Ahorro de costos metabólicos para amputados transtibiales que usan el pie de almacenamiento y retorno de energía controlados (CESR)

Los amputados trabajan más y tienen un mayor costo de oxígeno durante la deambulación en comparación con aquellos sin pérdida de extremidades. Por lo tanto, los amputados generalmente caminan más lento y se cansan más fácilmente que los individuos intactos. La pérdida del tobillo como articulación propulsora y de apoyo requiere que el amputado realice un trabajo muscular adicional con la cadera, el tronco y la extremidad contralateral durante la deambulación. Este aumento de la actividad muscular consume energía metabólica adicional y significa que los amputados tienen que trabajar más para caminar a la misma velocidad que las personas intactas. Para algunos amputados, este esfuerzo adicional simplemente no es posible y su pérdida de deambulación funcional conduce a una espiral progresiva de desuso, capacidad reducida y más desuso. Por el contrario, una mayor movilidad puede conducir a una mayor actividad y un regreso aún más exitoso al lugar de trabajo. Las consecuencias para la salud de los amputados que no mantienen una deambulación funcional son multifactoriales y costosas, no solo en términos de dólares para las instituciones comprometidas con su atención, sino también para los propios individuos en términos de disminución de la calidad de vida, aumento de la discapacidad y dolor. Los desarrollos recientes han dado como resultado el diseño de un pie protésico novedoso que utiliza la energía de las fuerzas de compresión durante el contacto con el talón, la almacena a lo largo de la mitad del apoyo y la libera en un instante óptimo durante el despegue en el último apoyo. Se ha demostrado que este diseño único, con almacenamiento y liberación de energía controlados (CESR, por sus siglas en inglés) desarrollado por un equipo de la Universidad de Michigan, Ann Arbor, reduce la penalización del costo metabólico de la deambulación protésica (es decir, el aumento del costo con respecto a la marcha normal) en un 50 % en comparación con a un pie SACH estándar, pero hasta ahora solo se han estudiado individuos intactos que usan una bota aircast equipada con los pies protésicos. Es probable que el mayor ahorro de energía también se observe en los amputados transtibiales. Los amputados jóvenes y activos pronto ingresarán al sistema VA después de las operaciones en Irak y Afganistán, y las mejoras energéticas pueden beneficiar a esta nueva población de pacientes VA. El pie CESR también puede proporcionar ahorros sustanciales en costos metabólicos para amputados mayores menos activos que actualmente se encuentran en el sistema VA. Al mejorar la eficiencia de la marcha, los amputados podrán mantenerse al día con las demandas de la deambulación funcional, permanecer más activos y posponer muchas de las consecuencias debilitantes de la movilidad limitada. Por lo tanto, proponemos refinar primero el diseño del pie CESR centrándonos en los mecanismos de almacenamiento y liberación de energía del pie CESR. Varias características de los resortes pueden resultar óptimas para ciertos sujetos dependiendo del peso y las características de la marcha. Este será un proceso de optimización iterativo con las características de generación y absorción de energía del pie CESR evaluadas mediante análisis de marcha computarizado y las lecciones utilizadas para un mayor refinamiento. La segunda fase implicará una prueba de uso de tres semanas para determinar si se puede lograr alguna mejora en la economía de la marcha, reducción de la fatiga, mejora en la comodidad o aumento en la cantidad de caminata diaria. Se utilizará un cuestionario validado para determinar la comodidad y la fatiga de cada amputado durante una prueba de tres semanas con su pie convencional y con el pie CESR. Se realizarán recuentos de pasos en cada individuo durante todo el período de 3 semanas con el pie convencional y con el pie CESR. Recopilaremos la cinemática (movimiento) y la cinética (fuerzas) de la marcha de todo el cuerpo con nuestro sistema Vicon 612, y las mediciones metabólicas con nuestro VmaxST para calcular el costo de oxígeno para 24 amputados transtibiales mientras caminan con el pie CESR y su pie convencional. Esto permitirá el cálculo del almacenamiento y liberación de energía del pie por dinámica inversa y calculará el efecto neto sobre el ahorro de costos de energía metabólica durante la deambulación a varias velocidades. Si el pie CESR tiene éxito en la marcha de amputados en estos dominios, nuestro próximo paso será realizar un estudio multicéntrico con otros laboratorios de movimiento VA y, finalmente, colaborar con Ohio Willow Wood, un destacado fabricante de prótesis que ha expresado interés en traer el Pie CESR al mercado.