Vergleich verschiedener prothetischer Fuß-Knöchel-Mechanismen

Betreffauswahl und Einwilligung:

Die Themen werden nach folgender Priorität ausgewählt. Probanden, die zuvor an ähnlichen Studien mit dem Biomechatronik-Labor teilgenommen haben und bereits auf ihren Gesundheitszustand und ihr Mobilitätsniveau untersucht wurden, werden zuerst kontaktiert. Wenn zusätzliche Themen erforderlich sind, werden potenziellen Kandidaten ein Rekrutierungsflyer und ein Auswahlfragebogen zugesandt. Kopien des Flyers und des Fragebogens sind im Abschnitt „Anhänge“ enthalten. Vor den experimentellen Sitzungen werden die Probanden gebeten, eine Einverständniserklärung zu lesen und zu unterzeichnen. Außerdem werden sie ihnen das Projekt erklären und etwaige Fragen beantworten. Sie erhalten außerdem Zeit, sich mit der verwendeten Ausrüstung vertraut zu machen, bevor Sie mit den Versuchen beginnen. Bei Bedarf werden die Probanden von einem professionellen Orthopädietechniker bei A Step Ahead Prosthetics in Burlington, MA ausgerichtet und angepasst. Kein Personal von A Step Ahead Prosthetics wird Forschung betreiben oder ein begründetes Interesse an Forschungsergebnissen oder Veröffentlichungen haben.

Kleidung:

Die Probanden werden gebeten, eng anliegende Kleidung zu tragen, z. B. ein hautenges Hemd, Laufshorts und flache Schuhe. Sollte dies nicht möglich sein, wird die Kleidung je nach Bedarf zur Verfügung gestellt. Die Ermittler werden den Probanden ein hautenges Klettverschluss-Outfit zur Verfügung stellen und möglicherweise verlangen, dass sie es tragen, damit wir reflektierende Kugeln für die Videokameraaufnahme platzieren können.

Ort(e) und Zeitleiste:

Experimentelle Sitzungen werden im MIT Biomechatronics Laboratory (E14-274), 75 Amherst St., Cambridge, MA 02139, durchgeführt. Jegliche Ausrichtung und Anpassung der Prothesen erfolgt bei A Step Ahead Prosthetics, 21 A. St., Burlington, MA 01803.

Die Gesamtstudiendauer wird voraussichtlich 8 Stunden pro Fach betragen, wahrscheinlich über zwei 4-stündige Sitzungen. Diese Sitzungen können entweder an einem einzigen Tag oder an zwei Tagen absolviert werden. Nach der Themenauswahl wird die gesamte Studie voraussichtlich 3 Monate dauern.

Angetriebene Prothese:

Die Probanden erhalten zwei computergesteuerte, angetriebene Knöchel-Fuß-Prothesen, die sie während einer Sitzung anstelle ihrer üblichen Prothese befestigen können. Dazu gehören der Blatchford Elan sowie eine im Biomechatronik-Labor entwickelte Prothese mit variabler Steifigkeit. Diese angetriebenen Prothesen haben die Fähigkeit, beim Gehen aktiv zu unterstützen oder die mechanischen Eigenschaften zu verändern. Die Steuerung kann je nach Gerät entweder über eine drahtlose Verbindung oder eine Festdrahtverbindung angepasst werden. Den Probanden wird so viel Zeit wie nötig gegeben, um die Verwendung der Prothesen zu üben, bevor die Experimente beginnen.

Passive Prothese:

Die Probanden erhalten drei passive Prothesen, die sie während einer Sitzung anstelle Ihrer üblichen Prothese befestigen können. Dazu gehören der Ossur Pro-flex XC, eine passive Gleitbalkenprothese und eine passive Prothese, die den Knöchelgleichgewichtswinkel manuell ändern kann. Den Probanden wird so viel Zeit wie nötig gegeben, um die Verwendung der Prothese zu üben, bevor die Experimente beginnen.

Datensammlung:

Die Datenerhebung soll voraussichtlich in zwei Abschnitten erfolgen. Der erste Abschnitt besteht aus dem Gehen auf ebenem Boden auf einem Laufband mit drei Geschwindigkeiten zwischen 0,5 und 1,5 m/s (langsames bis schnelles Gehen). Bei jeder Geschwindigkeit werden alle fünf Prothesen nach dem Zufallsprinzip jeweils 2 Minuten lang getestet. Bewegungen werden mit einem VICON-Bewegungserfassungssystem erfasst und Bodenreaktionskräfte werden mit einem kraftempfindlichen Laufband von Bertec gemessen. Sobald alle Prothesen getestet wurden, erhält jeder Proband für jede Geschwindigkeit einen Fragebogen, um festzustellen, wie sich jede Prothese beim Fersenauftritt (früher Stand), beim Überrollen (mittlerer Stand) und bei der angetriebenen Plantarflexion (später Stand) verhält. Darüber hinaus wird jeder Proband gefragt, wie jede Prothese im Allgemeinen funktioniert und welche persönlichen Vorlieben er hat. Dieser Test wird bei allen drei Gehgeschwindigkeiten durchgeführt, was zu drei ausgefüllten Fragebögen führt.

Darüber hinaus laufen die Probanden in einem Achtermuster mit einer bevorzugten Ganggeschwindigkeit um zwei Kegel herum, die auf der ebenen Bodenfläche platziert sind und bis zu 30 Fuß voneinander entfernt sind. Die Probanden führen für jede zufällig ausgewählte Prothese mindestens 5 Mal die Gehfigur 8 durch. Sobald alle Prothesen getestet wurden, erhält jeder Proband einen Fragebogen, um die allgemeine Leistung der einzelnen Prothesen und ihre persönlichen Vorlieben zu ermitteln.

Die zweite Sitzung besteht aus Hang- und Treppenlaufen. Jeder Proband wird in einer zufällig ausgewählten Reihenfolge Treppen und eine Rampe mit einer Neigung zwischen 4° und 10° zur Horizontalen mit seiner bevorzugten Geschwindigkeit hinauf- und hinuntersteigen. Die Bewegung wird mit einem VICON-Bewegungserfassungssystem erfasst und die Bodenreaktionskräfte werden mit einem kraftempfindlichen Laufband von Bertec für das Gehen am Hang und einer kraftempfindlichen Treppe für das Gehen über Treppen gemessen. Alle fünf Prothesen werden getestet und nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Die Probanden führen jeweils mindestens fünfmal pro Prothese den Treppenauf- und -abstieg durch. Beim Gehen am Hang auf einem instrumentierten Laufband laufen die Probanden mit jeder Prothese insgesamt 2 Minuten für den Hangaufstieg und 2 Minuten für den Hangabstieg. Sobald alle Prothesen getestet wurden, erhält jeder Proband bei jedem Steigungs- und Treppenauf-/-abstieg einen Fragebogen, um die allgemeine Leistung der einzelnen Prothesen und ihre persönlichen Vorlieben zu ermitteln. Diese Tests werden über alle Hanggeländetypen hinweg sowie nach dem Treppenauf-/-abstiegsversuch durchgeführt, was zu drei ausgefüllten Fragebögen für jeden Probanden führt.