一个人类假肢合的肌肉骨模型,用于跨肢截肢者

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 截肢者往往会经历改变的生物力学和肌肉激活模式.
• 现有的评估假肢设备的方法缺乏详细的动力分析.
• 了解假肢对肌肉力量的影响对于改善步态和减少二次伤害至关重要.

研究的目的:

• 开发和验证一个人体假肢配合全身肌肉骨模型.
• 分析不同假肢器件对截肢者的关节扭矩和肌肉力量的影响.
• 提供一种基于肌肉水平运动学的新方法来评估假肢.

主要方法:

• 一个由肌肉驱动的人体模型与一个由机器驱动的机器人假肢模型的集成.
• 使用截肢者的实验数据进行逆动力学和动力学计算.
• 使用被动和自主开发的机器人假肢对四名跨肢截肢者的实验验证.
• 估计完整和残余四肢的关节角度,扭矩和肌肉力.

主要成果:

• 该模型成功估计了跨肢截肢患者在行走过程中的运动参数.
• 肌肉力量大小分析显示,大腿后部肌肉在剩余四肢中起着重要的补偿作用.
• 肌肉力对称性分析表明,具有较高阻尼力的活体假肢更适合快速行走,而较低阻尼的假肢更适合慢步行.

结论:

• 开发的人体假肢肌肉骨模型为分析假肢影响提供了全面的方法.
• 这些发现提供了对优化机器人假肢设计和不同步行速度的控制策略的见解.
• 该模型增强了对截肢者步行的肌肉水平动力学的理解,有助于开发更有效的假肢解决方案.