Теория построения и практика синтеза антропоморфных протезов нижней конечности

• Автор: Питкин, Марк Рафаилович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Глава 1. Протез нижней конечности как биотехническая система
1.1. Актуальность повышения функциональности протезов
после ампутации нижней конечности
1.2. Роль нормализации параметров ходьбы на протезе
в повышении его функциональности
1.2.1. Биомеханика и протезостроение
1.2.2. Биомеханическая эволюция конструкций протезов
1.2.3. Влияние момента в голеностопном суставе
на удобство пользования протезом
1.2.4. Влияние момента в голеностопном шарнире протеза
на функцию сохраненного коленного сустава
1.2.5. Определение давления гильзы протеза на культю
1.3. Протез нижней конечности, как биотехническая система
1.4. Цель и задачи исследования
Глава 2. Биомеханика ходьбы в норме и
критерии антропоморфности протеза
2.1. Биомеханические исследования ходьбы в норме и на протезах
2.1.1. Методика автоматизированного анализа ходьбы
2.1.2. Динамический анализ движений
2.1.3. Моделирование тела человека в анализе движений
2.1.4. Аппаратурное обеспечение
2.1.5. Структура автоматизированного анализа ходьбы
2.1.6. Интерпретация результатов автоматизированного анализа ходьбы
2.2. Генерирование движительного толчка
2.3. «Обычная» и специальная ходьба

2.4. Зависимость «угол-момент» в голеностопном суставе
при ходьбе в норме
2.5. Выводы
Глава 3. Теория баллистической ходьбы в норме и на протезе
3.1. Баллистическая ходьба в норме
3.1.1. Понятие баллистической синергии
3.1.2. Участие колена в толчковой синергии
3.2. Баллистическая ходьба на протезе
3.2.1. Активные и пассивные моменты в суставах
3.2.2. Модель цикла шага. Баллистические пассивные фазы
3.2.3. Модель цикла шага. Активная фаза
3.2.4. Компенсаторная синергия ходьбы на протезе
3.2.5. Моделирование балансирования на одной ноге
3.3. Выводы
Глава 4. Теория построения антропоморфных протезов
нижней конечности
4.1. Задача синтеза искусственного шарнира для протеза
нижней конечности
4.1.1. Анатомический прототип для моделирования момента
4.1.2. Трохоидальная модель рессорной функции
анатомической стопы
4.1.3. Математическая модель искусственного сустава
4.1.4. Синтез трохоидального механизма голеностопного узла
протезной стопы
4.2. Инженерная проработка конструкции голеностопного узла
4.2.1. Подход к конструированию стопы Роллинг
4.2.2. Механизмы настройки и самонастройки в комплексе
разработки протеза как биотехнической системы
4.2.3. Механизм самонастройки на скорость ходьбы

4.3. Инженерная проработка конструкции коленного узла
4.3.1. Подход к конструированию коленного узла типа Роллинг
4.3.2. Подгибание колена в фазу опоры
4.3.3. Механизм коленного узла типа Роллинг
4.4. Выводы
Глава 5. Методика и анализ результатов механических испытаний экспериментальных протезов
5.1. Программа механических испытаний протезной стопы Роллинг
5.1.1. Расширение понятия безопасности пользования протезом
5.1.2. Испытания прочности
5.1.3. Измерение момента при механических испытаниях
5.2. Механические испытания коленного узла Роллинг
5.3. Выводы
Глава 6. Методика и результаты биомеханических испытаний экспериментальных протезов
6.1. Программа биомеханических испытаний
6.2. Результаты биомеханических испытаний
6.3. Биомеханические испытания стопы Роллинг
с настройкой жесткости
6.4. Биомеханические испытания коленного узла
6.4.1. Момент подгибания и индекс симметрии
6.4.2. Давление на культю со стороны гильзы протеза бедра
6.5. Отдаленные результаты реабилитации с новыми протезами
на примере «хоккея на протезах»
6.6. Выводы
Основные результаты диссертационной работы
Список литературы

ГЛАВА 2. БИОМЕХАНИКА ХОДЬБЫ В НОРМЕ
И КРИТЕРИИ АНТРОПОМОРФНОСТИ ПРОТЕЗА.
2.1. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХОДЬБЫ
В НОРМЕ И НА ПРОТЕЗАХ
Рассмотрение теории баллистической ходьбы в норме позволяет выделить ключевой параметр модели протеза как биотехнической системы. Таковым параметром является момент сопротивления угловым перемещениям в суставах протеза, позволяющий протезу адекватно участвовать в изменениях схемы тела при ходьбе. Под адекватностью понимается способность механизма протеза генерировать нелинейный момент сопротивления в искусственном суставе, подобный регистрируемому в соответствующем анатомическом суставе. Антропоморфность момента заключается в медленном росте сопротивления в начальной фазе подвижности сустава с последующим нелинейно-быстрым ростом сопротивления.
2.1.1 .МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИЗА ХОДЬБЫ
Само включение суставных моментов в схему разработки технических средств компенсации при утрате части конечности становится возможным только при наличии эффективных методов регистрации и анализа движений. До появления автоматизированных оптических систем типа Peak, Vicon и других (Келли, 2003) вычисление суставных моментов требовало исключительных трудозатрат и по большей части служило теоретическим построениям. Понятие «автоматизированного анализа ходьбы», вошедшего в современную практику биомеханических лабораторий, ассоциируется с комплексом аппаратурного и программного обеспечения для регистрации, обработки и анализа оптических и динамических характеристик ходьбы испытуемого (Simon, 2004).