كيفية تصميم الأطراف الصناعية ومقابسها
الوصفة التعويضية هي وصف مفصل لجميع ميزات الطرف الاصطناعي المكتمل: تصميم التجويف، واجهة تجويف الجلد، استراتيجية التعليق، المكونات المعيارية الإضافية. بالنسبة للأطراف الاصطناعية عبر القصبة، تقتصر المكونات على الأقدام وامتصاص الصدمات وامتصاص عزم الدوران والأبراج الديناميكية.
المقبس هو الواجهة بين الطرف المتبقي والجهاز التعويضي، حيث يتم نقل جميع القوى من الأرض أثناء المشي إلى الطرف من خلال التجويف، كما يتم نقل جميع القوى من الطرف اللازمة للتحكم في حركة الطرف الاصطناعي إلى الطرف الاصطناعي من خلال التجويف، يجب بذل الكثير من العناية والوقت في تصميم المقبس وتركيبه، حيث يمكن أن يؤدي الملاءمة الأقل من المثالي إلى الألم والإصابة ونقص الوظيفة.
يجب النظر في تصميم المقبس والواجهة والتعليق معًا لأن وظائفهم غالبًا ما تكون مترابطة ومترابطة على بعضها البعض، كما يمكن أن تعمل البطانة الناعمة، على سبيل المثال، كواجهة وكتعليق للطرف الاصطناعي وبنفس الطريقة، فإن المقبس المصمم بواجهة مختلفة قد يبطل بعض خيارات التعليق. التفكير في كيفية تداخل عناصر التصميم الثلاثة هذه سيزيد من احتمالية إنتاج طرف صناعي مريح وعملي للأفراد.
تصاميم مقابس الأطراف الصناعية
تم تصميم الأطراف الاصطناعية المبكرة من خلال تفريغ كتلة من الخشب وربط مفاصل الركبة أحادية المحور المعدنية ومشد الفخذ المصنوع من الجلد، كما تمت الإشارة إلى المقابس على أنها مآخذ توصيل ملائمة للقابس لأنها كانت مفتوحة الأطراف وكان الطرف مناسبًا للمقبس مثل السدادة التي يتم تركيبها في البالوعة. استفادت مشدات الفخذ المرفقة من الشكل المخروطي للفخذ لنقل الوزن بشكل قريب ونقل القوى المتوسطة الجانبية من الأطراف وإليها.
على الرغم من أن العديد من الأشخاص الذين يعانون من البتر كانوا يعملون بشكل جيد مع هذا النظام، إلا أن عدم الاتصال بالطرف البعيد للطرف المتبقي غالبًا ما أدى إلى وذمة مؤلمة في تلك المنطقة. بالإضافة إلى ذلك، أضافت المفاصل والمشد حجمًا ووزنًا إلى الطرف الاصطناعي وقيدت حركة الركبة بلا داع.
تجويف محمل للوتر الرضفي
بحلول نهاية الحرب العالمية الثانية، ألهم عدد كبير من قدامى المحاربين الذين عانوا من فقدان أطرافهم أثناء القتال فنيي الأطراف الاصطناعية لتجربة مواد وتقنيات جديدة لتحسين راحة الأطراف الاصطناعية ووظيفتها. في عام 1959، عقدت ندوة في مختبر الميكانيكا الحيوية بجامعة كاليفورنيا لتعزيز تطوير تركيب المقبس عبر الجمجمة وكانت النتيجة تصميم تجويف محمل للوتر الرضفي.
تم استخدام هذا التصميم بنجاح على مدى العقود الخمسة الماضية لتحميل الطرف بشكل استراتيجي في المناطق الأكثر تحملاً للضغط، أي الوتر الرضفي والتوهج الظنبوبي الإنسي وإراحة الأنسجة فوق النتوءات العظمية مثل قمة الظنبوب ورأس الشظية.
في معظم الحالات، هذا يلغي الحاجة لتحمل الوزن التقريبي، كان الهدف الرئيسي لتصميم مقبس تجويف محمل للوتر الرضفي هو زيادة مساحة السطح على البقايا المتوفرة لتحمل الوزن وذلك للتخلص من الحاجة إلى مفاصل الركبة ومشد الفخذ، كما تم وصف مقبس تجويف محمل للوتر الرضفي بأنه اتصال كامل، مما يعني أنه من المفترض ألا تكون هناك فراغات أو جيوب هوائية بين الطرف والمقبس، كما سمح هذا التصميم بحمل الوزن في أي منطقة قادرة على تحمل حمولة.
نشأ مصطلح حامل الوتر الرضفي من استخدام قضيب رضفي مدمج في التجويف عند مستوى مركز الرباط الرضفي، في منتصف الطريق بين الرضفة والحديبة الظنبوبية، كما يتم محاذاة التجويف في حوالي 5 درجات من ثني الركبة، مما يسمح للقضيب بالعمل كسطح يحمل الوزن داخل التجويف، يقع خط التقليم القريب للجدار الخلفي بالقرب من شريط الرضفة لتثبيت الطرف في الاتجاه الأمامي الخلفي ولمنع الطرف من الانزلاق إلى أسفل إلى أسفل، يجب أن يكون خط القطع الخلفي منخفضًا على الجانب الإنسي لاستيعاب إدخال أوتار المأبض الإنسي أثناء ثني الركبة.
