bine

Majoritatea proteticienilor sunt de acord că dispozitivele protetice ar trebui să fie cât mai ușoare posibil, incluzând în același timp componentele cele mai sigure, eficiente și funcționale. Componentele contemporane ale gleznei se pot adapta la schimbările de pantă, facilitând mersul pe rampe sau alte suprafețe inegale și permițând o gamă mai largă de înălțimi ale călcâiului pantofului. Aceste componente pot conține unități hidraulice, microprocesoare și dispozitive de acționare generatoare de forță și sunt cu 100-250 la sută mai grele decât picioarele ușoare, cu răspuns elastic pasiv. De exemplu, piciorul Vari-Flex® al Össur cântărește 700g, iar piciorul BiOM® cântărește mai mult de 2.000g.

Care este relația dintre funcția componentă și greutate și în ce moment „mai greu” devine „prea greu?” Poate greutatea adăugată a unui impact de componentă avansat să funcționeze în mod dăunător? Trecerea de la componente protetice ușoare, cu revenire energetică la glezna piciorului, la versiunile hidraulice sau motorizate semnificativ mai grele necesită o evaluare suplimentară.

De ce mersul protetic necesită mai multă energie?

Caracteristicile de inerție și relația dintre costurile energetice sunt neclare

Majoritatea membrelor protetice au o greutate considerabil mai mică decât a membrelor anatomice pe care le-au înlocuit. Un membru protetic tipic transtibial poate cântări între 0,5 și 2 kg, în timp ce membrul pe care îl înlocuiește ar fi probabil mai aproape de 4 kg pentru un om de 70 kg. 6 În ciuda presupunerilor practicanților cu privire la greutatea protezei, cercetările experimentale nu au reușit să adune suficiente dovezi pentru a trage concluzii ferme cu privire la efectul creșterii masei protetice asupra costului energiei metabolice asupra mersului amputat. Gailey și colab. nu s-a găsit nicio corelație între costul energiei și masa protetică pentru masele protetice cuprinse între 2 și 2,7 kg. 2 Jans și Bach au raportat că costurile energetice nu au fost modificate atunci când masele mai mici de 1.125 kg au fost adăugate la protezele amutaților transtibiali unilaterali. 7

Pe de altă parte, Mattes și colab. iar Smith și Martin au examinat costul energiei și simetria mersului, în timp ce potriveau masa și momentul de inerție al membrului protetic cu partea intactă, adăugând între 0,85 kg și 2,6 kg. 8,9 Aceste studii au constatat că costul energiei și asimetria mersului au crescut odată cu creșterea masei. Smith și Martin au adăugat încărcătura în mai multe locații de pe membrul protetic și au constatat că costul energiei și simetria au fost afectate cel mai negativ atunci când sarcina a fost plasată distal, la nivelul gleznei. 9 Acest rezultat comun printre studiile care măsoară impactul masei adăugate susține cercetările Lehmann, care au constatat, de asemenea, că masa adăugată distal afectează negativ costul energiei metabolice. 10 Smith și Martin au comentat în concluziile studiului că creșterea distală a masei unei proteze ar trebui evitată, cu excepția cazului în care amputatul are alte beneficii. Această concluzie vizează tehnologia protetică mai nouă a gleznei, care încearcă să încorporeze motoare la glezna protetică. 9

Gleznele hidraulice sunt mai grele. Dar poate că e în regulă

În prezent, doar câțiva producători oferă glezne controlate de microprocesor: PROPRIO FOOT® al Össur și piciorul lui Endolite sunt două exemple. Aceste picioare cântăresc între 1 și 1,5 kg, cu 50-100 la sută mai mult decât un picior echivalent adecvat pacientului, pasiv de stocare a energiei. Deși motoarele din aceste glezne controlează acțiunea unităților hidraulice, care măresc și scad rata de compresie în funcție de necesitățile în timp real ale utilizatorului, aceste dispozitive nu includ dispozitive de acționare pentru a planta în mod activ flexia gleznei la poziția terminală.

