أهمية استخدام الحاسوب في صناعة أجهزة تقويم الكاحل والقدم

 

أصبح ضبط أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية معترفًا به على نطاق واسع كوسيلة لتحسين محاذاة القدم، فيما يتعلق بمراكز دوران المفاصل، لتعزيز تطبيع الحركية المشتركة، كما يمكن إنجاز عملية ضبط أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية بشكل موضوعي أو شخصي اعتمادًا على التكنولوجيا المتاحة لممارس تقويم العظام (على سبيل المثال، تحليل المشي ثلاثي الأبعاد، أنظمة ناقل الفيديو أو المراقبة السريرية الأساسية وردود فعل المريض).

 

ومع ذلك، فإن العديد من أخصائيي تقويم العظام لم يدمجوا هذه الأداة بعد في ممارساتهم السريرية اليومية، كما حدد مسح مقطعي لأخصائيي تقويم العظام المسجلين في المملكة المتحدة أن 50 ٪ فقط من المشاركين يستخدمون أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية كممارسة سريرية قياسية وأن هناك نقصًا في الفهم فيما يتعلق بالمبادئ الرئيسية لضبط أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية بين أولئك الذين شاركوا في الدراسة .

 

الشرط الأساسي للتدخلات الناجحة وضبط أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية هو الزاوية المثلى للكاحل في أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية، المعتقدات الشائعة هي أن أجهزة التقويم يجب أن تكون دائمًا 90 درجة أو أن مواضع ثني الظهر والنباتات مقبولة، لكن الانثناء العضلي غير مقبول، كما تستخدم أجهزة تقويم القدم ومجموعة الأحذية مجموعة متنوعة من أجهزة التقويم وقد يكون استخدام الانثناء الأخمصي ضروريًا. بالإضافة إلى ذلك، قد يزيد  أجهزة تقويم القدم المنحني الأخمصي من طول الوحدة العضلية ويسهل تمديد الركبة في المشية ويسمح للوحدة العضلية الوترية بأن تكون في الطول الأمثل لإنتاج القوة وتمنع تطور تشوهات القدم العظمية الناتجة عن الاستطالة القسرية أو الكب داخل جهاز التقويم.

 

يعد تحديد وفهم الوضع المحايد تحت الكعب للقدم في الفرد المصاب بالشلل الدماغي نقطة انطلاق رئيسية لتوجيه تصميم صفيحة القدم وطول الصفيحة القدمية، يجب أن يتحكم جهاز التقويم بشكل فعال في حركة الكاحل ويحافظ على الوضعية المناسبة للعظم ومقدمة القدم وأن يكون له جهاز تقويم يساوي الحد الأقصى لطول عضلة الساق.

 

التحفيز الكهربائي الوظيفي

 

أظهرت دراسة أجراها باحثون من المعاهد الوطنية للصحة أن نظام WalkAide  ،Innovative Neurotronics، أوستن، تكساس، يحسن الحركة لدى الأطفال المصابين بتدلي القدم المرتبط بالشلل الدماغي. هذه أول تجربة سريرية على استخدام جهاز التحفيز الكهربائي الوظيفي لتدلي القدم لدى الأطفال المصابين بالشلل الدماغي.

 

يطبق WalkAide تيارات كهربائية منخفضة المستوى مباشرة على العصب الشظوي (أي العصب الحركي الذي يتحكم في حركة الكاحل والقدم)، مما يؤدي إلى تقلص العضلات الذي يرفع القدم في الوقت المناسب أثناء دورة المشي، يستخدم الجهاز مقياس تسارع مضمنًا لتحديد التوقيت المناسب للتحفيز مع كل خطوة، كما جمعت الدراسة بيانات ثلاثية الأبعاد لحركة الأطراف السفلية لـ 19 طفلاً مصابًا بالشلل الدماغي تتراوح أعمارهم من 7 إلى 20 عامًا باستخدام نظام التقاط الحركة المحوسب المكون من 10 كاميرات، تم توثيق أنماط مشية الأطفال وهم يمشون مع WalkAideat وبدونه ومع السرعات المختارة ذاتيًا ثم بأقصى سرعتها، في كلتا السرعتين مع WalkAide، زاد انثناء ظهري الكاحل المصاب بشكل ملحوظ خلال مرحلة التأرجح.

 

تحمل المشاركون في هذه الدراسة بئر WalkAide وساروا بشكل أسرع مقارنة بالمشي حافي القدمين وأظهروا تحسنًا في ثني الظهر مقارنةً بارتداء الأحذية والمشي حافي القدمين خلال فترة التقييم التي تبلغ 7 أشهر. بالإضافة إلى ذلك، عند الاختيار بين WalkAide وبروتوكول العلاج السابق، اختار 95٪ من الأطفال في الدراسة الاستمرار في WalkAide، خلصت الدراسة إلى أن المرضى قد يستمرون في التحسن مع استمرار استخدام التحفيز الكهربائي، وهي ليست نتيجة متوقعة لأجهزة التقويم التقليدية وتذكر أن فهم الآلية الأساسية لهذا التحسين بمرور الوقت يتطلب مزيدًا من التحقيق.

