إعادة التأهيل للأشخاص الذين يعانون من مفاصل الركبة الاصطناعية

إعادة التأهيل للأشخاص الذين يعانون من مفاصل الركبة الاصطناعية

بعد البتر الذي يشمل مفصل الركبة، يواجه الأشخاص صعوبة كبيرة في مهام الحركة أكثر من أولئك الذين تظل ركبهم سليمة. بدون الركبة والعضلات التي تتحكم فيها، يجب على مستخدم الطرف الاصطناعي التحكم في انثناء الركبة بطرق جديدة لتجنب السقوط، إن أبسط طريقة للبقاء مستقرًا هي استخدام وحدة ركبة مقفلة ميكانيكيًا، كما يفضل بعض مستخدمو الأطراف الاصطناعية الأقدم في السن أمان الركبة المغلقة على الركبة غير المقفلة.

إذا لم يتم قفل الركبة، فيمكن الحفاظ على ثبات الركبة ببساطة من خلال محاذاة محاور الوصلة جنبًا إلى جنب مع قوة العضلات الألوية للأطراف المتبقية. ومع ذلك، فإن العديد من مستخدمي الأطراف الاصطناعية الذين يرغبون في السير في المجتمع بثبات إضافي يستفيدون من الوحدات الأكثر تطورًا غير الأطراف الاصطناعية للركبة، ركبتا فرامل الاحتكاك المنشط بالوزن هي وحدات غير الأطراف الاصطناعية للركبة تتحكم في انثناء الركبة عند التحميل الأولي وخلال معظم مراحل الوقوف، كما يعمل حمل الوزن على الطرف الاصطناعي على تنشيط مقاومة الكبح القوية لانثناء الركبة حتى عندما تكون الركبة مثنية قليلاً، إذا تم ثني الركبة أكثر من 20 درجة، فلن يتم توفير مقاومة للثني مما يجعل نزول السلم أو التعثر صعبًا.

توفر الوحدات الهيدروليكية غير الأطراف الاصطناعية للركبة مقاومة كافية لانثناء الركبة التي تحمل الوزن بما يتجاوز 20 درجة للسماح بالنزول المتدرج للسلالم أو الحواجز، كما توفر الركبتان الهيدروليكية أو الهوائية أيضًا مستويات متفاوتة من المقاومة لانثناء الركبة أثناء مرحلة التأرجح لتقليل عدم التناسق بين انثناء الركبة السليمة والاصطناعية بسرعات مشية مختلفة، إن وضعي المقاومة المختلفين في الركبتين الهيدروليكية يجعلان هذه الوحدات مثالية لأولئك القادرين على التحرك بسرعات مختلفة واجتياز مجموعة متنوعة من الأسطح مثل تلك الموجودة في المجتمع.

ومع ذلك، فإن هذه الركبتين تتطلبان حركات محددة أثناء المشي لتوفير إشارة ميكانيكية، مثل قوة تمدد مفرط للركبة لا تقل عن 0.1 ثانية في طور الوقوف الطرفي، للتبديل بين مستويين مختلفين من المقاومة المطلوبة لمرحلة وقوف تحمل الوزن وغير مرحلة التأرجح الحاملة للوزن.

أهمية دعم الطرف الحامل للوزن

إذا لم يتم تحقيق إشارة كافية في نهاية مرحلة التأرجح، فلن يتم تطبيق المقاومة المناسبة لدعم الطرف الحامل للوزن وقد يحدث السقوط. بدلاً من ذلك، إذا لم يتم تحقيق العصا في نهاية مرحلة الوقوف، فقد تظل الساق صلبة في مرحلة التأرجح مما يؤدي إلى نمط مشية غير ملائم. نتيجة لذلك، يجب أن يكون المستخدم حريصًا على التحرك بحركة الورك المناسبة لمنع التعثر، كما يجب على مستخدمي الأطراف الاصطناعية غير الأطراف الاصطناعية للركبة استخدام تقنيات تعويضية للأنشطة الأخرى.

على سبيل المثال، للانتقال من وضعية الجلوس، يضع مرتديها بشكل عام وزنًا أكبر على الطرف السليم ويعتمد على تلك الساق والذراعين حسب الحاجة لرفع أنفسهم للوقوف. وعند الجلوس، يلزم إزالة وزن الساق الاصطناعية من أجل ثني الركبة بسهولة، تضع مثل هذه الأنشطة الأساسية ضغطًا إضافيًا على الطرف السليم والذي يمكن أن يساهم في الإبلاغ المتكرر عن آلام أسفل الظهر والأطراف الصوتية بين مستخدمي  الأطراف الاصطناعية.

ومن الأمثلة الأخرى على المنحدرات المنحدرة وهو نشاط معروف بصعوبة لمستخدمي الأطراف الاصطناعية عبر الفخذ. غالبًا ما يؤدي طول الخطوة المطابق لطرف الصوت إلى زاوية ركبة اصطناعية تتجاوز نطاق الأمان البالغ 20 درجة تقريبًا للتحكم في طور الوقوف الهيدروليكي أو وحدة الركبة المفعلة بالوزن، وبالتالي يتعلم معظم مستخدمي الأطراف الاصطناعية اتخاذ خطوات قصيرة جدًا . أخيرًا، يعد صعود السلالم خطوة فوق خطوة صعبة للغاية لأي مستخدم اصطناعي عبر الفخذ ويتطلب عمومًا استخدام دعامة إذا كانت الخطوة ذات ارتفاع قياسي.

جراحة تركيب مفصل الركبة

على عكس الأطراف الاصطناعية غير الأطراف الاصطناعية للركبة التي تستخدم المحاذاة أو الركبتين المقفلتين أو فرامل الاحتكاك التي تنشط بالوزن والآليات الهيدروليكية أو الهوائية، تشتمل الأطراف الاصطناعية الأطراف الاصطناعية للركبة على معالج دقيق على متن الطائرة لحساب البيانات من أجهزة استشعار إلكترونية مختلفة وتوفير تعديلات في الوقت الفعلي أثناء أنشطة المستخدم.

كما يتيح معالج الكمبيوتر إجراء تعديلات سريعة في مقاومة الركبة أثناء التحكم في كل من مرحلتي التأرجح والوقوف، وعادةً ما يكون ذلك باستخدام مكونات تعمل بالهواء المضغوط أو هيدروليكي، حيث تسمح سرعة المعالجات الدقيقة الحالية بأخذ عينات البيانات من المستشعرات في الأطراف الاصطناعية للركبة بسرعات تصل إلى 50 مرة في الثانية لتوفير استجابة أكبر للحركات الفردية مما يمكن أن تقدمه الأطراف الاصطناعية للركبة الهوائية والهيدروليكية غير الأطراف الاصطناعية للركبة.

تتطلب المعايرة أن يسير مرتديها بسرعات بطيئة وعادية وسريعة لحوالي 12 مترًا (40 قدمًا)، ثم يتعامل مرتديها مع السلالم والمنحدرات بحيث يمكن ضبط مستويات مقاومة الركبة المناسبة، وقد يكون من الضروري إجراء تعديلات إضافية حيث يتحمل المستخدم وزنًا أكبر على الطرف الاصطناعي ويشارك في المزيد من الأنشطة.

إن تقدم الأطراف الاصطناعية للركبة لها مجموعة متنوعة من وظائف التحكم في التأرجح والوقوف، بما في ذلك تمديد الركبة في مرحلة التأرجح المقاومة وانثناء الركبة وثني الركبة في طور الوقوف المقاوم وتمديد الركبة في مرحلة الوقوف بالطاقة وحركات الركبة المغلقة أو غير المؤمنة (المجانية) ومجموعات متنوعة من أجل تطبيقات وظيفية محددة.

