Published January 17, 2024
| Version v1
Publication
Open
Knee function assessment of anterior cruciate ligament injury with a Kirigami buckling‐resistant stretchable sensor
Creators
- 1. Tianjin University
- 2. Peking University
- 3. Peking University Third Hospital
Description
Abstract Continuous and quantitative monitoring of knee joint function has clinical value in rehabilitation assessment and the timing of return to play for anterior cruciate ligament injury patients. However, the existing approaches, including clinical examination, arthrometry and inertial solutions, can only be used for qualitative, off‐line and low‐quality evaluations, respectively. Burgeoning Kirigami stretchable sensors could be a disruptive candidate solution, but they usually suffer from structural buckling issues when used for large strain applications, such as knee joint motion capture where the buckling degrades sensor reliability and repeatability. Here, we propose a buckling‐resistant stretchable and wearable sensor for knee joint motion capture. It enables continuous and precise motion signal capture of the knee joint and provides high wearing comfort and reliability. Clinical tests were conducted on 30 patients in the field, tracking data provided by the sensor from their initial hospitalization to later surgery. And the full rehabilitation of one subject was recorded and analyzed. The test results show that our sensor can dynamically assess knee function in real time and recommend the best timing for return to play, which paves the way for personalized and telerehabilitation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص المراقبة المستمرة والكمية لوظيفة مفصل الركبة لها قيمة سريرية في تقييم إعادة التأهيل وتوقيت العودة للعب لمرضى إصابة الرباط الصليبي الأمامي. ومع ذلك، لا يمكن استخدام الأساليب الحالية، بما في ذلك الفحص السريري وقياس المفصل وحلول القصور الذاتي، إلا للتقييمات النوعية وغير المباشرة والمنخفضة الجودة، على التوالي. يمكن أن تكون مستشعرات كيريجامي القابلة للتمدد حلاً مرشحًا مزعجًا، لكنها عادة ما تعاني من مشكلات في الانبعاج الهيكلي عند استخدامها في تطبيقات الضغط الكبيرة، مثل التقاط حركة مفصل الركبة حيث يؤدي الانبعاج إلى تقليل موثوقية المستشعر وتكراره. هنا، نقترح جهاز استشعار قابل للتمدد وقابل للارتداء مقاوم للالتصاق لالتقاط حركة مفصل الركبة. إنه يتيح التقاط إشارة حركة مستمرة ودقيقة لمفصل الركبة ويوفر راحة وموثوقية عالية للارتداء. تم إجراء الاختبارات السريرية على 30 مريضًا في الميدان، وتتبع البيانات التي قدمها المستشعر من دخولهم الأولي إلى المستشفى إلى الجراحة اللاحقة. وتم تسجيل وتحليل التأهيل الكامل لموضوع واحد. تظهر نتائج الاختبار أن مستشعرنا يمكنه تقييم وظيفة الركبة ديناميكيًا في الوقت الفعلي والتوصية بأفضل توقيت للعودة إلى اللعب، مما يمهد الطريق لإعادة التأهيل الشخصي والعن بعد.Translated Description (French)
Résumé La surveillance continue et quantitative de la fonction articulaire du genou a une valeur clinique dans l'évaluation de la réadaptation et le moment du retour au jeu pour les patients atteints de lésions du ligament croisé antérieur. Cependant, les approches existantes, y compris l'examen clinique, l'arthrométrie et les solutions inertielles, ne peuvent être utilisées que pour des évaluations qualitatives, horsligne et de faiblequalité, respectivement. Les capteurs extensibles Kirigami en plein essor pourraient être une solution candidate perturbatrice, mais ils souffrent généralement de problèmes de flambage structurel lorsqu'ils sont utilisés pour des applications à grande contrainte, telles que la capture de mouvement de l'articulation du genou où le flambage dégrade la fiabilité et la répétabilité du capteur. Ici, nous proposons un capteur extensible et portable résistant au flambage pour la capture de mouvement de l'articulation du genou. Il permet une capture continue et précise du signal de mouvement de l'articulation du genou et offre un confort et une fiabilité élevés. Des tests cliniques ont été effectués sur 30 patients sur le terrain, en suivant les données fournies par le capteur depuis leur hospitalisation initiale jusqu'à la chirurgie ultérieure. Et la réhabilitation complète d'un sujet a été enregistrée et analysée. Les résultats des tests montrent que notre capteur peut évaluer dynamiquement la fonction du genou en temps réel et recommander le meilleur moment pour le retour au jeu, ce qui ouvre la voie à la personnalisation et à la téléréadaptation.Translated Description (Spanish)
