian, “Quantitative estimation of foot-flat and stance phase of gait using foot-worn inertial sensor,” Gait & Posture, vol. 37, no. 2, pp. 229-234, February 2013.

[79] L. A. Scott, G. S. Murley and J. B. Wickham, “The influence of footwear on the electromyographic activity of selected lower limb muscles during walking,” Journal of Electromyography and Kinesiology, vol. 22, no. 6, pp. 1010-1016, December 2012.

[80] B. Horsak and A. Baca, “Effects of an unstable shoe construction on EMG and lower and upper extremity gait biomechanics,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S222, July 2012.

[81] V. David, H. Jagos, S. Litzenberg and M. Reichel, “Instrumented insole for mobile and long distance motion pattern measurement,” Procedia Engineering, vol. 34, pp. 760-765, 2012.

[82] K. F. Lei, K.-F. Lee and M.-Y. Lee, “Development of a flexible PDMS capacitive pressure sensor for plantar pressure measurement,” Mircoelectronic Engineering, vol. 99, pp. 1-5, November 2012.

[83] J. Zhang, “Basic gait analysis based on continuous wave radar,” Gait & Posture, vol. 36, no. 4, pp. 667-671, September 2012.

[84] R. Blenkinsopp, A. Harald, D. Price, T. Lucas and J. Roberts, “A method to measure dynamic dorsal foot surface shape and deformation during linear running using digital image correlation,” Procedia Engineering, vol. 34, no. 2012, pp. 266-271.

[85] R. Senden, H. Savelberg, B. Grimm, I. Heyligers and K. Meijer, “Accelerometry-based gait analysis, an additional objective approach to screen subjects at risk for falling,” Gait & Posture, vol. 36, no. 2, pp. 296-300, June 2012.

[86] M. Gietzelt, S. Schnabel, K.-H. Wolf, F. Büsching, B. Song, S. Rust and M. Marschollek, “A method to align the coordinate system of accelerometers to the axes of a human body: The depich algorithm,” Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 106, pp. 97-103, 2012.

[87] scribd, „Metode, aparate pentru măsurarea presiunii,” [Interactiv]. Available: https://www.scribd.com/document/.../Metode-și-aparate-pentru-măsurarea-presiunii. [Accesat 06 02 2018].

[88] www.ortoprofil.ro, „Ortoprofil,” [Interactiv]. Available: https://www.ortoprofil.ro. [Accesat 07 07 2018].

[89] www.doctorulpicioarelor.ro, „Doctorul picioarelor,” [Interactiv]. Available: https://www.doctorulpicioarelor.ro. [Accesat 23 09 2018].

44

[90] G. S. Faber, C.-C. Chang, I. Kingma, H. M. Schepers, S. Herber, P. H. Veltink and J. T. Dennerlein, “A force plate based method for the calibration of force/torque sensors,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 7, pp. 1332-1338, 30 April 2012.

[91] Q. Yuan and I.-M. Chen, “Human velocity and dynamic behavior tracking method for inertial capture system,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 183, pp. 123-131, August 2012.

[92] J. Garza-Ulloa, H. Yu and T. Sarkodie-Gyan, “A mathematical model for the validation of the ground reaction force sensor în human gait analysis,” Measurement, vol. 45, no. 4, pp. 755-762, May 2012.

[93] B. Abinaya, V. Latha and M. Suchetha, “An advanced gait monitoring system based on air pressure sensor embedded in a shoe,” Procedia Engineering, vol. 38, pp. 1634-1643, 2012.

[94] G. M. Gu, Y. K. Shin, J. Son and J. Kim, “Design and characterization of a photo-sensor based force measurement unit (FMU),” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 182, pp. 49-56, August 2012.

[95] H. Abdul, R. Abdul, Z. Aladin, K. Rezaul, W. Yufridin, „Foot Plantar Pressure Measurement System: A Review,” Sensors, pp. 9884-9912, 12 2012.

[96] S. J. Shultz, R. J. Schmitz, A. J. Tritsch and M. M. Montgomery, “Methodological considerations of task and shoe wear on joint energetics during landing,” Journal of Electromyography and Kinesiology, vol. 22, no. 1, pp. 124-130, February 2012.

[97] E. Sazonov, G. Fulk, J. Hill, Y. Schutz, R. Browning, „Monitoring of posture allocations and activities by a shoe-based wearable sensor,” Trans. Biomed. Eng., nr. 58, pp. 983-990, 2011.

