Протез

Мужчина с протезом нижней конечности

В медицине , а протез ( во множественном числе: протезирование, от Древнегреческого протеза , «Кроме того, приложение, вложение») ^[1] или протезно имплантат ^{[2] [3]} является искусственным устройством , которое заменяет недостающую часть тела, которая может быть утрачена в результате травмы, болезни или состояния, имевшего место при рождении ( врожденное нарушение ). Протезы предназначены для восстановления нормальной функции отсутствующей части тела. ^[4] Реабилитацию после ампутации в первую очередь координирует физиотерапевт.в составе междисциплинарной команды, состоящей из физиотерапевтов, протезистов, медсестер, физиотерапевтов и эрготерапевтов. ^[5] Протезы можно создавать вручную или с помощью автоматизированного проектирования (САПР), программного интерфейса, который помогает разработчикам проектировать и анализировать творения с помощью компьютерной 2-D и 3-D графики, а также инструментов анализа и оптимизации. ^[6]

Типы [ править ]

Протез человека должен быть спроектирован и собран 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 выбрать одно или несколько устройств.

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

Протезы шеи включают заменители гортани , трахеи и верхних отделов пищевода ,

Соматические протезы туловища включают протезы груди, которые могут быть как одиночными, так и двусторонними, полные протезы груди или протезы сосков .

Протезы полового члена используются для лечения эректильной дисфункции , коррекции деформации полового члена , выполнения процедур фаллопластики и метоидиопластики у биологических мужчин, а также для создания нового полового члена при операциях по смене пола с женского на мужской .

Протезы конечностей [ править ]

Протезы конечностей включают протезы как верхних, так и нижних конечностей.

Протезы верхних конечностей используются на разных уровнях ампутации: передняя четверть, разобщение плеча, чрескожное протезирование, дисартикуляция локтя, трансрадиальный протез, дизартикуляция запястья, полная рука, 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 в косметических целях, 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. ^[7]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. ^[7] 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 плечадвигаться, 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 ампутации на разных уровнях. 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. ^[8] Это связано со сложностями движений, связанных 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. ^[9] Использование беговой дорожки, наряду с физиотерапевтическим лечением, помогает человеку преодолеть многие трудности при ходьбе с протезом.

В Соединенном Королевстве 75% ампутаций нижних конечностей выполняются из-за недостаточного кровообращения (дисваскулярности). ^[10] Это состояние часто связано со многими другими заболеваниями ( сопутствующими заболеваниями ), включая диабет и сердечные заболевания, которые могут затруднить выздоровление и использование протеза конечности для восстановления подвижности и независимости. ^[10] Для людей с нарушением кровообращения и потери нижней конечности из-за отсутствия исследований недостаточно данных, чтобы информировать их о выборе подходов к ортопедической реабилитации. ^[10]

Протезы нижних конечностей часто классифицируются по степени ампутации или по имени хирурга: ^{[11] [12]}

• Трансфеморальный (выше колена)
• Транстибиальный (ниже колена)
• Дисартикуляция голеностопного сустава (например, ампутация Сайма)
• Разобщение коленного сустава
• Гемипельвиктомия (разобщение тазобедренного сустава)
• Частичные ампутации стопы (Пирогова, тало-ладьевидная и пяточно-кубовидная (Chopart), тарзо-плюсневая (Lisfranc), транс-плюсневая, плюснефаланговая, ампутации луча, ампутации пальцев стопы). ^[12]
• Ротационная пластика Ван Неса

Протезное сырье [ править ]

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

• Пластмассы:
  • Полиэтилен
  • Полипропилен
  • Акрил
  • Полиуретан
• Дерево (раннее протезирование)
• Резина (раннее протезирование)
• Легкие металлы:
  • Титана
  • Алюминий
• Композиты:
  • Полимеры, армированные углеродным волокном ^[4]

Колесные протезы также широко используются при реабилитации травмированных домашних животных, включая собак, кошек, свиней, кроликов и черепах. ^[13]

История [ править ]

Протезы происходят из Древнего Египта на Ближнем Востоке 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 Глазе Гора, датируемой примерно 3000 г. до н.э., в которой левый глаз Гора был вырван, а затем восстановлен Тотом . Приблизительно 3000–2800 лет до нашей эры самые ранние археологические свидетельства протезирования были найдены в Древнем Иране , где в Шахр-и-Шохта был найден протез глаза, захороненный вместе с женщиной . Скорее всего, он был сделан из битумной пасты, покрытой тонким слоем золота. ^[14]Египтяне также были первопроходцами в протезировании стопы, о чем свидетельствует деревянный палец, найденный на теле из Нового царства около 1000 г. до н.э. ^[15] Еще в начале зафиксированное упоминание встречается в Южной Азии около 1200 г. до н.э., с участием воина ферзя Вишпала в Ригведе . ^[16] Римские бронзовые короны также были найдены, но их использование могло быть скорее эстетическим, чем медицинским. ^[17]

Одно из первых упоминаний о протезе принадлежит греческому историку Геродоту , который рассказывает историю Гегесистрата , греческого прорицателя, который, спасаясь от спартанских похитителей , отрезал себе ногу и заменил ее деревянной. ^[18]

