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Choosing appropriate prosthetic ankle work to reduce the metabolic cost of individuals with transtibial amputation.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2018-Oct-17 , DOI: 10.1038/s41598-018-33569-7 Kimberly A Ingraham 1 , Hwan Choi 2 , Emily S Gardinier 2 , C David Remy 1 , Deanna H Gates 2
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2018-Oct-17 , DOI: 10.1038/s41598-018-33569-7 Kimberly A Ingraham 1 , Hwan Choi 2 , Emily S Gardinier 2 , C David Remy 1 , Deanna H Gates 2
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Powered ankle prostheses have been designed to reduce the energetic burden that individuals with transtibial amputation experience during ambulation. There is an open question regarding how much power the prosthesis should provide, and whether approximating biological ankle kinetics is optimal to reduce the metabolic cost of users. We tested 10 individuals with transtibial amputation walking on a treadmill wearing the BiOM powered ankle prosthesis programmed with 6 different power settings (0-100%), including a prosthetist-chosen setting, chosen to approximate biological ankle kinetics. We measured subjects' metabolic cost of transport (COT) and the BiOM's net ankle work during each condition. Across participants, power settings greater than 50% resulted in lower COT than 0% or 25%. The relationship between power setting, COT, and net ankle work varied considerably between subjects, possibly due to individual adaptation and exploitation of the BiOM's reflexive controller. For all subjects, the best tested power setting was higher than the prosthetist-chosen setting, resulting in a statistically significant and meaningful difference in COT between the best tested and prosthetist-chosen power settings. The results of this study demonstrate that individuals with transtibial amputation may benefit from prescribed prosthetic ankle push-off work that exceeds biological norms.
中文翻译：
选择合适的假肢踝关节工作可以降低小腿截肢患者的代谢成本。
动力踝关节假肢旨在减轻小腿截肢患者在行走过程中所经历的能量负担。关于假肢应提供多少动力，以及近似生物踝动力学是否是降低使用者代谢成本的最佳选择，仍存在一个悬而未决的问题。我们测试了 10 名经过胫骨截肢的患者，他们佩戴 BiOM 驱动的踝关节假肢在跑步机上行走，该假肢具有 6 种不同的功率设置 (0-100%)，包括假肢师选择的设置，选择近似生物踝关节动力学。我们测量了受试者在每种情况下的代谢运输成本 (COT) 和 BiOM 的净踝关节工作量。在参与者中，功率设置大于 50% 会导致 COT 低于 0% 或 25%。不同受试者之间的功率设置、COT 和净踝关节功之间的关系差异很大，这可能是由于 BiOM 反射控制器的个体适应和利用所致。对于所有受试者，最佳测试功率设置高于假肢师选择的设置，导致最佳测试功率设置和假肢师选择的功率设置之间的 COT 存在统计上显着且有意义的差异。这项研究的结果表明，经过胫骨截肢的个体可能会受益于超出生物学标准的规定的假肢踝关节推离工作。
更新日期：2018-10-17
中文翻译：
选择合适的假肢踝关节工作可以降低小腿截肢患者的代谢成本。
动力踝关节假肢旨在减轻小腿截肢患者在行走过程中所经历的能量负担。关于假肢应提供多少动力，以及近似生物踝动力学是否是降低使用者代谢成本的最佳选择，仍存在一个悬而未决的问题。我们测试了 10 名经过胫骨截肢的患者，他们佩戴 BiOM 驱动的踝关节假肢在跑步机上行走，该假肢具有 6 种不同的功率设置 (0-100%)，包括假肢师选择的设置，选择近似生物踝关节动力学。我们测量了受试者在每种情况下的代谢运输成本 (COT) 和 BiOM 的净踝关节工作量。在参与者中，功率设置大于 50% 会导致 COT 低于 0% 或 25%。不同受试者之间的功率设置、COT 和净踝关节功之间的关系差异很大，这可能是由于 BiOM 反射控制器的个体适应和利用所致。对于所有受试者，最佳测试功率设置高于假肢师选择的设置，导致最佳测试功率设置和假肢师选择的功率设置之间的 COT 存在统计上显着且有意义的差异。这项研究的结果表明，经过胫骨截肢的个体可能会受益于超出生物学标准的规定的假肢踝关节推离工作。
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