Diseño y evaluación preliminar de una estrategia de control de la marcha para prótesis de cadera, rodilla y tobillo...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Robótica de rehabilitación
• Biomecánica

Sus antecedentes:

• Las personas con amputación de cadera (HD) experimentan limitaciones significativas de movilidad debido a la ausencia de articulaciones de cadera, rodilla y tobillo.
• Las prótesis pasivas convencionales de cadera, rodilla y tobillo requieren amplios movimientos compensatorios, lo que lleva a la fatiga del usuario y a posibles problemas de salud a largo plazo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar una estrategia de control centrada en el usuario y adaptable a la velocidad de marcha para una prótesis motorizada de cadera, rodilla y tobillo (HKAF) en personas con amputación de cadera.
• Para emular las características de la marcha de los amputados transfemorales usando una nueva prótesis de cadera con sensores internos.

Principales métodos:

• Se desarrolló un prototipo de prótesis "Power Hip", equipado con sensores internos (IMU, células de carga, codificadores articulares) para eliminar la necesidad de sensores externos.
• Se implementó una estrategia de control de la marcha jerárquica para procesar los datos del sensor para calcular y activar los estados deseados de la articulación de la cadera.
• Los datos cinemáticos y de los sensores a bordo se recopilaron y analizaron de un participante con amputación de cadera a través de varias velocidades de caminata (lento, a su propio ritmo, rápido).

Principales resultados:

• El Power Hip permitió velocidades de marcha que oscilaban entre 0,69 y 1,01 m/s, con parámetros de zancada comparables a las medidas de resultado de la amputación transfemoral.
• Se lograron velocidades de extensión de cadera (60,2-104,9°/s) alineadas con la cinemática transfemoral, aunque se redujo la flexión de la rodilla en la fase de swing.
• Demostró un rango de movimiento de cadera de 52°, superando las articulaciones de cadera pasivas convencionales, y exhibió una adaptación automática a diferentes velocidades de caminata.

Conclusiones:

• El Power Hip desarrollado y su estrategia de control ofrecen un avance prometedor para las personas con amputación de cadera, mejorando el rendimiento y la adaptabilidad al caminar.
• Esta tecnología tiene el potencial de mejorar significativamente la calidad de vida de las personas con amputaciones en el nivel de la cadera al proporcionar una marcha más natural y eficiente.
• Una mayor investigación y desarrollo en prótesis motorizadas puede conducir a soluciones más sofisticadas para restaurar la movilidad y la función.