اجزاء و طراحی پروتز
اجزاء و طراحی پروتز، حوزهای از پروتز و ارتز است که به قطعات مهندسیشدهای که یک پروتز اندام را تشکیل میدهند و اصولی که بر نحوه انتخاب، پیکربندی و همترازی آن قطعات برای بازگرداندن عملکرد حاکم است، میپردازد. این حوزه شامل رابط اندام باقیمانده، اجزای ساختاری و مفصلی، و عناصر انتهایی است که با زمین یا اشیاء تعامل دارند و پروتز را به عنوان یک سیستم مکانیکی متناسب با نیازهای فرد در نظر میگیرد.
Definition
اجزاء و طراحی پروتز به مطالعه بخشهای ساختاری، مفصلی، رابط و انتهایی پروتزهای اندام خارجی و اصول مهندسی و بیومکانیکی که بر اساس آنها این اجزا برای جایگزینی یک بخش از دست رفته اندام انتخاب، ترکیب و همتراز میشوند، اشاره دارد.
Scope
این حوزه خواننده را با دستههای اصلی اجزای پروتزهای اندام خارجی آشنا میکند: سوکت و سیستم تعلیق که دستگاه را به اندام باقیمانده متصل میکنند، پاهای پروتزی و مجموعههای مچ پا، مکانیسمهای زانو، و دستها و دستگاههای انتهایی اندام فوقانی، همراه با ملاحظات طراحی (وزن، پایداری، بازگشت انرژی، کنترل، دوام) که آنها را متمایز میکند. این یک مرور کلی مرجع و آموزشی از اجزا و منطق طراحی است، نه یک پروتکل نصب یا راهنمای تجویز.
Sub-topics
Core questions
- هر جزء پروتز باید چه نیازهای عملکردی را برآورده کند و چگونه انتخابهای طراحی، پایداری را در برابر تحرک، وزن و هزینه انرژی مبادله میکنند؟
- رابط سوکت-اندام باقیمانده چگونه بار را منتقل کرده و دستگاه را معلق نگه میدارد؟
- مفاصل غیرفعال، هیدرولیک و کنترلشده با ریزپردازنده چه تفاوتهایی در رفتاری که ارائه میدهند، دارند؟
- سیگنالهای کنترل کاربر چگونه در دستگاههای اندام فوقانی دریافت و به عمل تبدیل میشوند؟
Key concepts
- رابط سوکت و سیستم تعلیق
- همترازی ایستا و پویا
- ذخیره و بازگشت انرژی
- پایداری فاز ایستادن در مقابل تحرک فاز نوسان
- کنترل ریزپردازنده
- کنترل با نیروی بدن در مقابل کنترل با نیروی خارجی
- ملاحظات وزن و دوام اجزا
Mechanisms
یک پروتز اندام به صورت یک زنجیره مونتاژ میشود: سوکت اندام باقیمانده را در بر میگیرد و بار را از روی آن برمیدارد، یک مکانیسم تعلیق دستگاه را متصل نگه میدارد، پایلونهای ساختاری بار را منتقل میکنند، مفاصل متحرک (مچ پا، زانو، مچ دست) حرکت را در طول چرخه راه رفتن یا انجام وظیفه شکل میدهند، و یک جزء انتهایی (پا یا دست/دستگاه انتهایی) با محیط تعامل دارد. طراحی، اهداف متضاد را متعادل میکند — زانویی که در فاز ایستادن پایدارتر است، ممکن است در فاز نوسان خم کردن آن دشوارتر باشد؛ پایی که انرژی بیشتری را ذخیره و بازمیگرداند، ممکن است سنگینتر یا ناپایدارتر باشد. همترازی، اجزا را نسبت به خط بارگذاری قرار میدهد تا نیروهای واکنش زمین یا گرفتن، رفتار مفصلی مورد نظر را ایجاد کنند. در دستگاههای اندام فوقانی، این زنجیره علاوه بر این شامل یک منبع کنترل (قدرت بدن از طریق یک هارنس، یا سیگنالهای میوالکتریک) است که کاربر برای کار با دستگاه انتهایی آن را تنظیم میکند.
Clinical relevance
انتخاب و طراحی اجزا بر میزان کارایی و ایمنی فرد در ایستادن، راه رفتن یا انجام وظایف با پروتز تأثیر میگذارد و درک گزینهها از تصمیمگیری آگاهانه و مشترک در تیمهای توانبخشی حمایت میکند. این حوزه فضای طراحی و شواهد مربوط به رفتار اجزا را توصیف میکند؛ دستگاهها را برای مرجع و آموزش مشخص میکند و مبنایی برای تجویز یا تصمیمات نصب فردی نیست.
Evidence & guidelines
شواهد مقایسهای در مورد اجزای پروتز در بین دستههای مختلف اجزا نابرابر است. مرورهای سیستماتیک مکانیسمهای مچ پا-پای پروتزی و زانوهای کنترلشده با ریزپردازنده را بررسی کردهاند، در حالی که مطالعات کنترلشده استراتژیهای کنترل میوالکتریک را ارزیابی کردهاند. بخش عمدهای از پایگاه شواهد شامل مطالعات بیومکانیکی کوچک و متقاطع است و مرورها بارها به ناهمگونی در نتایج و جمعیتها اشاره میکنند.
History
پروتزهای اندام خارجی از دستگاههای چوبی و چرمی سفت و سخت به سمت سیستمهای اسکلت داخلی مدولار با اجزای قابل تعویض در قرن بیستم تکامل یافتند. دهههای بعدی پاهای ذخیرهکننده انرژی، زانوهای هیدرولیک و سپس کنترلشده با ریزپردازنده، و دستهای میوالکتریک با قابلیتهای فزاینده را معرفی کردند که طراحی را از جایگزینی صرفاً ساختاری به سمت اجزایی که فعالانه حرکت را شکل میدهند و به کاربر و محیط پاسخ میدهند، تغییر داد.
Debates
- چه مقدار عملکرد اضافی، استفاده از اجزای پیچیدهتر و گرانتر را توجیه میکند؟
- اجزای پیشرفته مانند زانوهای ریزپردازنده و دستهای چندمفصلی مزایای عملکردی قابل اندازهگیری را در برخی کاربران ارائه میدهند، اما بررسیها به اندازههای اثر متغیر و مسائل مربوط به هزینه، وزن و قابلیت اطمینان اشاره میکنند، بنابراین تطبیق پیچیدگی اجزا با نیازهای فردی همچنان مورد بحث است.
Related topics
Seminal works
- hofstad-2004
- kuiken-2009
- hahn-2021
Frequently asked questions
- اجزای اصلی یک پروتز اندام کدامند؟
- یک پروتز اندام معمولی شامل یک سوکت و سیستم تعلیق است که آن را به اندام باقیمانده متصل میکند، پایلونهای ساختاری، مفاصل متحرک مانند مچ پا یا زانو، و یک جزء انتهایی — یک پا برای دستگاههای اندام تحتانی یا یک دست یا دستگاه انتهایی برای دستگاههای اندام فوقانی.
- تفاوت بین اجزای غیرفعال و کنترلشده با ریزپردازنده چیست؟
- اجزای غیرفعال به صورت مکانیکی با خواص ثابت به بار پاسخ میدهند، در حالی که اجزای کنترلشده با ریزپردازنده از حسگرها و یک کنترلکننده برای تنظیم مقاومت یا رفتار در زمان واقعی در فازهای مختلف حرکت استفاده میکنند.