Cercetările experimentale și rapoartele anecdotice demonstrează o primire pozitivă a unora dintre caracteristicile acestor picioare. Portnoy și colegii săi au ajuns la concluzia că utilizarea unei glezne hidraulice a redus stresul de priză internă, care ar putea proteja capătul distal al membrului rezidual de leziuni legate de presiune. 11 De Asha și colab. a constatat că utilizarea unui picior hidraulic controlat de microprocesor a crescut viteza de mers selectată de sine și a asigurat un transfer mai ușor de greutate la membrul protetic. 12 Alte câteva studii au discutat despre beneficiile mersului în sus și în jos pe rampe și scări cu dorsiflexie controlată hidraulic și flexie plantară. 13

Studiile au documentat, de asemenea, beneficii pentru partea intactă, care includ mai puțină forță de impact peste genunchi, șolduri și coloanei vertebrale. 14 De asemenea, s-a documentat că dorsiflexia activă a degetelor în timpul leagănului crește garda la sol, făcând piciorul mai sigur pentru utilizatorii care prezintă riscuri de cădere. 15 Datele experimentale privind costul energiei metabolice ale ambulării cu aceste dispozitive nu sunt disponibile în literatura publicată. Endolite a raportat în propria sa cercetare, de către Moser și colab., Că „în comparație cu protezele convenționale de returnare a energiei, rezultatele obținute de la nivel, în sus, în jos, la etaj și la parter au dus la încercări extinse de mers pe jos, care au arătat că noul picior de asistență hidraulică a oferit amputatilor capacitatea de a merge cu până la 8,5 la sută mai puțin efort. " 16 Această cercetare nu a fost încă publicată într-o revistă științifică evaluată de colegi.

Glezna alimentată este cu adevărat grea!

Un glezne protetic care a fost inițial dezvoltat de Hugh Herr, dr., Și grupul său de cercetare Biomecatronică de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab, Cambridge, este capabil să imite unele dinamici ale gleznei anatomice; acum este disponibil comercial sub numele BiOM. Acest picior folosește un picior de carbon tradițional, în formă de J, la bază și un actuator de tip șurub unidirecțional care înlocuiește acțiunea complexului gastrocoleu. Acest picior a fost conceput pentru a se potrivi cu caracteristicile inerțiale ale anatomiei lipsă; cântărește 2 kg.

După cum sa discutat, sa demonstrat că o masă protetică de această magnitudine afectează negativ costurile energetice. 8 Cu toate acestea, Herr și Grabowski au demonstrat că costul energiei metabolice pentru utilizatorii acestui picior a fost redus cu 8-12 la sută și că cererea de energie a fost proporțional scăzută pe măsură ce viteza de mers a crescut. Au remarcat, de asemenea, că viteza de mers preferată a fost aceeași cu cea pentru subiecții apți, iar simetria spațială și temporală au fost îmbunătățite. Acest lucru indică faptul că glezna generatoare de energie oferă mai multe beneficii metabolice decât costul energetic asociat cu masa crescută.

Dezvoltatorii gleznei electrice speră să vadă că costul energetic al ambulației în rândul celor cu amputări scade de fapt la un punct mai mic decât cerințele persoanelor cu capacitate de muncă. 17 Ei sugerează că, din moment ce bateria și motorul fac unele lucrări de locomoție, atunci ar trebui să existe o cerere metabolică mai mică, deci ar trebui să fie necesară mai puțină energie pentru mers. Acestea indică lipsa unei legături rigide între membrul rezidual și priză ca un loc în care energia mecanică se poate pierde în picioare pasive mai ușoare.

Sistemele de suspensie pot modifica percepția asupra greutății

Percepția greutății este subiectivă și poate fi legată de metodele de suspendare. Puțini dintre studiile care au investigat masa pe orice tip de picior au raportat informații despre sistemele de suspensie care au fost utilizate. Board și colab. s-a constatat că simetria mersului a crescut atunci când subiecții foloseau suspensie activă în vid comparativ cu suspensia de aspirație pasivă. 18 Ei au propus ca volumul crescut al membrului rezidual să mențină o potrivire mai bună în interiorul prizei sub vid mai mare, îmbunătățind propriocepția și permițând utilizatorului să transfere forțele către proteză mai eficient. Acest lucru este în concordanță cu gândurile grupului MIT, ai cărui subiecți foloseau suspensia de aspirație pasivă.

