Евсеев С.П., Курдыбайло С.Ф., Сусляев В.Г. Материально-техническое обеспечение адаптивной физической культуры (АФК)
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 215. Коленный модуль Hy-Stan 5-Bar Pneumatic Knee Disarticulation
Рис. 216. Коленный модуль Medipro 0М8
Hy-Stan 5-Bar Pneumatic Knee Disarticulation (TK-5PS10) (рис. 215). Этот
полицентрический пятиосный коленный модуль с пневматическим узлом
предназначен для инвалидов, перенесших вычленение в коленном суставе.
Конструкция предоставляет протезисту возможность, используя множество
настраиваемых параметров, максимально приблизить ее динамические
характеристики к локомоциям сохраненной конечности. Обеспечивается
наилучшее соотношение устойчивости и динамичности. Конструкция
коленного модуля рассчитана на активных пациентов и спортсменов. Имеется
возможность детальной настройки положения мгновенного центра вращения и
траектории его движения за период шага. Повышение устойчивости при
касании пяткой поверхности опоры достигается с помощью регулировки
чувствительности демпфирующего элемента к весу пользователя, который
настраивается в статическом режиме в положении стоя. Конструкция этого
коленного модуля гарантирует сохранение высоких эксплуатационных и
191
биомеханических характеристик в широком диапазоне темпа и скорости
ходьбы. Рама выполнена по прогрессивной технологии Graph-Lite из
графитового композита. Общая длина 247 мм, вес 1170 г, максимальный угол
сгибания 135°, максимальный вес пользователя 100 кг.
Австралийская фирма Medipro выпускает значительное количество
различных конструкций коленных модулей, предназначенных пациентам с
различным уровнем двигательной активности. Коленный полицентрический
модуль ОМ8 (рис. 216) имеет алюминиевую раму, обладает высокой
устойчивостью, рассчитан на пациентов с низким и средним уровнем
двигательной активности. Угол сгибания 160°. Очень легкий, его вес 426 г,
высота 128 мм, максимальный вес пользователя 100 кг.
Коленные полицентрические модули OFM1/KFM1 (рис. 217, 218) также
имеют алюминиевую раму. Первый из них предназначен пациентам,
перенесшим ампутацию на уровне верхней трети бедра, второй — вычленение
в коленном суставе или имеющим длинную культю бедра. KFM1 имеет
специальную конструкцию, которая допускает отведение и приведение в
пределах ±10°, а также юстировку положения коленного модуля в пределах ±5
мм. Благодаря универсальной конструкции обе модели могут использоваться с
фиксатором коленного шарнира с ручным управлением. Имеется возможность
полного отключения фиксатора. Коленные модули рассчитаны на пациентов с
низким и средним уровнем двигательной активности. Вес модулей
соответственно 585 и 600 г, угол сгибания до 150°, вес пользователя 100 кг.
Коленный модуль OFM2 (рис. 219) является одноосной и очень легкой
конструкцией, рассчитан на пациентов с низким и средним уровнем
двигательной активности. Имеет прочную алюминиевую раму, снабжен
настраиваемым тормозным механизмом. Вес модуля 425 г, высота 95 мм,
максимальное сгибание до 145°, максимальный вес пользователя 100 кг.
Коленный модуль ОР2 (рис. 220) является полицентрическим механизмом,
рама выполнена из алюминия, рассчитан на пациентов со средним уровнем
двигательной активности. Мгновенная ось вращения значительно смещена
кзади и кверху, что обеспечивает большую стабильность. Отдельно
192
регулируемые параметры сгибания и разгибания. Вес конструкции 613 г,
высота 188 мм, максимальный угол сгибания 150°, максимальный вес
пользователя 100 кг.
Рис. 217. Коленный модуль Medipro 0FM1
Рис. 218. Коленный модуль Medipro KFM1
Рис. 219. Коленный модуль Medipro OFM2
Коленный модуль ОР4 (рис. 221) является моноцентрической
конструкцией, рама также выполнена из алюминия, снабжен настраиваемой
тормозной системой, имеет пневматический узел для управления фазой
переноса, уменьшающий энергозатраты при ходьбе. Пневматический узел
рассчитан на пользователей с небольшой массой тела. Предназначен для
пациентов со средним и средневысоким уровнем двигательной активности. Вес
конструкции 623 г, максимальный угол сгибания 145°.