Протезирование из дерева и металла [ править ]

Плиний Старший также записал рассказ о римском полководце Марке Сергии , правая рука которого была отрезана во время кампании, и ему сделали железную руку, чтобы держать щит, чтобы он мог вернуться в бой. Известный и довольно изысканный ^[19] исторический протез был протезом Гетца фон Берлихингена., изготовленный 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 египетского стиля. Ранее самым ранним обнаруженным протезом была искусственная нога из Капуи . ^[20]

Сообщается, что примерно в то же время у Франсуа де ла Нуэ была железная рука, как и у Рене-Робера Кавалье де ла Саль в 17 веке . ^{[21] У} Анри де Тонти был крючок 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. ^[22] Только богатые могли позволить себе что-нибудь, что могло бы помочь в повседневной жизни. ^{[ необходима цитата ]}

Одним из примечательных протезов был протез итальянца, который, по оценке ученых, заменил ампутированную правую руку ножом. ^{[23] [24]} Ученые, исследующие скелет, который был найден на кладбище Лонгобардов в Повельяно-Веронезе , подсчитали, что этот человек жил где-то между 6 и 8 веками нашей эры. ^{[25] [24]} Материалы, найденные рядом с телом мужчины, позволяют предположить, что протез ножа был прикреплен кожаным ремешком, который он неоднократно затягивал зубами. ^[25]

В эпоху Возрождения протезирование развивалось с использованием железа, стали, меди и дерева. Функциональное протезирование стало появляться в 1500-х годах. ^[26]

Технологический прогресс до 20 века [ править ]

Итальянский хирург зафиксировал существование инвалида, у которого была рука, которая позволяла ему снять шляпу, открыть сумочку и поставить свою подпись. ^[27] Амбруаз Паре добился усовершенствования в хирургии ампутации и конструкции протезов . Среди его изобретений было устройство выше колена, представлявшее собой коленный протез ноги и 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:

• Питер Вердейн  - Первый протез ниже колена без фиксации (BK).
• Джеймс Поттс  - Протез, состоящий из деревянной стойки и раструба, стального коленного сустава и шарнирной стопы, управляемой кетгутовыми сухожилиями от колена до лодыжки. Стала известна как «Нога Англси» или «Нога Селфо».
• Сэр Джеймс Сайм  - новый метод ампутации лодыжки, не связанный с ампутацией бедра.
• Бенджамин Палмер  - Улучшенная нога Селфо. Добавлена ​​передняя пружина и скрытые сухожилия для имитации естественного движения.
• Dubois Parmlee  - Созданный протез с присоской, полицентричным коленом и мультисочлененной стопой.
• Марсель Десуттер и Шарль Десуттер  - Первый алюминиевый протез ^[28]
• Генри Хизер Бигг и его сын Генри Роберт Хизер Бигг получили 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, фетра и кожи. ^[29]

В конце Второй мировой войны NAS (Национальная академия наук) начала выступать за улучшение исследований и разработок 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 [ править ]

После Второй мировой войны группа из Калифорнийского университета в Беркли, в которую входили Джеймс Фоорт и К.В. Рэдклифф, помогли разработать четырехстороннюю лунку, разработав систему приспособления для ампутации выше колена. Технология розеток для нижних конечностей пережила дальнейшую революцию в течение 1980-х годов, когда Джон Саболич CPO изобрел сокет Contoured Adducted Trochanteric-Controlled Alignment Method (CATCAM), который позже превратился в разъем Sabolich. Он последовал указаниям Ивана Лонга и Оссура Кристенсена, которые разработали альтернативы четырехугольной розетке, которая, в свою очередь, последовала за открытой вилкой, сделанной из дерева. ^[30]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 на протяжении многих лет, - это Тим Стаатс, Крис Хойт и Фрэнк Готтшалк.Готтшалк оспаривал эффективность гнезда CAT-CAM, настаивая на том, что хирургическая процедура, проводимая хирургом-ампутацией, является наиболее важной для подготовки пациента с ампутацией к правильному использованию протеза любой конструкции гнезда.^[31]

Первые протезы колена с микропроцессорным управлением 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. ^[32]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. ^[33]

В 2019 году был запущен проект под AT2030, в котором индивидуальные розетки изготавливаются с использованием термопласта, а не гипса. Это быстрее и дешевле. Розетки получили название розетки Amparo Confidence. ^{[34] [35]}

Современная история верхних конечностей [ править ]

В 2005 году DARPA запустило программу Revolutionizing Prosthetics . ^{[36] [37] [38] [39] [40] [41]}

Процедура для пациента [ править ]

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

В большинстве случаев протезист начинает с снятия гипса с пораженной конечности. 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. ^[42]

Современные технологии и производство [ править ]

На протяжении многих лет в области протезов были усовершенствованы. Новые пластмассы и другие материалы, такие как углеродное волокно , сделали протезы сильнее и легче, ограничив 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, поскольку у них с большей вероятностью будет обнажаться протез. ^[43]

Помимо новых материалов, для изготовления протезов стало очень распространенным использование электроники. 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, которой нет миоэлектрического управления. Компьютеры также широко используются в производстве конечностей. Компьютерное проектирование и автоматизированное производство часто используются для помощи в разработке и производстве протезов.^{[43] [44]}

Большинство современных протезов прикрепляют к остаточной конечности (культю) человека с ампутированной конечностью ремнями и манжетами или отсасыванием . 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 штифтового фиксатора. 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.

