Samenvatting

'Bestaat er een prothese-enkel of prothesevoet die zo ver in te stellen is of verend is
dat deze voor zowel snowboarden, bergwandelen als zwemmen te gebruiken is? Zo
niet, is het mogelijk een prothese-enkel te maken die dit wel kan?' Deze vraag kwam
vanuit Anvasport Anvasport (2009).
Het onderzoek vond plaats bij het Centrum Technische Orthopedie Centrum Technische
Orthopedie (2008a). Aan het begin van het onderzoek is nagegaan welke verende of
instelbare prothesevoeten en -enkels er nu op de markt zijn. Uit dit scala is een
selectie gemaakt die door één proefpersoon getest is. De volgende prothesevoeten
& -enkels zijn getest: Trias 1C30, Axtion, C-Walk (Otto Bock), Re-Flex VSP, Sure
Flex, Propriofoot (Össur), Mehrzweckgelenkadapter-adapter A49-Ti2 (Bauerfeind),
Multiflex ankle in combinatie met de Multiflex foot (Endolite), Brio ankle (Endolite) en
ImpulseTM ankle en -foot met heelbumer soft en medium (Ohio Willow Wood).
De proefpersoon die de prothesevoeten & -enkels test is 58 jaar en is al 12 jaar
prothesegebruiker. Zijn linkeronderbeen is geamputeerd ten gevolge van een infectie
na een botbreuk. De proefpersoon heeft geen cardiovasculaire of andere relevante
aandoeningen. Hij is erg actief en beoefent veel sporten, waaronder snowboarden en
bergwandelen. Daarom is er in het onderzoek vooral op deze twee sporten ingegaan.
De prothesevoeten & -enkels moesten aan een aantal eisen voldoen, zoals sterk
genoeg zijn om te gebruiken in de bergen en verend zijn om te gebruiken met
snowboarden. De proefpersoon loopt normaal gezien met de Trias en draagt een
"total surface bearing" koolstof koker met liner.
De prothesevoeten & -enkels zijn onderworpen aan drie testen.
1. De eerste test is het berekenen van de Physical Cost Index (PCI) Institute for Algorithmic
Medicine (2007) om uit te kunnen drukken hoeveel fysieke kracht het voor de
proefpersoon kost om met een bepaalde prothesevoet te lopen. De PCI is per
prothesevoet & -enkel uitgerekend wanneer er met sportschoenen en bergschoenen
gelopen werd. De PCI wordt uitgedrukt in hartslagen per meter.
2. De tweede test is gedaan met behulp van de Zebris loopband Zebris Medical GmbH (2009)
waarin zich een drukmeetplatform bevindt. De loopband meet de cadans (uitgedrukt
in stappen per minuut), de afwikkellijn van de linker- en rechtervoet en verschillende
parameters zoals; staplengte, standfase, zwaaifase en staptijd van de linker en
rechtervoet. Aan de hand van deze resultaten kunnen de prothesevoeten en -enkels
met elkaar worden vergeleken. De beste prothesevoet heeft de laagste cadans- en
het meest symmetrische gangpatroon tot gevolg (dus het minste verschil tussen de
linker- en rechtervoet) (Bijlage 12.9.). De Zebris loopband is tijdens de testen
horizontaal en geïnclineerd geweest. Op deze manier is getest hoe de
prothesevoeten reageren op horizontaal terrein, bergop en bergaf wandelen.
3. Ten derde werd het snowboarden met de prothesen getest, dit gebeurde tijdens
het skikamp. Er is vanwege tijdgebrek maar één prothesevoet en één prothese-enkel
getest. De prothesevoet was de Trias en de prothese-enkel was het eerste prototype:
Schokdemper 1. Schokdempers 1 & 2 zijn ontwikkelt toen bleek dat er nog geen
passende prothese-enkel bestond die aan alle eisen voldeed.
Uit de PCI testen bleek dat de PCI niet alleen het gevolg was van het mechanisch
ontwerp van de prothese, maar ook van andere factoren zoals het gewicht van de
prothese. Gemiddeld koste het de minst fysieke kracht om met de Sure Flex in
sportschoenen te lopen. De meest fysieke kracht kostte het lopen in deze schoenen
met de Trias en Axtion. De prothesevoet die het in de bergschoenen het beste deed
was de Mehrzweckgelenkadapter. Het slechtste scoorde Schokdemper 2 in
bergschoenen. Gemiddeld koste het iets meer fysieke kracht om met sportschoenen
te lopen dan met bergschoenen. Dit kan liggen aan de schokdempendezool van
sportschoenen ten opzichte van bergschoenen. Wanneer er gelopen wordt met een
stapsnelheid van + 70 meter per minuut gaat een deel van de energie door de
schokdempende zool verloren. Eventueel heeft men wel baat bij sportschoenen
wanneer er gerend wordt.
Uit de Zebris resultaten van het lopen op horizontaal terrein, bergaf en bergop, bleek
dat de Mehrzweckgelenkadapter (in 0° enkelflexie) d e laagste cadans tot gevolg had.
Met de Trias werd de hoogste cadans gehaald. Wat betreft een symmetrische gang
is de C-Walk de beste, gevolgd door Schokdemper 2. Het slechts scoorde de
Mehrzweckgelenkadapter. Een asymmetrische gang blijkt dus niet direct te
resulteren in een hogere cadans.
Wanneer de PCI en Zebris resultaten samen genomen werden bleek Schokdemper 2
het best te scoren, gevolgd door de Sure Flex. De Mehrzwerckgelenkadaper scoorde
ook nu het slechtst. De Brio ankle scoorde het één na slechtst. Deze instelbare
prothese-enkels scoren vooral slecht op de helling omdat ze zich daar niet voldoende
aan aanpassen. Ze staan nooit goed genoeg ingesteld. Beter scoorden de flexibelere
prothesevoeten & -enkels, zoals de Sure Flex, Schokdemper 1 en Schokdemper 2,
omdat zij zich vanzelf goed aanpassen aan de ondergrond. Er lijkt dus is een goed
begin gemaakt te zijn met een mechanische prothese-enkel. Ook de proefpersoon is
erg tevreden met de prothese-enkel. Hij gebruikt hem nu nog steeds wanneer hij
gaat bergwandelen of snowboarden. Er zijn nog wel een aantal nadelen aan de
enkel; hij is redelijk zwaar, roteert teveel tijdens het lopen en de inbouwhoogte is erg
hoog. Om het product te perfectioneren is meer onderzoek nodig.
Wanneer er gekeken wordt naar de meest geschikte prothesevoet voor een
bepaalde prothesegebruiker is het noodzakelijk dat er op meerdere onderdelen van
de gang gelet wordt zoals cadans, afwikkellijn, parameters en PCI.

SUMMARY
'Does a prosthetic-ankle or prosthetic foot which is adaptable or flexible so that it can
be used for the sports, snowboarding, walking on mountains and swimming, exists?'
If not, is it possible to design and manufacture a capable prosthesis for these
different sports?' This question was submitted by Anvasport Anvasport (2009).
The research project took place at the Centrum Technische Orthopedie Centrum
Technische Orthopedie (2008a). At first, a overview was made to check which flexible or
adaptable prosthetic feet and prosthetic ankles are available now a days. A selection
from these prosthetics was made and was tested by one male subject. De tested
prosthetic feet and prosthetic ankles were the: Trias 1C30, Axtion, C-Walk (Otto
Bock), Re-Flex VSP, Sure Flex, Propriofoot (Össur), Mehrzweckgelenkadapteradapter
A49-Ti2 (Bauerfeind), Multiflex ankle in combination with the Multiflex foot
(Endolite), Brio ankle (Endolite) and ImpulseTM ankle and -foot with heelbumer soft
and medium (Ohio Willow Wood).
The test subject is 58 years old and is a prosthetic user for 12 years now. His left leg
was amputated due to a virus infection after bone injury. He has no cardiovascular or
other relevant disorders. The subject sports a lot, specially snowboarding and
mountain walking. That's why this research project is set on these two sports.
