ABSTRAKT Tématem této diplomové práce je design protézy dolní končetiny pro děti. Práce se zabývá vlastním návrhem designu transtibiální protézy pro děti, která splňuje základní technické, ergonomické i sociální požadavky s ohledem na využití moderních technologií a materiálů. Rovněž přináší nový pohled na tvarové řešení daného tématu. KLÍČOVÁ SLOVA Protetika, protéza dolní končetiny pro děti, transtibiální, design, kryt ABSTRACT The topic of this master s thesis is design of human leg prosthesis for children. The thesis concerns own design of transbinal prosthesis for children that meet the basic technical, ergonomical and social requirements and also brings a new look and shape as solution to the main topic. The infant incubator is designed in regard to modern materials and technologies. KEYWORDS Prosthetics, lower limb prosthesis for children, transbinal, design, cover BIBLIOGRAFICKÁ CITACE MALÁTKOVÁ, H. Design protézy dolní končetiny pro děti. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2015. 104 s. Vedoucí diplomové práce doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD. 7

Prohlášení o původnosti PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma design protézy dolní končetiny pro děti vypracovala samostatně a veškeré použité zdroje jsou řádně uvedeny v seznamu použité literatury.. v Brně dne. podpis 9

Poděkování PODĚKOVÁNÍ Především bych ráda poděkovala svému vedoucímu diplomové práce doc. akad. soch. Ladislavu Křenkovi, Art. D za inspirativní podněty, přínosné konzultace a ochotu podělit se o cenné zkušenosti z praxe. Dále bych ráda poděkovala Ing. Jiřímu Rosickému z firmy ING corporation, s.r.o. za poskytnutí konzultací, užitečných informací a cenných odborných rad k této práci. 11

Obsah OBSAH ABSTRAKT 7 KLÍČOVÁ SLOVA 7 ABSTRACT 7 KEYWORDS 7 BIBLIOGRAFICKÁ CITACE 7 PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI 9 OBSAH 13 1 ÚVOD 15 2 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 16 2.1 Designérská analýza 16 2.1.1 Krátký historický přehled 16 2.1.2 Současní zástupci protéz dolních končetin 18 2.1.3 Anketa v oblasti protéz dolníck končetin 23 2.1.4 Vlastní fotodokumentace protéz dolních kočetin 24 2.1.5 Zhodnocení poznatků z designérské analýzy 25 2.2 Marketinová studie 26 2.2.1 Podnikatelská strategie 26 2.2.2 Analýza tržních příležitostí 27 2.2.3 Analýza a výběr cílových trhů 28 2.2.4 Marketingová strategie 29 2.2.5 SWOT analýza 29 2.3 Technická analýza 30 2.3.1 Protézy dolních končetin 30 2.3.1.1 Rozdělení protéz podle rozsahu amputace 30 2.3.1.2 Rozdělení protéz podle konstrukce 30 2.3.1.3 Rozdělení protéz podle stupně aktivity uživatele 31 2.3.1.4 Rozdělení protéz podle stádia po amputaci 32 2.3.2 Transbiální protézy 32 2.3.2.1 Základní části transtibiální protézy 32 2.3.2.2 Amputační transtibiální pahýly 32 2.3.2.3 Pahýlové lůžko 36 2.3.2.4 Protetická chodidla 41 2.3.2.5 Spojovací adaptéry 42 2.3.3 Sestavení protézy 42 2.3.4 Materiály a technologie 42 2.3.4.1 Materiály používané pro výrobu lůžek 43 2.3.4.2 Materiály používané pro výrobu konstrukce a pohyblivých spojů 43 2.3.5 Zhodnocení poznatků z technické analýzy 44 3 ANALÝZA PROBLÉMU A CÍL PRÁCE 44 4 VARIANTNÍ STUDIE DESIGNU 45 4.1 Variantní studie 1 46 4.2 Variantní studie 2 49 4.3 Variantní studie 3 51 4.4 Variantní studie 4 53 4.5 Variantní studie 5 55 13

Obsah 4.6 Variantní studie 6 58 4.7 Variantní studie 7 60 4.8 Finální varianta 62 5 TVAROVÉ ŘEŠENÍ 63 5.1 Skateboard 63 5.2 Skákadlo 66 5.3 Koloběžka 68 5.4 Sněhoběžka 72 5.5 Mozaika 74 6 KONSTRUKČNĚ TECHNOLOGICKÉ A ERGONOMICKÉ ŘEŠENÍ 77 6.1 Konstrukčně-technologické řešení 77 6.1.1 Skateboard 77 6.1.2 Skákadlo 79 6.1.3 Koloběžka 82 6.1.4 Sněhoběžka 84 6.1.5 Mozaika 86 6.2 Ergonomické řešení 88 7 BAREVNÉ A GRAFICKÉ ŘEŠENÍ 91 7.1 Barevné řešení 91 7.2 Barevné varianty 92 7.3 Grafické řešení 95 8 DISKUZE 96 ZÁVĚR 97 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 98 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ 103 SEZNAM PŘÍLOH 106 14

Úvod 1 ÚVOD 1 Protetika je medicínsko-technický obor spadající pod ortopedickou protetiku, který se zaměřuje na náhrady ztracených nebo nevyvinutých částí těla včetně jejich pohybových funkcí. Mezi protetické pomůcky řadíme protézy dolních a horních končetin. [1] Obor ortopedická protetika je velmi starý a široký řemeslný obor zabývající se výrobou a distribucí rehabilitačních prostředků ortéz, protéz, speciálně upravených polohovatelných sedaček, rehabilitačních vozíků, trenažérů pohybu končetin, chodítek a dalších. [2] Protéza je něco velice osobního a nepostradatelného, co uživatel používá denně a nahrazuje jeho chybějící končetinu, z toho důvodu by měla být vizuální podoba protézy stejně důležitá jako její technická stránka. Absence dolní končetiny má fatální vliv na pohyblivost a samostatnost jedince, proto je její umělá náhrada velmi důležitá. Přijít o část těla musí být vždy traumatický zážitek, zvlášť v době, kdy je tolik poukazováno na dokonalý ideál krásy. Samotný fakt, že člověk nosí protézu, je velká psychická zátěž, a ne každý je schopen to snadno přijmout. Líbivý design protézy proto může pomoci tento blok překonat a urychlit návrat do běžného života. Tématem předložené diplomové práce je design protézy dolní končetiny pro děti. Současné protézy jsou navrhovány za široké počítačové podpory, díky které lze říci, že protézy dolních končetin jsou již na velmi uspokojivé technické úrovni. Nicméně je nutné se i nadále zabývat jejich dalším vývojem. Mezi nevyřešené problémy lze např. zařadit vizuální podobu dětských protéz, které jsou téměř ve většině případů řešeny pouze jako zmenšeniny protéz pro dospělé. Děti jsou přitom zcela povahově odlišné - věří na to, že zázraky a nadpřirozené věci z říše snů, bájí a legend existují, a že dobro vždy zvítězí nad zlem. Typická vlastnost dětí je hravost a přirozená zvídavost. Dnešní protézy určené pro děti se od protéz pro dospělé liší pouze v barevnosti a grafickém potisku. Hlavním cílem práce je tedy navrhnout v praxi použitelný návrh kvalitní a komfortní protézy dolní končetiny pro děti, která bude splňovat konstrukční požadavky a zároveň bude zohledňovat dětské aktivity jako je např. aspekt hry. První část diplomové práce nabízí krátké a stručné ohlédnutí za historií protéz dolních končetin, dále obsahuje rešerši současných zástupců protéz dolních končetin, marketingovou studii a technickou analýzu. Druhá hlavní část se již zabývá vlastní studií designu tohoto výrobku, od výběru jednotlivých variant až po finální designové řešení. 15

