Prothetische Kniegelenkmechanismen

Prothetische Kniegelenkmechanismen sind die gelenkigen Komponenten einer transfemoralen (Oberschenkel-)Prothese, die das Beugen des Knies und dessen Widerstand gegen das Einknicken während des Gehens steuern. Sie müssen das Knie stabil halten, wenn das Bein im Stand belastet wird, und ihm ermöglichen, sich während der Schwungphase reibungslos zu beugen. Die Konstruktionen reichen von einfachen mechanischen Gelenken bis hin zu hydraulischen und mikroprozessorgesteuerten Einheiten, die ihr Verhalten in Echtzeit anpassen.

Definition

Ein prothetischer Kniegelenkmechanismus ist das Gelenk einer transfemoralen Prothese, das Stabilität in der Standphase und kontrollierte Flexion in der Schwungphase bietet, wobei mechanische, hydraulische, pneumatische oder mikroprozessorbasierte Mittel zur Regulierung von Bewegung und Widerstand eingesetzt werden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Funktion des Prothesenknies während des Gangzyklus, die Hauptklassen der Mechanismen – einachsige und polyzentrische, reibungs- und flüssigkeitsgedämpfte sowie mikroprozessorgesteuerte Knie – und die Evidenz bezüglich ihrer Auswirkungen auf Stabilität, Stürze und Mobilität. Es handelt sich um eine Referenzübersicht über Kniekomponenten, nicht um eine Verschreibungs- oder Anpassungsanleitung.

Core questions

• Wie sorgt ein prothetisches Knie für Standstabilität und ermöglicht gleichzeitig die Flexion in der Schwungphase?
• Wie unterscheiden sich einachsige, polyzentrische, hydraulische und mikroprozessorgesteuerte Knie?
• Welche funktionellen und sicherheitsrelevanten Vorteile, wie z.B. reduzierte Stürze, sind mit der Mikroprozessorsteuerung verbunden?
• Wie werden diese Vorteile gemessen und wie stark ist die Evidenz?

Key concepts

• Stabilität in der Standphase
• Kontrolle der Schwungphase
• Einachsige versus polyzentrische Knie
• Reibungs-, pneumatische und hydraulische Dämpfung
• Mikroprozessorsteuerung
• Willkürliche versus inhärente Stabilität
• Stolpererholung und Sturzrisiko

Mechanisms

Ein prothetisches Knie muss der Beugung widerstehen, wenn das Bein belastet wird, damit es nicht einknickt, aber dennoch die Beugung während der Schwungphase ermöglichen, damit der Fuß den Boden freigibt. Einachsige Knie drehen sich um einen Punkt und verlassen sich auf die Ausrichtung und die Hüftkontrolle des Benutzers für die Stabilität; polyzentrische (Mehrgelenk-)Knie verschieben ihren effektiven Drehpunkt, um eine inhärente Standstabilität hinzuzufügen und die Zehenfreiheit zu unterstützen. Reibungs-, pneumatische oder hydraulische Einheiten dämpfen die Schwungphase, sodass die Trittfrequenz variieren kann. Mikroprozessorgesteuerte Knie verfügen über Sensoren und einen Controller, der den hydraulischen oder magnetorheologischen Widerstand von Moment zu Moment anpasst, den Standwiderstand erhöht, um Stolpern zu verhindern, und die Schwungphase über verschiedene Gehgeschwindigkeiten hinweg abstimmt. Diese Mechanismen werden anhand von Messungen der Stabilität, Stürze, Mobilität und des Energieverbrauchs bewertet.

Clinical relevance

Das Verhalten des Kniegelenkmechanismus beeinflusst, wie sicher eine Person geht, Steigungen und Treppen bewältigt und Stürze vermeidet – alles zentrale Anliegen nach einer transfemoralen Amputation. Das Verständnis der Optionen informiert daher gemeinsame Entscheidungen in der Rehabilitation. Dieses Thema charakterisiert Komponenten und Evidenz zu Referenz- und Bildungszwecken; es bietet keine individuelle Verschreibungs- oder Anpassungsanleitung.

Evidence & guidelines

Systematische Übersichten berichten, dass mikroprozessorgesteuerte Knie mit Vorteilen wie weniger Stolpern und Stürzen sowie verbesserter Mobilität für einige Benutzer, insbesondere für Personen mit eingeschränkter Gehfähigkeit im Alltag, verbunden sind. Sie weisen jedoch auch auf heterogene Studiendesigns und Ergebnisparameter hin. Die Übersichten betonen, dass die Effektstärken variieren und dass die Vorteile gegen Kosten und individuelle Ziele abgewogen werden sollten.

History

Prothetische Knie entwickelten sich von einfachen gesperrten und konstant reibungsgedämpften Gelenken zu polyzentrischen Gelenksystemen und flüssigkeitsgesteuerten (pneumatischen und hydraulischen) Einheiten, die eine Schwungphasenkontrolle mit variabler Trittfrequenz bieten. Die Einführung mikroprozessorgesteuerter Knie ab den 1990er Jahren ermöglichte eine sensorgesteuerte Echtzeitanpassung des Widerstands, was einen Wandel hin zu einer adaptiven Stand- und Schwungphasenkontrolle markierte.

Debates

Für welche Benutzer rechtfertigen mikroprozessorgesteuerte Knie ihre Kosten?

Übersichten finden funktionelle und sicherheitsrelevante Vorteile von Mikroprozessorknien, auch bei Personen mit eingeschränkter Gehfähigkeit im Alltag. Die Variabilität in der Qualität der Evidenz und der Effektstärke sowie höhere Kosten und Gewicht lassen die Grenzen der geeigneten Kandidatur umstritten bleiben.

Seminal works

• kannenberg-2014
• theeven-2013
• hahn-2021

Frequently asked questions

Was ist ein mikroprozessorgesteuertes Prothesenknie?

Es ist ein Prothesenknie, das Sensoren und einen integrierten Mikroprozessor verwendet, um den Flexionswiderstand in Echtzeit während des gesamten Gangzyklus anzupassen, mit dem Ziel, die Standstabilität und die Schwungphasenkontrolle im Vergleich zu rein mechanischen Knien zu verbessern.

Warum muss ein Prothesenknie Stabilität und Flexion ausbalancieren?

Das Knie muss dem Beugen widerstehen, wenn das Bein belastet wird, damit es nicht einknickt, aber dennoch die Beugung während der Schwungphase ermöglichen, damit der Fuß den Boden freigibt; das Design und die Steuerung des Mechanismus zielen darauf ab, beides zu erreichen.