كيفية تصنيع الأطراف الاصطناعية

إنّ هدف الأذرع والأرجل الاصطناعية أو الأطراف الاصطناعية إلى إعادة درجة من الوظيفة الطبيعية لمبتوري الأطراف، من المحتمل أنّ الأجهزة الميكانيكية التي تسمح لمبتوري الأطراف بالمشي مرة أخرى أو الاستمرار في استخدام اليدين كانت مستخدمة منذ العصور القديمة وأبرزها هو ساق الوتد البسيطة.

تاريخ صناعة الأطراف الاصطناعية:

لم يكن الإجراء الجراحي للبتر ناجح إلى حد كبير حتى حوالي 600 قبل الميلاد ابتكر صانعو الدروع في العصور الوسطى أول بدلات صناعية متطورة، باستخدام حديد قوي وثقيل وغير مرن لصنع أطراف لا يستطيع المبتورون السيطرة عليها، حتى مع وجود المفاصل المفصلية التي اخترعها (Ambroise Paré) في القرن السادس عشر لم يستطع مريض البتر أن ينثني كما يشاء.

كانت الأيدي الاصطناعية في ذلك الوقت تقليد معقد للأيدي الحقيقية، إلا أنها لم تكن وظيفية بصورة استثنائية، أما الأطراف العلوية التي قام بيتر باليف من برلين بتطويرها في عام 1812 لمبتوري الأطراف تحت الكوع وفان بيترسن في عام 1844 لمبتوري الكوع، كانت وظيفية غلا أنها لا تزال أقل من المثالية، شهد القرن التاسع عشر العديد من التغييرات وبدأ معظمها مبتوري الأطراف أنفسهم.

اخترع مبتور يدعى (DW Dorrance) جهاز طرفي ليتم استخدامه بدلاً من اليد في عام 1909، كان دورانس الذي فقد ذراعه اليمنى في حادث غير راضي عن الأذرع الاصطناعية المتاحة في ذلك الوقت، حتى اختراعاته كانوا يتألفون من مقبس من الجلد وإطار فولاذي ثقيل وكان لديهم إما يد تجميلية ثقيلة في قفاز أو يد ميكانيكية بدائية أو خطاف سلبي غير قادر على التسخين المسبق.

اخترع دورانس خطاف منفصل تم تثبيته على الكتف المقابل، ويمكن فتحه بحزام عبر الظهر وإغلاقه بأشرطة من المطاط، لا يزال جهازه الطرفي (الخطاف) يمثل تقدم كبير لمبتوري الأطراف لأنّه أعاد قدراتهم السابقة للتوتر إلى حد ما، لا تزال تستخدم الخطافات المعدلة حتى اليوم.

شهد القرن العشرون أكبر تقدم في الأطراف الصناعية، حيث أنتجت مواد مثل اللدائن الحديثة أجهزة تعويضية قوية ووزنها خفيف أكثر من الأطراف المصنوعة في السابق من الحديد والخشب، البلاستيك الجديد والأصباغ هي المسؤولة عن خلق بشرة تبدو واقعية إلى حد ما، كان التطور المثير في القرن العشرين هو تطوير الأطراف الاصطناعية الكهربية العضلية.

تتضمن الكهرباء العضلية استخدام إشارات كهربائية من عضلات ذراع المريض لتحريك الطرف، بدأ البحث في أواخر الأربعينيات في ألمانيا الغربية وبحلول أواخر الستينيات أصبحت الأجهزة الكهربية العضلية متاحة للبالغين، في العقد الماضي تم تزويد الأطفال أيضاً بأطراف كهربائية عضلية، في السنوات الأخيرة تمّ استخدام أجهزة الكمبيوتر لمساعدة مبتوري الأطراف في تركيب أطرافهم الاصطناعية.

مواد أولية لصناعة الأطراف الاصطناعية:

يتكون الجهاز التعويضي النموذجي من مقبس مُجهز خصيصاً وهيكل داخلي وأساور الركبة وأحزمة تعلقها بالجسم وجوارب اصطناعية تخفف منطقة التلامس، تمّ إخضاع تصنيع الأطراف الصناعية لعدة تغيّرات على عدة مستويات وبعضها يرتبط باختيار المواد، يجب أن يكون الجهاز التعويضي خفيف الوزن في الغالب وبالتالي فإنّ الكثير منها مصنوع من البلاستيك.

عادة ما يكون المقبس مصنوع من مادة البولي بروبيلين، حلت معادن خفيفة الوزن مثل التيتانيوم والألومنيوم محل الكثير من الفولاذ في الصرح، يتم استخدام سبائك هذه المواد بشكل متكرر، كان أحدث تطور في تصنيع الأطراف الاصطناعية هو استخدام ألياف الكربون لتشكيل عمود خفيف الوزن، تُصنع أجزاء معينة من الأطراف من الخشب والمطاط.

