Сравнение различных механизмов протезов стопы и голеностопного сустава

Выбор субъекта и согласие:

Темы будут выбраны на основе следующего приоритета. В первую очередь свяжутся с субъектами, которые ранее участвовали в аналогичных исследованиях с лабораторией биомехатроники и которые уже прошли проверку на предмет состояния здоровья и подвижности. Если потребуются дополнительные предметы, потенциальным кандидатам будет отправлена ​​листовка о наборе и анкета для отбора. Копии листовки и анкеты включены в раздел приложений. Перед экспериментальными сеансами испытуемых попросят прочитать и подписать форму информированного согласия, а также объяснить им суть проекта и ответить на любые вопросы, которые у них могут возникнуть. Им также будет предоставлено время, чтобы ознакомиться с используемым оборудованием, прежде чем начинать какие-либо испытания. При необходимости субъекты будут выровнены и подогнаны профессиональным протезистом из A Step Ahead Prosthetics в Берлингтоне, Массачусетс. Никто из сотрудников A Step Ahead Prosthetics не будет проводить исследования или иметь личную заинтересованность в результатах исследований или публикациях.

Наряд:

Субъектам будет предложено носить обтягивающую одежду, такую ​​как обтягивающая рубашка, шорты для бега и обувь с низким профилем. Если это невозможно, одежда будет предоставлена ​​в соответствии с потребностями субъекта. Следователи предоставят испытуемых, а могут потребовать, чтобы они носили обтягивающую одежду на липучках, позволяющую размещать светоотражающие шарики для захвата видеокамерой.

Место(а) и временная шкала:

Экспериментальные сессии будут проводиться в лаборатории биомехатроники Массачусетского технологического института (E14-274), 75 Amherst St., Cambridge, MA 02139. Любое выравнивание и подгонка протезов будет производиться в A Step Ahead Prosthetics, 21 A. St., Burlington, MA 01803.

Ожидается, что общая продолжительность исследования составит 8 часов на одного субъекта, вероятно, в течение двух 4-часовых сеансов. Эти сеансы могут быть завершены либо в течение одного дня, либо в течение двух дней. Ожидается, что после выбора субъекта все исследование займет 3 месяца.

Электропротез:

Субъектам будут предоставлены два управляемых компьютером протеза голеностопного сустава с электроприводом, которые они будут прикреплять вместо своего обычного протеза во время сеанса. К ним относятся Blatchford Elan, а также протез с переменной жесткостью, разработанный в лаборатории биомехатроники. Эти механические протезы способны оказывать активную помощь или изменять механические свойства во время ходьбы. Элементы управления можно настроить либо через беспроводную связь, либо через проводное соединение, в зависимости от устройства. Субъектам будет предоставлено столько времени, сколько необходимо, чтобы попрактиковаться в использовании протезов до начала экспериментов.

Пассивный протез:

Субъектам будут предоставлены три пассивных протеза, которые они прикрепят вместо своего обычного протеза во время сеанса. К ним относятся Ossur Pro-flex XC, пассивный протез со скользящей балкой и пассивный протез, который может вручную изменять угол равновесия голеностопного сустава. Субъектам будет предоставлено столько времени, сколько необходимо, чтобы попрактиковаться в использовании протеза до начала экспериментов.

Сбор данных:

Ожидается, что сбор данных будет осуществляться в два сегмента. Первый сегмент состоит из ходьбы по ровной поверхности на беговой дорожке с тремя скоростями от 0,5 до 1,5 м/с. (медленная или быстрая ходьба). На каждой скорости будут протестированы все пять протезов, выбранных случайным образом, в течение 2 минут каждый. Движение будет фиксироваться с помощью системы захвата движения VICON, а силы реакции земли будут измеряться с помощью чувствительной к силе беговой дорожки Bertec. Для каждой скорости после того, как все протезы будут протестированы, каждому субъекту будет выдан вопросник, чтобы выяснить, как каждый протез ведет себя при ударе пяткой (ранняя позиция), переворачивании (средняя позиция) и механическом подошвенном сгибании (поздняя позиция). Кроме того, каждому субъекту будет задан вопрос о том, как в целом работает каждый протез, и об их личных предпочтениях. Это тестирование будет проводиться для трех скоростей ходьбы, в результате чего будут заполнены три анкеты.

Кроме того, испытуемые будут ходить по образцу восьмерки с предпочтительной скоростью вокруг двух конусов, расположенных на ровной поверхности для ходьбы и разделенных расстоянием до 30 футов. Субъекты будут выполнять ходьбу в форме восьмерки не менее 5 раз для каждого случайно выбранного протеза. После того, как все протезы будут протестированы, каждому субъекту будет предоставлена ​​анкета, чтобы выяснить, как каждый протез в целом работает, и их личные предпочтения.

Второй сеанс будет состоять из ходьбы по склону и лестнице. Каждый субъект будет подниматься и спускаться по лестнице и пандусу с наклоном от 4° до 10° от горизонтали с предпочитаемой им скоростью в случайно выбранном порядке. Движение будет фиксироваться с помощью системы захвата движения VICON, а силы реакции земли будут измеряться с помощью чувствительной к силе беговой дорожки Bertec для передвижения по склону и чувствительной к силе лестницы для передвижения по лестнице. Все пять протезов будут протестированы, выбраны случайным образом. Субъекты будут выполнять подъем по лестнице и спуск по лестнице не менее 5 раз на протез. Для передвижения по склону на беговой дорожке с инструментами испытуемые будут ходить в общей сложности 2 минуты для подъема по склону и 2 минуты для спуска по склону с каждым протезом. Для каждого уклона и подъема/спуска по лестнице после того, как все протезы будут протестированы, каждому субъекту будет выдан вопросник, чтобы выяснить, как каждый протез в целом работает, и их личные предпочтения. Это тестирование будет проводиться на разных типах склонов, а также после пробного подъема/спуска по лестнице, в результате чего для каждого субъекта будет заполнено три анкеты.