БИОМЕХАНИКА ХОДЬБЫ В НОРМЕ И ПРИ НАЛИЧИИ ПРОТЕЗА НОГИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСА Xsens

PDF

DOI: https://doi.org/10.14529/hsm230418

Аннотация

Цель: сравнительная оценка кинематики движений человека с протезом и без протеза с использованием компьютерного комплекса захвата движений. Материалы и методы. Исследование проводилось с использованием компьютерного комплекса захвата движений Xsens. В исследовании приняли участие 2 добровольца, схожих по антропометрическим данным: № 1 – здоровый доброволец (масса тела 78,1 кг), № 2 – доброволец с ампутированной левой нижней конечностью на уровне верхней 1/3 бедра (масса тела без протеза 67 кг). Сравнительная оценка ходьбы со скоростью 3 км/ч на расстояние 100 м проводилась на беговой дорожке Life Fitness. Для косвенного определения энергетической стоимости ходьбы проводилось измерение ЧСС до ходьбы и сразу после. Результаты. У добровольца с протезом при ходьбе на тредбане со скоростью 3 км/час зафиксированы большие (на 28,5 %) вертикальные колебания таза, большая вариация вертикальных ускорений таза. У добровольца с протезом ходьба на 100 м приводит к увеличению ЧСС на 22 уд./мин (с 74 до 96 уд./мин), что в совокупности с кинематическими параметрами ходьбы свидетельствует о существенно большем количестве энергии, затрачивающемся на движение. Заключение. На основе данных, полученных с комплекса Xsens, а также расчётных массовых параметров сегментов тел разработана методика и определены максимальные усилия в точках контакта с поверхностью беговой дорожки, а также энергетические затраты на движение по изменению ЧСС. Поскольку ЦТ расположен в зоне таза, то для повышения оперативности отмеченных выше измерений для будущих исследований предлагается использовать тазовый сенсор (pelvis). В этом случае не потребуется численное дифференцирование, так как система Xsens это делает на аппаратном уровне для всех сегментов тела человека.

Литература

1. Белянин, О.Л. Биомеханика ходьбы инвалидов при коротких культях бедер на усовершенствованных протезах / О.Л. Белянин, Л.М. Смирнова, И.М. Беляев // Вестник гильдии протезистов-ортопедов. – 2003. – № 2. – С. 18–24.
2. Григоренко, Д.Н. Анализ кинематических параметров движений в упражнении «подъем по штурмовой лестнице на четвертый этаж учебной башни» / Д.Н. Григоренко, К.К. Бондаренко, С.В. Шилько // Рос. журнал биомеханики. – 2012. – Т. 16, № 2 (56). – С. 95–106.
3. Кручинин, П.А. Об использовании свойств решений оптимальных механических задач при оценке эффективности движений человека. Материалы Всероссийской научно-практической конференции по вопросам спортивной науки в детско-юношеском спорте и спорте высших / П.А. Кручинин. – М.: ГКУ «ЦСТиСК» Москомспорта, 2016. – С. 189–195.
4. Рукина, Н.Н. Особенности биомеханических характеристик опороспособности и походки у пациентов с экзопротезом нижней конечности / Н.Н. Рукина, А.Н. Кузнецов, А.Н. Белова // Рос. журнал биомеханики. – 2014. – Т. 18, № 3 (65). – С. 389–397.
5. Ципин, Л.Л. Анализ движения общего центра масс легкоатлетов-спринтеров при старте / Л.Л. Ципин, М.А. Самсонов // Рос. журнал биомеханики. – 2013. – Т. 17, № 3 (61). – С. 122–130.
6. Brave steps to the future. https://kinez.ru/en.
7. Freedom Innovations Portfolio. https://us.proteor.com/freedom-innovations-portfolio.
8. Looney, D.P. Metabolic Costs of Military Load Carriage over Complex Terrain / D.P. Looney // Military Medicine. – 2018. – Vol. 183. – P. 357–362.
9. MTw Awinda. – https:/www.movella.com/products/wearables/xsens-mtw-awinda.
10. Pandolf, K.B. Metabolic energy expenditure and terrain coefficients for walking on snow / K.B. Pandolf, M.F. Haisman, R.F. Goldman // Ergonomics. – 1976. – Vol. 19. – Р. 683–690.
11. Products and services from Ottobock. https:/www.ottobock.com.
12. The Most Advanced Lower Limb Prosthetics in the World– https:/www.blatchfordmobility.com.
13. Voloshina, A.S. Biomechanics and energetics of walking on uneven terrain / A.S. Voloshina, A.D. Kuo, M.A. Daley // Journal Experimental Biology. – 2013. – Vol. 216. – Р. 3963–3970.
14. Welfare Equipment. www.nabtesco.com/en/products/welfare.html.