Variable-stiffness prosthesis improves biomechanics of walking across speeds compared to a passive device
Notice bibliographique
Résumé
Ankle push-off power plays an important role in healthy walking, contributing to center-of-mass acceleration, swing leg dynamics, and accounting for 45% of total leg power. The majority of existing passive energy storage and return prostheses for people with below-knee (transtibial) amputation are stiffer than the biological ankle, particularly at slower walking speeds. Additionally, passive devices provide insufficient levels of energy return and push-off power, negatively impacting biomechanics of gait. Here, we present a clinical study evaluating the kinematics and kinetics of walking with a microprocessor-controlled, variable-stiffness ankle-foot prosthesis (945 g) compared to a standard low-mass passive prosthesis (Ottobock Taleo, 463 g) with 7 study participants having unilateral transtibial amputation. By modulating prosthesis stiffness under computer control across walking speeds, we demonstrate that there exists a stiffness that increases prosthetic-side energy return, peak power, and center-of-mass push-off work, and decreases contralateral limb peak ground reaction force compared to the standard passive prosthesis across all evaluated walking speeds. We demonstrate a significant increase in center-of-mass push-off work of 26.1%, 26.2%, 29.6% and 29.9% at 0.75 m/s, 1.0 m/s, 1.25 m/s, and 1.5 m/s, respectively, and a significant decrease in contralateral limb ground reaction force of 3.1%, 3.9%, and 3.2% at 1.0 m/s, 1.25 m/s, and 1.5 m/s, respectively. This study demonstrates the potential for a quasi-passive microprocessor-controlled variable-stiffness prosthesis to increase push-off power and energy return during gait at a range of walking speeds compared to a passive device of a fixed stiffness.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».