Изготовление протезов [ править ]

Изготовление ортопедической лунки начинается с фиксации геометрии остаточной конечности, этот процесс называется фиксацией формы. Целью этого процесса является создание точного изображения остаточной конечности, что очень важно для достижения хорошей посадки лунки. ^[45] 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. Обычно используемый состав называется «Парижский гипс». ^[46]В последние годы были разработаны различные системы цифрового захвата формы, которые можно вводить непосредственно в компьютер, что позволяет создавать более сложные конструкции. Как правило, процесс фиксации формы начинается с цифрового получения трехмерных (3D) геометрических данных остаточной конечности инвалида. Данные получают с помощью зонда, лазерного сканера, сканера структурированного света или системы трехмерного сканирования на основе фотографий. ^[47]

После фиксации формы вторая фаза изготовления лунки называется выпрямлением, которая представляет собой процесс изменения модели остаточной конечности путем добавления объема к выступам кости и точек потенциального давления и удаления объема из области, несущей нагрузку. Это можно сделать вручную, добавив или удалив гипс с позитивной модели, или виртуально, манипулируя компьютеризированной моделью в программном обеспечении. ^[48] Наконец, изготовление протезов начинается после того, как модель будет исправлена ​​и завершена. Протезисты оборачивали позитивную модель полурасплавленным пластиковым листом или углеродным волокном, покрытым эпоксидной смолой, чтобы построить протезную лунку. ^[45]Компьютерная модель может быть напечатана на 3D-принтере с использованием различных материалов с различной гибкостью и механической прочностью. ^[49]

Оптимальная посадка гнезда между остаточной конечностью и гнездом имеет решающее значение для функционирования и использования всего протеза. Если посадка между остаточной конечностью и прикреплением лунки слишком свободна, это уменьшит площадь контакта между остаточной конечностью и впадиной или подкладкой и увеличит карманы между остаточной кожей конечности и впадиной или подкладкой. Тогда давление выше, что может быть болезненным. Благодаря воздушным карманам может скапливаться пот, смягчающий кожу. В конечном итоге это частая причина кожных зудящих высыпаний. Со временем это может привести к нарушению кожных покровов. ^[8] С другой стороны, очень плотная посадка может чрезмерно увеличить межфазное давление, что также может привести к повреждению кожи после длительного использования. ^[50]

Протезы обычно изготавливают в следующие этапы: ^[43]

1. Измерение остаточной конечности
2. Измерение тела для определения размера протеза
3. Примерка силиконового вкладыша
4. Создание модели лайнера, надетого на остаточную конечность.
5. Формирование листа термопласта вокруг модели - затем используется для проверки посадки протеза.
6. Формирование постоянной розетки
7. Формование пластмассовых частей протеза - используются разные методы, в том числе вакуумное формование и литье под давлением.
8. Изготовление металлических частей протеза методом литья под давлением
9. Сборка всей конечности

Руки с питанием от тела [ править ]

Современные технологии позволяют руки с питанием от тела весить от половины до одной трети веса миоэлектрической руки.

Сокеты [ править ]

Современные рычаги с корпусным приводом 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 блокировкой или более сложного ремня безопасности для увеличения подвески.

Запястья [ править ]

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

Добровольное открытие и добровольное закрытие [ править ]

Существуют два типа систем с приводом 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 «прихваты», 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 с добровольным закрытием 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.

Отзыв [ править ]

Дополнительное различие существует в создаваемой биологической обратной связи, которая позволяет пользователю «чувствовать» то, что удерживается. После включения системы произвольного открывания обеспечивают удерживающую силу, так что они действуют как пассивные тиски на конце руки. Как только крючок сомкнулся вокруг удерживаемого объекта, обратной связи не будет. Системы произвольного закрытия обеспечивают прямо пропорциональный контроль и биологическую обратную связь, так что пользователь может почувствовать, какое усилие они прилагают.

Недавнее исследование показало, что при стимуляции срединного и локтевого нервов, согласно информации, полученной от 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. ^[51]

В феврале 2013 года исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии и Школы супериоре Сант'Анна в Италии имплантировали электроды в руку инвалида, что дало пациенту сенсорную обратную связь и позволило контролировать протез в реальном времени. ^[52] С помощью проводов, соединенных с нервами в его плече, датский пациент мог брать предметы и мгновенно получать осязание через специальную искусственную руку, созданную Сильвестро Мицера и исследователями из Швейцарии и Италии. ^[53]

В июле 2019 года эта технология была расширена еще больше 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, эта рука слишком дорога для обычного пользователя, однако Джейкоб упомянул, что страховые компании могут покрыть расходы на протез. ^[54]

Терминальные устройства [ править ]

Терминальные устройства содержат различные крючки, зажимы, руки или другие приспособления.

