PROJEKTOWANIE PROTETYKI: PODEJŚCIE MINIMALISTYCZNE Z WIĘKSZYMI KORZYŚCIAMI

To piękny letni dzień w Bytomiu. Pogoda jest ciepła, wiatr orzeźwia, a niebo jest czyste, niebieskie. To idealny dzień, aby wybrać się na bieg, więc wyruszasz na miłą, łatwą jazdę wzdłuż brzegu jeziora. Możesz poczuć rześkie letnie powietrze i usłyszeć scieżkę pod twoimi stopami. Zbliża się kolejny biegacz, a ty kiwniesz głową na powitanie. Ale coś wydaje się trochę dziwne. Zaczekaj chwilę – ten biegacz nie ma butów! Najprawdopodobniej dlatego, że jest jednym z tysięcy biegaczy bosych, którzy unikają tradycyjnych butów do biegania w nadziei uniknięcia zbyt częstych obrażeń stawów, które nękają biegaczy rekreacyjnych.

Wielu biegaczy rekreacyjnych zastanawia się nad tradycyjnym amortyzowanym podejściem do butów do biegania na rzecz boso lub minimalistycznego stylu biegania. Niektórzy eksperci twierdzą, że nasze stopy ewoluowały, aby poradzić sobie z wpływami codziennego życia, a amortyzacja butów do biegania powoduje, że polegają oni na wadliwej inżynierii człowieka. Zwolennicy minimalistycznego podejścia twierdzą, że „sprężyste” właściwości łuku stopy mogą zapewnić ekwiwalentne lub nawet lepsze pochłanianie wstrząsów niż cokolwiek stworzonego przez człowieka.

Nie osiągnięto jeszcze konsensusu co do tego, czy minimalistyczny styl biegania powoduje mniej wypadków podczas jazdy niż bardziej tradycyjne podejście do biegania. Niemniej jednak niektóre kluczowe zasady można zastosować do zupełnie innego scenariusza: sztuczne kończyny.

Osobom z amputacją kończyny dolnej często przepisuje się sztuczne kończyny lub protezy, aby pomóc im w wykonywaniu codziennych czynności. Protezy kończyn dolnych są dopasowane do pozostałej części amputowanej kończyny osoby, zwanej pozostałą kończyną. Amputacja może wystąpić w dowolnym miejscu kończyny dolnej, a zatem kończyna resztkowa składa się z różnych ilości kości i tkanki miękkiej. W przeciwieństwie do nienaruszonej stopy, struktury te nie są przeznaczone do noszenia znacznej wagi. Uszkodzenia tkanek i dyskomfort mogą wystąpić z powodu silnych uderzeń, prowadząc do nie używania protezy i braku aktywności lub niezależności.

Aby temu zapobiec, protetycy muszą stworzyć protezę, która chroni pozostałą kończynę przed siłami uderzenia podczas chodzenia i biegania. Jednak w przeciwieństwie do firm produkujących obuwie, które mają pojedynczy interfejs (but), który ma wpływ na absorpcję wstrząsów, protetyk ma zdolność wpływania na absorpcję wstrząsów w wielu miejscach w kończynie protetycznej: u stóp, przy trzpieniu (między kolano i kostka), przy kolanie i przy nasadce.

Typowe elementy protetyczne, w tym protezowe gniazdo z żelową wyściółką, amortyzujący pylon ze sprężynami i dwoma różnymi rodzajami protez.

Gniazdo odnosi się do części protezy, która otacza resztkową kończynę i jest porównywalne z butem na wiele sposobów. Gniazdo musi dobrze pasować, nie powodując pęcherzy lub niewygodnego nacisku, i jest miejscem, w którym materiał wytworzony przez człowieka wchodzi w kontakt z kończyną biologiczną. Dlatego absorpcja wstrząsów w protezach musi występować na poziomie gniazda lub poniżej, aby chronić pozostałą część kończyny.

Ta absorpcja wstrząsów może być zapewniona na różne sposoby, w tym sprężyny, które ściskają pod działaniem siły, pianki lub materiały żelowe, które odkształcają się pod działaniem siły, i hydrauliczne połączenia protetyczne, które opierają się ruchom stawów ze względu na przyłożoną siłę. Możliwe kombinacje są nieskończone i dodatkowo komplikuje je wiele czynników, które protetyk musi wziąć pod uwagę przy doborze komponentów do sztucznej nogi, w tym koszt, zdrowie kończyn resztkowych, poziom aktywności i wiek.

