+ Meer informatie

Nieuwe knieorthese zonder 'zwaaibeen'

Promovendus Universiteit Twente ontwerpt lichter en beter hulpmiddel

6 minuten leestijd

Medeburgers met een knieorthese zijn makkelijk herkenbaar. Dat komt omdat de huidige generatie knieorthesen maar één functie kent: de knie op slot houden. De gebruiker heeft dus altijd een 'zwaaibeen'. Veertjes en palletjes in een ontwerp van een promovendus op de Universiteit Twente moeten hierin verandering brengen. De eerste proefpersonen stappen al tevreden rond. De promovendus wil hen nu nog aan een kleinere schoenmaat helpen.

Aan de Universiteit Twente (UT), bij de faculteit Werktuigbouwkunde, is een onderzoeksgroep actief die zich richt op de ontwikkeling van hulpmiddelen voor de gehandicapte medemens. Ir. N. van Leerdam van deze groep doet in saijienwerking met revalidatiecentrum "Het Roessingh" onderzoek naar een verbeterde knieorthese. Deze orthese is bedoeld voor mensen die door stoornissen in de beenspieren niet kunnen lopen.

Bij de groep biomedisch ontwerpen kwam een aantal jaren geleden de vraag binnen of men op de UT een nieuwe beenorthese kon ontwerpen. Een orthese is een hulp

De nieuwe orthese tijdens de zwaaibeweging, een beweging die bij een conventionele orthese niet mogelijk is. middel dat een lichaamsfunctie ondersteunt, terwijl een prothese een lichaamsdeel vervangt. De bril is dus een orthese en het kunstgebit een prothese. Ter afronding van zijn studie aan de UT deed Van Leerdam onderzoek naar een beter ontwerp voor de beenorthese. De resultaten waren dusdanig, dat hij nu wil promoveren op een onderzoek naar een volledig nieuw ontwerp.

Elektromotor

Stoornissen aan de beenspieren of de beenmusculatuur ontstaan als op de een of andere manier de controle over deze spieren verdwijnt. De oorzaak kan een hersen-, een zenuw- of een spierbeschadiging zijn. „De spieren zijn te vergelijken met een elektromotor. Wanneer de elektromotor niet meer naar behoren functioneert, kan dit veroorzaakt worden door storingen in de motor zelf, door een kabelbreuk of door een fout in de besturing", aldus Van Leerdam. Er is daarom ook geen ziekte aan te wijzen die dè veroorzaker is van stoornissen in het beenspierstelsel. Polio kan een oorzaak zijn, maar ook een halfzijdige verlamming of een dwarslaesie. In een aantal gevallen blijkt dat ' de patiënt het hele onderbeen niet meer kan gebruiken. De orthesen voor deze patiënten bestaan daarom niet alleen uit een knieondersteuning, maar ook uit een enkelen voetondersteuning; een knie-enkel-voet-orthese dus.

Kevo

Het looppatroon is te onderscheiden in een standfase en in een zwaaifase. Tijdens de standfase staat de knie 'op slot", terwijl dezelfde knie tijdens de zwaaifase in beweging is. De beenspieren hebben dus twee functies: stabiliseren en bewegen. Wanneer ze deze functies niet kunnen vervullen, kan de patiënt niet meer op een normale manier lopen. De huidige knie-enkel-voet-orthesen ofte wel kevo's vervullen eigenlijk alleen de functie van stabiliseren. „Een bepaalde constructie die het been stabiliseert, zorgt ervoor dat de knie tijdens het lopen op slot staat. De patiënt heeft dan een volledig stijf been, waardoor hij of zij met een 'zwaaiend' been loopt. Dat is natuurlijk verschrikkelijk vermoeiend. Daarnaast valt lopen met zo'n zwaaibeen natuurlijk op en dat is voor de patiënt ook niet prettig. De nieuwe orthese moet daarom tijdens de zwaaifase een beweging mogelijk maken, zodat een normaler looppatroon ontstaat", meent de promovendus.

Kunstbeen

Om te voorkomen dat de nieuwe orthese dezelfde nadelen zou hebben als de al bestaande types, heeft Van Leerdam gekozen voor een volledig nieuw ontwerp. „De bestaande orthesen zijn in de loop van de tijd slechts marginaal verbeterd, omdat men bij de verschillende verbeteringen het basisontwerp niet veranderde. Om dezelfde problemen als bij de huidige orthesen te voorkomen, hebben we het hele ontwerp over boord gegooid en zijn we van de grond af begonnen met het nieuwe ontwerp".

