أجهزة التدخل التي تتحكم استخدام الطرف الاصطناعي

 

تعتبر عملية اتخاذ القرار بشأن أجهزة الإدخال التي ستوفر التحكم في المكونات التي تعمل بالطاقة الخارجية عملية معقدة، كما يجب النظر في التقييم والتقدير الكاملين للمحركات والأقراص المدمجة والإشارة الكهروضوئية وفصل الإشارة وطول الأطراف وسلامة الجلد، حيث يمثل اختيار أجهزة الإدخال للأجهزة التي تعمل بالطاقة الخارجية مجموعة واسعة وواسعة من استراتيجيات التحكم التي تتيح لجميع المرضى تقريبًا فرصة التحكم بنجاح في الأطراف الاصطناعية.

 

الوسيلة الأكثر شيوعًا والمفضلة للتحكم في الطرف الاصطناعي هي باستخدام إشارة مخطط كهربية العضل، حيث تستخدم هذه التقنية الإمكانات الكهربائية الصغيرة الناتجة عن تقلص العضلات المتبقية لتشغيل جهاز واحد أو أكثر، كما تسمح الدوائر الحديثة والمرشحات المتطورة لمعظم المرضى، حتى أولئك الذين لديهم إشارات صغيرة، بإمكانية التحكم المعقول.

 

أنظمة التحكم الكهرومغناطيسي

 

يحاول فني الأطراف الاصطناعية تحديد إشارتين مستقلتين في مجموعة من العضلات المقترنة فيزيولوجيًا (ناهض ومناهض) ويمكن لمرتديها تنشيط هذه الإشارات على نطاق واسع من شدة الانكماش لاستخدامها كمواقع أقطاب كهربائية، كما يتم وضعها عادةً فوق بقايا العضلات المثنية في الساعد للتحكم في الإمساك وبقايا العضلات الباسطة للتحكم في الإطلاق.

 

كثير من المرضى الذين يتدربون بشكل كافٍ يتقنون الانكماش المستقل لهذه المجموعات العضلية هم مرشحون لتحكم أكثر تعقيدًا، حيث يختار فني الأطراف الاصطناعية أنسب أقطاب كهربائية من الأحجام والتكوينات العديدة التي يتم تصنيعها، يختار الطرف الاصطناعي أيضًا الأقطاب الكهربائية على أساس ما إذا كانت تتطلب وضعًا بعيدًا أو غير بعيد لإلكترونيات التضخيم المسبق.

 

عند اختيار قطب عضلي ونظام التضخيم المسبق، يجب على أخصائي الأطراف الاصطناعية أن يفكر بعناية في الموقع والوظيفة والمكونات التي سيتم استخدامها. نظرًا لأن أقطاب الاستشعار غير البعيدة تحتوي على المضخم في حزمة القطب الكهربي، فإن المساحة الأقل ضرورية لإيواء الإلكترونيات في الطرف الاصطناعي. ومع ذلك، فإن وضع المضخم بالقرب من القطب الكهربي يزيد من خطر أن يؤدي العرق إلى تعطيل الوظيفة الإلكترونية، يجب أن تأخذ اختيارات القطب الكهربي في الاعتبار كمية الأنسجة الرخوة الموجودة على الطرف المتبقي ووجود أو عدم وجود نسيج ندبي والوسط المادي الذي سيتم إنشاء الواجهة به.

 

تفسير الانقباضات العضلية والاستجابة للأطراف الاصطناعية

 

يمكن للعديد من المكونات تفسير الانقباضات العضلية الكبيرة أو الصغيرة والسريعة أو البطيئة والاستجابة للأطراف الاصطناعية بطريقة متناسبة وربط سرعة وقوة تشغيل الجهاز بسرعة تقلص العضلات تحت موقع القطب العضلي، كما يتيح هذا التحكم المتدرج للمريض تطوير استراتيجيات دقيقة للغاية للسرعة وقوة القبضة، يعد التحكم المستقل المطور جيدًا في العضلات المعادية أيضًا شرطًا أساسيًا لاختيار الوضع والذي يستخدم أنواعًا مختلفة من تقلص نفس مجموعات العضلات لأداء مهام مختلفة.

