Biyomekanik ve rehabilitasyon uygulamaları için düşük maliyetli kablosuz pedal kuvveti ölçüm sisteminin tasarımı ve validasyonu

Alt ekstremite tarafından üretilen pedal kuvvetinin büyüklüğü, yönü ve zaman içindeki dağılımı; spor performansının değerlendirilmesi, motor kontrolün analizi ve rehabilitasyon süreçlerinde fonksiyonel iyileşmenin izlenmesi açısından kritik bir parametredir. Bununla birlikte mevcut pedal kuvveti ölçüm sistemleri yüksek maliyetli oluşları, sınırlı taşınabilirlikleri ve çoğunlukla laboratuvar koşullarına bağımlı çalışmaları nedeniyle klinik uygulamalarda ve saha çalışmalarında yaygın biçimde kullanılamamaktadır. Bu tez çalışması, söz konusu kısıtları ortadan kaldırmak amacıyla düşük maliyetli, taşınabilir, kablosuz veri aktarımı yapabilen ve çok noktalı kuvvet ölçümü sağlayan bir pedal kuvveti ölçüm sisteminin tasarımını, geliştirilmesini ve validasyonunu kapsamaktadır. Geliştirilen sistemde her bir pedala iki adet 50 kg kapasiteli yük hücresi entegre edilerek kuvvet bileşenlerinin pedala en yakın noktadan doğrudan ölçülmesi sağlanmıştır. Veri toplama ve kablosuz iletim için ESP32 mikrodenetleyici kullanılmış; gerçek zamanlı veri izleme, kaydetme ve analiz edebilmek amacıyla C# tabanlı bir bilgisayar arayüzü geliştirilmiştir. Sistem performansının değerlendirilmesi için 21,1 kg, 42,3 kg ve 63,7 kg'lık kalibre edilmiş referans ağırlıklarla statik yük testleri gerçekleştirilmiş; ayrıca sensör konumuna bağlı ölçüm değişkenliğini belirlemek amacıyla konumsal duyarlılık analizleri yapılmıştır. Elde edilen bulgular, ölçülen kuvvet değerleri ile referans yükler arasında son derece yüksek doğrusal bir ilişki (r = 0,9999) bulunduğunu göstermiştir. Pedallar arasındaki ortalama farkın yalnızca 0,10 kg olması, sistemin yüksek tekrarlanabilirlik düzeyine sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Konuma bağlı farkların değerlendirilmesinde tek yönlü ANOVA sonucunun p = 0,21 olarak elde edilmesi, farklı noktalardan uygulanan yüklerin ölçüm doğruluğunu anlamlı düzeyde etkilemediğini göstermiştir. Bu sonuçlar, sistemin ölçüm stabilitesinin yüksek olduğunu ve sensör yerleşiminden bağımsız olarak tutarlı çıktılar üretebildiğini kanıtlamaktadır. Sonuç olarak bu çalışma, düşük maliyetli donanım bileşenleri ve kablosuz iletişim altyapısını bir araya getiren, taşınabilirliği yüksek, bilimsel geçerliliği desteklenen ve kullanımı kolay bir pedal kuvveti ölçüm sistemi ortaya koymuştur. Geliştirilen sistem; spor bilimlerinde performans takibi, alt ekstremite rehabilitasyonunda simetri ve kuvvet değerlendirmeleri, klinik karar destek süreçleri ve araştırma amaçlı biyomekanik analizlerde uygulanabilir, güvenilir ve ekonomik bir alternatif sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Biyomekanik, Alt ekstremite rehabilitasyonu, Pedal kuvveti simetrisi, Gerçek zamanlı izleme, Kinetik değerlendirme.