Samenvatting

Het gaan met een bovenbeenprothese is zwaar en ingewikkeld. Er wordt veel coördinatie en timing gevraagd van de prothesegebruiker. Omdat de beenspieren geen moment meer kunnen geven aan de knie, is het buigend moment rond de knie altijd een probleem voor de gebruiker. Dit verslag moet inzicht geven over het inzetten van de zwaaifase van een bovenbeenprothese en wat de werking van de grondreactiekracht is bij het in zwaai brengen. Dit verslag is vooral bedoeld voor revalidatieartsen, instrumentmakers en amputatie-patiënten. Verwacht wordt dat wanneer de grondreactiekracht achter de as van de knie langs loopt tijdens het in zwaai brengen van het prothesebeen dat deze kracht helpt bij de inzet van de zwaai en het flecteren van de bovenbeenprothese.
In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van twee verschillende type kniegewrichten: het monocentrische en polycentrische kniegewricht. Er wordt vooral gebruik gemaakt van het monocentrische gewricht; omdat er onderzoek gedaan wordt naar de invloed van de grondreactiekracht is het makkelijker om gebruik te maken van een as die altijd op dezelfde plek blijft.
In de bewegingsanalyse wordt de nadruk gelegd op hoe de prothesegebruiker de inzet van de zwaaifase begint. Een krachtenspel van elke fase zal verduidelijken hoe de krachten staan en hoe de volgende beweging tot stand komt. Het verschil van gaan met een prothesebeen en met een ‘gezond’ been wordt in elke fase onderzocht.
Tijdens een ‘normaal’ gangpatroon van een ‘gezond’ persoon zijn er een aantal die verplaatsing van het been mogelijk maken tijdens de zwaaifase. Om te bepalen wat de benodigde hoek van het prothesebeen moet zijn om de zwaai te kunnen maken, wordt er een schematische tekening met berekening gemaakt. Een bovenbeenprothese gebruiker moet een hoekuitslag in de knie maken van 74 graden om een zwaaifase te kunnen maken uitgaande van een ‘gezond’ persoon die tijdens het gaan 63 graden flecteert met zijn knie.
In Interactive Physics zijn er modellen gemaakt om de inzet van de zwaaifase te simuleren. Hoe de grondreactiekracht helpt bij het in zwaai brengen van het prothesebeen en wat de invloed daarvan is op het moment in de heup zou met deze modellen verklaard kunnen worden. Er wordt specifiek naar de inzet van de zwaaifase van het been gekeken en of de benodigde knieflexie behaald wordt. De afloop van de zwaaifase doet er niet toe in dit onderzoek. In de modellen wordt bij elk model elke keer geprobeerd een stukje dichterbij een zo’n realistisch mogelijke benadering van de werkelijkheid te komen. Door met elk model steeds één stap dichterbij de werkelijkheid te komen wordt er stap voor stap voor verduidelijking gezorgd van de invloed van de factoren die een inzet van de zwaaifase mogelijk maken. De wrijvingscoëfficiënt is één van de factoren die invloed heeft op de inzet van de zwaai. In alle modellen is de wrijvingscoëfficiënt tussen de voet en de grond 1. De voet als rubberen zool en de grond als beton. Wat gebeurt er wanneer de wrijvingscoëfficiënt lager wordt?
Een zwaaifase maken met een bovenbeenprothese vraagt veel coördinatieve handelingen van de prothesegebruiker. Timing van deze handelingen is uiterst belangrijk. Wanneer coördinatie of timing verkeerd gaan is er een verstoord gangpatroon te zien of erger, de gebruiker valt. Om de inzet van de zwaaifase te kunnen maken moet het moment in de heup en het moment in de knie in verhouding zijn. Voor het gewenste gangpatroon zal het moment in de knie altijd groter zijn dan het moment in de heup. De grondreactiekracht zal achter de as van de knie langs moeten lopen om een effect te hebben op het moment in de knie.
De gebruiker moet met behulp van de grondreactiekracht ervoor zorgen dat de voet van het prothesebeen vlak voor de zwaaifase een klein beetje ‘schuift’ over de grond. Dit kan alleen wanneer er vrijheidsgraden zijn in de kinematische keten van het been. Om ‘schuiven’ in de voet te krijgen zal er een craniale beweging gevolgd door een caudale beweging van het prothesebeen nodig zijn. Op het moment van de caudale beweging zal er een minimaal ‘schuiven’ in de punt van de voet zijn. Dit zorgt voor 1 vrijheidsgraad. Nu zal de grondreactiekracht ervoor zorgen dat de voet los van de grond komt. Wanneer de voet van de grond los is zijn er 2 vrijheidsgraden in het prothesebeen en kan er een zwaaifase plaats vinden.
Het minimale ‘schuiven’ van de punt van de voet is nodig om van een gesloten kinematische keten naar een keten te gaan met 1 vrijheidsgraad. Dit is één van de sterke vondsten uit dit onderzoek.
Het gevolg van een lager wrijvingscoëfficiënt is dat het kleine stukje ‘schuiven’ van het contactpunt van de voet en grond makkelijker gaat. De energie van het moment in de heup wordt nu minder verspild aan het schuiven van de voet en wordt eerder gebruikt voor de inzet van de zwaai van het been. Doordat de voet gemakkelijker van de grond los komt is er minder grondreactiekracht nodig. Het kost dus minder energie wanneer de wrijvingscoëfficiënt lager ligt op het moment van toe off.
Voor instrumentmakers is het interessant om niet alleen te kijken naar het ontwerp van de knie maar ook naar de voet. Er zal meer aandacht moeten worden besteedt aan hoe het moment in de knie geleverd wordt.
Tijdens de revalidatieperiode met een bovenbeenprothese zal de amputatie-patiënt veel problemen hebben met het gaan. Dit verslag biedt een zeer nuttig inzicht voor revalidatieartsen om te zien waar sommige van die problemen vandaan komen.