Протезы ног с коленом научились обходить препятствия


Производство протезов – сложный и кропотливый процесс. Не бывает двух одинаковых протезов, каждый уникален!

Качественное изделие учитывает десятки особенностей пациента: возраст, здоровье, причину ампутации, состояние культи, реабилитационный потенциал и многое другое. Процесс изготовления протеза занимает в среднем две недели, поэтому невозможно сегодня обратиться в нашу компанию, а уже завтра получить удобный качественный протез.

Успех протезирования зависит от двух составляющих: качества индивидуальной культеприемной гильзы и правильно собранной схемы построения протеза. Опыт и мастерство специалистов определяют, будет ли пациент в дальнейшем пользоваться протезом или отложит его «в дальний угол», в итоге выбрав костыли или инвалидную коляску.

Второй важный момент – процесс реабилитации. Обучаясь заново ходить на протез под руководством опытного реабилитолога, необходимо выработать новый двигательный стереотип. Он появляется в результате образования условно-рефлекторных связей, путем тренировки двигательных функций. В процессе обучения
пациент должен освоить элементы шага, выработать устойчивую и ритмичную походку, чтобы избежать нарушения координации.

Протезы ног с коленом научились обходить препятствия

1. Осмотр пациента и подбор комплектующих для протеза

Наши специалисты начинают свою работу с консультации, в ходе которой выясняют причину ампутации, проводят осмотр пациента, определяют его потребности и цели использования протеза, а также выявляют наличие сопутствующих заболеваний, которые могут препятствовать длительному ежедневному использованию протеза. Но главное — понимают мотивацию человека пользоваться протезом, кто-то хочет использовать протез в эстетических целях, кто-то вести активный образ жизни, а кто-то заниматься профессиональным спортом. На консультации специалист составляет комплектацию протеза, определяет способ его крепления в зависимости от состояния
культи пациента, наличия аллергических реакций на материалы, состояния мышечного тонуса ампутированной конечности и т.д. В случае применения силиконового чехла специалист выбирает необходимую модель, учитывая толщину силиконового слоя, наличие или отсутствие текстильного покрытия, метод фиксации. В Ортокосмосе специалисты используют полимерные чехлы всех мировых фирм-производителей. Также возможно изготовление индивидуального силиконового лайнера по слепку с культи пациента.


После определения метода крепления протеза, в случае если у пациента ампутация произведена на уровне бедра, подбирается тип коленного модуля, их огромное множество: механические, пневматические, гидравлические, одноосные, полицентрические, электронные — с внешним источником энергии. Модификация и тип
коленного модуля и других комплектующих протеза подбирается сертифицированным специалистом во время консультации. После утверждения комплектации протеза, определения источника финансирования и начинается процесс его технического изготовления.

Протезы ног с коленом научились обходить препятствия

2. Изготовление гипсового слепка

Слепок снимается с культи пациента при помощи гипсовых бинтов. Проводится тщательное моделирование слепка с культи пациента с потенциальной разгрузкой проблемных участков. Полученная форма называется «негатив». «Негатив» заполняется гипсовым раствором, после застывания материала получается «позитив». Далее идет ручная обработка «позитива» с учетом всех необходимых требований, размеров культи, физиологии и биомеханики человека.

3. Изготовление примерочной гильзы

После подготовки позитива культеприемной гильзы производится изготовление пробной гильзы.
териал может быть различным. Задача пробной гильзы добиться максимального совпадения параметров культи, чтобы пациент не чувствовал избыточного давления, и в тоже время, чтобы гильза не была слишком свободной,
максимально соответствовала форме и размерам культи. После чего производится предварительная сборка протеза с пробной гильзой, с учетом технических характеристик применяемых комплектующих и индивидуальных физиологических и биомеханических особенностей человека.

