پروتز چیست؟

پروتز ، اندام مصنوعی است که برای تعویض قسمت از دست رفته بدن استفاده می شود. مواردی وجود دارد که فرد ممکن است اندام خود را به صورت اتفاقی یا به دلیل مشکل مادرزادی از دست داده باشد. اندامهای پروتزی با قرار دادن یک پیوست مکانیکی (یا الکترومکانیکی) در محل اندام از دست رفته می توانند به افراد کمک کنند تا بتوانند تحرک خود را به دست آورند. پروتز می تواند جایگزین هر قسمت از بدن شود. پروتز تحت حوزه بیومکاترونیک قرار می گیرد.

طبقه بندی علم پروتز

از نظر تئوری ، پروتز برای جایگزینی تقریبا تمام قسمت های بدن ساخته شده است. پروتزهای زیبایی معمولاً تحرکی را اضافه نمی کنند و فقط برای بازگرداندن ظاهر اصلی استفاده می شوند. با توسعه فن آوری ، پروتزهای زیبایی به گونه ای طراحی شده اند که به طرز باورنکردنی کاملا طبیعی ، کامل با رگه ها ، اثر انگشت و حتی برآمدگی ها به نظر می رسند.

پروتز اندامی شامل پروتز برای اندامهای فوقانی (شانه ها ، ساعد ، بازوها ، انگشتان و غیره) و اندام تحتانی (باسن ، ران ها ، زانوها) است و به صورت متناسب با نیاز کاربر ساخته شده است.

چهار نوع اندام پروتز وجود دارد

پروتز ترانستیبال – پیوست زیر زانو طبیعی

در این نوع ، اتصال یک اندام پروتز در زیر زانو (BK) انجام می شود. ناحیه قطع عضو به گونه ای است که می توان پای جدیدی را به سر زانو وصل کرد و عملکردی ایجاد کرد. از آنجایی که زانو حفظ می شود ، احتمالاً یک آمپوت با کاربرد بهتری با اندام جدید تنظیم می شود.

پروتز ترانسفورمورال – اتصال بالای زانو

این نوع شامل اتصال اندام مصنوعی بالای زانو (AK) است. آمپوتهای ترانسفورمورال ممکن است در تنظیم با اندام جدید به زمان بیشتری نیاز داشته باشند ، زیرا 80٪ از نیاز درمان به پیاده روی با پاها است. به دلیل از بین رفتن زانو این کار سخت تر است. اگرچه برای کنترل بیشتر کاربر ، طرح های بهبود یافته فناوری های نوین مانند فیبر کربن (باعث سبک تر شدن آن) ، هیدرولیک (حرکت را آسان می کند) ، ریزپردازنده های رایانه ای (آن را هوشمند می کند) بوجود آمده است .

پروتز ترانسرادیال – ساعد (زیر آرنج)

این نوع پروتز جایگزین بازوی از دست رفته در زیر آرنج (BE) می شود. به طور سنتی اینها قبلاً توسط کابل در اطراف شانه متصل می شدند ، اما اخیرا بازوهای میوالکتریک بوجود آمده است. این بازوها الکترودهای مخصوصی دارند که سیگنالهای برقی کوچک تولید شده در تاندونهای سالم در قسمت باقیمانده را برای پردازش نوع حرکت تشخیص می دهند.

پروتز  transhumeral – اتصال به آرنج ، بازوی فوقانی

این نوع پروتز جایگزین اندام از دست رفته بالای آرنج (AE) می شود. در این حالت کار کاملاً شبیه پروتز ترانسفورمورال است.

پروتز چگونه کار می کند؟

با وجود فن آوری های به سرعت در حال ظهور مانند چاپ سه بعدی ، پردازنده های قوی ، حسگرهای بهتر و مواد سبک وزن ، دنیای پروتز در مورد نحوه طراحی ، ایجاد و عملکرد اندام های پروتز پیشرفت زیادی داشته است. اصول اساسی هنوز به موارد های زیر بستگی دارد.موضوع پروتز به طور کلی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است که وظیفه عملکرد خاص آنها را بر عهده دارد. اندام ، سوکت ، مکانیسم اتصال و سیستم کنترل.

بدن اندام مصنوعی

یک جفت پای طبیعی انسان تقریباً 30-40٪ از وزن بدن وزن دارد ، در حالی که دستها تقریباً 10٪ از وزن آن است. از این رو ، با در نظر گرفتن وزن پاهای طبیعی ، پروتز باید دارای وزن سبک باشد زیرا نباید کاربر را خسته کند.

به همین دلیل ، ساخت پروتز ، نوع مصالحی که باید از آن استفاده شود ، نباید کاربر را برای تنظیم و پیشبرد امور روزمره بسیار دشوار کند. بنابراین از موادی مانند الیاف کربن پوشانده شده با فوم یا روکش پلاستیکی ساخته شده است تا یک رابط محافظ و کف پوش نرم بین قسمت طبیعی و قسمت مصنوعی ایجاد شود.