Op slot

De beenprothesen, voor patiënten van wie het been tot boven de knie geamputeerd is, voldoen aardig aan de eis dat de patiënt redelijk moet kunnen lopen. Het ontwerp van deze prothese was echter niet geschikt voor de nieuwe orthese. Het kunstknie-principe is veel te groot voor een hulpmiddel langs het been.

Van Leerdam: „Bij een kunstbeen heb je een vrij grote ruimte beschikbaar, namelijk de hele knie, waarin je een mechanisme op kunt bergen. Bij de orthese hadden we alleen de ruimte direkt rond de knie waarin het draai- en stabilisatiemechanisme moest komen. Want een grote orthese is niet alleen zwaar, maar ook vanuit kosmetisch oogpunt ongeschikt".

Vanwege deze eisen is gekozen voor een ondersteunend buizenframe dat op een slimme en aangenamer manier het staan en lopen mogelijk maakt. De patiënt kan de orthese met behulp van vier banden op het been bevestigen. Om huidirritatie te voorkomen, heeft Van Leerdam geperforeerde kunststof schaaltjes aangebracht op de plaatsen waar de orthese anders het been zou raken.

In het nieuwe ontwerp zorgt een scharnier ervoor dat de patiënt de knie kan bewegen. Een palletje, dat in de scharnierholte valt, vervult de functie van knieslot. Een detectiesysteem bepaalt het moment waarop de knie ontgrendeld moet worden. „Dit systeem is dusdanig ontworpen dat het palletje alleen dan uit het slot schiet wanneer de patiënt een zwaaibeweging wil maken. Bij elke andere beweging blijft de knie op slot. Het detectiesysteem meet de krachten in het onderbeen. Op het moment dat die krachten gelijk zijn aan de voor lopen benodigde krachten, zorgt het detectiesysteem ervoor dat de knie ontgrendeld wordt". Wanneer het scharnier ontkoppeld is, zorgen de heupspieren voor een zwaaibeweging. Aan het einde van de zwaaifase komt het been weer in de rechte stand en op dat moment duwt een veertje het palletje weer in het slot.

UTx

Het ontwerp, waarvoor de Stichting voor de Technische Wetenschappen (STW) het onderzoeksgeld beschikbaar heeft gesteld, kreeg de naam Utx. Utx wordt uitgesproken als Utiks en staat voor Universiteit Twente Intelligente KnieStabilisatie. Er zijn inmiddels drie prototypes gemaakt. Een drietal proefpersonen die al jaren een conventionele orthese gebruiken, test de prototypes in samenwerking met "Het Roessingh". Voor alle drie de patiënten was het nieuwe ontwerp, met een massa van 1300 gram, een flink stuk lichter dan de oude, met een massa van ongeveer 2500 gram.

De ervaringen van de proefpersonen zijn tot nu toe veelbelovend. Uit experimenten blijkt dat de patiënten met de Utx-orthese comfortabeler, sneller en een grotere afstand kunnen lopen. Metingen hebben daarnaast uitgewezen dat het looppatroon met dit hulpmiddel het normale looppatroon veel beter benadert.

Nog beter

Toch zal het nog wel enige tijd duren voor de Utx gebruikt zal gaan worden in de verschillende Nederlandse revalidatiecentra. Een onderdeel dat bij voorbeeld nog verbetering behoeft, is de enkelondersteuning. Van Leerdam: „De voor dit ontwerp gebruikte enkelondersteuning hebben we niet veranderd, omdat de bestaande ondersteuning redelijk voldeed en we niet alles tegelijk wilden doen". Nu er een nieuw ontwerp van het kniegedeelte is, blijkt dat deze enkelondersteuning ook wel een aantal nadelen heeft.

Vanwege de dichte opbouw van de ondersteuning ontstaan transpiratieproblemen. Daarnaast is het enkeldeel ook vrij groot en zwaar, zodat de patiënt aan het orthese-^ been altijd een grotere schoen moet dragen dan aan het andere been. „We werken aan het ontwerp van een nieuwe enkelondersteuning. Deze ondersteuning, waarin ook het detectiesysteem moet komen, willen we integreren met de rest van de orthese. We hebben dan een volledig nieuw ontwerp voor de hele knie-enkel-voet-orthese".

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.