Крючки [ править ]

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

Крюк не соответствует обычной человеческой руке по внешнему виду или общей универсальности, но его допуски на материалы могут превосходить и превосходить нормальную человеческую руку для механических нагрузок (можно даже использовать крюк, чтобы разрезать открытые коробки или как молоток, тогда как то же самое нельзя. возможно обычной рукой), для термостойкости (можно использовать крючок для захвата предметов из кипящей воды, переворачивать мясо на гриле, удерживать спичку до тех пор, пока она полностью не сгорит) и для химической опасности (как металлический крючок устойчив к кислотам или щелочам и не реагирует на растворители, как протезная перчатка или кожа человека).

Руки [ править ]

Протезы рук доступны как в версиях с произвольным открытием, так и с произвольным закрытием, и из-за их более сложной механики и косметического покрытия перчатки требуют относительно большой силы активации, которая, в зависимости от типа используемого ремня безопасности, может быть неудобной. ^[55] 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. ^[56] Лучшая протестирована рука была протез руки разработана около 1945. В 2017 году однако, исследование было начато с бионической рукой, Лаура Грубый из Медицинского университета Вены .^{[57] [58]} Также стали доступны несколько бионических рук с открытыми аппаратными средствами для трехмерной печати. ^[59] Некоторые компании также производят роботизированные руки со встроенным предплечьем для установки на предплечье пациента ^{[60] [61],} а в 2020 году в Итальянском технологическом институте (IIT) появилась еще одна роботизированная рука со встроенным предплечьем (Soft Hand Pro) был разработан. ^[62]

Коммерческие поставщики и материалы [ править ]

Хосмер и Отто Бок - крупные поставщики коммерческих 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 полным 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. ^[63]

Протезирование нижних конечностей [ править ]

Протезирование нижних конечностей описывает искусственно замененные конечности, расположенные на уровне бедра или ниже. В отношении 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 врожденного порока конечностей, они обнаружили, что оценка составляет 3,5–7,1 случая на 10 000 рождений. ^[64]

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 кости). дефицит). 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. Дисартикуляции тазобедренного сустава - это обычно относится к случаям, когда у пациента с ампутацией или врожденной патологией имеется ампутация или аномалия в тазобедренном суставе или в непосредственной близости от него.
2. Дисартикуляция колена - это обычно относится к ампутации через колено, отделяющей бедро от большеберцовой кости.
3. Саймс - это разлучение лодыжки с сохранением пяточной подушки.

Сокет [ править ]

Гнездо служит связующим звеном между остаточным веществом и протезом, в идеале обеспечивая комфортную нагрузку, контроль движений и проприоцепцию. ^[65] Проблемы с суставами, такие как дискомфорт и разрушение кожи, считаются одними из наиболее важных проблем, с которыми сталкиваются инвалиды нижних конечностей. ^[66]

Хвостовик и соединители [ править ]

Эта часть создает расстояние и опору между коленным суставом и стопой (в случае протеза верхней части ноги) или между суставом и стопой. Тип соединителей, которые используются между голеностопом и коленом / стопой, определяет, будет 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. ^[67]

Нога [ править ]

Обеспечивая контакт с землей, ступня обеспечивает амортизацию и устойчивость во время стойки. ^[68] 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. ^[69] Андрисек (2010) обнаружил 16 различных типов стоп с очень разными результатами в отношении прочности и биомеханики. Основная проблема современных стоп - это их долговечность, срок службы составляет от 16 до 32 месяцев ^[70].Эти результаты предназначены для взрослых 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. ^[71] При выборе устройства следует учитывать стоимость устройства, функциональные потребности человека и доступность конкретного устройства. ^[71]

Коленный сустав [ править ]

В случае трансфеморальной ампутации (выше колена) также существует потребность в сложном соединителе, обеспечивающем артикуляцию, позволяющем сгибание во время фазы качания, но не во время стойки. Поскольку его цель - заменить колено, протез коленного сустава является наиболее важным компонентом протеза для транс-бедренной ампутации. Функция хорошего протезного коленного сустава состоит в том, чтобы имитировать функцию нормального колена, например, обеспечивать структурную поддержку и стабильность во время фазы опоры, но при этом он может сгибаться контролируемым образом во время фазы качания. Следовательно, это позволяет пользователям иметь плавную и энергоэффективную походку и минимизировать последствия ампутации. ^[72] Протезное колено соединяется с протезом стопы с помощью стержня, который обычно изготавливается из алюминиевой или графитовой трубки.