[98] C. Wada, Y. Sugimura, T. Ienaga, Y. Kimuro, F. Wada, K. Hachisuka, T. Tsuji, „Development of a Rehabilitation Support System with a Shoe-Type Measurement Device for Walking,” în SICE Annual Conference, Taipei, 2010.

[99] C. Petcu, H. Karavana, G. Berijan, „Change of the Foot Morphology depending on the plantar Surface 3D Capture Method,” Revista de Pielărie Încălțăminte, pp. 5-18, 2 10 2010.

[100] N. Keijsers, N. Stolwijk, J. Louwerens, J. Duysens, „Classification of forefoot pain based on plantar pressure measurements,” Clin Biomech, vol. 3, nr. 28, pp. 350-356, 2013.

[101] A. Vasilescu, M. Pantazi, A. Micu, „Ground reaction force analysis in normal gait using footwear with vrious heel heights on different surfaces,” în The 4th International Conference on Advanced Materials and Systems, 2012.

[102] www.tu-chemnitz.de, „tu chemnitz,” [Interactiv]. Available: http://www.tu-chemnitz.de. [Accesat 11 09 2018].

45

[103] www2.hud.ac.uk, „www2.hud.ac.uk,” [Interactiv]. Available: http://www2.hud.ac.uk.

[104] www.novel.de, „www.novel.de,” [Interactiv]. Available: http://www.novel.de.

[105] E. M. Debbi, A. Wolf, Y. Goryachev, Z. Yizhar, E. Luger, R. Debi and A. Haim, “In-shoe center of pressure: Indirect forve plate vs. direct insole measurement,” The Foot, vol. 22, no. 4, pp. 269-275, December 2012.

[106] www.quirumed.com, „www.quirumed.com,” [Interactiv]. Available: http://www.quirumed.com. [Accesat 08 09 2019].

[107] www.liamed.ro, „www.liamed.ro,” [Interactiv]. Available: http://www.liamed.ro. [Accesat 02 10 2018].

[108] www.iblsaarlouis.de, „www.iblsaarlouis.de,” [Interactiv]. Available: http://www.iblsaarlouis.de.

[109] www.pedag.de, „www.pedag.de,” [Interactiv]. Available: http://www.pedag.de. [Accesat 02 10 2018].

[110] www.sensorprod.com, „www.sensorprod.com,” [Interactiv]. Available: http://www.sensorprod.com.

[111] B. Sârghie, Modelarea și simularea comportării la utilizare a încălțămintei cu destinație specială, Editura Performantica, 2015.

[112] E. W. Broström, A.-C. Esbjörnsson, J. von Heideken and M. D. Iversen, “Gait deviations in individuals with inflammatory joint diseases and osteoarthritis and the usage of three-dimensional gait analysis,” Best Practice & Research Clinical Rheumatology, vol. 26, no. 3, pp. 409-422, June 2012.

[113] M. Damavandi, P. C. Dixon and D. J. Pearsall, “Ground reaction force adaptations during cross-slope walking and running,” Human Movement Science, vol. 31, no. 1, pp. 182-189, February 2012.

[114] E. M. Debbi, A. Wolf and A. Haim, “Detecting and quantifying global instability during a dynamic task using kinetic and kinematic gait parameters,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 8, pp. 1366-1371, 11 May 2012.

[115] M. C. Kilby and K. M. Newell, “Intra- and inter-foot coordination is quiet standing: Footwear and posture effects,” Gait & Posture, vol. 35, no. 3, pp. 511-516, March 2012.

[116] Y.-J. Tsai and S.-I. Lin, “Older adults adopted more cautious gait patterns when walking in socks than barefoot,” Gate & Posture, vol. 37, no. 1, pp. 88-92, January 2013.

[117] C. Ionescu, R. Mocanu, I. Cioară, „Diversification of the prefabricated soles footwear in modular moulds,” în Proceedings AUTEX 2015, 15th World Textile Conference, Bucharest, 2015.

46

[118] C. Luca, R. Mocanu, „Geometrical CAD Method for Shoe Soles Formed in Moulds,” în Annual Session Scientific Papers „IMT Oradea”, Oradea, 2011.

[119] A. De Asha, M. Robinson and G. Barton, “A marker based kinematic method of identifying initial contact during gait suitable for use in real-time visual feedback applications,” Gait & Posture, vol. 36, no. 3, pp. 650-652, July 2012.

