GONIOMETERE SI TORSIOMETRE

Aparatele prezentate folosesc doua marimi din matematica:

• curbura care reprezinta abaterea unei portiuni de curbe fata de o dreapta (raza de

curbura este raza unui cerc care descrie portiunea de curva si este invers proportionala

fata de curbura);

• torsiunea care in limbaj mai putin matematic reprezinta abaterea unei curbe in spatiu

de la un plan.

Seriile TSD130

Seriile TSD 130 sunt realizate pentru masurarea miscarilor angulare ale membrelor.

Goniometrele transforma proportional pozitia angulara intr-un semnal electric. Seriile TSD130

incorporeaza elemente ce masoara unghiul articular de-a lungul sau in jurul unei axe.

Goniometrele sunt discrete, usoare, pot fi atasate pe suprfata corporala utilizand banda dubla

adeziva si permit masuratori precise ale articulatiilor policentrice. Au un capat/bloc terminal

telescopic ce compenseaza modificarile distantei intre cele doua pucte de fixare functie de

miscarile realizate. Toti senzorii se conecteaza direct la unitatea MP150/100 ca parte a

sistemului MP. Datele pot fi afisate si inregistrate, permitand subiectului o miscare libera intr-

un mediu normal.

Curbura/Incovoierea este proportionala cu suma depalsarii angulare de-a lungul axei. Deoarece

forta de incovoiere este foarte mica, semnalul de iesire este o functie porportionala cu

deplasarea angulara.

In figura alaturata, TSD130A a fost

conectat direct cu amplificatorul DA100C

(castigul= 1000) si a fost utilizat pentru

calibrarea semnalului astfel incat sa

realizeze masuratori angulare de la

+90° la -90°.

GONIOMETRE CU AXE GEMENE

Goniometrele cu axe gemene sunt

dispozitive ce masoara simultan rotatii angulare in doua planuri ortogonale (de ex,

flexia/extensia si deviatiile radiale/ulnare).

TSD130A — utilizat pe articulatia mainii sau a gleznii.

TSD130B — utilizat pentru cot, genunchi sau umar.

Torsiometrele masoara rasucirea angulara (de ex, torso, coloana vertebrala sau gat) opuse

incovoierii. Masoara roatatia cu privire la o singura axa (de ex, pentru antebrat

pronatia/supinatia)

TSD130C — utilizat pentru gat.

TSD130D — utilizat de-a lungul coloanei vertebrale sau torso-ului.

GONIOMETRE CU O SINGURA AXA

Masoara unghiul miscarii intr-un

singur plan; este realizat pentru

masurarea miscarilor ligamentelor

de la nivelul degetelor (TSD130E).

Cand goniometrele sunt fixate peste

articulatie, centrul de rotatie al

senzorului poate sa nu coincida cu centrul de rotatie

al articulatiei (de ex., flexia/extensia inchieturii

mainii). Dupa cum articulatia se misca, distanta

relativ liniara intre cele doua pozitii de fixare ale

goniometrului se va modifica. Astfel, toti senzorii

sunt prevazuti cu un bloc/capat telescopic ce permite

modificari in deplasarea liniara intre cele doua

blocuri de-a lungul axelor ZZ fara ca elementele de

masura sa devina prea intinse sau sa cedeze. In

pozitia libera sau ne-intinsa, distanta intre cele doua

blocuri este L1. Daca o forta usoara este aplicata,

indepartand blocurile unul fata de altul, lungimea va creste la L2. Cand forta este inlaturata,

distanta dintre cele doua blocuri va reveni la L1. Aceasta creeaza cateva avantaje: acuratetea

este imbunatatita; senzorii pot fi purtati comfortabil si neobservat pe sub haine; tendinta

pentru ca pozitia senzorului sa se modifice relativ la structura scheletala pe care este pozitionat,

este redusa. Daca o forta usoara se aplica, impingand cele doua blocuri unul spre celalalt,

singura modalitate ca distanta L1 sa descreasca este daca elementele de masurare cedeaza

(formeaza o bucla, fiind flexibila). Nu exista nici o regula privind marimea senzorului utilizat

pentru o articulatie particulara; aceasta depinde de marimea subiectului. In general, senzorul

trebuie sa fie capabil sa cuprinda articulatia astfel incat cele doua blocuri terminale sa poata fi

pozitionate unde exista cea mai mica miscare intre piele si structurile scheletale.

