Bàn tay giả và thiết bị đầu cuối chi trên

Bàn tay giả và thiết bị đầu cuối chi trên là các bộ phận cuối cùng của bộ phận giả cánh tay tương tác với các vật thể, cung cấp khả năng cầm nắm, kẹp hoặc kẹp kiểu móc. Chúng khác nhau cả về hình thức — bàn tay giải phẫu so với móc chia và công cụ — và cách người dùng điều khiển chúng, từ hệ thống cáp điều khiển bằng cơ thể đến các thiết bị cơ điện được điều khiển bằng tín hiệu cơ.

Definition

Thiết bị đầu cuối chi trên là bộ phận ở cuối bộ phận giả cánh tay thực hiện chức năng cầm nắm — một bàn tay giả, móc hoặc công cụ chuyên dụng — và có thể được vận hành bằng sức cơ thể thông qua dây đeo và cáp hoặc bằng điều khiển cơ điện (myoelectric) được điều khiển bằng tín hiệu cơ.

Scope

Chủ đề này bao gồm chức năng và thiết kế của các thiết bị đầu cuối chi trên, các chiến lược điều khiển chính (điều khiển bằng cơ thể và cơ điện, bao gồm nhận dạng mẫu và tái phân bố thần kinh cơ đích), và sự đánh đổi giữa sự khéo léo, phản hồi, trọng lượng và độ tin cậy. Đây là một tổng quan tham khảo về các bộ phận và điều khiển chi trên, không phải là hướng dẫn kê đơn hoặc lắp đặt.

Core questions

• Thiết bị đầu cuối chi trên phải cung cấp những chức năng cầm nắm nào, và bàn tay và móc khác nhau như thế nào?
• Các chiến lược điều khiển bằng cơ thể và cơ điện hoạt động như thế nào?
• Nhận dạng mẫu và tái phân bố thần kinh cơ đích mở rộng khả năng điều khiển các thiết bị đa chức năng như thế nào?
• Những sự đánh đổi nào tồn tại giữa sự khéo léo, phản hồi, trọng lượng và độ tin cậy?

Key concepts

• Thiết bị đầu cuối (bàn tay, móc, công cụ)
• Các kiểu cầm nắm và kẹp
• Điều khiển bằng cơ thể (vận hành bằng cáp)
• Điều khiển cơ điện (vận hành bằng nguồn ngoài)
• Điều khiển trực tiếp so với nhận dạng mẫu
• Tái phân bố thần kinh cơ đích
• Phản hồi cảm giác và trọng lượng thiết bị

Mechanisms

Thiết bị đầu cuối tạo ra khả năng cầm nắm thông qua các bề mặt đối diện (ngón tay hoặc răng móc) mở và đóng. Các thiết bị điều khiển bằng cơ thể sử dụng dây đeo và cáp để chuyển động vai hoặc xương bả vai mở hoặc đóng thiết bị, mang lại cho người dùng một số phản hồi lực vốn có thông qua cáp. Các thiết bị cơ điện phát hiện tín hiệu điện từ các cơ còn lại thông qua các điện cực bề mặt và chuyển đổi chúng thành các hành động của thiết bị; trong điều khiển trực tiếp, một cặp vị trí cơ điều khiển mở và đóng, trong khi điều khiển nhận dạng mẫu diễn giải các mẫu hoạt động cơ phối hợp để chọn giữa nhiều chức năng hơn. Tái phân bố thần kinh cơ đích phẫu thuật chuyển hướng các dây thần kinh còn lại đến các cơ dự phòng, tạo ra các vị trí điều khiển trực quan bổ sung và cải thiện các tín hiệu có sẵn để điều khiển cơ điện đa chức năng. Các thiết kế đánh đổi sự khéo léo và số lượng kiểu cầm nắm với trọng lượng, chi phí, độ bền và phản hồi cảm giác hạn chế mà các thiết bị hiện tại cung cấp.

Clinical relevance

Việc lựa chọn thiết bị đầu cuối và chiến lược điều khiển định hình mức độ một người có thể thực hiện các công việc hàng ngày và mức độ họ dễ dàng chấp nhận và tiếp tục sử dụng bộ phận giả chi trên, vì vậy việc hiểu rõ các lựa chọn hỗ trợ các quyết định chung trong phục hồi chức năng. Chủ đề này mô tả các thiết bị, phương pháp điều khiển và bằng chứng để tham khảo và giáo dục; nó không cung cấp hướng dẫn kê đơn, lắp đặt hoặc phẫu thuật cá nhân.

Evidence & guidelines

Bằng chứng về kiểm soát bộ phận giả chi trên bao gồm các nghiên cứu có kiểm soát và một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên cho thấy rằng, đối với những người dùng được chọn có tái phân bố thần kinh cơ đích, kiểm soát nhận dạng mẫu có thể vượt trội hơn kiểm soát trực tiếp thông thường trong các nhiệm vụ chức năng. Phần lớn bằng chứng rộng hơn bao gồm các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và các nghiên cứu lâm sàng nhỏ, và tỷ lệ bỏ sử dụng bộ phận giả chi trên cao vẫn là một thách thức được công nhận trong lĩnh vực này.

History

Các bộ phận giả chi trên từ lâu đã dựa vào các móc chia và bàn tay điều khiển bằng cơ thể được vận hành bằng hệ thống dây đeo và cáp. Điều khiển cơ điện sử dụng tín hiệu cơ còn lại đã phát triển trong suốt cuối thế kỷ XX, và những tiến bộ sau đó trong bàn tay đa khớp, điều khiển nhận dạng mẫu và tái phân bố thần kinh cơ đích nhằm mục đích mở rộng số lượng chức năng mà người dùng có thể điều khiển một cách trực quan.

Debates

Liệu các bàn tay cơ điện và đa khớp tiên tiến có vượt trội hơn các thiết bị đơn giản hơn trong sử dụng hàng ngày không?

Các nghiên cứu có kiểm soát, bao gồm một thử nghiệm ngẫu nhiên sau tái phân bố thần kinh cơ đích, cho thấy điều khiển nhận dạng mẫu có thể vượt trội hơn điều khiển trực tiếp trong các nhiệm vụ, tuy nhiên các thiết bị điều khiển bằng cơ thể vẫn giữ lợi thế về độ bền, trọng lượng và phản hồi, và tỷ lệ bỏ sử dụng cao làm phức tạp các tuyên bố về sự vượt trội tổng thể.

Seminal works

• kuiken-2009
• hargrove-2017

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa thiết bị đầu cuối điều khiển bằng cơ thể và cơ điện là gì?

Các thiết bị điều khiển bằng cơ thể được vận hành cơ học thông qua dây đeo và cáp được điều khiển bằng chuyển động cơ thể, trong khi các thiết bị cơ điện sử dụng điện cực để phát hiện tín hiệu cơ và động cơ điện để mở và đóng thiết bị đầu cuối.

Tái phân bố thần kinh cơ đích là gì?

Đây là một thủ thuật phẫu thuật chuyển hướng các dây thần kinh còn lại đến các cơ dự phòng để chúng tạo ra các tín hiệu điều khiển bổ sung, có thể cung cấp các vị trí trực quan hơn để điều khiển bộ phận giả cơ điện đa chức năng.