Протез

редактировать
Искусственное устройство, заменяющее отсутствующую часть тела Мужчина с протезом нижней конечности

В медицине, протез (множественное число: протезы; от древнегреческий протез, «добавление, приложение, прикрепление») или протез имплант представляет собой искусственное устройство, заменяющее отсутствующую часть тела, которая может быть потеряна в результате травмы, болезни или состояния, присутствующего при рождении (врожденное заболевание ). Протезы предназначены для восстановления нормальных функций отсутствующей части тела. Реабилитация инвалида в первую очередь координируется физиотерапевтом в составе междисциплинарной группы, состоящей из физиотерапевтов, протезистов, медсестер и т. физиотерапевты и эрготерапевты. Протезы можно создавать вручную или с помощью системы автоматизированного проектирования (CAD), программного интерфейса, который помогает создателям проектировать и анализировать творения с помощью компьютерных 2-D и Трехмерная графика, а также инструменты анализа и оптимизации.

Содержание

  • 1 Типы
    • 1.1 Протезы конечностей
      • 1.1.1 Протезное сырье
  • 2 История
    • 2.1 Древесина и металлическое протезирование
    • 2.2 Технологический прогресс до 20 века
    • 2.3 Современная история нижних конечностей
    • 2.4 Современная история верхних конечностей
  • 3 Процедура пациента
  • 4 Современные технологии и производство
    • 4.1 Руки с приводом от тела
      • 4.1.1 Розетки
      • 4.1.2 Запястья
      • 4.1.3 Добровольное открытие и произвольное закрытие
      • 4.1.4 Обратная связь
      • 4.1.5 Терминальные устройства
        • 4.1.5.1 Крючки
        • 4.1.5.2 Руки
      • 4.1.6 Коммерческие поставщики и материалы
    • 4.2 Протезирование нижних конечностей
      • 4.2.1 Гнездо
      • 4.2.2 Стержень и соединители
      • 4.2.3 Стопа
      • 4.2. 4 Коленный сустав
        • 4.2.4.1 Микропроцессорное управление
    • 4.3 Миоэлектрическое
    • 4.4 Роботизированные протезы
      • 4.4.1 Роботизированные руки
      • 4.4.2 Роботизированные челюстно-лицевые протезы
        • 4.4.2.1 Конструкция протеза
  • 5 Крепление к телу
    • 5.1 Прямое прикрепление к кости и остеоинтеграция
  • 6 Cosmesis
  • 7 Познание
  • 8 Улучшение протеза
    • 8.1 Оскар Писториус
  • 9 Соображения по дизайну
    • 9.1 Производительность
    • 9.2 Другое
  • 10 Стоимость и свобода от источника
    • 10.1 Высокая стоимость
    • 10.2 Недорогое
    • 10.3 Роботизированное протезирование с открытым исходным кодом
  • 11 Недорогое протезирование для детей
    • 11.1 Шест и костыль
    • 11.2 Конечности из бамбука, ПВХ или гипса
    • 11.3 Регулируемая велосипедная конечность
    • 11.4 Sathi Limb
    • 11.5 Monolimb
  • 12 Культурные и социальные теории
  • 13 Известные пользователи протезов
  • 14 См. Также
  • 15 Источники
    • 15.1 Цитаты
    • 15.2 Источники
  • 16 Внешние ссылки

Типы

Протез человека следует проектировать и собирать в соответствии с внешним видом и функциональными потребностями человека. Например, человеку может потребоваться трансрадиальный протез, но ему нужно будет выбирать между эстетическим функциональным устройством, миоэлектрическим устройством, устройством с питанием от тела или устройством для конкретной деятельности. Будущие цели и экономические возможности человека могут помочь ему или ей выбрать между одним или несколькими устройствами.

Черепно-лицевые протезы включают внутриротовые и экстраоральные протезы. Внеротовые протезы подразделяются на гемифациальные, ушные (ушные), носовые, орбитальные и глазные. Внутриротовые протезы включают зубные протезы, такие как зубные протезы, обтураторы и зубные имплантаты.

Протезы шеи включают гортань заменители, трахеи и верхнего пищевода,

протезы туловища Somato включают протезы груди, которые могут быть одинарными или двусторонними, полные грудные устройства или протезы сосков.

протезы полового члена используются для лечения эректильной дисфункции, исправления деформации полового члена, выполнения фаллопластика и метоидиопластика у биологических мужчин, а также для создания нового пениса при операциях по смене пола с женского на мужской.

Протезы конечностей

A United States Marine с двусторонние протезы ног приводят в движение протезы

конечностей включают протезы как верхних, так и нижних конечностей.

Протезы верхних конечностей используются на различных уровнях ампутации: передняя четверть, разобщение плеча, чрескожный протез, разлучение локтя, трансрадиальный протез, разлучение запястья, полная кисть, частичная кисть, палец, частичный палец. Трансрадиальный протез - это протез, который заменяет руку, отсутствующую ниже локтя.

Протезы верхних конечностей можно разделить на три основные категории: пассивные устройства, устройства с питанием от тела, устройства с внешним питанием (миоэлектрические). Пассивные устройства могут быть либо пассивными руками, в основном используемыми для косметических целей, либо пассивными инструментами, в основном используемыми для определенных видов деятельности (например, для отдыха или профессиональной деятельности). Обширный обзор и классификацию пассивных устройств можно найти в обзоре литературы Maat et.al. Пассивное устройство может быть статичным, что означает, что устройство не имеет подвижных частей, или может быть регулируемым, что означает, что его конфигурация может быть изменена (например, регулируемое открытие руки). Несмотря на отсутствие активного хватания, пассивные устройства очень полезны в бимануальных задачах, которые требуют фиксации или поддержки объекта, или для жестикуляции при социальном взаимодействии. Согласно научным данным, треть людей с ампутированными конечностями во всем мире пользуются пассивным протезом руки. Конечности с приводом от тела или тросом работают, прикрепляя ремень безопасности и трос к противоположному плечу поврежденной руки. Третья категория доступных протезов - миоэлектрические руки. Они работают, считывая с помощью электродов, когда мышцы в плече движутся, заставляя искусственную руку открываться или закрываться. В индустрии протезирования транслучевой протез руки часто называют протезом BE или протезом ниже локтя.

Протезы нижних конечностей обеспечивают замену при различных уровнях ампутации. К ним относятся дисартикуляция тазобедренного сустава, трансфеморальный протез, разобщение коленного сустава, транстибиальный протез, ампутация Сайма, стопа, частичная стопа и палец. Двумя основными подкатегориями протезов нижних конечностей являются транстибиальные (любая ампутация, пересекающая большеберцовая кость или врожденная аномалия, приводящая к дефициту большеберцовой кости) и трансбедренные (любая ампутация, пересекающая бедренную кость, или врожденная аномалия, приводящая к бедренной недостаточности).).

Трансфеморальный протез - это протез, который заменяет ногу, отсутствующую выше колена. Людям с трансфеморальной ампутацией может быть очень трудно восстановить нормальное движение. В общем, человек с трансфеморальной ампутацией должен тратить примерно на 80% больше энергии для ходьбы, чем человек с двумя целыми ногами. Это связано со сложностями движения, связанными с коленом. В более новых и улучшенных конструкциях используются гидравлика, углеродное волокно, механические соединения, двигатели, компьютерные микропроцессоры и инновационные комбинации этих технологий, чтобы дать пользователю больше контроля. В индустрии протезирования трансфеморальный протез ноги часто называют протезом AK или протезом выше колена.

