Funding from the American and International Societies of Biomechanics was provided for this study.

<ol>
	<li>Chandler, R. F., Clauser, C. E., McConville, J. T., Reynolds, H. M., Young, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+inertial+properties+of+the+human+body.">Investigation of the inertial properties of the human body.</a> Pamphlets DOT HS-801 430 and AMRL. , (1975).</li><li>Clauser, C. E., McConville, J. T., Young, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Weight, Volume, and Center of Mass of Segments of the Human Body. AMRL Technical Report. , 60-70 (1969).</li><li>Dempster, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space+requirements+of+the+seated+operator.">Space requirements of the seated operator.</a> , 55-159 (1955).</li><li>Hinrichs, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regression+equations+to+predict+segmental+moments+of+inertia+from+anthropometric+measurements:+an+extension+of+the+data+of+Chandler+et.">Regression equations to predict segmental moments of inertia from anthropometric measurements: an extension of the data of Chandler et.</a> J Biomech. 18, 621-624 (1985).</li><li>Hinrichs, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjustments+to+the+segment+center+of+mass+proportions+of+Clauser+et+al.">Adjustments to the segment center of mass proportions of Clauser et al.</a> J Biomech. 23, 949-951 (1990).</li><li>Hanavan Jr, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mathematical+model+of+the+human+body+Amrl-Tr-64-102.">A mathematical model of the human body Amrl-Tr-64-102.</a> AMRL Technical Report. 18, 1-149 (1964).</li><li>Hatze, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mathematical+model+for+the+computational+determination+of+parameter+values+of+anthropomorphic+segments.">A mathematical model for the computational determination of parameter values of anthropomorphic segments.</a> J Biomech. 13, 833-843 (1980).</li><li>Leva, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjustments+to+Zatsiorsky-Seluyanov's+segment+inertia+parameters.">Adjustments to Zatsiorsky-Seluyanov's segment inertia parameters.</a> J Biomech. 29, 1223-1230 (1996).</li><li>Durkin, J. L., Dowling, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+body+segment+parameter+differences+between+four+human+populations+and+the+estimation+errors+of+four+popular+mathematical+models.">Analysis of body segment parameter differences between four human populations and the estimation errors of four popular mathematical models.</a> J Biomech Eng. 125, 515-522 (2003).</li><li>Durkin, J. L., Dowling, J. J., Andrews, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+measurement+of+body+segment+inertial+parameters+using+dual+energy+X-ray+absorptiometry.">The measurement of body segment inertial parameters using dual energy X-ray absorptiometry.</a> J Biomech. 35, 1575-1580 (2002).</li><li>Jensen, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+biomechanical+properties+of+three+body+types+using+a+photogrammetric+method.">Estimation of the biomechanical properties of three body types using a photogrammetric method.</a> J Biomech. 11, 349-358 (1978).</li><li>Martin, P. E., Mungiole, M., Marzke, M. W., Longhill, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+magnetic+resonance+imaging+for+measuring+segment+inertial+properties.">The use of magnetic resonance imaging for measuring segment inertial properties.</a> J Biomech. 22, 367-376 (1989).</li><li>Mungiole, M., Martin, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+segment+inertial+properties:+comparison+of+magnetic+resonance+imaging+with+existing+methods.">Estimating segment inertial properties: comparison of magnetic resonance imaging with existing methods.</a> J Biomech. 23, 1039-1046 (1990).</li><li>Zatsiorsky, V. M., Seluyanov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mass+and+inertia+characteristics+of+the+main+segments+of+the+human+body.">The mass and inertia characteristics of the main segments of the human body.</a> Biomechanics VIII-B. , 1152-1159 (1983).