Přehled současného stavu poznání 2 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 2.1 Designérská analýza Život bez protetických pomůcek si v současné době nedokážeme vůbec představit. Dle statistik se počet prováděných amputací neustále zvyšuje, a tudíž potřebnost protetických pomůcek je opravdu vysoká. 2.1.1 Krátký historický přehled Historie vývoje protetických pomůcek je nesmírně dlouhá a zahrnuje více než 4000 let. Doklady o protézovacích technikách byly nacházeny prakticky ve všech starověkých vyspělých kulturách. Starověké protézy měly spíše podobu chůd, byly připojeny na pahýl pomocí tzv. panožky či popruhů a byly většinou dřevěné, někdy s kovovými prvky. [3] Nejstarší známá protéza (viz Obr. 2.1) byla nalezena v Capri, v Itálii v roce 1858 a její vznik se datuje do doby přibližně 300 let před n. l. Byla vyrobena z dřevěného jádra, tenkých měděných plechů připevněných na její povrch a koženého lemu pro připevnění k pahýlu. [4] Tato protéza však postrádala jakékoliv estetické aspekty, jednalo se spíše o první pokus vytvoření náhrady končetiny. Obr. 2.1 Nejstarší známá protéza z roku 300 př. n. l. [5] Ve středověku dochází k zásadnímu kvalitativnímu zlomu ve stavbě protetických pomůcek v období Ambroise Parého (1509-1590). Tento francouzský chirurg se zabýval návrhem a realizací protéz (viz Obr. 2.2). Některé protézy připomínaly sice spíše část brnění než chybějící končetinu, ale obsahovaly již kompaktní kolenní kloub. Rozvoj protetiky se pozvolna urychloval, jak docházelo k intenzivnějšímu rozvoji technických a vědních oborů, zejména fyziky. [6] Obr. 2.2 Protéza dolní končetiny Ambrois Paré [6] 16

Přehled současného stavu poznání Koncem 19. století začínají vznikat samostatné protetické firmy. Zcela zásadní zlom v rozvoji stavby protéz nastal v období od r. 1919, kdy Otto Bock založil firmu Orthopädische Industrie GmbH v Berlíně. Jedná se o společnost, která vybavovala tisíce válečných veteránů protetickými a ortopedickými výrobky (viz Obr. 2.3). Bohužel se, ale rozsah požadavků nedal řešit tradičními řemeslnickými metodami. Otto Bock proto rozvinul myšlenku výroby protetických komponentů v sériové produkci a dodání těchto výrobků přímo ortopedickým technikům. Tato myšlenka se stala základním kamenem pro ortopedický průmysl. [7] Započetím sériové výroby byl dán základ tzv. modulární stavbě protetických pomůcek. Obr. 2.3 Historický nástin vývoje stavebních dílů protézy dolní končetiny [6] Každá větší válka znamenala pokrok nejen v chirurgii amputací, ale také ve vývoji protéz. Jen v první světové válce ztratilo v Evropě svoji končetinu na 100 000 lidí a to znamenalo značný impulz pro pokroky ve vývoji protéz. Období mezi dvěma válkami znamenalo opět útlum v rozvoji, ale druhá světová válka byla velkým podnětem v dalším vývoji. Plasty nahradily dřevo, zpracování lůžka odpovídalo více fyziologickým požadavkům na jeho funkci, začaly se využívat lehčí materiály a komponenty, a také se začalo dbát na lepší designové zpracování protéz. [4] Koncem 19. století bylo vyvinuto silikonové lůžko, které se na pahýl navléklo podobně jako punčocha a připojilo se k protéze pomocí bajonetového uchycení. Silikonové lůžko předcházelo zranění. Tento materiál se velmi dobře osvědčil jako kontaktní materiál s pokožkou a díky svým vlastnostem se používá dodnes. Během minulých let, díky mezinárodní spolupráci, vzniklo ISPO mezinárodní sdružení protetiků. V osmdesátých letech začala protetika používat počítačové technologie, které byly používány pro vývoj nových lůžek CASD (Computer Aided Socket Design počítač podporující návrh lůžka) a pro navrhování a výrobu protéz CAD-CAM (Computer Aided Design, Computer Aided Manufacturing). [3] 17

Přehled současného stavu poznání 2.1.2 Současní zástupci protéz dolních končetin V současné době je na trhu k dostání poměrně velké množství druhů protéz. Protézy a jejich jednotlivé součásti jsou navrhovány pro pacienty různých nároků, ale také možností. Jsou konstruovány jak pro pacienty velmi aktivní, aktivně sportující, tak pro pacienty, především staré lidi, kteří se pohybují pouze v omezeném prostoru a velmi málo. Nejčastěji používané a zároveň nejekonomičtější jsou protézy základního typu určené pro střední zátěž, která označuje denní aktivity zahrnující středně rychlou chůzi se schopností měnit rychlost chůze a její charakter. Protézy tohoto typu umožňují například chození do obchodu a samostatné venkovní vycházky. [4] S rychle se rozvíjejícími technologiemi a moderní dobou jsou dnes vyráběné i tzv. módní protézy, které slouží jako módní doplněk, nebo naopak protézy bionické, které umožňují uživateli téměř dokonalý pohyb. Pojďme si však představit některé současné protézy dolních končetin, u nichž si jejich designové řešení přiblížíme více. Otto Bock Otto Bock je největší společnost s dlouhou tradicí zabývající se výrobou protéz, ortéz, ale i invalidních vozíků. Cílem firmy je umožnit lidem dosažení maximální možné pohyblivosti a nezávislosti. Firma vyrábí protézy dolních končetin v několika kategoriích dle stupně aktivity uživatele (viz Obr. 2.4). Protézy těchto čtyř stupňů aktivity se odlišují ve dvou bodech a to v použitém kolenním kloubu a chodidlu. Tyto dva body mají však téměř minimální dopad na celkový tvar a vzhled protéz. Tato firma disponuje protézami, které jsou po technické stránce již velmi vyspělé, ale vzhledová stránka většiny jejich protéz je řešena poměrně stroze. Pahýlové lůžko, které spojuje protézu s tělem hendikepovaného, může být tvořeno buď z laminátu, pak do něj vstupuje přímo holá pokožka, nebo může být tvořeno kombinací vnitřního a vnějšího lůžka, přičemž vnitřní lůžko je tvořeno ze silikonu. Holenní část je tvořena pouze kovovou trubkou, která nepůsobí příliš kvalitním estetickým dojmem. [8] Obr. 2.4 Protézy Otto Bock pro dospělé [9] 18