Głównym celem wielu klinicystów jest stworzenie wygodnej protezy, a absorpcja wstrząsów jest kluczowym czynnikiem wpływającym na odczuwanie komfortu. Komfort jest jednak trudny do zdefiniowania i może zależeć od innych czynników (np. Zdrowia kończyn). Aby uzyskać wygodną protezę, protetycy mogą – przypadkowo lub celowo – zawierać wiele składników, które zapewniają amortyzację w protezie.

Na przykład, typowa proteza poniżej kolana może obejmować wkładkę żelową, która jest umieszczana nad pozostałą kończyną, jak również stopkę protezową z amortyzowaną lub elastyczną piętą. Zarówno wkładka, jak i stopa zapewnią niezależną amortyzację, a ich łączny wpływ na protezę może spowodować „zbyt dużą” absorpcję wstrząsów. Ale co jest wadą nadmiernej absorpcji wstrząsów?

Przeciwnie, co najmniej jedno badanie wykazało większe siły uderzenia, gdy do protezy dodano nadmierną absorpcję wstrząsów. Autorzy badania wysunęli hipotezę, że dodatkowa amortyzacja utrudniła użytkownikom protezy odczuwanie kontaktu z podłożem, co jest scenariuszem analogicznym do tradycyjnego, amortyzowanego paradygmatu do butów do biegania.

Nadmierna absorpcja wstrząsów może również powodować wyższe koszty energii dla użytkownika protezy, ponieważ wymagana jest większa praca, aby utrzymać masę ciała w obecności wchłaniających wstrząsy elementów protetycznych, co zostało wykazane za pomocą stóp protetycznych  . Ten wstępny dowód wskazuje, że zbędna absorpcja wstrząsów mogłaby niekorzystnie wpłynąć na użytkowników protezy, a zatem może być uzasadnione podejście minimalistyczne.

Minimalistyczne podejście miałoby na celu zapewnienie minimalnej absorpcji wstrząsów koniecznej do bezpiecznego i wygodnego użytkowania protez. Zamiast przyjmować absorpcję wstrząsów w obrębie sztucznej kończyny, podejście minimalistyczne wymagałoby zmodyfikowania pojedynczego interfejsu (np. Stopy protezowej lub resztkowego interfejsu kończyn-nasadki) i zastosowania dostatecznie dużej absorpcji wstrząsów, aby proteza była wygodna dla użytkownika.

Załóżmy, że młody, sprawny sportowiec przychodzi do kliniki na protezę. Ma wysoki poziom aktywności i dobre zdrowie kończyn resztkowych, więc posiadanie dynamicznej stopy z włókna węglowego będzie ważne dla wykonywania codziennych czynności. Takie stopy z włókna węglowego są skutecznie złożone z wielu sprężyn, które umożliwiają pochłanianie uderzeń i postępy w przód podczas chodzenia. Wybierając odpowiednią sprężystą sztywność stopy, można zapewnić odpowiednią amortyzację bez dalszego włączania specjalistycznych komponentów.

Natomiast starsza osoba z cukrzycą może mieć bardzo różne potrzeby. Może potrzebować jej sztucznej kończyny głównie do poruszania się po domu, ale odleżyny na jej resztkowej kończynie utrudniają stosowanie protez. Zamiast zaopatrywać ją w supernowoczesną stopę, protetyk może dać jej grubą żelową wkładkę, która chroni jej resztkową kończynę przed ciśnieniem przenoszonym przez gniazdo. W związku z tym, że głównym problemem jest wygoda, może być również właściwe połączenie składników absorbujących wstrząsy w interfejsie nasadki kończyn. Ponadto zmniejszone odczucie związane z cukrzycą sprawiłoby, że jeszcze ważniejsze byłoby, aby ta osoba nie miała nadmiernej absorpcji wstrząsów w swojej protezy, zakładając, że przyczynia się ona do braku stabilności.

Te przykłady przedstawiają uproszczenia procesu dopasowania protetycznego. Jednakże mają one na celu uwypuklenie zalet i wad elementów amortyzujących wstrząsy po ich wprowadzeniu do protez. Idealna ilość absorpcji wstrząsów nie jest jeszcze znana, a dalsze badania mechaniczne elementów protetycznych – a także ich funkcjonalność podczas noszenia przez człowieka – są kluczowe dla zrozumienia złożoności wchłaniania wstrząsów protetycznych. Obecnie trwają badania mające na celu udzielenie odpowiedzi na niektóre z tych niewiadomych. Ale w międzyczasie minimalistyczna proteza może przynieść znaczne korzyści niektórym użytkownikom. Podczas gdy jury nadal nie ma długoterminowych efektów prowadzenia boso, może istnieć kilka praktycznych korzyści stosowania zasad minimalistycznych do sztucznych kończyn.