הבנת העקרונות הביומכניים שמאחורי עיצוב הברך

עיצוב הברך הרדמה מייצג את אחד האתגרים המורכבים ביותר בהנדסה ביו-רפואית מודרנית, הדורש הבנה עמוקה של עקרונות ביומכניים ליצירת מכשירים שמשחזרים ניידות, יציבות ואיכות חיים עבור אנשים עם נשיעה טרנספאלית. הברכיים הפרוטטית הן מצב-של מכשירים רפואיים אמנותיים המשתמשים מנגנונים מכניים ורכיבים כדי לדמות את תפקוד הברך הביולוגי הרגיל עבור אנשים עם דלקת יתרת של חומרים אלה, כולל פונקציות מדעיות מתוחכמות, כולל מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים ביולוגיים של , כולל מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים מכניים, כולל מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים מכניים של מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים מכניים של מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים מכניים, פונקציות, פונקציות, פונקציות, רכיבים, ורכיבים של מנגנונים ביולוגיים של , כגון מנגנונים ביולוגיים, כולל מנגנונים מכניים של מנגנונים ביולוגיים, רכיבים כדי לדמות, פונקציות, פונקציות מנגנונים ביולוגיים, כדי לדמות את תפקוד מנגנונים מכניים של מנגנונים ביולוגיים, כדי לדמות את תפקוד מנגנונים ביולוגיים של מנגנונים ביולוגיים, פונקציות, פונקציות, פונקציות כדי לדמות את תפקוד מנגנונים מכני

הביומכניקה הבסיסית של הברך האנושית

כדי להבין עיצוב הברך הקדם-תיכוני, עלינו קודם כל להעריך את המורכבות יוצאת הדופן של מפרק הברך הביולוגית.הברך הטבעית משמשת כקישור קריטי בשרשרת הקינטית של תנופה אנושית, המספקת יציבות במהלך פעילויות וניידות של משקל במהלך הליכה רגילה, הברך עוברת רצף מתוחכם של flexion ותנועות הרחבה מתואמות עם תזמון מדויק ומודולציה כוח.

הברך הביולוגית מבצעת מספר פונקציות ביומכניות חיוניות בו זמנית.זה חייב לתמוך במשקל הגוף במהלך שלב העמדה של הגאה, לספוג הלם במהלך שביתת הליאל, להקל על התקדמות מהירה במהלך הליכה, ולאפשר התאמות מהירות לשינוי פני השטח ומהירויות הליכה.בנוסף, הברך חייבת לספק משוב תומך במערכת העצבים המרכזית, המאפשר התאמות לא מודע כי שמירה על ומניעה.

מאחר שרכיבים פרוטטיים חסרים שרירים ומשוב חושי, עיצוב אסתטי מבוסס על היערכות מכנית, תכונות חומריות וגיאומטריה כדי לשכפל את הפונקציות הללו ביעילות רבה ככל האפשר.מגבלה בסיסית זו מונעת הרבה מהחדשנות בטכנולוגיית הברך הקדם-תיכונית, שכן מהנדסים פועלים לפצות על היעדר מערכות בקרה ביולוגית באמצעות פתרונות מכניים ואלקטרוניים יותר ויותר.

אתגרים ביומכניים בעיצוב הברכיים

המנגנונים המכניים מתייחסים לביצוע ההליכה הנתפס, כולל הימנעות מנפילה, ספיגת הלם וסימטריה הגאה.הבנת האתגרים הביומכניים הללו חיונית לפיתוח הברכיים הפרוטטיות שעומדות בצרכים המגוונים של משתמשים על פני רמות פעילות שונות ויכולות פונקציונליות.

שלב ההסתברות

אחד האתגרים הביומכניים הקריטיים ביותר בעיצוב הברך הקדם-תסבית מספק יציבות נאותה במהלך שלב העמדה של הגאה.השלב העמדה מתחיל כאשר הרגל מתקשרת הקרקע בשביתה של הליל וממשיך עד ליציאה, המייצג כ-60% מהמחזור הגאה במהלך הליכה רגילה.

הברך הביולוגית משיגה יציבות ביציבות של שליטה שרירית פעילה, במיוחד מקבוצת השרירים של קוואדרפס. בהיעדר שליטה שרירית זו, הברכיים הפרוטטיות חייבות להסתמך על מערכות מכניות או אלקטרוניות כדי לספק יציבות שווה ערך.אתגר זה הופך להיות חריף במיוחד במהלך פעילויות כגון ירידה רמפות או מדרגות, שבו כוחות כבידה נוטים לקדם נוקשות בברך בדיוק ברגעים שבהם יציבות היא קריטית ביותר.

« « « « « תזמון מוקדם וזעזועים

בעוד שהמדיעה מעבירה משקל על הפרותזה בשלב מוקדם של עמדה, הברך מתכווץ בהדרגה עד 15 מעלות, ובכך מטשטשת את ההשפעה של קבלה במשקל. מנגנון זה מוקדם של flexion (ESF) משרת מספר פונקציות ביוכימכאיות חשובות.זה סופגת הלם במהלך שביתת הליאל, צמצום כוחות ההשפעה המועברים דרך הפרוזה לגפיים השורדית והיתר של הגוף הרגיל, גם תורם לגיעת אנרגיה קלה יותר.

האתגר בעיצוב מנגנוני ESF הוא איזון ספיגת הלם עם יציבות.הברך חייבת להיות גמישה מספיק כדי לספק ניתוק הולם אבל לא כל כך זה להתפשר על תחושת הביטחון של המשתמש או מגביר את הסיכון של קריסה.בנוסף, מנגנון ESF חייב להיות מכוונן בזהירות על המשקל של המשתמש, מהירות הליכה, ורמת פעילות לספק ביצועים אופטימליים בטווח של תנאים.

בקרת שלב Swing

השלב הנדנדה של הגאה מתחיל כאשר הרגל עוזבת את הקרקע וממשיך עד לשביתה הבאה.במהלך שלב זה, הברך הפרוטטית חייבת להיות גמישה כדי לאפשר את הרגל לנקות את הקרקע, ואז להרחיב בצורה חלקה להתכונן לשלב הבא עמדה.האתגר הביומכני נמצא בשליטה על הקצב והיקף של התכופות בברך והרחבה כדי להתאים את מהירות ההליכה של המשתמש ואת התנוחה.

בגיית ביולוגית, תנועת הברך בשלב תנופה נשלטת על ידי משחק מורכב של כוחות שריריים, מומנטום ואפקטים כבידה. הברכיים הפרוטסטנטיות חייבות לשכפל את התנועה הטבעית הזו באמצעות מערכות בקרה מכניות או אלקטרוניות.הברך חייבת להתכווץ במהירות מספקת כדי לספק טיהור קרקעי הולם, אך לא כל כך מהר שהיא יוצרת דפוס לא טבעי או לא נוח.

הסתגלות ל-Veriting Terrain and Walking Speeds

הביומכניקה של טיולי רמפה לעתים קרובות מוזנחת.אבל היכולת להסתגל לקרקעות שונות ומהירויות הליכה מייצגת את אחד האתגרים הביומכניים המשמעותיים ביותר בעיצוב הברך הפרוטסטנטית.משתמשים זקוקים לברכיים הרדמה שיכולים להכיל הליכה בגובה, עלייה וירידה, ניווט רמפה, ומעברים בין משטחים שונים וקווים.

