خصائص ووظائف الأقدام الاصطناعية
القدم الاصطناعية هي أساس الطرف الاصطناعي، من الناحية المثالية، يجب أن يكرر وظائف القدم العادية، إذا كانت القدم الاصطناعية ستحل محل القدم الطبيعية، فيجب أن تؤدي الوظائف التالية:
- محاكاة حركة المفاصل ونشاط العضلات: حيث تسمح القدم العادية بانثناء ظهري وانثناء أخمصي وانقلاب سلس من ملامسة العجلة إلى أخمص القدمين.
- محاكاة نشاط العضلات: للقدم التشريحية والحافة بنية عصبية عضلية معقدة تسمح بتحكم كبير في أنشطة الحركة مثل الجري والقفز والموازنة على الأسطح الضيقة أو الوقوف على قدم واحدة.
- امتصاص الصدمات: تحتاج القدم إلى امتصاص القوى المتولدة عند ملامسة الكعب مع السماح بالتقدم السلس للقدم بشكل مسطح وأصابع القدم.
- قاعدة دعم ثابتة: يجب أن تعمل القدم على ثبات الجسم أثناء مرحلة الوقوف من المشي وكذلك أثناء الأنشطة مثل الجري والقفز والليونة.
تقليدياً، تم تصنيف القدم الاصطناعية على أنها تقليدية ومحور واحد ومحور متعدد وعارضة مرنة واستجابة ديناميكية (تُعرف أيضًا باسم تخزين الطاقة والعودة وتخزين الطاقة والمرن الديناميكي)، كما تحتوي أقدام الاستجابة الديناميكية بشكل عام على نوع من العارضة التي تشبه الزنبرك والتي تخزن الطاقة عند ملامسة الكعب أو التحميل ثم تطلقه في وضعية نهائية.
تتضمن غالبية الأقدام المستخدمة اليوم نوعًا من الاستجابة الديناميكية، حيث يمكن أن تكون مفصلية أو غير مفصلية ويمكن أن تتكون من مواد مختلفة مثل البلاستيك أو ألياف الكربون. بالإضافة إلى ذلك، قد تتضمن القدم الكاحل أحادي المحور ومحاكاة عطف الأخمص والظهر بشكل محدود أو تعدد المحاور، بالإضافة إلى محاكاة الانقلاب، كل هذه الحركات سلبية، استجابة لمحفز خارجي مثل ملامسة العجلة أو السطح غير المستوي.
وظائف القدم الاصطناعية
معظم الأقدام الصناعية المستخدمة اليوم هي في الواقع هجينة، تجمع بين الخصائص لتحقيق أقصى قدر من الوظيفة، أكثر المجموعات شيوعًا هي القدم التي تحتوي على محاور متعددة بقدم استجابة ديناميكية، كما أن القدم الاصطناعية، القدم الأكثر استخدامًا في العالم منذ أكثر من 50 عامًا، لها مكان ضئيل في سوق المكونات المتطورة تقنيًا اليوم.
وهناك ميل بين الأطباء لاستخدام قدم الاصطناعية التقليدية للأفراد المسنين الذين قد يمشون بشكل محدود فقط. ومع ذلك، هناك بعض الأدلة على أن القدم الاصطناعية مع عارضها الصلبة وعدم استجابة الموقف الداخلي قد يزيد في الواقع من وقت الوقوف المزدوج ويقلل من كفاءة المشي.
قد يستفيد الشخص ذو القدرة المحدودة على المشي والحاجة إلى استقرار الركبة في الواقع أكثر من خصائص الاستجابة الديناميكية للقدم أحادية المحور. اليوم، تعتبر القدم الاصطناعية مفيدة بشكل أساسي للأطفال الصغار والرضع الذين لم يحققوا مشية خطوة واحدة، كما أنها تستخدم في العديد من دول العالم الثالث لتكلفتها المنخفضة وسهولة تصنيعها وقلة صيانتها.
المريض الوحيد الذي لا يستطيع الاستفادة من قدم الاستجابة الديناميكية على مستوى ما هو الفرد الذي لا يقوم بتحميل مقدمة القدم في مشية طبيعية ولا يقوم بتنشيط آلية الاستجابة، كما يجب تزويد جميع الأفراد الآخرين بخلط متعدد المحاور وقدم مع بعض الاستجابة الديناميكية، يتم تحديد درجة العائد من خلال مستوى نشاط الفرد ووزن الجسم وللأسف الموارد المالية.