Транстибиальный протез - это протез, который заменяет ногу, отсутствующую ниже колена. Транстибиальный человек с ампутацией конечностей обычно может быстрее восстановить нормальное движение, чем человек с трансфеморальной ампутацией, во многом благодаря тому, что колено удерживается, что облегчает движение. Протезирование нижних конечностей описывает искусственно замененные конечности, расположенные на уровне бедра или ниже. В индустрии протезирования транстибиальный протез ноги часто называют протезом BK или протезом ниже колена.

Физиотерапевты обучены обучать человека ходить с протезом ноги. Для этого физиотерапевт может дать устные инструкции, а также может помочь пациенту с помощью прикосновений или тактильных сигналов. Это можно сделать в клинике или дома. Некоторые исследования показывают, что такие домашние тренировки могут быть более успешными, если лечение включает использование беговой дорожки. Использование беговой дорожки вместе с физиотерапевтическим лечением помогает человеку преодолеть многие трудности при ходьбе с протезом.

В Соединенном Королевстве 75% ампутаций нижних конечностей выполняются из-за недостаточного кровообращения (дисваскулярность). Это состояние часто связано со многими другими заболеваниями (сопутствующими заболеваниями ), включая диабет и болезнь сердца, которые могут затруднить выздоровление и использование протеза. конечности, чтобы восстановить подвижность и независимость. Для людей с нарушением кровообращения и потерявшими нижнюю конечность недостаточно данных из-за отсутствия исследований, чтобы информировать их о выборе подходов к протезной реабилитации.

Типы протезов, используемых для замены суставов в организме человека

Протезы нижних конечностей часто классифицируются по степени ампутации или по имени хирурга:

  • Трансфеморальный (выше колена)
  • Транстибиальный (ниже колена)
  • Вывихи голеностопного сустава (например: ампутация Сайма)
  • Дисартикуляция коленного сустава
  • Геми-тельвиктомия (дисартикуляция бедра)
  • Частичная ампутация стопы (Пирогова, тало-ладьевидная и пяточно-кубовидная (Чопарт), Тарзо-плюсневая кость (Лисфранк), транс-плюсневая, плюснефаланговая, лучевая ампутация, ампутация пальца стопы).
  • Ротационная пластика Ван Неса

Протезное сырье

Протезы сделаны легкими для большего удобства для инвалида. Некоторые из этих материалов включают:

  • Пластмассы:
    • Полиэтилен
    • Полипропилен
    • Акрил
    • Полиуретан
  • Дерево (раннее протезирование)
  • Резина (раннее протезирование)
  • Легкие металлы:
    • Титан
    • Алюминий
  • Композиты:
    • Углеродное волокно

Протезы на колесиках имеют также широко использовался при реабилитации травмированных домашних животных, включая собак, кошек, свиней, кроликов и черепах.

История

Протез пальца ноги из Древнего Египта

Протезирование происходит из древности. Ближний Восток около 3000 г. до н.э., причем самые ранние свидетельства протезирования появились в Древнем Египте и Иране. Самое раннее зарегистрированное упоминание о протезировании глаза относится к египетской истории о Оке Гора, датируемом примерно 3000 г. до н.э., в котором левый глаз Гора был вырван, а затем восстановлен Тот. Приблизительно 3000-2800 гг. До н.э. самые ранние археологические свидетельства протезирования были найдены в древнем Иране, где в Шахр-и Шохта был найден глазной протез, похороненный вместе с женщиной. Скорее всего, он был сделан из битумной пасты, покрытой тонким слоем золота. Египтяне также были первопроходцами в протезировании стопы, о чем свидетельствует деревянный палец, найденный на теле из Нового царства около 1000 г. до н.э. Еще одно раннее зарегистрированное упоминание находится в Южной Азии около 1200 г. до н.э., в нем упоминается царица-воительница Вишпала в Ригведе. Римские бронзовые короны также были найдены, но их использование могло быть скорее эстетическим, чем медицинским.

Раннее упоминание о протезе было сделано греческим историком Геродотом, который рассказывает историю Гегесистрата, греческого прорицателя, который, спасаясь от своих спартанских похитителей, отрезал себе ногу и заменил ее деревянной

.

Протезы из дерева и металла

Нога Капуи (копия) Железный протез руки, предположительно принадлежавший Гёцу фон Берлихингену (1480–1562) «Иллюстрация механической руки», ок. 1564 Искусственная железная рука, которая, предположительно, датируется 1560–1600 гг.

Плиний Старший также записал рассказ о римском полководце Марке Сергия, чья правая рука была отрезана во время кампании и имел железную руку, чтобы держать его щит, чтобы он мог вернуться в бой. Известным и довольно изящным историческим протезом был протез Гетца фон Берлихингена, сделанный в начале 16 века. Однако первое подтвержденное использование протеза относится к 950–710 годам до нашей эры. В 2000 году патологоанатомы обнаружили мумию этого периода, захороненную в египетском некрополе недалеко от древних Фив, у которой был искусственный большой палец ноги. Этот палец, состоящий из дерева и кожи, свидетельствует о том, что использовался. При воспроизведении биомеханическими инженерами в 2011 году исследователи обнаружили, что этот древний протез позволял его владельцу ходить как босиком, так и в сандалиях в египетском стиле. Ранее самым ранним обнаруженным протезом была искусственная нога из Капуи.

Примерно в то же время Франсуа де ла Нуэ, как сообщается, также имел железную руку, как и в 17 веке., Рене-Робер Кавалье де ла Саль. Анри де Тонти имел крюк для протеза руки. В средние века протезы оставались довольно простыми по форме. Ослабленных рыцарей снабдили протезами, чтобы они могли держать щит, хватать копье или меч или стабилизировать конного воина. Только богатые могли позволить себе что-нибудь, что могло бы помочь в повседневной жизни.

Одним из примечательных протезов был протез итальянца, который, по оценке ученых, заменил ампутированную правую руку ножом. Ученые, исследующие скелет, который был найден на Лонгобардском кладбище в Повельяно Веронезе, подсчитали, что этот человек жил где-то между VI и VIII веками нашей эры. Материалы, найденные рядом с телом мужчины, позволяют предположить, что протез ножа был прикреплен к кожаному ремню, который он неоднократно затягивал зубами.

В эпоху Возрождения протезирование развивалось с использованием железа, стали, меди и дерева.. Функциональное протезирование стало появляться в 1500-х годах.

Прогресс технологий до 20-го века

Итальянский хирург зафиксировал существование инвалида, у которого была рука, которая позволяла ему снять шляпу, откройте его кошелек и подпишите его имя. Амбруаз Паре усовершенствовал хирургические операции по ампутации и конструкции протезов. Среди его изобретений было устройство выше колена, которое представляло собой коленную опору ноги и протез стопы с фиксированным положением, регулируемым ремнем безопасности и контролем блокировки колена. Функциональность его достижений показала, как может развиваться будущее протезирование.

Другие важные улучшения до современной эпохи:

  • - Первый протез ниже колена (BK) без фиксации.
  • - Протез, сделанный из деревянного стержня и гнезда, стального коленного сустава и шарнирная ступня, которая контролировалась кетгутовыми сухожилиями от колена до лодыжки. Стала известна как «Нога Англси» или «Нога Селфо».
  • Сэр Джеймс Сайм - Новый метод ампутации лодыжки, который не предполагал ампутации бедра.
  • Бенджамин Палмер - Улучшение ноги Селфо. Добавлены передняя пружина и скрытые сухожилия для имитации естественных движений.
  • - Создан протез с присасывающим патрубком, полицентричным коленом и многоартикулярной стопой.
  • Marcel Desoutter - Первый алюминиевый протез
  • Генри Хизер Бигг и его сын Генри Роберт Хизер Бигг выиграли приказ королевы предоставить «хирургические приспособления» раненым солдатам после Крымской войны. Они разработали руки, которые позволили человеку с двумя ампутированными конечностями вязать крючком, и руку, которая казалась естественной другим людям, на основе слоновой кости, войлока и кожи.

