在外骨架辅助行走时,部,膝盖和脚关节的力量:比较模拟人机交互的方法
Gabriela B De Carvalho1, Vishnu D Chandran2, Ann M Spungen3,4
1Department of Biomedical Engineering, New Jersey Institute of Technology, Newark, New Jersey, United States of America.
PloS one
|August 29, 2025
概括
这项研究开发了一种计算框架,用于量化外骨辅助行走 (EAW) 的关节力. 该框架准确地估计了力量,有助于评估骨折风险.
科学领域:
- 生物力学
- 机器人技术
- 整形医学
背景情况:
- 下肢外骨架有助于行走,但可以改变关节负荷.
- 量化关节力量对于评估骨健康和骨折风险至关重要.
- 在外骨辅助行走 (EAW) 过程中,现有的力量量化方法可能存在局限性.
研究的目的:
- 开发和验证使用ReWalk P6.0外骨架量化关节,膝关节和脚关节的计算框架.
- 用现有文献数据比较无助行走中的关节力量.
- 评估四种不同的人机交互在欧洲逮捕令的模拟方法.
主要方法:
- 在OpenSim中创建了一个特定的主题的虚拟模拟器,用于无助行走和EAW.
- OpenSim Moco被用来计算部,膝盖和脚的关节反应力.
- 采集了三维运动,地面反应力,电肌图和外骨架编码器数据.
主要成果:
- 在无助行走过程中计算的关节力与现有的体内和模拟数据相匹配.
- 在无助行走时,关节的压力峰值在3. 10-5. 83之间.
- 对于EAW的四种模拟方法产生了2.82-5.83BW的峰值压力.
结论:
- 开发的计算框架提供了一种低风险,具有成本效益的方法来量化EAW期间的联合负载.
- 这一框架可以帮助评估严重下肢骨损失的患者的长骨负荷和骨折风险.
- 这项研究为外骨架使用过程中人机交互的生物力学提供了宝贵的见解.
