Revolucionando los ajustes de piernas prostéticas
Una nueva herramienta acelera la adaptación de piernas prostéticas motorizadas para usuarios individuales.
Emma Reznick, T. Kevin Best, Robert Gregg
― 7 minilectura
Tabla de contenidos
Las piernas prostéticas con energía son gadgets geniales que pueden ayudar a las personas con amputaciones a moverse de manera más normal. Sin embargo, no se usan mucho, principalmente porque puede ser complicado ajustarlas bien. Piensa en ello como cuando te pruebas unos zapatos: si quieres que te queden bien, tienes que probártelos y ajustarlos según cómo se sientan. Pero en el caso de las piernas prostéticas, este proceso puede ser complicado y llevar mucho tiempo.
Un gran desafío es que las personas que diseñan estas piernas tan modernas a menudo no tienen el mismo antecedentes que aquellos que ayudan a ajustarlas para los usuarios. Este estudio analiza cómo podemos hacer que estos ajustes sean más fáciles, rápidos e intuitivos.
La necesidad de individualización
Cuando alguien obtiene una prótesis con energía, no es un "talla única". Cada persona camina de manera diferente. Factores como la altura, el peso e incluso las preferencias personales influyen en cómo debería funcionar una pierna prostética. Para ayudar realmente a los usuarios, la pierna necesita sentirse personalizada para ellos, lo que implica muchos ajustes.
Antes, afinar una pierna con energía podía llevar horas, ya que cada pequeño detalle debe estar justo bien para el estilo de caminar individual de la persona. Este estudio encuentra nuevas formas de hacer que el proceso de afinación no solo sea más rápido, sino también más eficiente, desarrollando una herramienta que permita a los protesistas hacer ajustes con facilidad.
¿Qué es una Interfaz de Afinación Clínica (CTI)?
Imagina un control remoto, pero en lugar de cambiar de canal, estás cambiando cómo se comporta una pierna prostética. La Interfaz de Afinación Clínica (CTI) es un sistema diseñado para ayudar a los protesistas a ajustar rápidamente y con facilidad prótesis de rodilla-tobillo. La CTI utiliza parámetros comunes que son familiares para los profesionales, haciendo que sea sencillo modificar cómo se comporta la prótesis.
Con la CTI, los clínicos pueden personalizar el comportamiento de la pierna prostética según lo que observen del usuario. La idea es que si un usuario prefiere más fuerza al empujar cuando camina o quiere que la rodilla se sienta más rígida en ciertos momentos, la CTI les permite hacer esos cambios en solo unos minutos. ¡Se acabaron los días de pasar horas haciendo ajustes!
El estudio y sus métodos
Este estudio involucró pruebas en el mundo real con usuarios reales. Los investigadores trabajaron con un participante que tenía una amputación por encima de la rodilla. El protesista y el participante trabajaron juntos para afinar la pierna con energía, compartiendo comentarios y haciendo ajustes en un entorno clínico.
Primero, el participante caminó con la prótesis básica, sin ajustar, para sentirse cómodo. Luego, el clínico tomó el tiempo para ajustar la prótesis. Usaron la CTI para alternar entre perfiles preestablecidos y encontrar lo que funcionaba mejor. Cada ajuste fue rápido, tomando solo un par de minutos, permitiendo una sesión de afinación más dinámica y atractiva.
Resultados del estudio
Después de una serie de ajustes, el protesista pudo afinar la pierna con energía en menos de 20 minutos, una mejora significativa comparada con el proceso normal. Cada ciclo de afinación, donde el clínico observaba cómo caminaba el usuario, ajustaba configuraciones y luego veía los cambios, tomó solo unos 2 minutos para caminar y alrededor de 1 minuto para las transiciones de sentarse a estar de pie.
El participante y el clínico estaban ambos contentos con los resultados. La prótesis no solo se sentía mejor para el usuario, sino que también mostró un rendimiento mejorado en diferentes situaciones de caminar, incluyendo subir y bajar. Era como ponerse un par de zapatos nuevos: se ajustaban mejor y mejoraban la experiencia general.
Características de la CTI
La CTI tiene algunas características geniales que ayudan con la afinación. Por ejemplo, permite a los clínicos:
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Ajustar la Resistencia a la Flexión de la Postura: Esto le dice a la rodilla cuánto debe doblarse cuando la persona está caminando. Demasiada flexión puede sentirse inestable y muy poca puede hacer que la persona tropiece. La CTI permite al clínico encontrar rápidamente ese punto óptimo.
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Cambiar la Flexión de la Rodilla en el Movimiento: Este parámetro controla cómo se mueve la rodilla al balancearse hacia adelante durante la caminata. Hacer esto bien ayuda a asegurar que el pie no arrastre y haga tropezar al usuario.
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Escalar el Par de Empuje: Esta característica permite a los usuarios sentir más potencia justo cuando la necesitan, ayudando a impulsarlos hacia adelante con cada paso. ¡Es como añadir un botón de turbo!
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Ajustar el Par al Pasar de Sentado a de Pie: Levantarse de una silla puede ser complicado, y esta característica asegura que la rodilla proporcione la asistencia adecuada al hacer esta acción.
Comentarios de usuarios y clínicos
Los comentarios del participante y del clínico fueron cruciales. Notaron que los ajustes realmente hicieron una diferencia. El usuario pudo sentir la diferencia en el par y el movimiento, mientras que el clínico apreció ver los ajustes cinemáticos que reflejaban las necesidades del usuario.
Es importante señalar que aunque había varias opciones de afinación disponibles, a menudo sucedía que un pequeño ajuste podía llevar a cambios inesperados en otros aspectos. Al igual que ajustar una cuerda en una guitarra puede cambiar el sonido, cambiar un aspecto de la prótesis podría afectar cómo funciona todo lo demás.
Desafíos y consideraciones
Aun con estos avances, todavía hay algunas partes complicadas a considerar. Por ejemplo, el clínico mencionó que sería mejor que los usuarios regresaran para más ajustes después de haberse acostumbrado a los nuevos parámetros. Después de todo, un poco de práctica puede ayudar bastante a los usuarios a adaptarse mejor a sus piernas prostéticas.
Otro desafío es la necesidad de más participantes en futuros estudios. Probar con muchos usuarios diferentes puede ayudar a refinar el proceso de afinación y asegurar que funcione bien para una variedad de personas. También es crucial recordar que las experiencias de las personas con piernas prostéticas pueden variar mucho.
Conclusión
Este nuevo enfoque para afinar piernas prostéticas con energía a través de la Interfaz de Afinación Clínica ofrece una forma prometedora de mejorar la personalización. Al utilizar herramientas intuitivas que facilitan a los clínicos ajustar configuraciones según las preferencias del usuario, este estudio ha demostrado cómo la tecnología puede mejorar significativamente el proceso de ajuste de prótesis.
A medida que los investigadores continúan explorando opciones para mejorar las prótesis con energía, la esperanza es hacer que estos dispositivos sean aún más útiles y accesibles para las personas que dependen de ellos. Después de todo, todos merecen un buen ajuste, ya sea un par de zapatos o una pierna prostética que les ayude a caminar cómodamente y con confianza.
Fuente original
Título: A Clinical Tuning Framework for Continuous Kinematic and Impedance Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis
Resumen: 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.
Autores: Emma Reznick, T. Kevin Best, Robert Gregg
Última actualización: 2024-12-13 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2412.10154
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.10154
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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