В конце Второй мировой войны NAS (Национальная академия наук) начала выступать за лучшие исследования и разработки в области протезирования. За счет государственного финансирования была разработана программа исследований и разработок в армии, флоте, военно-воздушных силах и Управлении по делам ветеранов.

Современная история нижних конечностей

Завод по производству протезов в 1941 году

После Второй мировой войны команда из Калифорнийского университета в Беркли в том числе Джеймс Форт и CW Radcliff помог разработать четырехстороннюю впадину, разработав систему приспособления для ампутации выше колена. Технология розеток для нижних конечностей пережила дальнейшую революцию в течение 1980-х, когда Джон Саболич C.P.O. изобрел сокет Contoured Adducted Trochanteric-Controlled Alignment Method (CATCAM), который позже превратился в Socket Sabolich. Он последовал указаниям Ивана Лонга и Оссура Кристенсена, которые разработали альтернативу четырехугольной розетке, которая, в свою очередь, последовала за открытой вилкой, сделанной из дерева. Это продвижение было связано с различиями в модели разъема для контакта с пациентом. До этого сокеты изготавливались в форме квадрата без специального удержания мышечной ткани. Таким образом, новые конструкции помогают зафиксировать костную анатомию, зафиксировать ее на месте и равномерно распределить вес по существующей конечности, а также по мускулатуре пациента. Локализация седалищной кости хорошо известна и сегодня используется многими протезистами для оказания помощи пациентам. Таким образом, существуют различные варианты гнезд седалищной локализации, и каждое гнездо адаптировано к конкретным потребностям пациента. Другие, кто внес свой вклад в развитие сокетов и внесение изменений в них за эти годы, - это Тим Статс, Крис Хойт и Фрэнк Готтшалк. Готтшалк оспаривал эффективность гнезда CAT-CAM, настаивая на том, что хирургическая процедура, проведенная хирургом-ампутацией, была наиболее важной для подготовки инвалида к правильному использованию протеза любого типа гнезда.

Первый управляемый микропроцессором коленные протезы стали доступны в начале 1990-х годов. Интеллектуальный протез был первым коммерчески доступным протезом колена с микропроцессорным управлением. Он был выпущен Chas. A. Blatchford Sons, Ltd. из Великобритании, в 1993 году, и сделали ходьбу с протезом более естественной. В 1995 году была выпущена улучшенная версия под названием Intelligent Prosthesis Plus. Блатчфорд выпустил еще один протез, адаптивный протез, в 1998 году. В адаптивном протезе использовались гидравлические средства управления, пневматические средства управления и микропроцессор, чтобы походка человека с ампутированной конечностью была более восприимчива к изменениям скорости ходьбы. Анализ затрат показывает, что сложный протез выше колена будет стоить около 1 миллиона долларов через 45 лет, учитывая только ежегодную корректировку стоимости жизни.

В 2019 году был запущен проект под AT2030, в котором индивидуальные розетки изготавливаются с использованием термопластик, а не через гипсовую повязку. Это быстрее и дешевле. Розетки были названы розетками Amparo Confidence.

Современная история верхних конечностей

В 2005 году DARPA запустила программу.

Процедура для пациента

Протез - это функциональная замена ампутированной, врожденно деформированной или отсутствующей конечности. Протезисты несут ответственность за рецепт, дизайн и управление протезом.

В большинстве случаев протезист начинает с снятия гипса с пораженной конечности пациента. Легкие и высокопрочные термопласты изготавливаются по индивидуальному заказу для этой модели пациента. Новейшие материалы, такие как углеродное волокно, титан и кевлар, обеспечивают прочность и долговечность, делая новый протез легче. Более сложные протезы оснащены современной электроникой, обеспечивающей дополнительную стабильность и контроль.

Современные технологии и производство

Коленный протез, изготовленный с использованием WorkNC программного обеспечения Computer Aided Manufacturing

За прошедшие годы были усовершенствованы протезы. Новые пластмассы и другие материалы, такие как углеродное волокно, сделали протезы более прочными и легкими, ограничивая количество дополнительной энергии, необходимой для работы конечности. Это особенно важно для пациентов с транс-бедренной ампутацией. Дополнительные материалы позволили протезам выглядеть намного более реалистично, что важно для транслучевых и чрескожных ампутантов, потому что у них с большей вероятностью окажется обнаженный протез.

Изготовление протеза пальца

В дополнение к новым материалам, Использование электроники стало очень распространенным явлением для изготовления протезов. Миоэлектрические конечности, которые управляют конечностями путем преобразования мышечных движений в электрические сигналы, стали гораздо более распространенными, чем конечности, управляемые тросом. Миоэлектрические сигналы улавливаются электродами, сигнал интегрируется, и как только он превышает определенный порог, срабатывает сигнал управления протезом конечности, поэтому по сути все миоэлектрические элементы управления задерживаются. И наоборот, тросовое управление является немедленным и физическим, и благодаря этому предлагает определенную степень прямой обратной связи по силе, чего не дает миоэлектрический контроль. Компьютеры также широко используются в производстве конечностей. Компьютерное проектирование и автоматизированное производство часто используются для помощи в разработке и производстве протезов.

Большинство современных протезов прикрепляются к остаточной конечности (культю) инвалида с помощью ремни и манжеты или всасыванием. Остаточная конечность либо непосредственно входит в гнездо на протезе, либо, что чаще встречается сегодня, используется вкладыш, который затем фиксируется в гнезде с помощью вакуума (всасывающие гнезда) или фиксатора со штифтом. Вкладыши мягкие и поэтому лучше подходят для всасывания, чем жесткие. Силиконовые вкладыши можно получить стандартных размеров, в основном с круглым (круглым) поперечным сечением, но для любой другой остаточной формы конечностей могут быть изготовлены индивидуальные вкладыши. Гнездо изготавливается на заказ, чтобы соответствовать остаточной конечности и распределять силы протеза по области остаточной конечности (а не только по одному маленькому месту), что помогает уменьшить износ остаточной конечности. Изготовленная по индивидуальному заказу лунка создается путем снятия гипсовой повязки с остаточной конечности или, что чаще встречается сегодня, с накладки на остаточную конечность, а затем изготовления слепка из гипсовой повязки. Новые методы включают измерения под лазерным наведением, которые можно вводить непосредственно в компьютер, что позволяет реализовать более сложные конструкции.

Одна из проблем, связанных с прикреплением остаточной конечности и лунки, заключается в том, что неправильная посадка уменьшает площадь контакта между остаточной конечностью и впадиной или подкладкой и увеличивает карманы между остаточной кожей конечности и впадиной или подкладкой. Тогда давление будет выше, что может быть болезненным. Благодаря воздушным карманам может скапливаться пот, смягчающий кожу. В конечном счете, это частая причина кожных зудящих высыпаний. Со временем это может привести к повреждению кожи.

Протезы обычно изготавливают с использованием следующих этапов:

  1. Измерение остаточной конечности
  2. Измерение тела для определения размера требуется для протеза
  3. Установка силиконового вкладыша
  4. Создание модели вкладыша, надетого на остаточную конечность
  5. Формирование термопластичного листа вокруг модели - затем используется для проверки посадки протеза
  6. Формирование постоянного гнезда
  7. Формирование пластмассовых частей протеза - Используются различные методы, в том числе вакуум формование и литье под давлением
  8. Создание металлических частей протеза с использованием литья под давлением
  9. Сборка всей конечности

Руки с приводом от тела

Современные технологии позволяют руки с питанием от тела, чтобы весить от половины до одной трети того, что делает миоэлектрическая рука.

