VARIABLE STIFFNESS HAND PROSTHESIS: A SYSTEMATIC REVIEW

Abstract

Prosthetics is an important field in engineering due to the large number of amputees worldwide and the associated problems such as limited functionality of the state of the art. An important functionality of the human hand is its capability of adjusting the stiffness of the joints depending on the currently performed task. For the development of new technology it is important to understand the limitations of existing resources. As part of our efforts to develop a variable stiffness grasper for developing countries a systematic review was performed covering technology of body powered and myoelectric hand prosthesis. Focus of the review is readiness of prosthetic hands regarding their capability of controlling the stiffness of the end effector. Publications sourced through three different digital libraries were systematically reviewed on the basis of the PRISMA standard. We present a search strategy as well as the PRISMA assessment of the resulting records which covered 321 publications. The records were assessed and the results are presented for the ability of devices to control their joint stiffness. The review indicates that body powered prosthesis are preferred to myoelectric hands due to the reduced cost, the simplicity of use and because of their inherent ability to provide feedback to the user. Stiffness control was identified but has not been fully covered in the current state of the art. In addition we summarise the identified requirements on prosthetic hands as well as related information which can support the development of new prosthetics. RESUMEN El estudio de prótesis es un campo importante en la ingeniería debido al gran número de amputados en todo el mundo y los problemas asociados. Entre estos problemas están las limitaciones en funcionalidad de las prótesis modernas. Una funcionalidad importante de la mano humana es su capacidad de ajustar la rigidez de las articulaciones dependiendo de la acción realizada. Es importante entender las limitaciones de los recursos existentes para poder proponer algún desarrollo tecnológico en el área. Como parte del trabajo para desarrollar una garra de rigidez variable para los países en desarrollo, se realizó una revisión sistemática de la tecnología que cubre las prótesis de mano mecánicas y mioeléctricas. El eje de esta monografía es la disponibilidad de prótesis de manos con respecto a su capacidad de controlar la rigidez del efector final. Se ha usado la metodología PRISMA para hacer una revisión sistemática de documentos obtenidos a través de tres bibliotecas digitales diferentes. Se presenta una estrategia de búsqueda, así como la evaluación PRISMA de los registros resultantes que abarcó 321 publicaciones. Se evaluaron los registros obtenidos y se presentan los resultados de la evaluación de la capacidad control de rigidez de los dispositivos. La revisión indica que las prótesis mecánicas son preferidas respecto a las manos mioeléctricas debido al coste reducido, la simplicidad de uso y sobre todo a su capacidad inherente para proporcionar retroalimentación al usuario. Se ha identificado el control de la rigidez en algunos registros, pero no se ha estudiado completamente en esta monografía. Finalmente, los requisitos del usuario para prótesis de manos han sido identificados, así como información sobre tecnología relacionada capaz de impulsar el desarrollo de nuevas prótesis que satisfagan estos requerimientos.