[120] C. Fontanella, S. Matteoli, E. Carniel, J. Wilhjelm, A. Virga, A. Corvi and A. Natali, “Investigation on the load-displacement curves of a human healthy heel pad: In vivo compression data compared to numerical results,” Medical Engineering & Physics, vol. 34, no. 9, pp. 1253-1259, November 2012.

[121] J. C. van den Noort, M. van der Esch, M. P. Steultjens, J. Dekker, M. H. Schepers, P. H. Veltink and J. Harlaar, “The knee adduction moment measured with an instrumented force shoe in patients with knee osteoarthritis,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 2, pp. 281-288, 10 January 2012.

[122] H. Kim and J. A. Ashton-Miller, “A shoe sole-based apparatus and method for randomly perturbing the stance phase of gait: Test–retest reliability in young adults,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 10, pp. 1850-1853, 26 June 2012.

[123] J. Rueterbories, E. G. Spaich and O. K. Andersen, “Characterization of gait pattern by 3D angular accelerations in hemiparetic and healthy gait,” vol. 37, no. 2, pp. 183-189, February 2013.

[124] C. Ionescu, R. Mocanu, C. Luca, „Contributions to diversify soles moulds that forms directly on shoe faces,” Annals of the University of Oradea, Fascicle of Textiles - Leatherwork, vol. XVI, nr. 1, pp. 117-122, 2015.

[125] D. D. Barkema, T. R. Derrick and P. E. Martin, “Heel height affects lower extremity frontal plane joint moments during walking,” Gait & Posture, vol. 35, no. 3, pp. 483-488, March 2012.

[126] www.chirurgiapiciorului.ro, „Chirurgia Piciorului,” [Interactiv]. Available: http://www.chirurgiapiciorului.ro.

[127] www.arcadiamedical.ro, „Arcadia Medical,” [Interactiv]. Available: http://www.arcadiamedical.ro.

[128] artroscopiedegenunchi.ro, „Artroscopie de Genunchi,” [Interactiv]. Available: http://artroscopiedegenunchi.ro.

[129] I. Sport, „Talonete sustinatori plantari branturi,” [Interactiv]. Available: https://www.inamedicalsport.ro/talonete-sustinatori-plantari-branturi.

[130] E. Shoes, „Branțuri ortopedice ecco pentru barbati,” [Interactiv]. Available: www.ecco-shoes.ro/branturi-ortopedice-ecco-pentru-barbati.html.

[131] emag.ro, „emag,” [Interactiv]. Available: https://www.emag.ro.

47

[132] ortopedica.ro, „Sustinatori plantari standard talonete,” [Interactiv]. Available: https://www.ortopedica.ro.

[133] sfatulmedicului.ro, „Branturi ortopedice,” [Interactiv]. Available: https://www.sfatulmedicului.ro/arhiva_medicala/branturi-ortopedice.

[134] K. Lilley, V. Stiles and S. Dixon, “The influence of motion control shoes on the running gait of mature and young females,” Gait & Posture, vol. 37, no. 3, pp. 331-335, March 2013.

[135] A. Sousa, J. M. R.S. Tavares, R. Macedo, A. M. Rodrigues and R. Santos, “Influence of wearing an unstable shoe on thigh and leg muscle activity and venous response in upright standing,” Applied Ergonomics, vol. 43, no. 5, pp. 933-939, September 2012.

[136] I. Kutzner, D. Stephan, J. Dymke, A. Bender, F. Graichen and G. Bergmann, “The influence of footwear on knee joint loading during walking - in vivo load measurements with instrumented knee implants,” Journal of Biomechanics, vol. 46, no. 4, pp. 796-800, 22 February 2013.

[137] S. Rao and S. Carter, “Regional plantar pressure during walking, stair ascent and descent,” Gait & Posture, vol. 36, no. 2, pp. 265-270, June 2012.

[138] R. Naemi, T. L. Chevalier, A. Healy and N. Chockalingam, “The effect of the use of a walkway and the choice of the foot on plantar pressure assessment when using pressure platforms,” The Foot, vol. 22, no. 2, pp. 100-104, June 2012.

[139] N. E. Wiggermann, R. A. Werner and W. M. Keyserling, “The effect of prolonged standing on touch sensitivity threshold of the food: A pilot study,” PM&R, vol. 4, no. 2, pp. 117-122, February 2012.