Розетки

Современные руки с питанием от тела содержат розетки, изготовленные из твердой эпоксидной смолы или углеродного волокна. Эти гнезда или «интерфейсы» можно сделать более удобными, если выстелить их более мягким сжимаемым вспененным материалом, который обеспечивает набивку выступов костей. Самоподвешивающаяся или надмыщелковая конструкция гнезда полезна для тех, у кого отсутствует короткий или средний диапазон ниже локтя. Для более длинных конечностей может потребоваться использование внутренней подкладки роликового типа с фиксатором или более сложное крепление для увеличения подвески.

Запястья

Наручные устройства представляют собой либо навинчивающиеся соединители с резьбой UNF 1 / 2-20 (США), либо быстросъемные соединители. Существуют разные модели.

Добровольное открытие и добровольное закрытие

Существуют два типа систем с питанием от тела: добровольное открывание «тянуть для открытия» и добровольное закрытие «тянуть для закрытия». Практически все протезы с «разрезным крючком» работают с системой произвольного открывания.

Более современные «цепочки», называемые GRIPS, используют системы добровольного закрытия. Различия существенные. Пользователи систем произвольного открывания полагаются на эластичные ленты или пружины для силы захвата, в то время как пользователи систем произвольного открывания полагаются на силу и энергию собственного тела для создания силы захвата.

Пользователи, выполняющие добровольное закрытие, могут генерировать силу схватывания, эквивалентную силе нормальной руки, до или более ста фунтов. Добровольное закрытие GRIPS требует постоянного напряжения для захвата, как человеческая рука, и в этом свойстве они действительно приближаются к характеристикам человеческой руки. Пользователи произвольно открывающихся крючков с разрезной головкой ограничены усилием, которое могут создавать их резина или пружины, которое обычно составляет менее 20 фунтов.

Обратная связь

В создаваемой биологической обратной связи существует дополнительное различие, которое позволяет пользователю «чувствовать» то, что удерживается. После включения системы произвольного открывания обеспечивают удерживающую силу, так что они действуют как пассивные тиски на конце руки. После того, как крючок сомкнулся вокруг удерживаемого объекта, обратной связи не будет. Системы произвольного закрытия обеспечивают прямое пропорциональное управление и биологическую обратную связь, так что пользователь может почувствовать, какое усилие они прилагают.

Недавнее исследование показало, что путем стимуляции срединного и локтевого нервов, согласно информации, полученной с помощью искусственных датчиков протеза руки, физиологически подходящая (почти естественная) сенсорная информация может быть предоставлена ​​инвалиду. Эта обратная связь позволила участнику эффективно регулировать силу захвата протеза без визуальной или слуховой обратной связи.

В феврале 2013 года исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии и Scuola Superiore Sant'Anna в Италии имплантировала электроды в руку инвалида, что дало пациенту сенсорную обратную связь и позволяло контролировать протез в реальном времени. С помощью проводов, соединенных с нервами в его плече, датский пациент мог обращаться с объектами и мгновенно ощущать прикосновение через специальную искусственную руку, созданную Сильвестро Мицера и исследователями в Швейцарии и Италии.

В июле 2019 года эта технология была расширена исследователями из Университета Юты под руководством Джейкоба Джорджа. Группа исследователей имплантировала электроды в руку пациента, чтобы составить карту нескольких сенсорных заповедей. Затем они стимулировали каждый электрод, чтобы выяснить, как срабатывает каждый сенсорный указатель, а затем переходили к отображению сенсорной информации на протезе. Это позволило бы исследователям получить хорошее приближение к той же информации, которую пациент получил бы от своей естественной руки. К сожалению, рука слишком дорога для обычного пользователя, однако, Джейкоб упомянул, что страховые компании могут покрыть расходы на протез.

Терминальные устройства

Терминальные устройства содержат ряд крючков., хватки, руки или другие приспособления.

Крючки

Системы с раздельными крючками для произвольного открывания просты, удобны, легки, прочны, универсальны и относительно доступны.

Крюк не соответствует обычной человеческой руке по внешнему виду или универсальности, но его допуски на материалы могут превосходить и превосходить нормальную человеческую руку для механических нагрузок (можно даже использовать крючок, чтобы разрезать открытые коробки или как молотком, в то время как обычной рукой то же самое невозможно), для термостойкости (можно использовать крюк для захвата предметов из кипящей воды, переворачивать мясо на гриле, удерживать спичку, пока она полностью не сгорит) и для химических опасности (поскольку металлический крючок противостоит кислотам или щелочам и не реагирует на растворители, как протезная перчатка или кожа человека).

Руки
Актер Оуэн Уилсон сжимает миоэлектрическую протезную руку морского пехотинца США

Протезы рук доступны как в вариантах с произвольным открытием, так и с произвольным закрытием, а также из-за их более сложной механика и косметическое покрытие перчаток требуют относительно большой силы активации, которая, в зависимости от типа используемого ремня безопасности, может быть неудобной. Недавнее исследование Делфтского технологического университета, Нидерланды, показало, что в последние десятилетия разработкой механических протезов рук не уделялось должного внимания. Исследование показало, что уровень силы сжатия у большинства современных механических рук слишком низок для практического использования. Лучшей испытанной рукой была протезная рука, разработанная около 1945 года. Однако в 2017 году Венский медицинский университет начал исследование бионической руки. Также стали доступны несколько бионических рук с открытыми аппаратными средствами для трехмерной печати. Некоторые компании также производят роботизированные руки со встроенным предплечьем для установки на предплечье пациента, а в 2020 году в Итальянском технологическом институте (IIT) была разработана еще одна роботизированная рука со встроенным предплечьем (Soft Hand Pro).

Коммерческие поставщики и материалы

Хосмер и Отто Бок являются крупными коммерческими поставщиками крючков. Механические стрелки также продают Хосмер и Отто Бок; Becker Hand по-прежнему производится семьей Беккер. Протезы рук могут быть оснащены стандартными силиконовыми перчатками или перчатками из силикона, которые выглядят как косметические. Но можно надеть и обычные рабочие перчатки. Другие терминальные устройства включают V2P Prehensor, универсальный прочный захват, который позволяет клиентам изменять его аспекты, Texas Assist Devices (с целым набором инструментов) и TRS, который предлагает ряд терминальных устройств для занятий спортом. Жгуты проводов могут быть изготовлены с использованием авиационных стальных тросов, шаровых шарниров и самосмазывающейся оболочки кабеля. Некоторые протезы были разработаны специально для использования в соленой воде.

Протезирование нижних конечностей

Протез ноги, который носит Элли Коул

Протезирование нижних конечностей описывает искусственно замененные конечности, расположенные в бедре уровень или ниже. Что касается всех возрастов, Ephraim et al. (2003) обнаружили, что во всем мире количество ампутаций нижних конечностей по любой причине составляет 2,0–5,9 на 10 000 жителей. Что касается показателей распространенности врожденной недостаточности конечностей при рождении, они обнаружили, что оценка составляет 3,5–7,1 случая на 10 000 рождений.

Две основные подкатегории протезных устройств нижних конечностей - транстибиальные (любая ампутация, пересекающая большеберцовую кость, или врожденная аномалия, приводящая к недостаточности большеберцовой кости) и транс-бедренная (любая ампутация, пересекающая бедренную кость, или врожденная аномалия, приводящая к недостаточности бедренной кости). В протезной индустрии транстибиальный протез ноги часто называют протезом BK или протезом ниже колена, тогда как протез транс-бедренной кости часто называют протезом AK или протезом выше колена.

