Studio comparativo condotto da: TOYOKAZU TAKEUCHI, PhD., CPO KEIZO YAMAMOTO, PhD.

Scopri come questi due sistemi influenzano la facilità d’uso, la dinamica di deambulazione, l’attivazione muscolare e l’efficienza generale della camminata.

Questo confronto ci aiuterà a capire perché il sistema VIP* offre vantaggi significativi rispetto al tradizionale sistema PIN.

Dettagli dello studio:

Paziente: J. Nakanishi
Amputazione: Transtibiale sinistra, arto destro sano
Piede: BioStep EVO (ALPS South)
Invaso: TSB (Total Surface Bearing)
Data di esecuzione: 3 Agosto2024

*VIP: Vacuum Integrated Pump

 

Passo Naturale

Uno dei principali vantaggi del sistema VIP è la sua capacità di imitare il passo naturale di un arto sano. Il passo ottenuto con il sistema VIP assomiglia molto al normale modello di camminata, come dimostrato dalla forma d’onda bimodale che imita il movimento dell’arto sano. Questo è cruciale per gli amputati, in quanto riduce la sensazione meccanica del camminare e migliora l’esperienza complessiva. Il sistema VIP consente anche una minore decelerazione e una maggiore accelerazione della gamba protesica, contribuendo a un’esperienza di camminata più fluida e naturale.

① Clear bimodal waveform | ② PIN: Large brake component | ③ VIP: Large acceleration component

 

Camminata più equilibrata

Il sistema VIP favorisce una camminata più equilibrata, riducendo i movimenti compensatori. Questo si traduce in angoli di flessione minori per ginocchio e anca. Al contrario, con il sistema PIN gli amputati spesso presentano una maggiore flessione di queste articolazioni, che genera squilibri, disagio e un maggiore stress sul corpo. Il design del sistema VIP minimizza queste compensazioni, promuovendo un movimento più armonioso ed efficiente.

PIN: ① Large hip flexion during the middle phase of the swing leg | ② Large knee flexion | * Yellow highlight: Double limb support phase

 

Svantaggi del Sistema PIN

Uno dei principali svantaggi del sistema PIN è lo sforzo maggiore richiesto per muovere la gamba in avanti e indietro durante la camminata. Questa mancanza di continuità nel passo implica che gli amputati con il sistema PIN devono spendere più energia, con un conseguente aumento della fatica e una riduzione dell’efficienza del movimento.

PIN: ① Large extension velocity at the knee joint in the middle phase of the swing leg | ② Large hip flexion speed at the end of the swing leg: swing the leg back | * Yellow highlight: Double limb support phase

 

Attivazione Muscolare Bilanciata

Il design del sistema VIP garantisce un’attivazione muscolare equilibrata durante la camminata. I muscoli anteriori della coscia durante l’estensione e i muscoli posteriori durante la flessione vengono attivati in modo simile a quello della gamba naturale. Questo bilanciamento riduce il rischio di sovraccarico muscolare e contribuisce a un movimento più efficiente e confortevole.

Joint Moment = Muscle Activation

 

Miglioramento della camminata

I benefici del sistema VIP si traducono in un notevole miglioramento della camminata. Velocità, lunghezza del passo ed equilibrio tra i passi risultano significativamente migliorati, rendendo il sistema VIP superiore al sistema PIN sotto ogni aspetto. Questo non si limita ai dati numerici, ma si riflette in un’esperienza di camminata più naturale, confortevole e meno faticosa per l’utente.

① Speed: +0.08 m/s | ② Stride Length: +4.3cm | ③ Left Step Length+1.7cm | ④ Right Step Length: +2.5cm

 

FACILITA’ DI ALLINEAMENTO: Il processo di allineamento è cruciale per il comfort e la funzionalità di una protesi. Il sistema VIP semplifica questo processo, offrendo un allineamento più semplice rispetto al sistema PIN.

