Буров Геннадий Николаевич — кандидат технических наук, руководитель научного направления Института протезирования и ортезирования, ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, ул. Бестужевская, 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; e-mail: zxzy@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-4700-6632.
Белянин Олег Леонидович — ведущий научный сотрудник отдела биомеханических исследований ОДС Института протезирования и ортезирования, ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, ул. Бестужевская, 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; e-mail: belynin.oleg41@bk.ru; https://orcid.org/0000-0002-4700-6632.
Большаков Владимир Александрович — старший научный сотрудник проектно-конструкторского отдела Института протезирования и ортезирования, ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, ул. Бестужевская, 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; e-mail: pko09_903@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-5889-3759.
Дробаха Алёна Сергеевна — младший научный сотрудник проектно-конструкторского отдела Института протезирования и ортезирования, ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России, ул. Бестужевская, 50, Санкт-Петербург, 195067, Российская Федерация; e-mail: drobaha-alena@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-9822-2792.
В рубрике: Оригинальные исследования
Год: 2022 Том: 4 Номер журнала: 4
Страницы: 44-50
Тип статьи: scientific and practical
УДК: 617.57-089.28
DOI: 10.26211/2658-4522-2022-4-4-44-50
Введение. Разработка системы управления подвижной шарнирной стопой протеза голени на основе биоэлектрических сигналов от её мышц продолжает оставаться актуальной проблемой, так как существующие стопы с механическим управлением из всего спектра задач педипулирования позволяют восстановить только пассивную слабо амортизированную опороспособность и частично подвижность. При бипедальной стойке и ходьбе они создают также достаточно напряжённую статодинамическую устойчивость.
Цель. Совершенствование протезирования инвалидов с ампутационными дефектами голени расширением функциональных возможностей протеза с биоэлектрическим управлением.
Материалы и методы. Задачи конструирования механизма искусственной стопы с подвижным шарниром решались с использованием классических методов теории механизмов и машин применительно к специфике объекта. Идеология разработки и расчета системы управления основана на теории следящих систем. Входной сигнал от биообъекта — мышц голени или датчика движений коленного сустава — адаптируется к системе управления использованием функциональных преобразователей. Повышение помехозащищённости достигается использованием широтно-импульсного кодирования сигналов. Плавность движений и стабилизация положений механизма достигаются применением глубокой обратной связи. В качестве сервосистем использованы концевые ограничители работы привода по объёму движений и самотормозящаяся муфта обгона двухстороннего действия.
Результаты. Проведённое исследование позволило выполнить проработку чертежа общего вида макета протеза стопы, осуществить выпуск рабочих чертежей макета и изготовить макет, демонстрирующий работу инновационной системы управления.
Обсуждение. Проведён анализ управляемых стоп фирм Ottobock, Park Industries Inc, Blatchford Endolite. Отмечено, что при высокой функциональности стопы сложны, дорогостоящи и относятся к пассивным.
Заключение. Выполненное исследование открыло возможность создания протеза голени с управляемой стопой с использованием биоэлектрического сигнала или сигнала от механодатчика.
Ключевые слова: биоэлектрическое управление, искусственная стопа, механодатчик, протез голени
1. Реабилитация инвалидов: национальное руководство / под редакцией Г.Н. Пономаренко. — М: ООО Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2018. — 736 с. ISBN 978-5-9704-4589-1.
2. Труханов К.А., Прокопенко Р.А. Анализ кинематики коленного модуля с гидравлическим исполнительным механизмом и сопоставление результатов расчета с поведением коленного сустава человека при ходьбе // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. — 2014. — № 11. — С. 52-71.
3. Янковский В.М., Черникова М.В., Кузичева А.Д., Фогт Е.В. Медицинские аспекты протезирования пациентов после ампутации на уровне голени с использованием цифровых технологий // Гений ортопедии. — 2022. — Т. 28. — №4. — С. 495-502.
4. Smirnova LM. Biomechanical indicators of intact limb overload in transtibial and transfemural amputees and patients with disarticulation in the hip joint.
Orthopaedic genius. 2018;24(1):50-6.