Одним из наиболее важных аспектов протеза коленного сустава является механизм контроля фазы опоры. Функция контроля фазы опоры состоит в том, чтобы предотвратить искривление ноги, когда конечность нагружена во время принятия веса. Это обеспечивает стабильность колена для поддержки задачи поддержки одной конечности в фазе стойки и обеспечивает плавный переход в фазу качания. Фазовый контроль опоры может быть достигнут несколькими способами, включая механические блокировки, ^[73] относительное выравнивание компонентов протеза, ^[74] управление трением, активируемым весом ^[74], и полицентрические механизмы. ^[75]

Микропроцессорное управление [ править ]

Чтобы имитировать функциональность колена во время ходьбы, были разработаны управляемые микропроцессором коленные суставы, которые контролируют сгибание колена. Некоторые примеры - C-leg Отто Бока , представленный в 1997 году, Ossur 's Rheo Knee, выпущенный в 2005 году, Power Knee от Ossur, представленный в 2006 году, Plié Knee от Freedom Innovations и самообучающееся колено DAW Industries (SLK ). ^[76]

Первоначально эта идея была разработана канадским инженером Келли Джеймс из Университета Альберты . ^[77]

Микропроцессор используется для интерпретации и анализа сигналов от датчиков угла колена и датчиков момента. Микропроцессор получает сигналы от своих датчиков, чтобы определить тип движения, выполняемого инвалидом. Большинство коленных суставов, управляемых микропроцессором, получают питание 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. ^[33]

Основное преимущество протеза с микропроцессорным управлением - это более точное приближение к естественной походке человека с ампутированной конечностью. Некоторые позволяют инвалидам ходить со скоростью, близкой к пешеходной, или бегать. Также возможны вариации скорости, которые учитываются датчиками и передаются на микропроцессор, который соответствующим образом подстраивается под эти изменения. Это также позволяет людям с ампутированными конечностями спускаться по лестнице ступенчато, а не ступенчато, как при механических коленях. ^[78] Некоторые исследования показывают, что люди с микропроцессорными протезами сообщают о большем удовлетворении и улучшении функциональности, остаточного здоровья конечностей и безопасности. ^[79]Люди могут выполнять повседневные действия с большей скоростью, даже при одновременном выполнении нескольких задач, и снизить риск падений. ^[79]

Однако у некоторых есть существенные недостатки, затрудняющие его использование. Они могут быть подвержены воздействию воды, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы протез оставался сухим. ^[80]

Миоэлектрик [ править ]

Миоэлектрический Протез использует электрическую напряженность генерируется каждый раз , когда мышца сокращается, 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. ^[81]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. ^[82] 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, испытывающих фантомную боль в конечностях. . ^[82]По сравнению с протезом с питанием от тела миоэлектрический протез может быть не таким прочным, может иметь более длительное время тренировки, может потребовать большего количества настроек, может потребовать большего обслуживания и не обеспечивает обратной связи с пользователем. ^[82]

СССР был первым , чтобы разработать миоэлектрический руку в 1958 году, ^[83] в то время как первая миоэлектрический рука стала коммерческим в 1964 году Центрального научно - исследовательского института протезирования в СССР , и распространяется Ангара Limb завода в Великобритании . ^{[84] [85]}

Роботизированные протезы [ править ]

Роботы могут использоваться для создания объективных показателей состояния пациента и результатов лечения, оказания помощи в диагностике, настройки терапии в зависимости от двигательных способностей пациента, а также для обеспечения соблюдения режима лечения и ведения записей пациента. Во многих исследованиях показано значительное улучшение двигательной функции верхних конечностей после инсульта с использованием робототехники для реабилитации верхних конечностей. ^[86] Для того, чтобы роботизированный протез конечности работал, он должен иметь несколько компонентов, чтобы интегрировать его в функции организма: Биосенсоры обнаруживают сигналы от нервной или мышечной системы пользователя. Затем он передает эту информацию контроллеру.расположен внутри устройства, 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 из типов этих биосенсоров используется в миоэлектрических протезах .

Устройство, известное как контроллер , подключено 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.

Привод имитирует действия мышцы в производстве силы и движения. Примеры включают мотор, который помогает или заменяет исходную мышечную ткань.

Нацеленная реиннервация мышц (TMR) - это метод, при котором двигательные нервы , которые ранее контролировали мышцы на ампутированной конечности, хирургическим путем перенаправляют так, чтобы они реиннервируют небольшую область большой неповрежденной мышцы, такой 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. ^{[87] [88]}

Вариант этого метода называется целевой сенсорной реиннервацией (TSR). Эта процедура аналогична TMR, за исключением того, что сенсорные нервы хирургическим путем 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 переводить эти сигналы в движение в искусственной конечности. DARPA , исследовательское подразделение Пентагона, работает над тем, чтобы добиться еще большего прогресса в этой области. Их желание - создать протез, который напрямую связан с нервной системой . ^[89]

Роботизированные руки [ править ]

Усовершенствования процессоров, используемых в миоэлектрических руках, позволили разработчикам добиться успеха в точном управлении протезом. Boston Digital Arm Недавнее Протез , который воспользовался этим более продвинутых 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. ^[90]

Другое нейронное протезирование является Университет Джонса Хопкинса Лаборатория прикладной физики Прото 1 . Помимо Proto 1, университет также завершил Proto 2 в 2010 году. ^{[91] В} начале 2013 года Макс Ортис Каталан и Рикард Бранемарк из Технологического университета Чалмерса и больницы Sahlgrenska University в Швеции создали первую роботизированную руку, которая контролируется сознанием и может быть постоянно прикреплен к телу (с помощью остеоинтеграции ). ^{[92] [93] [94]}

