Opis i zasada działania ortez

Zasada trójpunktowej korekcji

Zasada trójpunktowej korekcji wykorzystywana jest niemal w każdym typie zaopatrzenia ortopedycznego. Odpowiedni rozkład sił w każdej z płaszczyzn, wpływa na działanie sił korygujących na ludzkie ciało.

Istotą działania trójpunktowej korekcji jest takie rozłożenie sił, aby ta która działa najmocniej, była równoważona przez siły kontrujące o wektorach skierowanych przeciwnie.

Jako przykład niech posłuży nam stopa płasko – koślawa widziana w płaszczyźnie poprzecznej.

W stopie płasko-koślawej dochodzi do wykoślawienia stopy w stawie skokowym dolnym co skutkuje obniżeniem łuku podłużnego przyśrodkowego stopy. Wiąże się z tym koślawe ustawienie pięty, a w dłuższej perspektywie czasu pojawia się odwiedzenie przedstopia.

W tej sytuacji siłą, która powinna najmocniej oddziaływać na stopę płasko – koślawą będzie ta oznaczona numerem 1. Przyjmijmy, na potrzeby opisu, że ma ona wartość 100N. Siły nr 2 i 3 to dwa dodatkowe punkty korekcji działające kontrująco w stosunku do siły nr 1.
Ich suma powinna dać wartość 100N. Nie oznacza to jednak że rozkładać się będzie ona równo w stosunku 50/50 w obydwu tych punktach.

W zależności od stopnia deformacji stopy, większego wykoślawienia pięty w stosunku do przodostopia wspomniany rozkład może stanowić:
75N w punkcie numer 3
25N w punkcie numer 2

Podobna zasada obowiązuje przy rozkładzie punktów korekcji w płaszczyźnie strzałkowej:

Gdybyśmy powyższy rozkład sił korygujących chcieli odnieść do zaopatrzenia ortopedycznego, rozkład sił prezentowałby się następująco:

Na powyższym zdjęciu widać jak istotny dla odpowiedniego działania ortezy jest trójpunktowy rozkład sił. Trzy punkty podparcia zlokalizowane są odpowiednio:
1. Górna krawędź ortezy
2. Pasek stabilizujący stopę od strony grzbietowej
3. Spód ortezy, zapewniający podparcie palców.

Dla dopełnienia obrazu działania trzech punktów korekcji, poniższe zdjęcie pokazuje ich działanie w płaszczyźnie czołowej:

Ciekawą, a zarazem godną podkreślenia kwestią jest to, że w omawianym przykładzie stopy płasko – koślawej punkty korekcji pokrywają się ze sobą. Oznacza to że punkt korekcji z płaszczyzny poprzecznej, który zapewniał korekcję pięty poprzez przyparcie od strony bocznej, pokrywa się z punktem korekcji z płaszczyzny czołowej (punkt nr 1 na zdjęciu obok).

Działanie dźwigniowe

Działanie trójpunktowej korekcji wiąże się z inną zasadą biomechaniki, która jest wykorzystywana w zaopatrzeniu ortopedycznym. Jest nią działanie zaopatrzenia na ludzkie ciało poprzez dźwignie powstające gdy orteza obejmuje dany segment ciała.

Biomechanika ludzkiego ciała opisuje następujące typy dźwigni:

I typ

Oś obrotu na środku
Siła i ciężar się równoważą

II typ

Oś obrotu na końcu
Ciężar na środku
Siła na drugim końcu

III typ

Oś obrotu na jednym końcu
Ciężar po przeciwnej
Siła na środku

Patologiczny wzorzec ruchu, uraz czy utrwalanie się danej dysfunkcji przez dłuższy czas, powoduje że dochodzi do zaburzenia prawidłowych dźwigni. Mówi się wówczas o zaburzeniach dźwigniowych.

Aby te zaburzenia wyeliminować i odtworzyć prawidłowy układ dźwigniowy stosuje się zaopatrzenie ortopedyczne. Dzięki istocie działania zaopatrzenia ortopedycznego jaką jest stabilizacja zewnętrzna możliwe jest ustabilizowanie dźwigni jakie tworzą poszczególne segmenty ludzkiego ciała. Indywidualne dopasowanie, odpowiednia długość ortez i materiały z jakich są robione daje również możliwość wspomagania ludzkiego ciała poprzez wydłużanie dźwigni lub przesuwanie ich osi obrotu.

Klasyfikacja chodu
– jako wyznacznik doboru zaopatrzenia

Istnieje wiele definicji opisujących jedną z podstawowych funkcji ruchowych człowieka – chód.

Każda z nich odnośni się do określonych cech biomechanicznych ciała człowieka, które w mniejszym lub większym stopniu składają się na definicję chodu.

