Styr rörelsen över ständigt varierande aktiviteter för smidiga benproteser

Det övergripande målet med detta projekt är att modellera mänsklig ledbiomekanik över kontinuerligt varierande rörelser för att möjliggöra adaptiv kontroll av drivna proteser ovanför knä. Amputerade över knä kämpar ofta för att utföra de olika aktiviteterna i det dagliga livet med konventionella proteser på grund av bristen på positivt mekaniskt arbete och aktiv kontroll. Framväxande drivna proteser har motorer som kan utföra dessa saknade funktioner, men den biomekanik som användaren upplever beror på kontrollen av dessa motorer. Hur protesen interagerar med både användaren och miljön kan kontrolleras genom ledimpedans - förhållandet mellan ledrörelser och vridmoment. Ledprotesimpedans definieras typiskt via en styvhet, viskositet och jämviktsvinkel för diskreta gångfaser inom en begränsad uppsättning av diskreta aktiviteter, men detta ramverk tillåter inte kontinuerliga variationer av steady-state aktiviteter (t.ex. att gå i olika hastigheter/lutningar) ) eller kontinuerliga övergångar mellan aktiviteter (t.ex. gå till trappor). Den centrala hypotesen i detta projekt är att variabel ledimpedans kan parametriseras av en kontinuerlig modell baserad på mätbara storheter som kallas fas- och uppgiftsvariabler. Detta projekt kommer att använda maskininlärning för att identifiera variabla impedansfunktioner från arbetsföra data inklusive gemensamma störningssvar över fasen/uppgiftsutrymmet för att föra lösningen mot biologiska värden. Den resulterande impedansmodellen kommer att användas med realtidsuppskattningar av fas- och uppgiftsvariabler för att styra en anpassad driven knä-fotledsprotes och Össur PowerKnee över aktiviteter. Den kliniska prövningen kommer att omfatta följande experiment på människa.

Mål 1.3: N=5 arbetsföra försökspersoner kommer att rekryteras för inledande testning av gång- och trappkontrollerna. När den motordrivna knä-fotledsprotesen uppnår tillfredsställande prestanda kommer vi att registrera N=5 amputerade försökspersoner för att validera dessa kontroller.

Mål 2.3: N=5 arbetsföra försökspersoner kommer att rekryteras för inledande testning av övergångskontrollerna för sitta-och-stå- och gå-trappor. När den motordrivna knä-fotledsprotesen uppnår tillfredsställande prestanda kommer vi att registrera N=5 amputerade försökspersoner för att validera dessa kontroller.

Mål 3.1: N=5 amputerade försökspersoner kommer att registreras för att validera det kliniska gränssnittet för de motordrivna proteskontrollerna.

Mål 3.2: N=5 amputerade försökspersoner kommer att registreras för att validera överföringen av kontrollerna till PowerKnee.

Syfte 3.3: N=10 amputerade försökspersoner kommer att inkluderas i en studie av uthållighet och symmetriresultat med PowerKnee jämfört med deras hemproteser.