تطبيق المبادئ البيوميكانيكية على أجهزة تقويم الأطراف السفلية
يتطلب التحكم في زاوية المفصل في مستوى تشريحي واحد نظامًا يشتمل على ثلاث قوى تصحيحية على الأقل. بالإضافة إلى تعظيم أذرع الرافعة ومجال تطبيق القوة، يجب تطبيق هذه القوى بطريقة تحترم التشريح الأساسي. على سبيل المثال، في حالة تقويم الركبة لمنع الانثناء، فإن المطلب الميكانيكي الحيوي هو تطبيق قوة موجهة خلفيًا على مستوى مفصل الركبة، يتم مواجهتها بقوتين موجهتين من الأمام في أعلى وأسفل الساق، على مسافة بعيدة بقدر الإمكان.
ومع ذلك، نظرًا لأن الرضفة لا تتحمل الضغط يجب تقسيم القوة الوسطى وتطبيقها فوق الرضفة وتحتها، بعد أن نجحت في تجنب منطقة عدم تحمل الضغط، لا يزال من المهم ميكانيكيًا أن يتم تطبيق القوى في أقرب وقت ممكن إلى مركز المفصل أعلى وأسفل مباشرة بدلاً من مسافة بعيدة. وتجدر الإشارة إلى أن تقسيم هذه القوة أعلى وأسفل الباتيلا لا يغير النظام من نظام ثلاثي القوة إلى نظام أربع قوى، لأن التأثير الصافي لقوة الانقسام لا يزال مكافئًا لقوة واحدة عند المفصل.
هناك طريقة أخرى لحساب أجهزة التقويم للتشريح الأساسي وهي التأكد من أن منطقة التقويم التي تطبق القوة التصحيحية على الجسم قد تم تشكيلها بعناية لتتناسب قدر الإمكان مع محيط الهياكل الهيكلية الأساسية. على سبيل المثال، يجب تشكيل قسم أي تقويم يستخدم القوة على عمود مشط القدم الخامس للتحكم في اختطاف مقدمة القدم (الدوران الخارجي) وهو انحراف في المحاذاة يُشاهد عادةً بالتزامن مع تكوّن القدم الخلفية (المفصل تحت الكعب)، بحيث يتناسب مع محيط العظم الأساسي بدلاً من محيط الأنسجة الرخوة التي تغطيها. التحميل المسبق للأنسجة الرخوة هو مفهوم ميكانيكي حيوي يضمن تطبيق القوى على الجسم بطريقة مقبولة، دون إنشاء مناطق ذات ضغط مرتفع.
التأثير الميكانيكي الحيوي غير المباشر لأجهزة التقويم
بالإضافة إلى القوى المباشرة التي يتم تطبيقها على الأطراف من خلال تقويم العظام، هناك أيضًا تأثيرات غير مباشرة ناتجة عن التفاعل مع المفاصل التشريحية أثناء حمل الوزن. عادةً ما يتم استخدام أجهزة تقويم الأطراف السفلية مع الأحذية، كما يتم استخدام خصائص الأحذية أيضًا عامل مهم يؤثر على كل من الحركية طوال دورة المشي، للتأكيد على أهمية الأحذية، قد يكون من المفيد في الرموز السريرية تضمين إشارة إليها في الوصفة العلاجية الكلية، على سبيل المثال، تركيبة أحذية مقوّمة في الكاحل والقدم بدلاً من مجرد أجهزة تقويم الكاحل.
تشمل اعتبارات تصميم الأحذية درجة ميل الحذاء (الفرق بين الكعب والوحيد) وتصميم الكعب وصلابة النعل وتصميم شكل النعل، إذا كان بإمكان جهاز التقويم والأحذية تعديل حركية الأجزاء لتصبح قريبة إلى الوضع الطبيعي، فإن اللحظات المتولدة ستكون أيضًا طبيعية تقريبًا. ومع ذلك، إذا لم يكن تصميم الجهاز التقويمي والأحذية هو الأمثل، فقد تؤدي اللحظات الخارجية الناتجة إلى زعزعة استقرار المفاصل القريبة أو تثبيتها بشكل مفرط.
يعد فهم حركيات الجزء الطبيعي أثناء دورة المشي والتركيز على حركيات الساق والفخذ طريقة فعالة لوصفات تقويم العظام وحل المشكلات إلا أمام الركبة وخلف الورك عندما يكون الفخذ مائلًا، كما يجب أن يحدث ميل الفخذ في الوسط إلى الموقف المتأخر جنبًا إلى جنب مع ساق مائل للسماح بإنتاج لحظات التمديد الخارجية المناسبة عند الركبة والورك.
هذا هو الأكثر أهمية في استخدام أجهزة تقويم الكاحل ولكنه ينطبق أيضًا وإن كان بدرجة أقل، في استخدام أجهزة التقويم للكاحل وتقويم الورك والركبة والكاحل والقدم، مفاصل الكاحل. ومع ذلك، حتى عند الإشارة إلى أجهزة التقويم ثابت على الرغم من أن حركيات مفصل الكاحل بحكم التعريف لا يمكن أن تكون طبيعية، فلا يزال من الممكن تكرار حركيات الساق شبه الطبيعية.
النجاح يتحدد أساسًا من خلال عاملين بيوميكانيكيين: تصميم جهاز التقويم وتصميم الأحذية وكلاهما يؤثر على الحركية من خلال معالجة نقطة تطبيق وحجم وخط عمل الجهاز التقويمي وعلاقته بالمفاصل، يمكن تعديل أذرع الرافعة الخارجية ولحظات عند الكاحل والركبة والورك.
مفاصل الكاحل مناسبة سريريًا في بعض الحالات. ومع ذلك، عند استخدامها من المهم أن تتذكر أن الخواص الحركية الجيدة لا يمكن أن تحدث إلا إذا تم تحقيق الحركة المناسبة للساق والفخذ خلال مرحلة الوقوف من دورة المشي. من المهم أيضًا أن نتذكر أنه في وجود تقلص عضلة الساق، فإن السماح لعطف ظهري الكاحل قد يسرق طول عضلة الساق من الركبة، مما يمنع التمدد الكامل.
التأثيرات الميكانيكية الحيوية المشتركة وغير المباشرة لأجهزة التقويم
يمكن رؤية أحد الأمثلة على التأثيرات الميكانيكية الحيوية المشتركة المباشرة وغير المباشرة لجهاز التقويم في علاج فرط تمدد الركبة في مرحلة الوقوف، كما قد يكون النهج المناسب هو استخدام مقوام الركبة لتطبيق نظام قوة من ثلاث نقاط مباشرة على الركبة لمنع فرط التمدد وقد تكون القوى التي يطبقها هذا الجهاز التقويمي عالية وربما لا تطاق.
ومع ذلك، إذا كان فرط التمدد ناتجًا جزئيًا عن المحاذاة الأمامية المفرطة فيما يتعلق بالركبة، ربما نتيجة لمدى ضيق عطف الظهر أو مواءمة تقلص الانثناء الأخمصي عن طريق استخدام كعب عالٍ بدرجة كافية على الحذاء أو استخدام قد يتيح إسفين الكعب، ربما كجزء من جهاز تقويم الكاحل، هذا يقلل من هذا المكون من المشكلة وبالتالي يقلل من حجم القوى المطلوبة من تقويم العظام.
