在下肢假肢插座中评估接口压力:比较FEM和在翻转模拟器上的实验测量
Maïalen Matray1, Xavier Bonnet1, Pierre-Yves Rohan1
1Arts et Métiers Institute of Technology, Université Sorbonne Paris Nord, IBHGC - Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak, HESAM Université, 151 boulevard de l'Hôpital, 75013 Paris, France.
Journal of biomechanics
|January 8, 2025
概括
这项研究通过将一种新型压力传感系统集成到3D打印的插座中,验证了用于下肢假体的有限元分析 (FEA). FEA准确地预测了残余肢体/插座接口压力,从而实现了数据驱动的假肢设计,以提高用户舒适度.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 假肢和整形手术
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 不适当的下肢假肢插座适合导致疼痛和皮肤问题.
- 目前的安装方法依赖于主观的视觉检查和患者的反.
- 需要在剩余肢体/插座接口上进行客观压力监测.
研究的目的:
- 验证有限元分析 (FEA) 模型用于预测下肢假肢的接口压力.
- 为FEA验证引入一个低成本,准确的压力传感系统.
- 推进数据驱动的插座设计,以提高假肢用户的舒适性.
主要方法:
- 开发了一个低成本的压力传感系统,集成到3D打印的假肢插座中.
- 使用一个翻转模拟器和假肢来复制跨余肢/插座相互作用.
- 在模拟器上执行FEA,并将预测压力与七个地点的实验测量进行比较.
主要成果:
- FEA模型对模拟四肢几何学具有很高的灵敏度.
- 通过精确的几何学,FEA预测了接口压力,平均绝对误差为12kPa.
- 开发的系统成功地使FEA能够根据实验数据进行验证.
结论:
- 这项工作推进了FEA的验证,用于估计残余肢体/插座接口压力.
- 通过该系统验证的FEA在设计患者特定的假肢插座方面具有重大潜力.
- 数据驱动的插座设计最终可以提高假肢用户的舒适性和幸福感.
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