Přehled současného stavu poznání Firma Otto Bock se zabývá i návrhy a výrobou protéz dolních končetin pro děti (viz Obr. 2.5). Dětské protézy vycházejí z osvědčeného stavebnicového systému protéz pro dospělé. Rozdíl spočívá především v použitých materiálech. Protézy pro děti jsou konstruovány z pevnějšího a lehčího kovu. Modulární systém protéz je určen pro děti od dvou let. [10] Po vzhledové stránce se dětské protézy liší od protéz pro dospělé pouze v barevnosti, popř. v použité grafice na potisk pahýlového lůžka. Obr. 2.5 Protézy Otto Bock pro děti [10] Össur Firma Össur nabízí inovativní výrobky v oblasti protetiky, ortotiky a kompresivní terapie. Cílem firmy je obnova maximálního rozsahu biologických funkcí hendikepovaných. Firma má více než 30 let zkušeností s vývojem a výrobou moderních ortopedických pomůcek pro všechny stupně aktivity uživatele. Tvarová stránka protéz je řešena velmi technicky, s ohledem na sériovou výrobu. Největší vliv na vizuální podobu protéz firmy Össur má kolenní kloub a chodidlo. Konstrukce kolenních kloubů se samozřejmě liší s ohledem na aktivitu hendikepovaného, ale celkový tvar protéz zůstává velmi podobný. Oproti předchozí firmě vyrábí Össur protézy nepatrně více tvarově zajímavější, ale spojení kolenního kloubu a chodidla je opět většinou řešeno pouze pomocí kovové trubky. Firma nabízí zakrytí této trubky pomocí látkových návleků, které však nepůsobí příliš elegantně, jelikož kopírují tvar konstrukce protézy (viz Obr. 2.6). [11] Obr. 2.6 Protézy dolních končetin firmy Össur [11] 19

Přehled současného stavu poznání Össur ve svém sortimentu nabízí i tzv. dětský program, jehož součástí jsou i protézy dolních končetin. Firma při návrhu těchto protéz úzce spolupracovala s pediatrickými specialisty a malými pacienty. Výsledné produkty využívají silikonové technologie a technologie uhlíkových kompozitů, díky kterým vznikly vysoce funkční produkty. [12] Na Obr. 2.7 můžete vidět ukázku protéz dolních končetin pro děti firmy Össur. Obr. 2.7 Protézy dolních končetin firmy Össur [12] Bespoke Innovations Průmyslový designér Scott Summit a chirurg a ortoped Kenneth Trauner založili v roce 2009 společnost Bespoke Innovations, firmu která se zabývá výrobou designových krytů na již hotové protézy. Firma Bespoke Innovations se specializuje na návrhy a výrobu krytů, které přesně odpovídají skutečným tvarům končetin konkrétních klientů. Této přesnosti se dosahuje pomocí trojrozměrného skenování a kryty se vyrábějí přímo podle klientových představ a přání. Klient si může vybrat z mnoha nabízených vzorů a povrchů krytu, který může být zhotoven z balistického nylonu, kůže nebo leštěného kovu. Ceny se pohybují od devadesáti do stopadesáti tisíc korun a standardní kryt váží asi 187 gramů. Nejtěžší jsou samozřejmě kryty s kovovou povrchovou úpravou. Kryty vyráběné pro hendikepované, kteří mají nohu amputovanou nad kolenem, nezakrývají však horní část protézy. [13] Každopádně tyto umělé nohy vypadají opravdu stylově (viz Obr. 2.8). Obr. 2.8 Designové kryty na protézy firmy Bespoke Innovations [13] 20

Přehled současného stavu poznání Sophie de Oliveira Barata Sophie de Oliveira Barata je designérka, která vystudovala obor protetiky a v současnosti vytváří protézy končetin, které působí jako opravdová umělecká díla (viz Obr. 2.9). Myslím, že je důležité, aby se člověk nejen nestyděl za to, že mu něco chybí. Důležité také je, aby ukázal, že se dají protézy nosit hrdě a že jde v podstatě o stylovou záležitost, říká o své tvorbě designérka, která už mnoha postiženým lidem pomohla znovu objevit sebevědomí. [14] Sophie většinou pracuje se stávající protézou klienta a vytváří na ni pouze kryt, nebo v některých případech vytváří některé části protézy od nuly. Designérka se zaměřuje na dvě vizuální podoby protéz a to na protézy realistické, které téměř dokonale napodobují chybějící končetinu a na protézy alternativní, které jsou zcela výplodem fantazie klienta. Ceny protéz se však pohybují velmi vysoko a to od pětadvaceti tisíc do dvěstětřicetin tisíc korun. Vytvoření jednoho takového krytu protézy trvá přibližně jeden měsíc za neustálých konzultací designérky s klientem a protetikem. Obr. 2.9 Protézy od designérky Sophie de Oliveira Barata [14] UNYQ Další značkou, která se zabývá návrhy a výrobou designových krytů na již hotové protézy je UNYQ. Pro své návrhy využívá firma moderní technologie 3D tisku. UNYQ se snaží o posunutí vnímání protézy jako odraz tragédie k vyjádření sebe sama. Řídí se heslem, že estetika je stejně důležitá jako samotná funkce protézy. Hendikepovaní si mohou vybrat kryt na svou protézu z mnoha kolekcí, mnoha barevných kombinací, nebo si mohou ve spolupráci s UNYQ navrhnout svůj vlastní design přímo sobě na míru. Na Obr. 2.10 můžete vidět ukázku krytů UNYQ. Tyto designové kryty protéz jsou dostupné na internetu, nebo v jedné z osmdesáti poboček umístěných po celém světě (San Francisko, Kalifornia, Seville, Španělsko). Kryty UNYQ jsou navrženy s ohledem na většinu známých značek zabývající se protetickými pomůckami, tak aby při aplikaci designového krytu na protézu byly plně funkční. Zde jsou příklady kolenních kloubů, na které lze kryty použít: C-Leg (Otto Bock) Genium / X3 (Otto Bock) Rheo 1/2/3 (Össur) 3R80 (Otto Bock) Much (Össur) Plie (inovace Svoboda) Orion (Endolite ). Kryty UNYQ nepotřebují žádnou zvláštní údržbu. Hmotnost protetického krytu závisí na konstrukci, kterou si pacient sám vybere. Typická hmotnost krytu se pohybuje mezi 400 680 gramy. [15] 21

Přehled současného stavu poznání Obr. 2.10 Designové kryty na protézy dolních končetin firmy UNYQ [15] UNYQ započal od roku 2015 spolupráci s celosvětově známou firmou Otto Bock na výrobě a návrzích protéz dolních končetin. Jedná se o speciální edici designových krytů s názvy - "Coral", "Reed" a "Camellia". První návrh "Coral" je inspirován korálovým útesem leskem a dokonalostí hlubokých oceánských barev. Dalším návrhem je "Reed" jednoduchý a elegantní design inspirující se strukturou stébla trávy. Kryt "Camellia" přestavuje hravost a ženskost inspirující se v růžové zahradě. Všechny tyto návrhy jsou dostupné v různých barevných kombinacích s různými dokončovacími možnostmi. Ukázku těchto tří variant můžete vidět na Obr. 2.11. Díky této spolupráci vznikla myšlenka odolných a trvanlivých štítů na kolenní části protéz, která je stále ve vývoji.[16] Obr. 2.11 Designové kryty na protézy dolních končetin firmy UNYQ [16] 22

