Когда у вас протез конечности, езда на велосипеде становится особенно сложной задачей. Несмотря на то, что существуют профессиональные модели, предназначенные для велосипедистов, нелегко найти протез, идеально подходящий для спортсменов. Поскольку физические ограничения варьируются от велосипедиста к велосипедисту, у спортсменов должно быть много разных версий этих дорогостоящих протезов, чтобы они могли проверить, какой из них наиболее подходит.Протезирование для велосипедистов — теперь оптимизировано с научной точки зрения
Исследователи из Института производственной инженерии и автоматизации им. Фраунгофера IPA в Штутгарте построили мобильную биомеханическую измерительную станцию и разработали подходящий тестовый протез. Работа, которую координировала д-р Аня Хиршмюллер из Медицинского центра Университета Фрайбурга, проводилась в сотрудничестве с Центром и отделом велоспорта Национального паралимпийского комитета Германии (DBS). «Мы можем идеально настроить тестовый протез для каждого человека», — объясняет ученый Fraunhofer IPA Флориан Блаб. «Впервые мы переводим субъективное восприятие спортсменов на научный уровень».
Раньше ортопеды должны были регулировать каждый протез вручную.Общая цель исследователей, работающих над проектом, — установить объективные параметры, которые позволят им проверить, насколько хорошо подходит протез и как движется спортсмен. Используя эти параметры, они могут настроить протез в точном соответствии с физическими характеристиками пользователя, уровнем подготовки и массой тела. В лаборатории движения спортсмен сидит на велотренажере — циклоэргометре — с маркерами, прикрепленными к различным точкам на его теле.
Когда они крутят педали, от восьми до двенадцати инфракрасных камер записывают положение каждого маркера с точностью до полмиллиметра. Датчики на педалях измеряют силу, прилагаемую спортсменом к педалям во всех трех пространственных направлениях. «Эти данные говорят нам как о силе, которую прилагает сустав, так и о том, какую работу выполняют мышцы», — говорит Блаб.
Например, если эргометр регистрирует 300 ватт, ученые могут проверить, вырабатывает ли спортсмен эти 300 ватт или ему приходится усерднее работать, чтобы компенсировать потерю мощности из-за протеза или неправильных движений.Моделирование и тестовые велосипеды помогают понять это правильно
Чтобы убедиться, что протезы идеально подогнаны, исследователи сначала обрабатывают собранные данные с помощью программного обеспечения. Эта программа имитирует все возможные корректировки и определяет три или четыре лучших, которые ученые затем опробуют в живом тесте со спортсменом. Тестовый протез позволяет им быстро и легко регулировать настройки, не меняя протез.
Эти настройки включают длину протеза, положение подушечки стопы и точку, в которой подошва прикрепляется к педали велосипеда.Исследователи будут использовать тренировочный лагерь немецких спортсменов для сбора данных перед Паралимпийскими играми.
Их цель — установить долгосрочное сотрудничество с национальной сборной Германии по паралимпийскому спорту, которое продолжится и после Паралимпийских игр 2016 года, и обеспечить будущие поколения спортсменов необходимыми протезами.