The prosthetic feet and prosthetic ankles have a list of requirements, such as strong
enough to use into the mountains and flexible enough to use for snowboarding. The
subject usually uses the Trias foot from Otto Bock, with a "total surface bearing "
carbon socket and a liner.
Three tests have been done with the prosthetic feet and prosthetic ankles.
1. The first test was the Physical Cost Index (PCI) Institute for Algorithmic Medicine (2007) to
measure the physical energy cost of walking with different prosthesis expressed in
heartbeats per meter. The PCI was measured for walking with sneakers and
mountainboots.
2. The second test was done using the Zebris treadmill Zebris Medical GmbH (2009) in which
a pressure measurement platform is incorporated. Using this treadmill the cadence
(expressed in steps per minute), the gait line length of the left and right foot was
measured. Several parameters were also taken in account such as; step length, step
time, stance phase and swing phase. These parameters were measured for the left
and the right foot. The Zebris treadmill was placed horizontal, inclined and also
declined. On the basis of these results it was possible to compare the prosthetic feet
and prosthetic ankles. The best prostheses has the lowest PCI, the lowest cadence
and the most symmetrical gait pattern (which means the smallest difference between
the left and the right foot) (Attachment 12.9.).
3. The third test was snowboarding with some of the prosthesis during ski camp.
There wasn't enough time to test all the prosthesis. Only one prosthetic foot and one
prosthetic ankle was tested. The prosthetic foot was the Trias foot from Otto bock.
The prosthetic ankle was the first prototype: Shock absorber 1. Shock absorber 1
and 2 were developed when it became clear that no suitable prosthetic ankle existed
yet.
The PCI-testresults were not only influenced by the prosthesis, but also by other
factors. For example the weight of the prosthesis.
On average for sneakers, the physical cost of the Sure Flex was the lowest. The
highest PCI value was for the Trias en Axtion.
On average for mountainboots, the physical cost of the Mehrzweckgelenkadapter
was the lowest. Shock absorber 2 showed the highest PCI value.
On average the physical cost of walking with sneakers was a little higher than
walking with mountainboots. This may be due to the fact that sneakers have a more
shock absorbing sole compared to the more solid sole of mountainboots. When
walking, a part of the energy will be lost into the shock absorbing sole. Wearing
sneakers may give the subject an advantage when walking with higher speeds.
The Zebris testresults (walking on a horizontal, inclined and declined treadmill) show
that the Mehrzweckgelenkadaper (whith 0° ankle flex ion) achieved the lowest
cadence. The Trias reached the highest cadence. When paying attention to the
symmetry of the gait, the C-Walk gave on average the best results. Shock absorber 2
showed the second most symmetric gait. The Mehrzweckgelenkadaper had the worst
possible gait regarding symmetry between the left and right foot. Conclusion is that a
asymmetric gait doesn't seem to result in a higher cadence.
When comparing the PCI results to the Zebris results it seemed that Shock absorber
2 had on average the best results. The Sure Flex showed the second best results.
On average the Mehrzwerckgelenkadaper scored once again the worst. The second
worst results showed the Brio ankle. These adaptable prosthetic ankles showed
especially on inclined and declined walkways the worst results because they don't
adapt to these conditions by itself. They are never properly enough adapted. Unlike
the more flexible prosthetic feet and ankles such as the Sure Flex, Shock absorber 1
and Shock absorber 2 which properly set their self.
The testresults show that a good start was made to develop a mechanical prosthetic
ankle. Even the subject himself is very pleased with the prosthetic ankle. He uses it
in daily life as well as for mountain walking and snowboarding. Some of the
properties of the prosthetic ankle, such as: the weight, the rotation of the ankle while
walking and the build in-height of the ankle, need more research to be improved.
When choosing the most proper prosthetic for a specific patient, it's necessary to
examine several feathers of the gait like: cadence, gait line length, parameters and
PCI. Some of the prosthetic feet and ankles show a asymmetric gait pattern while
they do result in a low cadence when walking, like the Mehrzweckgelenkadapter.