Liikkumisen hallinta jatkuvasti vaihtelevien toimintojen avulla ketterillä jalkojen proteesilla

Tämän projektin yleisenä tavoitteena on mallintaa ihmisen nivelten biomekaniikkaa jatkuvasti vaihtelevan liikkeen avulla, jotta polven yläpuolella olevien sähköisten proteesien adaptiivinen hallinta olisi mahdollista. Polven yläpuolella amputoiduilla on usein vaikeuksia suorittaa jokapäiväisen elämän vaihtelevia toimintoja tavanomaisilla proteesilla positiivisen mekaanisen työn ja aktiivisen hallinnan puutteen vuoksi. Kehittyvissä sähkökäyttöisissä proteeseissa on moottoreita, jotka voivat suorittaa nämä puuttuvat toiminnot, mutta käyttäjän kokema biomekaniikka riippuu näiden moottoreiden ohjauksesta. Tapa, jolla proteesi on vuorovaikutuksessa sekä käyttäjän että ympäristön kanssa, voidaan ohjata nivelimpedanssilla – nivelen liikkeen ja vääntömomentin välisellä suhteella. Proteettinen nivelimpedanssi määritellään tyypillisesti jäykkyyden, viskositeetin ja tasapainokulman avulla kävelyn eri vaiheissa rajoitetussa erillisten toimintojen joukossa, mutta tämä kehys ei salli vakaan tilan toimintojen jatkuvaa vaihtelua (esim. kävely eri nopeuksilla/kalteilla). ) tai jatkuvat siirtymät toimintojen välillä (esim. käveleminen portaiden nousuun). Tämän projektin keskeinen hypoteesi on, että muuttuva nivelimpedanssi voidaan parametroida jatkuvalla mallilla, joka perustuu mitattavissa oleviin suureisiin, joita kutsutaan vaihe- ja tehtävämuuttujiksi. Tämä projekti käyttää koneoppimista identifioimaan muuttuvia impedanssifunktioita käyttökelpoisista tiedoista, mukaan lukien yhteiset häiriövasteet vaihe-/tehtävätilan poikki, jotta ratkaisu suuntautuu kohti biologisia arvoja. Tuloksena olevaa impedanssimallia käytetään vaihe- ja tehtävämuuttujien reaaliaikaisten arvioiden kanssa ohjaamaan räätälöityä polvi-nilkkaproteesia ja Ossur PowerKneeä eri toimintojen välillä. Kliininen tutkimus käsittää seuraavat ihmisillä tehdyt kokeet.

Tavoite 1.3: Kävely- ja porrasohjaimien alkutestaukseen rekrytoidaan N=5 työkykyistä henkilöä. Kun sähkökäyttöinen polvi-nilkkaproteesi saavuttaa tyydyttävän suorituskyvyn, rekisteröimme N=5 amputoitua henkilöä vahvistamaan nämä säätimet.

Tavoite 2.3: N=5 työkykyistä koehenkilöä rekrytoidaan istumaan seisomaan ja kävelemään portaat siirtymäohjaimien alkutestaukseen. Kun sähkökäyttöinen polvi-nilkkaproteesi saavuttaa tyydyttävän suorituskyvyn, rekisteröimme N=5 amputoitua henkilöä vahvistamaan nämä säätimet.

Tavoite 3.1: N=5 amputoitua henkilöä otetaan mukaan validoimaan sähkökäyttöisten proteesiohjainten kliininen käyttöliittymä.

Tavoite 3.2: N=5 amputoitua henkilöä rekisteröidään vahvistamaan ohjaimien siirto PowerKneelle.

Tavoite 3.3: N=10 amputoitua henkilöä otetaan mukaan tutkimukseen, jossa selvitetään PowerKnee-kestävyys- ja symmetriatuloksia verrattuna heidän kotiin otettavaan proteeseihinsa.