К другим, менее распространенным случаям нижних конечностей относятся следующие:

  1. Дисартикуляция тазобедренного сустава - обычно это происходит, когда у пациента с ампутацией или врожденной патологией имеется ампутация или аномалия в тазобедренном суставе или в непосредственной близости от него.
  2. Дисартикуляция колена - обычно относится к ампутации через колено, отсоединяющей бедренную кость от большеберцовой кости.
  3. Symes - Это разобщение лодыжки с сохранением пяточной подушки.

Гнездо

Гнездо служит связующим звеном между остатком и протезом, в идеале обеспечивая комфортную нагрузку, контроль движений и проприоцепцию. Проблемы с сокетами, такие как дискомфорт и разрушение кожи, относятся к числу наиболее важных проблем, с которыми сталкиваются инвалиды нижних конечностей.

Стержень и соединители

Эта деталь создает расстояние и поддержку между коленным суставом и стопа (в случае протеза верхней части ноги) или между гнездом и стопой. Тип соединителей, которые используются между голенью и коленом / стопой, определяет, является протез модульным или нет. Модульность означает, что угол и смещение стопы относительно розетки можно изменить после установки. В развивающихся странах протезы в основном немодульные, чтобы снизить стоимость. При рассмотрении детей важна модульность угла и роста, поскольку их средний рост составляет 1,9 см в год.

Стопа

Обеспечивая контакт с землей, стопа обеспечивает амортизацию и устойчивость во время стойки. Кроме того, его форма и жесткость влияют на биомеханику походки. Это связано с тем, что траектория центра давления (COP) и угол сил реакции опоры определяются формой и жесткостью стопы и должны соответствовать телосложению субъекта для обеспечения нормальной походки. Андрисек (2010) обнаружил 16 различных типов стоп с очень разными результатами в отношении прочности и биомеханики. Основная проблема нынешних ступней - долговечность, выносливость от 16 до 32 месяцев. Эти результаты относятся к взрослым и, вероятно, будут хуже для детей из-за более высоких уровней активности и эффекта масштаба. Доказательств сравнения различных типов стоп и протезов голеностопного сустава недостаточно, чтобы определить, превосходит ли один механизм голеностопного сустава / стопы другой. При выборе устройства следует учитывать его стоимость, функциональные потребности человека и доступность конкретного устройства.

Коленный сустав

В случае трансфеморальной ампутации Также существует потребность в сложном соединителе, обеспечивающем сочленение, позволяющем сгибание во время фазы качания, но не во время стойки.

Микропроцессорное управление

Чтобы имитировать работу колена во время ходьбы, были разработаны управляемые микропроцессором коленные суставы, которые контролируют сгибание колена. Некоторыми примерами являются C-образная ножка Отто Бока, представленная в 1997 году, Ossur Rheo Knee, выпущенная в 2005 году, Power Knee от Ossur, представленная в 2006 году, Plié Knee от Freedom Innovations и DAW Industries 'Self Learning Knee (SLK).

Идея была первоначально разработана Келли Джеймс, канадским инженером из Университета Альберты..

Микропроцессор используется для интерпретации и анализировать сигналы от датчиков угла колена и датчиков момента. Микропроцессор получает сигналы от своих датчиков, чтобы определить тип движения, выполняемого инвалидом. Большинство коленных суставов, управляемых микропроцессором, питаются от батареи, расположенной внутри протеза.

Сенсорные сигналы, вычисляемые микропроцессором, используются для управления сопротивлением, создаваемым гидроцилиндрами в коленном суставе. Небольшие клапаны регулируют количество гидравлической жидкости, которая может проходить в цилиндр и из него, регулируя тем самым растяжение и сжатие поршня, соединенного с верхней частью колена.

Основная часть Преимущество протеза с микропроцессорным управлением - это более близкое приближение к естественной походке инвалида. Некоторые позволяют инвалидам ходить со скоростью, близкой к пешеходной, или бегать. Также возможны изменения скорости, которые учитываются датчиками и передаются на микропроцессор, который соответствующим образом приспосабливается к этим изменениям. Это также позволяет людям с ампутированными конечностями спускаться по лестнице ступенчато., а не пошаговый подход, используемый с механическими коленями. Некоторые исследования показывают, что люди с протезами, управляемыми микропроцессором, сообщают о большем удовлетворении и улучшении функциональности, остаточного здоровья конечностей и безопасности. Люди могут выполнять повседневные действия с большей скоростью, даже при одновременном выполнении нескольких задач, и снижать риск падений.

Однако у некоторых есть существенные недостатки, которые затрудняют его использование. Они могут быть подвержены воздействию воды, и поэтому необходимо проявлять большую осторожность, чтобы протез оставался сухим.

Миоэлектрический

A миоэлектрический протез использует электрическое напряжение, возникающее при каждом сокращении мышцы, в качестве информации. Это напряжение может быть снято с произвольно сокращенных мышц с помощью электродов, наложенных на кожу для управления движениями протеза, такими как сгибание / разгибание локтя, супинация / пронация (вращение) запястья или разжимание / смыкание пальцев. В протезах этого типа используется остаточная нервно-мышечная система человеческого тела для управления функциями протеза руки, запястья, локтя или стопы с электрическим приводом. Это отличается от протеза с электрическим переключателем, для которого требуются ремни и / или кабели, приводимые в действие движениями тела, чтобы приводить в действие переключатели, управляющие движениями протеза. Нет четких доказательств того, что миоэлектрические протезы верхних конечностей работают лучше, чем протезы с телом. Преимущества использования миоэлектрического протеза верхней конечности включают возможность улучшения косметической привлекательности (этот тип протеза может иметь более естественный вид), может быть лучше для легких повседневных дел и может быть полезен для людей с фантомной конечностью боль. По сравнению с протезом с питанием от тела миоэлектрический протез может быть не таким прочным, может иметь более длительное время тренировки, может потребовать дополнительных настроек, может потребовать большего обслуживания и не обеспечивает обратной связи с пользователем.

СССР был первым, кто разработал миоэлектрическую руку в 1958 году, а первая миоэлектрическая рука стала коммерческой в ​​1964 году в СССР и распространялась через UK.

Роботизированные протезы

Файл: An-Electrocorticographic-Brain-Interface-in-an-Individual-with -Tetraplegia-pone.0055344.s009.ogv Play media Мозговое управление движением трехмерного протеза руки (поражение целей). Этот фильм был записан, когда участник контролировал трехмерное движение протеза руки, чтобы поразить физические цели в исследовательской лаборатории.

Роботы могут быть использованы для создания объективных оценок состояния пациента и результатов терапии, помощи в диагностике, настройки терапии на основе двигательные способности пациента, а также обеспечить соблюдение схем лечения и вести записи пациента. Во многих исследованиях показано значительное улучшение двигательной функции верхних конечностей после инсульта с использованием робототехники для реабилитации верхних конечностей. Чтобы роботизированный протез конечности работал, он должен состоять из нескольких компонентов, чтобы интегрировать его в функции организма: Биосенсоры обнаруживают сигналы нервной или мышечной системы пользователя. Затем он передает эту информацию на контроллер, расположенный внутри устройства, и обрабатывает обратную связь от конечности и исполнительного механизма, например, положение или силу, и отправляет ее контроллеру. Примеры включают поверхностные электроды, которые обнаруживают электрическую активность на коже, игольчатые электроды, имплантированные в мышцы, или массивы твердотельных электродов с прорастающими через них нервами. Один тип этих биосенсоров используется в миоэлектрических протезах.

. Устройство, известное как контроллер, подключается к нервной и мышечной системам пользователя и к самому устройству. Он отправляет команды намерения от пользователя на исполнительные механизмы устройства и интерпретирует обратную связь от механических и биосенсоров к пользователю. Контроллер также отвечает за мониторинг и контроль перемещений устройства.

Исполнительный механизм имитирует действия мышцы, создавая силу и движение. Примеры включают мотор, который помогает или заменяет исходную мышечную ткань.