Přehled současného stavu poznání 2.1.3 Anketa v oblasti protéz dolních končetin Dalším bodem rešerše bylo vytvoření ankety, jejíž otázky byly směřovány na spokojenost uživatelů se současnými protézami dolních končetin, na připomínky a postřehy hendikepovaných vůči protézám dostupných na trhu, na nedostatky protéz při každodenním používání a samozřejmě na preferovanou vizuální podobu protéz. 2.1.3 Respondent č. 1 Muž, 18. let, protézu má od narození. Dává přednost protézám, které se nesnaží vizuálně kopírovat chybějící část těla, ale jsou naopak vizuálně odlišné a zajímavé. Jelikož má tento handicap od narození, tak musel měnit protézy průběžně jednou za rok kvůli růstu těla. Na každou novou protézu si zvyká přibližně jeden měsíc. Uvítal by protézu, která by s ním mohla alespoň částečně růst. Velký nedostatek u své protézy shledává v řešení kolenního kloubu. Kloub funguje naprosto bez problémů, ale při klekání a chůzi mu poškozuje oblečení. Při chůzi se mu kalhoty zachycují za kloub a trvají se. Musí dávat pozor na nečistoty, aby se mu nedostaly do kolenního kloubu. Což už se mu mnohokrát stalo. To, že je protéza uvnitř kloubu zašpiněná, poznal tak, že se mu protéza při chůzi zasekla a v kloubu se neohýbala. Jediné řešení bylo protézu vyčistit, což není vůbec jednoduché. Další nedostatek shledává v řešení chodidla protézy, které je celé ze silikonu. Při chůzi dochází k jeho opotřebení, které se projevuje praskáním chodidla na několika místech (v nártu a patě). Respondent č. 2 Žena, 30. let, protézu má sedmým rokem. Dává přednost protézám, které napodobují chybějící část těla, nebo jsou alespoň vizuálně atraktivní. Uvítala by protézu sportovní, kterou bohužel pojišťovna nejenže nehradí, ale ani na ni nepřispívá. Respondent č. 3 Žena, 40. let, o končetinu přišla na základě dopravní nehody. Nevadí jí přiznání odlišnosti protézy od chybějící končetiny. Uvítala by protézu sportovní, ale vizuálně zajímavou. Respondent č. 4 Muž, 21. let, o končetinu přišel při dopravní nehodě. Uvítal by protézu sportovní, která by byla tvarově zajímavá. S technickou vyspělostí současných protéz je spokojen, pouze vizuální podoba protéz mu moc nevyhovuje. Respondent č. 5 Dítě, 6. let, protézu má od narození. Uvítalo by protézu, která by byla tvarově zajímavější a ve škole by ji nemuselo schovávat a stydět se za ni. S technickou úrovní současných protéz je vcelku spokojeno, pouze vizuální podoba protéz mu moc nevyhovuje. Uvítalo by spíše protézu určenou na hraní než protézu vhodnou k chůzi. 23

Přehled současného stavu poznání 2.1.4 Vlastní fotodokumentace Součástí rešerše je vlastní fotodokumentace protézy dolní končetiny, která se zaměřuje jak na celkový tvar protézy, tak na dílčí části jako je např. kolenní kloub v různých pohledech, chodidlo, upevňovací popruh kolem boků a pahýlové lůžko. Protéza zobrazená ve fotodokumentaci je určena pro uživatele se středním stupněm aktivity. Použité materiály protézy jsou: laminát (vnější tvar pahýlového lůžka), silikon (vnitřní tvar pahýlového lůžka), kov (konstrukční části) a dále např. pěna, která slouží jako kryt pro trubku spojující kolenní kloub s chodidlem. Obr. 2.12 Protéza dolní končetiny [Zdroj: vlastní fotodokumentace] 24

Přehled současného stavu poznání 2.1.5 Zhodnocení poznatků z designérské analýzy Na základě vypracování kritické rešerše a zanalyzování současného stavu protéz dolních končetin na trhu jsem dospěla k důležitým poznatkům, které výrazným způsobem ovlivní moji další práci. Díky této rešerši jsem si ujasnila specifické znaky dnešních protéz dolních končetin, jimiž jsou: 2.1.5 Plynulý oblý tvar vnějšího krytu pahýlového lůžka, které je vytvořeno buďto pomocí sádrového odlitku nebo 3D skenováním. Velmi technický tvar kolenního kloubu, který je ve většině případů hrubě napojen na pahýlové lůžko bez jakékoliv tvarové návaznosti. Spojení chodidla a kolenního kloubu je téměř u všech protéz dolních končetin zajištěno pomocí kovové trubky, která nepůsobí vůbec kvalitním estetickým dojmem. Chodidlo je ve většině případů řešeno gumovým krytem, který napodobuje chybějící část končetiny. Jelikož jsou dětské protézy dolních končetin téměř ve všech případech řešeny po tvarové stránce jako zmenšené protézy pro dospělé, tak nejprve provedu zhodnocení poznatků získaných z designérské analýzy v obecné rovině. Díky studiu designu jednotlivých protéz dolních končetin jsem si vyčlenila určité prvky, které ve své práci nechci použít a zároveň se inspirovat těmi, které mohou můj vlastní návrh produktu oživit. Líbí se mi například možnost krytování protéz, které používají firmy Bespoke Innovations, UNYQ a designérka Sophie de Oliveira Barata. Tyto kryty protéz jsou podle mého názoru velmi přínosné, co se týče vzhledu produktu a přinášejí do jednotlivých modelů osobitost a jedinečnost. Naopak velkou nevýhodou krytů je jejich vysoká cena, která dělá produkt pro většinu uživatelů nedostupným. Naopak bych se chtěla vyvarovat použití kovové trubky místo holeně, kterou považuji za poněkud rušivý element. Na základě provedené ankety jsem dospěla k závěru, že uživatelé jsou většinou se svou dosavadní protézou po technické stránce vcelku spokojeni. Ovšem většina z nich si stěžuje na samotnou vizuální podobu protézy. Uvítali by protézu designově zajímavější a propracovanější, která by se spíše odlišovala od chybějící končetiny. Respondenti uvedli, že by bylo určitě vhodnější navrhnout protézu, která bude objemově kopírovat tvar zdravé nohy uživatele, než protéza trubkovitého tvaru. Velkým problémem je opotřebovávání oblečení protézou při klekání, ale i při běžné chůzi. Na tento nedostatek bych se ráda zaměřila a opotřebení bych zamezila např. vhodně navrženým krytem. Dětský respondent uvedl, že mu působí velký problém při ukazování se na veřejnosti a především mezi svými vrstevníky, kteří se velmi často vyptávají a zajímají o respondentovu chybějící končetinu. Dětský respondent uvedl, že by uvítal protézu s herním aspektem, která by podpořila jeho začlenění mezi zdravé děti. Cílem práce bude tedy navrhnutí dětské protézy, která bude tvarově a funkčně odpovídat dětským nárokům a aktivitám. Bude kladen důraz na vizuální podobu protézy dolní končetiny, která by právě svou vizuální podobou napomohla k začlenění malého pacienta mezi ostatní zdravé děti bez psychické újmy. 25

