أنظمة تصنيع الطرف الاصطناعي عبر الفخذ
يمكن تصنيع الطرف الاصطناعي عبر الفخذ إما بنظام هيكلي أو عضلي، كما يتم توفير قوة تحمل الوزن والشكل التجميلي للأطراف الاصطناعية الهيكلية من خلال غلاف مصفح يشتمل على التجويف ومكوِّن الركبة والساق وكتلة الكاحل، هذا النظام متين ولا يتطلب سوى القليل من الصيانة ولكن لا يمكن إعادة تنظيمه أو تعديله بسهولة. في نظام الهيكل الداخلي، تأتي قوة تحمل الأثقال من الصرح الداخلي الذي يربط وحدة الركبة بالقدم الاصطناعية، كما يتم توفير الشكل التجميلي للطرف الاصطناعي من خلال غطاء رغوي ناعم، منحوت ليعكس الطرف المتبقي وهو مناسب فوق التجويف ووحدة الركبة والصرح.
يتم تغطية هذه القشرة الرغوية بدورها بجوارب تجميلية أو جلد سيليكون لتحقيق لون البشرة المطلوب، كما يتمتع نظام الهيكل الداخلي بميزتين متميزتين: فالجهاز التعويضي قادر بسرعة على ضبط محاذاة الطرف الاصطناعي وتبادل المكونات المعيارية أو استبدالها بسهولة. هذا مفيد بشكل خاص حيث يصبح مستخدمو الأطراف الاصطناعية الجدد أكثر كفاءة في التحكم في وحدة الركبة الخاصة بهم أو عندما يؤدي تقدم الحركة إلى احتياجات وظيفية مختلفة (على سبيل المثال، المشاركة في الأنشطة الرياضية)، كما قد تكون متانة الرغوة وأغطية مستحضرات التجميل مشكلة لبعض مستخدمي الأطراف الاصطناعية، خاصةً عندما تكون أنشطة العمل أو أوقات الفراغ متطلبة جسديًا أو تحدث في بيئات قاسية.
وحدات الركبة الاصطناعية
يصعب تكرار وظيفة مفصل الركبة البشري، (Henschke Mauch) الذي طور أنظمة التوجيه الهيدروليكي للصواريخ خلال الحرب العالمية الثانية، حول معرفته الكبيرة وإبداعه إلى تصميم الركبة الاصطناعية الهيدروليكية للمحاربين القدامى الذين بترت أطرافهم بعد الحرب وعلق قائلاً إنه كان من الأسهل بكثير تصميم صاروخ كبير بنظام مراقبة قادر على المناورة لمئات الأميال بدلاً من تكرار الركبة البشرية، الركبة التشريحية هي مفصل زليلي معدل.
يسمح محور الإزاحة للركبة بالدوران بالإضافة إلى الثني والبسط، مما يجعلها عمليا ثلاثة مفاصل ملفوفة في واحدة، نظرًا لأن معظم الركبتين الاصطناعية تعمل في مستوى واحد من الحركة، فمن الصعب تكرار عمل الركبة التشريحية بشكل كامل. نتيجة لذلك، يصعب على الفرد الذي يستخدم طرفًا اصطناعيًا عبر الفخذ أن يمشي بكفاءة وبشكل تجميلي مثل أي شخص يستخدم طرفًا اصطناعيًا.
آليات الركبة الاصطناعية لها وظيفتان أساسيتان. أولاً، لمحاكاة المشية الطبيعية، يجب أن تنثني الركبة الاصطناعية وتمدد بسلاسة خلال مرحلة التأرجح في المشية، كما يتم تحديد سرعة أو معدل تقدم قصبة الساق أثناء التأرجح من خلال الخصائص الميكانيكية (الاحتكاك أو المقاومة) لوحدة الركبة الاصطناعية. ثانيًا، يجب أن تظل الركبة الاصطناعية مستقرة بينما يتدحرج وزن الجسم للأمام فوق القدم الاصطناعية أثناء مرحلة الوقوف في المشي، تختلف الفئات الرئيسية لوحدات الركبة الاصطناعية شائعة الاستخدام فيما يتعلق بكيفية وإلى أي درجة تنجز هاتين المهمتين، كما تتوفر وحدات الركبة المختلفة في إصدارات الهيكل الداخلي والهيكل العظمي.
وحدات الركبة أحادية المحور
الركبة أحادية المحور تحاكي مفصل بسيط وتسمح للساق الاصطناعية بالتأرجح بحرية في الثني والبسط، كما يتم تحقيق استقرار الركبة في مرحلة الوقوف من خلال الجمع بين وضع وحدة الركبة فيما يتعلق بخط الوزن (المحاذاة) والتحكم العضلي (نشاط تمديدات الورك).
تتميز هذه الركبة بأنها خفيفة الوزن ومتينة ومنخفضة الصيانة ولكن بسبب حركتها غير المقيدة، لا تتمتع باستقرار ميكانيكي متأصل. لهذا السبب فهو غير مناسب للأفراد الذين لديهم أطراف متبقية قصيرة نسبيًا والذين يفتقرون إلى الميزة الميكانيكية للرافعة الفخذية الطويلة للتحكم العضلي في وحدة الركبة أو لأولئك الذين تعرض استقرارهم للخطر لأسباب أخرى. على الرغم من أنه يمكن تخصيص مسار تقدم قصبة الساق أثناء مرحلة التأرجح (التي يتم تحديدها من خلال إعداد الاحتكاك للركبة)، إلا أن استجابة الإيقاع تكون في حدها الأدنى بمجرد أن تكون المقاومة قد بدأت.