Целенаправленная реиннервация мышц (TMR) - это метод, при котором двигательные нервы, которые ранее контролировали мышцы на ампутированной конечности, хирургическим путем перенаправляются таким образом, что они реиннервируют небольшую область большой неповрежденной мышцы, такую ​​как большая грудная мышца. В результате, когда пациент думает о перемещении большого пальца своей отсутствующей руки, вместо этого сокращается небольшой участок мышцы на его груди. Поместив датчики на реиннервируемую мышцу, эти сокращения могут быть выполнены для управления движением соответствующей части роботизированного протеза.

Вариант этой техники называется целевой сенсорной реиннервацией (TSR). Эта процедура аналогична TMR, за исключением того, что сенсорные нервы хирургически перенаправляются на кожу на груди, а не двигательные нервы перенаправляются в мышцы. В последнее время роботизированные конечности улучшили свою способность принимать сигналы от человеческого мозга и преобразовывать эти сигналы в движение в искусственной конечности. DARPA, исследовательское подразделение Пентагона, работает над тем, чтобы добиться еще большего прогресса в этой области. Их желание состоит в том, чтобы создать искусственную конечность, которая напрямую связана с нервной системой.

Роботизированные руки

Развитие процессоров, используемых в миоэлектрических руках, позволило разработчикам добиться успеха в точном управлении протез. Boston Digital Arm - это недавний протез, в котором используются преимущества этих более совершенных процессоров. Рука позволяет перемещаться по пяти осям и позволяет программировать руку для более индивидуального восприятия. Недавно I-LIMB Hand, изобретенный в Эдинбурге, Шотландия, Дэвидом Гоу, стал первым коммерчески доступным протезом руки с пятью пальцами с индивидуальным приводом. Рука также имеет большой палец, поворачиваемый вручную, которым пользователь управляет пассивно и позволяет руке захватывать в точном, мощном и ключевом режимах.

Другой нервный протез - Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Помимо Proto 1, университет также завершил Proto 2 в 2010 году. В начале 2013 года Макс Ортис Каталан и Рикард Бранемарк из Технологического университета Чалмерса и больницы Sahlgrenska University в Швеции преуспели в создании первого роботизированная рука, управляемая сознанием и которая может быть постоянно прикреплена к телу (с использованием остеоинтеграции ).

Очень полезный подход называется вращением руки, которое является обычным для односторонних ампутантов, которые представляют собой ампутацию, которая затрагивает только одну сторону тело; а также важно для пациентов с двусторонней ампутацией, человека, который пропал без вести или ампутировал обе руки или ноги, для выполнения повседневных дел. Это включает введение небольшого постоянного магнита в дистальный конец остаточной кости субъектов при ампутации верхней конечности. Когда субъект вращает остаточную руку, магнит будет вращаться вместе с остаточной костью, вызывая изменение распределения магнитного поля. Сигналы ЭЭГ (электроэнцефалограммы), обнаруживаемые с помощью s Плоские металлические диски, прикрепленные к коже черепа, по сути, расшифровывают активность человеческого мозга, используемую для физических движений, используются для управления конечностями роботов. Это позволяет пользователю напрямую управлять деталью.

Роботизированные челюстно-суставные протезы

Исследования роботизированных ног со временем претерпели некоторые изменения, позволяющие точно перемещать и контролировать.

Исследователи из Реабилитационного института Чикаго объявили в сентябре 2013 года, что они разработали роботизированную ногу, которая переводит нервные импульсы от мышц бедра пользователя в движение, что является первым протезом ноги, который будет выполнять так. В настоящее время он проходит испытания.

Хью Херр, глава группы биомехатроники в Media Lab Массачусетского технологического института, разработал роботизированную транстибиальную ногу (PowerFoot BiOM).

Исландская компания Össur также создала роботизированную транстибиальную ногу. нога с моторизованной лодыжкой, которая перемещается с помощью алгоритмов и датчиков, которые автоматически регулируют угол наклона стопы в разные моменты шага пользователя. Также существуют бионические ноги, управляемые мозгом, которые позволяют человеку двигать конечностями с помощью беспроводного передатчика.

Конструкция протеза

Основная цель роботизированного протеза - обеспечить активное срабатывание во время походки. улучшить биомеханику походки, включая, среди прочего, стабильность, симметрию или расход энергии для людей с ампутированными конечностями. В настоящее время на рынке представлено несколько протезов ног с электроприводом, в том числе ноги с полным приводом, в которых приводы непосредственно приводят в движение суставы, и полуактивные ноги, которые используют небольшое количество энергии, и небольшой привод для изменения механических свойств ноги, но при этом не вводить чистую положительную энергию в походку. Конкретные примеры включают emPOWER от BionX, Proprio Foot от Ossur и Elan Foot от Endolite. Различные исследовательские группы также экспериментировали с роботизированными ногами за последнее десятилетие. Центральные изучаемые вопросы включают в себя проектирование поведения устройства во время фазы опоры и поворота, определение текущей задачи передвижения и различные проблемы механической конструкции, такие как надежность, вес, срок службы батареи / эффективность и уровень шума. Однако ученые из Стэнфордского университета и Сеульского национального университета разработали систему искусственных нервов, которая помогает протезам конечностей чувствовать себя лучше. Эта синтетическая нервная система позволяет протезам воспринимать шрифт Брайля, чувствовать осязание и реагировать на окружающую среду.

Прикрепление к телу

Большинство протезов можно прикрепить к экстерьер кузова, непостоянно. Некоторые другие, однако, могут быть прикреплены навсегда. Один из таких примеров - экзопротезы (см. Ниже).

Прямое прикрепление кости и остеоинтеграция

Остеоинтеграция - это метод прикрепления протеза к телу. Этот метод также иногда называют (прикрепление протеза к кости) или эндоэкзопротезом.

Метод культи и лунки может вызвать сильную боль у человека с ампутированной конечностью, поэтому прямое прикрепление кости широко изучается. Метод основан на введении титанового болта в кость на конце культи. Через несколько месяцев кость прикрепляется к титановому болту, и к титановому болту прикрепляется абатмент. Абатмент выходит из культи, и к нему прикрепляется (съемный) протез. Некоторые из преимуществ этого метода включают следующее:

  • Лучший мышечный контроль протеза.
  • Возможность носить протез в течение длительного периода времени; с методом культи и впадины это невозможно.
  • Возможность для людей с ампутированными конечностями управлять автомобилем.

Основным недостатком этого метода является то, что люди с ампутированными конечностями с прямым прикреплением костей не могут оказывать большого воздействия на конечность, например, во время бега трусцой, из-за возможности сломать кость.

Cosmesis

Косметические протезы уже давно используются для маскировки травм и уродов. Благодаря достижениям современных технологий, cosmesis, стало возможным создание реалистичных конечностей из силикона или ПВХ. Такие протезы, включая искусственные руки, теперь могут быть созданы для имитации внешнего вида настоящих рук с веснушками, венами, волосами, отпечатками пальцев и даже татуировками. Косметика, изготовленная на заказ, как правило, более дорогая (стоит тысячи долларов США, в зависимости от уровня детализации), в то время как стандартные косметические средства изготавливаются заранее в различных размерах, хотя они часто не так реалистичны, как их аналоги, изготовленные на заказ. Другой вариант - изготовленный на заказ силиконовый чехол, который может быть изготовлен в соответствии с оттенком кожи человека, но не с такими деталями, как веснушки или морщины. Космосы прикрепляются к телу различными способами: с помощью клея, присоски, облегающей, эластичной кожи или кожного рукава.

