Bàn chân giả và khớp cổ chân giả

Bàn chân giả và khớp cổ chân giả là các bộ phận cuối cùng của chi dưới tiếp xúc với mặt đất, hấp thụ lực tác động khi gót chân chạm đất và định hình quá trình lăn giúp cơ thể di chuyển về phía trước trong giai đoạn đứng. Thiết kế của chúng bao gồm từ bàn chân đệm đơn giản đến các cơ chế khớp cổ chân-bàn chân có khả năng lưu trữ và hoàn trả năng lượng, mỗi loại mang lại sự cân bằng khác nhau về độ ổn định, khả năng hoàn trả năng lượng và khả năng thích ứng với địa hình.

Definition

Bàn chân giả và khớp cổ chân giả là bộ phận cuối cùng của chi dưới cung cấp khả năng tiếp xúc mặt đất, hấp thụ sốc và lăn có kiểm soát trong giai đoạn đứng, với các thiết kế khác nhau về cách chúng lưu trữ và hoàn trả năng lượng cũng như cách khớp cổ chân di chuyển.

Scope

Chủ đề này bao gồm vai trò chức năng của khớp cổ chân-bàn chân giả trong dáng đi, các loại thiết kế chính (bàn chân đệm gót cố định, một trục và đa trục, lưu trữ và hoàn trả năng lượng, và khớp cổ chân có động cơ hoặc thủy lực), và các tác động cơ sinh học mà các thiết kế này gây ra đối với việc đi lại của người cụt chi. Đây là một tổng quan tham khảo về các thành phần khớp cổ chân-bàn chân, không phải là hướng dẫn kê đơn hoặc lắp đặt.

Core questions

• Bàn chân giả-khớp cổ chân giả phải cung cấp những chức năng gì trong suốt giai đoạn đứng của dáng đi?
• Các thiết kế bàn chân đệm gót cố định, đa trục và lưu trữ-hoàn trả năng lượng khác nhau về mặt cơ sinh học như thế nào?
• Việc lưu trữ và hoàn trả năng lượng ảnh hưởng đến chi phí trao đổi chất và hoạt động cơ bắp khi đi bộ như thế nào?
• Bằng chứng so sánh cho các cơ chế khớp cổ chân-bàn chân khác nhau là gì?

Key concepts

• Quá trình lăn trong giai đoạn đứng
• Hấp thụ sốc khi gót chân chạm đất
• Thiết kế bàn chân đệm gót cố định (SACH)
• Khớp cổ chân một trục và đa trục
• Lưu trữ và hoàn trả năng lượng (ESR)
• Khớp cổ chân thủy lực và có động cơ
• Chi phí trao đổi chất khi đi bộ

Mechanisms

Trong giai đoạn đứng, bàn chân giả phải đệm gót chân khi chạm đất, cho phép chi tiến triển có kiểm soát qua bàn chân (lăn), và cung cấp các đặc tính hỗ trợ và đẩy để tiến về phía trước. Bàn chân đệm gót cố định sử dụng gót chân có thể nén và sống bàn chân cứng; các thiết kế đa trục bổ sung khả năng lật trong-lật ngoài và xoay để thích ứng với mặt đất không bằng phẳng; bàn chân lưu trữ và hoàn trả năng lượng sử dụng sống bàn chân linh hoạt uốn cong dưới tải trọng và bật lại để hoàn trả năng lượng vào cuối giai đoạn đứng. Các khớp cổ chân có khớp nối, thủy lực và có động cơ điều chỉnh thêm chuyển động của khớp cổ chân và, trong các thiết kế có động cơ, bổ sung công dương ròng. Những khác biệt này ảnh hưởng đến lực phản ứng mặt đất, tải trọng lên chi cụt, hoạt động cơ bắp và chi phí trao đổi chất khi đi bộ, đây là những kết quả phổ biến trong các nghiên cứu cơ sinh học.

Clinical relevance

Việc lựa chọn khớp cổ chân-bàn chân ảnh hưởng đến mức độ đi lại trơn tru của một người, cách chân giả xử lý các dốc và mặt đất không bằng phẳng, và nỗ lực cần thiết khi đi bộ, và việc hiểu rõ các lựa chọn hỗ trợ các quyết định chung trong phục hồi chức năng. Chủ đề này mô tả hành vi của thành phần và bằng chứng để tham khảo và giáo dục; nó không phải là cơ sở cho việc kê đơn hoặc quyết định lắp đặt cá nhân.

Evidence & guidelines

Một đánh giá Cochrane về các cơ chế khớp cổ chân-bàn chân giả cho thấy cơ sở bằng chứng còn hạn chế, với các nghiên cứu nhỏ và kết quả không đồng nhất không chứng minh rõ ràng một cơ chế nào là vượt trội. Các nghiên cứu cơ sinh học sau đó báo cáo các tác động có thể đo lường được nhưng thay đổi của các thiết kế lưu trữ và hoàn trả năng lượng và có khớp nối đối với dáng đi và chi phí năng lượng, và việc khớp loại bàn chân với từng cá nhân vẫn là trọng tâm thực tế.

History

Các bàn chân giả ban đầu cứng hoặc chỉ có đệm, với thiết kế bàn chân đệm gót cố định trở thành một tham chiếu lâu dài. Việc giới thiệu bàn chân lưu trữ và hoàn trả năng lượng sử dụng sống bàn chân bằng sợi carbon và vật liệu composite vào cuối thế kỷ 20 đã chuyển sự chú ý sang khả năng hoàn trả năng lượng động, và sau đó các khớp cổ chân thủy lực và có động cơ nhằm mục đích bổ sung chuyển động thích ứng và đẩy chủ động.

Debates

Liệu bàn chân lưu trữ và hoàn trả năng lượng có cải thiện đáng kể việc đi lại so với các thiết kế đơn giản hơn không?

Bàn chân ESR và có khớp nối có thể thay đổi lực phản ứng mặt đất, hoạt động cơ bắp và chi phí năng lượng, nhưng các đánh giá và nghiên cứu so sánh báo cáo các tác động không nhất quán hoặc khiêm tốn phụ thuộc vào mức độ hoạt động của người dùng, khiến lợi thế của chúng so với các bàn chân đơn giản hơn vẫn còn được tranh luận đối với nhiều người dùng.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Bàn chân giả lưu trữ và hoàn trả năng lượng là gì?

Đó là một bàn chân có sống bàn chân linh hoạt, thường được làm bằng sợi carbon hoặc vật liệu composite, uốn cong dưới tải trọng trong giai đoạn đứng và bật lại vào cuối giai đoạn đứng để hoàn trả một phần năng lượng đã lưu trữ, nhằm hỗ trợ quá trình tiến về phía trước.

Bàn chân SACH đề cập đến điều gì?

SACH là viết tắt của solid-ankle cushion-heel (bàn chân đệm gót cố định), một thiết kế đã có từ lâu với sống bàn chân cứng và gót chân có thể nén giúp đệm lực tác động khi gót chân chạm đất mà không có khớp cổ chân có khớp nối.