تقدم الأطراف الاصطناعية للركبة مقاومة الركبة في مرحلة الوقوف ضمن نطاق من 0 إلى 35 درجة، كما هو الحال مع الوحدات غير الأطراف الاصطناعية للركبة التي تحتوي على وظائف التحكم في طور التأرجح والوقوف، يجب على الأطراف الاصطناعية للركبة التبديل بين الوظائف المختلفة، تستقبل وحدات الأطراف الاصطناعية للركبة البيانات من أجهزة استشعار مختلفة، مثل الضغط الأخمصي على مناطق القدم المختلفة والتي تشير إلى جزء من مرحلة الوقوف وخاصة التحميل الأولي.

آليات التحكم في مفاصل الركبة الدقيقة

تعمل الأطراف الاصطناعية للركبة عن طريق أجهزة الاستشعار التي تنقل المدخلات إلى المعالجات الدقيقة والتي تحول البيانات بحيث يمكن توفير المخرجات المناسبة. في بعض الحالات، يسمح الذكاء الاصطناعي لـ الأطراف الاصطناعية للركبة بالتكيف مع تحركات المستخدم في الأنشطة المختلفة، كما يوفر نوعان من الآليات مدخلات إلى الأطراف الاصطناعية للركبة، وهما الحسابية والتفاعلية، تستخدم آليات التحكم الحسابية أجهزة استشعار لاكتشاف الحركة والقوى وإرسال هذه المعلومات إلى جهاز كمبيوتر يقوم بمعالجة المعلومات وضبط المقاومة التي توفرها آلية الركبة لاستيعاب الاختلافات التي تحددها البيانات. على سبيل المثال، سيتم تفسير 70٪ من وزن الجسم الذي يتحمله القدم التي تحمل الوزن على أنه يحدث أثناء مرحلة الوقوف مما يؤدي إلى مقاومة كاملة لانثناء الركبة.

يكتشف التعرف على الأنماط أو مستشعرات الإشارة الكهرومغناطيسية بدء الحركة، حيث تختلف وظيفة الطرف العلوي بشكل واضح عن وظيفة الطرف السفلي. يتم تعديل حركة الذراع بشكل أساسي من خلال الجهاز العصبي المركزي المتغير معرفيًا لأداء أعمال معقدة مثل استيعاب مجموعة متنوعة من الأطعمة.

وفي الطرف السفلي، تتضمن معظم الوظائف اليومية المشي  والذي يتم تعديله بواسطة الحبل الشوكي ومولدات النمط المركزي دون العديد من الاختلافات الحركية الدقيقة، بينما لا يرغب مستخدم الطرف الاصطناعي في التفكير في كل خطوة من متوسط ​​6000 خطوة يتم إجراؤها كل يوم، فقد يجلب المستقبل تحكمًا تفاعليًا للطرف الاصطناعي من خلال المدخلات الكهربية العضلية، حيث توضح التجارب الأولية مع الأشخاص الذين يعانون من بتر أطرافهم السفلية باستخدام تقنية كهربية العضل في بيئة افتراضية أن الأقطاب الكهربائية الموجودة في عضلات الطرف السفلي المتبقي يمكن استخدامها لتسهيل حركات معينة، كما هو معتاد في الأطراف الاصطناعية الكهربية العضلية.

وبمجرد إدخال بيانات المستشعر وتحديد المعالج الدقيق الوظيفة التي تحدث، يمكن أن يوفر الأطراف الاصطناعية للركبة نوعين من إخراج حركة الركبة: المقاومة أو المساعدة بالطاقة، الأكثر شيوعًا أن الأطراف الاصطناعية للركبة تقاوم الحركة والتي يمكن اعتبارها قوة غريبة الأطوار، معظم وظائف الركبة في المشي غير مركزية، سواء كانت مقاومة ثني الركبة في الموقف المبكر أو مقاومة تمدد الركبة في مرحلة التأرجح النهائي. من خلال توفير المقدار المناسب من المقاومة من خلال النطاق المطلوب للحركة، كما تعمل الأطراف الاصطناعية للركبة مساعدة مرتديها على المشي بسرعات متنوعة ونزول السلالم والمنحدرات بأقل صعوبة.