כל אחת מהפעילויות האלה מציבה דרישות ביומכניות שונות על הברך הפרוטטית.הליכה במעלה ההר דורשת כוח ויציבות רחב יותר של ברך, בעוד הליכה במורדהיל דורשת שליטה גמישה כדי למנוע את הברך מאגלינג תחת כוחות הכבידה המוגדלים.סנטורייר מאתגר במיוחד, שכן היא דורשת כיפוף הברך מבוקר תוך תמיכה במשקל - משימה שהברך הביולוגית משיגה באמצעות כפירה אקסצנטרית, אך חייבת להשיג הברכיים הגמישות המכושבתית או להשיג באמצעות הברכיים המכנית דרך אמצעים מכניים.

קומפלקסים מכניים Core ותפקודיהם הביומכניים

הברכיים הפרוטסטנטיות משלבות רכיבים מכניים שונים, כל אחד מהם נועד לענות על דרישות ביומכניות ספציפיות, להבין כיצד רכיבים אלה פועלים יחד מספק תובנה על הנדסה מתוחכמת מאחורי מערכות הברך המודרנית.

ציר משותף

התצורה של ציר מפרק הברך קובע באופן יסודי כיצד הברך הפרוטטית נעה ומספקת יציבות.ברך בודדת-אקסי יש מנגנון ציר פשוט עם מרכז אחד של סיבוב, בדומה לקצב הדלת.עיצוב זה מציע פשטות ועמידות אבל אולי לא לשכפל לחלוטין את התנועה המורכבת של הברך הביולוגית, אשר למעשה כרוך בשילוב של תנועות מתגלגלות ונפיחות.

הברכיים פוליצנטריות, לעומת זאת, משלבות מספר צירים של סיבוב לקרימטיות טבעיות דומות יותר של הברך הטבעית.עיצובים אלה בדרך כלל כוללים מנגנון קישור של ארבע-bar שיוצר מרכז של סיבוב המשתנה לאורך טווח התנועה.תצורה זו מציעה כמה יתרונות ביומכניים, כולל שיפור יציבות במהלך עמדה מוקדמת, ניקוי טוב יותר במהלך שלב נדנדה, דפוס טבעי יותר.

מערכות התנגדות ודמיון

מערכות התנגדות ולחיצות לשלוט בקצב של התכופות הברך והרחבה, משחק תפקיד מכריע הן יציבות ובקרת שלב תנופה.מערכות אלה יכולות להיות מסווגות באופן רחב לתוך עיצובים המבוססים על חיכוך, pneumatic, הידראולי ומגנטיים, כל אחד מציע מאפיינים ביוכיניים שונים.

מערכות מבוססות פריצה משתמשות במנגנוני חיכוך מתאימים כדי לספק התנגדות מתמדת לתנועת הברך.בעוד שמערכות פשוטות ואמינה, מערכות אלה אינן יכולות להתאים לשינויים במהירות ההליכה או בשטח, שעלולות להגביל את יעילותן הביומכנית על פני פעילויות מגוונות.

מערכות ⁇ להשתמש באוויר דחוס כדי לספק התנגדות משתנה לתנועת הברך.מערכות אלה יכולות להיות נועדו לספק רמות שונות של התנגדות במהלך הגמישות והרחבה, המאפשרות שליטה מתוחכמת יותר של תנועת הברך.עם זאת, מערכות pneumatic עשויות להיות רגישות לשינויים בטמפרטורה ויכולות להציג כמה lag בזמן התגובה.

מערכות הידרוקוליות משתמשות בזרימת נוזל דרך שסתוםים ותאים כדי לשלוט בתנועה הברך.מערכות אלה מציעות תכונות בקרה מצוינות וניתן לתכנן לספק לחות תלויה במהירות, כלומר ההתנגדות עולה ככל שהברך נעה מהר יותר.

עזרה מכניזם

מנגנוני הרחבה מסייעים להרחיב את הברך הפרוטטית במהלך שלב התנופה המאוחרת, הכנת שביתה העקבית הבאה.מנגנונים אלה בדרך כלל משתמשים באביבים או להקות אלסטיות כדי לאחסן אנרגיה במהלך הגמישות הברך ושחררו אותה במהלך הרחבה.התועלת הביומכנית של סיוע היא כי זה מפחית את המאמץ השרירים הנדרש מהמשתמש כדי למקם את הגפיים הפרוטסטנטי נכון עבור שביתת הליאל, פוטנציאל להפחית את האנרגיה ולשפר את הסימטריה.

העיצוב של מנגנוני סיוע נוספים חייב לאזן כמה גורמים מתחרים.כוח סיוע רגיש נחוץ כדי להבטיח הרחבה אמינה של הברך, אך כוח מופרז יכול לגרום לברך להתרחב מהר מדי או בכוח, יצירת דפוס לא טבעי או אפילו גורם לברך להיפר-סטנד.

משקל-Bearing and Load Transmission Structures

העברת המטען כוללת הבנה כיצד כוח מופץ באמצעות הפרותזה כדי למנוע לחץ מופרז על איברי השוה.מרכיבים מבניים של הברך הפרוטטית יש לתכנן להעביר בבטחה כוחות מן השקע דרך מנגנון הברך אל הרגל הפרוטטית ובסופו של דבר אל הקרקע.

מבנים אלה בשפע עומס חייב להיות חזק מספיק כדי לתמוך משקל גוף פעמים רבות במהלך פעילויות כגון ריצה או ירידה מדרגות, אך אור מספיק כדי למזער את העלות המטבולית של נדנדה הגפיים הפרוטסטנטי. חומרים כמו טיטניום וסיבים פחמן משמשים עבור יחסי כוח למשקל, שיפור עמידות ויציבות של המשתמשים.

סוגים של ברכיים אסטטיים ואופייהם הביומכניים

ניתן לסווג את הברכיים הפרוטסטנטיות למספר קטגוריות בהתבסס על מנגנוני השליטה וההסתחנות הטכנולוגית שלהם.כל סוג מציע מאפיינים ביומכניים נפרדים המתאימים לצרכים ולרמות פעילות שונות.

ברכיים מכניים

הברכיים המכאניות נשלטות בדרך כלל על ידי מנעול מכני, חיכוך, או נוזל pneumatic או הידראולי. הברכיים האלה מייצגים את הגישה המסורתית לתכנון הברכיים ההסתברותי ונשארות בשימוש נרחב בשל האמינות שלהם, עמידות, ועלויות נמוכות יותר בהשוואה לטכנולוגיות מתקדמות יותר.

ברכיים המנעולים מספקים יציבות מקסימלית על ידי כך שהמשתמש ינעל את הברך בהרחבה מלאה.עיצוב זה מתאים במיוחד למשתמשים עם כוח או איזון מוגבל, שכן הוא מבטל את הסיכון של חלוק הברך במהלך שלב.עם זאת, ה-comechanical Trade-off הוא כי הברך נעולה יוצרת דפוס לא טבעי של גאות, ודורש את המשתמש לפתוח באופן ידני את הברך לפני ישיבה או עלייה במדרגות.

הברכיים בעלות על יציבות במשקל משתמשים במשקל הגוף של המשתמש כדי לנעול באופן אוטומטי או לייצב את הברך בשלב עמדה. הברכיים האלה בדרך כלל תכונה של מנגנוני בלמים אשר עוסקת כאשר משקל מוחל על הפרוזה ושחרר כאשר משקל הוסר. לעתים קרובות רק משקל הגוף משמש להפעיל את מנגנון בקרת עמדה, המוביל דפוס הליכה פחות טבעי.

