कृत्रिम अंग के घटक और डिज़ाइन

कृत्रिम अंग के घटक और डिज़ाइन कृत्रिम अंग विज्ञान (प्रोस्थेटिक्स) और ऑर्थोटिक्स का वह क्षेत्र है जो कृत्रिम अंग बनाने वाले इंजीनियर किए गए भागों और उन सिद्धांतों से संबंधित है जो यह नियंत्रित करते हैं कि कार्यक्षमता को बहाल करने के लिए उन भागों का चयन, विन्यास और संरेखण कैसे किया जाता है। इसमें अवशिष्ट-अंग इंटरफ़ेस, संरचनात्मक और जोड़ घटक, और टर्मिनल तत्व शामिल हैं जो जमीन या वस्तुओं के साथ इंटरैक्ट करते हैं, कृत्रिम अंग को एक यांत्रिक प्रणाली के रूप में मानते हैं जो व्यक्ति की आवश्यकताओं के अनुरूप है।

Definition

कृत्रिम अंग के घटक और डिज़ाइन बाहरी कृत्रिम अंगों के संरचनात्मक, कलात्मक, इंटरफ़ेस और टर्मिनल भागों के अध्ययन और इंजीनियरिंग और बायोमैकेनिकल सिद्धांतों को संदर्भित करता है जिनके द्वारा उन्हें एक लापता अंग खंड के विकल्प के रूप में चुना, संयोजित और संरेखित किया जाता है।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को बाहरी कृत्रिम अंगों के प्रमुख घटक वर्गों से परिचित कराता है: सॉकेट और सस्पेंशन जो उपकरण को अवशिष्ट अंग से जोड़ते हैं, कृत्रिम पैर और टखने के संयोजन, घुटने के तंत्र, और ऊपरी-अंग के हाथ और टर्मिनल उपकरण, साथ ही डिज़ाइन के व्यापार-बंद (वजन, स्थिरता, ऊर्जा वापसी, नियंत्रण, स्थायित्व) जो उन्हें अलग करते हैं। यह घटक और डिज़ाइन तर्क का एक संदर्भ और शैक्षिक अवलोकन है, न कि फिटिंग प्रोटोकॉल या प्रिस्क्रिप्शन गाइड।

Sub-topics

• कृत्रिम पैर और टखने के संयोजन
• कृत्रिम घुटने के तंत्र
• कृत्रिम अंग सॉकेट इंटरफ़ेस और सस्पेंशन
• ऊपरी-अंगों के प्रोस्थेटिक हाथ और टर्मिनल उपकरण

Core questions

• प्रत्येक कृत्रिम अंग घटक को किन कार्यात्मक मांगों को पूरा करना चाहिए, और डिज़ाइन विकल्प स्थिरता को गतिशीलता, वजन और ऊर्जा लागत के मुकाबले कैसे व्यापार करते हैं?
• सॉकेट-अवशिष्ट अंग इंटरफ़ेस भार को कैसे स्थानांतरित करता है और उपकरण को कैसे निलंबित करता है?
• निष्क्रिय, हाइड्रोलिक और माइक्रोप्रोसेसर-नियंत्रित जोड़ उनके द्वारा प्रदान किए जाने वाले व्यवहार में कैसे भिन्न होते हैं?
• ऊपरी-अंग के उपकरणों में उपयोगकर्ता नियंत्रण संकेतों को कैसे कैप्चर किया जाता है और कार्रवाई में अनुवादित किया जाता है?

Key concepts

• सॉकेट और सस्पेंशन इंटरफ़ेस
• स्थैतिक और गतिशील संरेखण
• ऊर्जा भंडारण और वापसी
• स्थिति-चरण स्थिरता बनाम स्विंग-चरण गतिशीलता
• माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण
• शरीर-संचालित बनाम बाह्य रूप से संचालित नियंत्रण
• घटक वजन और स्थायित्व के व्यापार-बंद

Mechanisms

एक कृत्रिम अंग एक श्रृंखला के रूप में इकट्ठा किया जाता है: सॉकेट अवशिष्ट अंग को पकड़ता है और भार मुक्त करता है, एक सस्पेंशन तंत्र उपकरण को संलग्न रखता है, संरचनात्मक पाइलन भार संचारित करते हैं, कलात्मक जोड़ (टखना, घुटना, कलाई) चाल या कार्य चक्र में गति को आकार देते हैं, और एक टर्मिनल घटक (पैर या हाथ/टर्मिनल उपकरण) पर्यावरण के साथ इंटरैक्ट करता है। डिज़ाइन प्रतिस्पर्धी उद्देश्यों को संतुलित करता है — एक घुटना जो स्थिति में अधिक स्थिर होता है, उसे स्विंग में मोड़ना कठिन हो सकता है; एक पैर जो अधिक ऊर्जा संग्रहीत और वापस करता है, वह भारी या कम स्थिर हो सकता है। संरेखण घटकों को लोडिंग लाइन के सापेक्ष रखता है ताकि जमीन की प्रतिक्रिया या पकड़ बल इच्छित जोड़ व्यवहार उत्पन्न करें। ऊपरी-अंग के उपकरणों में, श्रृंखला में एक नियंत्रण स्रोत (हार्नेस के माध्यम से शरीर की शक्ति, या मायोइलेक्ट्रिक सिग्नल) भी शामिल होता है जिसे उपयोगकर्ता टर्मिनल उपकरण को संचालित करने के लिए नियंत्रित करता है।

