Ein an der Technischen Universität Berlin entwickeltes Messsystem liefert realistische Belastungsdaten, wie und wie häufig Exo-Prothesen im Alltag genutzt und mechanisch belastet werden. So lassen sich Verbesserungspotenziale aufzeigen.
Heute verfügbare Prothesensysteme, etwa mikroprozessorgesteuerte Kniegelenke, bieten eine deutlich höhere Funktionalität. Aufgrund der verbesserten Technik steigen die Patientenmobilität und damit sowohl die Einsatzhäufigkeit der Prothesen als auch die Anforderungen an die Haltbarkeit der Komponenten, die nach DIN EN ISO 10328 geprüft werden. Für die Auslegung anwendungsoptimierter Prothesen sind daher realistische Belastungsdaten aus dem Alltag von Patienten notwendig und nicht nur Daten, die bei Ganganalysen im Labor aufgezeichnet wurden.
Derartige Daten liefert das auf Dehnungsmessstreifen basierende, mobile Messsystem Oktapod, das mit Unterstützung der Otto Bock Healthcare GmbH, Duderstadt, an der Technischen Universität Berlin inklusive der nötigen Softwarekomponenten entwickelt wurde. In einer einjährigen Studie lieferte es bereits Belastungsdaten des täglichen Gebrauchs von 15 Oberschenkelamputierten.
Das Messsystem genügt den Anforderungen statischer beziehungsweise dynamischer Haltbarkeit. Vor allem schränkt es die Bewegungsfreiheit der Probanden nicht ein. Dazu wurde Oktapod so konzipiert, dass es die Größe eines 4R57-Drehadapters nicht überschreitet. So kann es etwa leicht in eine Otto Bock C-Leg-Prothese eingebaut werden, ohne deren statischen Aufbau zu verändern. Je nach Lokalisation der Messeinheit in der zu untersuchenden Prothese bleibt auch deren Pendelmasse vom Messsystem unbeeinflusst.
Oktapod besteht aus acht Wheatstoneschen Vollbrücken, deren optimale Position per Finite-Elemente-Analyse bestimmt wurde, einem Datenlogger und zwei Absolutwinkelsensoren an Ober- und Unterschenkel. Je nach Fragestellung können die Daten nach verschiedenen Algorithmen analysiert werden. Der Mustererkennungsalgorithmus teilt die Daten in Bereiche, deren kleinste Einheit ein Schritt ist. Diesen Bereichen wird anhand mustertypischer Parametern ein Gangmuster zugeordnet und dessen Dauer und Häufigkeit über den Tag analysiert.
Neben der Überlastdetektion können auch Belastungshistogramme berechnet werden. Diese stellen etwa die Vertikalkraft bei Fersenauftritt mit ihren korrespondierenden Kräften und Momenten dar. So kann künftig die reale multiaxiale Belastung berücksichtigt werden.
Insgesamt können aus den Messergebnissen dieser Studie Verbesserungspotenziale für sicherere Prothesen mit höherer Funktionalität abgeleitet werden. Mit dem Oktapod lassen sich aber auch Fragestellungen zu dynamischen Beanspruchungen schwergewichtiger Probanden bearbeiten und Untersuchungen zu Belastungen in der Schwungphase durchführen.
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