Bahan yang Digunakan dalam Konstruksi Prostetik dan Ortotik

Alat prostetik dan ortotik dibuat dari berbagai bahan yang dipilih untuk menyeimbangkan kekuatan, berat, kekakuan, daya tahan, kemampuan bentuk, dan kompatibilitas kulit. Bahan-bahan ini meliputi termoplastik yang dapat dibentuk sesuai kontur tubuh, komposit serat yang diperkuat seperti serat karbon yang kuat dan ringan, logam untuk komponen struktural dan modular, serta polimer lunak dan silikon yang digunakan pada antarmuka dengan kulit. Pilihan bahan membentuk bagaimana alat terasa, berfungsi, dan bertahan lama.

Definition

Bahan yang digunakan dalam konstruksi prostetik dan ortotik adalah bahan struktural, antarmuka, dan biokompatibel, termasuk termoplastik, komposit serat yang diperkuat, logam, serta polimer lunak dan silikon, dari mana alat bantu eksternal dan komponennya dibuat.

Scope

Topik ini mengkaji kelas-kelas bahan utama yang digunakan dalam prostetik dan ortotik serta sifat-sifat yang mendorong pemilihannya. Topik ini memperlakukan bahan sebagai subjek referensi untuk memahami desain alat dan bukan merupakan prosedur fabrikasi, dukungan produk, atau panduan klinis tentang pemilihan alat untuk individu.

Core questions

• Kelas bahan apa saja yang digunakan dalam alat prostetik dan ortotik dan untuk peran apa?
• Sifat-sifat apa, seperti rasio kekuatan-terhadap-berat, kekakuan, ketahanan lelah, dan kompatibilitas kulit, yang mengatur pilihan bahan?
• Bagaimana bahan antarmuka berbeda dari bahan struktural?
• Bagaimana pertimbangan bahan diseimbangkan dalam desain alat?

Key concepts

• Biokompatibilitas
• Termoplastik
• Komposit serat yang diperkuat (serat karbon)
• Rasio kekuatan-terhadap-berat
• Kekakuan dan fleksibilitas
• Kelelahan dan daya tahan
• Bahan antarmuka (silikon, busa, gel)

Mechanisms

Pemilihan bahan mengikuti tuntutan fungsional setiap bagian alat. Komponen struktural harus menahan beban berat badan berulang tanpa kegagalan, yang mendukung bahan dengan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi seperti komposit serat karbon, paduan titanium, dan aluminium. Termoplastik melunak saat dipanaskan dan dapat dibentuk vakum di atas cetakan atau model, memungkinkan pembentukan soket dan ortosis yang disesuaikan. Bahan pada antarmuka kulit, seperti silikon, gel, dan busa, dipilih agar lentur dan kompatibel dengan kulit sehingga dapat meredam dan mendistribusikan beban. Biokompatibilitas, ketahanan lelah, dan cara kekakuan didistribusikan di seluruh struktur secara bersama-sama menentukan kenyamanan, kinerja, dan masa pakai.

Clinical relevance

Mengetahui sifat dan pertimbangan bahan alat membantu klinisi dan insinyur memahami mengapa suatu alat nyaman atau tahan lama dan bagaimana pilihan bahan berkaitan dengan fungsi. Entri ini adalah materi referensi deskriptif tentang bahan dan sifat-sifatnya; entri ini tidak merekomendasikan produk tertentu atau memandu pemilihan alat untuk pasien individu.

Evidence & guidelines

Sebagian besar dasar bukti terdiri dari studi rekayasa dan material serta tinjauan naratif daripada uji klinis. Tinjauan bahan berbasis polimer dan bahan yang diproduksi secara aditif menjelaskan bagaimana bidang ini bergeser ke arah polimer dan komposit yang lebih ringan dan lebih dapat disesuaikan, sementara tinjauan sistematis komponen prostetik mencatat bahwa menghubungkan pilihan bahan atau komponen dengan hasil fungsional secara metodologis menantang.

History

Prostesis dan ortosis awal sebagian besar terbuat dari kayu, kulit, dan logam. Pengenalan plastik dan termoplastik pada pertengahan abad kedua puluh memungkinkan alat yang lebih ringan dan dapat dibentuk, dan adopsi komposit serat karbon kemudian membawa kekuatan tinggi dengan berat rendah, memungkinkan komponen dinamis seperti kaki penyimpan energi. Silikon lunak dan gel untuk antarmuka tungkai dan, baru-baru ini, polimer yang disesuaikan untuk manufaktur aditif terus memperluas palet bahan.

Seminal works

• bowker-michael-1992
• sakib-2023

Frequently asked questions

Mengapa serat karbon umum digunakan dalam prostetik?

Komposit serat karbon menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi dan dapat menyimpan serta mengembalikan energi elastis, yang membuatnya berguna untuk komponen struktural dan untuk alat dinamis seperti kaki prostetik penyimpan energi.

Mengapa termoplastik digunakan untuk soket dan ortosis?

Termoplastik melunak saat dipanaskan dan dapat dibentuk di atas model tubuh, memungkinkan bentuk yang disesuaikan, dan dapat dipanaskan kembali serta disesuaikan, yang cocok untuk pemasangan soket dan ortosis yang berulang.