הברכיים פסיביות הן קלות משקל ויעילות אנרגיה כי המנגנונים והרכיבים מתאימים מאוד להליכה ביומכניקה.ברך קונסטנטין להשתמש בחיכוך מתכוונן כדי לספק התנגדות לתנועת הברך לאורך מחזור האגאי. הפרותאיסט יכול להתאים את רמת החיכוך כדי להתאים את מהירות ההליכה של המשתמש ואת רמת הפעילות.

ברכיים מלוכלכים ו Pneumatic

הברכיים ההידרומיות וה pneumatic מייצגים התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הברך הפרוטטית, המציעה התנגדות תלויה במהירות ההסתגלות של המשתמש במהירות ההליכה. הברכיים האלה משתמשות בנוזל או זרימת אוויר דרך שסתום כדי לשלוט בתנועות הברך, עם ההתנגדות באופן אוטומטי גדל ככל שהברך נעה מהר יותר.

היתרון הביומכני של התנגדות תלויה במהירות הוא משמעותי.במהלך הליכה איטית, הברך מציעה פחות התנגדות, המאפשר תנועה חלקה וקלה. as Walking מהירות עלייה, ההתנגדות באופן אוטומטי עולה, למנוע את הברך מלהתנדנד במהירות מדי ומסייעת לשמור על דפוס גאות טבעי.זה מאפיין הסתגלות מאפשר למשתמשים לשנות את מהירות ההליכה שלהם יותר טבעי מאשר אפשרי עם חיכוך קבוע.

כאשר נשלט כראוי, הידראולי או pneumatic פקדים לוחצים מאפשר הפרוטיסט להגדיר קצב מותאם למצנח הבודד, איטי מאוד לקצב הליכה גזע. כמה הברכיים הידראוליות מתקדמות גם לספק שליטה בשלב, באמצעות התנגדות הידראולית לספק flexion מבוקרת במהלך עמדה מוקדמת עבור ספיגה הלם תוך שמירה על יציבות לאורך כל שאר השלבים.

ברך מיקרו-מעבדים-מקודמים

הברכיים מיקרו-מעבדות, המכונה לפעמים הברכיים הנשלטות על ידי מחשב, להשתמש בטכנולוגיה המציעה הליכה בטוחה יותר עם פחות מאמץ, מה שהופך את זה קל יותר לנווט גבעות, רמפות, ושטח לא אחיד עם יציבות גדולה יותר.המכשירים המתוחכמות הללו מייצגים את המדינה הנוכחית של האמנות בטכנולוגיית הברך הפרוטטית, שילוב חיישנים, מיקרו-מעבדים, ואלגוריתמי בקרה מתקדמים כדי לספק הסתגלות בזמן אמתית למצבים סביבתיים.

מערכות חיישן ורכישות נתונים

חיישנים בתוך הברכיים מיקרו-מעבדים כל הזמן לאסוף נתונים תנועה ותזמון, אשר הברכיים אז לפרש לעשות כל התאמות הכרחיות.חיישנים אלה כוללים בדרך כלל חיישני רגע המדידה את הכוחות ואת הטוקים הפועלים על מפרק הברך, חיישנים זוויתיים כי לעקוב אחר המיקום של הברך לאורך מחזור האגאי, ו accelerometers כי לזהות שינויים במהירות ובנטייה.

הנתונים הביומכניים שנאספו על ידי חיישנים אלה מספקים תמונה מקיפה של האגן של המשתמש בזמן אמת. על ידי ניתוח דפוסים בנתונים אלה, המיקרו-מעבד יכול לזהות באיזה שלב של gait המשתמש נמצא, לחזות מה יקרה בהמשך, ולהתאים את ההתנגדות של הברך בהתאם.זה ניטור רציף מחזור התאמה מתרחשת פעמים רבות לשנייה, ומאפשר הברך להגיב כמעט מיידית לשינויים של המשתמש או הסביבה.

שליטה על Algorithms ותגובה הסתגלות

הברכיים מיקרו-מעבד משתמשות בחיישנים, תוכנה, ומחשב בנוי כדי להתאים התנגדות מבוססת נוזל לגירוד הייחודי שלך.אלגוריתמי הבקרה בברכי מיקרו-מעבד מייצגים יישומים מתוחכמת של עקרונות ביומכניים ותאוריה לשלוט. אלגוריתמים אלה חייבים לעבד נתונים חיישן בזמן אמת, לזהות את השלב הנוכחי של gait, לחזות אירועים נכנסים, ולתאמת את התכונות המכאניות של הברך בהתאם.

MPKs אוטובק עוקב כל הזמן אחר השלבים של ה-gait שלך, להסתגל בזמן אמיתי לתמוך בך ככל שאתה להאיץ או להאט.יכולות הסתגלות זו מייצגת יתרון ביומכני בסיסי על הברכיים מכניות. המיקרומעבד יכול להתאים את ההתנגדות של הברך כדי להתאים את מהירות ההליכה של המשתמש, לספק יציבות משופרת כאשר יורדות או מדרגות, ואפילו לזהות ולהגביר את ההתנגדות באופן אוטומטי כדי למנוע עזרה.

בקרת שלב הזיכרון במיקרו-מעבדים

הברכיים הנשלטות על ידי מיקרו-מעבד להתאים את ההתנגדות הידראולית בזמן אמת, לספק את הבליש עם תמיכה אם הם עומדים עדיין או נעים. במהלך שלב עמדה, ברכי מיקרו-מעבד עוקבים מתמיד אחר הכוחות הפועלים על מפרק הברך ולתאים את ההתנגדות הידראולית לספק יציבות אופטימלית. כאשר הברך מגלה כי המשתמש עומד עדיין או הולך על הקרקע, הוא מספק התנגדות גבוהה למנוע flext לא רצויה או רופפת, כאשר יורד מדרגות, יכול לספק רפלקס מבוקר, באופן טבעי, כדי להבטיח את הברך, תוך שמירה על בטיחות נשלט יותר, תוך שמירה על פני השטח.

הם מזהים את הכשל בזמן אמת, באופן אוטומטי להתאים את הנוקשות שלהם ומאפשרים למשתמש לתפוס את עצמם כדי להימנע מנפילה.תכונה זו של התאוששות מעדדה מייצגת יתרון בטיחות ביומכני משמעותי.אם חיישני הברך מזהים דפוס טעינה בלתי צפוי המצביע על המשתמש הוא מכווץ, המיקרומעבד יכול מיד להגדיל את ההתנגדות של הברך, ביעילות את המפרק לספק תמיכה ועזרה להחזיר את האיזון.

Swing Phase Control in Microprocessor Knees

הברך נשלטת מיקרו-מעבדים פרוזזזות לזהות זמן שלב ולשנות את רמות הארכה הברך כדי להתאים במהירות הליכה על ידי שימוש חיישן ממוחשב כדי לזהות כאשר הברך הורחבה לחלוטין.הפרמטרים הפרותאיסטיים מגדירים gait אשר המחשב בוחר באופן אוטומטי ומתחיל על פי קצב הזמן האמיתי של ambulation.המיקרומעבד ואז מאמת את השלב של ה-gait באופן אוטומטי בניסיון לייצר דפוסים טבעיים יותר של מהירויות הליכה.

זה שלב תנודות הסתגלות מאפשר למשתמשים ללכת במהירויות משתנות מבלי להתאים באופן מודע את דפוס הגאה שלהם.ברך באופן אוטומטי מספק את כמות ההתנגדות המתאימה במהלך הגמישות לשלוט בקצב של התכת הברך, ולאחר מכן להפחית את ההתנגדות במהלך הרחבה כדי לאפשר את הרגל התחתונה להתנדנדנד בצורה חלקה.התזמון וההיקף של שינויים ההתנגדות הללו מותאמים באופן רציף על בסיס מהירות ההליכה של המשתמש וקצב.