السطح الآخر الحامل للوزن في مقبس تجويف محمل للوتر الرضفي هو التوهج الإنسي للظنبوب، كما تتسع النهاية القريبة للظنبوب من الناحية الإنسية وعندما تستقر بالضغط من الجدار الجانبي للمقبس، يمكن أن تقبل التحميل بشكل فعال. من الضروري خلق ارتياح للرأس الشظوي في نفس الوقت والذي يكون على نفس المستوى، لتجنب أي ضغط على هذا الهيكل العظمي، كما يوفر ملء النهاية البعيدة للمقبس بمادة رغوية مرنة ضغطًا طفيفًا أثناء محمل الوزن الخفيف وهو أمر ضروري للتحكم في الوذمة البعيدة.
تمتد الجدران الإنسية والجانبية لمقبس تجويف محمل للوتر الرضفي حتى مستوى الحديبة المقربة لتوفير أذرع رافعة لتحقيق الاستقرار المتوسط الجانبي، لا تزال تقنية تجويف محمل للوتر الرضفي مستخدمة بنجاح حتى يومنا هذا وتتضمن العديد من تقنيات التركيب الحديثة على الأقل بعض سمات تصميم تجويف محمل للوتر الرضفي الأصلي.
المقبس الكلي الحامل للسطح
يسعى المقبس الكلي الحامل للسطح إلى زيادة توزيع الحمل الحامل للوزن على كامل سطح الطرف، حتى في المناطق التي كان يُنظر إليها تقليديًا على أنها لا تتحمل الضغط. الضغط الاستراتيجي للأنسجة الرخوة وتخفيف النتوءات العظمية هي الأدوات المستخدمة لتوجيه المزيد من القوة إلى مناطق الطرف التي يمكن أن تتحملها وقوة أقل في المناطق المعرضة لتكسر الجلد.
القصد من تصميم تجويف المقبس الكلي الحامل للسطح هو توزيع ضغط منتظم على كامل سطح الطرف. في الموقف الذي في حالة استمراره من شأنه أن يتسبب في تلف الأنسجة، لأن القوى على الطرف تتغير بشكل كبير خلال دورة المشي، يجب توقع هذا النمط الديناميكي لاستخدام هذه القوى لتصميم الإغاثة للمناطق التي لا تتحمل الضغط، كما تعني القوى الأكبر ضغطًا أكبر على الأنسجة، الأمر الذي يتطلب تخفيفًا أكبر.
العامل الآخر الذي يجب مراعاته هو كثافة وبنية الأنسجة المكونة للطرف، كما تختلف خصائص الأنسجة على نطاق واسع وهناك تأثيرات زمنية أيضًا الأنسجة العضلية، على سبيل المثال، تتصرف بطريقة واحدة أثناء الاسترخاء وبشكل مختلف تمامًا أثناء الانقباض، بمجرد استيعابها، يجب الحفاظ على المواقع النسبية لهذه الأنسجة داخل التجويف، لا يوفر هذا بيئة جيدة للأنسجة فحسب، بل يتيح أيضًا التحكم الدقيق في الأطراف الاصطناعية.
لاستيعاب تحميل الأنسجة الديناميكي الذي يحدث في تجويف اصطناعي بشكل كامل، يجب أن يأخذ فني الأطراف الصناعية في الاعتبار كل من القص والقوى الطبيعية على الطرف، تعمل قوى القص بالتوازي مع سطح الطرف ويتم تخفيفها بشكل أفضل من خلال استخدام واجهة المقبس. توفر مواد الواجهة، مثل الجوارب والأغلفة والبطانات المرنة وبطانات الهلام سلسلة متصلة من تقليل القص على سطح الجلد وأفضل المواد لتقليل القص هي تلك الموجودة في بطانات الهلام.
القوى الطبيعية هي تلك التي يتم تطبيقها بشكل عمودي على سطح الطرف، كما يجب تحديد محيط جدران التجويف وفقًا لنوع الأنسجة في المنطقة وأنماط التحميل المتوقعة، لأنه لا توجد طريقة لتقليل القوة دون تقييد أنشطة الفرد، فإن أفضل طريقة لتقليل الضغط هي توزيع القوى على أكبر مساحة ممكنة. القوى الفعلية على الطرف هي مزيج من القص والقوى الطبيعية التي تحدث معًا بنسب مختلفة.
التمشي هو حدث ديناميكي تتغير فيه القوى على الطرف باستمرار، لهذا السبب يجب تصميم تجويف الطرف الاصطناعي ليعمل في ظل مجموعة متنوعة من أنماط التحميل، كما يجب تصميم المقبس وتركيبه في ظل ظروف فسيولوجية تتناسب مع الاستخدام المقصود، سيختلف ضغط الأنسجة الرخوة مع الحمل، كما يجب أن تعكس ملامح المقبس الحمل المتوقع لذلك لمنع التحميل المفرط على البروزات العظمية.
خلال دورة المشي، تتغير القوى واللحظات الموجودة على التجويف والطرف بشكل مستمر، هناك لحظة انثناء أثناء استجابة التحميل ولحظة تقلب خلال الوسط ولحظة تمديد في الموقف الطرفي ولحظة انثناء مرة أخرى في حالة الانثناء، كما تتراوح القوى المؤثرة على الطرف من قوة انضغاطية تبلغ 1.2 مرة من وزن الجسم في الموقف، إلى قوة تشتيت أعلى قليلاً من وزن الطرف الاصطناعي في مرحلة التأرجح، كما يجب أن يوفر الطرف الاصطناعي المناسب توزيعًا مقبولًا للضغط في جميع ظروف التحميل المتنوعة هذه، يجب مراعاة الأنسجة الرخوة والأنسجة العضلية وخطوط العظام بطريقة محددة لتحقيق التوافق الجيد، ويمكن للأنسجة الرخوة أن تتحمل ضغطًا معتدلًا حتى يقوم فني الأطراف الاصطناعية بالضغط مسبقًا على تلك الأنسجة الموجودة في التجويف.