</li><li>Zatsiorsky, V. M., Seluyanov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanics+IX-B.">Biomechanics IX-B.</a> Human Kinetics. , (1985).</li><li>Challis, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+of+the+Estimation+of+Human+Limb+Inertial+Parameters.">Precision of the Estimation of Human Limb Inertial Parameters.</a> Journal of Applied Biomechanics. 15, 418-428 (1999).</li><li>Challis, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+Human+Limb+Moment+of+Inertia+Estimations+and+Their+Influence+on+Resultant+Joint+Moments.">Accuracy of Human Limb Moment of Inertia Estimations and Their Influence on Resultant Joint Moments.</a> Journal of Applied Biomechanics. 12, 517-530 (1996).</li><li>Challis, J. H., Kerwin, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+the+uncertainties+in+resultant+joint+moments+computed+in+a+dynamic+activity.">Quantification of the uncertainties in resultant joint moments computed in a dynamic activity.</a> J Sports Sci. 14, 219-231 (1996).</li><li>Hunter, J. P., Marshall, R. N., McNair, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segment-interaction+analysis+of+the+stance+limb+in+sprint+running.">Segment-interaction analysis of the stance limb in sprint running.</a> J Biomech. 37, 1439-1446 (2004).</li><li>Lin-Chan, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+added+prosthetic+mass+on+physiologic+responses+and+stride+frequency+during+multiple+speeds+of+walking+in+persons+with+transtibial+amputation.">The effects of added prosthetic mass on physiologic responses and stride frequency during multiple speeds of walking in persons with transtibial amputation.</a> Arch Phys Med Rehabil. 84, 1865-1871 (2003).</li><li>Mattes, S. J., Martin, P. E., Royer, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Walking+symmetry+and+energy+cost+in+persons+with+unilateral+transtibial+amputations:+matching+prosthetic+and+intact+limb+inertial+properties.">Walking symmetry and energy cost in persons with unilateral transtibial amputations: matching prosthetic and intact limb inertial properties.</a> Arch Phys Med Rehabil. 81, 561-568 (2000).</li><li>Smith, J. D., Martin, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short+and+longer+term+changes+in+amputee+walking+patterns+due+to+increased+prosthesis+inertia.">Short and longer term changes in amputee walking patterns due to increased prosthesis inertia.</a> J Prosthet Orthot. 23, 114-123 (2011).</li><li>Smith, J. D., Martin, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+prosthetic+mass+distribution+on+metabolic+costs+and+walking+symmetry.">Effects of prosthetic mass distribution on metabolic costs and walking symmetry.</a> J Appl Biomech. 29, 317-328 (2013).</li><li>Czerniecki, J. M., Gitter, A., Munro, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+moment+and+muscle+power+output+characteristics+of+below+knee+amputees+during+running:+the+influence+of+energy+storing+prosthetic+feet.">Joint moment and muscle power output characteristics of below knee amputees during running: the influence of energy storing prosthetic feet.</a> J Biomech. 24, 63-75 (1991).</li><li>Miller, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resultant+lower+extremity+joint+moments+in+below-knee+amputees+during+running+stance.">Resultant lower extremity joint moments in below-knee amputees during running stance.</a> J Biomech. 20, 529-541 (1987).</li><li>Vanicek, N., Strike, S., McNaughton, L., Polman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+patterns+in+transtibial+amputee+fallers+vs.+non-fallers:+Biomechanical+differences+during+level+walking.">Gait patterns in transtibial amputee fallers vs. non-fallers: Biomechanical differences during level walking.</a> Gait &amp; Posture. 29, 415-420 (2009).</li><li>Royer, T., Koenig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+loading+and+bone+mineral+density+in+persons+with+unilateral,+trans-tibial+amputation.">Joint loading and bone mineral density in persons with unilateral, trans-tibial amputation.