Utilizatorii nu preferă întotdeauna bricheta

Preferința utilizatorului pentru o greutate mai mare sau mai mică pare imprevizibilă. Un studiu cuprinzător realizat de S.U.A. Departamentul Afacerilor Veteranilor cu privire la satisfacția amputatului cu dispozitivele protetice indică faptul că greutatea a fost în general denumită bună sau rea, dar „punctul obișnuit făcut a fost că obținerea greutății corecte contează foarte mult”. 19 Alte cercetări confirmă această concluzie. Hale a raportat preferința subiectivă într-o stare de masă experimentală în care membrele protetice cântăreau 75 la sută din masa estimată a părții intacte. 20 Utilizatorii protetici nu preferă întotdeauna „cât mai ușor posibil” și nu este neobișnuit ca o persoană să solicite mai multă masă. Categoriile „grele” sau „ușoare” par a fi mai puțin problematice decât „nu sunt corecte”.

Funcția de sacrificiu pentru greutate? Poate nu.

Cu siguranță, nu toți pacienții sunt candidați la glezne cu motor sau la sisteme active de suspendare a vidului din cauza formei membrelor reziduale, a înălțimilor de construcție, a intoleranțelor la gadget sau a considerațiilor financiare. Combinarea unora dintre aceste opțiuni cu instrumente mai tradiționale poate oferi o funcționalitate mai mare fără consecințele metabolice sau de percepție așteptate. „Există destul de multe dovezi științifice acum care arată că funcționalitatea adăugată pare să depășească problemele de greutate, deoarece proiectarea corectă poate oferi îmbunătățiri în aproape toate domeniile de performanță biomecanică”, spune David Moser, dr., Inginer senior în proiectarea mecatronică la Chas. A Blatchford & Sons, cu sediul în Basingstoke, Anglia.

Este clar că greutatea este o caracteristică importantă de luat în considerare în timpul evaluării componentelor protetice, printre mulți alți factori. Proteticienii ar trebui să ia în considerare mai mulți factori, inclusiv activități profesionale și recreative, sănătatea membrului rezidual, cosmeză și toleranță la gadget și să nu reducă automat o componentă datorită exclusiv caracteristicilor sale de masă. Există puține dovezi care să susțină luarea în considerare a greutății dispozitivului în mod disproporționat față de alți factori de proiectare, în special în cazul componentelor de ultimă generație.

Sarah Mattes, membru al Academiei Gait Society, este o proteză rezidentă la Clinica Hanger, Orange, California. Și-a terminat educația P&O la California State University, Dominguez Hills (CSUDH), Long Beach, în mai 2012 și masteratul în biomecanică la Arizona State University, Phoenix, în 1997.

Autorul dorește să mulțumească următoarelor persoane pentru ajutor și direcție cu acest articol: John T. Brinkmann, MA, CPO, LPO, FAAOP, instructor principal de proteză la Northwestern University Prosthetics-Orthotics Center, Chicago, Illinois; Mark Muller, MS, CPO, FAAOP, instructor principal cu programul CSUDH P&O; Brian Ruhe, dr., Instructor de cercetare, mers și proteză în cadrul programului CSUDH P&O; și Scott Hornbeak, MBA, CPO, FAAOP, director și instructor clinic în cadrul programului CSUDH P&O.

Academy Society Spotlight este o prezentare a conținutului clinic de către Societățile Academiei Americane de Ortoriști și Protești în parteneriat cu The O&P EDGE.

