Теоретико-методическое обоснование выбора новых подходов к созданию функциональных протезов нижних конечностей

Автор: Шибкова Д.З., Эрлих В.В.

Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu

Рубрика: Восстановительная и спортивная медицина

Статья в выпуске: 4 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Цель: обосновать наиболее перспективные подходы к технологии разработки протезов нижней конечности на основе теоретико-методологического анализа новейшей информации и практических разработок по тематике исследования. Материалы и методы. Проведен анализ теоретических, методологических и методических статей из базы данных Scopus и РИНЦ с целью выявления и обобщения перспективных подходов к созданию отечественных функциональных протезов нового поколения. Результаты. С точки зрения теории управления существуют два основных критерия для выбора параметров максимально функционального протеза: достижение цели движения и минимизация затраченных ресурсов. Для пациентов с протезами бедра и голени оптимальной по энергетическим затратам является ходьба в произвольном темпе. На основе методов структурного и функционального анализа положений теории автоматического управления предложены схемы управления бионическими протезами, отличающиеся простотой настройки, повышенной надежностью, удобством использования, что позволит максимально заменить ампутированную конечность при значительно меньших по сравнению с зарубежными образцами затратах. Выполнен ряд оригинальных научных исследований, нацеленных на реализацию комплексного подхода к решению проблемы. Разработаны конструкции макета модульного бионического протеза голени и стопы, в том числе из новых композитных материалов, а также предложена реализация человеко-машинного интерфейса. Заключение. Теоретико-методологическим обоснованием новых технологий производства протезов должен стать системный подход, который обеспечит решение трех взаимосвязанных задач: технологической (повышение функциональности протезов, в том числе за счет композитных материалов), биомеханической (снижение энергетических ресурсов организма и повышение комфортности выполнения сложных видов двигательных действий), социальной (повышение качества жизни потребителя и адекватности стоимости медицинского реабилитационного изделия).

Еще

Биомеханические показатели ходьбы, оценка эффективности движений, ресурсосберегающий подход, функциональный протез нижних конечностей

Короткий адрес: https://sciup.org/147247678

IDR: 147247678   |   DOI: 10.14529/hsm240422

Список литературы Теоретико-методическое обоснование выбора новых подходов к созданию функциональных протезов нижних конечностей

