Stair Ascent Phase-Variable Control of a Powered Knee-Ankle Prosthesis.

Passive prostheses cannot provide the net positive work required at the knee and ankle for step-over stair ascent. Powered prostheses can provide this net positive work, but user synchronization of joint motion and power input are critical to enabling natural stair ascent gaits. In this work, we build on previous phase variable-based control methods for walking and propose a stair ascent controller driven by the motion of the user's residual thigh. We use reference kinematics from an able-bodied dataset to produce knee and ankle joint trajectories parameterized by gait phase. We redefine the gait cycle to begin at the point of maximum hip flexion instead of heel strike to improve the phase estimate. Able-bodied bypass adapter experiments demonstrate that the phase variable controller replicates normative able-bodied kinematic trajectories with a root mean squared error of 12.66° and 2.64° for the knee and ankle, respectively. The knee and ankle joints provided on average 0.39 J/kg and 0.21 J/kg per stride, compared to the normative averages of 0.34 J/kg and 0.21 J/kg, respectively. Thus, this controller allows powered knee-ankle prostheses to perform net positive mechanical work to assist stair ascent.

Modeling the Transitional Kinematics Between Variable-Incline Walking and Stair Climbing.

Although emerging powered prostheses can enable people with lower-limb amputation to walk and climb stairs over different task conditions (e.g., speeds and inclines), the control architecture typically uses a finite-state machine to switch between activity-specific controllers. Because these controllers focus on steady-state locomotion, powered prostheses abruptly switch between controllers during gait transitions rather than continuously adjusting leg biomechanics in synchrony with the users. This paper introduces a new framework for powered prosthesis control by modeling the lower-limb joint kinematics over a continuum of variable-incline walking and stair climbing, including steady-state and transitional gaits. Steady-state models for walking and stair climbing represent joint kinematics as continuous functions of gait phase, forward speed, and incline. Transition models interpolate kinematics as convex combinations of the two steady-state models, with an additional term to account for kinematics that fall outside their convex hull. The coefficients of this convex combination denote the similarity of the transitional kinematics to each steady-state mode, providing insight into how able-bodied individuals continuously transition between ambulation modes. Cross-validation demonstrates that the model predictions of untrained kinematics have errors within the range of physiological variability for all joints. Simulation results demonstrate the model's robustness to incline estimation and mode classification errors.

Quantum rate dynamics and charge screening at the nanoscale level.

It has been demonstrated that quantum-rate electrodynamics originate from charged quantum states within redox moieties coupled to electrodes. In this study, we demonstrate that this phenomenon is not restricted to redox reactions, and that it is applicable to certain charge screening conditions that depend on electron-ion pairing phenomena. Quantum-rate electrodynamics governs the dynamics of charged inorganic semiconductor states at the nanoscale level. This makes quantum-rate electrodynamics a crucial factor in the design of tailored interfaces within quantum charge transport, determining the efficiency of these interfaces. The applications of quantum-rate electrodynamics range from sensors to supercapacitors.

Sensibilidad ética en estudiantes versus profesionales de enfermería / Ethical sensitivity in nursing students and professionals / Sensibilidade ética em estudantes e profissionais de enfermagem

RESUMEN Objetivo: comparar la sensibilidad ética de estudiantes de una universidad privada del estado de Puebla versus profesionales de enfermería adscritos a instituciones de salud. Método: comparativo, prospectivo y de corte transversal, en 217participantes divididos en 109 para estudiantes y 108 para profesionales. Se aplicó el instrumento de sensibilidad ética. Se aplico estadística descriptiva y ANOVA de un factor. Resultados:la sensibilidad etica de las enfermeras y enfermeros en general es alta (= 73.14 ±15.38); Sin embargo, en relación al grado académico el promedio de la sensibilidad ética fue más alto en la licenciatura en enfermería (= 74.41 ±14.47) y posgrado en enfermería (= 73.77 ±11.57) en comparación el postécnico en enfermería (= 69.78 ±18.22). Al realizar el análisis de varianza de la ANOVA de un factor,se muestra que no existe diferencia entre el grado académico y la sensibilidad ética (F= 1.865, p = .167). Conclusión: la sensibilidad ética en estudiantes como profesionales de enfermería es alta y no cambia a pesar de que estén en ámbitos hospitalarios o universitarios, por lo que en la profesión de enfermería existen valores consistentes en sus diferentes ámbitos.