Очень полезный подход, называемый вращением руки, является обычным для односторонних ампутантов, то есть ампутации, затрагивающей только одну сторону тела; а также необходим для лиц с двусторонней ампутацией, которые пропали без вести или были ампутированы обе руки или ноги, для выполнения повседневных дел. Это включает введение небольшого постоянного магнита в дистальный конец остаточной кости субъектов с ампутацией верхней конечности. Когда субъект вращает остаточную руку, магнит вращается вместе с остаточной костью, вызывая изменение распределения магнитного поля. ^[95]Сигналы ЭЭГ (электроэнцефалограммы), обнаруживаемые с помощью небольших плоских металлических дисков, прикрепленных к коже черепа, по сути, расшифровывают активность человеческого мозга, используемую для физического движения, используются для управления конечностями робота. Это позволяет пользователю напрямую управлять деталью. ^[96]

Роботизированные транстибиальные протезы [ править ]

Исследования роботизированных ног со временем продвинулись вперед, обеспечивая точное движение и контроль.

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 делает это. В настоящее время он проходит тестирование. ^[97]

Хью Херр, руководитель группы биомехатроники в Media Lab Массачусетского технологического института, разработал роботизированную транстибиальную ногу (PowerFoot BiOM). ^{[98] [99]}

Исландская компания Össur также создала роботизированную транс-голеностопную ногу с моторизованной лодыжкой, которая перемещается с помощью алгоритмов и датчиков, которые автоматически регулируют угол наклона стопы в различные моменты шага ее владельца. Также есть бионические ноги, управляемые мозгом, которые позволяют человеку двигать конечностями с помощью беспроводного передатчика. ^[100]

Дизайн протеза [ править ]

Основная цель роботизированного протеза - обеспечить активное срабатывание во время ходьбы для улучшения биомеханики походки, включая, среди прочего, стабильность, симметрию или расход энергии для людей с ампутированными конечностями. ^[101] В настоящее время на рынке имеется 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 ногу, но не добавляйте чистой положительной энергии в походку. Конкретные примеры включают emPOWER от BionX, Proprio Foot от Ossur и Elan Foot от Endolite. ^{[102] [103] [104]} За последнее десятилетие различные исследовательские группы также экспериментировали с роботизированными ногами. ^[105]Основные изучаемые вопросы включают в себя проектирование поведения устройства во время фазы опоры и поворота, определение текущей задачи передвижения и различные проблемы механического проектирования, 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 чувствовать себя лучше. ^[106] Эта синтетическая нервная система позволяет протезам воспринимать шрифт Брайля , чувствовать осязание и реагировать на окружающую среду. ^{[107] [108]}

Использование переработанных материалов [ править ]

Во всем мире протезирование производится из переработанных пластиковых бутылок и крышек. ^{[109] [110] [111] [112] [113]}

Привязанность к телу [ править ]

Большинство протезов могут быть прикреплены к внешней стороне тела непостоянным образом. Некоторые другие, однако, могут быть прикреплены навсегда. Один из таких примеров - экзопротезы (см. Ниже).

Прямое прикрепление костей и остеоинтеграция [ править ]

Остеоинтеграция - это метод крепления протеза к телу. Этот метод также иногда называют экзопротезом (прикрепление протеза к кости) или эндо-экзопротезом.

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 длительное время; с методом пня и гнезда это невозможно.
• Способность людей с трансфеморальной ампутацией управлять автомобилем.

Основным недостатком этого метода является то, что люди с ампутированными конечностями с прямым прикреплением кости не могут сильно повредить конечность, как это происходит во время бега трусцой, из-за возможности разрушения кости. ^[8]

Космезис [ править ]

Косметические протезы издавна использовались для маскировки травм и уродств. Благодаря достижениям в современных технологиях, стало возможным создание реалистичных конечностей из силикона или ПВХ . ^[114]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 поставляются готовыми 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 [ править ]

В отличие от нейромоторных протезов, нейрокогнитивные протезы будут воспринимать или модулировать нервную функцию, чтобы физически восстановить или усилить когнитивные процессы, такие как исполнительная функция , внимание , речь и память. В настоящее время нет нейрокогнитивных протезов, но была предложена разработка имплантируемых нейрокогнитивных интерфейсов мозг-компьютер для лечения таких состояний, как инсульт , черепно-мозговая травма , церебральный паралич , аутизм и болезнь Альцгеймера . ^[115]Недавняя область вспомогательных технологий для познания касается разработки технологий, улучшающих познание человека. Устройства планирования, такие как Neuropage, напоминают пользователям с нарушениями памяти, когда им следует выполнять определенные действия, например, посещать врача. Устройства с микроподсказками, такие как PEAT, AbleLink и Guide, использовались, чтобы помочь пользователям с проблемами памяти и исполнительными функциями выполнять повседневную деятельность .

