Как Полужесткие Стельки Обеспечивают Контроль Стопы У Пациентов С Гемипарезом? Улучшение Коррекции Походки С Помощью Экзоскелета

Полужесткие стельки служат необходимой механической основой для экзоскелетов, приводимых в движение тросами Боудена, используемых в реабилитации. Они в первую очередь функционируют как точки крепления со стороны стопы, преобразуя натяжение тросов в контролируемое движение лодыжки. Используя определенный уровень жесткости, эти стельки гарантируют, что сила, генерируемая экзоскелетом, эффективно передается на стопу для коррекции нарушений походки без ущерба для стабильности пациента.

Основная функция полужесткой стельки — действовать как передаточный механизм; она преобразует силу натяжения тросов в эффективную силу реакции опоры, позволяя точно корректировать свисание стопы и инверсию, защищая стопу от чрезмерного давления.

Механика передачи силы

Действие в качестве критической точки опоры

Чтобы система тросов Боудена работала, тросы должны иметь надежную точку крепления. Полужесткая стелька обеспечивает это крепление, позволяя тросам оказывать значительное тяговое усилие без проскальзывания или деформации конструкции обуви.

Без этой специфической жесткости натяжение тросов терялось бы из-за растяжения материала, а не движения сустава.

Обеспечение двунаправленного движения

Эти стельки поддерживают передачу силы в двух различных направлениях: тыльное сгибание (поднятие стопы) и подошвенное сгибание (опускание стопы).

Поскольку стелька проходит по всей длине стопы и сохраняет свою форму, экзоскелет может точно регулировать угол лодыжки на обеих фазах цикла ходьбы.

Преобразование вспомогательной силы

Конечная цель экзоскелета — генерировать силу реакции опоры (GRF) для продвижения или стабилизации пациента.

Стелька гарантирует, что вспомогательная сила, обеспечиваемая двигателями, успешно передается через структуру стопы и в землю, а не рассеивается мягкой, амортизирующей вставкой обуви.

Коррекция паттернов походки при гемипарезе

Устранение свисания стопы

Пациенты с гемипарезом часто страдают от свисания стопы, когда передняя часть стопы волочится по земле. Жесткость стельки гарантирует, что при натяжении троса вся передняя часть стопы равномерно поднимается.

Более мягкая стелька просто сгибалась бы вверх у носка, не поднимая фактический вес стопы.

Коррекция инверсии стопы

Помимо простого подъема, эти стельки помогают корректировать инверсию стопы (заворачивание стопы внутрь).

Предоставляя стабильную, полужесткую платформу, система может прикладывать крутящий момент для правильного выравнивания лодыжки, предотвращая боковую нестабильность, приводящую к подворачиванию.

Понимание компромиссов

Баланс жесткости и комфорта

Эффективность системы зависит от специфической жесткости материала.

Если стелька слишком жесткая, она становится неудобной для ношения, потенциально вызывая точки давления или ограничивая естественную сенсорную обратную связь.

Эффективность против потерь энергии

Если стелька слишком гибкая, система теряет эффективность. Трос натягивается, но энергия тратится на изгиб резиновой стельки, а не на движение лодыжки.

Обозначение "полужесткий" представляет собой рассчитанный компромисс: достаточно жесткий для передачи силы, но достаточно гибкий, чтобы его можно было носить в течение длительного времени.

Оптимизация результатов для пациентов

При выборе или разработке интерфейса для пациента с гемипарезом цель состоит в том, чтобы максимизировать передачу силы при сохранении податливости.

Если ваш основной фокус — коррекция походки: Отдавайте предпочтение более высокой жесткости стельки, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент для коррекции сильного свисания стопы или инверсии.
Если ваш основной фокус — длительное использование: Выбирайте стельку с большей податливостью, чтобы уменьшить усталость и точки давления, принимая небольшое снижение эффективности передачи силы.

Успех заключается в обеспечении того, чтобы стелька действовала как бесшовный мост между мощностью робота и анатомией пациента.

Сводная таблица:

Характеристика	Роль в передаче силы	Преимущество для пациентов с гемипарезом
Точка опоры	Обеспечивает надежное крепление троса	Гарантирует, что сила перемещает сустав, а не обувь
Жесткость материала	Минимизирует рассеивание энергии	Эффективно поднимает переднюю часть стопы для исправления свисания стопы
Стабильная платформа	Обеспечивает точное приложение крутящего момента	Корректирует инверсию стопы и улучшает стабильность
Полужесткая конструкция	Балансирует эффективность и податливость	Улучшает носимость для длительной терапии

Как крупный производитель, обслуживающий дистрибьюторов и владельцев брендов, 3515 предлагает комплексные производственные возможности для всех типов обуви, опираясь на нашу флагманскую серию Safety Shoes. Наш обширный портфель охватывает рабочую и тактическую обувь, обувь для активного отдыха, тренировочную обувь и кроссовки, а также классическую и официальную обувь для удовлетворения разнообразных оптовых потребностей.

Хотите оптимизировать характеристики обуви для специализированных медицинских или реабилитационных применений? Сотрудничайте с нами, чтобы использовать наш опыт промышленного производства и высококачественный поиск материалов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить, как наши решения для обуви могут повысить ценность вашей продуктовой линейки и поддержать ваш рост.

Ссылки

Lizeth H. Sloot, Conor J. Walsh. Effects of a soft robotic exosuit on the quality and speed of overground walking depends on walking ability after stroke. DOI: 10.1186/s12984-023-01231-7

Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .