การจัดแนวและการปรับแต่งทางชีวกลศาสตร์ของอวัยวะเทียม

การจัดแนวและการปรับแต่งทางชีวกลศาสตร์ของอวัยวะเทียมคือการจัดตำแหน่งส่วนประกอบต่างๆ ของอวัยวะเทียมให้สัมพันธ์กันและสัมพันธ์กับร่างกายของผู้ใช้ เพื่อให้แรงปฏิกิริยาจากพื้นถูกส่งผ่านแขนขาในลักษณะที่ช่วยให้การยืนและการเดินมีความมั่นคง สะดวกสบาย และมีประสิทธิภาพ หลังจากเบ้าอวัยวะเทียมเข้าที่แล้ว การจัดแนวคือสิ่งที่ทำให้อวัยวะเทียมทำงานเป็นส่วนรวมที่ประสานกันระหว่างการเคลื่อนไหว

Definition

การจัดแนวอวัยวะเทียมคือการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของส่วนประกอบต่างๆ ของอวัยวะเทียมให้สัมพันธ์กันและสัมพันธ์กับร่างกายของผู้ใช้ การปรับแต่งทางชีวกลศาสตร์คือการปรับเปลี่ยนการจัดเรียงนั้นซ้ำๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรับน้ำหนัก ความมั่นคง และการเดิน

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงการจัดแนวบนโต๊ะ (bench alignment) การจัดแนวแบบคงที่ (static alignment) และการจัดแนวแบบพลวัต (dynamic alignment) วิธีที่การเปลี่ยนแปลงการจัดแนวส่งผลต่อโมเมนต์ข้อต่อและการรับน้ำหนักของเบ้าอวัยวะเทียม ความสัมพันธ์ของการจัดแนวกับคุณภาพและความแปรปรวนของการเดิน และการปรับแต่งซ้ำๆ ที่ผู้ปฏิบัติงานดำเนินการ บทความนี้เป็นหัวข้ออ้างอิงทางชีวกลศาสตร์ ไม่ใช่คำแนะนำสำหรับการจัดแนวอวัยวะเทียมของบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

Key concepts

• การจัดแนวบนโต๊ะ
• การจัดแนวแบบคงที่
• การจัดแนวแบบพลวัต
• โมเมนต์ปฏิกิริยาของเบ้าอวัยวะเทียม
• แนวแรงปฏิกิริยาจากพื้น
• การปรับเปลี่ยนในระนาบโคโรนัล, ซาจิตตัล และทรานสเวิร์ส
• ความแปรปรวนและความสมมาตรของการเดิน

Mechanisms

การจัดแนวจะดำเนินการเป็นขั้นตอน การจัดแนวบนโต๊ะเป็นการกำหนดรูปทรงเริ่มต้นบนโต๊ะทำงาน การจัดแนวแบบคงที่เป็นการปรับแต่งเพิ่มเติมในขณะที่ผู้ใช้ยืน และการจัดแนวแบบพลวัตเป็นการปรับแต่งโดยการสังเกตและวัดการเดิน การเปลี่ยนตำแหน่งหรือมุมของส่วนประกอบจะเปลี่ยนตำแหน่งที่แรงปฏิกิริยาจากพื้นผ่านไปเมื่อเทียบกับเบ้าอวัยวะเทียมและรยางค์ที่เหลือ ซึ่งจะเปลี่ยนโมเมนต์ที่กระทำต่อเบ้าอวัยวะเทียมและภาระที่กระทำต่อเนื้อเยื่อ การศึกษาอวัยวะเทียมเหนือข้อเท้าแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงการจัดแนวในระนาบโคโรนัล (coronal), ซาจิตตัล (sagittal) และทรานสเวิร์ส (transverse) จะเปลี่ยนแปลงโมเมนต์ปฏิกิริยาของเบ้าอวัยวะเทียมอย่างเป็นระบบระหว่างการเดิน และคุณภาพของการจัดแนวมีความสัมพันธ์กับความแปรปรวนของการเดินในแต่ละก้าว ดังนั้นการปรับแต่งจึงเป็นแบบวนซ้ำ: มีการปรับเปลี่ยน ประเมินผลต่อการยืนและการเดิน และทำซ้ำกระบวนการจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่มั่นคงและสะดวกสบาย