[140] W.-M. Chen, J. Park, S.-B. Park, V. P.-W. Shim and T. Lee, “Role of gastrocnemius–soleus muscle in forefoot force transmission at heel rise — A 3D finite element analysis,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 10, pp. 1783-1789, 26 June 2012.

[141] S. Lee, S.-Y. Baek, J. Son, D. Kim and K. Lee, “Changes in medio-lateral knee joint reactions of flatfoot patients due to insole conditions,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S518, July 2012.

[142] M. Johnson, P. Newton, E. Goyder, „Patient and professional perspectives on prescribed therapeutic footwear for people with diabetes: A vignette study,” Patient Education and Counseling, vol. 64, nr. 1-3, pp. 167-172, December 2006.

[143] S. Walmsley, M. Ravey, A. Graham, L. S. Teh and A. E. Williams, “Development of a patient-reported outcome measure for the foot affected by rheumatoid arthritis,” Journal of Clinical Epidemiology, vol. 65, no. 4, pp. 413-422, April 2012.

48

[144] T. Motooka, H. Tanaka, S. Ide, M. Mawatari, T. Hotokebuchi, „Foot pressure distribution in patients with gonarthrosis,” The Foot, vol. 22, nr. 2, pp. 70-73, June 2012.

[145] R. Wang, E. W. Broström, A.-C. Esbjörnsson and E. M. Gutierrez-Farewik, “Analytical decomposition can help to interpret ankle joint moment–angle relationship,” Journal of Electromyography and Kinesiology, vol. 22, no. 4, pp. 566-574, August 2012.

[146] H. Baan, R. Dubbeldam, A. V. Nene and M. A. van de Laar, “Gait analysis of the lower limb in patients with rheumatoid arthritis: A systematic Review,” Seminars in Arthritis and Rheumatism, vol. 41, no. 6, pp. 768-788.e8, June 2012.

[147] S. M. Bruijn, D. J. Bregman, O. G. Meijer, P. J. Beek and J. H. van Dieën, “Maximum Lyapunov exponents as predictors of global gait stability: A modelling approach,” Medical Engineering & Physics, vol. 34, no. 4, pp. 428-436, May 2012.

[148] A. Mihai, A. Curteza, Designul produselor din piele, Iasi: Editura Performantica, 2005.

[149] X. Liu and M. Zhang, “Redistribution of knee stress using laterally wedged insole intervention: Finite element analysis of knee-ankle-foot complex,” Clinical Biomechanics, vol. 28, no. 1, pp. 61-67, January 2013.

[150] V. Isvilanonda, E. Dengler, J. M. Iaquinto, B. J. Sangeorzan and W. R. Ledoux, “Finite element analysis of the foot: Model validation and comparison between two common treatments of the clawed hallux deformity,” Clinical Biomechanics, vol. 27, no. 8, pp. 837-844, October 2012.

[151] E. Brilakis, E. Kaselouris, F. Xypnitos, C. G. Provatidis and N. Efstathopulos, “Effects of Foot Posture on Fifth Metatarsal Fracture Healing: A Finite Element Study,” The Journal of Foot and Ankle Surgery, vol. 51, no. 6, pp. 720-728, November - December 2012.

[152] R. Mocanu, I. Cioară, „A Finite Element Analysis Study of Footwear Lower Ensamble Influence of the Plantar Pressure Distribution,” Leather and Footwear Journal, vol. I, nr. 14, pp. 85-92, 2014.

[153] C. Ionescu, R. Mocanu, I. Cioară, „Obtaining modular cavities in moulds used forming soles directly on the footwear,” în Proceedings AUTEX, 15th World Textile Conference, Bucharest, 2015.

[154] A. A. Zadpoor, A. A. Nikooyan and A. R. Arshi, “A model-based parametric study of impact force during running,” Journal of Biomechanics, vol. 40, no. 9, pp. 2012-2021, 2007.

[155] I. Hannah, A. Harland, D. Price and T. Lucas, “Centre of pressure output in a kinematically driven finite element footstrike model,” Procedia Engineering, vol. 34, pp. 278-289, 2012.

49

[156] M. Adouni, A. Shirazi-Adl and R. Shirazi, “Response analysis of human knee joint during gait,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. S1, p. S367, July 2012.

[157] J. Clarke, M. Carré, L. Damm and S. Dixon, “The influence of surface characteristics on the tribological interactions at the shoe-surface interface in tenis,” Procedia Engineering, vol. 34, pp. 866-871, 2012.