Přehled současného stavu poznání 2.2 Marketingová studie Marketingová studie je strategické shrnutí, díky kterému zjišťujeme aktuální stav produkce a prodeje daného produktu. Hlavním cílem je zjistit současný stav produktu na trhu a dokázat, že pro produkt existuje běžný trh. Což v praxi znamená správně identifikovat potencionální skupinu zákazníků a určit odpovídající prodejní cenu produktu. 2.2.1 Podnikatelská strategie Pro svoji podnikatelskou strategii jsem si vybrala vzorovou firmu Otto Bock. Firma se může chlubit bezmála stoletou tradicí vývoje a výroby protetických pomůcek. Nese jméno po svém zakladateli, který byl inovátorem a ve svém oboru začal udávat trendy. Firma Otto Bock má velmi dobré technické a ekonomické zajištění výrobního programu - disponuje dceřinými společnostmi, které zajišťují produkcí plastů a jiných materiálů potřebných pro zajištění výroby protetických pomůcek. Společnost má stabilní a pevné zázemí a je tedy i úspěšným developerem a dodavatelem plastů, např. pro automobilový průmysl. [17] Mezi současný sortiment výrobků firmy patří např.: protézy horních i dolních končetin, individuální a sériové ortézy, mechanické vozíky, elektrické vozíky, sportovní vozíky, rehabilitační pomůcky a také pomůcky pro hendikepované děti (vozíky, chodítka, polohovací zařízení, ortézy). Společnost sídlí v německém Duderstadtu a dnes má padesát dceřiných společností se sedmi tisíci zaměstnanci a vyváží své produkty do sto padesáti zemí světa. Do výzkumu a vývoje jen v roce 2013 investovala padesát milionů eur. Protetické pomůcky Otto Bock patří bezesporu k protetické špičce. [18] Úspěšnost firmy však nestojí jen v množství investovaných peněz, ale snad ještě víc v práci s lidmi. Základem úspěšnosti firmy je komunikace s uživateli produktů, pořádání konferencí, spolupráce s protetiky i lékaři a nejrůznější školení. Obrovskou konkurenční výhodou firmy je, že se jedná o globální společnost, což společnosti dovoluje vytvořit stabilní celosvětové vztahy, zvýšit flexibilitu a vyvážit regionální ekonomické výkyvy. Další silnou stránkou firmy je udržování úzkých partnerských vztahů na místních trzích. Otto Bock disponuje protézami, které jsou po technické stránce již velmi vyspělé, ale vzhledová stránka většiny jejich protéz je řešena poměrně stroze. Pahýlové lůžko, které spojuje protézu s tělem hendikepovaného, může být tvořeno buď z laminátu, pak do něj vstupuje přímo holá pokožka, nebo může být tvořeno kombinací vnitřního a vnějšího lůžka, přičemž vnitřní lůžko je tvořeno ze silikonu. Holenní část je tvořena pouze kovovou trubkou, která nepůsobí příliš kvalitním estetickým dojmem. Cílem firmy je dosažitelnost výrobků na trhu s ohledem na spokojenost uživatelů. Do budoucna vidí Otto Bock obrovský potenciál ve vývoji protéz s mechanismem zpětné vazby a v neustálém vylepšování materiálů pro více bezpečnosti a pohodlí. Současnou strategií je hledání inovačních řešení, jako jsou elektricky řízené protetické systémy a produkty vyrobené z vysoce moderních materiálů jako je například karbon. [19] 26

Přehled současného stavu poznání 2.2.2 Analýza tržních příležitostí V současné době je na trhu k dostání poměrně velké množství druhů protéz. Protézy a jejich jednotlivé součásti jsou konstruovány pro pacienty různých nároků, ale také možností. Jsou konstruovány jak pro pacienty velmi aktivní, aktivně sportující, tak pro pacienty, především staré lidi, kteří se pohybují pouze v omezeném prostoru a velmi málo. Nejčastěji používané a zároveň nejekonomičtější jsou protézy základního typu určené pro střední zátěž, která označuje denní aktivity zahrnující středně rychlou chůzi se schopností měnit rychlost chůze a její charakter. Umožňuje například chození do obchodu a samostatné venkovní vycházky. [4] S rychle se rozvíjejícími technologiemi a moderní dobou jsou dnes vyráběné i tzv. módní protézy, které slouží jako módní doplněk, nebo naopak protézy bionické, které umožňují uživateli téměř dokonalý pohyb. Pojďme si však představit některé současné protézy dolních končetin, u nichž si jejich designové řešení přiblížíme více. 2.2.2 Mezi hlavní konkurenty patří firma Össur nabízí moderní a inovativní výrobky v oblasti protetiky, ortoptiky a kompresivní terapie. Cílem firmy je obnova maximálního rozsahu biologických funkcí pro uživatele jejich produktů. Firma má více než 30 let zkušeností s vývojem a výrobou moderních ortopedických pomůcek. Šíře sortimentu protetických dílů odráží snahu vyjít maximálně vstříc individuálním požadavkům uživatelů protéz a nabídnout jim komplexní služby a odpovídající zázemí. Snahou firmy Össur je poskytnout optimální řešení jak uživatelům, kteří získali protézu nedávno, tak i dlouholetým uživatelům protéz, kteří dále hledají řešení umožňující zvýšení kvality jejich života s protézou. [11] Firma se zabývá výrobou různých kategorií protéz pro různé stupně aktivity uživatele. Tvarová stránka protéz je řešena velmi technicky, s ohledem na sériovou výrobu. Největší vliv na celkový design protéz firmy Össur má kolenní kloub a chodidlo. Vnitřní konstrukce kolenních kloubů se samozřejmě liší s ohledem na aktivitu hendikepovaného, ale vnější tvar zůstává velmi podobný. Oproti předchozí firmě Otto Bock vyrábí firma Össur protézy nepatrně více tvarově zajímavé, ale spojení kolenního kloubu a chodidla je opět řešeno pouze pomocí kovové trubky. Firma nabízí zakrytí této trubky pomocí látkových návleků, které však nepůsobí příliš elegantně, jelikož kopírují tvar konstrukce protézy. Dalším konkurentem je společnost Bespoke Innovations, firma která se zabývá výrobou designových krytů na již hotové protézy. Firma Bespoke Innovations se specializuje na návrhy a výrobu krytů, které přesně odpovídají skutečným tvarům končetin konkrétních klientů. Této přesnosti se dosahuje pomocí trojrozměrného skenování a kryty se vyrábějí přímo podle klientových představ a přání. Klient si může vybrat z mnoha nabízených vzorů a povrchů krytu, který může být zhotoven z balistického nylonu, kůže nebo leštěného kovu. Ceny se pohybují od devadesáti do stopadesáti tisíc korun a standardní kryt váží asi 187 gramů. Nejtěžší jsou samozřejmě kryty s kovovou povrchovou úpravou. Kryty vyráběné pro hendikepované, kteří mají nohu amputovanou nad kolenem, nezakrývají však horní část protézy. [13] Každopádně tyto umělé nohy vypadají opravdu stylově. Sophie de Oliveira Barata je designérka, která vystudovala obor protetiky a v současnosti vytváří protézy končetin, které působí jako opravdová umělecká díla. Myslím, že je důležité, aby se člověk nejen nestyděl za to, že mu něco chybí. 27