Clinical relevance

การจัดแนวเป็นตัวกำหนดว่าภาระจะไปถึงรยางค์ที่เหลืออย่างไร และการเดินจะมีความมั่นคงและมีประสิทธิภาพเพียงใด และความสัมพันธ์ระหว่างการจัดแนวกับการรับน้ำหนักเป็นหัวใจสำคัญของการวิจัยชีวกลศาสตร์ของอวัยวะเทียม บทความนี้อธิบายหลักการและผลการวิจัยเหล่านั้นเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา ไม่ใช่ขั้นตอนสำหรับการจัดแนวหรือปรับแต่งอวัยวะเทียมของแต่ละบุคคล ซึ่งต้องอาศัยการสังเกตโดยตรงและการปรับเปลี่ยนอย่างเชี่ยวชาญ

Evidence & guidelines

หลักฐานส่วนใหญ่เป็นข้อมูลทางชีวกลศาสตร์: การศึกษาควบคุมที่ทำการปรับเปลี่ยนการจัดแนวและวัดโมเมนต์ปฏิกิริยาของเบ้าอวัยวะเทียม จลนศาสตร์ของข้อต่อ และความแปรปรวนของการเดิน ส่วนใหญ่เป็นการศึกษาในอวัยวะเทียมเหนือข้อเท้าและกลุ่มตัวอย่างขนาดเล็ก วรรณกรรมเหล่านี้อธิบายว่าการจัดแนวส่งผลต่อการรับน้ำหนักและการเดินอย่างไร มากกว่าที่จะกำหนดการจัดแนวที่เหมาะสมที่สุดเพียงอย่างเดียว ซึ่งยังคงเป็นเรื่องเฉพาะบุคคลสำหรับผู้ใช้แต่ละราย

Debates

มีเป้าหมายเชิงวัตถุประสงค์สำหรับการจัดแนวที่เหมาะสมที่สุดหรือไม่?

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการจัดแนวส่งผลต่อโมเมนต์ของเบ้าอวัยวะเทียมและความแปรปรวนของการเดินอย่างเป็นระบบ นักวิจัยจึงพยายามค้นหาตัวบ่งชี้เชิงวัตถุประสงค์ของการจัดแนวที่ดี แต่ค่าที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคลและเป้าหมายที่ขัดแย้งกันระหว่างความสะดวกสบาย ความมั่นคง และประสิทธิภาพ ดังนั้นการปฏิบัติจึงยังคงอาศัยการตัดสินใจแบบวนซ้ำ

Seminal works

• fiedler-2017
• hashimoto-2021
• hashimoto-2018

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างการจัดแนวแบบคงที่และการจัดแนวแบบพลวัตคืออะไร?

การจัดแนวแบบคงที่ถูกกำหนดในขณะที่ผู้ใช้ยืนนิ่ง เพื่อให้มั่นใจถึงท่าทางพักและการกระจายน้ำหนักที่ยอมรับได้ การจัดแนวแบบพลวัตเป็นการปรับแต่งอุปกรณ์โดยการสังเกตและวัดว่าบุคคลนั้นเดินจริงอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงการจัดแนวส่งผลต่อรยางค์ที่เหลืออย่างไร?

การเคลื่อนย้ายหรือการปรับมุมของส่วนประกอบจะเปลี่ยนตำแหน่งที่แรงปฏิกิริยาจากพื้นผ่านไปเมื่อเทียบกับเบ้าอวัยวะเทียม ซึ่งจะเปลี่ยนโมเมนต์และภาระที่เกิดขึ้นที่เบ้าอวัยวะเทียมและรยางค์ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบเหล่านี้เป็นไปอย่างเป็นระบบและสามารถวัดได้