[158] E. S. Graf and D. J. Stefanyshyn, “The shifting of the torsion axis of the foot during the stance phase of lateral cutting movements,” Journal of Biomechanics, vol. 45, no. 15, pp. 2680-2683, 11 October 2012.

[159] M. Livne, L. Sigal, N. F. Troje and D. J. Fleet, “Human attributes for 3D pose tracking,” Computer Vision and Image Understanding, vol. 116, no. 5, pp. 648-660, May 2012.

[160] K. Lei, M. Lee, „Development of a flexible PDMS capacitive pressure sensor for plantar pressure measurement,” Microelectronic Engineering, vol. 99, pp. 1 - 5, 2012.

[161] S. Reid, e. al, „Differentiation of young and older adults stair climbing gait using principal component analysis,” Gait & Posture, pp. 197 - 203, 2010.

[162] J. Dobryzynska, M. Gijs, „Capacitive flexible force sensor,” Procedia Engineering, vol. 3, pp. 404-407, 2010.

[163] T. Pataky, „Spatial resolution in plantar pressure measurement revisited,” Journal of Biomechanics, vol. 45, pp. 2116 - 2124, 2012.

[164] J. A. Dobrzynska and M. A. Gijs, “Flexible polyimide-based force sensor,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 173, no. 1, pp. 127-135, January 2012.

[165] C. Cochrane, A. Cayla, „Polymer-based resistive sensors for smart textiles,” 2013.

[166] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „Manufacturing Textiles Used for Waterproof Footwear,” în Proceedings International Symposium in Knitting and Apparel, Iasi, 2013.

[167] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „Quality characteristics of Materials Used in Footwear Inner Sole Manufacturing,” în Proceedings International Symposium in Knitting and Apparel, Iasi, 2013.

[168] tekscan, „Tekscan.com,” [Interactiv]. Available: https://www.tekscan.com/products-solutions/sensors. [Accesat 5 3 2015].

[169] R. Saxena, et. al., „A new discrete circuit for readout of resistive sensor arrays,” Sensors and Actuators, vol. 149, pp. 93 - 99, 2009.

[170] ICS, „Some pitfalls to consider when adopting cloud computing services,” [Interactiv]. Available: https://www.ics.ie/news/view/1651. [Accesat 11 02 2017].

50

[171] C. Luca Ionescu, R. Mocanu, „Design Method for Mould Nests Used for Forming shoe Soles, using the Declam Power SHAPE-e CAD Application,” în International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă, 2011.

[172] C. Luca, R. Mocanu, „Electrochemical Technologies For Obtaining Moulds For Soles Of Shoes,” Revista Fiabilitate și Durabilitate - Fiabiity & Durability, vol. I, nr. Supplement, pp. 180-186, 2013.

[173] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „Achieving Versatile Cavities in Moulds for Forming Soles Directly on The Footwear,” în International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, 2012.

[174] C. Ionescu Luca, R. Mocanu, „Obtaining Versatile Cavities in Moulds used for Forming Prefabricated Soles,” în International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, 2012.

[175] F. Xhafa, L. Barolli, „Semantics, intelligent processing and services for big data,” Future Generation Computer Systems, vol. 37, pp. 201 - 202, 2014.

[176] X. Han, et. al., „Efficiently processing (p,e) - approximate join aggregation on massive data,” Information Sciences, vol. 278, pp. 773 - 792, 2014.

[177] K. Sudusighe, et. al., „Model Based Design Environment for Data-driven Embedded Signal Processing Systems,” Procedia Computer Science, vol. 29, pp. 1193 - 1202, 2014.

[178] T. Guo, et. al., „Efficient Indexing and Query Processing of Model - View Sensor Data in the Cloud,” Big Data Research, vol. online, 2014.

[179] J. Urban, „Integrated data acquisition, storage, retrieval and processing using the COMPASS DataBase (CDB),” Fusion Engineering and Design, vol. 89, pp. 712 - 716, 2014.

[180] H. Andrade, et. al., „Processing high data rate streams in System S,” Journal of Parallel and Distributed Computing, vol. 89, pp. 712 - 716, 2011.

[181] J. Nieves, et. al., „Intelligence distribution for data processing in smart gridsȘ A semantic approach,” Engineering Applications of Artificial Intelligence, vol. 26, pp. 1841 - 1853, 2013.