ברך גמישה ו- Semi-Active Prosthetics

מעבר לברך הנשלטת על ידי מיקרו-מעבדים אשר משנה התנגדות, חוקרים ויצרנים פיתחו הברכיים הרדמה מופעלת שיכולה ליצור כוח ותנועה באופן פעיל.ברך אנתטית היברידית הנוכחית בשילוב מערכת דגימה באביב, מנוע חשמלי ומערכת שידור כדי למעשה לבודד את המדרגות.המכשירים האלה מייצגים את קצה הטכנולוגיה של הברך הפרוטטית, מנסה לשכפל יותר את הדור הפעיל של השרירים הביולוגיים.

בברכיים סמיאקטיביים, מנועים חשמליים בדרך כלל עובדים עם מעיינות, מערכות הפעלה הידראוליות, או לחצבים מגנטיים להסתגל לתחומים שונים. הברכיים סמי-אקטיביות תופסות קרקע ביניים בין הברכיים המיקרו-מעבדות פסיביות לבין מכשירים מופעלים לחלוטין.הם משתמשים במנועים קטנים או בפועלים אחרים כדי להתאים את התכונות המכאניות של הברך או את מצב ההפעלה, אך הם אינם מספקים את הכוחות הגדולים הדרושים לפעילות כמו מטפסים או ממעמד יושב.

הברכיים המונעות המלאות כוללות מנועים המסוגלים לייצר מומנט משמעותי כדי להרחיב באופן פעיל או לרמוס את מפרק הברך.מכשירים אלה יכולים לספק עבודה מכנית חיובית ברשת על מחזור האגאי, פוטנציאל להפחית את העלות המטבולית של הליכה ומאפשר פעילויות שקשה או בלתי אפשרי עם הברכיים הפרוטסטנטיות. לדוגמה, הברכיים המונעות יכולות לאפשר למשתמשים לעלות במדרגות גבוהות יותר עם הגפיים המתקדמים, עלייה קלה יותר, ללא מיקום של עזרה מהירה ונוחות.

עם זאת, הברכיים ההסתברותיות מופעלות להתמודד עם אתגרים משמעותיים.הם דורשים כוח סוללה משמעותי, מה שהופך אותם כבדים יותר מאשר מכשירים פסיביים.אחד האתגרים בעתיד הוא כמה מנגנונים קלים ויעילים ניתן לשלב לתוך מתעמלים כדי למזער עלויות חילוף החומרים של המשתמשים.מערכות הבקרה עבור הברכיים מופעלות הן גם מורכבות יותר, שכן הם לא רק צריכים לקבוע מתי לספק סיוע, אלא גם כמה כוח לייצר ולכוון.

פונקציית הברך הגאית והגיונית הפשטנית

הבנת מחזור האגאי חיוני להעריך כיצד הברכיים יעילות מתפקדות וכיצד העיצוב שלהם מתייחס לדרישות ביומכניות ספציפיות בנקודות שונות במחזור ההליכה.מחזור האגאי מתחלק בדרך כלל לשלב ולשלב תנודתי, עם כל שלב נוסף מחולק לאירועים ותקופות נפרדים.

מגע ראשוני וטעינה תגובה

מחזור הגאה מתחיל במגע ראשוני, כאשר הליל מכה את הקרקע. במגה רגילה, הברך כמעט מורחבת לחלוטין בשביתה של העקב, ואז מתכווץ מעט (בערך 15 מעלות) במהלך התגובה ההטעינה כמו משקל הגוף מועבר על הגפיים. כי flexion מוקדם זו משרת מטרות ביומכניות מרובות: הוא סופג זעזועים, מוריד את מרכז הגוף של מסה, עוזר לשמור על התנופה חלקה קדימה.

הברכיים הפרוטסטנטיות חייבות לשכפל את הגמישות המוקדמת הזו תוך שמירה על יציבות ומניעה את הברך מסלקציה.יציבות של עיצוב חדש זה הוא גדל ביומכניקה עמדה, מה שהופך תכונה מנעול מיותר. עיצובים מתקדמים של הברכיים כוללים מנגנונים המאפשרים flexion מבוקר במהלך תגובת טעינה תוך הבטחת כי הברך נשארת יציבה ותומכת.

אמצע-Stance and Terminal Stance

במהלך אמצע הנסיכות, מרכז המסה של הגוף עובר על הגפיים התומך, הברך בדרך כלל משתרעת לאחור לעבר הרחבה מלאה.בעמדה מסוף, כאשר העקב מתחיל להרים ומשקל הגוף עובר קדימה על המרגל, הברך נותרת המורחבת לספק פלטפורמה יציבה עבור צפיפות- off. הברכיים הפרוטטיות חייבות לשמור על יציבות לאורך כל השלבים האלה תוך כדי לאפשר את ההתקדמות הטבעית של מרכז הגוף של המסה מעל הרגל הפרותית.

האתגר הביומכני בשלבים אלה הוא שמירה על יציבות מבלי ליצור התנגדות מוגזמת שתמנע התקדמות קדימה. הברך חייבת להיות יציבה מספיק כדי לתמוך במשקל הגוף, אך לא כל כך נוקשה שהיא מפריעה להילוך טבעי של הרגל או דורשת אנרגיה מופרזת מהמשתמש כדי לקדם את הגוף קדימה.

ראשי > Pre-Swing and Swing

טרום-השינג, הנקרא גם toe-off, מסמן את המעבר מזווית לשלב נדנדה.כאשר משקל הגוף מועבר לגפיים הנגדי, הברך מתחילה להתכווץ במהירות, ומגיעה לכ-60 מעלות של flexion במהלך התנופה הראשונית.

הברכיים הפרוטסטנטיות חייבות לאפשר flexion חינם בשלב זה תוך שליטה בקצב של התכה כדי למנוע את הרגל התחתונה מלהתפתל מהר מדי. המעבר מעמדה לשלב נדנדה הוא קריטי במיוחד, שכן הברך חייבת להשתנות במהירות ממתן יציבות ותמיכה לאפשר תנועה חופשית.מיקרו-מעבד הברכיים להצטיין בניהול המעבר הזה, באמצעות נתוני חיישן כדי לזהות את תחילת שלב התנופה ומידת התאמת המאפיינים של הברך.

טרמינל וטרמינל Swing

במהלך אמצע המצע, הברך מגיעה גמישה מקסימלית, ואז מתחילה להתרחב כמו הרגל התחתונה נדנדה קדימה.בסט מסוף, הברך ממשיכה להרחיב, מתקרבת הרחבה מלאה בהכנה לשביתה הבאה.קצב ותזמון של הארכה בברך במהלך השלבים האלה הם קריטיים להשגת דפוס גאות טבעי ומיקום הרגל נכון עבור מגע ראשוני.

הברכיים הפרוטטיות משתמשות במנגנונים שונים כדי לשלוט בתנועות שלב נדנדה.הרחבה עוזר מנגנונים להבטיח כי הברך מגיעה הרחבה מתאימה על ידי שביתה של הליאל.Dping מערכות לשלוט בקצב של הרחבה כדי למנוע את הברך מלהאריך מהר מדי, אשר יכול לגרום לרגליים התחתונה להתנדנדנדנד קדימה באופן פתאומי או אפילו היפר-מעודכן.המטרה היא להשיג הרחבה חלקה, מבוקרת שמתאימה למהירות ההליכה של המשתמש ולערות.

