Протез для ноги

Joel Mendez et al. / Science Robotics, 2020

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.

Григорий Копиев

Ціна протеза вище коліна залежить від особливостей процедури ампутації, стану кукси і тазостегнового суглоба. Так як колінний суглоб втрачається, протез повинен бути точним і функціональним, щоб забезпечити повноцінну ходьбу і біг. Для таких пацієнтів ми виготовляємо модульні апарати з двома шарнірними з’єднаннями, що імітують гомілковостопний і колінний суглоби. Кріплення можливо за рахунок еластичних бандажів або тазового корсета. Протез ноги вище коліна здатний максимально відновити функції ампутованої кінцівки, а різнокольорові зовнішні панчохи дозволяють надати нозі природний вигляд.

Чому варто замовити виготовлення протеза ноги вище коліна на підприємстві ХКЕПОП?

1. У нас працюють найкращі хірурги і кваліфіковані фахівці, які допоможуть кожному пацієнту підібрати оптимальний вид протезування.
2. Ми використовуємо модульний принцип у виготовленні протеза ноги вище коліна, завдяки чому вдається максимально задовольнити потреби клієнта в залежності від особливостей способу життя.
3. Підприємство ХКЕПОП спеціалізується на дорослому і дитячому протезуванні. Для дітей, ми проектуємо модулі малих розмірів.
4. Протез ноги вище коліна зручно одягається і знімається без сторонньої допомоги, розроблений максимально функціональним і комфортним в повсякденному використанні.
5. В залежності від виду ампутації кінцівки (з вичлененням колінного суглоба, з середини третини стегна, на рівні нижче/вище середини стегна, з вичлененням кульшового суглоба) ми пропонуємо різні види протезів.
6. На виготовлений в Україні протез ноги вище коліна ціна буде значно нижчою, ніж на аналогічний вид зарубіжного виробництва.

Яким пацієнтам які види протезування підійдуть?

Техніка протезування кожного пацієнта індивідуальна, і переважно визначається довжиною кукси стегна. В залежності від рівня ампутації нижньої кінцівки, протез ноги вище коліна може бути:

• Без колінного модуля: використовується у випадках, коли відсутня кінцівка по лінії колінного суглоба. Це найпростіший вид, в якому колінний суглоб імітує шарнір з тягами.
• Протезування короткої, середньої та довгої кукси стегна: вимагає колінний модуль, від якого залежить функціональність протеза, зручність у використанні та його якість. Ми виготовляємо модулі по німецькій технології ОТТО БОКК на основі управління мікропроцесорами. Незважаючи на те, що ціна на такий протез ноги вище коліна буде вище, він забезпечить плавні рухи, дозволить легко підніматись по сходах, кататися на велосипеді і гуляти по пересіченій місцевості.
• Протез ноги вище коліна у тазостегновому суглобі найскладніший. Так як кукса відсутня, потрібна складна система кріплення конструкції до області тазу.

Отримати безкоштовну консультацію з будь-якого виду протезування Ви зможете у наших фахівців, зв’язавшись з ними за контактними номерами, вказаними на сайті. Вони зорієнтують в цінах на протези ноги вище коліна, а лікарі визначать, який варіант буде оптимальним індивідуально для Вас!