Редактирование: Разработка и анализ функционального протеза руки с нейрофизиологической системой управления
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
| Текущая версия | Ваш текст | ||
| Строка 20: | Строка 20: | ||
Утрата руки для любого человека становиться большой трагедией в жизни и меняет ее переломным образом. Человек начинает испытывать большой дискомфорт в ведении повседневных дел, ему сложно выполнять даже простейшие операции, будь то почистить мандарин или завязать шнурки. Если утрачена одна рука, человек способен в большинстве бытовых ситуаций справить второй рукой. Если утеряны обе конечности, то человек становиться полностью не дееспособным. Можно ли представить, какая это трагедия для музыканта, художника, инженера? Что в такой ситуации делать отцу или матери, которые воспитывают детей? | Утрата руки для любого человека становиться большой трагедией в жизни и меняет ее переломным образом. Человек начинает испытывать большой дискомфорт в ведении повседневных дел, ему сложно выполнять даже простейшие операции, будь то почистить мандарин или завязать шнурки. Если утрачена одна рука, человек способен в большинстве бытовых ситуаций справить второй рукой. Если утеряны обе конечности, то человек становиться полностью не дееспособным. Можно ли представить, какая это трагедия для музыканта, художника, инженера? Что в такой ситуации делать отцу или матери, которые воспитывают детей? | ||
| − | Согласно статистике, на 10000 мужского и женского населения России четыре человека в год утрачивают конечность в результате травмы. Среди больных с ампутационными дефектами, лица с ампутациями верхних конечностей составляют 8%. При этом вычленение и ампутационная культя плеча на различных уровнях — в 24.5% случаев, культя предплечья — 29.4%, культя кисти — 3.9%, культя пальцев кисти — 42.2%. | + | Согласно статистике, на $10000$ мужского и женского населения России четыре человека в год утрачивают конечность в результате травмы \cite{Travm}. Среди больных с ампутационными дефектами, лица с ампутациями верхних конечностей составляют $8\%$. При этом вычленение и ампутационная культя плеча на различных уровнях — в $24.5\%$ случаев, культя предплечья — $29.4\%$, культя кисти — $3.9\%$, культя пальцев кисти — $42.2\%$ \cite{MSE}. |
| − | Таким образом, в год число людей, нуждающихся в протезировании в результате травм, по городу Санкт-Петербург (с численностью населения более 5 млн. человек) составляет более 160 человек. По России – более 4 592 человек в год. С учетом пациентов, нуждающихся в протезировании в результате патологий, не связанных с травмами (диабет, болезни сосудов, врожденные патологии и т. д.), число нуждающихся в протезировании значительно превышает 4 592 человек в год. С учетом пациентов, получивших травму в предыдущие годы, данная цифра значительно возрастет. Согласно источнику ежегодно в России на протезно-ортопедических предприятиях выпускается до 8.5 тысяч косметических и тяговых протезов верхних конечностей (данные до 2006 года). | + | Таким образом, в год число людей, нуждающихся в протезировании в результате травм, по городу Санкт-Петербург (с численностью населения более $5$ млн. человек) составляет более $160$ человек. По России – более $4 592$ человек в год. С учетом пациентов, нуждающихся в протезировании в результате патологий, не связанных с травмами (диабет, болезни сосудов, врожденные патологии и т. д.), число нуждающихся в протезировании значительно превышает $4 592$ человек в год. С учетом пациентов, получивших травму в предыдущие годы, данная цифра значительно возрастет. Согласно источнику \cite{Struct} ежегодно в России на протезно-ортопедических предприятиях выпускается до $8.5$ тысяч косметических и тяговых протезов верхних конечностей (данные до $2006$ года). |
Не вызывает сомнений, что задача по возврату человеку функций утраченной руки представляет большую актуальность. При современном развитии науки и техники, а также медицины, наиболее возможным вариантом представляется создание электромеханических протезов, по внешнему виду и функционалу походящих на природные конечности. | Не вызывает сомнений, что задача по возврату человеку функций утраченной руки представляет большую актуальность. При современном развитии науки и техники, а также медицины, наиболее возможным вариантом представляется создание электромеханических протезов, по внешнему виду и функционалу походящих на природные конечности. | ||
| Строка 33: | Строка 33: | ||
В данной работе проводится разработка и исследование функционального протеза руки с нейрофизиологической системой управления. Получены следующие результаты: | В данной работе проводится разработка и исследование функционального протеза руки с нейрофизиологической системой управления. Получены следующие результаты: | ||
| − | + | $\--$ Проведен анализ анатомии и принципов работы человеческой руки. Определены основные параметры, которым должен удовлетворять протез. Определены основные виды жестов, которые протез должен воспроизводить. | |
| − | + | $\--$ Разработана и собрана модель функционального протеза руки на нитевых тягах. Для изготовления применена технология 3D прототипирования. | |
| − | + | $\--$ Разработана и собрана модель модульного протеза руки. | |
| − | + | $\--$ Проведен анализ кинематики модульного протеза руки. Получены уравнения траекторий фаланг и кончика пальца. Проведен анализ основных видов захватов, которые может совершать протез. Достигнута повторяемость 6 из 7-ми видов захватов. | |
| − | + | $\--$ Проведен анализ динамики модульного протеза руки. Получено выражение для усилий, развиваемых на кончике пальца. Данных усилий достаточно, чтобы протезом можно было брать и удерживать большую часть предметов, используемых в быту. | |
| − | + | $\--$ Проведено конечноэлементное моделирование модуля палец. Проанализировано распределения напряжений в деталях. По результатам моделирования получено в каких местах возникают концентраторы напряжений и из каких материалов стоит изготавливать протез. | |
| − | + | $\--$ Разработана система регистрации мышечной активности на основе датчиков электрического потенциала с сухим контактом с кожей. Система позволяет управлять протезом осознанно. | |
| − | + | $\--$ Проведены клинические испытания на пациенте подросткового возраста с врожденным пороком развития (аплазией) верхней конечности на уровне верхней трети предплечья. | |
Функциональный протез в связке с электромиографической системой управления позволил пациенту осознанно манипулировать предметами, что значительно упростило его повседневную жизнь. | Функциональный протез в связке с электромиографической системой управления позволил пациенту осознанно манипулировать предметами, что значительно упростило его повседневную жизнь. | ||
| Строка 55: | Строка 55: | ||
Дальнейшие шаги, планируемые в данной работе: | Дальнейшие шаги, планируемые в данной работе: | ||
| − | + | $\--$ Снижение уровня шумов, создаваемых двигателями. | |
| − | + | $\--$ Анализ усилий, создаваемых протезом при различных видах хватов. | |
| − | + | $\--$ Организация системы обратной связи для протеза. | |
| − | + | $\--$ Применение массива электродов для регистрации сигналов с мышц, что позволит создать более совершенное управление протезом. | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
