Modeling and Simulation of Prosthetic Gait Using a 3-D Model of Transtibial Prosthesis
Modeling and Simulation of Prosthetic Gait Using a 3-D Model of Transtibial Prosthesis
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使用小腿假肢 3D 模型对假肢步态进行建模和仿真
DOI：
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Daniel Guardiola
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Lely Adriana Luengas;Esperanza Camargo;Daniel Guardiola
世界上有许多截肢者，包括哥伦比亚，有数百万人被截肢，有许多人被截肢，有许多人被截肢，有许多人被截肢，有许多人被截肢。从政治上讲，政治上的斗争和政治上的斗争是不可能的，因为政治上的斗争和政治上的斗争是不可能的。本文主要研究了生物力学与生物力学之间的关系、生物力学与生物力学之间的关系、生物力学与生物力学之间的关系、生物力学与生物力学之间的关系、生物力学与生物力学之间的关系、生物力学与生物力学之间的关系。在拉格朗日理论的基础上，建立了一种新的人类市场模型，并对其进行了分析。在三维实现软件Solidworks®上，用块图（diagram de bloques）对蛋白质的跨骨活性进行建模和局部建模；在Matlab®中建立模型，并对其过程进行分析，以确定蛋白质的分子水平。在正常情况下，我们可以用正常情况下的蛋白质模型来观察正常情况下的蛋白质模型，也可以用正常情况下的蛋白质模型来观察。研究结果表明：模型模型的计算结果与模型模型的计算结果一致；模型模型的计算结果与模型模型的计算结果一致；模型模型的计算结果与模型模型的计算结果一致；模型模型的计算结果与参数的计算结果一致；分析电影的组合模式，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析电影的比例，分析文学的比例。在此基础上，我们提出了一种基于生物力学的模拟实验方法，并将其应用于生物力学的模拟实验中，并将其应用于模拟实验中。包括哥伦比亚在内，全世界有超过1000万截肢者。膝关节以下截肢，或经胫骨截肢，是非常常见的。由于生理上的变化影响了跨胫截肢者，他们的步态的生物力学被改变，并可能显著影响他们的活动能力。为了确定跨胫截肢者的动态行为，了解他们的生物力学行为，以促进他们的物理康复，提出了利用计算模型生成的仿真来研究假肢步态。利用拉格朗日分析建立了人类步态模型，以描述这组运动特征的能量交换。此外，利用Solidworks®软件进行三维设计，获得了主动跨骨假体的数学模型（框图）。在Matlab®中对该模型进行分析，模拟假体的使用情况。为了观察假体的步态，将正常步态模型改为假体模型的一条腿。通过建模得到的结果在关节范围和时空参数方面与前人的研究结果一致。对模型行为的运动学分析表明，假体为身体提供支撑，并允许在没有身体部分的情况下有效地步态，并且通过对模型步态模式的分析产生的数据与现有文献中的数据相对应。近年来，模拟在医学背景下的有用性已被观察和验证。这种特殊的模拟应该对正在学习假肢步态生物力学的学生以及在该领域工作的医生有用。包括哥伦比亚在内的世界上有许多被截肢的人，他们有许多被截肢的人，他们有许多被截肢的人，他们有许多被截肢的人，他们有许多被截肢的人，他们有许多被截肢的人。Devido作为mudancas siologicas, se apresentam nos amputados transtibiais,一个mecanica da marcha ve-se alterada e颇得chegar afetar价格cativamente mobilidade做sujeito。摘要：为了研究<s:1>截肢者交叉交叉的相容性，建立了一种新型的生物力学模型，并提出了一种新型的生物力学模型，用于研究截肢者交叉交叉的动力学过程。在此基础上，我们构建了一个人类市场模型，我们也构建了一个能量模型，我们也构建了一个能量模型，我们也构建了一个能量模型，我们也构建了拉格朗日模型。在Solidworks®软件的三维实现中，我们观察了一个模型模型数学（图de bloques）来描述一个参与者的动态转换活动；在Matlab®com中建立模型，并对其过程进行分析，以实现数据处理的自动化。正常情况下，没有模型可以代替正常情况下的模型，也没有模型可以代替正常情况下的模型。其结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果是：模型的结果；分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析电影对电影的影响，分析文学对电影的影响。在此基础上，我们提出了一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议，一个关于模拟的建议。
espanolEl numero de amputados en el mundo, incluida Colombia, es de mas de diez millones de personas, siendo la amputacion por debajo de rodilla, o amputacion transtibial, bastante recurrente. Debido a los cambios fisiologicos que se presentan en los amputados transtibiales, la mecanica de la marcha se ve alterada y puede llegar a afectar significativamente la movilidad del sujeto. Con el fin de conocer el comportamiento dinamico de los amputados transtibiales, y generar conocimiento para entender la conducta biomecanica de ellos y asi ayudar en el proceso de rehabilitacion fisica de estos sujetos, se propuso estudiar la marcha protesica desde simulaciones generadas de un modelo computacional. Para ello se construyo un modelo de la marcha humana haciendo uso del intercambio de energia que se presenta en este movimiento, empleando el analisis de Lagrange. Tambien se obtuvo el modelado matematico (diagrama de bloques) de una protesis transtibial activa a partir del diseno en 3D realizado en el software Solidworks®; este modelo se proceso en Matlab® con el fin de emular el uso de la protesis. En el modelo de la marcha normal obtenido se reemplazo una de las piernas por el modelo de la protesis para observar la marcha protesica. Los resultados del modelo tanto en valores de los rangos articulares como en parametros espacio-temporales se encuentran acordes con lo observado en otros estudios. El analisis cinematico del comportamiento del modelo muestra que la protesis proporciona soporte al cuerpo y permite la marcha en ausencia del segmento corporal, ya que los datos arrojados por el modelo del patron de la marcha obtenido concuerdan con los datos existentes