שיקולים ביומכניים לפעילויות שונות

בעוד הליכה ברמת הקרקע מייצגת את הפעילות הנפוצה ביותר עבור משתמשים בברך אסטטית, פעילויות יומיומיות רבות דורשות יכולות ביומכניות שונות. עיצובי הברך המתקדמים חייבים להתאים לדרישות מגוונות אלה כדי לספק למשתמשים עצמאות פונקציונלית מקסימלית.

מדרגות

מדרגות מטפסות יכולות להוות אתגר גדול עבור מאחזים מעל קיין כתוצאה מביצועים מוטוריים פגום ומגבלות עיצוב אסתטי.מדרגות עליות דורשות את הברך הרדמה לתמוך במשקל הגוף תוך flexed, משימה שהיא מאתגרת מבחינה ביולוגית עבור הברכיים הפרוטסטנטיות פסיביות. רוב המשתמשים עם הברכיים הפרוטסטנטיות עלו על ידי המוביל עם הגפיים שלהם שלם, להביא את האסתטיקה עד אותו שלב, ואז לחזור על התהליך, ולא על ידי דפוס בשלב זהה.

מפרק הברך החדש, החדשני, המיקרו-מעבדיטור מבוקר, הגנום, משלב פונקציה המאפשרת אפוטי עליון לטפס במדרגות צעד אחר צעד.לבצע את הפונקציה הזו, מספר חיישנים שונים ואלגוריתמים מורכבים משולבים במפרק הברך הפרוטטית.יכולת זו מייצגת התקדמות ביומכנית משמעותית, שכן היא דורשת את הברך לספק גמישות מבוקרת תוך תמיכה במשקל הגוף - פונקציה שרירית בדרך כלל דורשת שליטה ביולוגית פעילה.

Stair Descent

מדרגות יורד נחשבות לעתים קרובות אפילו יותר מאתגרות מאשר לעלות אותם, כפי שהוא דורש את הברך הפרוטטית לספק התכופות מבוקרת תוך תמיכה במשקל הגוף נגד הכבידה. בגיית ביולוגית, ירידה מדרגות מושגת באמצעות התכווצות אקסצנטרית של השריר quadriceps, אשר שולט בקצב של התכופות הברך בעוד הברכיים הפרוטסטנטיות חייבות לשכפל פונקציה זו באמצעות מערכות מכניות או בקרה אלקטרונית.

הברכיים מיקרו-מעבד יכולות לזהות כאשר המשתמש יורד במדרגות ולהתאים את מאפייני ההתנגדות שלהם בהתאם.הם מספקים התנגדות גבוהה למתח הברך, ומאפשר למשתמש להוריד את עצמו באופן מבוקר מצעד אחד למשנהו.הברך חייב לספק מספיק התנגדות כדי למנוע flex לא מבוקרת אבל לא כל כך עד שהמשתמש לא יכול לכווץ את הברך בכלל.מאזן עדין זה מותאם באופן מתמיד על חיישנים, המאפשר משוב חלקי, ירידה למטה.

Ramp Walking

הליכה על רמפות, בין אם עולה או יורד, מציבה דרישות ביומכניות ייחודיות על הברכיים הפרוטסטנטיות.כאשר עולה הרמפה, הברך חייבת לספק יציבות בעוד מרכז המסה של הגוף ממוקם מאחורי בסיס התמיכה, יצירת רגע מכווץ בברך.כאשר יורד הרמפה, כוחות כבידה ליצור רגע מכווץ גדול עוד יותר, הדורש את הברך לספק התנגדות משמעותית למנוע קריסה.

זה מקל על הליכה במהירויות שונות ובבטיחות ירידה רמפות ומדרגות.בברך מיקרו-מעבד יכול לזהות רמפה הליכה דרך שינויים בדפוסי הטעינה ותזמון של אירועים גאותיים, ואז להתאים את אסטרטגיות השליטה שלהם בהתאם. במהלך הירידה הרמפה, הברך מספקת התנגדות מוגברת לגמישות לאורך כל שלב, נותן את אמון המשתמש ויציבות.

לא אפילו Terrain

הליכה על פני השטח הלא אחיד דורשת התאמות קבועות כדי לשמור על איזון ויציבות.ברך ביולוגית משיגה זאת באמצעות התאמות שרירים מתמשך המודרך על ידי משוב proprioceptive. הברכיים הפרוטטיות חייבות לספק יציבות על פני מגוון של תנאי טעינה בלתי צפויים ללא תועלת של משוב חושי או שליטה שרירית פעילה.

הברכיים מיקרו-מעבדות מתאימות בדרך כלל לאנשים עם אורח חיים בינוני עד פעיל לנווט שטח לא אחיד או מכשולים סביבתיים בסיסיים יותר כמו רפידות ומשטחים מעוקלים.יכולות הסתגלות של הברכיים מיקרו-מעבדות הופכות אותם מתאימים במיוחד עבור שטח לא אחיד. על ידי ניטור מתמיד דפוסי טעינה והתאמה של התנגדות בזמן אמת, הברכיים האלה יכולים לספק יציבות נאותה גם כאשר פני השטח הם בלתי סדירים או בלתי צפויים.

Alignment and Its Biomechanical Impact

על פי ביומכניקה אסתטית קלאסית, היישור הוא קריטי כמו בחירת רכיב.ההיערכות של הברך הפרוטטית מתייחסת למערכת היחסים המרחבית שלה לשקע לעיל ואת הרגל הרדמה למטה. היישור הנכון הוא חיוני להשגת תפקוד ביומכני אופטימלי, כמו גם עיוותים קטנים יכולים להשפיע באופן משמעותי על יציבות, יעילות אנרגיה, איכות.

מטוס אלמוני

במישור הסאגיטל (מבט חיצוני), ההיערכות של הברך הפרוטטית יחסית לשקע ולרגל קובעת את המאפיינים של יציבות הברך.התפיסה המרכזית היא מערכת היחסים בין כוח התגובה הקרקעית לבין מרכז הברך המשותף. כאשר כוח התגובה הקרקע עובר מול מרכז הברך, הוא יוצר רגע הרחבה נוטה לשמור על הברך המורחבת.

חסידי פרוזיסט מתאמת בקפידה את המישור של המטוס הסגיטל לספק יציבות מתאימה לכל משתמש. היישור יציב יותר, עם כוח התגובה הקרקעי העובר היטב מול מרכז הברך, מספק אבטחה גדולה יותר, אך עשוי להקשות על שלב נדנדה. היערכות פחות יציבה דורשת שליטה פעילה יותר מהמשתמש, אך מאפשר כיפוף הברך קלה יותר ותבנית גאות טבעית יותר.

מטוס קורונה Alignment

במישור הכלילי (מבט ראשון), היישור משפיע על חלוקת הכוחות על פני הברך הפרוטטית ועל העומס של הגפיים השוני בתוך השקע.היערכות מטוס כלילית נכונה מבטיחה כי כוחות מועברים ביעילות באמצעות הפרותזה וכי שקע מתאים בנוחות מבלי ליצור לחץ מופרז על כל אזור מסוים של איבר החיוור.

חוסר הבנה במטוס הכלילי יכול להוביל לדפוסי אגזה סימטריים, עם המשתמש משנה את משקלם מאוחר יותר לפצות על חוסר הנאות. פיצוי זה יכול להגדיל את ההוצאות אנרגיה, ליצור דפוסי טעינה חריגים שעלולים להוביל לכאב משותף או בעיות אחרות של musculoskeletal, ולהקטין את האמון של המשתמש בהסתברות.