 

يستخدم العديد من المرضى الذين يرتدون بدلة كهربائية عضلية عبر الشعاع الانصمام المشترك السريع لبقايا عضلات الساعد للتبديل بين التحكم في اليد ووحدة المعصم. بالنسبة لأولئك الذين لديهم أطراف اصطناعية عبر الجسم، يتم استخدام الانكماش السريع للكتف المثنية والباسطة للتبديل بين التحكم في الكوع الإلكتروني واليد، كما يتطلب الاختيار الفعال للوضع مع الانكسار المشترك أن يقوم المريض بإطلاق عضلات معادية فوق عتبة محددة مسبقًا في نفس اللحظة تقريبًا.

 

يجد العديد من المرضى هذه التقنية صعبة عندما يبدأ تدريب التحكم، يعتمد اختيار الوضع على التوقيت المتزامن تقريبًا لتقلص العضلات المناهضة والعدائية. ومع ذلك، يركز العديد من المستخدمين الجدد للأطراف الاصطناعية الكهربائية العضلية في وقت مبكر على قوة الانكماش في محاولة لزيادة اتساع الإشارة، بدلاً من إنتاج الانكماش المشترك السريع المطلوب.

 

إذا كان المريض يعاني أو كان غير قادر على إتقان اختيار وضع الانقسام التعاوني، فإن الاستراتيجيات البديلة متاحة دائمًا، كما يمكن أن يستخدم فني الأطراف الاصطناعية وحدات تحكم قابلة للبرمجة للسماح بنشاط عضلي معقد لا يرتبط عمومًا بالمهام اليومية كمحفز لاختيار الوضع. بالإضافة إلى ذلك، تسمح العديد من الأنظمة للمستخدم بوضع افتراضي يعود إليه محدد الوضع بعد فترة زمنية محددة مسبقًا.

 

تأثير المعالجات الدقيقة على تركيب الأطراف الاصطناعية

 

كان للمعالجات الدقيقة القابلة للبرمجة تأثير إضافي على تركيب الأطراف الاصطناعية، أنها تسمح للجهاز الاصطناعي بتجربة استراتيجيات متعددة دون الحاجة إلى استبدال الأجهزة، قبل توفر المعالجات الدقيقة القابلة للبرمجة، تم تأمين المكونات الكهربية العضلية للمرضى الفرديين دون الاستفادة من التقييم السريري في الوقت الفعلي، كما أتاح التحكم في المعالجات الدقيقة للجهاز التعويضي تعظيم إمكانات إعادة تأهيل المريض ضمن بنية جهاز واحد، تستمد الفوائد الهائلة أيضًا من القدرة على حفظ تكوينات البرامج واستعادتها ومعالجتها بسهولة وسرعة مع ملاحظات المريض الفورية.

 

يسمح ذلك لمستخدمي الأطراف الاصطناعية بتجربة استراتيجية للتحكم ثم التقدم إلى استراتيجيات بديلة برفاهية العودة إلى الاستراتيجية والإعدادات الأصلية الدقيقة بسرعة، كما تسمح وحدات التحكم القابلة للبرمجة للأفراد الذين تعرضوا لعمليات بتر حديثة بتعظيم التحكم الفسيولوجي الحالي لديهم ثم التقدم إلى المزيد بشكل ملحوظ الاستراتيجيات المعقدة والمتضمنة دون الحاجة إلى استبدال المكونات أو التخلي عن طرف اصطناعي للتعديل.

 

يتم استخدام ثلاث طرق أساسية لبرمجة المعالج الدقيق. في الطريقة الأولى، يتم إجراء تعديلات على الإلكترونيات من خلال اتصال مباشر بجهاز كمبيوتر محمول أو كمبيوتر مشابه باستخدام واجهة رسومية، يتيح الاتصال البيني اللاسلكي أو تنفيذ مقابس التشفير التقييم الفعال وتعديل استراتيجيات التحكم.

