Sprawność elastycznych protez stóp w kontekście współczesnych materiałów

• Autorzy: Dziaduszewska M.

Warianty tytułu

EN

Efficiency of elastic foot prosthesis in the context of contemporary materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Klasyfikacja protez stóp opiera się głównie na ich zachowaniu w momencie kontaktu z podłożem. Pod tym względem wyróżniamy stopy sztywne oraz sprężyste, charakteryzujące się możliwością tłumienia drgań i magazynowania oraz uwalniania energii. Współczesne elastyczne protezy stóp przeznaczone dla osób wykazujących wysoką i bardzo wysoką aktywność wytwarzane są z materiałów kompozytowych zawierających włókna węglowe. W zależności od modyfikacji kompozytów stopa może uzyskać różną sprawność – stosunek energii uwolnionej do zmagazynowanej. Im większa aktywność pacjentów, tym wyższy stopień mobilności (K) i możliwość zastosowania protezy o wyższej sprawności. Nieujednolicone metody pomiarowe charakterystyki energetycznej protez powodują nieścisłości w określaniu sprawności, powodując tym samym trudności w optymalnym doborze stopy do aktywności pacjenta. W niniejszym artykule omówiono pojęcie sprawności w kontekście elastycznych protez stóp. Przedstawiono zagadnienia związane z transferem energii w trakcie chodu, a także dokonano klasyfikacji rodzaju protez stóp dostępnych na rynku z uwzględnieniem ich sprawności.

EN

Classification of foot prostheses is based mainly on their behaviour at the time of contact with the ground. In this respect, rigid and elastic feet are distinguished. Elastic feet characterized by the ability to compress vibrations, store and release energy are made of composite materials containing carbon fibres. Depending on the modification of the composites, the foot can get different efficiency – the ratio of energy released to the stored. The greater the activity of patients, the higher the degree of mobility (K) and the possibility of using a more efficient prosthesis. Non-standard measurement methods for the energy performance of prostheses cause inaccuracies in determining the efficiency, thus causing difficulties in the optimal selection of the foot to the patient’s activity. This article discusses the concept of efficiency in the context of flexible foot prostheses. Issues related to energy transfer during the walk have been presented, as well as classification of the type and efficiency of prosthetic feet available on the market.

Słowa kluczowe

PL

proteza stopy; proteza elastyczna; włókna węglowe; sprawność; charakterystyka energetyczna; cykl chodu

EN

elastic prosthesis; foot prosthesis; carbon fibres; efficiency; energy concepts; gait cycle

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 7, nr 6
• Strony: 407--411
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dziaduszewska M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Materials Engineering and Bonding, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Bibliografia