SISTEMI CON IL PIN: I sistemi con PIN forniscono una sospensione sicura ma spesso richiedono un allineamento preciso, il che può sia causare problemi come pressioni localizzate e difficoltà di adattamento che risultare complesso e dispendioso in termini di tempo.
Inoltre, eventuali regolazioni post-fabbricazione sono spesso limitate, causando potenziale disagio e funzionalità ridotta.

SISTEMI VACUUM: Il sistema VIP si distingue per una vestibilità dinamica, una migliore distribuzione della pressione e una riduzione dell’effetto di stantuffamento.
Questo sistema facilita l’indossamento e la rimozione della protesi e risulta essere più intuitivo per l’utente. Inoltre, offre maggiore flessibilità durante il processo di adattamento, permettendo regolazioni senza compromettere allineamento e comfort.

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GINOCCHIO PROTESICO ALPS PROSTRIDE – STUDIO COMPARATIVO

Uno studio comparativo per valutare articolazioni elettroniche del ginocchio, incluso il ginocchio ProStride, eseguito su un soggetto di 59 anni con oltre 25 anni di esperienza nell’utilizzo di protesi. Condotto da: TOYOKAZU TAKEUCHI, PhD., CPO e KEIZO YAMAMOTO, PhD.

CONFRONTO NELL’ANALISI DELL’ANDATURA: COMPONENTE VERTICALE DELL’ARTO PROTESICO

In nessuna delle articolazioni di ginocchio studiate si osserva una curva con una forma perfettamente bimodale. Tuttavia, ProStride consente di arrivare in modo fluido fino alla fase di toe-off (distacco delle dita dal terreno), fornendo un supporto costante e stabile. Durante l’intera fase di carico, il ginocchio assorbe efficacemente l’impatto e mantiene l’equilibrio garantendo una progressione fluida. In sintesi, il ginocchio ProStride non solo permette una fase di carico stabile, ma garantisce anche che il paziente la affrointi senza sforzo, culminando in un distacco delle dita fluido e sicuro, fondamentale per mantenere un ritmo di andatura naturale.

CONFRONTO NELL’ANALISI DELL’ANDATURA: COMPONENTE ANTERO-POSTERIORE DELL’ARTO PROTESICO

Nonostante non si osservino differenze significative nell’accelerazione, ProStride mostra una decelerazione adeguata, necessaria per controllare lo slancio in avanti e preparare l’arto e il corpo per la fase successiva del passo. Questo aiuta a prevenire impatti bruschi che potrebbero causare instabilità o disagio.

 

VELOCITÀ DI MOVIMENTO ANTERO-POSTERIORE DEL CENTRO DI PRESSIONE (COP)

La velocità del Centro di Pressione (COP) si riferisce alla rapidità con cui il punto di pressione si sposta sulla pianta del piede durante il ciclo dell’andatura.
Durante la camminata, il COP si sposta fluidamente dal tallone alle dita. Il tasso con cui avviene questa transizione fornisce informazioni cruciali sulla fluidità e sull’efficienza della dinamica del cammino. Nel caso di ProStride, la fase iniziale di carico mostra poche differenze rispetto ad altre articolazioni protesiche, indicando un contatto iniziale stabile. Tuttavia, ProStride eccelle durante la fase intermedia di carico, dove la velocità del COP accelera in modo fluido. Questa accelerazione continua fino alla fine della fase di carico, riproducendo l’andatura naturale osservata nell’arto biologico. Questa transizione senza soluzione di continuità dal tallone alle dita assicura che ogni passo risulti naturale e senza sforzo, contribuendo significativamente a un’esperienza di cammino più bilanciata e confortevole.

 

VARIAZIONE DELL’ANGOLO DELL’ARTICOLAZIONE DEL GINOCCHIO

L’angolo massimo di flessione durante la fase di oscillazione con ProStride si avvicina molto a quello del passo naturale, circa 60 gradi.
Il tempo per raggiungere questa massima flessione è in linea con altre articolazioni protesiche di alta qualità. ProStride mostra un forte controllo sulla limitazione della flessione e sulla sua durata.

