Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Aleksandra Gawłowska

Analiza biomechaniczna wchodzenia i schodzenia po schodach. Porównanie chodu osoby po amputacji kończyny dolnej z chodem osoby zdrowej


Biomechanical analysis during stair ascent and descent. Comparison of stair walking mechanics between a person after an amputation of the lower limb and a healthy person


Opiekun pracy dyplomowej: dr Bartłomiej Zagrodny
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: inż. Rafał Pierzchalski

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2020-02-06
Streszczenie pracy dyplomowej:
Dane uzyskane w wyniku analizy biomechanicznej stanowią cenne źródło informacji m.in. o sposobie poruszania się człowieka. Jest to szczególnie ważne u osób cierpiących na przypadłości upośledzające zdolność chodzenia. Przeprowadzenie analizy chodu pozwala na postawienie dokładnej diagnozy, zaplanowanie optymalnych programów leczenia, dokumentowanie postępów rehabilitacji, a także odpowiedniego dostosowania protezy do pacjenta. Niniejsza praca skupia się na zobrazowaniu różnic chodu między osobą zdrową (OZ) oraz osobą po amputacji (OPA) z wyłuszczeniem w stawie kolanowym podczas pokonywania schodów (wejścia oraz zejścia). W badaniu wzięły udział dwie osoby płci męskiej o zbliżonym wieku (20-22 lata) oraz wzroście (180-185cm). Ponadto, wybór osób badanych był uwarunkowany ich umiejętnością pokonywania schodów, co ma szczególne znaczenie w przypadku OPA. Analizie biomechanicznej poddano chód realizowany z wykorzystaniem trzech zestawów protezowych różniących się zastosowanymi przegubami kolanowymi (Blatchford Mercury, Guardian, Ottobock 3R80) oraz stopami protezowymi (Össur Vari-Flex XC Rotate, SACH, Blatchford Elite 2). Stanowisko badawcze w postaci schodów składało się z czterech stopni (wysokość 170mm, szerokość 320mm). Dane kinematyczne zebrano wykorzystując system optoelektroniczny. Siły reakcji podłoża zostały uzyskane przy pomocy czteroczujnikowej platformy dynamometrycznej umieszczonej na drugim stopniu schodów. Ponadto, udokumentowano czynny zakres ruchu w stawach kończyn dolnych osób poddanych badaniu. Uzyskane wyniki wykazały ograniczoną sprawność pokonywania schodów przez OPA, w porównaniu do OZ. Najważniejszą różnicą występującą między osobą zdrową a osobą po amputacji jest używany przez nie wzorzec chodu, odpowiednio chód naprzemienny (ang. step-over-step) oraz chód „krok po kroku” (ang. step-by-step). Prędkość zarówno wejścia jak i zejścia ze schodów jest 2-krotnie mniejsza dla OPA, co wpływa na czas pokonania przeszkody. Wartość składowej pionowej reakcji podłoża podczas pokonywania schodów jest zbliżona dla obydwu osób. Przeanalizowane parametry różnią się w zależności od zestawu protezowego używanego przez OPA. Podczas zejścia ze schodów OPA potrafi realizować wzorzec step-over-step, jednak tylko używając zestawu protezowego nr I (codziennego użytku). Wówczas prędkość zejścia ze schodów OPA jest niewiele mniejsza niż OZ. Natomiast siły działające na kończynę zachowaną OPA podczas fazy podporu są dużo większe niż dla OZ, co stwarza możliwość wystąpienia przeciążeń danej kończyny. Przeprowadzona analiza biomechaniczna zwraca uwagę na istotność odpowiedniego doboru protezy dla pacjenta. Zestaw nr I pozwala OPA na pokonywanie schodów, zapewniając odpowiednie poczucie bezpieczeństwa oraz stabilności, podobnie jak zestaw nr III. Natomiast zestaw nr II umożliwił OPA wejście oraz zejście ze schodów, jednak wiązało się to z dużym wysiłkiem fizycznym oraz długim czasem pokonywania przeszkody. Słowa kluczowe: Amputacja kończyn dolnych, Chód po schodach, Analiza chodu, Proteza, Kinetyka chodu.
Abstract:
Data obtained as a result of biomechanical analysis are a valuable source of information, among others, about the way people move. This is especially important for people suffering from ailments that impair their walking ability. Conducting a gait analysis allows to make an accurate diagnosis, plan optimal treatment programs, document the progress of rehabilitation, as well as properly adapt the prosthesis to the patient. This study focuses on illustrating the differences between a healthy person (OZ) and a person after an amputation (OPA) with enucleation in the knee joint during climbing stairs (ascent and descent). In the study participated two men of similar age (20-22 years) and height (180-185cm). Biomechanical analysis was carried out using three prosthetic sets differing in knee joints (Blatchford Mercury, Guardian, Ottobock 3R80) and prosthetic foot (Össur Vari-Flex XC Rotate, SACH, Blachchchite Elite 2). The staircase consisted of four steps (height 170mm, width 320mm). Kinematic data were collected using an optoelectronic system. The ground reaction forces were obtained using a four-sensor dynamometric platform located on the second step of the stairs. In addition, the active range of motion in the lower limb joints of the subjects was documented. Obtained results showed limited efficiency of ascending and descending stairs by OPA, compared to OZ. The most important difference between a healthy person and an amputee is their gait pattern, step-over-step and step-by-step gait, respectively. The speed of both ascent and descent from the stairs is two times lower for OPA, which affects the time to overcome the obstacle. The value of the vertical component of the ground reaction force when climbing stairs is similar for both subjects. The analyzed parameters differ depending on the prosthetic set used by OPA. During the descent, the OPA can implement the step-over-step pattern, but only using the prosthesis set I (everyday use). Then the speed of descent of the OPA is slightly less than OZ. On the other hand, the forces acting on the preserved limb during the support phase are much higher than for OZ, which creates the possibility of overloading the given limb. The conducted biomechanical analysis draws attention to the importance of proper selection of the prosthesis for the patient. The prosthesis set I allows OPA to overcome stairs, providing the appropriate sense of security and stability, as does set II. On the other hand, set II allowed OPA to ascend and down stairs, but it required a lot of physical effort and a long time to overcome the obstacle. Keywords: Stair climbing, Motion analysis, Lower limb prosthesis, Ground reaction force, Gait pattern.