• 1. S. Asgeirsson, G. Olafsson, G. Ingimarsson: Prostetic Foot, US7503937B2US Grant (2006), https://patents.google.com/patent/US7503937B2/en.
• 2. M. Astriab: Praca dyplomowa inżynierska, Modelowanie i analiza właściwości mechanicznych protez stóp, Politechnika Poznańska, Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Instytut Mechaniki Stosowanej, Poznań 2018.
• 3. B.J. Hafner, J.E. Sanders, J.M. Czerniecki, J. Fergason: Trans- -tibial energy-storage-and-return prosthetic devices: a review of energy concepts and a proposed nomenclature, J Rehabil Res Dev, 39(1), 2002, 1-11.
• 4. L. Nolan, A. Lees: Touch-down and take-off characteristics of the long jump performance of world level above- and below-knee amputee athletes, Ergonomics, 43(10), 2000, 1637-1650.
• 5. D. Tejszerskiej, E. Świtońskiego, M. Gzika: Biomechanika narządu ruchu człowieka, Wyd. Katedra Mechaniki Stosowanej, Wydział Mechaniczno-Technologiczny, Politechnika Śląska, Gliwice 2011, 325-438, 446-458.
• 6. K.E. Zelik, E.C. Honert: Ankle and foot power in gait analysis: Implications for science, technology and clinical assessment, Journal of Biomechanics, 75, 2018, 1-12.
• 7. K. Postema, H.J. Hermens, J.D. Vries, H. Koopman, W.H. Eisma: Energy storage and release of prosthetic feet. part 2: Subjective ratings of 2 energy storing and 2 conventional feet, user choice of foot and deciding factor, Prosthetics and Orthotics International, 21(1), 1997, 28-34.
• 8. M.-S. Scholz, J.P. Blanchfield, L.D. Bloom, B.H. Coburn, M. Elkington, J.D. Fuller (ed.): The use of composite materials in modern orthopaedic medicine and prosthetic devices: A review, Composites Science and Technology, 71(16), 2011.
• 9. M.D. Geil: Energy storage and return in dynamic elastic response prosthetic feet Pediatric gait, 2000. A new millennium in clinical care and motion analysis technology, IEEE, Chicago, IL 2000, 134-142.
• 10. L. Nolan: Carbon fibre prostheses and running in amputees: A review, Foot and Ankle Surgery, 14(3), 2008, 125-129.
• 11. J.M. Czerniecki, A. Gitter, C. Munro: Joint moment and muscle power output characteristics of below knee amputees during running: the influence of energy storing prosthetic feet, Biomech, 24(1), 1991, 63-75.
• 12. J.G. Buckley: Biomechanical adaptations of transtibial amputee sprinting in athletes using dedicated prostheses, Clin Biomech, 15(5), 2000, 352-358.
• 13. L. Nolan, A. Lees: Touch-down and take-off characteristics of the long jump performance of world level above- and below-knee amputee athletes, Ergonomics, 43(10), 2000, 1637-1650.
• 14. L. Nolan, B.L. Patritti, K.J. Simpson: A biomechanical analysis of the long-jump technique of elite female amputee athletes, Med Sci Sport Exerc, 38(10), 2006, 1829-1835.
• 15. L. Nolan, A. Lees: The influence of lower limb amputation level on the approach in the amputee long jump, Sports Sci, 25(4), 2007, 393-401.
• 16. M.R. Menard, M.E. McBride, D.J. Sanderson, D.D. Murray: Comparative biomechanical analysis of energy-storing prosthetic feet, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 73(5), 1992, 451-458.
• 17. H. Saechtling, W. Żebrowski: Tworzywa sztuczne – poradnik, Wyd. Naukowo-Techniczne, wydanie 4 zmienione i rozszerzone, Warszawa 1978.
• 18. K Imielińska: Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych, Materiałoznawstwo III. Materiały kompozytowe.
• 19. P. Mayer, J.W. Kaczmar: Właściwości i zastosowanie włókien węglowych i szklanych, Tworzywa Sztuczne i Chemia, 6, 2008, 52-56.
• 20. N. Fereshtenejhad, F. Pol, T. Tahmasebi, A. Ebrahimi: Energy Storing and – Revealing Prosthetic Feet; A Review Study, Quarterly of Iranian Journal of War&Public Health, 6(3), 2014, 73-79.
• 21. R.S. Gailey, K.E. Roach, E.B. Applegate, B.C. Cunniffe, S. Licht (ed.): The Amputee Mobility Predictor: An instrument to assess determinants of the lower-limb amputee’s ability to ambulate, Division of Physical Therapy, Departments of Orthopaedics&Rehabilitation (Gailey, Roach, Applegate, Cho, Cunniffe, Licht, Maguire, Nash) and Neurological Surgery (Nash), University of Miami School of Medicine, Miami, FL, 83(5), 2002, 613-627.
• 22. https://www.ossur.com/?select-default-destination=1.
• 23. https://www.college-park.com/.
• 24. https://www.ottobock.com/en/.
• 25. http://www.freedom-innovations.com/.
• 26. https://www.willowwoodco.com/.
• 27. https://trulife.com/.
• 28. http://www.roadrunnerfoot.com/.
• 29. R.L. Waters, S. Mulroy: The energy expenditure of normal and pathologic gait, Gait Posture, 9, 1999, 207-231.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).