Enhancing Prosthetic Brackets for Alpine Skiers

Abstract

Proteser har utviklet seg kraftig de siste tiårene noe som har økt livskvaliteten til protesebrukere. Trøndelag Ortopediske Verksted (TOV) er hovedaktøren for konstruksjon av proteser for protesebrukere i Midt-Norge. De har en lidenskap til å forbedre livet til brukerne sine og ønsker å vise dem at «alt er mulig» selv etter en amputasjon. I vintersesongen har en gruppe fra TOV tatt med brukerne sine ut i alpinbakken. For enkelte, særlig de med låramputasjoner, var dette mer en skremmende opplevelse enn å være givende. Brukerne ble satt i bakken med vanlige alpinski med deres ordinære proteser. I første leksjon, ploging, mistet brukerne totalt kontroll over skien på grunn av glidning i protesehylsen rundt stumpen, den gjenstående delen av beinet. Med sitt driv om å bedre livskvaliteten til sine brukere, ønsker TOV å finne løsninger på dette rotasjonsproblemet.

I denne masteroppgaven har nå-situasjonen blitt studert, inkludert anatomi og låramputasjoner. Protesen TOV bruker er en av standardproteseløsningene som brukes i verden i dag. I behovsanalysene som ble gjennomført viste det seg at det er en rekke begrensinger, hva gjelder modifikasjon av protesehylsen og sett fra anatomiens side. En del av målene for denne oppgaven var å kartlegge behovene, både for pasienten som skal bruke protesen, men også for videre utvikling. TOV ser på dette som et langsiktig prosjekt, både hos dem og eventuelt nye prosjekt og masteroppgaver. I kartleggingen kom det også frem at TOV ikke har noen muligheter til å teste protesene sine før de prøver dem ut på pasientene. Mulighetene for resultatavhenging forbedring, er avhengig av å ha en måte å måle utfallene på. Hovedmålsettingen med denne masteroppgaven ble derfor å studere og utvikle måter å teste protesehylser på. Utfallet av denne masteroppgaven inkluderer, i tillegg til bruker og behovsanalysene, en testrigg som er ment til bruk av ortopediteknikere og -ingeniører hos TOV og i videre utviklingsprosjekter I testriggen er det implementert sensorer, som kan gi et inntrykk av hvordan protesen føles på stumpen til en amputert når det blir påsatt en kraft som skal simulere skien i alpinbakken.

Prostheses have evolved greatly over the recent years, improving the life of amputees greatly. Trøndelag Ortopediske Verksted (TOV) are making most of the prosthetic devices used by the amputees in the central part of Norway. With passion, they wish to activate their prosthetic users, showing them that it is possible to do great things even after loosing a limb. Alpine skiing is one of these activities. However, when the above the knee amputees were equipped with alpine skis using their ordinary prostheses they lost all control. Skiing got more terrifying than rewarding. The socket, which is made to secure the prosthesis to the residual limb was slipping, rotating around the limb. As TOV wish to improve the life of their users, they want to find solutions to this problem.

This research has investigated the initial situation, including anatomy of lower limb amputation, prosthetics and socket design as well as development possibilities of enhancing the socket design. In the research, a need for testing sockets without being dependent on the amputee was emphasized and sat as the main objective. The research and development process continued on to explore possibilities of testing rotation in prosthetic sockets. Using various prototypes, mechatronics including force sensors like load cells and flexible force sensitive resistors was explored and implemented in a test rig. The final testing rig, includes a wooden residual limb model, load cells, force sensitive resistors and an user interface intended for usage by TOV or in a following student project.