ABSTRACTObjective:to compare the ethical sensitivity of students from a Public University of the state of Puebla versus nursing professionals assigned to health institutions. Method:comparative, prospective, cross-sectional, in 217 participants divided into 109 for students and 108 for professionals. The instrument of ethical sensitivity was applied. Descriptive statistics and one-way ANOVA were applied. Results:the Ethical Sensitivity of Nurses in general is high (X̅= 73.14 ±15.38); However, in relation to the academic degree, the average ethical sensitivity was higher in the undergraduate nursing (X̅= 74.41 ±14.47) and postgraduate in nursing (X̅= 73.77 ±11.57) compared to the post-technical in nursing (X̅= 69.78 ±18.22). When performing the one-way ANOVA analysis of variance, it is shown that there is no difference between academic grade and ethical sensitivity (F = 1.865, p = .167). Conclusion: the ethical sensitivity in students as nursing professionalsis high and does not change even though they are in hospital or university settings, so that in the nursing profession there are consistent values in its different fields.

RESUMOObjetivo:comparar a sensibilidade ética de estudantes de uma universidade privada do estado de Puebla com profissionais de enfermagem designados a instituições de saúde. Método:comparativo, prospectivo y transversal, com 217 participantes divididos em 109 estudantes e 108 profissionais. Foi aplicado o instrumento de sensibilidade ética. Estatísticas descritivas e ANOVA de uma via foram aplicadas. Resultados:a sensibilidade ética dos enfermeiros em geral é alta (X̅= 73,14 ±15,38), porém, em relação ao grau acadêmico, a média da sensibilidade ética foi maior na graduação em enfermagem (X̅= 74,41 ±14,47) e na pós-graduação em enfermagem (X̅= 73,77 ±11,57) em comparação àpós-técnica em enfermagem (X̅= 69,78±18,22). Ao realizar a análise de variância ANOVA de um fator, émostrado que não hádiferença entre a nota acadêmica e a sensibilidade ética (F = 1,865, p = 0,167). Conclusão:a sensibilidade ética dos estudantes como profissionais de enfermagem é elevada e não se altera mesmo estando em ambientes hospitalares ou universitários, de modo que na profissão de enfermagem existem valores consistentes em suas diferentes áreas.

Lower-limb kinematics and kinetics during continuously varying human locomotion.

Human locomotion involves continuously variable activities including walking, running, and stair climbing over a range of speeds and inclinations as well as sit-stand, walk-run, and walk-stairs transitions. Understanding the kinematics and kinetics of the lower limbs during continuously varying locomotion is fundamental to developing robotic prostheses and exoskeletons that assist in community ambulation. However, available datasets on human locomotion neglect transitions between activities and/or continuous variations in speed and inclination during these activities. This data paper reports a new dataset that includes the lower-limb kinematics and kinetics of ten able-bodied participants walking at multiple inclines (±0°; 5° and 10°) and speeds (0.8 m/s; 1 m/s; 1.2 m/s), running at multiple speeds (1.8 m/s; 2 m/s; 2.2 m/s and 2.4 m/s), walking and running with constant acceleration (±0.2; 0.5), and stair ascent/descent with multiple stair inclines (20°; 25°; 30° and 35°). This dataset also includes sit-stand transitions, walk-run transitions, and walk-stairs transitions. Data were recorded by a Vicon motion capture system and, for applicable tasks, a Bertec instrumented treadmill.

Real-Time Activity Recognition With Instantaneous Characteristic Features of Thigh Kinematics.