Познание

В отличие от нейромоторных протезов, нейрокогнитивные протезы будут воспринимать или модулировать нервную функцию, чтобы физически восстановить или усилить когнитивные процессы, такие как управляющая функция, внимание, язык и память. В настоящее время нейрокогнитивные протезы отсутствуют, но была предложена разработка имплантируемых нейрокогнитивных интерфейсов мозг-компьютер для лечения таких состояний, как инсульт, черепно-мозговая травма, церебральный паралич, аутизм и болезнь Альцгеймера. Недавняя область вспомогательных технологий для познания касается разработки технологий, улучшающих познание человека. Устройства планирования, такие как Neuropage, напоминают пользователям с нарушениями памяти, когда следует выполнять определенные действия, например, посещать врача. Устройства с микро-подсказками, такие как PEAT, AbleLink и Guide, использовались, чтобы помочь пользователям с проблемами памяти и исполнительных функций выполнять повседневные действия.

Улучшение протезирования

Sgt. Джеррод Филдс, претендент на участие в паралимпийском спринтерском соревновании по программе спортсменов мирового класса армии США, тренируется в Центре олимпийской подготовки США в Чула-Виста, Калифорния. Филдс с ампутантом ниже колена выиграл золотую медаль на 100 метров со временем 12,15. секунд на Играх Endeavour в Эдмонде, штат Оклахома, 13 июня 2009 г.

В дополнение к стандартному протезу для повседневного использования у многих людей с ампутированными конечностями или врожденных пациентов есть специальные конечности и приспособления для помощи в участии спортивно-развлекательных мероприятий.

В научной фантастике, а в последнее время и в научном сообществе, было рассмотрено использование современных протезов для замены здоровых частей тела искусственными механизмами и системами для улучшения функций. Мораль и желательность таких технологий обсуждаются трансгуманистами, другими специалистами по этике и другими людьми в целом. Можно заменить такие части тела, как ноги, руки, кисти, ступни и другие.

Первый эксперимент со здоровым человеком, по-видимому, был проведен британским ученым Кевином Уорвиком. В 2002 году имплант был подключен непосредственно к нервной системе Уорвика. Массив электродов, который содержал около сотни электродов , был помещен в срединный нерв. Выдаваемые сигналы были достаточно подробными, чтобы рука робота могла имитировать действия собственной руки Уорвика и снова обеспечивать некую форму обратной связи через имплант.

DEKA компания Дина Камена разработала «руку Люка», усовершенствованный протез с нервным управлением. Клинические испытания начались в 2008 году, с одобрения FDA в 2014 году, а коммерческое производство компанией Universal Instruments Corporation ожидается в 2017 году. Ожидается, что розничная цена, предлагаемая Mobius Bionics, составит около 100 000 долларов.

Дальнейшие исследования, проведенные в апреле 2019 года, выявили улучшения в отношении протезной функции и комфорта персонализированных носимых систем, напечатанных на 3D-принтере. Вместо ручной интеграции после печати, интеграция электронных датчиков на пересечении протеза и ткани пользователя может собирать информацию, такую ​​как давление на ткань пользователя, что может помочь улучшить дальнейшую итерацию этих типов протезов.

Оскар Писториус

В начале 2008 года Оскар Писториус, «Бегущий по лезвию» из Южной Африки, был на короткое время лишен права участвовать в летних Олимпийских играх 2008 из-за его транстибиального протеза конечности давали ему несправедливое преимущество перед бегунами с лодыжками. Один исследователь обнаружил, что его конечности потребляют на двадцать пять процентов меньше энергии, чем у здорового бегуна, движущегося с той же скоростью. Это решение было отменено апелляционной инстанцией, и апелляционный суд постановил, что общий набор преимуществ и недостатков конечностей Писториуса не был рассмотрен.

Писториус не прошел квалификацию в сборную Южной Африки на Олимпиаду, но продолжил участие в летних Паралимпийских играх 2008 и был признан подходящим для участия в любых будущих Олимпийских играх. Он прошел квалификацию на чемпионат мира 2011 года в Южной Корее и дошел до полуфинала, где и закончил последний раз, он был 14-м в первом раунде, его личный рекорд на 400 м обеспечил бы ему 5-е место в финале. На летних Олимпийских играх 2012 в Лондоне Писториус стал первым бегуном-инвалидом, который участвовал в Олимпийских играх. Он участвовал в забеге на 400 метров в полуфинале и в финале эстафеты 4 × 400 метров. Он также участвовал в пяти соревнованиях на Летних Паралимпийских играх 2012 года в Лондоне.

Соображения дизайна

При разработке транстибиального протеза необходимо учитывать множество факторов. Производители должны выбирать свои приоритеты в отношении этих факторов.

Производительность

Тем не менее, есть определенные элементы механики суставов и стопы, которые неоценимы для спортсмена, и они находятся в центре внимания сегодняшних высокотехнологичных компаний по протезированию:

  • Fit - спортивное / Активным инвалидам или людям с костными остатками может потребоваться тщательно детализированная подгонка гнезда; менее активные пациенты могут чувствовать себя комфортно с «полным контактом» и гелевым лайнером
  • Накопление и возврат энергии - накопление энергии, полученной при контакте с землей, и использование этой накопленной энергии для движения
  • Энергия поглощение - сведение к минимуму влияния высокого воздействия на костно-мышечной системе
  • Цокольное соответствие - стабильность независимо от типа местности и угла
  • Rotation - легкость изменения направления
  • Вес - максимальный комфорт, баланс и скорость
  • Подвеска - как розетка будет соединяться и соответствовать конечности

Другое

Покупателя также волнуют многие другие факторы:

  • Косметика
  • Стоимость
  • Простота использования
  • Доступность размера

Стоимость и свобода от источника

Высокая стоимость

В США типичный протезный протез стоит от 15 000 до 90 000 долларов, в зависимости от типа конечности, желаемого пациентом. При наличии медицинской страховки пациент обычно оплачивает 10–50% от общей стоимости протезирования конечности, а остальная часть расходов покрывает страховая компания. Процент, который платит пациент, зависит от типа страхового плана, а также от конечности, которую запрашивает пациент. В Соединенном Королевстве, большей части Европы, Австралии и Новой Зеландии все расходы на протезы конечностей покрываются за счет государственного финансирования или обязательного страхования. Например, в Австралии протезы полностью финансируются государственными программами в случае ампутации из-за болезни, а также компенсацией рабочим или страхованием от дорожно-транспортных происшествий в случае большинства травматических ампутаций. Национальная схема страхования по инвалидности, которая внедряется на национальном уровне с 2017 по 2020 год, также оплачивает протезы.

Трансрадиальные (ампутация ниже локтя) и транстибиальные протезы (ампутация ниже колена) обычно стоят от долларов США до 6000 долларов США, в то время как трансфеморальные (ампутация выше колена) и трансгумеральные протезы (выше ампутация локтя) стоит примерно в два раза дороже, от 10 000 до 15 000 долларов, а иногда может достигать 35 000 долларов. Стоимость протеза часто повторяется, в то время как конечность обычно требуется заменять каждые 3–4 года из-за износа повседневного использования. Кроме того, если розетка имеет проблемы с посадкой, ее необходимо заменить в течение нескольких месяцев с момента появления боли. Если высота является проблемой, компоненты, такие как пилоны, могут быть изменены.

Пациенту нужно не только платить за свои многочисленные протезы, но и за физиотерапию и трудотерапию, которые сопровождаются адаптацией. жить с протезом. В отличие от повторяющихся затрат на протезы конечностей, пациент обычно платит только от 2000 до 5000 долларов за терапию в течение первого или двух лет жизни с ампутированной конечностью. Как только пациент станет сильным и чувствует себя комфортно со своей новой конечностью, ему больше не нужно будет ходить на терапию. Предполагается, что на протяжении всей жизни типичный человек с ампутированной конечностью будет проходить лечение на сумму 1,4 миллиона долларов, включая операции, протезирование, а также различные виды лечения.