 

التصميم بمساعدة الحاسوب

 

شهد أولئك الذين بدأوا في مجال تقويم العظام والأطراف الصناعية قبل القرن الحادي والعشرين تغييرًا جذريًا في الطريقة التي يقدم بها أخصائيو تقويم العظام والأطراف الاصطناعية رعاية المرضى وتصنيع الأجهزة، لقد أتاح التقدم السريع في التصميم بمساعدة الكمبيوتر وتكنولوجيا التصنيع بمساعدة الكمبيوتر فرصة كبيرة لكفاءة العمل والتعاون بالإضافة إلى التعديلات الموضوعية والقابلة للتكرار.

 

قد لا يتم استخدام الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد لكل مريض في كل مرة ولكن بشكل متزايد أصبحت الطريقة المفضلة أكثر من اللازم للصب بالجبس التقليدي، تُستخدم الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد لإنشاء سحابة نقطية من العينات الهندسية على سطح الموضوع، كما يمكن بعد ذلك استخدام هذه النقاط لاستقراء شكل الموضوع وهي عملية تسمى إعادة الإعمار.

 

هناك نوعان أساسيان من الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد المستخدمة حاليًا في تقويم العظام والأطراف الصناعية: الليزر والضوء المنظم (الأبيض)، تصدر أشعة الليزر أشعة مركزة صغيرة جدًا، مما يجعلها دقيقة وموثوقة، كما تستخدم الماسحات الضوئية المهيكلة مصادر الضوء الأبيض مثل الهالوجين لعرض نمط شبيه بالبطانيات من البكسلات التي تتشوه عندما تصطدم بالسطح المستهدف، يتم إنشاء الشكل ثلاثي الأبعاد من قياسات تستند إلى تشوهات نمط الضوء.

 

هناك عدد من الفوائد لاستخدام تصميم بمساعدة الحاسوب كجزء من عملية تصنيع الجهاز النظري والتعويضي:

 

  • تعني الماسحات الضوئية المحمولة بسهولة أنه يمكن فحص المرضى في معظم الأماكن.

 

  • عملية أسرع بدون صب الجبس تجعل التجربة أكثر راحة للمريض.

 

  • يتم توفير مساحة التخزين المستخدمة في قوالب الجبس لغرفة المريض الإضافية أو لاستخدامات أخرى.

 

  • التصاميم قابلة للتكرار بسهولة.

 

أفضل الممارسات المستخدمة لتصنيع أجهزة التقويم

 

هناك نهج متعدد التخصصات لإدارة المماراسات، بما في ذلك:

  • .إدارة التشنج.

 

  • التصحيح العظمي لضعف الذراع.

 

  • العلاج الطبيعي لزيادة وظائف العضلات.

 

  • وصفة الجبيرة وتركيبها لتعويض النقص المتبقي.

 

  • التقييم الدقيق والسيطرة على تشوه القدم.

 

  • وصفة تقويمية لتحسين ثني أخمصي أو تمديد الركبة أو الازدواج.

 

  • مواد محسنة لتصنيع الأجهزة التقويمية (تخزين الطاقة).

 

 

صنع التصنيع الإضافي (أي الطباعة ثلاثية الأبعاد) أيضًا طريقه إلى المناظر الطبيعية لتقويم العظام والأطراف الصناعية، لكننا بدأنا للتو في إدراك إمكانية طباعة الأجهزة التقويمية والأطراف الاصطناعية ذات الاستخدام النهائي والتي ستتحمل قسوة الاستخدام اليومي والتأثيرات البيئية. هناك ثلاثة أنواع من الطابعات ثلاثية الأبعاد التي يجب أخذها في الاعتبار في التطبيقات الخاصة بالتصوير والتعويضية، تعمل نمذجة الترسيب المنصهر على تغذية خيوط اللدائن الحرارية من خلال رأس ساخن.

 

يخرج هذا الخيط تحت ضغط عالٍ كخيط رفيع من البلاستيك شبه المنصهر. في غرفة ساخنة، تضع عملية البثق هذه حبة بلاستيكية مستمرة لتشكيل طبقة، كما تتكرر عملية الطبقات هذه لتصنيع الأجزاء البلاستيكية الحرارية، التلبيد الانتقائي بالليزر هو تقنية تدمج الجزيئات معًا طبقة تلو الأخرى من خلال ليزر نبضي عالي الطاقة.

 

تبدأ هذه العملية بخزان مليء بالمواد السائبة في شكل مسحوق. مع استمرار الطباعة، يخفض السرير نفسه لكل طبقة جديدة، كما تتكرر هذه العملية حتى يكتمل الكائن، كما تشمل العوائق الحالية أمام الطباعة ثلاثية الأبعاد لمنتجات الاستخدام النهائي تكلفة الطابعات ثلاثية الأبعاد الكبيرة بما يكفي لتسهيل طباعة العديد من المنتجات في وقت واحد وخيارات محدودة لمواد البناء المناسبة لتقويم العظام والأطراف الصناعية.