Current supervised learning or deep learning-based activity recognition classifiers can achieve high accuracy in recognizing locomotion activities. Most available techniques use a high-dimensional space of features, e.g., combinations of EMG, kinematics and kinetics, and transformations over those signals. The associated classification rules are therefore complex; the machine tries to understand the human, but the human does not understand the machine. This paper presents an activity recognition system that uses signals from a thigh-mounted IMU and a force sensitive resistor to classify transitions between sitting, walking, stair ascending, and stair descending. The system uses the thigh's orientation and velocity with foot contact information at specific moments within a given activity as the features to classify transitions to other activities. We call these Instantaneous Characteristic Features (ICFs). Because these ICFs are biomechanically intuitive, they are easy for the user to understand and thus control the activity transitions of wearable robots. We assessed our classification algorithm offline using an existing dataset with 10 able-bodied subjects and online with another 10 able-bodied subjects wearing a real-time system. The offline study analyzed the effect of subject-dependency and ramp inclinations. The real-time classification accuracy was evaluated before and after training the subjects on the ICFs. The real-time system achieved overall pre-subject-training and post-subject-training error rates of 0.59% ± 0.24% and 0.56% ± 0.20%, respectively. We also evaluated the feasibility of our ICFs for amputee ambulation by analyzing a public dataset with the open-source bionic leg. The simplicity of these classification rules demonstrates a new paradigm for activity recognition where the human can understand the machine and vice-versa.

Toward Phase-Variable Control of Sit-to-Stand Motion with a Powered Knee-Ankle Prosthesis.

This paper presents a new model and phase-variable controller for sit-to-stand motion in above-knee amputees. The model captures the effect of work done by the sound side and residual limb on the prosthesis, while modeling only the prosthetic knee and ankle with a healthy hip joint that connects the thigh to the torso. The controller is parametrized by a biomechanical phase variable rather than time and is analyzed in simulation using the model. We show that this controller performs well with minimal tuning, under a range of realistic initial conditions and biological parameters such as height and body mass. The controller generates kinematic trajectories that are comparable to experimentally observed trajectories in non-amputees. Furthermore, the torques commanded by the controller are consistent with torque profiles and peak values of normative human sit-to-stand motion. Rise times measured in simulation and in non-amputee experiments are also similar. Finally, we compare the presented controller with a baseline proportional-derivative controller demonstrating the advantages of the phase-based design over a set-point based design.

Minimizing Energy Consumption and Peak Power of Series Elastic Actuators: A Convex Optimization Framework for Elastic Element Design.

Compared to rigid actuators, series elastic actuators (SEAs) offer a potential reduction of motor energy consumption and peak power, though these benefits are highly dependent on the design of the torque-elongation profile of the elastic element. In the case of linear springs, natural dynamics is a traditional method for this design, but it has two major limitations-arbitrary load trajectories are difficult or impossible to analyze and it does not consider actuator constraints. Parametric optimization is also a popular design method that addresses these limitations, but solutions are only optimal within the space of the parameters. To overcome these limitations, we propose a nonparametric convex optimization program for the design of the nonlinear elastic element that minimizes energy consumption and peak power for an arbitrary periodic reference trajectory. To obtain convexity, we introduce a convex approximation to the expression of peak power; energy consumption is shown to be convex without approximation. The combination of peak power and energy consumption in the cost function leads to a multiobjective convex optimization framework that comprises the main contribution of this paper. As a case study, we recover the elongation-torque profile of a cubic spring, given its natural oscillation as the reference load. We then design nonlinear SEAs for an ankle prosthesis that minimize energy consumption and peak power for different trajectories and extend the range of achievable tasks when subject to actuator constraints.

PANLAR Consensus Recommendations for the Management in Osteoarthritis of Hand, Hip, and Knee.