Протезирование [ править ]

В дополнение к стандартным протезам для повседневного использования у многих людей с ампутированными конечностями или врожденных пациентов есть специальные конечности и приспособления, помогающие участвовать в спортивных и развлекательных мероприятиях.

В научной фантастике, а в последнее время и в научном сообществе , рассматривалось 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 специалистами в целом. ^{[116] [117] [118] [119] [ кем? ]} Части тела, такие как ноги, руки, кисти, ступни и другие, можно заменить.

Первый эксперимент со здоровым человеком, по-видимому, был проведен британским ученым Кевином Уориком . В 2002 году имплант был подключен непосредственно к нервной системе Уорвика. Электрод массив , который содержит около ста электродов , был помещен в срединном нерве . Производимые сигналы были достаточно подробными, чтобы рука робота могла имитировать действия руки Уорвика и снова обеспечивать некую форму обратной связи через имплант. ^[120]

ДЕКА компания Dean Kamen разработала «Люк руку», продвинутый нерв под контролем протез . Клинические испытания начались в 2008 году ^[121] с одобрения FDA в 2014 году, а коммерческое производство компанией Universal Instruments Corporation ожидается в 2017 году. Цена, предлагаемая Mobius Bionics в розничной торговле, как ожидается, составит около 100 000 долларов. ^[122]

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. ^[123]

Оскар Писториус [ править ]

В начале 2008 года Оскар Писториус , «Бегущий по лезвию» из Южной Африки, был ненадолго признан непригодным для участия в летних Олимпийских играх 2008 года, потому что, как говорили, его транстибиальные протезы конечностей 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 работу на летних Паралимпийских играх 2008 года и был признан подходящим для участия в любых будущих Олимпийских играх. ^{[ необходима цитата ]} 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 года в Лондоне Писториус стал первым бегуном с ампутантами, который участвовал в Олимпийских играх. ^[124] Он участвовал в полуфинале забега на 400 метров , ^{[125] [126] [127]} иФинал эстафеты 4х400 метров . ^[128] Он также участвовал в 5 соревнованиях на Летних Паралимпийских играх 2012 года в Лондоне. ^[129]

Соображения по дизайну [ править ]

При создании протеза челюстной кости следует учитывать несколько факторов. Производители должны выбирать свои приоритеты в отношении этих факторов.

Производительность [ править ]

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:

• Подгонка - спортсменам / активным инвалидам или людям с костными остатками может потребоваться тщательно продуманная подгонка гнезда; менее активные пациенты могут чувствовать себя комфортно с гелевой подкладкой и гелевой подкладкой.
• Накопление и возврат энергии - накопление энергии, полученной при контакте с землей, и использование этой накопленной энергии для движения.
• Поглощение энергии - сведение к минимуму влияния высокого воздействия на опорно-двигательном аппарате
• Податливость грунта - устойчивость независимо от типа местности и угла наклона
• Вращение - легкость смены направления
• Вес - максимальный комфорт, баланс и скорость
• Подвеска - как розетка будет соединяться и соответствовать конечности

Другое [ править ]

Покупателя также волнует множество других факторов:

• Косметика
• Расходы
• Легкость использования
• Наличие размера

Стоимость и свобода источника [ править ]

Высокая стоимость [ править ]

В США типичная протезная конечность 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. ^[130] В Соединенном Королевстве, большей части Европы, Австралии и Новой Зеландии вся стоимость протезов конечностей покрывается 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. ^[131]Национальная схема страхования по инвалидности , которая внедряется на национальном уровне с 2017 по 2020 год, также оплачивает протезы.

Transradial (ниже локтя ампутации) и transtibial протезов (ниже колена ампутации) , как правило , стоят от США $ 6000 и $ 8000, в то время как трансфеморальным (выше колена ампутации) и transhumeral протезирование (выше локтя ампутации) стоит примерно в два раза больше с диапазоном от 10 000 до 15 000 долларов, а иногда может достигать 35 000 долларов. Стоимость протеза часто повторяется, в то время как конечность обычно необходимо заменять каждые 3-4 года из-за износа при повседневном использовании. Кроме того, если розетка имеет проблемы с посадкой, ее необходимо заменить в течение нескольких месяцев с момента появления боли. Если высота является проблемой, можно заменить такие компоненты, как пилоны. ^[132]

Пациенту необходимо платить не только за свои многочисленные протезы, но и за физиотерапию и профессиональную терапию, которая сопровождается адаптацией к жизни 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 терапию. ^[130]

Низкая стоимость [ править ]

Недорогие протезы выше колена 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, производимое CR Equipments, представляет собой одноосный фиксируемый вручную полимерный протез коленного сустава. ^[133]

Стол. Список технологий коленного сустава на основе обзора литературы. ^[70]

План недорогой протезы ноги, разработанный Себастьяном Дюбуа, был представлен на Международной выставке дизайна и награждении 2007 года в Копенгагене, Дания, где он получил награду Index: Award . Это позволит создать протез ноги с возвратной энергией за 8 долларов США , состоящий в основном из стекловолокна . ^[134]

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

Введение Seattle Foot ( Сиэтлские системы конечностей ) в 1981 году произвело революцию в этой области, выдвинув на первый план концепцию энергоаккумулирующего протеза стопы (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. ^[135]

Джайпурская стопа , протез из Джайпура , Индия , стоит около 40 долларов США.