</a> Clin Biomech. 20, 1119-1125 (2005).</li><li>Underwood, H. A., Tokuno, C. D., Eng, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+two+prosthetic+feet+on+the+multi-joint+and+multi-plane+kinetic+gait+compensations+in+individuals+with+a+unilateral+trans-tibial+amputation.">A comparison of two prosthetic feet on the multi-joint and multi-plane kinetic gait compensations in individuals with a unilateral trans-tibial amputation.</a> Clin Biomech. 19, 609-616 (2004).</li><li>Sjodahl, C., Jarnlo, G. B., Soderberg, B., Persson, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+and+kinetic+gait+analysis+in+the+sagittal+plane+of+trans-femoral+amputees+before+and+after+special+gait+re-education.">Kinematic and kinetic gait analysis in the sagittal plane of trans-femoral amputees before and after special gait re-education.</a> Prosthet Orthot Int. 26, 101-112 (2002).</li><li>Bateni, H., Olney, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+and+kinetic+variations+of+below-knee+amputee+gait.">Kinematic and kinetic variations of below-knee amputee gait.</a> Journal of Prosthetics and Orthotics. 14, 2-12 (2002).</li><li>Buckley, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+adaptations+of+transtibial+amputee+sprinting+in+athletes+using+dedicated+prostheses.">Biomechanical adaptations of transtibial amputee sprinting in athletes using dedicated prostheses.</a> Clin Biomech. 15, 352-358 (2000).</li><li>Yack, H. J., Nielsen, D. H., Shurr, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+patterns+during+stair+ascent+in+patients+with+transtibial+amputations+using+three+different+prostheses.">Kinetic patterns during stair ascent in patients with transtibial amputations using three different prostheses.</a> Journal of Prosthetics and Orthotics. 11, 57-62 (1999).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Die resultierende Gelenkkräfte und Momente bei der Bewegung zu quantifizieren, wird eine inverse Dynamikmodell des Systems von Interesse erforderlich, wenn mit empirischen Daten. Für untere Extremität Biomechanik, inverse Dynamikmodelle stellen in der Regel den Fuß, Schaft und Oberschenkel als starre Körper. Eingang für diese Modelle stammen aus drei Hauptquellen: a) Bewegungskinematik, b) Bodenreaktionskräfte, und c) Segment Anthropometrie und Trägheitseigenschaften. Bewegungsdaten mit einer Vielzahl von Bewegungsanalysesystemen gesammelt, aber alle Systeme im wesentlichen die Grund Kinematik der Bewegung (Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung). Bodenreaktionskräfte sind mit einer Kraftmessplatte gesammelt und bieten die an den Füßen wirkenden Kontaktkräfte. Anthropometrie sind Messungen direkt aus dem Körper mit Herrschern, flexible Bänder und / oder Bremssättel gemacht. Die anthropometrischen Messungen verwendet werden, um die Trägheitseigenschaften der Körpersegmente im umgekehrten dynamisch verwendet schätzencs-Analysen. Trägheitseigenschaften umfassen die Masse, Schwerpunkt (COM) Lage und Trägheitsmoment (MOI) des Segments relativ zu einer Achse durch das Segment COM oder dem proximalen oder distalen Gelenk. Methoden und Geräte zum Sammeln Bewegung und Bodenreaktionskraft-Daten verwendet werden, sind ähnlich unter den Forschungsgruppen, aber Trägheits Schätzungen der Körpersegmente kann weit unter den Forschern je nachdem, welche Methode der Forscher wählt für die Schätzung dieser Trägheitseigenschaften variieren. Verschiedene Techniken zur Schätzung der Trägheitseigenschaften eines voll intakten menschlichen Körpersegment verfügbar sind: 1) Regressionsgleichungen, basierend auf Daten kadaver 1-5, 2) mathematische Modelle (dh geometrische Modelle) 6,7, und 3) Scannen und Imaging-Techniken 15.08. Viele dieser Techniken erfordern die direkte Messung von dem Körper, aber es wurde zuvor gezeigt, dass unabhängig von der Schätzverfahren verwendet werden, die Genauigkeit der Körpersegmentement Trägheits Schätzungen auf der Grundlage dieser Methoden ist hoch 16. Es ist auch gezeigt worden, daß Fehler in den Schätzungen der Trägheitseigenschaften von intakten Körpersegmente haben minimale Auswirkungen auf die Größen der resultierenden gemeinsamen Momenten während des Gehens 17,18. Gemeinsame Momente werden in einem größeren Ausmaß von Bodenreaktionskräfte, Druckzentrum Standorten Moment Armlängen und Segment Kinematik 17-19 beeinflusst. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Methoden zur Schätzung Trägheitseigenschaften von Körpersegmente bei der Verwendung von nicht behinderten Personen als Forschungsteilnehmer gegeben, dass kleine Fehler in den Schätzungen sind wahrscheinlich wenig Einfluss auf die Ergebnisse der Studie haben große Unterschiede in der Literatur. Viele dieser Trägheits Schätzungen für eine völlig intakte Körpersegment sind oft für die Schätzung der Trägheitseigenschaften von Prothesen für die unteren Extremität Amputationen verwendet. Moderne Beinprothesen werden mit leichten Materialien hergestellt resulting in Prothesen, die viel leichter als die Glieder, die sie ersetzen sind. Dies führt zu einer Asymmetrie zwischen dem Trägheits Prothese und intakten Extremität. Verglichen mit einer typischen intakten Schaft und Fuß, der Masse eines Unterschenkelprothese und Restglied ist etwa 35% kleiner ist und eine Massenzentrum liegt etwa 35% näher zum Kniegelenk 20-23. Die geringere Masse und proximalen Massenverteilung der Prothese erzeugt auch eine viel geringere (~ 60%) Trägheitsmoment relativ zu dem Kniegelenk für die Prothese im Vergleich zu derjenigen der intakten Schaft und Fuß. Obwohl Forscher 24,25 vorher vorgeschlagen, dass unter Verwendung von intakten Trägheits Schätzungen für die Prothese haben wenig Einfluss auf gemeinsame kinetische Schätzungen, diese Vergleiche auf resultierende gemeinsame Momente während der Standphase des Gehens, wo dominiert die Bodenreaktionskraft den Zeitpunkt der erzeugte konzentriert Gelenk. Während Schaukel, wo Bodenreaktionskräfte nicht vorhanden sind, diereduzierte Trägheitseigenschaften der Prothese eher Schätzungen der resultierende gemeinsame Momente zu beeinflussen. Da einige Forscher zB, 26-32 nutzen intakten Segment Trägheitseigenschaften zu Prothese Trägheitseigenschaften darstellen und andere z. B. 21-23 Schätzung Prothese Trägheitseigenschaften direkt, es ist wichtig, die Auswirkungen der für die Schätzung der Trägheitseigenschaften der Prothese gewählten Methoden verstehen . Minimierung der Zeit für die Messung Trägheitseigenschaften der Prothese erforderlich war eine wichtige Überlegung bei der Entwicklung der Technik. In der hier vorgestellten Technik bleibt die Prothese vollständig erhalten für alle Messungen zu Messzeiten reduzieren und vermeiden zusätzliche Male mit der Neuausrichtung der Prothese nach der Messung verbunden. So ist der Zweck dieser Studie war zweifach: 1) zeigen, eine Technik, um die Trägheitseigenschaften ab schätzen direkt verwendet werden könnenelow-Knieprothese, und 2) die Auswirkungen der Kontrast der vorgeschlagenen Technik und der Verwendung von intakten Gliedmaßen Trägheitseigenschaften gemeinsame kinetische Schätzungen während des Gehens in einseitigen, Unterschenkelamputierte. Es wurde vermutet, dass die gemeinsame kinetische Größen sind größer, wenn Trägheitseigenschaften des intakten Schaft und Fuß sind als die Trägheits Schätzungen für die Prothese im Vergleich zu direkten Messungen der Prothesenträgheitseigenschaften verwendet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Oscillation Rack &#38; Reaction Board</td>
			<td style="width:144px;">Custom Built</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Outer cage made from 80/20 aluminum, inner cage from various thicknesses of solid of aluminum.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laboratory scale</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">NI LabView</td>
			<td style="width:144px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Software for recording TTL pulses from infrared photocell.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">BNC-1050</td>