Jedna z definicji mówi, że:
Chód człowieka, z punktu widzenia biomechaniki, jest przestrzennym i cyklicznym aktem ruchowym, polegającym na chwilowej zmianie środka ciężkości tułowia poza płaszczyznę podparcia kończyn dolnych, a następnie odzyskiwaniu równowagi z jednoczesną realizacją ruchów posuwistych po podłożu”

Niezwykle istotną sprawą jest, że prawidłowy chód wymaga wysokiej i precyzyjnej integracji układu nerwowo-mięśniowego oraz szkieletowego, co ma miejsce jedynie wtedy, gdy może być dokładnie kontrolowany przez układ nerwowy.

W sytuacji gdy dochodzi do zaburzenia kontroli układu nerwowego na układ mięśniowo – szkieletowy człowieka pojawia się chód patologiczny.

Wyróżnia się wiele klasyfikacji i typów chodu w odniesieniu do wielu jednostek chorobowych.

Największą jednak zależność pomiędzy typem chodu, obrazem klinicznym pacjenta i zaopatrzeniem ortopedycznym, które może wspomóc reedukację chodu, jest grupa pacjentów z MPDz.

Istnieje kilka klasyfikacji opisujących wzorce chodu w tej jednostce chorobowej.

Jednakże najbardziej uniwersalną i adekwatną do każdego typu porażenia mózgowego jest klasyfikacja Amsterdamska.

Klasyfikacja Amsterdamska daje możliwość wstępnego rozeznania, z jakim typem chodu mamy do czynienia i jaki typ zaopatrzenia ortotycznego powinniśmy w pierwszej kolejności wziąć pod uwagę. Oczywiście jest to tylko pewien punkt odniesienia, który trzeba uzupełnić o badanie kliniczne pacjenta.

Algorytm doboru ortez
i butów wg Elain Owen

Dzięki coraz większemu dostępowi do analiz ruchu w laboratoriach chodu, rozwojowi technologii możliwe staje się coraz szybsze, dokładniejsze i obiektywne przeprowadzanie analiz biomechanicznych pacjentów.

Jedną z ciekawych metod, powstałych na bazie analiz chodu pacjentów z MPDZ, doboru ortez i butów jest ta stworzona przez Elain Owen.

Opisany przez nią algorytm pozwala w prosty sposób określić stopień dysfunkcji chodu i dobrać do niego odpowiedni typ zaopatrzenia

Niezwykle ciekawym aspektem w algorytmie przedstawionym przez Elain Owen, jest to, że zwróciła ona uwagę na dość istotne kwestie w kontekście doboru odpowiedniego zaopatrzenia.

Określa ona dwa procesy, które dotyczą, tego co powinno być zrobione z ortezami już po ich zaprojektowaniu i wyprodukowaniu.

  1. To proces „tunningu” ortez, a więc takie dopasowania kąta inklinacji/reklinacji do typu chodu pacjenta aby odtworzyć wzorzec chodu zbliżony do prawidłowego
  2. Dobór obuwia do ortez, tak aby poprzez zwrócenie uwagi na odpowiednią grubość podeszwy buta, jej kształt i długość wspomóc działanie sił reakcji podłoża w trakcie chodu.

GRF – znaczenie siły reakcji podłoża
dla poprawy funkcji chodu w ortezach

Zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona, siła reakcji podłoża to siła równa sile z jaką dany obiekt oddziałuje na podłoże, o wektorze skierowanym przeciwnie do tej siły.

Działanie sił reakcji podłoża, ma duże znaczenie przy projektowaniu i produkcji zaopatrzenia ortotycznego.

W patologicznym wzorcu chodu, wektor siły reakcji podłoża przebiega nieprawidłowo względem poszczególnych segmentów ludzkiego ciała, a to składa się na nieprawidłowy obraz kinematyczny ruchu.

Zadaniem zaopatrzenia ortotycznego jest zmiana położenia wektora sił reakcji podłoża.

O ile sytuacja jest dość prosta w warunkach statycznych (np. stanie) to w warunkach dynamicznych (chód), pewną trudność stanowi przemieszczanie się wektora siły reakcji podłoża podczas całej fazy pojedynczego podporu.

Poniższe przykłady pokazują bezpośredni wpływ ortez na położenie wektora sił reakcji podłoża (GRF)

Na pierwszym zdjęciu (a) widać położenie GRF, podczas środkowej fazy pojedynczego podporu. Wektor przebiega daleko od osi obrotu stawu kolanowego i w efekcie pojawia się nadmierny wyprost kolana.

Na drugim zdjęciu (b) zaobserwować można, że sytuacja zmienia się dzięki ortezie i obuwiu. Górna, tylna krawędź ortezy AFO spycha goleń do przodu, a tym samym przesuwa podudzie w kierunku wektora siły reakcji podłoża. Dzięki temu oś obrotu stawu kolanowego przesunięta jest do przodu i znajduje się blisko wektora siły GRF, co w efekcie eliminuje przeprost kolana.