OBJECTIVE: The objective of this consensus is to update the recommendations for the treatment of hand, hip, and knee osteoarthritis (OA) by agreeing on key propositions relating to the management of hand, hip, and knee OA, by identifying and critically appraising research evidence for the effectiveness of the treatments and by generating recommendations based on a combination of the available evidence and expert opinion of 18 countries of America. METHODS: Recommendations were developed by a group of 48 specialists of rheumatologists, members of other medical disciplines (orthopedics and physiatrists), and three patients, one for each location of OA. A systematic review of existing articles, meta-analyses, and guidelines for the management of hand, hip, and knee OA published between 2008 and January 2014 was undertaken. The scores for Level of Evidence and Grade of Recommendation were proposed and fully consented within the committee based on The American Heart Association Evidence-Based Scoring System. The level of agreement was established through a variation of Delphi technique. RESULTS: Both "strong" and "conditional" recommendations are given for management of hand, hip, and knee OA and nonpharmacological, pharmacological, and surgical modalities of treatment are presented according to the different levels of agreement. CONCLUSIONS: These recommendations are based on the consensus of clinical experts from a wide range of disciplines taking available evidence into account while balancing the benefits and risks of nonpharmacological, pharmacological, and surgical treatment modalities, and incorporating their preferences and values. Different backgrounds in terms of patient education or drug availability in different countries were not evaluated but will be important.

Uso de la densitometria a doble fotón (DXA) en Ortopedia / The two-photon densitometry (DXA) in Orthopedy Abstract

La densitometría a doble fotón (DXA) es un método de utilidad para determinar la densidad mineral ósea (DMO) de columna y cadera y de manera especial el tejido esponjoso, y tiene un papel determinante para evaluar el paciente en riesgo de tener una osteoporosis y así escoger la terapia más adecuada para tratar este problema. Con el transcurrir de los años se ha intentado utilizar este procedimiento para estudiar otras posibilidades como la osteointegracion de las artroplastias o las características del tejido cortical. El objetivo de esta revisión es poner, en el tapete de discusión, la utilidad de este método en el estudio de las patologías ortopédicas, de manera especial en la consolidación y la osteointegracion de los implantes y que de alguna manera forme parte de las ayudas paraclínicas del cirujano ortopedista(AU)

The two-photon densitometry (DXA) is a useful method to determine the bone mineral density(BMD) of spine and hip, especially the trabecular tissue, and has a key role to assess the patient at risk for osteoporosis and thus choose the most appropriate therapy for this problem. With the passing of the years have tried to use this method to study other possibilities as osseointegration of arthroplasties or characteristics of the cortical tissue. The aim of this review is to put on the table for discussion, the usefulness of this method in the study of orthopedic pathologies, especially in the consolidation and osseointegration of implants and somehow part of the paraclinical aid the orthopedic surgeon(AU)

Mortalidad a los 6 meses luego de una fractura del fémur proximal en pacientes mayores de 90 años / Six months mortality after a hip fracture in oldest of 90 years

Estudio observacional restropectivo, de 30 pacientes, mayores de 90 años, con fracturas de la extremidad superior del fémur ingresado al Hospital Universitario de Los Andes (Mérida, Venezuela), en el período 1998-2003. Al ingreso se tomaron los datos de identificación, enfermedades preexistentes, clasificación de la fractura, exámenes de laboratorio, días preoperatorios y totales de hospitalización. A los pacientes que egresaron vivos se les realizo una visita domicialiaria, con una ficha elaborada a tal fin, entre enero de 2004 y mayo de 2005. Se excluyeron las fracturas patológicas, subtrocantericas y productos de accidentes violentos. La relación femenino/masculino fue de 1,7/1. Edad 90,4 ± 4,19 años (90-105). La proporción lateral/medial fue de 7/1. El 68,8% permaneció hospitalizado menos de 15 días. Estaban vivos para el momento de la revisión el 36%. Las defunciones en los primeros 6 meses ascienden al 63,2% y dentro del hospital el 33,3%; para el sexo masculino 45,5% y para el femenino 36,8%. De los operados en los primeros cinco días la fatalidad fue del 75% y las laterales el 67,5%. Asociada con defunciones la linfopenia en un 84,2%; la glicemia de mas de 110 con el 36,8%; la hemoglobina de menos de 12 gr/dl un 89,5% y los desórdenes mentales postoperatorios el 61,1%. En este grupo de edad pudieran ser predictores de mortalidad: sexo masculino, con fracturas laterales, con linfopenia, con hemoglobina de menos de 12 gr, con glicemia mayor de 110 MG/ML, intervenidos en los primeros 5 días luego de su ingreso y con cuadro demencial postcirugía.