  • Барынкин, И.С. Проектирование и исследование новой конструкции активного экзоскелета нижних конечностей / И.С. Барынкин, А.С. Смирнов // Экстремальная робототехника. – 2022. – № 1 (33). – С. 505–521.
  • Влияние темпа на параметры ходьбы здоровых и пациентов с разным уровнем ампутации конечности / Н.Н. Рукина, А.Н. Белова, А.Н. Кузнецов, В.В. Борзиков // Рос. журнал биомеханики. – 2016. – Т. 20, № 1. – С. 58–69. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2016.1.05
  • Встречаемость симптомов остеоартрита у инвалидов с односторонней транстибиальной ампутацией на этапе первичного протезирования / О.И. Хохлова, Е.М. Васильченко, А.М. Берман, О.В. Жатько // Реабилитация – XXI век: традиции и инновации: сб. ст. IV Нац. конгресса с междунар. участием (08–09 сент. 2021 г.). – СПб.: OOO «ЦИАЦАН», 2021. – С. 277–284.
  • Гладышев, А.Р. Разработка и исследование механической конструкции макета модульного бионического протеза ноги и системы управления / А.Р. Гладышев, А.В. Гладышева // Фундамент. и приклад. проблемы техники и технологии. – 2018. – № 1 (327). – С. 139–145.
  • Гойдина, Т.А. Исследование рынка систем управления биоэлектрическими протезами верхних конечностей / Т.А. Гойдина, А.В. Кобелев, А.В. Писарева // Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии – ФРЭМЭ'2020: тр. XIV Междунар. науч. конф. с науч. молодежной школой им. И.Н. Спиридонова (01–03 июля 2020 г.). Т. 1: Владимир-Суздаль: Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых. – 2020. – С. 218–226.
  • ГОСТ Р 53869-2021. Протезы нижних конечностей. Технические требования. – М.: Стандартинформ, 2021. – 12 с.
  • Завьялов, С.А. Технологии биоуправляемых протезов сегодня и завтра / С.А. Завьялов, А.Ю. Мейгал // Journal of Biomedical Technologies. – 2015. – № 2. – С. 36–42.
  • Исаева, Е.К. Разработка бионического протеза для нижних конечностей / Е.К. Исаева // Студенческая научная весна: тез. докл. Всерос. студенческой конф., посвящ. 175-летию Н.Е. Жуковского (01–30 апр. 2022 г.). – М.: Издат. дом «Научная библиотека», 2022. – С. 182–183.
  • Министр промышленности РФ Денис Мантуров провёл совещание по развитию производства протезно-ортопедических изделий в России // INFOLine, ИА (по материалам Правительства РФ). 2023. - https://advis.ru/php/view_news_ajax.php?id=FF293EA7-1C24-904B-AD2B-E7 B64550830B (дата обращения: 07.04.2024).
  • Образцов, М.С. Физические упражнения в реабилитации после ампутации конечности / М.С. Образцов, О.А. Савченко, И.А. Бебко // Актуальные вопросы физического воспитания и адаптивной физической культуры в системе образования: сб. материалов VI Всерос. с междунар. участием науч.-практич. конф. (18–19 апр. 2024 г.). – Волгоград: Волго-град. гос. академия, 2024. – С. 94–98.
  • Проект методических рекомендаций (приложение к Письму ФБМСЭ от 14.06.2023 № 35221.ФБ.77/2023) Ч. 15.2. Протезы нижних конечностей. – https://www.invalidnost.com/MSE/ FB/2023/TSR/Proekt_MR_po_protezam_NK.pdf (дата обращения: 04.04.2024).
  • Проектирование элементов протеза коленного сустава из композитов / С.Б. Сапожников, А.В. Безмельницын, М.В. Жихарев и др. // Человек. Спорт. Медицина. – 2023. – Т. 23, № 4. – С. 163–171. DOI: 10.14529/hsm230420
  • Прокопенко, Р.А. Протез коленного сустава при ампутации на уровне бедра / Р.А. Прокопенко // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. – 2016. – Т. 15, № 1. – С. 43–48. DOI: 10.18821/1681-3456-2016-15-1-43-48
  • Резник, И. Части тела: как рынок протезов в России пошел на взлет / И. Резник // Мед. технологии. 05.02.2024. – https://www.rbc.ru/industries/news/65377d919a7947c1f7a2dd21 (дата обращения: 04.04.2024).
  • Синегуб, А.В. Концепт остеоинтеграционной системы экзопротеза бедра с нейромышечным интерфейсом / А.В. Синегуб, М.В. Черникова, Е.В. Фогт // Системы. Методы. Технологии. – 2023. – № 3 (59). – С. 31–37. DOI: 10.18324/2077-5415-2023-3-31-37.
  • Смирнова Л.М. Инструментальное обеспечение универсальной измерительно-информационной системы для оценки эффективности протезирования и ортезирования нижних конечностей / Л. М. Смирнова // Биотехносфера. – 2017. – № 5 (53). – С. 10–16.
  • Смирнова Л.М. Перегрузка сохранной стопы как показатель необходимости ортопедического обеспечения пациентов после ампутации нижней конечности // Физ. и реабилитац. медицина. – 2022. – Т. 4, № 4. – С. 34–43. DOI: 10.26211/2658-4522-2022-4-4-34-43
  • Создание системы автоматического управления бионическим роботизированным протезом голени / Г.Н. Буров, О.Л. Белянин, В.А. Большаков, А.С. Дробаха // Физ. и реабилитац. медицина. – 2022. – Т. 4, № 4. – С. 44–50. DOI: 10.26211/2658-4522-2022-4-4-44-50
  • Солодимова, Г.А. Информационно-измерительная система бионического протеза нижней конечности / Г.А. Солодимова, А.Н. Спиркин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2018. – № 1 (23). – С. 57–65. DOI: 10.21685/2307-5538-2018-1-9
  • Эрлих, В.В. Биомеханика ходьбы в норме и при наличии протеза ноги с использованием комплекса Xsens / В.В. Эрлих, В.В. Епишев, С.Б. Сапожников // Человек. Спорт. Медицина. – 2023. – Т. 23, № 4. – С. 145–154. – DOI: 10.14529/hsm230418
  • Kaufman, K.R. Gait asymmetry of transfemoral amputees using mechanical and micro-processor-controlled prosthetic knees / K.R. Kaufman, S. Frittoli, C.A. Frigo // Clinical Biomechanics. – 2012. – Vol. 27 (5). –P. 460–465. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2011.11.011
  • Morgenroth, D.C. Osteoarthritis in the disabled population: a mechanical perspective / D.C. Morgenroth, A.C. Gellhorn, P. Suri // Physical medicine and rehabilitation. – 2012. – Vol. 4 (5). – P. S20–S27. – DOI: 10.1016/j.pmrj.2012.01.003
Еще
Статья обзорная