Realtime feedback maatname apparaat bij transtibiale prothese patiënten, een proof of concept

Daan Heungens
De ontwikkeling van een realtime feedback maatname apparaat bij transtibiale prothese patiënten. Een proof of concept.

Ontwikkeling van nieuwe technologie voor onderbeen prothesen

De koker wordt beschouwd als het belangrijkste onderdeel van de prothese. Deze component is verantwoordelijk voor de overdracht van de contactkrachten van de prothese naar de stomp. De kwaliteit van de initiële maatname heeft op zijn beurt een directe invloed op tijd die nodig is om een prothese te fabriceren en op de passing en het comfort van de koker. Er bestaan vele verschillende maatname methoden die gebruikt worden in de orthopedische sector.

Bij het vervaardigen van een prothesekoker wordt als eerste stap een “afdruk” gemaakt van het resterende lidmaat, de zogenaamde stomp. Deze negatieve afdruk wordt een maatname genoemd. Deze thesis geeft een uitgebreid overzicht van de verschillende maatname technieken die gebruikt worden, met als doel het aantonen van hun inherente voor- en nadelen op het verder productieproces. Van de gemaakte afdruk wordt vervolgens een positieve kopie gemaakt, ook wel de moulage genoemd. Door een prothesist worden er nog verdere aanpassingen gemaakt aan de vorm van de moulage om te voldoen aan de individuele biomechanische noden van de patiënt.

Het doel van de masterproef is een proof of concept geven van een nieuw apparaat dat toelaat een digitale maatname te maken in combinatie met het manipuleren van zacht weefsel, en zo de belangrijkste voordelen van digitale en traditionele maatname methodes met elkaar te verenigen. In deze masterproef wordt het design, de ontwikkeling en het testen van verschillende onderdelen en componenten besproken van zulk maatname apparaat. Er wordt een beschrijving gegeven van de gebruikte methode om een eenvoudig aanpasbare, maar toch voldoende stijve, meetkoker samen te stellen uit modulaire componenten. In sommige van de modulaire componenten is het mogelijk een sensor en actuator assemblage te plaatsen. De gebruikte sensor wordt gebruikt om de afstand te meten tussen de stomp en de meetkoker. Er kan aangetoond worden dat het mogelijk is zo een meetkoker samen te stellen, maar voor een definitief ontwerp moeten er nog verdere aanpassingen gemaakt worden. De sensor en actuator assemblage zijn getest op accuraatheid, herhaalbaarheid en op de minimale haalbare resolutie. Deze scriptie toont aan dat het mogelijk is een minimale resolutie te bereiken die vergelijkbaar is met high end orthopedische scanners. Ondanks dat de afwijking op herhaalde metingen toeneemt met grotere uitwijkingen van de actuator, blijft de afwijking maar een fractie van de haalbare resolutie van de opstelling. Er zijn problemen met de gevoeligheid van de meetapparatuur bij kleine verplaatsingen van de actuator. Deze problemen zouden oplosbaar moeten zijn door gebruik te maken van een gevoeligere analoog naar digitaal convertor, of door de interpretatie van de gegevens aan te passen in de software.

Om het gehele apparaat af te werken is verder onderzoek nodig. Het ontwerp van de modulaire componenten moet verbeterd worden zodat het geassembleerd kan worden op een eenvoudige wijze, zonder te moeten inboeten op stijfheid van de structuur. Dit zou de mogelijkheid om een betrouwbaar beeld van de stomp te vormen hinderen. In de volgende fase moet een softwareprogramma ontwikkeld worden dat de ruwe data kan omzetten tot een 3D model.

Bibliografie

[1]

W. Platzer, Atles van de antomie deel 1 Bewegingsapparaat, Amersfoort: Sesam, 2009.

[2]

S. S. S. Shikh, N. A. Osman en L. A. Latif, „Development of an Alternative Socket Fabrication Method Using Hydrostatic Cast System: A Preliminary Study,” Biomed, nr. 21, p. 766–768, 2008.

[3]

B. Laermans, Prothesen onderste lidmaat, Geel.

[4]

J. C. H. Goh, P. V. S. Lee en S. Y. Chong, „Comparative study between patellar-tendon-bearing and pressure cast,” Journal of Rehabilitation Research & Development, nr. 41, p. 491–502, 2004.

[5]

Ö. Nederland, „Adapters,” 2019. [Online]. Available: https://www.ossur.nl/prosthetic-solutions/producten/alle-producten/stan…. [Geopend 25 Maart 2019].

[6]

J. Foort, „Foort, J. (1965). The patellar-tendon-bearing prosthesis for below-knee amputees, a review of technique and criteria.,” Artif Limbs, nr. 9, pp. 4-13, 1965.

[7]

S. S. S. Shikh, N. A. A. Osman en L. A. Latif, „Hydrostatic cast system: Pressure mapping of the stumpwater interface,” 2008.

[8]

J. John W. Jewett en R. A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, International: BROOKS/COLE, 2010.

[9]

Instructions for use ICECAST ANATOMY. [Performance]. Össur, 2016.

[10]

Y. Wu, H. Casanova, K. Reisinger, W. Smith en D. Childress, „CIR casting system for making transtibial sockets,” Prosthetics and Orthotics International, p. 1–9, 2009.

[11]

M. Broeckx, V. Creylman, K. Cuppens, E. De Raeve, I. Knippels, L. Muraru, L. Peeraer en T. Saey, Van scan tot print: De toekomst van de orthopedische technologie?, Geel, 2018.

[12]

MoviMED, „What is Laser Triangulation?,” 2018. [Online]. Available: http://www.movimed.com/knowledgebase/what-is-laser-triangulation/. [Geopend 13 April 2019].

[13]

A. V. Bhanti, „System and method for shape capturing as used in prosthetics, orthotics and pedorthics”. United States Patent US20110001794A1, 6 Januari 2011.

[14]

C. Vergaerde, Indentatie-metingen voor de bepaling van mechanische eigenschappen van zachte weefsels, Technologiecampus Geel: Faculteit Industriële ingenieurswetenschappen, 2017.

[15]

Valves, manually operated. [Performance]. Festo, 2018.

[16]

One-way flow control valves GR/GRA, in-line installation. [Performance]. Festo, 2018.

[17]

Cartridge cylinders EGZ. [Performance]. Festo, 2017.

[18]

Resistance Elements up to 300mm series PTX. [Performance]. Novotechnik, 2011.

[19]

Arduino, „Arduino Uno Rev3,” Arduino, 2019. [Online]. Available: https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3. [Geopend 25 Maart 2019].

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in de industriële wetenschappen: elektromechanica, afstudeerrichting elektromechanica
Publicatiejaar
2019
Promotor(en)
Prof. Dr. Ir. L. Labey; Dr. Ir. V. Creylman
Kernwoorden
Share this on: