Механизмы протезов коленного сустава

Механизмы протезов коленного сустава представляют собой шарнирные компоненты трансфеморального (выше колена) протеза, которые определяют, как колено сгибается и сопротивляется подгибанию во время ходьбы. Они должны обеспечивать стабильность колена, когда конечность несет вес в фазе опоры, и позволять ему плавно сгибаться во время фазы переноса. Конструкции варьируются от простых механических шарниров до гидравлических и микропроцессорных устройств, которые регулируют свое поведение в реальном времени.

Definition

Механизм протеза коленного сустава — это шарнирное соединение трансфеморального протеза, которое обеспечивает стабильность в фазе опоры и контролируемое сгибание в фазе переноса, используя механические, гидравлические, пневматические или микропроцессорные средства для регулирования движения и сопротивления.

Scope

Эта тема охватывает функцию протеза коленного сустава на протяжении цикла ходьбы, основные классы механизмов — одноосные и полицентрические, с фрикционным и жидкостным демпфированием, а также коленные протезы с микропроцессорным управлением — и данные об их влиянии на стабильность, падения и мобильность. Это справочный обзор компонентов коленного сустава, а не руководство по назначению или подгонке.

Core questions

• Как протез коленного сустава обеспечивает стабильность в фазе опоры, при этом допуская сгибание в фазе переноса?
• Чем отличаются одноосные, полицентрические, гидравлические и микропроцессорные коленные протезы?
• Какие функциональные преимущества и преимущества в безопасности, такие как снижение падений, связаны с микропроцессорным управлением?
• Как измеряются эти преимущества и насколько убедительны доказательства?

Key concepts

• Стабильность в фазе опоры
• Контроль фазы переноса
• Одноосные против полицентрических коленных протезов
• Фрикционное, пневматическое и гидравлическое демпфирование
• Микропроцессорное управление
• Произвольная против внутренней стабильности
• Восстановление после спотыкания и риск падений

Mechanisms

Протез коленного сустава должен сопротивляться сгибанию, когда конечность нагружена, чтобы она не подгибалась, но при этом допускать сгибание во время фазы переноса, чтобы стопа не задевала землю. Одноосные коленные протезы вращаются вокруг одной точки и полагаются на выравнивание и контроль тазобедренного сустава пользователя для обеспечения стабильности; полицентрические (многозвенные) коленные протезы смещают свой эффективный центр вращения для обеспечения внутренней стабильности в фазе опоры и облегчения отрыва носка. Фрикционные, пневматические или гидравлические устройства демпфируют фазу переноса, что позволяет изменять темп ходьбы. Коленные протезы с микропроцессорным управлением оснащены датчиками и контроллером, который регулирует гидравлическое или магнитореологическое сопротивление в каждый момент времени, увеличивая сопротивление в фазе опоры, чтобы помочь предотвратить спотыкания, и настраивая фазу переноса при различных скоростях ходьбы. Эти механизмы оцениваются по показателям стабильности, падений, мобильности и энергозатрат.

Clinical relevance

Поведение механизма коленного сустава влияет на уверенность человека при ходьбе, преодолении склонов и лестниц, а также на предотвращение падений — все это является центральными проблемами после трансфеморальной ампутации. Поэтому понимание доступных вариантов способствует принятию совместных решений в реабилитации. Эта тема характеризует компоненты и доказательства для справки и обучения; она не предоставляет индивидуальных рекомендаций по назначению или подгонке.

Evidence & guidelines

Систематические обзоры сообщают, что коленные протезы с микропроцессорным управлением связаны с такими преимуществами, как меньшее количество спотыканий и падений, а также улучшение мобильности для некоторых пользователей, особенно для лиц с ограниченной амбулаторной активностью в сообществе, но они также отмечают разнородность дизайнов исследований и мер исходов. Обзоры подчеркивают, что размеры эффекта варьируются и что преимущества следует сопоставлять со стоимостью и индивидуальными целями.

History

Протезы коленного сустава эволюционировали от простых фиксированных и постоянно фрикционных шарниров до полицентрических звеньев и устройств с жидкостным управлением (пневматических и гидравлических), предлагающих контроль фазы переноса с переменным темпом. Внедрение коленных протезов с микропроцессорным управлением с 1990-х годов привело к появлению сенсорной, регулируемой в реальном времени настройки сопротивления, что ознаменовало переход к адаптивному контролю фазы опоры и переноса.

Debates

Для каких пользователей коленные протезы с микропроцессорным управлением оправдывают свою стоимость?

Обзоры выявляют функциональные преимущества и преимущества в безопасности микропроцессорных коленных протезов, в том числе у лиц с ограниченной амбулаторной активностью в сообществе, но изменчивость качества доказательств и размера эффекта, наряду с более высокой стоимостью и весом, оставляет границы соответствующей кандидатуры предметом споров.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Что такое протез коленного сустава с микропроцессорным управлением?

Это протез коленного сустава, который использует датчики и встроенный микропроцессор для регулировки сопротивления сгибанию в реальном времени на протяжении всего цикла ходьбы, стремясь улучшить стабильность в фазе опоры и контроль фазы переноса по сравнению с чисто механическими коленными протезами.

Почему протез коленного сустава должен балансировать между стабильностью и сгибанием?

Колено должно сопротивляться сгибанию, когда конечность несет вес, чтобы оно не подгибалось, но при этом позволять колену сгибаться во время фазы переноса, чтобы стопа не задевала землю; конструкция механизма и управление направлены на достижение обеих целей.