			<td style="width:144px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">BNC Breakout box with direct pin connections to the data acquisition card</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">MATLAB</td>
			<td style="width:144px;">Mathworks Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Software for processing oscillation and reaction board data to predict inertial properties of prosthesis.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

oscillation and reaction board techniques for estimating inertial properties of a below-knee prosthesis

Der Zweck dieser Studie war zweifach: 1) zeigen eine Technik, die verwendet werden kann, um direkt eine Schätzung der Trägheitseigenschaften einer Unterschenkelprothese, und 2) die Kontrasteffekte der vorgeschlagenen Technik und der Verwendung von intakten Extremität Trägheitseigenschaften gemeinsame kinetische Schätzungen während des Gehens in einseitigen, Unterschenkelamputierte. Eine Schwingungs und Reaktions Board-System wurde validiert und als zuverlässig erwiesen, wenn die Messung Trägheitseigenschaften von bekannten geometrischen Festkörper. Bei direkten Messungen der Trägheitseigenschaften der Prothese wurden in inverse Dynamik Modellierung der unteren Extremität verwendet, verglichen mit Trägheits Schätzungen auf der Grundlage einer intakten Schaft und Fuß, waren gemeinsame Kinetik an der Hüfte und Knie deutlich niedriger während der Schwungphase des Gehens. Unterschiede in der gemeinsamen Kinetik während der Standphase waren jedoch kleiner als die in der Schwung beobachtet. Daher sollten Forscher mit Schwerpunkt auf der Schwungphase des Gehens die Auswirkungen der prosthes betrachtenTrägheit ist Eigentum Schätzungen auf Studienergebnissen. Für Haltung, würde entweder eine der beiden Trägheits Modelle in unserer Studie untersucht, wahrscheinlich ähnliche Ergebnisse mit einer inversen Dynamik Beurteilung führen.

Inertial properties of the prosthetic leg distal to the knee were lower than those of the intact leg (Table 1). Averaged across participants, prosthetic side mass was 39% less, moment of inertia about a transverse axis through the knee was 52% less, and the center of mass location was 24% closer to the knee compared with values for the intact leg.
<table border="1" cellpadding="0" cellspacing="0" fo:keep-together.within-page="always" width="553">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Subject</td>
			<td>Intact* Mass (kg)</td>
			<td>Pros&#8224; Mass (kg)</td>
			<td>Est. Mass difference (kg)</td>
			<td>&#8225;Ikneeintact (kg&#183;m2)</td>
			<td>Ikneepros (kg&#183;m2)</td>
			<td>Intact CM below the knee joint (m)</td>
			<td>Pros CM below the knee joint (m)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>6.03</td>
			<td>4.27</td>
			<td>1.76</td>
			<td>0.604</td>
			<td>0.325</td>
			<td>0.268</td>
			<td>0.215</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>6.07</td>
			<td>3.39</td>
			<td>2.68</td>
			<td>0.400</td>
			<td>0.196</td>
			<td>0.215</td>
			<td>0.177</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>5.80</td>
			<td>3.12</td>
			<td>2.68</td>
			<td>0.575</td>
			<td>0.194</td>
			<td>0.264</td>
			<td>0.198</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>5.72</td>
			<td>3.17</td>
			<td>2.55</td>
			<td>0.559</td>
			<td>0.317</td>
			<td>0.265</td>
			<td>0.191</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>7.14</td>
			<td>4.65</td>
			<td>2.49</td>
			<td>0.742</td>
			<td>0.325</td>
			<td>0.276</td>
			<td>0.200</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>6.23</td>
			<td>4.22</td>
			<td>2.01</td>
			<td>0.585</td>
			<td>0.287</td>
			<td>0.260</td>
			<td>0.192</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mean &#177; STD</td>
			<td>6.17 &#177; 0.51</td>
			<td>3.80 &#177; 0.66</td>
			<td>2.36 &#177; 0.38</td>
			<td>0.578 &#177; 0.109</td>
			<td>0.274 &#177; 0.063</td>
			<td>0.258 &#177; 0.022</td>
			<td>0.196 &#177; 0.013</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
*Intact refers to values for the combined intact shank and foot. 