Referințe

  1. Martin, P. E. și D. W. Morgan. 1992. Considerații biomecanice pentru mersul și alergarea economice. Medicină și știință în sport și exerciții fizice 24 (4): 467-74.
  2. Gailey, R. S., M. A. Wenger, M. Raya, N. Kirk, K. Erbs, P. Spyropoulos și M. S. Nash. 1994. Cheltuielile de energie ale amputatilor trans-tibiali în timpul ambulației în ritm auto-selectat. Protetică și ortotică internațională 18 (2): 84-91.
  3. McFarlane, P. A., D. H. Neilsen, D. G. Shurr și K. Meier. 1991. Comparații de mers pentru amputatele de sub genunchi folosind un Flex-Foot ™ comparativ cu un picior protetic convențional. Jurnalul de proteză și orteză 3 (4) 150-61.
  4. Winter, D. A. și S. E. Sienko. 1988. Biomecanica mersului amputat sub genunchi. Journal of Biomechanics 21 (5): 361-7.
  5. Lewallen, R., G. Dyck, A. Quanbury, K. Ross și M. Letts. 1996. Cinematica mersului la copiii amputați sub genunchi: O analiză a forței. Journal of Pediatric Orthopedics 6 (3): 291-8.
  6. Dempster, W. T. 1955. Cerințe de spațiu ale operatorului așezat. Wright Air Development Center, Raport tehnic 55-159, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio.
  7. Jans, M. și T. M. Bach. 1995. Efectele încărcării inerțiale asupra cheltuielilor de energie și a caracteristicilor mersului la amutații transtibiali. În lucrările celui de-al 8-lea Congres Mondial al Societății Internaționale de Proteză și Ortetică. Melborne.
  8. Mattes, S. J., P. E. Martin și T. D. Royer. 2000. Simetria mersului și costul energiei la persoanele cu amputări transtibiale unilaterale: potrivire cu proprietățile inerțiale ale membrelor protetice și intacte. Arhive de medicină fizică și reabilitare 81 (5): 561-8.
  9. Smith, J. D. și P. E. Martin. 2013. Efectele distribuției masei protetice asupra costurilor metabolice și a simetriei de mers. Journal of Applied Biomechanics 29 (3): 317-28.
  10. Lehmann, J. F., R. Price, R. Okumura, K. Questad, B. J. de Lateur și A. Negately. 1998. Masa și distribuția în masă a protezei sub genunchi: Efectul eficacității câștigului și viteza de mers auto-selectată. Arhive de medicină fizică și reabilitare 79 (2): 162-8.
  11. Portnoy, S., A. Kristal, A. Gefen și I. Siev-Ner. 2012. Evaluare dinamică exterioară, specifică subiectului, a tensiunilor interne la nivelul membrului rezidual: piciorul protetic hidraulic stocat cu energie comparativ cu picioarele protetice convenționale stocate cu energie. Gait & Posture 35 (1): 121-5.
  12. De Asha, A. H., L. Johnson, R. Munjai, J. Kulkarni și J. G. Buckley JG. 2013. Atenuarea fluctuațiilor traiectoriei centrului de presiune sub piciorul protetic atunci când se utilizează un atașament hidraulic articular al gleznei comparativ cu atașamentul fix. Clinic Biomechanics 28 (2): 218-24.
  13. Agrawal, V., R. S. Gailey, I. A. Gaunaurd, C. O'Toole și A. A. Finnieston. 2013. Comparație între glezna/piciorul controlat de microprocesor și picioarele protetice convenționale în timpul negocierii scărilor la persoanele cu amputare transtibială unilaterală. Journal of Rehabilitation Research & Development 50 (7) 941-50.
  14. De Asha, A. R., R. Munjai, J. Julkarni și J. G. Buckley. 2013. Modificări cinetice articulare legate de viteza de mers la amputatele trans-tibiale: Impactul amortizării hidraulice a 'gleznei'. Jurnalul de Neuroinginerie și Reabilitare 10: 107.
  15. De Asha, A. R. și J. G. Buckley. 2014. Efectele vitezei de mers pe distanța minimă a degetelor și asupra relației temporale dintre clearance-ul minim și viteza maximă a piciorului oscilant la amutații trans-tibiali unilaterali. Proteză și ortetică internațională.
  16. Moser, D., N. Stech, J. McCarthy, G. Harris, S. Zahedi și A. McDougall. 2012. Analiza cineticii gleznei și a consumului de energie cu o proteză avansată controlată de microprocesor glezna-picior. de.endolite-test.co.uk/files/2012/09/ElanOT2012_EN.pdf.
  17. Herr, H. M. și A. M. Grabowski. 2012. Proteza bionică la nivelul gleznei-picior normalizează mersul de mers la persoanele cu amputare a piciorului. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 279 (1.728): 457-64.
  18. Board, W. J., G. M. Street și C. Caspers. 2001. O comparație a condițiilor de aspirare trans-tibială amputată și de priză de vid. Prosthetics and Orthotics International 25 (3): 202-9.
  19. Legro, M. W., G. Reiber, M. del Aguila, M. Ajax, D. A. Boone, J. A. Larsen, D. G. Smith și B. Sangeorzan. 1999. Probleme de importanță raportate de persoanele cu amputații și proteze ale membrelor inferioare. Journal of Rehabilitation Research & Development 36 (3): 155-63.
  20. Hale, S. A. 1990. Analiza dinamicii fazei de oscilație și a efortului muscular al amputatului de deasupra genunchiului pentru variații ale încărcăturilor protetice ale gambei. Proteză și ortotică internațională 14 (3): 125-135.

Western Media LLC, editor al O&P EDGE

Număr gratuit: 866.613.0257 | Telefon: 303.255.0843 | [email protected]

11154 Huron Street, Ste. 104, Northglenn, CO 80234