המונחים: Alignment

היערכות רוטורית מתייחסת לנטייה של הרגל הפרוטטית יחסית לשקע ולברך.היערכות רוטאלית נכונה מבטיחה כי כף הרגל מצביעה בכיוון המתאים במהלך ההליכה, בדרך כלל עם סיבוב חיצוני קל (סיבוב חיצוני) של כ 5-7 מעלות כדי להתאים לדפוסי gait רגילים.

היערכות רוטאלית לא נכונה יכולה לגרום לכף הרגל להצביע רחוק מדי פנימה או בחוץ, יצירת שקעים חריגים בברך ובממשק שקע.זה יכול להוביל לאי נוחות, התמוטטות עור, ודפוסי גירוד שלהגדיל את צריכת האנרגיה ועלול לגרום לכאב במפרקים אחרים.

ביצועים ביומכניים ו- Biomechanical Performance

החומרים המשמשים לבניית הברך ההסתברותית משפיעים באופן משמעותי על הביצועים הביומכניים של המכשיר, עמידות וקבלת משתמשים. הברכיים הפרוטטי מודרניות משלבות מגוון של חומרים מתקדמים, כל אחד שנבחר לנכסים ספציפיים שתורמים לתפקוד הכולל.

חומרים סטרקטיים

המרכיבים מבניים של הברכיים הפרוטסטנטיות חייבים להיות חזקים מספיק כדי לעמוד בכוחות המשמעותיים שנוצרו במהלך הליכה ופעילויות אחרות, אך אור מספיק כדי למזער את האנרגיה הנדרשת כדי להזיז את הגפיים הפרוטסטנטי. ⁇ טיטניום משמשים בדרך כלל לרכיבים מבניים בשל יחס כוח-משקל מעולה שלהם, עמידות קורוזיה, וגמישות ביו-תחרותית.

מרוכבים סיבי פחמן משמשים יותר ויותר בבניית הברך, במיוחד עבור רכיבים ליהנות נוקשות גבוהה ומשקל נמוך.חומרים אלה יכולים להיות מונדסים כדי לספק תכונות מכניות ספציפיות בכיוונים שונים, ומאפשרים למעצבים להתאים ביצועים תוך צמצום משקל.

דובים ולבושים משטחים

חסידי המעבר זה לזה, כגון נושאים משותפים משטחים מלוטשים, חייב להיות מתוכנן למזער חיכוך ללבוש תוך שמירה על פעולה חלקה על מיליוני מחזורים. פולימרים ביצועים גבוהים כגון פוליאתילן משקל מולקולרי גבוה (UHMWPE) משמשים בדרך כלל עבור משטחים עקב חיכוך נמוך שלהם coefficient ו-לבוש מעולה התנגדות.

כמה הברכיים ההסתברותיות משלבות מערכות נושאות חתומות דומות לאלה המשמשים ביישומים תעשייתיים, באמצעות כדור דיוק או רולר נושאים לספק תנועה חלקה, נמוכה-פריצה.מערכות אלה חייבות להיות חתומות בזהירות כדי למנוע זיהום מלכלוך, מים או גורמים סביבתיים אחרים שיכולים להתפשר על הביצועים שלהם.

פלואידים וחותמים

עבור הברכיים ההסתברותיות הידראוליות, הבחירה של נוזל הידראולי ו- חותם חומרים היא קריטית לביצועים ארוכי טווח אמין.נוזל הידראולי חייב לשמור על סטיות עקביות על פני טווח של טמפרטורות, לספק סיכה נאותה לחלקים נעים, ולעמוד בפני השפלה לאורך זמן. ⁇ הידראולים הידראוליים הידראוליים בדרך כלל בשימוש בשל תכונות יציבים שלהם וחיי שירות ארוכים.

מערכות חסימת חייבות למנוע נוזל הידראולי מדלפות תוך מתן תנועה חלקה של רכיבים נעים.ברך מודרנית להשתמש בעיצובים מתקדמים של חותם וחומרים המספקים חותם אמין על מיליוני מחזורים תוך צמצום החיכוך והלבוש.

יתרונות קליניים ויתרונות ביומכניים

המדד האולטימטיבי של הצלחה בעיצוב הברכיים ההסתברותי הוא ההשפעה על תוצאות המשתמשים.מחקר הראה כי עיצובי ברך מתקדמים, במיוחד הברכיים הנשלטות על ידי מיקרו-מעבד, יכולים לספק יתרונות ביומכניים ותפקודיים משמעותיים בהשוואה לברכיים מכניים קונבנציונליים.

איכות גאיסי וסימטורי

השימוש בגנויום הקל יותר ביומכניקה טבעית יותר וחלוקת עומס לאורך המבנה המושפע והצליל המודד-שרירים.זה נצפה במהלך עמדה שקטה על ירידה, הליכה על פני הקרקע, והליכה למעלה ולמטה למטה רמפות ומדרגות.שיפור הסימטריה הגיתיתיתית חשובה לא רק מסיבות קוסמטיות, אלא גם עבור בריאות ארוכת טווח ארוך טווח של culoskeal.

מחקרים הראו כי הברכיים מיקרו-מעבד יכולות להפחית את ההיסטריה בהשוואה הברכיים המכאניות, להביא את דפוס הגאה של המשתמש קרוב יותר לנורמלי.שיפור זה נובע מהיכולת של הברך להתאים את מאפייני ההתנגדות שלה כדי להתאים את מהירות ההליכה של המשתמש ואת הדרישות של פעילויות שונות, ומאפשר תנועה טבעית יותר של הברך לאורך מחזור האגזה.

עלויות אנרגיה ועלויות מטבוליות

הליכה עם גוף פרוטטי בדרך כלל דורשת יותר אנרגיה מאשר הליכה רגילה עקב היעדר של ייצור חשמל פעיל משרירים ואת הצורך לפצות על המגבלות של הפרותזה. עיצובי הברך המתקדמים שואפים למזער את העלות הנוספת של אנרגיה נוספת על ידי מתן תנועה יעילה וטבעית יותר.

מחקרים הראו כי הברכיים מיקרו-מעבד יכולות להפחית את העלות המטבולית של הליכה בהשוואה לברכיים מכניים, במיוחד במהלך פעילויות כגון הליכה במהירויות משתנות או על שטח לא אחיד.הפחתה זו בהוצאות האנרגיה יכולה לתרגם לעייפות מופחתת, סיבולת הולכת מוגברת ונכונות גדולה יותר לעסוק בפעילות גופנית.

מניעת Fall and Safety

מניעת נפילות היא רק היבט אחד - צמצום הסיכויים של פציעות חמורות - אבל ייצוב יעיל יכול גם לקצץ בעיות רפואיות לעתים קרובות מנוסים על ידי אפוטנטים עם הסתברות קונבנציונלית ומפרקים, כגון כאב תגובה נמוך יותר, דלקת פרקים ותחליפי הירך. Falls מייצגים סיכון משמעותי עבור אנשים עם קטיעה נמוכה יותר, שעלול להוביל לפציעות חמורות ולהפחית את האמון בשימוש הפרותזה.

הברכיים מיקרו-מעבדות הוכחו להפחית את שיעורי הנפילה בהשוואה הברכיים המכאניות.תכונות ההתאוששות של מכשירים אלה, אשר לזהות דפוסים טעינה בלתי צפויים ולהגדיל באופן אוטומטי את התנגדות הברך, לספק יתרון בטיחות חשוב.בנוסף, היציבות המוגברת שמספקת על ידי הברכיים מיקרו-מעבדות במהלך פעילויות מאתגרות כגון ירידה רמפות או הליכה על שטח לא אחיד יכול לעזור למנוע מצבים שעלולים להוביל ליפול.

