Een modulaire voetprothese voor kinderen die zowel geschikt is om mee te sporten als voor het dagelijks leven. Daarmee heeft Project Unlimited de innovatieprijs gewonnen van de Composite Engineering Challenge van de Mitsubishi Chemical Group. De voet kan de kwaliteit van een kinderleven dan ook danig verbeteren.

Auteur: Maartje Henket 

Kinderen die een voet missen, hebben afhankelijk van hoe snel ze groeien, gemiddeld 2 keer per jaar 2 nieuwe protheses nodig: 1 voor sport en 1 voor niet-sport. En ze kosten 8.000 euro per stuk. Dat telt op tot een bedrag dat niet alle ouders op hun nachtkastje hebben liggen. Daarom kopen die protheses vaak op de groei - wat de mobiliteit van het kind niet ten goede komt.

Een kindervoetprothese is tot nog toe eigenlijk gewoon een geschaalde versie van een voetprothese voor een volwassene. Maar kinderen stellen heel andere eisen. Ten eerste groeien ze dus, ten tweede maken ze dingen relatief vaak stuk, en ten derde lopen ‘sport' en ‘dagelijks leven' bij een kind veel meer door elkaar heen dan bij een volwassene. Als het op school speelkwartier is, is het bijvoorbeeld best een drempel om eerst je voet te moeten verwisselen voor je naar buiten kunt rennen. En het moeten meenemen van een tweede voet is al een last op zich.

Project Unlimited heeft nu als eerste gezocht naar een oplossing die specifiek geschikt is voor kinderen. Dat heeft geresulteerd in een prothese die zowel bruikbaar is voor sport als voor dagelijks gebruik, en die modulair en demontabel is,  waarbij een klein aantal onderdelen is ontworpen om te vervangen, bijvoorbeeld bij groei of als het stuk gaat, en een ander deel langere tijd meegaat. Zo wordt het goedkoper en daarmee haalbaarder om te zorgen dat een kind een voet op maat heeft.

Alles in één

Initiatiefnemer van het project is Guido Hendriks, de vader van para-atleet Olivier Hendriks (Zilver op de 400 meter sprint in de T62 klasse in Tokyo 2020), die al 19 jaar met dit probleem te maken heeft. Hij is ergonoom en heeft jaren geleden met ingenieur Jaap Roggeveen het bedrijf Gyromotics opgericht om betere protheses te ontwikkelen. Zij kwamen onder meer met een prothese waar een enkel op zit in de vorm van een knop die werkt als een scharnier. Daarmee kun je een prothese in verschillende standen zetten, namelijk ‘plat' voor lopen en ‘op z'n teen' voor sporten. Op die manier is het mogelijk meerdere functies uit 1 prothese te halen. Dit principe is geadopteerd in Project Unlimited, een project waarvoor een consortium is opgericht tussen Gyromotics, Team Para Atletiek en de TU Delft.

Dankzij het scharnierende enkelgewricht is de voet zowel geschikt voor lopen als voor sporten.

Modulair

Daarnaast is de voet dus modulair opgebouwd, zodat minder ouders op de groei hoeven te kopen. "Het belangrijkste aspect van de groei, zit in het gewicht", vertelt biomedisch engineer Tijmen Seignette, die vanuit de TU Delft bij het project betrokken is. "Het gewicht van het kind bepaalt namelijk hoe stijf de prothese moet zijn." Als hij te stijf is of niet stijf genoeg, heeft dat logischerwijs gevolgen voor het lopen, rennen, et cetera. "Als een kind 5 à 6 kilo zwaarder wordt, heeft hij eigenlijk al een andere stijfheidsklasse nodig."

Traditionele protheses zijn vooral zo duur doordat er heel veel manuren in zitten. Voor volwassenen is dat minder erg, omdat die lang met een prothese doen. En de markt is niet zo groot dat er eerder al iemand opstond om de productie te stroomlijnen.

"Normaal gesproken bestaat een prothese uit allemaal laagjes carbon die worden gelamineerd in een autoclaaf of out-of-autoclaaf productieproces en - met enorm veel manuren - nabewerkt. Door de modulaire opbouw, kunnen wij goedkopere onderdelen maken en besparen op het handwerk."