[182] C. Luca, R. Mocanu, C. Ionescu, „A design Method for Spatial Footwear Soles Using Delcam Powershape-E CAD Aplication,” în CORTEP 2014, 15th Textile and Leather Conference, Brașov, 2014.

[183] S. Kim, et. al., „A framework to preserve the privacy of electronic health data streams,” Journal of Biomedical Informatics, vol. 50, pp. 95 - 106, 2014.

[184] C. Luca, R. Mocanu, „Silicone Rubber Moulds For Footwear,” Revista Fiabilitate și Durabilitate - Fiability and Durability, vol. 1, nr. Supplement, pp. 187-193, 2013.

51

[185] K. Kim, C. Kim, „Parallel Processing of Sensor Network Data Using Column-oriented Databases,” AASRI Procedia, vol. 5, pp. 2-8, 2013.

[186] A. Agresti, Categorical Data Analysis (2nd Ed), New York: Wiley, 2002.

[187] B. Mirkin, Core Concepts in Data Analysis, Summarization, Correlation and Visualisation, London: Springer, 2011.

[188] C. Luca, R. Mocanu, „Geometrical Design Algorithms for Moulds Shoe Soles,” în Anhual Session Scientific Papers „IMT Oradea - 2011”, Oradea, 2011.

[189] T. Fukatsu, et. al., „A web based sensor network system with distributed data processing approach via web application,” Computer Standards & Interfaces, vol. 33, pp. 565 - 573, 2011.

[190] R. Mocanu, I. Cioară, „A study regarding data collection methods for 3D footwear orthotics modelling,” 15th Romanian Textiles and Leather Conference - CORTEP, pp. 334-339, 2014.

[191] J. Troop, „Just relax: convex programming methods for identifying sparse signals in noise,” IEEE Transactions of Information Theory, vol. 52, pp. 1030-1051, 2008.

[192] H. Trevor, T. Robert, F. Jerome, The elements of statistical learning, Staford: Springer, 2008.

[193] Y. Lin, H. Zhang, „Component selection and smoothing in smoothing spline analysis of variance models,” Annals of Statistics, vol. 34, pp. 2272-2297, 2006.

[194] R. Schapire, „The boosting approach to machine learning: an overview,” MSRI workshop on Nonlinear Estimation and Clasification, 2002.

[195] L. Kurgan, P. Musilek, „A survey of Knowledge Discovery and Data Mining process models,” The Knowledge Engineering Review, vol. 21, pp. 1-24, 2006.

[196] C. Christopher, „Data Mining,” 27 11 2014. [Interactiv]. Available: http://www.britanica.com/Ebchecked/topic/1056150/data-mining. [Accesat 28 03 2015].

[197] C. Bishop, Pattern Recognition and Machine Learning, New York: Springer, 2006.

[198] F. H. Jerome, B. E. Popescu, „Predictive learning via rule ensembles,” The annals of Applied Statistics, vol. 2, nr. 3, pp. 916-954, 2008.

[199] R. Mocanu, C. Ionescu, I. Cioară, „Insole deformation prediction by finite element analysis,” în Proceedings AUTEX, 15th, Bucharest, 2015.

[200] M. Yuan, Y. Lin, „Model selection and estimation in regression with grouped variables,” Journal of the Royal Statistical Society, Vol. %1 din %2Series B - 68, pp. 49-67, 2007.

[201] R. Mocanu, C. Ionescu, I. Cioară, „Machine learning applied to footwear pressures data distribution analysis.,” în Proceedings AUTEX, 15th World Textile Conference, Bucharest, 2015.

52

[202] C. Luca, R. Mocanu, „3D Design method for flat footwear soles,” Revista de Pielărie Incălțăminte, vol. I, nr. 1, pp. 5-16, 2014.

[203] S. T. Inc., „MicroScribe MX and G2X Digitizer,” 2014. [Interactiv]. Available: http://www.3d-microscribe.com. [Accesat 12 June 2016].

[204] C. Ionescu Luca, B. Sârghie, R. Mocanu, C. Ionescu, Proiectarea tălpilor pentru încălțăminte, Editura Performantica, 2019

CONTRIBUȚII PRIVIND FUNDAMENTAREA ȘI MODELAREA …senzorilor, caracteristici funcționale, metode...

Documents

Transcript of CONTRIBUȚII PRIVIND FUNDAMENTAREA ȘI MODELAREA …senzorilor, caracteristici funcționale, metode...