Clinical relevance

घटक चयन और डिज़ाइन यह प्रभावित करते हैं कि कोई व्यक्ति कृत्रिम अंग के साथ कितनी कुशलता और सुरक्षित रूप से खड़ा हो सकता है, चल सकता है या कार्य कर सकता है, और विकल्पों को समझना पुनर्वास टीमों के भीतर सूचित, साझा निर्णय लेने का समर्थन करता है। यह क्षेत्र डिज़ाइन स्थान और घटक व्यवहार पर साक्ष्य का वर्णन करता है; यह संदर्भ और शिक्षा के लिए उपकरणों की विशेषता बताता है और व्यक्तिगत प्रिस्क्रिप्शन या फिटिंग निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

कृत्रिम अंग घटकों पर तुलनात्मक साक्ष्य घटक वर्गों में असमान है। व्यवस्थित समीक्षाओं ने कृत्रिम टखने-पैर तंत्र और माइक्रोप्रोसेसर-नियंत्रित घुटनों की जांच की है, जबकि नियंत्रित अध्ययनों ने मायोइलेक्ट्रिक नियंत्रण रणनीतियों का मूल्यांकन किया है। अधिकांश साक्ष्य आधार में छोटे बायोमैकेनिकल और क्रॉसओवर अध्ययन शामिल हैं, और समीक्षाएं बार-बार परिणामों और आबादी में विषमता को नोट करती हैं।

History

बाहरी कृत्रिम अंग बीसवीं शताब्दी में कठोर लकड़ी और चमड़े के उपकरणों से मॉड्यूलर एंडोस्केलेटल प्रणालियों में विकसित हुए, जिनमें विनिमेय घटक थे। बाद के दशकों में ऊर्जा-भंडारण वाले पैर, हाइड्रोलिक और फिर माइक्रोप्रोसेसर-नियंत्रित घुटने, और तेजी से सक्षम मायोइलेक्ट्रिक हाथ पेश किए गए, जिससे डिज़ाइन विशुद्ध रूप से संरचनात्मक प्रतिस्थापन से उन घटकों की ओर स्थानांतरित हो गया जो सक्रिय रूप से गति को आकार देते हैं और उपयोगकर्ता और पर्यावरण के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं।

Debates

कितना अतिरिक्त कार्य अधिक जटिल, महंगे घटकों को उचित ठहराता है?

माइक्रोप्रोसेसर घुटने और बहु-कलात्मक हाथ जैसे उन्नत घटक कुछ उपयोगकर्ताओं में मापने योग्य कार्यात्मक लाभ प्रदान करते हैं, लेकिन समीक्षाएं परिवर्तनीय प्रभाव आकार और लागत, वजन और विश्वसनीयता के प्रश्नों को नोट करती हैं, इसलिए घटक जटिलता को व्यक्तिगत आवश्यकता से मिलाना अभी भी विवादास्पद है।

Seminal works

• hofstad-2004
• kuiken-2009
• hahn-2021

Frequently asked questions

कृत्रिम अंग के मुख्य घटक क्या हैं?

एक विशिष्ट कृत्रिम अंग में एक सॉकेट और सस्पेंशन शामिल होता है जो इसे अवशिष्ट अंग से जोड़ता है, संरचनात्मक पाइलन, टखने या घुटने जैसे कलात्मक जोड़, और एक टर्मिनल घटक — निचले-अंग के उपकरणों के लिए एक पैर या ऊपरी-अंग के उपकरणों के लिए एक हाथ या टर्मिनल उपकरण।

निष्क्रिय और माइक्रोप्रोसेसर-नियंत्रित घटकों में क्या अंतर है?

निष्क्रिय घटक निश्चित गुणों के साथ भार के प्रति यांत्रिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, जबकि माइक्रोप्रोसेसर-नियंत्रित घटक गति के विभिन्न चरणों में वास्तविक समय में प्रतिरोध या व्यवहार को समायोजित करने के लिए सेंसर और एक नियंत्रक का उपयोग करते हैं।