Сравнительная характеристика опор с динамическим упругим откликом

Недавно на рынке появился новый тип протезов стопы. Это устройство состоит из композитного материала из стекловолокна. Отсутствуют сведения о характеристиках производительности этого нового устройства. Необходимы всесторонние исследования, чтобы сформировать прочную основу для назначения протезов. Настоящее исследование было направлено на то, чтобы понять опыт живущих в сообществе людей с транстибиальной ампутацией, использующих этот протез стопы. В частности, биомеханические характеристики этого устройства сравнивались с существующей традиционной технологией динамического упругого отклика (DER) в контролируемых лабораторных условиях. Исследователи предположили, что композитный материал из стекловолокна обеспечивает большую отдачу энергии и улучшает кинематику голеностопного сустава.

Дизайн исследования представлял собой перекрестное испытание с повторными измерениями, при котором меняли только протез стопы. Каждый испытуемый был протестирован с использованием имеющегося у него протеза стопы с накоплением и возвратом энергии из углеродного волокна (CFPF) и протеза стопы с накоплением и возвратом энергии из стекловолокна (Rush, Ability Dynamics) (FPF). Половина испытуемых начала исследование с CFPF, а другая половина – с FPF. В данном исследовании использовались все типы CFPF. Каждому субъекту был предоставлен период акклиматизации (около 4 недель) перед тестированием, что согласуется с другими аналогичными исследованиями. На протяжении всего исследования использовались одни и те же гнезда и подвесы, чтобы исключить эти смешанные переменные.

Для захвата движения всего тела использовалась система захвата движения с высоким разрешением из 10 камер с набором из 51 отражающего маркера. Трехмерные данные траектории маркера были собраны с частотой 120 Гц и отфильтрованы с использованием фильтра нижних частот Баттерворта четвертого порядка с частотой среза 8 Гц. К испытуемому применяли стандартный набор маркеров Helen Hayes и некоторые дополнительные маркеры. Дополнительные маркеры включали маркер передней опоры, маркер медиальной опоры, маркер латеральной опоры, маркеры правой и левой медиальной пяточной кости и маркеры правой и левой латеральной пяточной кости. Кроме того, левый и правый медиальные маркеры колена использовались для установления центров коленного сустава, а затем были удалены для пешеходных дорожек. Субъекты носили стандартную лабораторную спортивную обувь для всех испытаний ходьбы. Все маркеры, связанные со стопой, были размещены на внешней стороне обуви испытуемого.

После применения набора светоотражающих маркеров испытуемый выполнял тесты, идя по ровной поверхности с выбранной им и нормализованной скоростью, а также вверх и вниз по наклонной 10-градусной рампе. Нормализованная скорость регулируется по длине ноги путем нормализации к числу Фруда (Fr), равному 0,25, где Fr = v^2/gl, а v — скорость ходьбы, g — гравитационная постоянная, а l — длина ноги с использованием большого вертела. высота как длина ноги. Временные ворота использовались для контроля скорости ходьбы. Одновременно данные о силе реакции земли были собраны с пластин силы с частотой дискретизации 600 Гц. Данные с этих силовых пластин были синхронизированы по времени с камерами движения. В пандус была встроена силовая пластина.