حتى يومنا هذا تصنع القدمان من رغوة اليوريثان مع بناء عارضة داخلية خشبية، المواد الأخرى الشائعة الاستخدام هي المواد البلاستيكية مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والأكريليك والبولي يوريثين، الجوارب الاصطناعية مصنوعة من عدد من الأقمشة الناعمة والقوية، كانت الجوارب فس السابق تُصنع من الصوف وكذلك بعض الجوارب الحديثة، والتي من الممكن صنعها من القطن أو من مواد تركيبية مختلفة.

كيفية تصنيع الأطراف الاصطناعية:

على الرغم من أنّ بعض الأجزاء يتم تصنيعها حسب الطلب، إلا أنّ العديد من الأجزاء يتم تصنيعها في مصنع وإرسالها إلى فني الأطراف الاصطناعية، ثمّ يتم تجميعها في منشأة فني الأطراف الاصطناعية وفقاً لاحتياجات المريض، في عدد قليل من المرافق تكون الأطراف مصنوعة خصيصاً من البداية إلى النهاية.

القياس والصب:

تعتبر الدقة والاهتمام بالتفاصيل أمر مهم في تصنيع الأطراف الاصطناعية؛ لأنّ الهدف هو الحصول على طرف يقترب قدر الإمكان من أن يكون مريح ومفيد مثل الطرف الطبيعي، قبل بدء العمل على تصنيع الطرف يقيّم فني الأطراف الاصطناعية حالة البتر ويقوم بأخذ فكرة أو قراءة رقمية للطرف المتبقي، ثم يقيس أطوال أجزاء الجسم ويقوم بتحديد موقع العظام والأوتار في الجزء المتبقي من الطرف.

باستخدام الانطباع والقياسات يقوم فني الأطراف الاصطناعية بعمل قالب جبس للجذع، هذا هو الأكثر شيوعاً مصنوع من جص باريس؛ لأنه يجف بسرعة ويعطي انطباع تفصيلي، من قالب الجبس يتم إنشاء نموذج إيجابي.

صنع المقبس:

يتم تسخين ورقة من اللدائن الحرارية الشفافة في فرن كبير ثم يتم تشكيلها بالفراغ حول القالب الموجب، في هذه العملية يتم وضع اللوح المسخن ببساطة فوق الجزء العلوي من القالب في غرفة مفرغة، إذا لزم الأمر يتم تسخين الورقة مرة أخرى، بعد ذلك يتم امتصاص الهواء بين اللوح والقالب من الغرفة مما يؤدي إلى انهيار اللوح حول القالب وإجباره على الشكل الدقيق للقالب.

هذه الصفيحة البلاستيكية الحرارية هي الآن مقبس الاختبار، إنه شفاف حتى يتمكن فني الأطراف الاصطناعية من التحقق من الملاءمة، قبل عمل المقبس الدائم يعمل فني الأطراف الاصطناعية مع المريض للتأكُّد من أن تجويف الاختبار مناسب بشكل صحيح، في حالة الساق المفقودة يمشي المريض، وهو يرتدي تجويف الاختبار ويقوم فني الأطراف الاصطناعية بفحص المشية.

يُطلب من المريض كذلك شرح ما يشعر به، ثم يتم ضبط مقبس الاختبار وفقاً لإدخال المريض وإعادة المحاولة، نظراً لأن المادة التي يصنع منها مقبس الاختبار هي لدائن حرارية يمكن إعادة تسخينها لإجراء تعديلات طفيفة في الشكل، يمكن أيضاً تزويد المريض بجوارب أكثر سمك لملاءمة أكثر راحة، ثم يتم تشكيل المقبس الدائم، نظراً لأنه مصنوع عادةً من مادة البولي بروبيلين يمكن تشكيله على قالب بنفس طريقة مقبس الاختبار.

تصنيع البدلة:

توجد الكثير من الطرق لصناعة أجزاء الطرف الاصطناعي، تُصنع القطع البلاستيكية مثل مواد الرغوة الناعمة التي تستعمل كبطانات أو حشوة بعدة مسارات مثل تشكيل البلاستيك، يتضمّن ذلك التشكيل بالفراغ وحقن القولبة، حيث يُسحب البلاستيك من خلال القالب ويمكن صب الأبراج المصنوعة من التيتانيوم أو الألومنيوم بالقالب، في هذه العملية يتم دفع المعدن السائل إلى قالب صلب بالشكل المناسب.