Протезы стопы и голеностопного сустава

Протезы стопы и голеностопного сустава являются дистальными компонентами нижней конечности, которые контактируют с землей, поглощают удар при контакте пятки с опорой и формируют перекат, продвигающий тело вперед в фазе опоры. Их конструкция варьируется от простых амортизирующих стоп до механизмов с накоплением и возвратом энергии, а также шарнирных голеностопно-стопных механизмов, каждый из которых предлагает свой баланс стабильности, возврата энергии и адаптации к рельефу местности.

Definition

Протез стопы и голеностопного сустава — это дистальный компонент нижней конечности, который обеспечивает контакт с землей, амортизацию и контролируемый перекат во время фазы опоры, при этом конструкции различаются по способу накопления и возврата энергии, а также по движению голеностопного сустава.

Scope

Эта тема охватывает функциональную роль протеза стопы и голеностопного сустава в походке, основные классы конструкций (стопа SACH, одно- и многоосные, с накоплением и возвратом энергии, а также голеностопные суставы с приводом или гидравликой), а также биомеханические эффекты, которые эти конструкции оказывают на ходьбу ампутантов. Это справочный обзор компонентов стопы и голеностопного сустава, а не руководство по назначению или подбору.

Core questions

• Какие функции должен обеспечивать протез стопы и голеностопного сустава на протяжении фазы опоры походки?
• Чем биомеханически отличаются конструкции SACH, многоосные и с накоплением и возвратом энергии?
• Как накопление и возврат энергии влияют на метаболические затраты и мышечную активность при ходьбе?
• Каковы сравнительные доказательства для различных голеностопно-стопных механизмов?

Key concepts

• Перекат в фазе опоры
• Амортизация удара пятки
• Конструкция SACH (solid-ankle cushion-heel)
• Одноосные и многоосные голеностопные суставы
• Накопление и возврат энергии (ESR)
• Гидравлические и приводные голеностопные суставы
• Метаболические затраты на ходьбу

Mechanisms

Во время фазы опоры протез стопы должен амортизировать удар пятки, обеспечивать контролируемое продвижение конечности над стопой (перекат) и предоставлять характеристики опоры и отталкивания для продвижения вперед. Стопа SACH (solid-ankle cushion-heel) использует сжимаемую пятку и жесткий киль; многоосные конструкции добавляют инверсию-эверсию и вращение для адаптации к неровной поверхности; стопы с накоплением и возвратом энергии используют гибкие кили, которые деформируются под нагрузкой и отпружинивают, возвращая энергию в поздней фазе опоры. Шарнирные, гидравлические и приводные голеностопные суставы дополнительно модулируют движение голеностопного сустава и, в приводных конструкциях, добавляют чистую положительную работу. Эти различия влияют на силы реакции опоры, нагрузку на культю, мышечную активность и метаболические затраты на ходьбу, что является частым результатом биомеханических исследований.

Clinical relevance

Выбор стопы и голеностопного сустава влияет на плавность походки человека, на то, как протез справляется со склонами и неровной поверхностью, а также на усилия, необходимые для ходьбы, и понимание вариантов поддерживает совместные решения в реабилитации. Эта тема описывает поведение компонентов и доказательства для справки и обучения; она не является основой для индивидуального назначения или принятия решений по подбору.

Evidence & guidelines

Кокрановский обзор протезных голеностопно-стопных механизмов показал, что доказательная база ограничена, с небольшими исследованиями и гетерогенными результатами, которые не смогли четко установить превосходство какого-либо одного механизма. Последующие биомеханические исследования сообщают об измеримых, но вариабельных эффектах конструкций с накоплением и возвратом энергии и шарнирных конструкций на походку и энергетические затраты, и подбор типа стопы к индивидуальным потребностям остается практическим приоритетом.

History

Ранние протезы стопы были жесткими или просто амортизирующими, при этом конструкция SACH (solid-ankle cushion-heel) стала долгосрочным эталоном. Введение стоп с накоплением и возвратом энергии с использованием килей из углеродного волокна и композитных материалов в конце двадцатого века сместило акцент на динамический возврат энергии, а более поздние гидравлические и приводные голеностопные суставы были направлены на добавление адаптивного движения и активного отталкивания.

Debates

Значительно ли улучшают ходьбу стопы с накоплением и возвратом энергии по сравнению с более простыми конструкциями?

Стопы ESR и шарнирные стопы могут изменять силы реакции опоры, мышечную активность и энергетические затраты, но обзоры и сравнительные исследования сообщают о непоследовательных или скромных эффектах, которые зависят от уровня активности пользователя, оставляя их преимущество перед более простыми стопами предметом споров для многих пользователей.

Seminal works

• hofstad-2004
• goh-1994
• ventura-2011

Frequently asked questions

Что такое протез стопы с накоплением и возвратом энергии?

Это стопа с гибким килем, часто изготовленным из углеродного волокна или композитного материала, которая деформируется под нагрузкой во время фазы опоры и отпружинивает в поздней фазе опоры, чтобы вернуть часть накопленной энергии, предназначенной для содействия продвижению вперед.

Что означает термин SACH стопа?

SACH расшифровывается как solid-ankle cushion-heel (жесткий голеностопный сустав, амортизирующая пятка) — давно разработанная конструкция с жестким килем и сжимаемой пяткой, которая амортизирует удар при контакте пятки с опорой без шарнирного голеностопного сустава.