Недорогое

Недорогое сверх- Коленные протезы часто обеспечивают только базовую структурную поддержку с ограниченной функцией. Эта функция часто достигается с помощью грубых, несочленяющихся, нестабильных или блокируемых вручную коленных суставов. Ограниченное количество организаций, таких как Международный комитет Красного Креста (МККК), создают устройства для развивающихся стран. Их устройство, которое производится CR Equipments, представляет собой одноосный фиксируемый полимерный коленный сустав с ручным управлением.

Таблица. Список технологий коленного сустава на основе обзора литературы.

Название технологии (страна происхождения)Краткое описаниеСамый высокий уровень

доказательств

Колено МККК (Швейцария)Одноосное с ручной блокировкойНезависимое поле
Колено ATLAS (Великобритания)Трение, активируемое весомНезависимое поле
Колено POF / OTRC (США)Одноосное с внешн. AssistПоле
Колено DAV / Сиэтл (США)Податливое полицентрическоеПоле
Колено LIMBS International M1 (США)Четыре -barПоле
JaipurKnee (Индия)Четыре полосыПоле
LCKnee (Канада)Одноосное с автоматическим lockПоле
Не указано (Непал)ОдноосноеПоле
Не указано (Новая Зеландия)Рото-формование одноосныйПоле
Не предусмотрено (Индия)Шесть стержней с приседаниемТехническая разработка
Фрикционное колено (США)Трение, активируемое весомТехническая разработка
Колено с клиновым замком (Австралия)Трение, активируемое весомТехническая разработка
Фрикционное колено SATHI (Индия)Трение, активируемое весомДоступны ограниченные данные
Недорогие протезы выше колена: колено МККК (слева) и колено LC (справа)

План недорогого протез ноги, разработанный Sébastien Dubois, был представлен на International Design E 2007 года. Выставка и награждение в Копенгагене, Дания, где она выиграла Index: Award. Было бы возможно создать протез ноги с возвратной энергией за $ 8,00 долларов США, состоящий в основном из стекловолокна.

. До 1980-х годов протезы стопы просто восстанавливали базовые возможности ходьбы. Эти ранние устройства можно охарактеризовать как простое искусственное приспособление, соединяющее остаточную конечность с землей.

Введение () в 1981 году произвело революцию в этой области, выдвинув на первый план концепцию (ESPF). Вскоре их примеру последовали и другие компании, и вскоре на рынке появилось несколько моделей протезов с накоплением энергии. В каждой модели использовались некоторые вариации сжимаемой пятки. Пятка сжимается во время первоначального контакта с землей, накапливая энергию, которая затем возвращается во время последней фазы контакта с землей, чтобы помочь продвинуть тело вперед.

С тех пор в индустрии протезирования стопы преобладают стабильные небольшие улучшения в производительности, комфорте и конкурентоспособности.

С помощью 3D-принтеров можно изготавливать единый продукт без металлических форм, что позволяет значительно снизить затраты.

Jaipur Foot, протез из Джайпур, Индия стоит около 40 долларов США.

Роботизированный протез с открытым исходным кодом

В настоящее время существует открытый форум Протезирование, известный как «Проект открытого протезирования ». Группа нанимает сотрудников и волонтеров для продвижения технологии протезирования, пытаясь снизить стоимость этих необходимых устройств. Open Bionics - компания, которая разрабатывает роботизированные протезы рук с открытым исходным кодом. Он использует 3D-печать для производства устройств и недорогие 3D-сканеры для их соответствия с целью снижения стоимости изготовления нестандартных протезов. Обзорное исследование широкого спектра печатных протезов рук показало, что, хотя технология 3D-печати обещает индивидуальный дизайн протезов, она не обязательно будет дешевле, если включены все затраты. В том же исследовании также было обнаружено, что данные о функциональности, долговечности и приемлемости 3D-печатных протезов руки для пользователей все еще отсутствуют.

Недорогое протезирование для детей

Протезы для несовершеннолетних талидомид Выживший 1961–1965

По оценкам, в США 32 500 детей (<21 years) that suffer from major paediatric amputation, with 5,525 new cases each year, of which 3,315 congenital.

Карр и др. (1998) исследовали случаи ампутаций, вызванных наземными минами, в Афганистане, Боснии и Герцеговине, Камбодже и Мозамбике среди детей (<14 years), showing estimates of respectively 4.7, 0.19, 1.11 and 0.67 per 1000 children. Mohan (1986) indicated in India a total of 424,000 amputees (23,500 annually), of which 10.3% had an onset of disability below the age of 14, amounting to a total of about 43,700 limb deficient children in India alone.

). Немногие недорогие решения были созданы специально для детей примеров недорогих протезных устройств включают в себя:

полюс и костыль

Это ручной полюс с кожаной группой поддержки или платформой для лимба - одно из самых простых и дешевых найденных решений. Оно служит краткосрочным решением, но может быстро образовывать контрактуры, если конечность не растягивается ежедневно посредством серии подходов с диапазоном движений (RoM).

Бамбуковые, ПВХ или гипсовые конечности

Это также довольно простое решение включает гипсовая розетка с трубкой из бамбука или ПВХ внизу, опционально прикрепляемая к протезу стопы. Это решение предотвращает контрактуры, потому что колено полностью перемещается. Коллекция Дэвида Вернера, онлайновая база данных помощи деревенским детям с ограниченными возможностями, содержит руководства по производству этих решений.

Регулируемая велосипедная конечность

Это решение создано с использованием подседельной штыря велосипеда вверх вниз, как ступня, обеспечивая гибкость и регулируемость (длину). Это очень дешевое решение с использованием местных материалов.

Sathi Limb

Это эндоскелетная модульная нижняя конечность из Индии, в которой используются термопластические детали. Его основными преимуществами являются небольшой вес и адаптируемость.

Monolimb

Монолимбы - это немодульные протезы, поэтому для правильной подгонки требуется более опытный протезист, поскольку выравнивание практически невозможно изменить после изготовления. Однако их долговечность в среднем лучше, чем у недорогих модульных решений.

Перспективы культурных и социальных теорий

Ряд теоретиков исследовали значение и последствия протезирования тела. Элизабет Гросс пишет: «Существа используют инструменты, украшения и приспособления для увеличения своих телесных возможностей. Не хватает ли их телам чего-то, что им нужно заменить искусственными или заменяющими органами?... Или, наоборот, должны протезы быть понятым с точки зрения эстетической реорганизации и распространения, как следствие изобретательности, которая функционирует за пределами прагматических потребностей и, возможно, вопреки им? "Элейн Скарри утверждает, что каждый артефакт воссоздает и расширяет тело. Стулья дополняют скелет, инструменты - руки, одежда - кожу. По мнению Скарри, «мебель и дома - это не более и не меньшая внутренняя часть человеческого тела, чем пища, которую он поглощает, и они принципиально не отличаются от таких сложных протезов, как искусственные легкие, глаза и почки. Потребление промышленных вещей превращает тело изнутри. ". Марк Уигли, профессор архитектуры, продолжает эту линию размышлений о том, как архитектура дополняет наши природные возможности, и утверждает, что" размывание идентичности является произведены все протезы ». Некоторые из этих работ опираются на более раннюю характеристику Фрейдом отношения человека к объектам как отношения протяженности.

Известные пользователи протезов

  • Мари Моентманн (1900–1974), ребенок, переживший несчастный случай на производстве

См. Также

Ссылки

Цитаты

Источники

Внешние ссылки

Искать протез в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Протезирование.
Последняя правка сделана 2021-06-02 08:27:44
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте