Revolutionierung der Anpassung von Prothesenbeinen
Ein neues Tool beschleunigt das Anpassen von angetriebenen Prothesenbeinen für einzelne Nutzer.
Emma Reznick, T. Kevin Best, Robert Gregg
― 6 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
Angetriebene Prothesenbeine sind coole Gadgets, die Menschen mit Amputationen helfen können, normaler zu laufen. Allerdings werden sie nicht weit verbreitet eingesetzt, hauptsächlich weil es schwierig sein kann, sie richtig anzupassen. Stell dir das wie beim Schuhkauf vor: Wenn du einen guten Sitz willst, musst du sie anprobieren und anpassen, je nachdem, wie sie sich anfühlen. Bei Prothesenbeinen kann dieser Prozess jedoch kompliziert und zeitaufwendig sein.
Eine grosse Herausforderung ist, dass die Leute, die diese High-Tech-Beine entwerfen, oft nicht denselben Hintergrund haben wie die, die sie für die Nutzer anpassen. Diese Studie untersucht, wie wir diese Anpassungen einfacher, schneller und intuitiver gestalten können.
Bedarf an Individualisierung
Wenn jemand eine angetriebene Prothese bekommt, ist das keine Einheitsgrösse. Jeder Mensch geht anders. Faktoren wie Grösse, Gewicht und persönliche Vorlieben beeinflussen, wie ein Prothesenbein funktionieren sollte. Um den Nutzern wirklich zu helfen, muss das Bein für sie individuell angepasst werden, was eine Menge Anpassungen erfordert.
Früher konnte das Abstimmen eines angetriebenen Beins Stunden dauern, da jedes kleine Detail genau für den individuellen Gehstil der Person stimmen musste. Diese Studie findet neue Wege, um den Abstimmungsprozess nicht nur schneller, sondern auch effizienter zu gestalten, indem ein Tool entwickelt wird, das Prothesentechnikern ermöglicht, Anpassungen einfach vorzunehmen.
Was ist eine Klinische Abstimmungsoberfläche (CTI)?
Stell dir eine Fernbedienung vor, aber anstatt die Kanäle zu wechseln, änderst du, wie sich ein Prothesenbein verhält. Die Klinische Abstimmungsoberfläche (CTI) ist ein System, das Prothesentechnikern hilft, angetriebene Knie- und Knöchelprothesen schnell und einfach anzupassen. Die CTI verwendet gängige Parameter, die den Praktikern vertraut sind, was es einfach macht, das Verhalten der Prothese zu modifizieren.
Mit der CTI können Kliniker das Verhalten des Prothesenbeins anpassen, basierend auf dem, was sie vom Nutzer beobachten. Die Idee ist, dass, wenn ein Nutzer mehr Schubkraft beim Gehen möchte oder das Knie an bestimmten Punkten fester anfühlen soll, die CTI es ihnen ermöglicht, diese Änderungen in nur wenigen Minuten vorzunehmen. Die Zeiten, in denen man mehrere Stunden mit Anpassungen verbracht hat, sind vorbei!
Die Studie und ihre Methoden
Diese Studie beinhaltete einige reale Tests mit echten Nutzern. Die Forscher arbeiteten mit einem Teilnehmer, der eine Oberschenkelamputation hatte. Der Prothesentechniker und der Teilnehmer arbeiteten zusammen, um das angetriebene Bein abzustimmen, gaben Feedback und nahmen Anpassungen in einer klinischen Umgebung vor.
Zuerst ging der Teilnehmer mit der einfachen, ungetunten Prothese, um sich wohlzufühlen. Dann nahm sich der Kliniker Zeit, um die Prothese anzupassen. Sie nutzten die CTI, um zwischen voreingestellten Profilen zu wechseln und herauszufinden, was am besten funktionierte. Jede Anpassung war schnell und dauerte nur ein paar Minuten, was eine dynamischere und ansprechendere Abstimmungs-Sitzung ermöglichte.
Ergebnisse der Studie
Nach einer Reihe von Anpassungen konnte der Prothesentechniker das angetriebene Bein in unter 20 Minuten feinabstimmen, was eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zum normalen Prozess darstellt. Jeder Abstimmungszyklus, bei dem der Kliniker beobachtete, wie der Nutzer ging, die Einstellungen anpasste und dann die Änderungen sah, dauerte nur etwa 2 Minuten für das Gehen und etwa eine Minute für Sitzen-Stehen-Übergänge.
Der Teilnehmer und der Kliniker waren beide mit den Ergebnissen zufrieden. Die Prothese fühlte sich nicht nur besser für den Nutzer an, sondern zeigte auch eine verbesserte Leistung in verschiedenen Geh-Situationen, einschliesslich Bergauf- und Bergabgehen. Es war, als würde man ein neues Paar Schuhe anziehen: sie passten besser und verbesserten das gesamte Erlebnis.
Funktionen der CTI
Die CTI hat einige coole Funktionen, die bei der Abstimmung helfen. Zum Beispiel ermöglicht sie es Kliniken:
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Widerstand der Standbeugung anpassen: Das sagt dem Knie, wie viel es beim Gehen beugen soll. Zu viel Beugung kann instabil wirken, und zu wenig kann dazu führen, dass man stolpert. Die CTI lässt den Kliniker diesen optimalen Punkt schnell finden.
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Beugung des Schwungknies ändern: Dieses Parameter steuert, wie das Knie sich beim Vorwärtsschwingen während des Gehens bewegt. Das richtig hinzubekommen hilft, dass der Fuss nicht schleift und den Nutzer stolpern lässt.
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Schubdrehmoment skalieren: Mit dieser Funktion können die Nutzer mehr Kraft genau dann spüren, wenn sie sie brauchen, was sie mit jedem Schritt vorwärts bringt. Es ist wie ein Turbo-Button!
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Drehmoment beim Sitzen-Stehen abstimmen: Das Aufstehen von einem Stuhl kann knifflig sein, und diese Funktion sorgt dafür, dass das Knie die richtige Unterstützung beim Ausführen dieser Aktion bietet.
Feedback von Nutzern und Klinikern
Das Feedback sowohl vom Teilnehmer als auch vom Kliniker war entscheidend. Sie bemerkten, dass die Anpassungen wirklich einen Unterschied machten. Der Nutzer konnte den Unterschied in Drehmoment und Bewegung spüren, während der Kliniker die kinematischen Anpassungen schätzte, die den Bedürfnissen des Nutzers entsprachen.
Es ist wichtig zu beachten, dass während verschiedene Abstimmungsoptionen zur Verfügung standen, es oft der Fall war, dass eine kleine Anpassung unerwartete Änderungen anderswo bewirken könnte. Genau wie das Stimmen einer Gitarre: Wenn man eine Saite anpasst, ändert sich der Klang, könnte eine Änderung eines Aspekts der Prothese beeinflussen, wie alles andere funktioniert.
Herausforderungen und Überlegungen
Selbst mit diesen Fortschritten gibt es noch einige knifflige Aspekte zu beachten. Zum Beispiel erwähnte der Kliniker, dass es am besten wäre, die Nutzer nach einiger Zeit für weitere Abstimmungen zurückkommen zu lassen, nachdem sie sich an die neuen Einstellungen gewöhnt haben. Schliesslich kann ein bisschen Übung viel dazu beitragen, dass Nutzer sich besser an ihre Prothesenbeine anpassen.
Eine weitere Herausforderung ist die Notwendigkeit von mehr Teilnehmern in zukünftigen Studien. Viele verschiedene Nutzer zu testen kann helfen, den Abstimmungsprozess zu verfeinern und sicherzustellen, dass er gut für eine Vielzahl von Personen funktioniert. Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Erfahrungen der Menschen mit Prothesenbeinen sehr unterschiedlich sein können.
Fazit
Dieser neue Ansatz zur Abstimmung angetriebener Prothesenbeine durch die Klinische Abstimmungsoberfläche bietet einen vielversprechenden Weg, die Personalisierung zu verbessern. Indem intuitive Werkzeuge eingesetzt werden, die es den Klinikern erleichtern, die Einstellungen basierend auf den Präferenzen des Nutzers anzupassen, hat diese Studie aufgezeigt, wie Technologie den Anpassungsprozess von Prothesen erheblich verbessern kann.
Während die Forscher weiterhin Möglichkeiten erkunden, um angetriebene Prothesen zu verbessern, ist die Hoffnung, diese Geräte für Menschen, die auf sie angewiesen sind, noch nützlicher und zugänglicher zu machen. Schliesslich verdient jeder einen guten Sitz – egal, ob es sich um ein Paar Schuhe oder ein Prothesenbein handelt, das ihnen hilft, bequem und selbstbewusst zu gehen!
Titel: A Clinical Tuning Framework for Continuous Kinematic and Impedance Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis
Zusammenfassung: Objective: Configuring a prosthetic leg is an integral part of the fitting process, but the personalization of a multi-modal powered knee-ankle prosthesis is often too complex to realize in a clinical environment. This paper develops both the technical means to individualize a hybrid kinematic-impedance controller for variable-incline walking and sit-stand transitions, and an intuitive Clinical Tuning Interface (CTI) that allows prosthetists to directly modify the controller behavior. Methods: Utilizing an established method for predicting kinematic gait individuality alongside a new parallel approach for kinetic individuality, we applied tuned characteristics exclusively from level-ground walking to personalize continuous-phase/task models of joint kinematics and impedance. To take advantage of this method, we developed a CTI that translates common clinical tuning parameters into model adjustments. We then conducted a case study involving an above-knee amputee participant where a prosthetist iteratively tuned the prosthesis in a simulated clinical session involving walking and sit-stand transitions. Results: The prosthetist fully tuned the multi-activity prosthesis controller in under 20 min. Each iteration of tuning (i.e., observation, parameter adjustment, and model reprocessing) took 2 min on average for walking and 1 min on average for sit-stand. The tuned behavior changes were appropriately manifested in the commanded prosthesis torques, both at the tuned tasks and across untuned tasks (inclines). Conclusion: The CTI leveraged able-bodied trends to efficiently personalize a wide array of walking tasks and sit-stand transitions. A case-study validated the CTI tuning method and demonstrated the efficiency necessary for powered knee-ankle prostheses to become clinically viable.
Autoren: Emma Reznick, T. Kevin Best, Robert Gregg
Letzte Aktualisierung: Dec 13, 2024
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2412.10154
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.10154
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
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