איכות החיים ויתרונות פסיכולוגיים

17-16

MPKs שיפרו את יכולות המטופלים לבצע יכולות מוטוריות ופעילויות של חיי היומיום, והם הראו השפעות חיוביות על תפיסת הגוף, חיוניות ותסמינים מדכאים של המשתתפים.היתרונות הביו-מכניים של הברכיים הפרוטטיות המתקדמות מתרגמים לשיפור משמעותי בחיי היומיום של המשתמשים ורווחה פסיכולוגית.

האמון המוגבר שמגיע מעצם ברך יציבה ותגובה יותר יכול לעודד משתמשים לעסוק במגוון רחב יותר של פעילויות ומצבים חברתיים.היכולת ללכת יותר טבעי ועם מאמץ פחות מודע יכולה להפחית את הנטל הקוגניטיבי של שימוש בהסתברות, המאפשר למשתמשים להתמקד בפעילותם ובאינטראקציות שלהם ולא בשליטה על איבר האסתטיקה שלהם.

עיצוב הברכיים Prosthetic Knee design

תחום עיצוב הברך הקדם-תיכוני ממשיך להתפתח במהירות, עם חוקרים ומהנדסים העובדים כדי לטפל במגבלות שנותרו ולפתח יכולות חדשות.כמה כיוונים מבטיחים הם אלה אשר עשויים לעצב את העתיד של טכנולוגיית הברך הפרוטטית.

הכרה מתמדת ושליטה חיזוי

מחקרים עתידיים צריכים לשקול תכנון פרוזה אלקטרו-מכונית טרנספורמטיבית המבוססת על אותות אלקטרומיגרפיים (EMG) כדי לחזות טוב יותר את כוונתו של הדווחות ושליטה בהתאם לכוונתו זו.ברך המיקרו-מעבדים הנוכחיים משתמשים בעיקר באסטרטגיות בקרה תגובתית, התאמת התנהגותם בהתבסס על נתוני חיישן המשקף את מה שקורה כיום במערכות עתידיות.

גישה אחת להכרה מכוונת כרוכה בשימוש בחיישנים אלקטרומיגרפיים (EMG) כדי לזהות אותות חשמליים מהשרירים בגום השוכן. על ידי ניתוח דפוסים בסימנים אלה, מערכות בקרה יכולות לחזות אילו תנועה המשתמש מתכוון לבצע לפני שהוא באמת מתחיל, ומאפשר הברך הפרוטטית להתכונן כראוי.זה יכול לאפשר שליטה טבעית ורבית יותר, במיוחד במהלך מעברים בין פעילויות שונות כגון מעבר מרמה לטיפוס.

שיפור העוצמה והאנרגיה

בעוד הברכיים הפרוטסטנטיות מופעלות מציעים יתרונות פונקציונליים משמעותיים, צריכת החשמל והמשקל שלהם נשארים מגבלות משמעותיות.התפתחויות עתידיות עשויות להתמקד בשיפור היעילות של פועלים מופעלים, פיתוח מערכות אחסון אנרגיה טובות יותר, ושילוב טכנולוגיות קציר אנרגיה שיכולות ללכוד ולהשתמש באנרגיה ממחזור האגאי.

כמה מאמצי מחקר חוקרים את השימוש בנוקשות משתנה ומופעים גמישים סדרה שיכולים לאחסן ולשחרר אנרגיה יעילה יותר מאשר מערכות מונעות מוטוריות קונבנציונליות. גישות אלה עשויות לאפשר הברכיים יעילות המונעות על ידי שימוש יעיל, המספקות סיוע פעיל תוך פחות כוח ולהוסיף פחות משקל מאשר עיצובים עכשוויים.

שילוב עם התאמות אחרות

רוב מערכות ההסתברות הנוכחיות מתייחסות לברך, ברגל, ושקעות כרכיבים נפרדים שהתאספו כדי ליצור פרוזה מלאה.מערכות עתידיות עשויות לכלול שילוב גדול יותר בין רכיבים, עם אסטרטגיות בקרה מתואמות המייעלות את הביצועים של כל הגוף הפרוטזיטי ולא מרכיבים בודדים.

לדוגמה, מערכת אסתטית משולבת עשויה לתאם את ההתנהגות של הברך המיקרו-מעבדית ופרוזה של כורסול מופעל כדי לספק דפוסים טבעיים יותר של הגהיט ושיפור ביצועים במהלך פעילויות מאתגרות.ברך וקרסול יכולים לשתף נתונים חיישן ולתאם אסטרטגיות הבקרה שלהם כדי לספק תמיכה אופטימלית ומניעה לאורך מחזור האגזה.

התאמה והתאמה

הברכיים הפרוטסטנטיות הנוכחיות מוגדרות בדרך כלל על ידי פרוסטיסט המבוסס על המאפיינים והצרכים של המשתמש, עם יכולת מוגבלת להסתגל לשינויים לאורך זמן.מערכות עתידיות עשויות לשלב אלגוריתמי למידת מכונה המאפשרים לברך הפרוטטית להסתגל באופן רציף לצרכים, להעדפות וליכולות של המשתמש.

מערכות הסתגלות אלה יכולות ללמוד את דפוסי התנועה וההעדפות האופייניים של המשתמש, באופן אוטומטי להתאים את התנהגותם לספק ביצועים אופטימליים עבור כל אדם.הם עשויים גם לזהות שינויים במגית המשתמש שיכולה להצביע על עייפות, כאב או שינויים בגום השוכן, התראה על המשתמש או הפרוטיסט לבעיות פוטנציאליות לפני שהם הופכים לבעיות חמורות.

משככי כאבים ומוטיבציה

אחת המגבלות הבסיסיות של הברכיים הפרוטטיות הנוכחיות היא חוסר משוב חושי למשתמש.בעוד שלפרוסזה יש חיישנים מתוחכמות המספקים נתונים למערכת הבקרה שלה, המשתמש בדרך כלל אינו מקבל מידע חושי ישיר על המיקום או הטעינה של הגפיים הפרוטסטנטי שלהם. היעדר משוב פרוביקטי דורש שמשתמשים להסתמך על רמזים חזותיים ותחושות עקיפות המועברות דרך הדחף כדי לפקח על הפרוטזה שלהם.

חוקרים בוחנים גישות שונות לספק משוב חושי למשתמשים פרוזזה, כולל גירוי vibrotactile, גירוי חשמלי של עצבים, וטכניקות התחדשות שרירים ממוקדות.טכנולוגיות אלה עלולות לשחזר מידה מסוימת של מודעות proprioceptive, המאפשר למשתמשים לחוש את המיקום והטעינה של הברך הפרוטטית שלהם מבלי להסתכל על זה משוב חושי יכול לשפר את האיזון, להפחית את הנטל הקוגניטיבי, ולאפשר תנועה טבעית ובטוחה יותר.

דרישות מרשם ובחירת משתמשים

קריטריונים מרשם ובחירת הברכיים הפרוטטיות תלויים באינטראקציה בין המשתמש לבין הפרותזה, הכוללת חמישה רמות פונקציונליות מ-K0 עד K4.מערכת סיווג תפקודית של Medicare (K-level) מספקת מסגרת להתאמה של טכנולוגיית הברך ההסתברותית ליכולות המשתמש ולצרכים.

למשתמשי רמת K0 אין יכולת או פוטנציאל לחדור או להעביר בבטחה עם או ללא סיוע, ופרוזה אינה משפרת את איכות החיים או הניידות שלהם.משתמשי רמת K1 יש את היכולת או פוטנציאל להשתמש בהסתברות עבור העברות או ambulation על פני השטח ברמת השטח בקטנט קבוע. k2 משתמשים ברמת הקיבולת או פוטנציאל ל ambulation עם היכולת לחצות רמה נמוכה כגון מחסומים, או מחסומים סביבתיים, או מחסומים ללא מחסומים.

