Metody badawcze konstrukcji protez kończyn dolnych w aspekcie walidacji tych rozwiązań

• Authors: Zaczyk Marcin , Jasińska-Choromańska Danuta

Title variants

EN

Research Methods for the Construction of Lower Limb Prostheses in the Aspect of Validation of These Solutions

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

Materiał. W pracy skupiono się na przedstawieniu wymagań stawianych protezom kończyn dolnych zarówno dla wyrobów produkowanych seryjnie, jak i wyrobów w formie indywidualnego zaopatrzenia ortopedycznego. Przedstawiono szereg dostępnych metod badawczych protez kończyny dolnej wg wytycznych od zawartych w normach po alternatywne i metody badawcze dla wyrobów w formie indywidualnego zaopatrzenia ortopedycznego. Metoda. Analizie poddano pięć metod badawczych. Część z nich stanowiła metody doświadczalne z zastosowaniem różnej aparatury pomiarowej z metodami opartymi na symulacjach komputerowych pokazujących w sposób wirtualny zachowanie się badanej protezy. Dynamikę pracy protezy należy rozpatrzyć w zależności od aktywności pacjenta i tak też ją badać. Analizę wykonano, stosując ocenę ilościową i jakościową przedmiotu badań. Wyniki. Wynikiem pracy jest analiza przedstawionych i dostępnych metod badawczych protez stopy/kończyn dolnych w aspekcie walidacji tych rozwiązań. Przeprowadzona analiza pokazała, że dokonanie analitycznych obliczeń lub symulacji komputerowych na zaproponowanym rozwiązaniu (jako badania wstępne, dopasowujące rozpatrywane rozwiązanie protezy pod cechy osobnicze pacjenta) zmniejszy prawdopodobieństwo, że wybrane rozwiązanie jest nieprawidłowo opracowane pod wymagania wybranego pacjenta. Wnioski. Z przeprowadzonej analizy różnych technik badań protezy kończyny dolnej wynika, że w przypadku badań produktów seryjnych przed poddaniem badaniom doświadczalnym (wymaganym) w laboratorium warto walidować je, wykorzystując komputerowe symulacje. Dla zaopatrzenia indywidualnego badanie protez nie jest wymaganiem, ale zastosowanie alternatywnych badań dla protez przez symulacje komputerowe pozwoli produkować jednostkowo lepsze protezy. Takie podejście pozwoli w projekcie uwzględnić cechy osobnicze pacjenta i wyeliminować błędy w konstrukcji.

EN

Objective. The work has focused on presenting the requirements for lower limb prostheses for serially produced products as well as products in the form of individual orthopedic supplies. A number of available test methods for lower limb prostheses are presented, according to the guidelines included in the standards, and alternative test methods for products in the form of an individual orthopedic supply. Methods. Five research methods were analyzed. Some of which were experimental methods using different measuring apparatus with methods based on computer simulations showing the virtual behavior of the examined prosthesis. The dynamics of prosthesis work should be considered depending on the patient’s activity and so should be examined. The analysis was performed using the quantitative and qualitative evaluation of the subject research. Results. The results of the work is the analysis of presented and available test methods of the foot/lower limb prostheses in the aspect of these solutions validation. The conducted analysis showed that performing analytical calculations or computer simulations on the proposed solution (as preliminary tests, matching the considered prosthesis solution under the patient’s peculiar features) will reduce the probability that the chosen solution is incorrectly developed under the requirements of the selected patient. Conclusions. The analysis of various techniques of testing the lower limb prosthesis shows that in the case of testing serial products before undergoing experimental (required) testing in the laboratory, is worth validating them using computer simulations. For individual supply, examination of prostheses is not a requirement, but the use of alternative tests for prostheses by computer simulations will allow to produce better prostheses. This approach will allow the project to take into account the peculiar characteristics of the patient and eliminate errors in the design prosthesis.

Keywords

PL

proteza stopy; metody badawcze protez; cykliczny test protezy stopy; statyczny test protezy

EN

prosthetic ankle-foot; testing of prosthetic-foot; the cyclical testing of lower limb prosthetics; the static testing of lower limb prosthetics

• Publisher: Państwowy Fundusz Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych
• Journal: Niepełnosprawność - zagadnienia, problemy, rozwiązania
• Year: 2020
• Issue: 3-4(36-37)
• Pages: 305-323

Dates

published

2021-02-26

Contributors

author

Zaczyk Marcin

• Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska

author

Jasińska-Choromańska Danuta

• Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska

References

• Auer V., Opitz M., Meinungsforschung Orthopädietechnik – Umfrage zur Zukunft der Orthopädietechnik & 3D-Druck, Technikum Wien, Mecuris, 2017
• Ahmed H., Kandil, Finite Element based Model of Modified Niagara Foot and its Effect on Stiffness, Systems and Biomedical Engineering Department Faculty of Engineering-Cairo University Giza, Egypt, International Journal of Computer Applications vol. 3, 2016, (s. 0975-8887)
• Dennerlein F., Starker F., Bewegungsmessung für funktionelle Prothesentests Gait to Robot In: Verl A. (Hrsg.) Bewegungsmessung in der Orthopädietechnik: Aktuelles und Trends aus Forschung und Praxis, 2012, (s. 8-20)
• Faik S., Witteman H., Modeling of impact dynamics: a literature survey, In International ADAMS user conference, Orlando, 2000, (s. 3-10)
• Giberti H., Resta F., Sabbioni E. i pozostali, Development of a Bench for Testing Leg Prosthetics, Special Topics in Structural Dynamics, Volume 6, Springer 2013, (s. 35-45)
• Klodd E., Hansen A., Fatone S., Edwards M., Effects of pros-thetic foot forefoot flexibility on gait of unilateral transtibial pros-thesis users, J Rehab Res Dev. 47(9), 2009, (s. 899–910)
• Oliveira D. S., Rosa S. S. R. F., Development and Experimental Evaluation of a National Prosthetic Foot, Ieee Latin America Transactions, vol. 16 no. 3, 2018, (s. 741-747)
• Pasti T., Stoia D. I., Tascau T., Fatigure device for testing ankle joint endoprostheses, Fiabilitate si Durabilitate – Fiability & Durability No 1/2012 Editura “Academica Brâncuşi”, 2012, (s. 42-48)
• PN-EN ISO 10328:2016-09 – wersja angielska, Protezy – Badanie strukturalne protez kończyny dolnej – Wymagania i metody badań
• PN ISO 22675: 2016-10 – wersja angielska, Protezy – Badanie protez stawu skokowego i stopy – Wymagania i metody badań
• PN-EN ISO 14971:2012 – wersja polska, Wyroby medyczne – Zastosowanie zarządzania ryzykiem do wyrobów medycznych
• PN-EN ISO 22523:2007 – wersja angielska, Zewnętrzne protezy kończyn i zewnętrzne ortezy – Wymagania i metody badań
• PN-EN ISO 9999:2017-02 – wersja angielska, Wyroby pomocnicze dla osób z niepełnosprawnością – Klasyfikacja i terminologia
• Polikow A., Kolesova M., Bogayov P. i pozostali, System Synthesis of a Testbench for Testing Modules and Control System of lower-Limb Prostheses, Sibrocon/SibMedInfo, 2015, (s. 149-155)
• Starker F., Dennerlein F., Blab F., Schneider U., Simulation des Prothesen- -gangs mittels eines Sechs-Achs-Roboters, Orthopädie-Technik 9/1, 2008, (s. 1-7)
• Smith K. C., Gordon A. P., Mechanical Characterization of Prosthetic Feet and Shell Covers Using a Force Loading Apparatus, Experimental Mechanics, Springer, 2017, (s. 953-966)
• Thiele J., Gallinger S., Seufert P. i pozostali, The gait simulator for lower limb exoprostheses-overview and first measurements for comparison of microprocessor controlled knee joints, Facta Universitatis, Mechanical Engineering Vol. 13, Nr 2, 2015, (s. 193-203)