en literatura. Esta propuesta de simulacion es una ayuda para asegurar el aprendizaje del estudiante y del medico respecto al comportamiento biomecanico de la marcha protesica, puesto que en los ultimos anos se ha visto y comprobado la utilidad del uso generalizado de simulaciones en el ambito medico. EnglishThere are over 10 million amputees in the world, including in Colombia. Amputation below the knee, or transtibial amputation, is extremely common. Due to the physiological changes that affect transtibial amputees, the biomechanics of their gait is altered and may significantly affect their mobility. To determine the dynamic behavior of transtibial amputees and generate knowledge about their biomechanical behavior to facilitate their physical rehabilitation, it was proposed to study prosthetic gait using simulations generated by a computational model. A model of human gait was constructed using Lagrangian analysis to describe the interchange of energy that characterizes this set of movements. In addition, a mathematical model (block diagram) of an active transtibial prostheses was obtained through 3D design using Solidworks® software. This model was analyzed in Matlab® to simulate the use of the prosthesis. To observe the prosthetic gait, the model of normal gait was altered to replace one of the legs using the model of the prosthesis. The results obtained through this modeling agreed with the results of previous studies with respect to both articular range and spatial-temporal parameters. A kinematic analysis of the model’s behavior showed that the prosthesis provides support to the body and allows for an effective gait in the absence of the body part, and the data produced by this analysis of the model’s gait pattern correspond to data in the existing literature. In recent years, the usefulness of simulations in the medical context has been observed and verified. This particular simulation should be useful to students who are learning about the biomechanics of prosthetic gait as well as to medical doctors working in this field. portuguesO numero de amputados no mundo, incluida a Colombia, e de mais de dez milhoes de pessoas, sendo a amputacao abaixo do joelho, ou amputacao transtibial, bastante recorrente. Devido as mudancas siologicas que se apresentam nos amputados transtibiais, a mecânica da marcha ve-se alterada e pode chegar a afetar signi cativamente a mobilidade do sujeito. Com o objetivo de conhecer o comportamento dinâmico dos amputados transtibiais, e gerar conhecimento para entender a conduta biomecânica deles e assim ajudar no processo de reabilitacao fisica destes sujeitos, se propos estudar a marcha protetica desde simulacoes geradas de um modelo computacional. Para isso, construiu-se um modelo da marcha humana fazendo uso do intercâmbio de energia que se apresenta neste movimento, empregando a analise de Lagrange. Tambem se obteve a modelagem matematica (diagrama de bloques) de uma protese transtibial ativa a partir do desenho em 3D realizado no software Solidworks®; este modelo se processou em Matlab® com o objetivo de emular o uso da protese. No modelo da marcha normal obtido se substituiu uma das pernas pelo modelo da protese para observar a marcha protetica. Os resultados do modelo tanto em valores dos rangos articulares quanto em parâmetros espaco-temporais se encontram acordes com o observado em outros estudos. A analise cinematica do comportamento do modelo mostra que a protese proporciona suporte o corpo e permite a marcha em ausencia do segmento corporal, devido a que os dados obtidos pelo modelo de patrao da marcha concordam com os dados existentes em literatura. Esta proposta de simulacao e uma ajuda para assegurar a aprendizagem do estudante e do medico respeito ao comportamento biomecânico da marcha protetica, uma vez que nos ultimos anos se tem visto e comprovado a utilidade do uso generalizado de simulacoes no âmbito medico.