سوکت اندام مصنوعی

این موضوع نقش مهمی ایفا می کند. زیرا، نصب دقیق، برای عملکرد صحیح پروتز ضروری است. به عنوان مثال دستکشی را در نظر بگیریدکه در بازی بیس بال استفاده می کنید. اگر به طور صحیح متناسب باشد ، قادر به بازی کردن کارآمد تری خواهید بود. به طور خلاصه ، اتصالات چسباننده صحیح در اداره حرکات داوطلبانه در اندام باقیمانده کمک می کند.

قسمت اتصال پروتز ، سوکت نام دارد. گچ ریخته شده در اطراف اندام باقیمانده قالب گیری شده تا اندازه گیری دقیقی حاصل شود. از اسکن لیزری نیز می توان برای به دست آوردن یک نمودار دقیق سه بعدی مجازی استفاده کرد. ابتدا یک بوش سیلیکون به اندام باقیمانده متصل می شود و به سوکت ثابت می شود. سوکت ها از فیبر کربن یا اپوکسی سخت ساخته شده اند.

مکانیسم پیوست اندام مصنوعی

اغلب سوکت خود بخشی از پیوست است. اندامی که روی آن پروتز انجام می شود می تواند یک دست یا پا باشد. اندام پروتز نیز معمولاً از فیبر کربن یا رزین های چاپی سه بعدی (برای جایگزین های ارزان تر) ساخته می شود.روشی که برای تأمین تناسب راحت تر از روش سوکت مورد تحقیق قرار گرفته است ، روش اتصال مستقیم استخوان است.

سیستم کنترل اندام مصنوعی

مغز ما حرکت اندامهای طبیعی ما را تحریک می کند. اعصاب به طور کلی از سیستم عصبی به قسمت هایی از بدن منتهی می شوند و سیگنال های برقی دریافت می کنند که توسط مغز رمزگشایی می شوند و در نتیجه نوع عملکردی که فرد می خواهد انجام دهد مشخص می شود.

به طور مشابه ، کابل هایی که درون اندام پروتز قرار دارند ، پالس های برقی دریافت می کنند که به حرکت پروتز کمک می کند. یک موتور الکتریکی پروتز را هدایت می کند.

پیشرفته ترین آن پروتز میو الکتریکی است که از الکترودها برای حس کردن تکانه های عضلانی منتقل شده بر روی یک سیستم کنترل الکترونیکی استفاده می کند که سیگنال ها را تقویت می کند و به مکانیسم پروتز می گوید اجازه می دهد نوع حرکتی را که کاربر در تلاش است انجام دهد. این روند به شکلی مشابه با اندام طبیعی اجرا می شود و از این رو محبوب ترین آن است.

برخی از محصولات پروتز

اندام Bebionic پروتز هوشمندی است که از روی اندام انسان ساخته شده است تا نمایانگر آناتومیکی دقیق باشد. هر انگشت (یا رقمی) از اندام Bebionic توسط یک موتور جداگانه کنترل می شود و چندین دستگیره دارد. این اندام در انگلستان طراحی و ساخته شده است.

این کار با سنجش انقباضات عضلات اندام باقیمانده کار می کند. سپس از این داده های الکترونیکی برای فرماندهی محرک های فردی (موتورها) در دست استفاده می شود تا حرکت مورد نظر را فراهم کند. هنگامی که یک کاربر برای استفاده از آن آموزش دید ، عملیات غریزی و طبیعی می شود. Bebionic از یک نرم افزار برنامه نویسی به نام Bebalance (طراحی شده توسط RSL Steeper) استفاده می کند که به صورت بی سیم تنظیمات کنترلی منحصر به فرد مورد نظر توسط هر کاربر را انجام می دهد. علاوه بر این ، متخصص پروتز می تواند سیگنال های کنترل زمان بیمار را مورد مطالعه قرار داده و تنظیمات اندام را به صورت متناسب بهینه کند.

زانو

 توسط محققان هوش مصنوعی MIT ، پروتز هوشمند نوع دیگری از پروتز است. این پروتز جایگزین زانو است که احتمالاً بهترین نوع عملکرد طبیعی زانو را فراهم می کند. این نوع پروتز به طور مداوم با محیط پیاده سازی و محیط خارجی کاربر سازگار می شود. علاوه بر این ، یک ویژگی تنظیم خودکار وجود دارد که تنظیمات را با توجه به زمین تغییر می دهد. مکانیسم چرخش آسان و مکانیسم پایداری باعث می شود تا در هر شرایطی برای کاربر پاسخگو باشد. آنها برای اطمینان از ثبات و ایمنی از سنسورهای سینماتیک در این زانو استفاده کرده اند. این سنسورها برای اولین بار هنگام اتصال به پای باقیمانده باید توسط یک کارشناس برنامه ریزی شوند. اندام حتی ضد آب است بنابراین کاربر نگران قرار گرفتن در معرض آب نیست.

دست IRIS

دست IRIS یک پروتز روباتیک نیمه خودمختار است که از یک سیستم دید پیشرفته برای یافتن مناسب ترین چنگک برای گرفتن یک شی استفاده می کند. این دستگاه با استفاده از چاپ سه بعدی با کلیه محرکها و حسگرهای تولید می شود. سیستم بینایی مورد استفاده در این دستگاه شبیه به چگونگی گرفتن تصاویر توسط شبکیه ما است و با بررسی روش ها برای مقابله با یک کار پردازش می شود.