أشكال ومواد تصنيع الأجهزة التقويمية والأطراف الصناعية
المعادن والبلاستيك هي المواد الأساسية الأساسية المستخدمة في تقويم العظام والأطراف الصناعية، لفهم إجراءات التصميم والتصنيع الموصى بها، من الضروري معرفة أساسية بخصائص المواد المختلفة المتاحة، كما يجب أن يكون الممارس على دراية بهذه المواد من أجل التعامل مع كل من التصميمات القياسية والصعبة ومشاكل التصنيع ولديه القدرة على منع الأعطال الهيكلية أو الوظيفية للجهاز بسبب المادة.
يعتمد اختيار المادة الصحيحة لتصميم معين جزئيًا على فهم المبادئ الأولية للميكانيكا والمواد ومفاهيم القوى والتشوه وفشل الهياكل تحت الحمل وتحسين الخواص الميكانيكية عن طريق المعالجة الحرارية والتصلب (الإجهاد) أو بوسائل أخرى وتصميم الهياكل. على سبيل المثال، قد تشمل خيارات تقويم الركبة والكاحل والقدم عدة أنواع من الفولاذ وسبائك عديدة من الألومنيوم والتيتانيوم وسبائكه.
تشمل الاستخدامات المهمة ولكن الثانوية للمعادن الأخرى المسامير النحاسية أو النحاسية والألواح المتتالية من النحاس والنيكل والكروم. المواد البلاستيكية والأقمشة والمطاط والجلود لها مؤشرات واسعة وقد بدأ استخدام الهياكل المركبة (المصفوفة البلاستيكية بألياف التعزيز). وغالبًا ما يتم استخدام مجموعات معقدة من المواد بطريقة غير مناسبة من وجهة النظر المادية ولكنها مناسبة للتطبيق السريري المعين.
لا يساعد فهم هذه الخصائص في اختيار الجهاز وتصنيعه وإدارته فحسب، بل يمتد أيضًا إلى إدارة المريض والمعلومات التي سيغرسها الممارس في المرضى. مثال بسيط هو الجمع بين المواد غير المرنة مثل الحزام والبلاستيك الحراري، باستخدام برشام من سبيكة. على الرغم من الدعاية للمواد الغريبة، لا توجد مادة واحدة هي الدواء الشافي. أحد الأسباب هو أن التصميم الفردي يتطلب في كثير من الأحيان خصائص ميكانيكية متباينة (على سبيل المثال، الصلابة والمرونة المطلوبة في مقوام الكاحل والقدم لضبط ثني الظهر والانثناء الأخمصي الحر). بالإضافة إلى ذلك، نادرًا ما يُعرض على الممارسين مواقف سيستخدمون فيها مادة واحدة فقط أو بمواقف ذات تصميم واحد لن تتطلب تعديلًا أو تخصيصًا أو تغييرًا بمرور الوقت.
بشكل عام، يعتبر فهم الممارس للميكانيكا وقوة المواد، حتى لو كان بديهيًا أمرًا مهمًا خلال مرحلة التصميم. هناك حاجة إلى فهم عام للضغوط الناشئة عن تحميل الهياكل وخاصة من ثني الحزم، كما يمكن للممارس أن يقدر أهمية الطرق البسيطة التي تسمح بالتشوه المتحكم فيه أثناء التركيب وتوفر الصلابة أو المرونة كما هو موصوف وتقلل الكسر سواء من الصدمة أو التحميل المتكرر، تمت مناقشة عامة للمواد والنظرية المحددة المتعلقة بالتصميم والتصنيع والتثبيت التوجيهي واستكشاف الأخطاء وإصلاحها واعتبارات الفشل.
يجب مراعاة المعايير الدولية لعلم المصطلحات المستخدمة لوصف تقويم العظام والأطراف الصناعية وخصائص المواد ووحدات القياس (سواء كانت إمبريالية أو متريّة) بالإضافة إلى المبادئ الهندسية لوصف التأثيرات المختلفة للتحميل على هذه المواد ما لم تكن كذلك. على دراية بالتعريفات الخاصة للمصطلحات المستخدمة، يجب على الممارسين عمومًا تجنب استخدام مصطلحات محددة لصالح لغة وصفية أكثر موضوعية.
أشكال الأجهزة التقويمية
تعمل العديد من أجزاء تقويم العظام بنفس طريقة عمل الحزم، تخضع الأشرطة الجانبية العلوية للجهاز التقويمي لقوى جانبية تتسبب في ضغوط الانحناء، لا تختلف ضغوط الانحناء على العضو الذي يعمل كحزمة عن إجهاد التوتر أو الانضغاط أو القص النقي، حيث يعتمد الإجهاد على مقدار المنطقة وليس على شكل منطقة المقطع العرضي، كما يعتمد حجم ضغوط الانحناء على منطقة المقطع العرضي للعضو.
في حالة وجود شعاع، فإن الألياف العلوية للحزمة هي أقصى ضغط، في حين أن الألياف السفلية هي الحد الأقصى من التوتر، الضغوط في اتجاهات متعارضة وتنخفض باتجاه مركز المنطقة. في هذا الموقع، المسمى بالمحور المحايد، يكون الضغط صفراً، كما يتم توزيع أكبر قدر ممكن من المواد بعيدًا عن المحور المحايد يزيل الضغط وبالتالي يقلل الضغط الناتج على العضو. هذا التغيير في لحظة القصور الذاتي المساهمة في قوة شكل الجهاز هو عامل مؤثر في القوة الرئيسية يمكن للممارس التحكم فيه.
عند تصنيع جهاز تقويمي، يقوم أخصائي تقويم العظام المعتمد بوضع القضبان الجانبية للجهاز التقويمي للطرف السفلي الذي يحتوي على مناطق مستطيلة مستعرضة بحيث يكون البعد الطويل للمستطيل موازٍ للاتجاه الأمامي الخلفي، في هذا الوضع، تكون القضبان قادرة على مقاومة قوى أكبر وتكون أكثر صلابة مما كانت عليه في الاتجاه الأوسط الجانبي، كما يعتبر هذا التصميم وربط الأصفاد صحيحين إذا تم إنشاء أقصى القوى المتوقعة بواسطة قفل الركبة الذي يمنع الانثناء مما يجعل زيادة الصلابة مع الإشارة إلى لحظات الانحناء الجانبي الوسطى أمرًا مرغوبًا فيه.