Fracturas pertrocantéricas del extremo proximal del fémur en pacientes mayores de 60 años: evaluación de dos métodos terapéuticos años 1998-2003 / Trochanteric fractures of the proximal end of the femur in patients over 60 years: evaluation of therapeutic methods two years 1998-2003

Los autores revisaron 45 facturas pertrocantéricas en pacientes mayores de 60 años interesados luego de un trauma menor; por la sala de Urgencias del Hospital Universitario de Los Andes (Mérida. Venezuela) en el periodo 1998 y 2003 y valoraron la efectividad de la Placa de Angulo Fijo de 95º (PAF) y el Tornillo que Desliza y Telescopa (TDT). No existe diferencias en cuanto a fracturas estables (49.9 por ciento) e inestables (51,1 por ciento). Al utilizar la clasificación alfa numérica de Müller y colaboradores la mas frecuente es la estable 31A 1.1 con el 33,3 por ciento, seguidas de las inestable 31A 2.1 y A 2.3 con el 31,0 por ciento. De acuerdo a la cotación de Merle D`Aubigne solo un 40.91 por ciento de las estables y un 39.14 por ciento de las inestables tuvieron un resultado satisfactorio. En conclusión los resultados insatisfactorios de esta revisión, están relacionados con el déficit en la utilización de los criterios de estabilidad y por ende mala elección del implante, es decir un inaceptable 44 por ciento de fracturas inestables tratadas con PAF.

Evolución de una fractura de cadera en pacientes mayores de 90 años: estudio observacional / Evolution of a hip fracture in patient bigger than 90 years: I study observational

Del período 1992-97 se revisaron 25 fracturas del fémur proximal en mayores de 90 años. La relación Femenino/Masculino fue de 3.1/1 (19/6) ninguno procedía de una institución de salud o de cuidados de enfermería. El 72 por ciento cumplía con labores domésticas y eran independientes en su domicilio y en la comunidad. El 32 por ciento no tenía ningún tipo de enfermedad el 72 por ciento no consumía medicamento. El 20 por ciento fumaba o masticaba chimo. El 64 por ciento con fractura en el área del trocánter. Permanecieron hospitalizados entre 0-15 días el 72 por ciento y el 95 por ciento se intervino en este mismo lapso. Los implantes más utilizados para resolver este tipo de lesión eran: para las fracturas del trocánter mayor la placa angulada de 95 grados en el 62 por ciento (8/13) y para las del cuello femoral la prótesis de Thompson en el 67 por ciento de las lesiones (4/6), es de hacer notar que 6 pacientes con fracturas del cuello femoral no se intervinieron. El en 47 por ciento de los casos la cirugía duro 91 y 120 minutos, al 79 por ciento se le suministró anestesia general. En los primeros 6 meses no se murió ningún paciente, en los siguientes 180 días falleció el 100 por ciento de los no operados el 26 por ciento (5/19) de los intervenidos. Entre 1 y 3 años mortalidad ascendió al 47 por ciento (9/19), el 26 por ciento sobrevivió más de 3 años. Luego de la cirugía el 64 por ciento no camino el 70 por ciento quedó con acortamiento, el 75 por ciento con dolor y el 50 por ciento con algún tipo de incapacidad. El 67 por ciento de estas complicaciones están relacionadas con la placa angulada de 95 grados.

