Адаптивный протез помогает при повышенной нагрузке

Проведенное в Университете штата Северная Каролина исследование показывает, как адаптируются к условиям повышенной нагрузки люди с роботизированными протезами нижних конечностей.

Полученные результаты могут помочь производителям таких устройств и врачам повысить эффективность протезов, а также помогут в создании более умных контроллеров, адаптирующихся к реальным задачам.

Студент факультета биомедицины Андреа Брандт захотел исследовать работу силовых протезов для нижних конечностей в различных условиях. В настоящее время уже опубликованы многочисленные данные об эффективности этих устройств при ходьбе, но не хватает исследований о поведении в наиболее сложных реальных ситуациях, например, с дополнительным грузом, когда люди несут сумку или рюкзак из магазина.

«Вначале мы хотели понять, какое воздействие оказывает нагрузка на людей, использующих протез со стандартным набором параметров, которые обычно предписаны в клинике, а затем в какой степени они могут воспользоваться различными настройками, – сказал Брандт. - Испытываемое нами устройство было протезом для колена, у него есть приводной двигатель для колена и фиксирующий механизм голеностопного сустава. Мы запрограммировали ряд параметров для индивидуальной настройки механики при обычной и повышенной нагрузке. Затем проанализировали, как эти параметры и переносимая нагрузка способны были изменить походку и ощущаемое участниками исследования физическое напряжение».

В исследовании участвовали пять человек разного возраста и физических кондиций. После прогулки по лаборатории как налегке, так и с рюкзаком, добавляющим 20% от веса тела (при этом настройки протеза менялись со стандартных на компенсирующих повышенную нагрузку), участники исследования сообщили о затруднениях при переноске груза со стандартными настройками для протеза.

«Воспринимаемое напряжение определенно увеличивалось, протез нагружался чрезмерно, а люди больше полагались на здоровые конечности, которые испытывали повышенную нагрузку, – сказал Брандт. - Эти проблемы стали менее явными при компенсирующих повышенную нагрузку параметрах».

Интересно, что при ходьбе без рюкзака участники не сообщали о затруднениях, какими бы не были при этом настройки протеза.

«При повышенной нагрузке наши мышцы сокращаются иным способом, которые не имитируются сегодня в протезах, – сказал Брандт. - Поэтому мы считаем, что адаптируемые в условиях изменяющейся нагрузки протезы могут иметь большое значение для инвалидов. Представьте себе достаточно интеллектуальное устройство, которое автоматически изменяет параметры протеза в соответствии со складывающейся для инвалида ситуацией, в зависимости от нагрузки, при ходьбе по песку или траве.