Oszillation und Reaktionsvorstands Techniken zur Schätzung Inertial Eigenschaften einer Unterschenkelprothese

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Trägheitseigenschaften einer Prothese unterhalb des Knies abzuschätzen. Dies wird erreicht, indem zunächst die Schwingungsperiode gemessen wird, während die Prothese in einem Käfig hängt. Der zweite Schritt besteht darin, mit Hilfe einer Reaktionsboard-Technik die Schwerpunktlage für das kombinierte Prothesen-Käfig-System zu schätzen.

Als nächstes wird die Prothese aus dem Käfig entfernt und die Reaktionsboard-Technik verwendet, um die Lage des Massenschwerpunkts nur des Käfigs zu schätzen. Der letzte Schritt besteht darin, die Schwingungsdauer nur für den Käfig zu messen. Letztendlich wurde dieses Inertialmesssystem anhand bekannter geometrischer Festkörper, wie z. B. eines vier mal vier großen Holzblocks, validiert.

Die Ergebnisse dieser Experimente sind im Anhang aufgeführt. Eine Inertialmessung des Käfigs wird von den Messungen der Prothese und des Käfigs zusammen subtrahiert, um Schätzungen der Inertialeigenschaften der Prothese zu erhalten. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie z.B. die Annahme, dass die Trägheitseigenschaften der Prothesenseite denen der intakten Seite ähneln, besteht darin, dass die Trägheit der Beinprothese im biomechanischen Modell der Person genauer dargestellt wird. Zu Beginn setzt sich der Amputierte auf einen Stuhl, auf dem die Beinprothese bequem vom Sitz abgehoben werden kann, so dass der Proband eine Reihe von Kniebeugungen durchführen kann. Verlängerungsaktionen.

Identifizieren Sie als Nächstes den Rotationsschwerpunkt des Knies und legen Sie ein kleines Stück Klebeband auf den COR. Messen Sie dann den Abstand von der Lippe der Prothese bis zum Knie, COR. Sitzt der Knie-COR unterhalb der Lippe der Prothese, sollte dieser Wert als negativer Wert erfasst werden.

Bestimmen Sie als Nächstes den Abstand zwischen dem Knie-COR und dem Knöchel-COR. Entfernen Sie dann die Prothese und die darunterliegende Hülse, um den Stumpf mit einem flexiblen Maßband zu vermessen, um die Trägheitseigenschaften des Stumpfes abzuschätzen. Messen Sie als nächstes den proximalen Umfang des Stumpfes, den größten Umfang, etwa zwei Fingerbreit vom Kniegelenk entfernt.

Bestimmen Sie dann den distalen Umfang des Stumpfes am letzten knöchernen Vorsprung am distalen Ende. Messen Sie als Nächstes die Länge des Stumpfes, den Abstand vom Fibulakopf zum distalsten Aspekt des Stumpfes. Entfernen Sie den inneren Käfig von der Oszillationsstange, indem Sie die Achse entfernen, platzieren Sie den Liner und die Lage des Probanden in den Schaft der Prothese.

Positionieren Sie dann die Prothese mit dem Schuh sicher im inneren Schwingkäfig, indem Sie den Fuß der Prothese mit einem Velcro-Band auf der distalen Platte des Käfigs befestigen. Positionieren Sie anschließend den inneren Käfig innerhalb der Schwingungszahnstange neu, indem Sie die Achse sichern. Richten Sie den Aufhängearm des inneren Käfigs mit der Stellschraube aus, wodurch der Schwingungswinkel auf weniger als fünf Grad eingestellt wird.

Um einen Oszillationsversuch zu starten, ziehen Sie den inneren Käfig zurück, bis er auf die Stellschraube trifft, und bewegen Sie ihn dann nach vorne, bis der Raum zwischen der Stellschraube und dem inneren Käfig sichtbar ist. Sammeln Sie drei Oszillationsversuche, bei denen die Prothese im inneren Käfig positioniert ist, und notieren Sie die durchschnittliche Zeit für einen vollständigen Oszillationszyklus für jeden Versuch. Lassen Sie die Prothese vor dem Verschieben der Maße des Reaktionsbretts im Gestell fixiert und positionieren Sie den Innenkäfig waagerecht, indem Sie ihn auf den Messerkanten aufsetzen.

