Komponen dan Desain Prostetik

Komponen dan desain prostetik adalah bidang prostetik dan ortotik yang berkaitan dengan bagian-bagian rekayasa yang membentuk prostesis anggota gerak dan prinsip-prinsip yang mengatur bagaimana bagian-bagian tersebut dipilih, dikonfigurasi, dan disejajarkan untuk mengembalikan fungsi. Ini mencakup antarmuka sisa tungkai, komponen struktural dan sendi, serta elemen terminal yang berinteraksi dengan tanah atau objek, memperlakukan prostesis sebagai sistem mekanis yang disesuaikan dengan kebutuhan seseorang.

Definition

Komponen dan desain prostetik mengacu pada studi tentang bagian-bagian struktural, artikular, antarmuka, dan terminal dari prostesis anggota gerak eksternal serta prinsip-prinsip rekayasa dan biomekanika yang digunakan untuk memilih, menggabungkan, dan menyelaraskannya untuk menggantikan segmen anggota gerak yang hilang.

Scope

Area ini mengarahkan pembaca pada kelas komponen utama prostesis anggota gerak eksternal: soket dan suspensi yang menghubungkan alat ke sisa tungkai, kaki prostetik dan rakitan pergelangan kaki, mekanisme lutut, serta tangan dan perangkat terminal anggota gerak atas, bersama dengan pertimbangan desain (berat, stabilitas, pengembalian energi, kontrol, daya tahan) yang membedakannya. Ini adalah tinjauan referensi dan edukasi tentang komponen dan logika desain, bukan protokol pemasangan atau panduan resep.

Sub-topics

• Prosthetic Feet and Ankle Assemblies
• Prosthetic Knee Mechanisms
• Prosthetic Socket Interface and Suspension
• Upper-Limb Prosthetic Hands and Terminal Devices

Core questions

• Tuntutan fungsional apa yang harus dipenuhi oleh setiap komponen prostetik, dan bagaimana pilihan desain menyeimbangkan stabilitas dengan mobilitas, berat, dan biaya energi?
• Bagaimana antarmuka soket-sisa tungkai mentransfer beban dan menopang perangkat?
• Bagaimana sendi pasif, hidrolik, dan yang dikendalikan mikroprosesor berbeda dalam perilaku yang mereka berikan?
• Bagaimana sinyal kontrol pengguna ditangkap dan diterjemahkan menjadi tindakan pada perangkat anggota gerak atas?

Key concepts

• Antarmuka soket dan suspensi
• Penyelarasan statis dan dinamis
• Penyimpanan dan pengembalian energi
• Stabilitas fase berdiri versus mobilitas fase ayun
• Kontrol mikroprosesor
• Kontrol bertenaga tubuh versus bertenaga eksternal
• Pertimbangan berat dan daya tahan komponen

Mechanisms

Prostesis anggota gerak dirakit sebagai sebuah rantai: soket menangkap dan melepaskan beban dari sisa tungkai, mekanisme suspensi menjaga alat tetap terpasang, pylon struktural mentransmisikan beban, sendi artikular (pergelangan kaki, lutut, pergelangan tangan) membentuk gerakan sepanjang siklus gaya berjalan atau tugas, dan komponen terminal (kaki atau tangan/perangkat terminal) berinteraksi dengan lingkungan. Desain menyeimbangkan tujuan yang saling bersaing — lutut yang lebih stabil dalam posisi berdiri mungkin lebih sulit ditekuk saat mengayun; kaki yang menyimpan dan mengembalikan lebih banyak energi mungkin lebih berat atau kurang stabil. Penyelarasan memposisikan komponen relatif terhadap garis pembebanan sehingga reaksi tanah atau gaya genggam menghasilkan perilaku sendi yang diinginkan. Pada perangkat anggota gerak atas, rantai tersebut juga mencakup sumber kontrol (tenaga tubuh melalui harness, atau sinyal mioelektrik) yang dimodulasi pengguna untuk mengoperasikan perangkat terminal.

Clinical relevance

Pemilihan dan desain komponen memengaruhi seberapa efisien dan aman seseorang dapat berdiri, berjalan, atau melakukan tugas dengan prostesis, dan pemahaman tentang pilihan yang tersedia mendukung pengambilan keputusan yang terinformasi dan bersama dalam tim rehabilitasi. Area ini menjelaskan ruang desain dan bukti tentang perilaku komponen; ini mengkarakterisasi perangkat untuk referensi dan edukasi dan bukan merupakan dasar untuk resep individu atau keputusan pemasangan.

Evidence & guidelines

Bukti komparatif tentang komponen prostetik tidak merata di seluruh kelas komponen. Tinjauan sistematis telah meneliti mekanisme pergelangan kaki-kaki prostetik dan lutut yang dikendalikan mikroprosesor, sementara studi terkontrol telah mengevaluasi strategi kontrol mioelektrik. Sebagian besar dasar bukti terdiri dari studi biomekanik dan crossover kecil, dan tinjauan berulang kali mencatat heterogenitas dalam hasil dan populasi.

History

Prostesis anggota gerak eksternal berevolusi dari perangkat kayu dan kulit yang kaku menjadi sistem endoskeletal modular dengan komponen yang dapat dipertukarkan pada abad kedua puluh. Dekade-dekade berikutnya memperkenalkan kaki penyimpan energi, lutut hidrolik dan kemudian yang dikendalikan mikroprosesor, serta tangan mioelektrik yang semakin mampu, menggeser desain dari substitusi murni struktural menuju komponen yang secara aktif membentuk gerakan dan merespons pengguna dan lingkungan.

Debates

Seberapa banyak fungsi tambahan yang membenarkan komponen yang lebih kompleks dan mahal?

Komponen canggih seperti lutut mikroprosesor dan tangan multi-artikulasi menawarkan manfaat fungsional yang terukur pada beberapa pengguna, tetapi tinjauan mencatat ukuran efek yang bervariasi dan pertanyaan tentang biaya, berat, dan keandalan, sehingga pencocokan kompleksitas komponen dengan kebutuhan individu masih diperdebatkan.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa saja komponen utama prostesis anggota gerak?

Prostesis anggota gerak yang umum mencakup soket dan suspensi yang melekatkannya ke sisa tungkai, pylon struktural, sendi artikular seperti pergelangan kaki atau lutut, dan komponen terminal — kaki untuk perangkat anggota gerak bawah atau tangan atau perangkat terminal untuk perangkat anggota gerak atas.

Apa perbedaan antara komponen pasif dan yang dikendalikan mikroprosesor?

Komponen pasif merespons secara mekanis terhadap beban dengan sifat tetap, sedangkan komponen yang dikendalikan mikroprosesor menggunakan sensor dan pengontrol untuk menyesuaikan resistansi atau perilaku secara real time di seluruh fase gerakan yang berbeda.