كيفية التحكم بالقدم الاصطناعية
قد يرغب الشخص النشط في مستوى أعلى من العودة ولكن الشخص الخفيف الوزن قد لا يكون قادرًا على التحكم في القدم بشكل مناسب، كما ترتبط درجة الاستجابة أيضًا بالمواد الموجودة داخل القدم. بشكل عام، وجد أن تلك المصنوعة من ألياف الكربون تحقق عائدًا أعلى من تلك المصنوعة من البلاستيك، وزن القدم هو أيضا الاعتبار ونظرًا لأن القدم في نهاية الطرف الاصطناعي، فمن المعتقد عمومًا أن الأخف وزنا هو الأفضل.
ومع ذلك، فإن القدم الخفيفة جدًا يمكن أن تقلل من إحساس المريض بمكان وجود القدم في الفضاء وقد تجعل المشي على الرمال أو العشب العالي أمرًا صعبًا. بشكل عام، تكون الأقدام متعددة المحاور أثقل إلى حد ما من أقدام المحور الواحد ولكن تحسين الوظيفة والكفاءة يخففان من مشاكل الوزن.
هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من أقدام الاستجابة الديناميكية في السوق، بما في ذلك بعضها الذي يتضمن القدرة على تغيير ارتفاع العجلة على الحذاء، نظرًا لأن الطرف الاصطناعي يتماشى مع الحذاء الموجود على الطرف الاصطناعي، فإن التغييرات في ارتفاع الكعب، مثل الانتقال من حذاء جري إلى حذاء رسمي، ستغير المحاذاة، كما تسمح العديد من أقدام الاستجابة الديناميكية بتغييرات طفيفة في ارتفاع الكعب وبعضها، مثل قدم (Elation)، يسمح بما يصل إلى 5 سنتيمترات.
الخصائص الميكانيكية للأقدام الاصطناعية
هناك العديد من الدراسات التي تقارن الخواص الميكانيكية للأقدام الاصطناعية المختلفة، كانت هناك أيضًا العديد من الدراسات حول استجابات الإنسان للأقدام المختلفة. المشكلة هي أن هذه الدراسات لديها القليل من القواسم المشتركة والنتائج يصعب مقارنتها، كما قد تظهر دراسة ميكانيكية وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين بعض الأقدام بينما يرى المرضى تحسنًا وظيفيًا وتعبًا غير ثابت مع بعض القدمين على الآخرين، حيث وجد الباحثون ارتباطًا ضئيلًا بين إدراك المريض لوظيفة الأقدام المختلفة والنتائج المهمة إحصائيًا للدراسات الميكانيكية الحيوية.
واقترحوا أن طرق التحليل الأحدث قد تساعد الطبيب عند اختيار قدم لمريض معين، كما يحتاج أخصائي العلاج الطبيعي ومساعد المعالج الفيزيائي الذي يعمل مع المريض الفردي إلى فهم خصائص القدم الاصطناعية لتقييم أي مشاكل في المشي قد تحدث كمكونات، فإن فني الأطراف الاصطناعية هو الشخص الأكثر دراية بمختلف الأقدام وخصائصها ويحتاج إلى المشاركة في أي وصفة طبية اصطناعية.
اليوم، حركة القدم الاصطناعية مستجيبة وغير فعالة، بينما القدم الطبيعية توفر الحركة النشطة، كان هناك بحث كبير في السنوات الأخيرة حول تطوير خلخال يعمل بالطاقة من شأنه أن يوفر حركة نشطة حسب الحاجة للأنشطة الوظيفية، حيث كشف مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مؤخرًا عن كاحل يعمل بالطاقة يوفر حركة نشطة للمشي والصعود والنزول على السلالم وصعود التل والهلال.
تم اختباره على ثلاثة أفراد مصابين بالدم عن طريق الحقن ووجد أن الكاحل الذي يعمل بالطاقة يقلل من استهلاك الطاقة بحوالي 20 ٪، على الرغم من أن المكونات السلبية أثقل من المكونات، كما تم الإبلاغ أيضًا من قبل مريض واحد لتقليل الانزعاج في الظهر لأنه لا يتطلب الكثير من حركة الورك والجذع لأداء مستوى عالٍ، كما طور الباحثون كاحلًا هوائيًا تجريبيًا آليًا يحاكي الحركة الطبيعية للعضلة المعوية، كشفت دراستهم مرة أخرى عن استخدام أقل للطاقة مع الكاحل الكهربائي وأشارت إلى أن وتر العرقوب لعب دورًا رئيسيًا في الدفع، وطور اخرون (Proprio®foot) الذي يشتمل على الذكاء الاصطناعي وأجهزة الاستشعار المتخصصة لتقديم بعض المساعدة في الأوقات الحرجة في المشي وعند النهوض من الكرسي.