DISTANZA DEL PIEDE DAL SUOLO

Una maggiore velocità dell’angolo del ginocchio durante la fase iniziale di oscillazione suggerisce un rapido sollevamento del ginocchio, necessario per un’andatura fluida ed efficiente. Il piede è più distante dal terreno, il che significa che ProStride riduce il rischio di inciampi per un passo più sicuro.

RISULTATI DELLO STUDIO

1) Versatilità: Uno dei principali punti di forza del ginocchio ProStride è la sua versatilità. Questo sistema protesico è progettato per offrire un’esperienza di cammino di alta qualità a un’ampia gamma di pazienti, indipendentemente dal loro livello di attività.

2) Prestazioni affidabili: ProStride fornisce la stessa affidabilità ed è accessibile anche ai pazienti K3 che necessitano di un equilibrio tra stabilità e mobilità per le attività quotidiane.

3) Adattabilità: Il ginocchio può essere personalizzato per soddisfare le esigenze uniche di ogni utentilizzatore, garantendo un’andatura naturale e confortevole. Che si tratti di camminare su terreni irregolari o di salire le scale, il design reattivo di ProStride offre il supporto e la flessibilità necessari per muoversi con sicurezza.

Ginocchio Protesico ALPS ProStride: Facile installazione ed utilizzo intuitivo. L’installazione è semplice e richiede solo pochi passaggi:

CONFIGURAZIONE DELLE IMPOSTAZIONI: L’interfaccia utente intuitiva consente al tecnico ortopedico di programmare il ginocchio con pochi semplici input. I sensori intelligenti di ProStride si calibrano automaticamente in base allo schema di passo del paziente, rendendo le regolazioni rapide e accurate.

ATTIVITÀ PERSONALIZZATE: Le regolazioni finali possono essere effettuate rapidamente tramite un’app intuitiva, consentendo feedback in tempo reale e garantendo prestazioni ottimali.

IMPORTANTE: Questo processo non solo consente di risparmiare tempo prezioso, ma garantisce anche che il tecnico possa concentrarsi maggiormente sulla cura del paziente piuttosto che sulla configurazione tecnica. Il ginocchio ProStride è progettato per essere il più semplice possibile, consentendo ai professionisti di ogni livello di esperienza di installarlo e programmarlo in modo efficiente.

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ANALISI DEL CICLO DEL PASSO CON BIOSTEP® EVO: INTRODUZIONE

Questo studio confronta le caratteristiche di ALPS BioStep® Evo con altri piedi a risposta dinamica, offrendo una panoramica sulle prestazioni e sulla tecnologia innovativa del piede Evo.
Lo studio approfondisce i vari aspetti dell’analisi del ciclo del passo, dimostrando con le sue misurazioni le eccezionali prestazioni di BioStep® Evo.

Dalla sua forza di reazione verticale al terreno alla sua dinamica di potenza alla caviglia, 

BioStep® Evo si distingue per un’esperienza di camminata molto simile a quella naturale.

Sistema di misurazione

Il professor Yamamoto ha utilizzato un sofisticato metodo di misurazione con 12 telecamere a infrarossi, 4 piastre di forza e un computer centrale per la raccolta dei dati. Questo sistema attentamente controllato ha permesso un’osservazione e un’analisi dettagliata dell’andatura, garantendo uno scenario di camminata reale.
I risultati, visualizzati attraverso un programma 3D all’avanguardia, forniscono una comprensione olistica delle prestazioni di BioStep®. Lo scheletro sul lato sinistro dello schermo rappresenta l’utilizzatore della protesi, l’arto inferiore blu rappresenta la gamba con la protesi e l’arto inferiore rosso rappresenta l’arto biologico. Utilizzando questo sistema, lo studio misura vari elementi chiave, come la forza di reazione al suolo durante le diverse fasi della posizione di appoggio, e li rappresenta sull’asse Y dei grafici.

 

ANALISI DEL CICLO DEL PASSO: APPROFONDIMENTI

Lo studio ha misurato vari aspetti, mostrando come la tecnologia NRG™ di BioStep® EVO replichi il movimento naturale.