Коленные модули ОНРЗ/КНРЗ (рис. 222, 223) являются
полицентрическими пятиос-ными конструкциями. Предназначены в основном
193
для активных пользователей, имеющих длинную культю бедра или перенесших
вычленение в коленном суставе. Обладают хорошей устойчивостью при
стоянии. Контроль фазы переноса реализуется с помощью пневматического
узла. Имеется возможность настройки параметров сгибания и разгибания,
возможность юстировки при установке модуля в пределах ±5 мм. Конструкция
модуля КНРЗ обеспечивает отведение и приведение в пределах ±10°. Вес
каждого из модулей составляет 850 г, максимальный угол сгибания 150°, вес
пользователя 100 кг.
Рис. 220. Коленный модуль Medipro ОР2
Рис. 221. Коленный модуль Medipro 0Р4
Рис. 222. Коленный модуль Medipro ОНРЗ
194
Рис. 223. Коленный модуль Medipro КНРЗ
Коленные модули ОН5/КН5 (рис. 224, 225) являются полицентрическими
пятиосными конструкциями и рассчитаны на пациентов со средневысоким и
высоким уровнем двигательной активности. Позволяют выполнять быструю
ходьбу и бег. Конструкция включает настраиваемый гидравлический узел.
Независимо регулируются параметры сгибания и разгибания. Разгибанию
способствует специальная пружина, которая также имеет свои настройки.
Предусмотрена юстировка модуля при его установке в пределах ±5 мм. Модуль
КН5 имеет возможность приведения и отведения ±10°. Вес коленных модулей
760 г, максимальный угол сгибания 148°, вес пользователя 100 кг.
Коленные модули ОН6/КН6 (рис. 226, 227) также являются
полицентрическими конструкциями, рассчитанными на активных и очень
активных пользователей. Конструкции снабжены гидравлическим узлом и по
своим функциональным возможностям и конструктивным параметрам
аналогичны предыдущей паре коленных модулей. Максимальный вес
пользователя 136 кг. Вес конструкции 760 г.
Рис. 224. Коленный модуль Medipro 0Н5
195
Рис. 225. Коленный модуль Medipro КИ5
Рис. 226. Коленный модуль Medipro 0Н6
Рис. 227. Коленный модуль Medipro КН6
В настоящее время на европейском и мировом рынке одно из лидирующих
мест занимает концерн Ossur. Для активной и быстрой ходьбы, участия в
спортивных играх, например игре в гольф на протезе бедра, занятий
физической культурой, спортивной деятельностью этим концерном разработана
серия полицентрических коленных модулей под общим названием Total Knee,
внешний вид которых показан на рис. 228.
В этих коленных модулях имеется механизм подрессоренного подгибания,
который смягчает ударные нагрузки и давление на культю, имитирует
естественное движение колена при сгибании. Кроме того, геометрические
параметры модуля создают запирающий момент при разогнутом состоянии, что
обеспечивает безопасность от подгибания в течение всей фазы опоры и
переката; при размыкании модуля происходит легкий переход в фазу переноса.
Коленный модуль Total Knee 2100 рассчитан на пользователей, весом до 125 кг.
Он имеет увеличенный объем гидравлической системы в сравнении с Total
Knee 2000, что обеспечивает работоспособность при значительной нагрузке и
196
высокой активности, предусмотрена регулировка поднятия пятки при
разгибании во время бега, модуль снабжен охлаждающим ребристым
радиатором для регулировки температуры гидравлической жидкости во время
движения. Для модулей Total Knee характерна семизвенная конструкция с
углом сгибания до 160° и регулируемым сгибанием в фазе опоры. Ходьба на
протезе бедра с использованием коленного модуля Total Knee показана на рис.
229.
Рис. 228. Гидравлические полицентрические коленные модули Total Knee
концерна Ossur
Концерном Ossur разработан и выпускается новый коленный модуль с
гидравлическим узлом Mauch SNS (Swing and Stance control), рама которого
выполнена из формованного графита и кевлара. Коленный модуль получил
название XG (Extreme Graphite) (рис. 230). Этот модуль отличается легкостью,
высокой прочностью и надежностью, имеет пирамидные адаптеры на
дистальном и проксимальном концах, что позволяет устанавливать его
практически на любом протезе бедра. Конструкция имеет небольшие размеры,
197
что позволяет добиться хорошей косметической отделки протеза.