&#8224;Pros refers to values for the combined prosthesis and residual limb. 
&#8225;Moment of inertia about a transverse axis through the knee.
Table 1. Comparison of inertial properties between the prosthetic and intact limbs from the knee down.
Resultant joint forces (Figure 3) and moments (Figure 4) at the ankle, knee, and hip were affected by the inertial parameters used in the inverse dynamics model. Specifically, joint kinetics were reduced during swing initiation (~65% of the gait cycle) and swing termination (~95% of the gait cycle) when direct measures of prosthesis inertia were used in inverse dynamics assessments compared with regressions based on intact anatomy (Table 2). Effect sizes suggest these differences during swing were not trivial (&#8805;1.0). In addition, joint kinetic values increased on average by 80% during swing initiation and termination when intact inertial estimates were used compared with direct measures of the prosthesis inertial properties. Thus, when inertial properties of an intact limb were used to model the prosthetic side, joint kinetic profiles of the prosthetic side during swing more closely resembled those of an intact limb (see Figures 3 and 4). During stance, a number of statistical differences were observed. The largest effect size for any difference during stance was observed for the hip anterioposterior resultant joint force (ES = 0.86). Although this effect size is large and still considered as part of stance, the peak value for this measure occurred during terminal stance (~52%), or as the limb was transitioning into swing. Effect sizes for all other significant differences observed during stance ranged from 0.01 to 0.41, which would be considered small effects with the larger of these values being observed in the hip resultant joint reaction forces. Although significant differences were found during stance, these differences when considered in terms of the size of the difference (i.e., effect sizes) might lead one to question the meaningfulness of these differences.
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50977/50977fig3highres.jpg" width="500" /> 
Figure 3. Resultant joint reaction forces of the ankle, knee, and hip in the anterioposterior (left panels) and vertical directions (right panels). Data were averaged across subjects for presentation. The stance phase begins at 0% of the gait cycle with foot contact and ends at approximately 60% of the gait cycle with toe-off. Swing continues until the next foot contact of the same leg at 100% of the gait cycle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50977/50977fig3highres.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
<img alt="Figure 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50977/50977fig4highres.jpg" width="500" /> 
Figure 4. Resultant joint moments about a transverse axis (a.k.a, mediolateral axis) through the ankle, knee, and hip. Data were averaged across subjects for presentation. The stance phase begins at 0% of the gait cycle with foot contact and ends at approximately 60% of the gait cycle with toe-off. Swing continues until the next foot contact of the same leg at 100% of the gait cycle.
<img alt="Table 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50977/50977table2.jpg" width="600" /> 
Table 2. Peak resultant joint reaction forces and moments averaged across subjects and statistical comparisons between the two inertial models for the prosthetic side's joint kinetics. Notes: Mean data are presented as mean(SD). % Gait Cycle column represents the average percentage across subjects where the peak value occurred for that variable. p&#60;.05 considered significant.

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Oscillation and Reaction Board Techniques for Estimating Inertial Properties of a Below-knee Prosthesis

Body segmental inertial properties are required for inverse dynamics modeling. Using an oscillation and reaction board technique, inertial properties of below-knee prostheses were measured. Using direct measures of prosthesis inertia in the inverse dynamics model of the prosthetic leg resulted in lower magnitudes of resultant joint forces and moments.

Oszillation und Reaktionsvorstands Techniken zur Schätzung Inertial Eigenschaften einer Unterschenkelprothese

The purpose of this study was two-fold: 1) demonstrate a technique that can be used to directly estimate the inertial properties of a below-knee ...

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16.6K Aufrufe.  University of Northern Colorado. Body segmental inertial properties are required for inverse dynamics modeling. Using an oscillation and reaction board technique, inertial properties of below-knee prostheses were measured. Using direct measures of prosthesis inertia in the inverse dynamics model of the prosthetic leg resulted in lower magnitudes of resultant joint forces and moments.