• Componente verticale della forza di reazione al suolo
• Direzione anteriore-posteriore della forza di reazione piede-suolo
• Angolo della caviglia
• Forza della caviglia
• Angolo del ginocchio

 

Componente verticale della forza di reazione al suolo

Andatura simile a quella naturale

Da questo grafico, risulta evidente come l’andatura del BioStep® Evo assomigli molto a quella dell’arto biologico, confermando che la tecnologia NRG™ di BioStep® è stata progettata per replicare il movimento naturale dei muscoli del polpaccio e dello stinco.BioStep® Evo ha evidenziato un primo picco più alto e prolungato, indice di una risposta e un rollover più fluidi, mentre i concorrenti hanno mostrato una scarsa capacità di assorbimento degli urti, potenziale causa di dolore e problemi di deambulazione.
L’andamento della linea di BioStep® Evo ha una forma molto simile a quella dell’arto biologico, confermando un design più biomimico rispetto agli altri piedi e una maggiore risposta dinamica.

 

Direzione anteriore-posteriore della forza di reazione piede suolo

Passo fluido con risposta dinamica continua

BioStep® Evo ha una curva di forza uniforme e regolare a metà della fase di appoggio, che lo distingue dai suoi concorrenti.
Con BioStep® Evo il passaggio dalla frenata (valore negativo sull’asse y) alla propulsione (valore positivo) è agevole e rispecchia il modello naturale di camminata. Al contrario negli altri due piedi dinamici testati si registra una brusca frenata: questa tendenza è denominata “punto morto” ed è evidenziata nel cerchio 1.
Verso la fine della fase di appoggio BioStep® Evo ha dimostrato una maggiore accelerazione, molto simile a quella dell’arto biologico.

 

Angolo della caviglia

Notevole ampiezza di movimento sia nella flessione plantare che nella dorsiflessione

La linea di BioStep® Evo, che rappresenta la flessione plantare e la dorsiflessione, mostra una tendenza che ricorda quella dell’arto biologico, mentre gli altri due piedi hanno un angolo di flessione plantare minore, come si può vedere dall’andamento delle linee evidenziate nel cerchio 1. Sia nella flessione plantare che nella dorsiflessione, BioStep® Evo ha mostrato una notevole ampiezza di movimenti, prova di un eccellente design della caviglia.

 

Forza della caviglia

Camminata biomimica con superiore assorbimento degli urti

Il piede Evo ha mostrato schemi più naturali durante la fase di risposta al carico e transizioni fluide in posizione intermedia e nella fase di appoggio. Nel dettaglio, il trend della linea di BioStep® Evo mostra:
• ottimo assorbimento degli urti (Cerchio 1)
• facilitazione dell’inclinazione in avanti (Cerchio 2), simile alla posizione naturale in cui il muscolo tibiale anteriore allungato supporta il movimento della parte inferiore della gamba
• un andamento lineare a metà della fase d’appoggio, con un movimento quasi identico a quello dell’arto biologico (cerchio 3)

 

Angolo del ginocchio

Stessa tendenza dell’angolo di flessione dell’arto biologico

Ulteriori approfondimenti dell’angolo dell’articolazione del ginocchio confermano l’efficacia di BioStep® Evo nel fornire un’esperienza di camminata naturale e confortevole.
In questo caso specifico la misurazione è stata effettuata durante l’intero ciclo della camminata. Il risultato più interessante si è registrato durante la fase di appoggio, dove BioStep® EVO si è rivelato l’unico piede a fornire lo stesso andamento dell’angolo di flessione dell’arto biologico.

 

CONCLUSIONI

Lo studio dell’analisi del ciclo del passo di BioStep® Evo lo posiziona come un piede protesico dinamico all’avanguardia e fornisce prove della sua unicità in termini di fluidità del roll-over, assorbimento degli urti e capacità di assicurare un’andatura naturale e reattiva. La sua efficacia nel garantire un’esperienza di camminata naturale e confortevole è confermata dai risultati di questo studio.

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