Quantifizierung der Knochen- und Hautbewegung im Stumpf von Personen mit Unterschenkelamputation mit dynamischem Stereo-Röntgen

Personen mit einer Amputation der unteren Extremitäten (LEA) erfahren häufig eine relative Bewegung zwischen ihrem Stumpf und dem Prothesenschaft, wie z. B. vertikale Translation und axiale Rotation, was zu einer ineffizienten dynamischen Lastübertragung von den distalen Prothesenkomponenten auf den Stumpf führen kann. Dies kann zu erheblichen Sekundärfolgen wie Schmerzen, Gangabweichungen und Beschwerden führen, die die Mobilität und Autonomie einschränken. Es wurden Bewertungen der relativen Bewegung zwischen Knochen und Prothesenschaft durchgeführt, aber es gibt nur wenige Daten zur dynamischen In-vivo-Kinematik von Stumpf und Schaft, da die meisten Untersuchungen mit nicht-dynamischen Testprotokollen, statischen Messungen oder mit durchgeführt wurden nicht validierte auf Oberflächenmarkierungen basierende Bewegungserfassungssysteme. Dynamisches Stereo-Röntgen (DSX) ist eine fortschrittliche Bildgebungstechnologie, die 3D-Knochenbewegungen und Gewebe-/Linerverformungen innerhalb eines Prothesenschafts während dynamischer Aktivitäten quantifizieren kann.

Es gibt eine erhebliche Lücke in unserem Verständnis der komplexen Mechanik der Stumpf-Schaft-Schnittstelle während dynamischer Aktivitäten, die die Möglichkeiten zur Verbesserung des prothetischen Designs einschränken. Die Ziele dieses Projekts sind die Entwicklung von Analysewerkzeugen zur Quantifizierung sowohl der dynamischen In-vivo-Kinematik zwischen Stumpf und Schaft als auch des Mechanismus der Verformung von Restgewebe/Liner. Um die Empfindlichkeit dieser Methodik gegenüber Unterschieden in der Schaftaufhängung zu validieren, werden 2 Aufhängungssysteme bewertet: erhöhtes Vakuum und traditionelles Absaugen. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass eine effiziente und hochgenaue Methode zur Quantifizierung der dynamischen Interaktion zwischen dem Stumpf und dem Prothesenschaft empfindlich genug sein wird, um zwischen verschiedenen Arten der Aufhängung des Prothesenschafts zu unterscheiden, was das biomechanische Verständnis des Schaftdesigns fördern wird. Zu diesem Zweck werden die Forscher die folgenden Ziele verfolgen: (1) Optimierung des DSX-Verfahrensaufbaus für die genaue Verfolgung des Prothesenschafts, der Skelettkinematik und der Gewebe-/Linerverformung; (2) Quantifizierung der relativen Bewegung zwischen dem Tibiarest und dem Prothesenschaft während dynamischer Aktivitäten; und (3) um die Verformung der Haut und des Liners im Prothesenschaft während dynamischer Aktivitäten zu messen.

Einundzwanzig Teilnehmer mit Unterschenkelamputation werden mit einem Schaft ausgestattet, der sowohl über erhöhtes Vakuum als auch über herkömmliche Absaugung aufgehängt werden kann. Die Teilnehmer durchlaufen eine 4-wöchige Akklimatisierungsphase und werden dann in der DSX-Einrichtung getestet. DSX wird verwendet, um die Skelett- und Haut-/Liner-Bewegung unter beiden Aufhängungstechniken während 3 dynamischer Aktivitäten zu verfolgen: Gehen auf dem Laufband mit selbst gewählter Geschwindigkeit, schnelles Gehen (10 % schneller) und eine Step-down-Bewegung. Die Leistung der beiden Aufhängungstechniken (aktive EV und traditionelle Absaugung) wird getestet, indem die 3D-Knochenbewegung der Resttibia in Bezug auf den Prothesenschaft quantifiziert wird und die Verformung des Liners und des Weichgewebes an der Schnittstelle zwischen Schaft und Rest quantifiziert wird.

Durch die Verwendung der Analysewerkzeuge für eine hochgenaue In-vivo-Beurteilung der Stumpf-Schaft-Bewegung können wichtige grundlegende Informationen bereitgestellt werden, um die Entwicklung neuer Methoden und Techniken zur Verbesserung des prothetischen Sitzes zu unterstützen, die das Potenzial haben, sekundäre körperliche Komorbiditäten zu reduzieren und degenerative Veränderungen, die aus Komplikationen einer schlechten prothetischen Lastübertragung resultieren.