Fracturas diafisarias de húmero fémur y tibia tratadas con sistema de enclavado endomedular expansible FIXION (serie clínica) IAHULA 2000-2001 / Shaft fractures of humerus femur and tibia triea with intramedullary nailing expansible system Fixon (clinical series) IAHULA 2000-2001

Evaluar los resultados del sistema FIXION de enclavado intramedular, en fracturas diafisarias de húmero, fémur y tibia. Se realizó una serie clínica en el Hospital Universitario de Los Andes de Mérida en el período marzo de 2000 a abril de 2001, como parte de un protocolo multicéntrico internacional en la fase tres, donde se evaluaron 27 pacientes con 29 fracturas de húmero, fémur y tibia, todos tratados con el sistema FIXION de enclavado intramedular; 23 de ellos en los primeros 15 días de la lesión. De ellos, 24 pacientes, masculinos y 5 femeninos. Con edades entre 17 y 85 años, todos con un seguimiento de 16 a 64 semanas. Seis fracturas abiertas y dos de ellas con lesión vascular. Todos por traumatismo directo. Dos con osteoporosis marcada y una fractura patológica. En 17 pacientes se presentaron lesiones asociadas. Duración del tiempo quirúrgico entre 31 a 60 minutos en el 82,8 por ciento, tiempo total de exposición al intensificador de imágenes fue de 20 minutos o menos. Consolidación en todos los casos con un mínimo de complicaciones. Dos casos de ruptura de clavo de fémur consolidaron. Resultados funcionales excelentes y buenos en el 86,4 por ciento. Los resultados del estudio permiten recomendar el sistema FIXION como una alternativa en el enclavado endomedular

Epidemiología de las fracturas intracapsulares en pacientes mayores de 60 años en el Hospital Universitario de Los Andes, (Mérida - Venezuela) / Epidemiology of the intracapsular fractures in patient bigger than 60 years in the University Hospital from The Andes, (Merida - Venezuela)

Se revisaron 41 historias de pacientes con fracturas intracapsulares que ingresaron al Hospital Universitario de Los Andes (Mérida Venezuela) entre 1992 y 1997. Los resultados evidencian una incidencia de este tipo de patología de 1.1 casos por cada 10.000 habitantes; más frecuente en el sexo femenino con una proporción de 1,3/1; el promdio de edad es mayor en el hombre con 76,4 años; el trazo de la fractura se localiza en el 73 por ciento de los casos en el área subcapital del lado derecho y la mayoría proceden del área urbana. El 68 por ciento de los pacientes laboran en su domicilio; el 1 por ciento de las fracturas ocurren en el baño; el 39 por ciento refirieron más de dos enfermedades preexistentes; el 95 por ciento caminaban o estaban de pie en el momento de la caída; el 54 por ciento eran independientes, tanto en la casa como la comunidad. El 39 por ciento tenían hábitos tabáquicos y el 7 por ciento ingerían alcohol de manera rutinaria. Los pacientes con fracturas subcapitales consumen más días de hospitalización

Epidemiología de las fracturas extracapsulares en pacientes mayores de 55 años en el Hospital Universitario de Los Andes, (Mérida Venezuela) / Epidemiology of the extracapsular fractures in patient bigger than 55 years in the University Hopsital from The Andes, (Merida Venezuela)

Del total de pacientes que ingresaron al Hospital Universitario de Los Andes (Mérida Venezuela) en el lapso 1992-1997, se seleccionaron 98 historias, de pacientes mayores de 55 años, que cumplían con los requisitos de un formulario elaborado previamente. Los resultados evidencian que el 68 por ciento eran mujeres, con un promedio de edad de 79.6 años, la mayoría (69 por ciento) procedentes del área urbana. El 86 por ciento eran independientes tanto dentro como fuera del domicilio. El 79 por ciento se cayó de su propia altura estando de pie o caminando, especialmente en el baño de la casa. La fractura intertrocantérica representa el 75 por ciento de los casos, ella aumenta de manera progresiva hasta los 90 años. El 31 por ciento tenían más de dos enfermedades preexistentes, el 36 por ciento tenían hábitos tabáquicos y el 21 por ciento tenían fracturas previas. El 65 por ciento de los pacientes hospitalizados 15 días o menos y el 56 por ciento se intervino de manera quirúrgica antes de los 10 días