Затем начинается примерочный этап: высота протеза регулируется, проверяется точность собранной схемы протеза, как в статике, так и в динамике, тестируется сама гильза. Начинается обучение пользованию изделием под контролем реабилитолога, техника-ортопеда, врача травматолога-ортопеда. После того, как специалисты будут убеждены, что пациент может самостоятельно одеть протез и уверенно ходить, изделие отдается пациенту в пробную носку сроком до семи дней, а параллельно проходят уроки ходьбы под руководством реабилитолога. Период пробного пользования протезом позволяет протестировать изделие в естественных повседневных условиях, а не только в зале реабилитации, и при необходимости откорректировать настройки протеза.

После окончания пробной носки пациент обговаривает с техником недочеты, выявленные в режиме тестового использования изделия. Затем протез отдают технику-протезисту для окончательной доработки.


Протезы ног с коленом научились обходить препятствия

Американские инженеры разработали новый алгоритм управления для активных протезов ноги выше колена, позволяющий носящему переступать через препятствия. Алгоритм отслеживает движения культи и при каждом шаге корректирует траекторию протеза, в том числе сильнее сжимает ногу, если в этом есть потребность, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.

Существует два основных типа ампутации ноги, и от них сильно зависит то, насколько удобно человеку будет носить протез. Если нога ампутирована ниже колена, то человек может управлять движениями, сгибая колено и протезу остается только контролировать угол сгиба голеностопного сустава. Если же ампутацию провели выше колена, то необходим гораздо более сложный протез и алгоритм управления им: ему необходимо руководить углами на двух суставах и отвечать за большую часть ноги. Обычно люди с ногой, ампутированной выше колена, используют полуактивные протезы, которые не могут полноценно восполнять функцию колена и в частности не дают легко переступать через препятствия.

Томмазо Ленци (Tommaso Lenzi) и его коллеги из Университета Юты создали алгоритм для активных протезов выше колена, позволяющий им распознавать, что человек хочет поднять ногу, чтобы переступить через препятствие. Инженеры использовали протез, разработанный ими ранее в предыдущей работе, и сосредоточились на алгоритме управления его работой.


Разработчики решили по сути переложить часть управления протезом на человека. Когда человек сталкивается с препятствием, через которое может переступить, он сильнее прижимает бедро и голень друг к другу во время шага и дальше выносит бедро вперед. Соответственно, измеряя движение бедра, протез может распознать угол наклона, превышающий пороговое значение, и понять, что мотор в колене должен сильнее прижать голенную часть к бедренной.

Инженеры разработали простой алгоритм, который динамически, во время каждого шага, собирает от акселерометра параметры движения ноги, в том числе положение, ускорение и скорость, по ним обновляет планируемую траекторию движения протеза и выдает мотору в колене низкоуровневые команды. Тесты протеза на трех добровольцах показали, что они способны произвольно управлять движением протеза и перешагивать через препятствия разной высоты вплоть до 20 сантиметров. Авторы отмечают, что продолжат работу: они планируют провести испытания на большей выборке, а также напрямую сравнить эффективность нового алгоритма с пассивными протезами и активными, работающими под управлением других алгоритмов.


В прошлом году американские инженеры научили протез ноги с коленом быстро, примерно за десять минут, подстраивать параметры ходьбы под конкретного человека, анализируя параметры движения другой ноги. Похожие алгоритмы адаптации к походке конкретного человека используются в активных экзоскелетах ног. Это позволяет им после короткой калибровки работать эффективнее и заметно снижать энергозатраты человека на ходьбу или бег.

Коленные модули с внешним источником энергии.

Ну вот мы и подобрались к вершине современных технологий в протезировании. Довольно странное название, неправда ли? Но именно так официально называются коленные модули, в которых есть электроника.


Использованные источники

  1. ampgirl.su/2020/08/19/proizvodstvo-protezov-nizhnih-konechnostej/
  2. протезы-мо.рф/
  3. nplus1.ru/news/2020/07/24/prosthesis
  4. pikabu.ru/story/chto_est_protez_nogi_7060781

Оставьте комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.