Гидравлический коленный модуль Mauch XG представляет собой одноосную
конструкцию, обеспечивающую регулировку ходьбы с разной скоростью.
Максимальное сгибание коленного модуля возможно до угла 135°.
Максимальный вес пользователя 130 кг. Ось коленного модуля установлена на
роликовых подшипниках. По индивидуальным заказам коленный модуль может
комплектоваться гидравлическим узлом с пониженным сопротивлением либо
узлом с улучшенной динамикой. В коленном модуле предусмотрен фиксатор с
ручным управлением, который может быть отключен специальным
переключателем.
Кроме того, разработан коленный модуль Mauch Gaitmaster (рис. 231), в
котором также использован гидравлический узел Mauch SNS. Он также
используется для регулировки (оптимизации) параметров шага при
передвижении с различной скоростью. Рама выполнена полностью из
алюминия. Максимальный вес пользователя 147 кг. Максимальное сгибание до
угла 1 3 5°. Так же, как и в предыдущей конструкции, по индивидуальным
заказам коленный модуль может комплектоваться гидравлическим узлом с
пониженным сопротивлением либо узлом с улучшенной динамикой. В
проксимальной части модуля имеется площадка с четырьмя отверстиями для
крепления с помощью болтов любого адаптера либо приемной гильзы. В этом
модуле также предусмотрен фиксатор с ручным управлением, который может
быть отключен специальным переключателем.
198
Рис. 229. Про та бедра концерна Ossur
Рис. 230. Коленный модуль Mauch XG
Рис. 231. Коленный модуль Mauch Gaitmaster
Концерном Ossur в сотрудничестве с Массачусеттским технологическим
институтом (США) была разработана новая концепция создания протезных
изделий, которая нашла свое воплощение в технологии Bionic. Данная
концепция предполагает применение биологических принципов к изучению и
разработке инженерных систем, особенно электронных. Применительно к
сфере протезирования и ортезирования эта концепция открывает новые
перспективы и возможности в плане реализации стремлений к возможно более
полной интеграции электронных и механических компонентов, называемых
«умными структурами» (smart structures), с человеческим организмом с целью
замены или восстановления анатомических структур или физиологических
процессов. Одним из фундаментальных понятий этой области знаний является
искусственный интеллект — способность компьютера или другой машины
адаптировать свои действия к меняющимся условиям в соответствии с
прошлым опытом. Иными словами, это устройство, которое способно
накапливать и применять знания. «Умные структуры» включают в себя
199
сенсоры, исполнительные механизмы и элементы, реализующие искусственный
интеллект. Они способны, имитируя человеческую реакцию, адаптироваться к
изменяющимся внешним условиям, менять свою конфигурацию и
препятствовать собственному разрушению.
Рис. 232. Коленный модуль PJieo Knee концерна Ossur
Применение «умных структур» в сфере протезирования открывает новые
возможности не только замены анатомических структур, но и имитации
физиологических процессов.
На основании разработанной концепции и проведенных исследований
была создана принципиально новая конструкция коленного модуля,
получившего название Rheo Knee, а также готовящаяся к серийному
производству модель коленного модуля Power Knee. Созданная конструкция
коленного модуля Rheo Knee отличается ото всех серийных, широко известных
моделей наличием искусственного интеллекта. Вторая конструкция коленного
модуля — Power Knee — будет отличаться наличием встроенного источника
электроэнергии.
Коленный модуль Rheo Knee (рис. 232, 233) состоит из двух «умных
структур». Первая из них — динамический матричный алгоритм обучения:
электронная схема анализирует походку пользователя, выполняя измерения
приложенной силы и угла сгибания в модуле с частотой 1000 раз в секунду.
Реализованный алгоритм искусственного интеллекта автоматически обучается
индивидуальным особенностям ходьбы, распознавая и соответствующим
образом подстраиваясь под разный темп и скорость ходьбы, а также стояния на
месте. Вторая структура — магни-тореологический исполнительный механизм.
200