В ЛЭТИ изготовили искусственную стопу из гибкого пластика методом послойного наложения и впервые доказали эффективность разработки с помощью маркерного видеоанализа. Предложенная конструкция обеспечивает амортизацию пятки, что положительно сказывается на состоянии опорно-двигательного аппарата человека с ампутацией голени, сообщает сайт вуза.
Специалисты ЛЭТИ пояснили, что самой важной частью протеза ноги является искусственная стопа, от нее зависит качество ходьбы человека. Протезы стоп подбираются пациенту с учетом уровня его физической активности – от I до IV (от ходьбы по дому до бега). Для людей с активным образом жизни необходимы элементы амортизации, которые смягчают силы толчка во время движения. Важное условие для комфортной и безопасной ходьбы на протезе — плавный перекат с пятки на носок после касания пяткой искусственной стопы о землю. Если в протезе имеются элементы с эффектом накопления и отдачи энергии, то это заметно улучшает качество походки пациента и способствует разгрузке передней группы мышц.
«Нам удалось разработать полностью отечественный узел протеза ноги – стопу для пациентов II уровня активности с ампутацией голени. При его изготовлении использовался метод послойного наложения (технология FDM). Подбирая материалы, заполняемость и паттерны печати, а также проводя исследования механических свойств, мы создали изделие весом до 500 грамм. Тестирование протезов на пациенте проводилось с применением маркерного видеоанализа, в результате чего было подтверждено увеличение мощности опорного толчка и улучшение индекса ходьбы у пациента»., — рассказала автор проекта Олеся Мальцева, студентка 2 курса магистратуры факультета информационно-измерительных и биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
Сначала модели были спроектированы и проверены на способность выдерживать вес человека в 85 кг в компьютерной программе. Затем из гибкого пластика на 3D-принтере напечатали несколько вариантов важного элемента – «подпяточника», которые протестировал пациент, чтобы оценить качество амортизации. .
Впервые исследователи подтвердили эффективность нового протеза стопы с помощью маркерного видеоанализа. Для этого на теле испытателя закрепили пассивные светоотражающие маркеры, по ним система распознавала ключевые точки измерения. Высокочастотные инфракрасные камеры, расположенные по периметру лаборатории, фиксировали перемещение разных частей ноги при ходьбе. Результаты видеоанализа в виде графиков сравнили с показателями ходьбы здорового человека. По словам Олеси Мальцевой биомеханический анализ походки пациента в протезе с разработанной искусственной стопой показал результаты, близкие к нормативным.
Разработчики продолжат тестирование протеза на большем числе пациентов с разным уровнем ампутации. «С помощью предложенной технологии, каждый протез можно делать с учетом индивидуальных особенностей и пожеланий заказчика. Протез содержит модульные компоненты, что позволит заменять их после износа», — уточнила автор проекта.
Научно-исследовательская лаборатория «Системы захвата и моделирования движения»» ЛЭТИ является первой лабораторией, работающей в области технологий трекинга движений в Санкт-Петербурге. Ее работа организована в рамках программы «Приоритет 2030».
В марте 2024 года в ЛЭТИ представили рентгеновского аппарата длиной 25 см для обследования новорожденных, включая недоношенных детей весом всего 500 грамм. Ученые этого вуза ранее разработали навигационный прибор для незрячих людей для ориентировке в пространстве на основе двумерной визуализации звуков. Еще одна разработка ученых ЛЭТИ — это компактное наружное устройство для восстанавлиения дыхания после перенесенных заболеваний легких.
Фото: ЛЭТИ.