 

استراتيجيات التحكم البديلة

 

إذا كان من الصعب جدًا السيطرة على التحكم الكهربائي العضلي الفعال للمريض فورًا بعد جراحة البتر (أو كان غير مناسب بسبب مشاكل الانصمام الجانبي)، فقد يختار فني الأطراف الاصطناعية استخدام مفتاح التحكم كوسيلة بديلة لتشغيل مكونات الأطراف الصناعية الكهربائية، لا يتطلب التحكم بالتبديل وجود مستشعرات كهربائية عضلية على الجلد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التحكم في مفتاح التحكم في الإمساك الوظيفي والإفراج بسهولة إلى حد ما من قبل معظم مستخدمي الأطراف الاصطناعية الجدد، دون الحاجة إلى وقت التدريب الملموس اللازم للأنظمة الكهربية العضلية.

 

تتطلب أنظمة التحكم بالتبديل حركة صغيرة للغاية لتحريكها وعادةً ما تكون الرحلة بالمليمترات وقوة في كسور الأرطال وهذا يجعلها أكثر فاعلية من الأجهزة المبكرة بعد الجراحة ذات المكونات التي تعمل بالطاقة والتي تتطلب رحلات كبلية أو قفل أو فتح الكوع الاصطناعي. الانسيابية الصغيرة وقوة الضوء اللازمتين لإشراك التحكم في المفتاح تجعل استخدام الأطراف الاصطناعية ممكنًا للأفراد الذين يعانون من محدودية نطاق الحركة أو القوة.

 

تسمح هذه التقنية بالتدخل المبكر مع التعرض المحدود للضغوط على الطرف المتبقي المبتور مؤخرًا، كما أنها تتيح للمستخدمين الجدد تطوير قوة القبضة الوظيفية في غضون فترة زمنية قصيرة، عند استخدام المفاتيح لتشغيل المكونات الاصطناعية التي تعمل بالطاقة خارجيًا، فإن التحكم النسبي (إجراء متدرج حيث يكون عمل الجهاز متناسبًا مع الجهد المبذول لبدء تشغيله) غير ممكن.

 

بالإضافة إلى استخدامها في التركيبات المبكرة بعد الجراحة، يمكن أيضًا استخدام المفاتيح في الأطراف الاصطناعية النهائية. على الرغم من تنشيط معظم المفاتيح عن طريق سحب كابل أو حزام يتم تنشيط التطبيقات الأخرى عن طريق الضغط على رافعة أو زر، بعض المفاتيح معقدة بطبيعتها لأن لها وظائف عديدة يحددها موضع المفتاح.

 

ومعظم المفاتيح ليس لديها القدرة على توفير إخراج نسبي للتحكم في المكونات الكهربائية، يمكن اعتبار غياب التناسب عاملاً مقيدًا في العديد من تطبيقات التحكم في المفاتيح ولتحقيق التناسب الحقيقي، سيكون من الضروري استخدام المقاوم المؤازر أو المقاوم للاستشعار، تقوم هذه الأجهزة بتفسير السفر (الرحلة) المطبق على النظام وترجمة هذا الإدخال كميًا باستخدام مخرجات كهربائية محددة مسبقًا.

 

يمكن لهذه الأجهزة أيضًا ترجمة القوة في وقت واحد أو بشكل مستقل مع رحلة لإنشاء مخرجات متناسبة، ومن الممكن التحكم النسبي في جميع الأجهزة التي تعمل بالكهرباء، التي تمكن المرضى من تحقيق مستويات غير مسبوقة من التحكم الدقيق في المحركات وتغير السرعة للنشاط الماهر، لقد مكنت التكنولوجيا هذا التحكم النسبي من زيادة توسيع الغلاف الوظيفي للطرف الاصطناعي، مع محركات وقوابض دفع عالية السرعة تتيح تحكمًا سريع الاستجابة.