Risparmi sui costi metabolici per gli amputati transtibiali che indossano il piede del CESR (Controlled Energy Storage and Return).

Gli amputati lavorano di più e hanno un costo di ossigeno maggiore durante la deambulazione rispetto a quelli senza perdita degli arti. Pertanto, gli amputati generalmente camminano più lentamente e si stancano più facilmente rispetto agli individui intatti. La perdita della caviglia come articolazione propulsiva e di supporto richiede che l'amputato esegua un lavoro muscolare extra con l'anca, il tronco e l'arto controlaterale durante la deambulazione. Questa maggiore attività muscolare consuma ulteriore energia metabolica e significa che gli amputati devono lavorare di più per camminare alla stessa velocità degli individui intatti. Per alcuni amputati, questo sforzo aggiuntivo non è semplicemente possibile e la loro perdita di deambulazione funzionale porta a una spirale progressiva di disuso, capacità ridotta e ulteriore disuso. Al contrario, una maggiore mobilità può portare a una maggiore attività e a un ritorno al lavoro ancora più efficace. Le conseguenze sulla salute per gli amputati che non mantengono la deambulazione funzionale sono multifattoriali e costose, non solo in termini di denaro per le istituzioni impegnate nella loro cura, ma anche per gli individui stessi in termini di diminuzione della qualità della vita, aumento della disabilità e del dolore. Recenti sviluppi hanno portato alla progettazione di un nuovo piede protesico che utilizza l'energia delle forze di compressione durante il contatto del tallone, la immagazzina durante tutta la posizione centrale e la rilascia in un istante ottimale durante la spinta in posizione avanzata. Questo design unico, con accumulo e rilascio controllato di energia (CESR) sviluppato da un team dell'Università del Michigan, Ann Arbor, ha dimostrato di ridurre del 50% il costo metabolico della deambulazione protesica (ovvero l'aumento del costo rispetto alla normale deambulazione) rispetto a un piede SACH standard, ma finora sono stati studiati solo individui intatti che indossano uno stivale aircast dotato di piedi protesici. È probabile che l'aumento del risparmio energetico si osservi anche negli amputati transtibiali. Giovani amputati attivi entreranno presto nel sistema VA dopo le operazioni in Iraq e Afghanistan, e i miglioramenti energetici potrebbero giovare a questa nuova popolazione di pazienti VA. Il piede CESR può anche fornire sostanziali risparmi sui costi metabolici agli amputati più anziani e meno attivi attualmente nel sistema VA. Migliorando l'efficienza dell'andatura, gli amputati saranno maggiormente in grado di tenere il passo con le esigenze della deambulazione funzionale, rimanere più attivi e posticipare molte delle conseguenze debilitanti della mobilità limitata. Pertanto proponiamo di affinare prima il design del piede CESR concentrandosi sui meccanismi di accumulo e rilascio di energia del piede CESR. Diverse caratteristiche della molla possono rivelarsi ottimali per determinati soggetti a seconda del peso e delle caratteristiche di deambulazione. Questo sarà un processo di ottimizzazione iterativo con caratteristiche di generazione di potenza e assorbimento del piede CESR valutate utilizzando l'analisi computerizzata dell'andatura e le lezioni utilizzate per un ulteriore perfezionamento. La seconda fase comporterà un test di usura di tre settimane per determinare se è possibile ottenere miglioramenti nell'economia dell'andatura, riduzione dell'affaticamento, miglioramento del comfort o aumento della quantità di camminata giornaliera. Verrà utilizzato un questionario convalidato per determinare il comfort e l'affaticamento di ciascun amputato durante una prova di tre settimane nel piede convenzionale e con il piede CESR. Il conteggio dei passi verrà eseguito su ogni individuo durante l'intero periodo di 3 settimane sia con il piede convenzionale che con il piede CESR. Raccoglieremo la cinematica (movimento) e la cinetica (forze) dell'andatura di tutto il corpo utilizzando il nostro sistema Vicon 612 e le misurazioni metaboliche utilizzando il nostro VmaxST per calcolare il costo dell'ossigeno per 24 amputati transtibiali mentre camminano con il piede CESR e il loro piede convenzionale. Ciò consentirà il calcolo dell'accumulo di energia e del rilascio del piede mediante dinamica inversa e calcolerà l'effetto netto sul risparmio energetico metabolico durante la deambulazione a diverse velocità. Se il piede CESR ha successo nell'andatura amputata in questi domini, il nostro prossimo passo sarà eseguire uno studio multicentrico con altri laboratori di movimento VA e infine collaborare con Ohio Willow Wood, un importante produttore di protesi che ha espresso interesse a portare il CESR piede sul mercato.