Revolucionando os Ajustes de Pernas Prostéticas
Uma nova ferramenta agiliza a adaptação de pernas prostéticas motorizadas para usuários individuais.
Emma Reznick, T. Kevin Best, Robert Gregg
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Índice
Pés prostéticos com motor são uns gadgets maneiros que ajudam pessoas amputadas a se moverem de um jeito mais normal. Mas, na real, eles não são muito usados, principalmente porque é meio complicado ajustá-los certinho. Pense nisso como escolher um par de tênis: se você quer que eles fiquem bem, precisa experimentá-los e ajustá-los conforme a sensação. Mas, no caso das pernas prostéticas, esse processo pode ser complicado e demorado.
Um grande desafio é que as pessoas que desenham essas pernas high-tech muitas vezes não têm o mesmo background que aqueles que ajudam a ajustá-las para os usuários. Este estudo dá uma olhada em como podemos tornar esses ajustes mais fáceis, rápidos e intuitivos.
A Necessidade de Individualização
Quando alguém pega uma prótese motorizada, não é uma situação de tamanho único. Cada pessoa anda de um jeito diferente. Fatores como altura, peso e até preferências pessoais influenciam como uma perna prostética deve funcionar. Para realmente ajudar os usuários, a perna precisa parecer personalizada para eles, o que envolve muito ajuste.
Antes, afinar uma perna motorizada podia levar horas, já que cada detalhe precisava estar exatamente certo para o estilo de andar da pessoa. Este estudo encontra novas maneiras de tornar o processo de afinação não só mais rápido, mas também mais eficiente, desenvolvendo uma ferramenta que permite que os prostetistas façam ajustes com facilidade.
O que é uma Interface de Afinação Clínica (IAC)?
Imagine um controle remoto, mas em vez de mudar de canal, você está mudando como uma perna prostética se comporta. A Interface de Afinação Clínica (IAC) é um sistema projetado para ajudar os prostetistas a ajustarem próteses motorizadas de joelho e tornozelo de forma rápida e fácil. A IAC usa parâmetros comuns que são familiares aos profissionais, tornando simples modificar como a prótese se comporta.
Com a IAC, os clínicos podem personalizar o comportamento da perna prostética com base no que observam do usuário. A ideia é que, se um usuário prefere mais força ao empurrar quando anda ou quer que o joelho pareça mais firme em certos pontos, a IAC permite fazer essas mudanças em apenas alguns minutos. Acabou a época de passar horas fazendo ajustes!
O Estudo e Seus Métodos
Este estudo envolveu testes no mundo real com usuários reais. Os pesquisadores trabalharam com um participante que teve uma amputação acima do joelho. O prostetista e o participante colaboraram para afinar a perna motorizada, trocando feedback e fazendo ajustes em um ambiente clínico.
Primeiro, o participante andou com a prótese básica, sem ajustes, para se acostumar. Depois, o clínico se dedicou a ajustar a prótese. Eles usaram a IAC para alternar entre perfis pré-configurados e descobrir o que funcionava melhor. Cada ajuste foi rápido, levando apenas alguns minutos, permitindo uma sessão de afinação mais dinâmica e envolvente.
Resultados do Estudo
Depois de uma série de ajustes, o prostetista conseguiu afinar a perna motorizada em menos de 20 minutos, uma melhora significativa em comparação com o processo normal. Cada ciclo de afinação, onde o clínico observava como o usuário andava, ajustava configurações e depois via as mudanças, levou apenas cerca de 2 minutos para andar e aproximadamente um minuto para transições de sentar-levantar.
Tanto o participante quanto o clínico ficaram satisfeitos com os resultados. A prótese não só parecia melhor para o usuário, mas também mostrava um desempenho melhor em diferentes situações de caminhada, incluindo subir e descer. Era como colocar um novo par de tênis: eles se ajustavam melhor e melhoravam a experiência geral.
Funcionalidades da IAC
A IAC tem algumas funcionalidades legais que ajudam na afinação. Por exemplo, ela permite que os clínicos:
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Ajustem a Resistência à Flexão na Postura: Isso diz ao joelho quanto ele deve dobrar enquanto a pessoa anda. Muito movimento pode parecer instável, e pouco pode fazer a pessoa tropeçar. A IAC permite que o clínico encontre esse ponto ideal rapidamente.
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Mudança na Flexão do Joelho do Swing: Esse parâmetro controla como o joelho se move quando balança para frente durante a caminhada. Acertar isso ajuda a garantir que o pé não arraste e faça o usuário tropeçar.
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Escalar o Torque de Empurrão: Essa funcionalidade permite que os usuários sintam mais potência justamente quando precisam, ajudando a impulsioná-los para frente a cada passo. É como adicionar um botão turbo!
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Afinação do Torque de Sentar-para-levantar: Levantar de uma cadeira pode ser complicado, e essa funcionalidade garante que o joelho forneça a assistência certa ao realizar essa ação.
Feedback de Usuários e Clinicos
O retorno tanto do participante quanto do clínico foi crucial. Eles notaram que os ajustes realmente fizeram diferença. O usuário pôde sentir a diferença no torque e no movimento, enquanto o clínico apreciou ver os ajustes cinemáticos que refletiam as necessidades do usuário.
É importante notar que, embora várias opções de afinação estivessem disponíveis, muitas vezes um pequeno ajuste poderia levar a mudanças inesperadas em outros lugares. Assim como ajustar uma corda em um violão pode mudar o som, alterar um aspecto da prótese poderia afetar a forma como tudo o mais funciona.
Desafios e Considerações
Mesmo com esses avanços, ainda existem algumas partes complicadas a se considerar. Por exemplo, o clínico mencionou que seria melhor que os usuários voltassem para mais ajustes depois de terem um tempo para se adaptarem às novas configurações. Afinal, um pouco de prática pode ajudar muito os usuários a se adaptarem melhor às suas pernas prostéticas.
Outro desafio é a necessidade de mais participantes em futuras pesquisas. Testar vários usuários diferentes pode ajudar a refinar o processo de afinação e garantir que funcione bem para uma variedade de indivíduos. Também é crucial lembrar que a experiência das pessoas com pernas prostéticas pode variar amplamente.
Conclusão
Essa nova abordagem para afinar pernas prostéticas motorizadas através da Interface de Afinação Clínica oferece uma maneira promissora de aumentar a personalização. Usando ferramentas intuitivas que facilitam para os clínicos ajustarem as configurações com base nas preferências dos usuários, este estudo mostrou como a tecnologia pode melhorar significativamente o processo de adaptação da prótese.
À medida que os pesquisadores continuam a explorar opções para melhorar as próteses motorizadas, a esperança é que esses dispositivos se tornem ainda mais úteis e acessíveis para as pessoas que dependem deles. Afinal, todo mundo merece um bom ajuste, seja um par de tênis ou uma perna prostética que ajude a caminhar de forma confortável e confiante!
Fonte original
Título: A Clinical Tuning Framework for Continuous Kinematic and Impedance Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis
Resumo: 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 atualização: Dec 13, 2024
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2412.10154
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.10154
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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