Индивидуально спроектированный протез ноги позволяет добиться естественной походки

Затем исследователи, используя математическую модель, подобрали жесткость и геометрию моделируемого протеза ноги, чтобы создать траекторию голени, которая была близка к траектории мерного движения здорового человека. При разработке протеза они отказались от копирования анатомической человеческой ноги и придерживались другого подхода, основанного на осознании того, что люди с ампутацией, потерявшие конечность ниже колена, не могут чувствовать действия протеза ноги, поскольку он не связан с нервной системой.

Полученная форма ноги похожа на боковую сторону лыж и может быть индивидуально конфигурирована с помощью всего нескольких переменных, таких как масса тела и размер, которые модифицированы в генетическом алгоритме. Подошвенный участок протеза изготовлен из обработанного нейлона, материала, выбранного за его способность накопления энергии. Чтобы проверить модель прототипа, исследователи создали несколько протезов ног для добровольцев в Индии. Они подсчитали, что при массовом производстве такой протез может стоить на порядок меньше, чем имеющиеся на рынке продукты. Исследование было опубликовано в “Журнале механизмов и робототехники” (Journal of Mechanisms and Robotics) в марте 2018 года.

"Хорошо, что протез ведет себя не как здоровая нога, здесь нет лодыжки или плюсневого сустава – это единая комплексная структура, поскольку в первую очередь нас волнует то, как голень движется в пространстве. Большая часть тестирования протеза проводилась в помещении, но один парень выбежал на улицу, ему это очень понравилось, — сказал ведущий автор Амос Винтер (Amos Winter), инженер-механик из МТИ. — Обычная пассивная нога, изготовленная из углеродного волокна, на рынке США будет стоить от 1000 до 10 000 долларов. Представьте, что вы идете к своему протезисту, который выполняет несколько измерений, отправляет их нам обратно, а мы высылаем вам индивидуально разработанную нейлоновую ногу за несколько сотен баксов".

Исследователи сотрудничают с Vibram, который производит резиновые подошвы для гибких походных ботинок и кроссовок, которые выглядят как натуральные ноги. Компания разрабатывает естественное покрытие для протеза, которое также придаст ноге некоторую силу сцепления с грязными или скользкими поверхностями. Исследователи планируют протестировать протезы и покрытия на добровольцах в Индии в 2018 году.

Ссылки по теме:

Массачусетский технологический институт