Comprensione del sistema di ginocchio protesico

Alcuni amputati necessitano o desiderano che l'articolazione del ginocchio si blocchi in estensione per impedire la flessione. Un'opzione è il bloccaggio manuale del ginocchio, che incorpora un bloccaggio automatico che può essere sbloccato volontariamente. Questo è il ginocchio più stabile disponibile. Sebbene un ginocchio bloccato richieda troppa energia da utilizzare e produca un'andatura rigida e goffa, è possibile camminare con il ginocchio bloccato o sbloccato. Ginocchia con bloccaggio manuale sono adatti a pazienti deboli o instabili e a persone più attive che camminano spesso su terreni instabili.

Un'altra opzione è il ginocchio di controllo in piedi attivato dal peso. Questo ginocchio è molto stabile e viene spesso prescritto per la prima protesi. Quando viene posizionato un peso sulla protesi, il ginocchio non si piega finché il peso non viene spostato. Il sistema viene utilizzato come un ginocchio ad attrito costante durante l'oscillazione della gamba, ma viene mantenuto esteso da un meccanismo di frenatura quando viene applicato il peso durante la fase di appoggio. Questo ginocchio è una scelta comune per gli amputati più anziani o meno attivi.

Giunto pneumatico per ginocchio a quattro barre

Attrito costante vs. Attrito variabile

Tutto sistemi di ginocchio richiedono un certo grado di controllo delle oscillazioni per mantenere un'andatura costante. In molti casi, questo controllo è fornito dall'attrito meccanico sull'asse di rotazione e viene regolato per adattarsi alla normale cadenza dell'altra gamba. I dispositivi per ginocchio a frizione costante sono semplici, leggeri e affidabili. Il loro principale svantaggio è che l’articolazione del ginocchio si adatta in ogni momento ad un’unica velocità di camminata.

L'attrito variabile fornisce una maggiore resistenza quando il ginocchio è flesso dalla completa estensione. Ciò fornisce una "risposta di cadenza" che consente velocità di camminata variabili; tuttavia, questo sistema richiede frequenti regolazioni e sostituzioni delle parti mobili ed è considerato meno avanzato dei sistemi a ginocchio a controllo fluido.

Sistemi di controllo dei fluidi: pneumatici e idraulici

Avanzate ginocchio protesico il controllo dell'oscillazione utilizza la dinamica dei fluidi per fornire una resistenza variabile, consentendo agli amputati di camminare comodamente a velocità variabili.

Questi dispositivi sono costituiti da un pistone in un cilindro contenente aria (pneumatico) o fluido (idraulico). Il controllo pneumatico comprime l'aria mentre il ginocchio si flette, immagazzina energia e poi restituisce l'energia quando il ginocchio va in estensione. Il controllo dell'andatura può essere ulteriormente migliorato con l'aggiunta di molle elicoidali. Si ritiene generalmente che i sistemi pneumatici forniscano un eccellente controllo dell’andatura per le ginocchia con attrito, ma non sono efficaci quanto i sistemi idraulici.

Per gli amputati attivi, i sistemi idraulici forniscono l'approssimazione più vicina alla normale funzione del ginocchio. I sistemi idraulici utilizzano un mezzo liquido (solitamente olio siliconico) anziché aria per rispondere a un'ampia gamma di velocità di camminata. Sebbene le ginocchia idrauliche forniscano un’andatura più fluida, sono più pesanti, richiedono più manutenzione e hanno un costo iniziale più elevato.

Ginocchia a microprocessore

Le ginocchia con microprocessore rappresentano uno sviluppo relativamente nuovo nella tecnologia protesica. Molte di queste nuove ginocchia sono ora disponibili o in fase di sviluppo.

I sensori di bordo rilevano il movimento e i tempi e quindi regolano di conseguenza i cilindri di controllo del fluido/aria. Queste ginocchia controllate da microprocessore riducono la quantità di sforzo richiesto per controllare il tempo per l'amputato, determinando un'andatura più naturale.

Nonostante tutte le sorprendenti invenzioni e i costanti adattamenti e miglioramenti, il ginocchio protesico perfetto non è stato ancora inventato; altrimenti non ci sarebbero più di 100 modelli diversi sul mercato. Anche se oggi la tecnologia può sembrare avanzata rispetto ai primi progetti del 1600, si può solo immaginare cosa emergerà quando i ricercatori esploreranno ulteriormente il potenziale delle tecnologie protesiche meccaniche, idrauliche, computerizzate e “bioniche” o neurali.