Automatisk stivhetsmodulering for fotproteser for å forbedre balansen (OSA)

Personer med amputasjoner av underekstremiteter har høyere risiko for å falle sammenlignet med funksjonsfriske og andre kliniske populasjoner og har større sannsynlighet for å pådra seg livsendrende skader. Den høyere fallrisikoen skyldes først og fremst tap av musklene som krysser ankelen, som er avgjørende for å opprettholde balansekontrollen. Protetiske enheter er designet for å gi passende stivhet for nødvendig stabilitet og støtte. Mens forskning har vist at den optimale stivheten for å opprettholde balansen varierer på tvers av ambulerende aktiviteter (f.eks. rett gange versus å snu), er de fleste klinisk foreskrevne proteser passive og gir bare et fast stivhetsnivå. Den kommersielt tilgjengelige, drevne ankel-fotprotesen har ikke vist seg å gjenopprette balansekontrollen. En proteseanordning som aktivt justerer ankelstivhet på tvers av forskjellige ambulerende aktiviteter er derfor kritisk nødvendig for å fremme feltet og forbedre balansekontrollen for de med amputasjoner i underekstremitetene. Målet med denne kliniske studien er å identifisere protesestivhet som optimerer balansekontrollen hos personer med amputasjoner under kneet når de utfører typiske ambulerende aktiviteter i dagliglivet. Ved å matche ankelstivheten til oppgavekravene, tror vi at vi vil forbedre balansekontrollen betydelig og redusere fallrisikoen for de med amputasjoner i underekstremitetene.

Hver deltaker vil bli utstyrt med en ny protese som inkluderer en lavprofils fotprotese hvis stivhetskategori vil bli bestemt av deres kroppsvekt og aktivitetsnivå (standard klinisk praksis), en fotprotese hvis stivhetskategori er to kategorier stivere, og en annen hvis stivhet er to kategorier mindre stiv. Deltakerne vil fortsette å bruke sin eksisterende protesehylse og opphengssystem, men lengden på pylonen vil bli justert etter behov. Mens du bruker de forskjellige studieprotesene i randomisert rekkefølge, vil ni ambulerende aktiviteter utføres motion capture laboratoriet.

1. Gå på jevnt underlag med selvvalgt hastighet.
2. Gå på jevnt underlag med 15 % saktere enn selvvalgt hastighet.
3. Gå på jevnt underlag med 15 % raskere enn selvvalgt hastighet.
4. Går opp en 8 % stigning i selvvalgt hastighet.
5. Går ned en 8 % skråning med selvvalgt hastighet.
6. Gå på jevnt underlag med selvvalgt hastighet mens du bærer en 5 kg last i en hånd på protesesiden.
7. Går i jevnt men ujevnt terreng i selvvalgt hastighet.
8. Gå en sirkel på 2 meter i diameter med selvvalgt hastighet med protesesiden på innsiden av sirkelen.
9. Gå en sirkel på 2 meter i diameter med selvvalgt hastighet med protesesiden på utsiden av sirkelen.

Ambulerende aktiviteter 1 til 6 vil bli utført på en instrumentert tredemølle. Lasten som skal bæres i aktivitet 6 vil bli konfigurert som en dagligvarepose med håndtak. Aktivitet 7 vil bli utført på en tredemølle i steinete terreng. Aktivitetene 8 og 9 vil bli utført over bakken over fem kraftplater innebygd i laboratoriegulvet mens de følger omrisset av en sirkel på 2 meter i diameter. Hvilepauser under alle aktiviteter vil bli gitt etter behov.

Dataene fra disse eksperimentene vil bli brukt til å beregne topp-til-topp-området til frontalplanets vinkelmoment (et mål på balansekontroll). Vi antar at det eksisterer en optimal brukerspesifikk stivhetsprofil som maksimerer balansekontrollen (dvs. minimerer topp-til-topp-området av frontalplanets vinkelmomentum over hele gangsyklusen) for hver ambulerende aktivitet.