Cơ cấu khớp gối giả

Cơ cấu khớp gối giả là các thành phần khớp nối của một bộ phận giả xuyên đùi (trên đầu gối) điều chỉnh cách khớp gối gập và chống lại sự sụp đổ trong khi đi bộ. Chúng phải giữ cho khớp gối ổn định khi chi chịu trọng lượng ở tư thế đứng và cho phép nó gập một cách trơn tru trong giai đoạn đu, với các thiết kế từ bản lề cơ học đơn giản đến các bộ phận thủy lực và điều khiển bằng vi xử lý điều chỉnh hành vi của chúng theo thời gian thực.

Definition

Cơ cấu khớp gối giả là khớp nối của một bộ phận giả xuyên đùi cung cấp sự ổn định trong giai đoạn đứng và sự gập có kiểm soát trong giai đoạn đu, sử dụng các phương tiện cơ học, thủy lực, khí nén hoặc dựa trên vi xử lý để điều chỉnh chuyển động và sức cản.

Scope

Chủ đề này bao gồm chức năng của khớp gối giả trong chu kỳ dáng đi, các loại cơ cấu chính — khớp gối một trục và đa tâm, giảm chấn ma sát và chất lỏng, và khớp gối điều khiển bằng vi xử lý — cùng với bằng chứng về ảnh hưởng của chúng đến sự ổn định, té ngã và khả năng di chuyển. Đây là một tổng quan tham khảo về các thành phần khớp gối, không phải là hướng dẫn kê đơn hoặc lắp đặt.

Core questions

• Khớp gối giả cung cấp sự ổn định trong giai đoạn đứng như thế nào trong khi vẫn cho phép gập trong giai đoạn đu?
• Khớp gối một trục, đa tâm, thủy lực và điều khiển bằng vi xử lý khác nhau như thế nào?
• Những lợi ích về chức năng và an toàn nào, chẳng hạn như giảm té ngã, có liên quan đến điều khiển bằng vi xử lý?
• Những lợi ích này được đo lường như thế nào và bằng chứng mạnh mẽ đến mức nào?

Key concepts

• Ổn định giai đoạn đứng
• Kiểm soát giai đoạn đu
• Khớp gối một trục so với đa tâm
• Giảm chấn ma sát, khí nén và thủy lực
• Điều khiển bằng vi xử lý
• Ổn định tự nguyện so với vốn có
• Phục hồi sau vấp ngã và nguy cơ té ngã

Mechanisms

Một khớp gối giả phải chống lại sự gập khi chi chịu tải để không bị khuỵu, nhưng vẫn cho phép gập trong giai đoạn đu để bàn chân không chạm đất. Khớp gối một trục xoay quanh một điểm và dựa vào sự căn chỉnh và khả năng kiểm soát hông của người dùng để ổn định; khớp gối đa tâm (liên kết nhiều thanh) dịch chuyển tâm quay hiệu quả của chúng để tăng cường sự ổn định vốn có trong tư thế đứng và hỗ trợ nâng mũi chân. Các bộ phận ma sát, khí nén hoặc thủy lực làm giảm chấn động trong giai đoạn đu để nhịp đi có thể thay đổi. Khớp gối điều khiển bằng vi xử lý bổ sung các cảm biến và bộ điều khiển điều chỉnh sức cản thủy lực hoặc từ lưu biến theo từng khoảnh khắc, tăng sức cản trong tư thế đứng để giúp ngăn ngừa vấp ngã và điều chỉnh giai đoạn đu theo tốc độ đi bộ. Các cơ chế này được đánh giá thông qua các thước đo về sự ổn định, té ngã, khả năng di chuyển và chi phí năng lượng.

Clinical relevance

Hành vi của cơ cấu khớp gối ảnh hưởng đến mức độ tự tin khi đi bộ, quản lý dốc và cầu thang, và tránh té ngã của một người, tất cả đều là những mối quan tâm trung tâm sau khi cắt cụt xuyên đùi, vì vậy việc hiểu các lựa chọn sẽ cung cấp thông tin cho các quyết định chung trong phục hồi chức năng. Chủ đề này mô tả các thành phần và bằng chứng để tham khảo và giáo dục; nó không cung cấp hướng dẫn kê đơn hoặc lắp đặt cá nhân.

Evidence & guidelines

Các đánh giá hệ thống báo cáo rằng khớp gối điều khiển bằng vi xử lý có liên quan đến các lợi ích bao gồm ít vấp ngã và té ngã hơn, và cải thiện khả năng di chuyển cho một số người dùng, đặc biệt là những người đi bộ hạn chế trong cộng đồng, nhưng chúng cũng lưu ý đến các thiết kế nghiên cứu và thước đo kết quả không đồng nhất. Các đánh giá nhấn mạnh rằng kích thước hiệu ứng thay đổi và các lợi ích nên được cân nhắc với chi phí và mục tiêu cá nhân.

History

Khớp gối giả đã phát triển từ các bản lề khóa đơn giản và ma sát không đổi đến các liên kết đa tâm và các bộ phận điều khiển bằng chất lỏng (khí nén và thủy lực) cung cấp khả năng kiểm soát giai đoạn đu với nhịp đi thay đổi. Sự ra đời của khớp gối điều khiển bằng vi xử lý từ những năm 1990 trở đi đã mang lại khả năng điều chỉnh sức cản theo thời gian thực, được điều khiển bằng cảm biến, đánh dấu một sự thay đổi hướng tới kiểm soát tư thế đứng và giai đoạn đu thích ứng.

Debates

Đối với những người dùng nào thì khớp gối điều khiển bằng vi xử lý xứng đáng với chi phí của chúng?

Các đánh giá cho thấy lợi ích về chức năng và an toàn của khớp gối vi xử lý, bao gồm cả ở những người đi bộ hạn chế trong cộng đồng, nhưng sự thay đổi về chất lượng bằng chứng và kích thước hiệu ứng, cùng với chi phí và trọng lượng cao hơn, khiến ranh giới về ứng cử viên phù hợp vẫn còn gây tranh cãi.

Seminal works

• kannenberg-2014
• theeven-2013
• hahn-2021

Frequently asked questions

Khớp gối giả điều khiển bằng vi xử lý là gì?

Đó là một khớp gối giả sử dụng các cảm biến và một vi xử lý tích hợp để điều chỉnh sức cản đối với sự gập theo thời gian thực trong suốt chu kỳ dáng đi, nhằm cải thiện sự ổn định trong tư thế đứng và kiểm soát giai đoạn đu so với các khớp gối hoàn toàn cơ học.

Tại sao khớp gối giả phải cân bằng giữa sự ổn định và sự gập?

Khớp gối phải chống lại sự gập khi chi chịu trọng lượng để không bị sụp đổ, nhưng vẫn cho phép khớp gối gập trong giai đoạn đu để bàn chân không chạm đất; thiết kế và kiểm soát cơ chế nhằm đạt được cả hai điều này.