مواد مورد استفاده در ساخت پروتز و ارتز
دستگاههای پروتزی و ارتزی از طیف وسیعی از مواد ساخته میشوند که برای ایجاد تعادل بین استحکام، وزن، سختی، دوام، قابلیت شکلپذیری و سازگاری با پوست انتخاب میشوند. این مواد شامل ترموپلاستیکها هستند که میتوانند مطابق با انحناهای بدن قالبگیری شوند، کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف مانند فیبر کربن که قوی و سبک هستند، فلزات برای اجزای ساختاری و مدولار، و پلیمرها و سیلیکونهای نرم که در رابط با پوست استفاده میشوند. انتخاب مواد، حس، عملکرد و طول عمر دستگاه را شکل میدهد.
Definition
مواد مورد استفاده در ساخت پروتز و ارتز، مواد ساختاری، رابط و زیستسازگار، شامل ترموپلاستیکها، کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف، فلزات، و پلیمرها و سیلیکونهای نرم هستند که دستگاههای کمکی خارجی و اجزای آنها از آنها ساخته میشوند.
Scope
این موضوع به بررسی دستههای اصلی مواد مورد استفاده در پروتز و ارتز و خواصی که انتخاب آنها را هدایت میکند، میپردازد. این مطلب مواد را به عنوان یک موضوع مرجع برای درک طراحی دستگاه در نظر میگیرد و یک رویه ساخت، تأیید محصول یا راهنمای بالینی برای انتخاب دستگاه برای یک فرد نیست.
Core questions
- کدام دستههای مواد در دستگاههای پروتزی و ارتزی و برای چه نقشهایی استفاده میشوند؟
- چه خواصی، مانند نسبت استحکام به وزن، سختی، مقاومت در برابر خستگی و سازگاری با پوست، انتخاب مواد را تعیین میکنند؟
- مواد رابط چه تفاوتی با مواد ساختاری دارند؟
- مصالحههای مواد چگونه در طراحی دستگاه متعادل میشوند؟
Key concepts
- زیستسازگاری
- ترموپلاستیکها
- کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف (فیبر کربن)
- نسبت استحکام به وزن
- سختی و انعطافپذیری
- خستگی و دوام
- مواد رابط (سیلیکون، فومها، ژلها)
Mechanisms
انتخاب مواد از الزامات عملکردی هر بخش از دستگاه پیروی میکند. اجزای ساختاری باید بدون شکست، بارهای مکرر وزن بدن را تحمل کنند، که مواد با نسبت استحکام به وزن بالا مانند کامپوزیتهای فیبر کربن، آلیاژهای تیتانیوم و آلومینیوم را ترجیح میدهد. ترموپلاستیکها هنگام گرم شدن نرم میشوند و میتوان آنها را با استفاده از قالبگیری وکیوم روی یک گچ یا مدل شکل داد، که امکان شکلدهی سفارشی سوکتها و ارتزها را فراهم میکند. مواد در رابط با پوست، مانند سیلیکونها، ژلها و فومها، به گونهای انتخاب میشوند که انعطافپذیر و سازگار با پوست باشند تا ضربهگیری کرده و بار را توزیع کنند. زیستسازگاری، مقاومت در برابر خستگی و نحوه توزیع سختی در سراسر یک ساختار، همگی راحتی، عملکرد و عمر مفید را تعیین میکنند.
Clinical relevance
دانستن خواص و مصالحههای مواد دستگاه به پزشکان و مهندسان کمک میکند تا در مورد اینکه چرا یک دستگاه راحت یا بادوام است و چگونه انتخاب مواد با عملکرد مرتبط است، استدلال کنند. این مدخل یک ماده مرجع توصیفی در مورد مواد و خواص آنها است؛ محصولات خاصی را توصیه نمیکند یا انتخاب دستگاه را برای بیماران فردی راهنمایی نمیکند.
Evidence & guidelines
بخش عمدهای از شواهد موجود شامل مطالعات مهندسی و مواد و بررسیهای روایی است تا کارآزماییهای بالینی. بررسیهای مواد مبتنی بر پلیمر و مواد تولید شده به روش افزودنی نشان میدهد که این حوزه به سمت پلیمرها و کامپوزیتهای سبکتر و قابل تنظیمتر در حال حرکت است، در حالی که بررسیهای سیستماتیک اجزای پروتزی اشاره میکنند که ارتباط دادن انتخاب مواد یا اجزا به نتایج عملکردی از نظر روششناختی چالشبرانگیز است.
History
پروتزها و ارتزهای اولیه عمدتاً از چوب، چرم و فلز ساخته میشدند. معرفی پلاستیکها و ترموپلاستیکها در اواسط قرن بیستم امکان ساخت دستگاههای سبکتر و قابل قالبگیری را فراهم کرد و پذیرش بعدی کامپوزیتهای فیبر کربن، استحکام بالا را با وزن کم به ارمغان آورد و اجزای دینامیکی مانند پاهای ذخیرهکننده انرژی را ممکن ساخت. سیلیکونها و ژلهای نرم برای رابط اندام و اخیراً پلیمرهای متناسب با ساخت افزودنی، به گسترش طیف مواد ادامه دادهاند.
Related topics
Seminal works
- bowker-michael-1992
- sakib-2023
Frequently asked questions
- چرا فیبر کربن در پروتزها رایج است؟
- کامپوزیتهای فیبر کربن نسبت استحکام به وزن بالایی دارند و میتوانند انرژی کشسانی را ذخیره و بازگردانند، که آنها را برای اجزای ساختاری و برای دستگاههای دینامیکی مانند پاهای پروتزی ذخیرهکننده انرژی مفید میسازد.
- چرا ترموپلاستیکها برای سوکتها و ارتزها استفاده میشوند؟
- ترموپلاستیکها هنگام گرم شدن نرم میشوند و میتوان آنها را روی مدل بدن قالبگیری کرد، که امکان شکلدهی سفارشی را فراهم میکند، و میتوان آنها را دوباره گرم کرده و تنظیم کرد، که برای تناسب تکراری سوکتها و ارتزها مناسب است.