Přehled současného stavu poznání Důležité také je, aby ukázal, že se dají protézy nosit hrdě a že jde v podstatě o stylovou záležitost, říká o své tvorbě designérka, která už mnoha postiženým lidem pomohla znovu objevit sebevědomí. [14] Sophie většinou pracuje se stávající protézou klienta a vytváří na ni pouze kryt, nebo v některých případech vytváří některé části protézy od nuly. Designérka se zaměřuje na dvě vizuální podoby protéz a to na protézy realistické, které téměř dokonale napodobují chybějící končetinu a na protézy alternativní, které jsou zcela výplodem fantazie klienta. Ceny protéz se však pohybují velmi vysoko a to od pětadvaceti tisíc do dvěstětřicetin tisíc korun. Vytvoření jednoho takového krytu protézy trvá přibližně jeden měsíc za neustálých konzultací designérky s klientem a protetikem. Analýza a prognóza poptávky vychází především ze stávajícího počtu amputací dolních končetin. V roce 1998 bylo dle statistik v České Republice provedeno 3500 amputací, v roce 2000 se uskutečnilo 3700 amputací, v roce 2002 bylo vykonáno amputací 3800, v roce 2004 počet amputací dosáhl 4000, v roce 2006 se číslo vyšplhalo až na 4500 amputací za rok a po roce 2006 se počet hendikepovaných stále zvyšoval. [20] Odhad tedy současné poptávky po protézách dolních končetin je tedy poměrně vysoký. Všichni lidé, kteří na základě úrazu nebo nemoci přijdou o svoji dolní končetinu, se stávají potencionálními zákazníky. 2.2.3 Analýza a výběr cílových trhů Navrhovaný produkt bude určený pro cílovou skupinu hendikepovaných dětí, kteří přišli o svoji dolní končetinu, nebo se bez končetiny už narodily. Bude se jednat o protézu transtibiální, tedy podkolenní. Produkt bude specifikovaný pro pacienty se středním až vyšším stupněm aktivity, tedy pro hendikepované pohybově poměrně aktivní. Návrh bude vycházet ze současných nejmodernějších protéz, které jsou po technické stránce již téměř dokonalé. Cílovým geografickým segmentem bude celý svět a především se bude jednat o země postižené válkou a nemocemi jako např.: Chorvatsko, Irák, Ukrajina, Siera Leone, Afghánistánu, Ugandě, Senegalu, Kambodži, Bosně a Hercegovině, Rwandě či Libérii a Mozambiku. [21] Počet amputací v mnoha oblastech světa je v současné době spíše na ústupu, nebo se ustálil. Avšak v České Republice množství amputací v oblasti dolních končetin naopak přibývá. Příčinou bývá prodlužování lidského věku a prudce se zvyšující výskyt nemocí v důsledku špatné životosprávy. [22] Vzestup počtu amputací dolní končetiny v důsledku stárnutí populace je velmi důležitým faktorem a jeho vysvětlení tkví v přibývání nemocných s diabetem mellitus. [20] Další velmi častou příčinou amputací je těžká nedokrevnost a také náhlé tepenné uzávěry. Amputace končetiny může být také způsobena úrazem, ale tato příčina tvoří jen 1,5 až 2 % všech amputací. Další příčinou ztráty dolní končetiny, která je v současné době velmi aktuální, je problém nášlapných min. V posledních letech se průměrný počet obětí nášlapných min ustálil na 20 000 ročně. Jedná se především o Afriku, kde je obětí nášlapných min každý desátý obyvatel. [21] Největším problémem je nedostatek financí tohoto obyvatelstva na nákup protetického vybavení. Většina hendikepovaných po zbytek života žije bez protézy a je odkázána na používání berlí a nejrůznějších holí, nebo na asistenci ostatních zdravých lidí. 28

Přehled současného stavu poznání 2.2.4 Marketingová strategie Marketingová strategie obsahuje plán, ve kterém jsou shrnuty všechny informace o výrobkovém sortimentu, a ukazuje způsob dosažení tržních cílů, mezi které patří např.: přínos technické znalosti pro výrobu, inovativnost, nejvyšší možná trvanlivost a spolehlivost, kvalitní vizuální podoba protetických pomůcek s důrazem na jedinečnost a osobitost, anebo také šetrnost k životnímu prostředí. 2.2.4 Cenová kategorie produktů se bude pohybovat na střední až vyšší úrovni pro náročnější zákazníky, kteří potřebují produkty nejvyšší kvality. Na základě použití nejmodernějších materiálů, které umožňují dosáhnout maximální trvanlivosti produktů, bude výsledný produkt zařaditelný do vyšších cenových kategorií. Distribuční systém bude zajištěn pomocí obchodních zprostředkovatelů, lékařů, rehabilitačních center a především poboček ve formě výdejen zdravotnických pomůcek. Česká pobočka firmy Otto Bock vytvořila například různé portály pro hendikepované lidi, vozíčkáře a rodiče hendikepovaných dětí. Pro každou z těchto skupin vytvořili brožuru s hodnotnými informacemi, kterou si můžou stáhnout výměnou za email. Ve výsledku bylo zaznamenáno více než 300 kontaktů během jednoho měsíce. Na tento způsob získávání potenciálních a nových klientů by bylo potřeba navázat a vymyslet nové prostředky k zajištění zvednutí prodeje. [23] 2.2.5 SWOT analýza SWOT analýza se věnuje hodnocení a označení zásadních vlivů u slabých a silných stránek a u příležitostí a hrozeb daného produktu. Tato analýza pomáhá managementu produktu při určování cílů a ovlivňuje rozhodování při plánování vzniku nového produktu v tomto případě protézy dolní končetiny pro děti. Analýza příležitostí a hrozeb se zaměřuje na analýzu vnějšího a vnitřního prostředí. [24] 2.2.5 Analýza vnějšího prostředí zákazníci - děti od dvou let věku dodavatelé - dodavatelé výrobních materiálů a komponentů konkurence - všechny na trhu zaběhlé firmy (Otto Bock, Össur, UNYQ, ) distribuční aspekty - pomocí maloobchodní organizace, nebo přímou cestou Analýza vnitřního prostředí provozně technická základna - z hlediska kapacity a organizace dodavatelsko-odběratelské vztahy konečná cena produktu propagace produktu Mezi silné stránky produktu patří především potřebnost protetických pomůcek na trhu. Počet lidí s amputací dolní končetiny zatím stále pomalu roste a právě tito lidé jsou cílovou skupinou pro nákup protéz, bez nichž se prakticky neobejdou. Naopak slabou stránkou produktu může být jeho poměrně velká rozšířenost na současném trhu, z toho důvodu bude nutné výrobek směřovat do co největší možné kvality, tak aby se odlišil od ostatních výrobků konkurenčních firem. 29

Přehled současného stavu poznání 2.3 Technická analýza Technická analýza se zabývá konstrukčním řešením protéz dolních končetin. Představíme si základní rozdělení protéz dle různých parametrů, popis jednotlivých částí protéz, jak se protéza sestavuje apod. 2.3.1 Protézy dolních končetin Existuje mnoho druhů protéz dolních končetin, pojďme si tedy představit jejich základní rozdělení. 2.3.1.1 Rozdělení protéz podle rozsahu amputace Jedním ze základních rozdělení protéz dolních končetin je dělení podle rozsahu amputace. Mezi dvě hlavní amputační úrovně patří transtibiální a transfemorální amputace. V případě transtibiální amputace se jedná o amputaci od hlezenního kloubu po kolenní kloub a v případě transfemorální amputace se jedná o amputaci v rozmezí od kolenního kloubu po kyčelní kloub. Na Obr. 2.13 jsou znázorněny amputační úrovně pro nadkolenní a podkolenní část.[25] Tato práce se zabývá protézou transtibiální. Obr. 2.13 Transfemorální a transtibiální amputace [25] 2.3.1.2 Rozdělení podle konstrukce Dle konstrukce dělíme protézy dolních končetin na exoskeletární a endoskeletární (viz Obr. 2.14). Exoskeletární protézy jsou řešeny tak, že samotný vnější plášť protézy má i nosnou funkci. Naproti tomu u protéz endoskeletárních je nosná funkce 30

Přehled současného stavu poznání zajištěna trubkovým systémem, na který je následně navržen kosmetický kryt. V posledních letech je upřednostňován právě tento modulární systém, který umožňuje použití různých materiálů a především variabilní nastavení protéz. [26] Modulární konstrukce zároveň svým uspořádáním připomíná stavbu lidského těla a díky variabilitě tohoto systému je zajištěna individualita stavby každé protézy. Endoskeletární (modulární) protézy jsou sestavovány z katalogizovaných dílů, mezi které patří chodidla, kolenní klouby a spojovací adaptéry. Jediná část protézy, která nemůže být katalogizována a vždy vyžaduje individuální přístup u každého pacienta je pahýlové lůžko. [30] Obr. 2.14 Exoskeletární a endoskeletární typ protézy [26] 2.3.1.3 Rozdělení podle stupně aktivity uživatele Protézy dolních končetin jsou konstruovány pro pacienty různých nároků a pohybových možností. Podle úrovně zatížení dělíme protézy do čtyř kategorií (od nejnižšího stupně aktivity až po speciální protézy určené pro sport). [27] 2.3.1.3 Stupně aktivity uživatele: Interiérový typ uživatele - klidná stabilní chůze po rovném povrchu v interiéru domu Limitovaný exteriérový typ uživatele - využití protézy pro pohyb v interiéru a také částečně v exteriéru (klidná stabilní chůze v exteriéru, překonávání drobných překážek jako je např. obrubník, chůze po dlažebních kostkách a po trávníku) Nelimitovaný exteriérový typ - využití protézy pro chůzi bez omezení (chůze v exteriéru, možnost libovolně měnit rychlost chůze, popř. skákat) Vysoce výkonný uživatel - využití protézy pro pohyb bez omezení (tanec, lyžování, běh, skákání a další sporty) [29] 31

Přehled současného stavu poznání 2.3.1.4 Rozdělení podle stádia po amputaci Podle stádia po amputaci se rozlišují tři skupiny protéz a to protézy pooperační, dočasné a trvalé. Protézy pooperační se vyznačují menší hmotností a mezi jejich primární funkce patří zkrácení doby hojení, dřívější nácvik stoje a chůze, dobré formování pahýlu a ochrana operovaného místa. Protézy dočasné se používají po dobu tří až šesti měsíců po amputaci. Tyto protézy umožňují rychlejší nácvik chůze a zároveň napomáhají smršťování pahýlu. Některé druhy dočasných protéz umožňují jistě úpravy, díky kterým mohou být změněny na protézy trvalé. V době, kdy už nenastávají znatelné změny v objemu pahýlu, přejde pacient na užívání protézy trvalé, což bývá většinou tři až devět měsíců po amputaci. Trvalé protézy mají životnost přibližně tři až pět let. [28] Výměna protézy nastává ve většině případů při větším nárůstu či poklesu hmotnosti pacienta, atrofii pahýlu, nebo při značném opotřebení protézy. 2.3.2 Transtibiální protézy Transtibiální protézy (podkolenní) jsou oproti protézám transfemorálním konstrukčně jednodušší a jejich používání je rozšířenější. Uvádí se 73,5% výskytu transtibiálních protéz ve všech amputacích. [28] 2.3.2.1 Základní části transtibiální protézy Základní části transtibiální protézy jsou popsané na Obr. 2.15 a patří mezi ně pahýlové lůžko, spojovací adaptéry a chodidlo. Jednotlivé díly se u každého pacienta volí s ohledem na jeho celkovou hmotnost a fyzickou aktivitu. Obr. 2.15 Stavba protézy [29] 2.3.2.2 Amputační transtibiální pahýly Hlavním předpokladem pro spojení pahýlu a protézy je korektně provedená amputace (viz Obr. 2.16). Od tvaru, délky a stavu měkkých částí pahýlu se odvíjí samotný tvar a typ pahýlového lůžka. [29] Pro každého pacienta se vyrábí pahýlové lůžko přímo na míru, z toho důvodu není možné navrhnout dvě totožná pahýlová lůžka. Pro dostatečný komfort protézy a kvalitu chůze se doporučuje délka pahýlu 40-50% délky holenní kosti pacienta, přičemž současný vývoj dovoluje mírně snížit nebo naopak zvýšit délku na přibližně 66% a 33%. [30] 32

Přehled současného stavu poznání Obr. 2.16 Amputační transtibiální pahýly [29] 2.3.2.3 Pahýlové lůžko Pahýlové lůžko se skládá z nosného pahýlového lůžka a z vnitřního elastického pahýlového lůžka. Úkolem lůžka je vytvořit funkční spojení mezi amputovanou končetinou a protézou. 2.3.2.3 Nosné pahýlové lůžko Pahýlové lůžko vytváří spojení mezi amputovanou končetinou a samotnou protézou. Více jak polovina pacientů používá protézu téměř po celý den a sundává ji pouze na noc. Z toho plyne, že na lůžka protéz jsou kladeny velké nároky. Koncepce a stavba pahýlového lůžka určuje komfort uživatele. Bez dobře navrženého lůžka se celá protéza stává pro uživatele nefunkční. Úkolem pahýlového lůžka je přenos sil a pohybu mezi končetinou a protézou. Pro správnou funkci pahýlového lůžka musí přenos sil respektovat zatížitelná (Obr. 2.17) a citlivá místa pahýlu (Obr. 2.18) Zavěšení transtibiální protézy je důležité především pro švihovou fázi krokového cyklu, kdy na protézu působí odstředivá tahová síla. [32] Nosné pahýlové lůžko se nejčastěji vyrábí pomocí metody sádrového negativu pahýlu pacienta. Jedná se o poměrně levný a osvědčený způsob výroby, ale je zapotřebí dostatečné zkušenosti a zručnosti protetika. V současnosti se k výrobě začala používat tzv. metoda CAD/CAM, která využívá počítačové podpory. Při této metodě se do počítače načtou naměřená vstupní data a následný pozitivní model lůžka se zhotoví na CNC frézce. Obr. 2.17 Zatížitelná místa bércového pahýlu [32] 33

Přehled současného stavu poznání Obr. 2.18 Citlivá místa bércového pahýlu [32] Základní typy pahýlových lůžek: Lůžko PTB (Patellar Tendon Bearing) - přenos zátěže přes patelární vaz, zavěšení protézy pomocí úzké bandáže nad čéškou (viz Obr. 2.19) Lůžko TSB (Total Surface Bearing) - plno kontaktní lůžko, přenos zatížení na celou plochu pahýlu, snížení tlaku na citlivá místa pomocí měkké výztuhy Lůžko KBM (Kondylen Bettung Munster) - modifikace PTB lůžka (viz Obr. 2.20) Obr. 2.19 Lůžko PTB [33] Obr. 2.20 Lůžko KBM [33] 34

Přehled současného stavu poznání Vnitřní elastické pahýlové lůžko Trendem poslední doby jsou elastická vnitřní lůžka, která se navlékají na pahýl pod nosné lůžko. Tyto vnitřní lůžka jsou vyrobena z měkkého pružného materiálu (silikonu, polyuretanu, kopolymeru), který působí jako rozhraní mezi pevným nosným lůžkem a pokožkou pahýlu. Vnitřní lůžko chrání pahýl před otlakem a zároveň ho pomocí zámkového mechanismu napojuje k dalším částem protézy. Tato lůžka umožňují další metody upnutí protézy (podtlakové a mechanické). [32] Podtlakové zavěšení protézy U podtlakového typu zavěšení se používají manžety a jednocestný ventil. Tyto manžety jsou buďto součástí lineru (vnitřního elastického lůžka), nebo se vlepí do objímky. Princip spočívá v tom, že při nasazování protézy se vytlačí přebytečný vzduch mezi nosným pahýlovým lůžkem a linerem. Uvolnění tlaku se provádí povolením ventilu. Existují dva typy podtlakových silikonových návleků. Prvním typem je liner s manžetami, který k vytvoření podtlaku nepotřebuje již další komponenty. Druhým typem je liner bez manžet, u kterého je zapotřebí vnějšího kolenního těsnícího návleku, který udržuje požadovaný podtlak uvnitř lůžka a stabilitu kolene. (viz Obr. 2.21) [34] Obr. 2.21 Liner s manžetami (vlevo), liner bez manžet (uprostřed), kolenní těsnící návlek (vpravo) [34] Mechanické zavěšení protézy Elastická vnitřní lůžka s mechanickým uzávěrem využívají mechanické zavěšení pomocí ocelového trnu a zámku, nebo pomocí lankového systému (viz Obr. 2.22). Trn je našroubován na konci lineru a při nasazování objímky se zasune do zámku, který je zalaminován na dně objímky (viz Obr. 2.23). [34] Obr. 2.22 Liner s koncem pro trn [34] 35

Přehled současného stavu poznání Obr. 2.23 Zámek pro liner [35] Osseointegrace Osseointegrace je pojem označující postup implantování zhotoveného nosného pouzdra (adaptéru) přímo do pacientovy kosti. Dochází tak ke spojení mezi živou tkání a plochou nosného implantátu. Tato metoda se začala nejprve využívat ve stomatologii kolem roku 1950, kdy byly do lidské čelisti integrovány zubní implantáty z titanu. V dnešní době se tato metoda využívá nejen ve stomatologii, ale i v protetice. [36] Díky této metodě dochází k eliminaci mnoha problémů spojených s klasickým uspořádáním protéz. Výhody osseointegrace spočívají především v lepší chůzi, zjednodušeném způsobu připojení i odpojení protézy, pevném a stabilním upevnění protézy na pahýlu, větší komfort při sezení, eliminace výskytu otlaků. [36] Obr. 2.24 Schematické znázornění osseointegrace [36] 2.3.2.4 Protetická chodidla Protetické chodidlo je velmi důležitou částí při stavbě protézy dolní končetiny, neboť nahrazuje chodidlo a hlezenní kloub. Protetické chodidlo musí navíc zabezpečovat statickou a dynamickou funkci. Obvykle se rozdělují na dva základní typy - klasická a dynamická. (viz Obr. 2.25) [37] Obr. 2.25 Rozdělení protetických chodidel [37] 36

Přehled současného stavu poznání Statická funkce chodidla zajišťuje rovnováhu pacienta ve stoji. U klasických typů protetických chodidel probíhá zátěžná síla prostřední třetinou chodidla. U dynamických typů chodidel se však působení zátěžné síly vyskytuje v patní části chodidla. [37] Funkcí dynamickou se rozumí přenos silového působení při odvalu chodidla. Velmi důležitým faktorem pro chůzi je správný průběh tzv. plantární a dorzální flexe protetického chodidla. Při nášlapu na patu protetického chodidla musí být absorbována rázová energie a při odrazu musí chodidlo poskytnout dostatečnou oporu pro odraz do švihové fáze. [37] Obr. 2.26 Kinematika pohybu protetického chodidla během stojné fáze cyklu chůze [37] Klasický typ chodidel Klasický typ protetického chodidla je konstrukčně a koncepčně starší než dynamický typ. Klasický typ je zaměřen na splnění základních požadavků zajištění průběhu plantární a dorzální flexe, tlumení rázů pří nášlapu na patu a snadného odvalu. Tento typ chodidla se vyznačuje dobrou stabilitou, ale není vhodný pro pohybově aktivní uživatele. Chodidlo SACH (Solid Ankle Cushion Heel) Chodidlo SACH (viz Obr. 2.27) je nejznámějším zástupcem klasického typu protetického chodidla. Jedná se o chodidlo bez pohybu v kotníku a tudíž i bez dynamického účinku. Tento typ chodidla je konstrukčně poměrně jednoduchý s robustní konstrukcí a také téměř bezúdržbový. Nevýhodou chodidla je však nerovnoměrný odval, který způsobuje určitou nepravidelnost v chůzi. Nosnou část chodidla tvoří dlouhý dřevěný skelet umístěný v plastovém obalu. Pata chodidla je změkčena patním klínem a přednoží je zpevněno výztuhou. Tento typ chodidla je vhodný pro pacienty pohybově méně aktivní s požadavkem na vysokou stabilitu. [37] Chodidlo SAFE (Stationary Ankle Flexible Endoskeleton) Chodidlo SAFE (viz Obr. 2.27) je modifikace chodidla SACH se zachováním výhod a odstraněním nevýhod. Tento typ chodidla se oproti předchozímu vyznačuje rovnoměrnějším odvalem chodidla. Rozdíl v konstrukci spočívá ve zkráceném dřevěném skeletu a v umístění pružného jádra do přední části chodidla. [37] Chodidlo SAFE je určené pro pacienty s druhým stupněm aktivity, u kterých je požadavek na vysokou stabilitu při chůzi po nerovném terénu. 37

Přehled současného stavu poznání Chodidlo s jednoosým kloubem Tento typ protetického chodidla (viz Obr. 2.27) umožňuje pohyb v tzv. sagitální rovině (rovina probíhající zpředu dozadu stojícím tělem). [38] Chodidlo je konstrukčně složitější a poměrně těžké s robustní konstrukcí. Nevýhodou tohoto typu je nutná pravidelná údržba v podobě kontrol a výměn gumových částí (dorazů). Základ chodidla je tvořen dřevěným skeletem, který v přední části přechází do pružné výztuhy. Celý skelet je zakryt v plastovém obalu. Tento typ chodidla je určen primárně pro protézy stehenní (transfemorální) a nedoporučuje se pro protézy bércové (transtibiální). [37] Chodidlo s víceosým kloubem Chodidlo s víceosým kloubem (viz Obr. 2.27) umožňuje prostorový pohyb. Je konstrukčně již poměrně složité a těžké. Chodidlo je určeno pro pacienty s vyššími pohybovými nároky, jako je např. chůze v nerovnoměrném terénu. Obr. 2.27 Klasický typ protetických chodidel: A - chodidlo SACH, B chodidlo SAFE, C chodidlo s jednoosým kloubem, D chodidlo s víceosým kloubem [32] Dynamický typ chodidel Dynamická chodidla dělíme na chodidla s pružným skeletem a na chodidla biomechanická, která umožňují pohyb ve více osách. Rozdíl dynamických a klasických chodidel spočívá v tom, že u dynamických dochází k akumulaci energie a jejímu opětovnému využití při odvalu chodidla. Tento typ chodidel je vhodný pro více aktivní uživatele. Při nášlapu na patní část protézy dochází k deformaci patní pružiny a tedy k akumulaci rázové energie. Při odvalu špice dochází k deformaci hlavní pružiny a následné akumulaci energie, které je poté využita při švihové fázi. [39] Do tohoto typu chodidel řadíme i speciálně upravená chodidla na různé sportovní aktivity jako je např. závodní běh na dlouhé vzdálenosti apod. Typů dynamických chodidel je poměrně velké množství a pro zjednodušení je můžeme rozdělit na chodidla s krátkým pružným skeletem, dlouhým pružným skeletem, biomechanická a speciální (viz Obr. 2.27). 38