CALIBRAREA SERIILOR TSD130

Fiecare goniometru necesita un amplificator DA100C pentru fiecare axa rotationala. Implicit,

goniometrele cu axe gemene necesita doua amplificatoare DA100C pentru masurarea ambelor

axe rotationale simulatan. Volatjul recomandat este de ±5 VDC.

Cand se utilizeaza toate goniometrele si torsiometrele, trebuie observata tot timpul valoarea

minima a razei de incovoiere, in particular cand se ataseza si se indeparteaza senzoriii de pe

subiect. Acesti senzori au fost realizati astfel incat sa fie cat mai usori posibil si forta de operare

sa fie minima. Aceasta permite miscarea libera a articulatiilor fara a fi influentata de senzor.

Senzorii masoara unghiul dintre blocurile terminale.

Sepcificatiile TSD 130

Traductori TSD130A TSD130B TSD130C TSD130D TSD130E

Tipul Goniometru cu axe gemene Torsiometru Torsiometru

cu o singura

axa

Goniometru

pentru deget

Output

nominal

5 μV/ grad (normalizat la 1 V excitatie)

Temperat

drift zero

0.15 degrees angle / ºC

Lungimea

cablului

(detasabil)

6m 6m 3m 6m 6m

Interfata DA 100C

Seriile de goniometre BIOPAC

Exista trei tipuri de senzori:

1. TSD130E cu un

singur ax, goniometrul

pentru deget, permite

masurarea unghiurilor

intr-un singur plan.

Unghiurile sunt masurate

cand se roteste unul din

blocurile terminale fata

de celalalt bloc terminal urmarind axa X-X. Goniometrul nu este realizat pentru

masurarea rotatiilor Y-Y. Orice incercare de a indoi/balansa unitatea in acest sens mai

mult de ± 200 de la pozitia neutra va rezulta in scurtarea vietii unitatii sau chiar

distrugerea. Goniometrele nu permit masuratorile privind axele Z-Z, cu toate acestea

miscarea este permisa fara a se reduce durata totala de functionare a unitatii sau

distrugerea sa. Acest tip de goniometru permite masuratori ale degetelor

flexie/extensie.

2. Goniometrele

TSD130A si TSD130B cu axe

gemene permit masurarea

simultana a unghiurilor in

doua plane, de ex., flexia/

extensia inchieturii mainii si

deviatia radiala/ulnara.

Rotatia unuia din blocurile

terminale fata de celalalt

urmarind axele Z-Z nu se poate masura, doar in axele X-X si Y-Y. Seriile TSD130A and

TSD130B au marimi diferite, dar functioneaza in acelasi fel.

3. Torsiometrele TSD130C si TSD130D cu un singur ax permit masurarea rotatiei intr-un

plan, de ex., antebratul pronatie/

supinatie. Torsiometrele

masoara rotatiile ZZ, aprox ± 90°.

Depasind acest interval poate rezulta o reducere a vietii unitatii sau chiar distrugerea

aparatului. Mecanismul de functionare este acelasi pentru toti senzorii. Exista un fir

compozit intre cele doua blocuri terminale ce prezinta o serie de tensiuni in interiorul

indicatorului protectiv. Pe masura ce unghiul intre cele doua blocuri terminale se

modifica, diferenta de tensiune de-a lungul firului masurata este echivalata cu unghiul.

Tensiunea este invers proportionala cu raza de incovoiere, masurandu-se doar

deplasarea angulara. Daca cele doua capete terminale se misca linear unul fata de

celalalt, in limita telescopica a unitatilor terminale, fara a modifica unghiul relativ dintre

ele, atunci datele de iesire raman constante.