למשתמשי רמת K3 יש את היכולת או הפוטנציאל לשילוב עם תנוחה משתנה ואת היכולת לחצות את רוב המחסומים הסביבתיים.הם עשויים להיות בעלי פעילות מקצועית, טיפולית או פעילות גופנית הדורשת שימוש אסתטי מעבר להפחתה פשוטה.משתמשי רמת K4 יש את היכולת או פוטנציאל לדלקת אסתטית שעולה על מיומנויות אמבודה בסיסיות, ומציגה השפעה גבוהה, מתח או רמות אנרגיה.

בחירת הברך המתאימה כרוכה התאמת יכולות הברך לרמה התפקודית של המשתמש, אורח החיים ומטרות. הברכיים מתקדמות יותר, במיוחד מכשירים מבוקרים מיקרו-מעבד, הם בדרך כלל prescribed עבור משתמשי K3 ו-K4 שיכולים ליהנות מהיכולות המוגברת שלהם. עם זאת, מחקרים הראו כי אפילו משתמשים בעלי פעילות נמוכה יותר יכולים להפיק תועלת מברכי מיקרו-מעבד במונחים של ביטחון וביטחון.

תחזוקה וביצועים לטווח ארוך

הביצועים הביומכניים של הברך הפרוטטית תלויים לא רק בעיצוב הראשוני שלה והתאמה, אלא גם על תחזוקה נאותה לאורך חיי השירות שלה. הברכיים הפרוטטיות כפופות למיליוני מחזורי טעינה, וחייבות לפעול באופן אמין בתנאים סביבתיים מגוונים, חמים ולחים לקור רטוב.

תחזוקה רגילה היא חיונית כדי להבטיח ביצועים אופטימליים מתמשכת.זה כולל בדיקה תקופתית של רכיבים מכניים עבור ללבוש, לבדוק ולהתאמה של היערכות כנדרש, ו-servicing הידראולי או pneumatic Systems.עבור הברכיים מיקרו-מעבדים, עדכוני תוכנה עשויים להיות זמינים כי לשפר את הביצועים או להוסיף תכונות חדשות, ומערכות סוללות דורשות טעינה קבועה והחלפתה.

משתמשים צריכים להיות משכילים לגבי טיפול נכון בברך האתטי שלהם, כולל הליכי ניקוי, סימנים לבעיות פוטנציאליות, וכאשר מחפשים שירות מקצועי. ברכיים אסתטיקה מודרניים רבים כוללים יכולות אבחון שיכולים להזהיר את המשתמש או הפרוטיסט לבעיות פוטנציאליות לפני שהם תוצאה של כשל או ביצועים פגום.

התפקיד של שיקום והדרכה

אפילו הברך הפרוטטית המתקדמת ביותר אינה יכולה לספק תפקוד אופטימלי ללא שיקום והדרכה נאותה, משתמשים חייבים ללמוד לעבוד עם הברך הפרוטטית שלהם, להבין את היכולות והמגבלות שלה ופיתוח הכישורים הדרושים כדי להשתמש בו ביעילות על פני מגוון פעילויות.

תוכניות שיקום עבור משתמשים בברך אסטטית בדרך כלל להתקדם דרך מספר שלבים, החל עם מיומנויות בסיסיות כגון איזון עמידה והחלפת משקל, ולאחר מכן להתקדם להליכה בגובה הקרקע, ובסופו של דבר לפעילויות מאתגרות יותר כגון מדרגות, רמפות, ושטח לא אחיד.לאורך תהליך זה, מטפלים פיזיים עובדים עם משתמשים כדי לפתח דפוסי גאות מתאימים, לבנות כוח וסיבולה, ולקבל ביטחון באמצעות הפרותזה.

עבור משתמשים המעבר הברכיים מתקדמות, במיוחד מכשירים מבוקרים מיקרו-מעבדים, ייתכן שיהיה צורך בהכשרה נוספת כדי ללמוד כיצד לנצל את היכולות המוגברת של הברך.זה עשוי לכלול למידה לרדת הרמפות או מדרגות באופן טבעי יותר, להסתגל לתכונות ההתאוששות של הברך, או באמצעות יישומים חכמים כדי להתאים את הגדרות הברך לפעילויות שונות.

מסקנה

הבנת העקרונות הביו-מכניים שמאחורי עיצוב הברך הקדם-תסנטית מגלה את המורכבות וההסתה המדהימה של מכשירים אלה.מאתגר הבסיסי של העתקת התפקיד הכפול של הברך הטבעית של מתן יציבות וניידות, אל מערכות הבקרה המורכבות של הברכיים המיקרו-מעבדות המודרניות, עיצוב הברכיים הפרוטטי מייצג סינתזה של ביומכניקה, חומרים, בקרה, הנדסה ומומחיות קלינית.

האבולוציה של טכנולוגיית הברך הפרוטטית משקעים מכניים פשוטים למכשירים מתוחכמים של מיקרו-מעבדים מבוקרים שיפרה באופן דרמטי את היכולות התפקודיות ואת איכות החיים עבור אנשים עם חסימה טרנספאלית.בכיים אסתטיקה מודרנית יכולים להסתגל למהירויות הליכה שונות, לספק יציבות מוגברת על פני השטח מאתגר, לזהות ולהחלמה מעדשות, ולאפשר פעילויות שהיו בעבר קשים או בלתי אפשריים.

עם זאת, אתגרים משמעותיים נשארים. הברכיים ההסתברותיות הנוכחיות, אפילו את המתקדם ביותר, לא יכול לשכפל באופן מלא את היכולות של הברך הביולוגית.העדר של דור כוח פעיל, משוב חושי, ואת השליטה הנוירומוסקולרית המתוחמת של הגוף הטבעי ממשיכה להגביל את תפקוד המחקר והפיתוח המתמשך, מטפלות במגבלות אלה באמצעות ממריצים מופעלים, מערכות משוב חושיים, ואלגוריתמי בקרה מתקדמים המבוססים על הכרה ולמידה.

עתיד עיצוב הברך הקדם מבטיח המשך התקדמות, עם טכנולוגיות המספקות תפקוד טבעי וחסר מאמץ יותר ויותר.כפי שהבנה שלנו של ביומכניקה להעמיק וטכנולוגיות חדשות עולה, הברכיים הרדמה ימשיכו להתפתח, מציע למשתמשים ניידות גדולה יותר, עצמאות ואיכות החיים.המטרה הסופית נותרה ברורה: לפתח הברכיים הפרוטטיות שמצריכות כל כך את התפקוד הטבעי שמשתמשים יכולים לעבור דרך חייהם היומיומיים ללא מחשבה מודעת על הפרוזה שלהם, להתמקד במטרות שלהם, במקום זאת, להתמקד, במקום זאת, במטרות שלהם, במקום זאת, במקום זאת, ולקדם את המטרות שלהם.

עבור אלה המעוניינים ללמוד יותר על טכנולוגיה ושיקום, משאבים זמינים באמצעות ארגונים כגון FLT:0 (הקואליציה של הקואליציה) קואליציית קואליציית FLT:1 וחברות מקצועיות כמו FLT:2 American Orthotic ו Proאסתטיקה Association (FLT 3:0) ארגונים אלה מספקים מידע יקר עבור משתמשים פרוזזה, אנשי מקצוע בתחום הבריאות, וחוקרים עובדים לקידום תחום האסתטיקה ושיפור תוצאות עבור אנשים עם אובדן.