Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát triển cơ chế vai giả cho những người bị amputee chi trên: ứng dụng phương pháp thiết kế nguyên bản để tối ưu hóa chức năng và tính tiện dụng
Tóm tắt
Bài viết này trình bày việc áp dụng một phương pháp thiết kế nhằm xác định kiến trúc giả phục hồi tối ưu cho người bị cắt cụt chi trên, cùng với thảo luận về những kết quả thu được. Cụ thể, một quy trình mới đã được sử dụng để cung cấp các hướng dẫn chính cho việc thiết kế khớp vai được điều khiển cho các bộ phận giả sử dụng năng lượng bên ngoài. Topology và hình học của khớp mới đã được xác định như là sự thỏa hiệp tối ưu giữa tính dễ mặc (để thuận tiện sử dụng và sự thoải mái của bệnh nhân) và chức năng của thiết bị (về khả năng di động, tốc độ, trọng tải, v.v.). Lựa chọn này dựa trên các phân tích động học và động tĩnh học của các mô hình bộ phận giả chi trên khác nhau và trên các chỉ số được xây dựng đặc biệt nhằm đánh giá các mô hình từ các góc nhìn khác nhau. Chỉ 12 trong số 31 bộ phận giả được mô phỏng cho thấy mức độ chức năng đủ: trong số này, giải pháp tối ưu là một khớp có hai khớp quay được điều khiển với các trục vuông góc để nâng cánh tay trên trong bất kỳ mặt phẳng thẳng đứng nào và một khớp ma sát để điều chỉnh thụ động sự xoay trong ngoài của xương cánh tay. Một nguyên mẫu của cơ chế này đang ở giai đoạn thử nghiệm lâm sàng.
Từ khóa
#giả phục hồi #cơ chế vai #amputee chi trên #thiết kế nguyên bản #tính tiện dụng #chức năngTài liệu tham khảo
Anglin C, Wyss UP (2000) Review of arm motion analyses. Proc Inst Mech Eng [H] 214(5):541–555. doi:10.1243/0954411001535570
Atkins DJ, Meier RHIII (1989) Comprehensive management of the upper-limb amputee. Springer, New York
Borghi C, Troncossi M, Parenti-Castelli V et al (2007) A new protocol for experimental determination of human hand reference trajectories for the synthesis of upper limb prostheses. In: Proceedings of the AIMETA 2007, Brescia, Italy, September 2007
Cattaneo B, Casolo F, Camposaragna M et al (2001) An innovative shoulder complex with two active axes for artificial upper limbs. In: Proceedings of the ISB, Zurich, Switzerland, July 2001, p 221
Dennis JE, Schnabel RB (1996) Numerical methods for unconstrained optimization and nonlinear equations. SIAM, Philadelphia
Dillingham TR, Pezzin LE, MacKenzie EJ (2002) Limb amputation and limb deficiency: epidemiology and recent trends in the United States. South Med J 95(8):875–883
Garcìa de Jalon J, Bayo E (1994) Kinematic and dynamic simulation of multibody systems: the real-time challenge. Springer, New York
Gow DJ, Douglas W, Geggie C et al (2001) The development of the Edinburgh modular arm system. Proc Inst Mech Eng [H] 215(3):291–298. doi:10.1243/0954411011535885
Gruppioni E, Chiossi M, Davalli A et al (2008) A new actuated prosthetic shoulder: from the design to the first in vivo test. In: Proceedings of the MEC’08, New Brunswick, Canada, August 2008
Higashihara T, Saito Y, Itoh H (1987) The development of a microcomputer-controlled electrical prosthesis with six degrees of freedom. In: Proceedings of the IFToMM 7th congress, vol 3. pp 1841–1844
Hungspreugs P, Heckathorne CW, Childress DS (2000) Computer simulation tool for upper-limb prosthesis design. In: Proceedings of the EMBS, Chicago, USA, July 2000, pp 1964–1967
Jiménez P, Thomas F, Torras C (2001) 3D collision detection: a survey. Comput Graph (ACM) 25(2):269–285. doi:10.1016/S0097-8493(00)00130-8
Klopčar N, Lenarčič J (2005) Kinematic model for the determination of human arm reachable workspace. Meccanica 40(2):203–219. doi:10.1007/s11012-005-3067-0
McWilliam RP (1970) A list of everyday tasks for use in prosthesis design and development. Bull Prosthet Res 10(13):135–164
Miguelez JM (2002) Critical factors in electrically powered upper-extremity prosthetics. JPO 14(1):36–38
Paul RB (1981) Robot manipulators: mathematics, programming, and control (artificial intelligence). MIT Press, Cambridge
Ramanathan R, Eberhardt SP, Rahman T et al (2000) Analysis of arm trajectories of everyday tasks for the development of an upper-limb orthoses. IEEE Trans Rehabil Eng 8(1):60–70. doi:10.1109/86.830950
Romilly DP, Anglin C, Gosine RG et al (1994) A functional task analysis and motion simulation for the development of a powered upper-limb orthosis. IEEE Trans Rehabil Eng 2(3):119–129. doi:10.1109/86.331561
Simpson DC, Kenworthy G (1973) The design of a complete arm prosthesis. Biomed Eng 8(2):56–59
Stanger CA, Anglin C, Harwin WS et al (1994) Devices for assisting manipulation: a summary of user task priorities. IEEE Trans Rehabil Eng 2(4):256–265. doi:10.1109/86.340872
Troncossi M, Parenti-Castelli V (2007) Synthesis of prosthesis architectures and design of prosthetic devices for upper limb amputees. In: Rehabilitation robotics. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp 555–578
Troncossi M, Parenti-Castelli V, Chiossi M et al (2007) Experimental characterization of prosthetic mechanisms with one-degree of freedom. In: Proceedings of the AIMETA 2007, Brescia, Italy, September 2007
Weir RF, Grahn EG (2005) Powered humeral rotator for persons with shoulder disarticulation amputations. In: Proceedings of the MEC’05, New Brunswick, Canada, August 2005