Протезы роботов с открытым исходным кодом [ править ]

В настоящее время существует форум по протезированию с открытым дизайном, известный как « Проект открытого протезирования ». Группа нанимает сотрудников и волонтеров для продвижения технологии протезирования, пытаясь снизить стоимость этих необходимых устройств. ^[136] Открытая бионика- компания, разрабатывающая 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 было обнаружено, что доказательства функциональности, долговечности и приемлемости 3D-печатных протезов рук до сих пор отсутствуют. ^[137]

Недорогое протезирование для детей [ править ]

В США было обнаружено 32 500 детей (<21 года), страдающих серьезной детской ампутацией, с 5 525 новыми случаями ежегодно, из которых 3315 врожденными. ^[138]

Carr et al. (1998) исследовали ампутации, вызванные противопехотными минами, в Афганистане, Боснии и Герцеговине, Камбодже и Мозамбике среди детей (<14 лет), показав оценки соответственно 4,7, 0,19, 1,11 и 0,67 на 1000 детей. ^[139] Mohan (1986) указал в Индии в общей сложности 424 000 лиц с ампутированными конечностями (23 500 ежегодно), из которых 10,3% имели начало инвалидности в возрасте до 14 лет, что составляет в общей сложности около 43 700 детей с дефектом конечностей только в Индии. ^[140]

Специально для детей создано несколько недорогих решений. Примеры недорогих протезов:

Шест и костыль [ править ]

Это ручной шест с кожаным разогревом или платформой для лимба является одним из самых простых и нашли самую дешевые решения. Он хорошо подходит в качестве краткосрочного решения, но склонен к быстрому формированию контрактуры, если конечность не растягивается ежедневно в серии подходов с диапазоном движений (RoM). ^[67]

Конечности из бамбука, ПВХ или гипса [ править ]

Это также довольно простое решение, включающее гипсовую розетку с трубкой из бамбука или ПВХ внизу, которая может быть прикреплена к протезу стопы. Это решение предотвращает контрактуры, потому что колено полностью перемещается. Коллекция Дэвида Вернера, онлайновая база данных по помощи деревенским детям с ограниченными возможностями, содержит руководства по производству этих решений. ^[141]

Регулируемая велосипедная конечность [ править ]

Это решение построено с использованием стойки велосипедного сиденья, перевернутой стороной вниз в качестве ступни, что обеспечивает гибкость и возможность регулировки (длины). Это очень дешевое решение с использованием местных материалов. ^[142]

Сати Лимб [ править ]

Это эндоскелетная модульная нижняя конечность из Индии, в которой используются термопластические детали. Его главные достоинства - небольшой вес и технологичность. ^[67]

Монолимб [ править ]

Монолимбты - это немодульные протезы, поэтому для их правильной подгонки требуется более опытный протезист, так как выравнивание практически невозможно изменить после изготовления. Однако их долговечность в среднем лучше, чем у недорогих модульных решений. ^[143]

Перспективы культурной и социальной теории [ править ]

Ряд теоретиков исследовали значение и значение протезирования тела. Элизабет Гросс пишет: «Существа используют инструменты, украшения и приспособления для увеличения своих физических возможностей. Не хватает ли их телам чего-то, что им нужно заменить искусственными или заменяющими органами? ... Или, наоборот, следует понимать протезы с точки зрения эстетическая реорганизация и распространение как следствие изобретательности, которая функционирует за пределами прагматических потребностей и, возможно, игнорирует их? " ^[144] Элейн Скарри утверждает, что каждый артефакт воссоздает и расширяет тело. Стулья дополняют скелет, инструменты - руки, одежда - кожу. ^[145]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. вне, открыв ее , чтобы и в культуре объектов «. ^[146] Марк Вигли , профессор архитектуры, продолжает эту линию размышлений о том, как архитектура дополняет наши природные возможности, и утверждает, что «все протезы создают размытость идентичности». ^[147] Некоторые из этих работ опираются на более раннюю характеристику Фрейдом отношения человека к объектам как отношения протяженности.

Известные пользователи протезов [ править ]

• Мари Моентманн (1900–1974), ребенок, переживший несчастный случай на производстве
• Терри Фокс (1958–1981), канадский спортсмен, гуманитарный деятель и активист исследований рака
• Оскар Писториус (1986-), бывший профессиональный спринтер из Южной Африки

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

Источники [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Поищите протезы в Викисловаре, бесплатном словаре.

Викискладе есть медиафайлы по теме протезирования .

• Афганские инвалиды рассказывают свои истории на собрании в Техасе , Fayetteville Observer
• Может ли современное протезирование вернуть чувство осязания? , PBS Newshour
• Рука Рика , наблюдателя из Фейетвилля
• Что такое протез, протез конечности и различные его компоненты