Snel itereren

Omdat Project Unlimited modulair produceert, kan het ook snel itereren, bijvoorbeeld in duurzame materialen. "Nu gebruiken we vooral glasvezel en carbon, maar nieuwe materialen kunnen we gemakkelijk inpassen. En als een kind specifieke wensen heeft, kan je misschien samen tot een passende oplossing komen. Ik kan me bijvoorbeeld een prothese voorstellen met een plaatje erin dat in een skibinding past."

Hip als een sneaker

In elk geval kan het kind straks zelf kleuren en vormen bepalen, zodat de prothese een sneakerachtige hipheid kan krijgen. "We hebben gemerkt dat kinderen het helemaal niet erg vinden als de prothese zichtbaar is. Het zijn vaak de ouders die hem willen bedekken met een hoes, maar kinderen willen juist iets wat er kek uitziet. Dat hoort tot de randzaken waar we ook aan willen werken: ouders helpen de behoeftes van hun kinderen in te schatten."

Bij deze meer emancipatoire kant van de zaak hoort ook het voornemen om een spreekbeurtenpakket voor basisscholen te ontwikkelen. Het team doet ook aan voorlichting in kindermusea, gaat een trainingsgroep voor kinderen opzetten met een Team Para Atletiek-atleet en is  bezig met meer zichtbaarheid van protheses in het algemeen. "We willen dat het net zo normaal wordt als het dragen van een bril."

Forged carbon is isotroop en even sterk als aluminium, maar lichter. Project Unlimited wil hier bepaalde verbindingsstukken van gaan maken. 

Forged carbon

Ook probeert het consortium nieuwe productietechnieken uit. "Momenteel zijn we bijvoorbeeld bezig met de onderdelen die een langere levensduur hebben. De onderdelen die energie moeten opslaan, bestaan uit een carbon composiet laminaat, zoals dat zo is bij andere sportieve protheses. Bij ons ontwerp moeten deze verende delen aan elkaar gekoppeld worden. Hiervoor kijken we naar andere materialen, bijvoorbeeld ‘forged carbon'.

Dat is een alternatief voor spuitgegoten polymeren: een carboncomposiet in 3D vorm. Dat kun je in principe thuis maken - als het materiaal hebt en een 3D printer. De mal wordt 3D geprint en het materiaal, chopped fibers met hars, wordt er onder druk in geperst. Doordat de vezels alle kanten op liggen, krijgt het materiaal isotroopachtige eigenschappen: het is in alle richtingen even sterk.  Daarmee zijn de mechanische eigenschappen vergelijkbaar met aluminium, met als voordeel dat het veel lichter is."

Een ander punt van aandacht is het gewicht. Want hoewel een prothese niet zwaar is, nu weegt hij ongeveer even veel als een normale voet, willen gebruikers - ook volwassenen - hem toch graag lichter hebben. "Omdat het dood gewicht is."

Hoeveel kinderen een prothese nodig hebben, is niet bekend. "Daar zijn niet echt duidelijke cijfers over. We hebben wel veel contact met instrumentmakerijen en daaruit hebben we geconcludeerd dat het in Nederland om 400 tot 1200 protheses per jaar gaat. Natuurlijk ook afhankelijk van hoe vaak ze wisselen."

Elk half jaar op controle

Project Unlimited weet nog niet precies wat het in het nieuwe systeem kost om een prothese aan te passen. "Dat komt doordat er een hele groep beslissers bij betrokken is.  Bijvoorbeeld de instrumentenmakers, die elk een ander tarief kunnen rekenen. En de verzekeringsmaatschappijen, die er misschien ook verschillend over denken. De bedoeling is in elk geval om tot een productservicesysteem te komen, waarin het kind elk half jaar terug komt voor controle.

Wat nu?

Nu er een werkend prototype is, is het consortium eind maart naar verschillende instrumentenmakers gegaan om het systeem te testen. De bedoeling is om deze zomer meerdere kinderen over een langere periode laten testen, zodat ook duidelijk wordt of de robuustheid goed is, of het pakket eromheen aansluit en of het werkt voor de instrumentenmakers. Daarnaast gaat een groep kinderen vanuit Team Para Atletiek wat meer sportgerichte dingen testen. De marktintroductie volgt dan over ongeveer een jaar.