سوف يتأرجح طرف الطرف الاصطناعي للأمام بنفس المعدل، بغض النظر عن سرعة المشي. نتيجة لذلك، غالبًا ما يحدث تأثير مسموع عندما تصل الركبة إلى الامتداد الكامل للتشغيل مع الركبة أحادية المحور، يجب على الفرد استخدام نمط تخطي على الطرف السليم أثناء انتظار الطرف الاصطناعي لإكمال مرحلة التأرجح وبدء ملامسة الكعب الأولية. الركبة أحادية المحور مخصصة بشكل أساسي للمرضى الذين لديهم أطراف متبقية طويلة والذين يمكنهم تثبيت الركبة طوعًا من خلال تمديد الورك النشط مقابل الجدار الخلفي للأطراف الاصطناعية.
وحدات الركبة متعددة المراكز
تحتوي الركبة أحادية المحور على مركز دوران ثابت، بينما تحتوي الركبة متعددة المراكز على مركز دوران متحرك. مثل الركبة البشرية تدور الركبة متعددة المراكز حول أكثر من محور واحد من خلال نظام ربط أربعة قضبان أو أكثر، كما يعزز الموقع القريب والخلفي لمركز الدوران اللحظي ثبات الركبة أثناء مرحلة الوقوف في المشي.
عندما تنثني وحدة الركبة أثناء مرحلة التأرجح، يؤدي المحور متعدد المراكز للحركة إلى تقصير نسبي للطرف الاصطناعي البعيد (مكونات الساق والقدم)، مما يعزز خلوص إصبع القدم خلال مرحلة التأرجح وهو مفيد بشكل خاص للأفراد الذين لديهم أطراف متبقية طويلة أو فك مفصل الركبة لأن مركز الدوران المتغير يسمح للساق بالثني تحت الفخذ عند الجلوس، مما يؤدي إلى مظهر طبيعي وتجميل أكثر لأطوال الفخذ والساق، كما أن ثبات طور الوقوف المتأصل لوحدة الركبة متعددة المراكز يجعلها خيارًا للأفراد الذين لديهم أطراف متبقية قصيرة أو ضعف ملحوظ في بواسطات الورك. العيب الرئيسي للركبة متعددة المراكز بمفاصلها الميكانيكية المتعددة هو متانتها.
وحدات ركبة التحكم في الموقف
تحتوي ركبة التحكم في الموقف على آلية فرملة يتم تنشيطها عند الضغط على الوزن من خلال الركبة أثناء مرحلة الوقوف في المشي. الهدف من آلية الكبح هو منع (أو على الأقل تقليل) انثناء الركبة غير المرغوب فيه أثناء الوقوف، كما يمكن تعديل حساسية آلية الكبح لتتناسب مع مستوى نشاط الفرد وقدرته على التحكم في الركبة طواعية.
إذا تم الاتصال الأولي عندما لا يتم تمديد الركبة بالكامل، كما هو الحال عند المشي على أرض غير مستوية، فإن آلية الكبح توفر ثباتًا ميكانيكيًا إضافيًا لمنع الركبة من الالتواء بسرعة. أثناء مرحلة التأرجح، تعمل وحدة ركبة التحكم في الموقف المنشط بالوزن مثل الركبة أحادية المحور ولها عيوب مماثلة، كما يحدث تقدم الساق الاصطناعية بنفس المعدل بغض النظر عن التغيرات في سرعة المشي، الحد الأدنى من استجابة الإيقاع موجود. غالبًا ما يتم وصف هذا النوع من وحدة الركبة للأفراد الذين خضعوا لبتر مؤخرًا والذين لديهم أطراف متبقية قصيرة أو ضعف في تمديدات الورك وإلا فسيواجهون صعوبة في تثبيت ركبهم الاصطناعية بشكل فعال.
بالنسبة للمرضى الذين يجب أن يعتمدوا على الاستقرار الميكانيكي في الموقف، غالبًا ما تكون الركبة المفضلة هي ركبة القفل اليدوي. هذه الوحدة هي أساسًا ركبة ذات محور واحد مع إضافة آلية دبوس القفل، كما يتم قفل الدبوس تلقائيًا بنقرة مميزة عندما يتم تمديد الركبة بالكامل. الأفراد الذين يستخدمون وحدة القفل اليدوي للركبة يمشون مع تثبيت ركبهم الاصطناعي في الشد. على الرغم من أن الركبة المنغلقة توفر أقصى قدر من الثبات الميكانيكي في الموقف، إلا أنها تقلل بشكل كبير من قابلية الحركة وخلوص القدم في التأرجح.
غالبًا ما يكون الطرف الاصطناعي مناسبًا ليكون أقصر قليلاً من الحافة الجانبية الصوتية لتسهيل خلوص أصابع القدم أثناء تأرجح الطرف الاصطناعي، كما يمكن لمرتدي الطرف الاصطناعي فتح الركبة يدويًا عن طريق التلاعب بالبكرة أو نظام الرافعة المرفق بالجزء الخارجي من السنخ. غالبًا ما تُستخدم هذه الوحدة في بدلة التدريب الأولية للمرضى عندما يكون التوازن أو التحمل أو التعاون أمرًا صعبًا.