Conversia semnului

Conversia semnului pentru anumite articulatii va fi diferita, depinzand de zona articulara pe

care se ataseaza senzorul. Figurile urmatoare arata conversia semnului pentru cele mai

importante articulatii.

Incheietura mainii – Goniometrul TSD130A

Se ataseaza blocul terminal pe axul central al mainii (Figura,

vazuta in plan frontal) In timpul flexiei incheieturii mainii se

extinde goniometrul la Pozitia 2 si fixand blocul terminal spre

antebrat, astfel incat vazut din planul dorsal, axele bratului si

blocului terminal sa coincida. Incheietura mainii poate realiza

miscarile de flexie sau extensie, abductie sau adductie, cu

goniometrul balansand liber intre Pozitia 1 si 2.

Articuatia complexa a picioruluiu – Goniometrul TSD130A

Se ataseaza blocul terminal telescopic la nivelul calcaiului. Genunghiul se extinde

la maximum si se pozitioneaza capatul fix al goniometrului pe partea posterioara

a piciorului in Pozitia 1, astfel incat axele piciorului si cel al blocului final sa

coincida. Poate fi monitorizata flexia/extensia incheieturii.

Cotul – Goniometrul TSD130B

Se ataseaza blocul telescopic pe antebrat astfel incat axa centrala a blocului

terminal sa coincida cu axa centrala a bratului. Cu cotul extins total, se muta

goniometrul in Pozitia 2 si se ataseaza capatul fix pe brat, astfel incat axele sa

conincida. Cotul poate sa fie total extins cu capatul telescopic balansandu-se

liber intre Pozitiile 1 si 2. Miscarile de pronatie si supinatie pot fi realizate, insa vor afecta

masuratorile flexiei si extensiei

Coapsa – Goniometrul TSD130B

Se ataseaza capatul fix in regiunea pelvina. Cu membrul inferior in pozitia de referinta, se

extinde goniometrul la Pozitia 2 si se ataseaza capatul telescopic la coapsa, astfel incat axele

coapsei si blocului terminal sa coincida (in plan sagital, dupa cum este prezentat in figura).

Coapsa poate realiza flexia sau extensia, abductie sau adductie, cu goniometrul balansandu-se

liber intre Pozitia 1 si 2.

Genunchiul – Goniometrul TSD130B

Se ataseaza capatul telescopic lateral pe picior astfel incat axele

piciorului si capatul terminal al goniometrului sa coincida in plan

sagital. Cu piciorul in extensie totala in pozitia de referinta, se

extinde goniometrul in Pozitia 2 si se ataseaza capatul fix pe coapsa

astfel incat axele coapsei si goniometrului sa coincida. Se poate

realiza flexia genunchiului sau extensia lui, goniometrul balansand

liber intre pozitia 1 si 2

Pronatia/supinatia antebratului – Torsiometrul TSD130C sau TSD130D

Se ataseaza cele 2 capete terminale ale torsiometrului pe antebrat, cu

mecanismul de culisare aproximativ la jumatatea celor doua extreme. Miscarile

articulatiei de flexie/extensie sau deviatiile radiala/ulnara nu vor afecta datele de

iesire.

Falangele/Degetele – Goniometrul TSD130E

Goniometrul TSD130E este cu un singur ax. Unghiurile sunt

masurate prin rotatia axelor X-X a unuia din blocurile

terminale fata de celalalt. Goniometrul nu este realizat

pentru masurarea rotatiilor Y-Y. Orice incercare de a indoi

unitatea in aceasta directie cu mai mult de +/-20° de la

pozitia neutra va duce la scurtarea vietii aparatului sau distrugerea lui. Acest goniometru nu

masoara rotatiile Z-Z. Unitatea este construita sa se muleze peste articulatie si are o flexibilitate

foarte ridicata, nepermitand instrumentului sa interfereze cu miscarile normale ale articulatiei.

Bibliografie:

HARDWARE GUIDE, www.biopac.com, MP Research System, page 2 – 11, Updated: 11.26.2012