Erfassen Sie dann den Abstand zwischen der oberen verstellbaren Platte und dem festen Querträger oben am inneren Käfig mit digitalen Messschiebern und einem flexiblen Maßband. Messen Sie als Nächstes den Abstand zwischen der unteren verstellbaren Platte und dem festen Querträger an der Oberseite des inneren Käfigs und bestimmen Sie den Abstand zwischen der unteren verstellbaren Platte und dem festen Querträger an der Unterseite des inneren Käfigs. Messen Sie dann den Abstand zwischen den beiden Messerkanten.

Nachdem Sie die Skala auf Null gerissen haben, positionieren Sie das Gestell und die Prothese in der Reaktionsplatinenbaugruppe. Legen Sie dann ein Ende des Innenkäfigs über die Waage und positionieren Sie die Messerkante so am Boden des Innenkäfigs, dass sie waagerecht ist und keine Spannung zwischen den beiden Messerkanten entsteht. Heben Sie das Skalenende mehrmals an und legen Sie es wieder auf die Waage.

Notieren Sie den Wert, sobald ein konsistenter Messwert von der Waage erreicht ist. Entfernen Sie als Nächstes die Prothese aus dem inneren Käfig und notieren Sie den Messwert der Reaktionsplatine nur für den Käfig. Nehmen Sie den Schuh von der Prothese ab und messen Sie die Masse des Schuhs.

Ermitteln Sie dann die Masse der Prothese ohne Schuh. Messen Sie als Nächstes den Abstand zwischen dem COR des Knöchels und der Plantarfläche des Fußes. Bestimmen Sie dann die Länge des Prothesenfußes ohne Schuh.

Setzen Sie den Schuh wieder auf die Prothese und messen Sie den Abstand vom Knöchel COR zur Schuhsohle und die Länge des Fußes mit dem Schuh. Positionieren Sie dann den inneren Käfig wieder in der Oszillationsstange und achten Sie darauf, dass die schwarze Ecke mit reflektierendem Klebeband der Fotozelle am nächsten ist. Sichern Sie die Achse und stellen Sie sicher, dass der Aufhängearm des Innenkäfigs mit der Stellschraube ausgerichtet ist.

Sammeln Sie schließlich 10 Oszillationsversuche, die nur die erste Schwingungsperiode jedes Versuchs C Anhang A aufzeichnen, um zu erklären, warum nur die erste Schwingungsperiode aufgezeichnet wird, wenn der Käfig leer ist. Die Inertialeigenschaften der Prothesenseite waren signifikant geringer als die Inertialeigenschaften des intakten Beins. Die Masse der prothetischen Seite war um 39 % geringer.

Das Trägheitsmoment war um 52 % geringer und der Schwerpunkt lag 24 % näher am Knie als intakt geschätzt. Es wurden die Gelenkreaktionskräfte des Sprunggelenks, des Knies und der Hüfte in anteriorer, posteriorer und vertikaler Richtung bestimmt. Die Standphase beginnt bei 0 % des Gangzyklus und endet bei etwa 60 % des Gangzyklus.

Der Schwung dauert bis zum nächsten Fußkontakt desselben Beins bei 100 %Die folgenden Ergebnisse wurden bei der Analyse von Gelenkmomenten um eine Querachse durch das Sprunggelenk-, Knie- und Hüftgelenk erzielt. Die kinetischen Profile der Prothesenseite während des Schwungs ähnelten eher denen einer intakten Gliedmaße. Wenn die Trägheitseigenschaften einer intakten Gliedmaße verwendet wurden, um die Prothesenseite zu modellieren Sobald diese Technik gemeistert wurde, kann sie innerhalb von 30 Minuten durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt wird.