Resumen El monitoreo continuo y cuantitativo de la función de la articulación de la rodilla tiene valor clínico en la evaluación de la rehabilitación y el momento de volver a jugar para los pacientes con lesión del ligamento cruzado anterior. Sin embargo, los enfoques existentes, incluidos el examen clínico, la artrometría y las soluciones inerciales, solo se pueden utilizar para evaluaciones cualitativas, fuera de línea y de bajacalidad, respectivamente. Los sensores estirables Kirigami florecientes podrían ser una solución candidata disruptiva, pero generalmente sufren problemas de pandeo estructural cuando se usan para aplicaciones de gran tensión, como la captura de movimiento de la articulación de la rodilla, donde el pandeo degrada la confiabilidad y la repetibilidad del sensor. Aquí, proponemos un sensor elástico y portátil resistente al pandeo para la captura de movimiento de la articulación de la rodilla. Permite la captura continua y precisa de la señal de movimiento de la articulación de la rodilla y proporciona una alta comodidad y fiabilidad de uso. Se realizaron pruebas clínicas en 30 pacientes en el campo, rastreando los datos proporcionados por el sensor desde su hospitalización inicial hasta la cirugía posterior. Y se registró y analizó la rehabilitación completa de un sujeto. Los resultados de las pruebas muestran que nuestro sensor puede evaluar dinámicamente la función de la rodilla en tiempo real y recomendar el mejor momento para volver a jugar, lo que allana el camino para la rehabilitación personalizada y la telerehabilitación.Files
smm2.1271.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f4365539e63442ddec6dc05e3b07b92d
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تقييم وظائف الركبة لإصابة الرباط الصليبي الأمامي باستخدام مستشعر قابل للتمدد مقاوم للتواء الكيريغامي
- Translated title (French)
- Évaluation de la fonction du genou d'une lésion du ligament croisé antérieur avec un capteur extensible résistant au flambage Kirigami
- Translated title (Spanish)
- Evaluación de la función de la rodilla de la lesión del ligamento cruzado anterior con un sensor estirable resistente al pandeo Kirigami
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4390940575
- DOI
- 10.1002/smm2.1271
References
- https://openalex.org/W2001560741
- https://openalex.org/W2005370238
- https://openalex.org/W2006991589
- https://openalex.org/W2033601397
- https://openalex.org/W2045849736
- https://openalex.org/W2052350957
- https://openalex.org/W2064328262
- https://openalex.org/W2069137854
- https://openalex.org/W2076238228
- https://openalex.org/W2097604879
- https://openalex.org/W2128527050
- https://openalex.org/W2132698261
- https://openalex.org/W2158073378
- https://openalex.org/W2171005488
- https://openalex.org/W2171531653
- https://openalex.org/W2266175888
- https://openalex.org/W2342392491
- https://openalex.org/W2875474106
- https://openalex.org/W2887185274
- https://openalex.org/W2945869729
- https://openalex.org/W2996868350
- https://openalex.org/W3132782516
- https://openalex.org/W3165365047
- https://openalex.org/W3176945712
- https://openalex.org/W3177774876
- https://openalex.org/W4207049418
- https://openalex.org/W4213360791
- https://openalex.org/W4280511987
- https://openalex.org/W4281553981
- https://openalex.org/W4282921392
- https://openalex.org/W4293199958
- https://openalex.org/W4297381511
- https://openalex.org/W4307779124
- https://openalex.org/W4308436171
- https://openalex.org/W4319602000
- https://openalex.org/W4387575482