Metaboliske omkostningsbesparelser for transtibiale amputerede personer, der bærer foden til kontrolleret energiopbevaring og -retur (CESR)

Amputerede arbejder hårdere og har større iltomkostninger under ambulation sammenlignet med dem uden tab af lemmer. Derfor går amputerede generelt langsommere og trætter lettere end intakte personer. Tabet af anklen som et fremdrivende og støttende led kræver, at den amputerede udfører ekstra muskelarbejde med hofte, krop og kontralaterale lem under ambulation. Denne øgede muskelaktivitet forbruger yderligere metabolisk energi og betyder, at amputerede skal arbejde hårdere for at gå med samme hastighed som intakte personer. For nogle amputerede er denne ekstra indsats simpelthen ikke mulig, og deres tab af funktionel ambulation fører til en progressiv spiral af ubrug, nedsat kapacitet og mere ubrug. Omvendt kan større mobilitet føre til større aktivitet og endnu mere succesfuld tilbagevenden til arbejdspladsen. De helbredsmæssige konsekvenser for amputerede, der ikke opretholder funktionel ambulation, er multifaktoriel og omkostningsfuld, ikke kun i form af dollars for de institutioner, der er engageret i deres pleje, men også for individerne selv i form af nedsat livskvalitet, øget handicap og smerter. Den seneste udvikling har resulteret i designet af en ny fodprotese, der bruger energien fra kompressionskræfter under hælkontakt, lagrer den i hele mellembanen og frigiver den på et optimalt tidspunkt under push-off i sen stilling. Dette unikke design med Controlled Energy Storage and Release (CESR) udviklet af et team ved University of Michigan, Ann Arbor har vist sig at reducere den metaboliske omkostningsstraf ved proteseambulation (dvs. de øgede omkostninger i forhold til normal gang) med 50 % sammenlignet med til en standard SACH-fod, men endnu er kun intakte personer iført en aircast-støvle udstyret med protesefødderne blevet undersøgt. Det er sandsynligt, at de øgede energibesparelser også vil blive observeret hos transtibiale amputerede. Unge, aktive amputerede vil snart komme ind i VA-systemet efter operationer i Irak og Afghanistan, og energiforbedringerne kan komme denne nye VA-patientpopulation til gode. CESR-foden kan også give betydelige metaboliske omkostningsbesparelser til ældre mindre aktive amputerede i øjeblikket i VA-systemet. Ved at forbedre gangeffektiviteten vil amputerede bedre kunne følge med kravene til funktionel ambulation, forblive mere aktive og udskyde mange af de invaliderende konsekvenser af begrænset mobilitet. Derfor foreslår vi først at forfine designet af CESR-foden med fokus på CESR-fodens energilagring og energifrigivelsesmekanismer. Flere fjederegenskaber kan vise sig at være optimale for visse emner afhængigt af vægt og gangegenskaber. Dette vil være en iterativ optimeringsproces med kraftgenererings- og absorptionsegenskaber for CESR-foden evalueret ved hjælp af computeriseret ganganalyse og de erfaringer, der bruges til yderligere forfining. Den anden fase vil involvere et tre ugers slidtest for at afgøre, om der kan opnås en forbedring i gangøkonomi, reduktion i træthed, forbedring af komfort eller stigning i mængden af ​​daglig gang. Et valideret spørgeskema vil blive brugt til at bestemme hver amputerets komfort og træthed under et tre ugers forsøg med deres konventionelle fod og med CESR-foden. Skridttællinger vil blive udført på hvert individ over hele 3 ugers perioden med både den konventionelle fod og med CESR foden. Vi vil indsamle helkropsgangskinematik (bevægelse) og kinetik (kræfter) ved hjælp af vores Vicon 612-system og metaboliske målinger ved hjælp af vores VmaxST til at beregne iltomkostninger for 24 transtibiale amputerede, mens de går med CESR-foden og deres konventionelle fod. Dette vil tillade beregning af energilagring og frigivelse af foden ved omvendt dynamik og beregne nettoeffekten på metaboliske energiomkostningsbesparelser under ambulation ved flere hastigheder. Hvis CESR-foden har succes med amputeret gang på disse domæner, vil vores næste skridt være at udføre en multicenterundersøgelse med andre VA-bevægelseslaboratorier og til sidst samarbejde med Ohio Willow Wood, en fremtrædende proteseproducent, der har udtrykt interesse i at bringe CESR fod til markedet.