Automatyczna modulacja sztywności protetycznej stopy w celu poprawy równowagi (OSA)

Osoby po amputacjach kończyn dolnych są obarczone większym ryzykiem upadku w porównaniu do osób pełnosprawnych i innych populacji klinicznych, a także są bardziej narażone na obrażenia zmieniające życie. Większe ryzyko upadku wynika przede wszystkim z utraty mięśni krzyżujących się z kostką, które są kluczowe dla utrzymania kontroli równowagi. Urządzenia protetyczne zaprojektowano tak, aby zapewniały odpowiednią sztywność zapewniającą niezbędną stabilność i wsparcie. Chociaż badania wykazały, że optymalna sztywność umożliwiająca utrzymanie równowagi różni się w zależności od czynności ambulatoryjnych (np. chodzenie na wprost w porównaniu z obracaniem się), większość klinicznie przepisywanych urządzeń protetycznych jest pasywna i zapewnia jedynie stały poziom sztywności. Nie wykazano, aby dostępna na rynku zasilana proteza stawu skokowego przywracała kontrolę równowagi. Zatem urządzenie protetyczne, które aktywnie dostosowuje sztywność kostki podczas różnych czynności ambulatoryjnych, jest niezwykle potrzebne, aby zwiększyć pole widzenia i poprawić kontrolę równowagi u osób po amputacjach kończyn dolnych. Celem tego badania klinicznego jest określenie sztywności protezy, która optymalizuje kontrolę równowagi u osób po amputacjach poniżej kolana podczas wykonywania typowych codziennych czynności ambulatoryjnych. Wierzymy, że dopasowując sztywność kostki do wymagań zadania, znacząco poprawimy kontrolę równowagi i zmniejszymy ryzyko upadku u osób po amputacjach kończyn dolnych.

Każdy uczestnik otrzyma nową protezę składającą się z niskoprofilowej protezy stopy, której kategoria sztywności zostanie określona na podstawie masy ciała i poziomu aktywności (standardowa praktyka kliniczna), protezy stopy, której kategoria sztywności jest o dwie kategorie sztywniejsza, oraz drugiej, której kategoria sztywności będzie sztywność jest o dwie kategorie mniej sztywna. Uczestnicy będą nadal korzystać z istniejących lejów protetycznych i systemu zawieszenia, ale długość ich pylonów zostanie dostosowana w razie potrzeby. Podczas noszenia różnych protez objętych badaniem w losowej kolejności zostanie wykonanych dziewięć czynności ambulatoryjnych w laboratorium przechwytywania ruchu.

1. Chodzenie po równym podłożu z wybraną przez siebie prędkością.
2. Chodzenie po równym podłożu z prędkością o 15% wolniejszą od wybranej przez siebie prędkości.
3. Chodzenie po równym podłożu z szybkością o 15% większą od wybranej przez siebie prędkości.
4. Wchodzenie pod górę o nachyleniu 8% z wybraną przez siebie prędkością.
5. Zejście po zboczu o nachyleniu 8% z wybraną przez siebie prędkością.
6. Chodzenie po równym podłożu z wybraną przez siebie prędkością, z obciążeniem 5 kg w jednej ręce po stronie protetycznej.
7. Chodzenie po równym, ale nierównym terenie z wybraną przez siebie prędkością.
8. Chodzenie po okręgu o średnicy 2 metrów z wybraną przez siebie prędkością, stroną protezową znajdującą się po wewnętrznej stronie koła.
9. Chodzenie po okręgu o średnicy 2 metrów z wybraną przez siebie prędkością, stroną protezową znajdującą się na zewnątrz koła.

Czynności ambulatoryjne od 1 do 6 będą wykonywane na bieżni oprzyrządowanej. Ładunek do przenoszenia w ćwiczeniu 6 będzie skonfigurowany jako torba na zakupy z uchwytami. Ćwiczenie 7 będzie wykonywane na bieżni w kamienistym terenie. Ćwiczenia 8 i 9 zostaną wykonane na ziemi, na pięciu płytach siłowych osadzonych w podłodze laboratorium, zgodnie z obrysem koła o średnicy 2 metrów. W miarę potrzeb zapewnione zostaną przerwy na odpoczynek podczas wszystkich zajęć.

Dane z tych eksperymentów zostaną wykorzystane do obliczenia zakresu międzyszczytowego momentu pędu całego ciała w płaszczyźnie czołowej (miara kontroli równowagi). Postawiliśmy hipotezę, że istnieje optymalny profil sztywności, specyficzny dla użytkownika, który maksymalizuje kontrolę równowagi (tj. minimalizuje zakres międzyszczytowy momentu pędu całego ciała w płaszczyźnie czołowej w cyklu chodu) dla każdej czynności ambulatoryjnej.