Как Работят Протезните Крайници

{h1}

Протезните крайници са невероятно ценни за ампутирани. Разберете как протетичните крайници възстановяват някои от способностите, загубени с ампутирания крайник.

Ако имате достатъчно късмет, имате всичките си ръце и крака, има вероятност да ги приемете за даденост. Човешкото тяло е забележително парче биологични машини и вашите крайници не са изключение. Например, помислете за деликатните и сложни задачи, които ръцете могат да изпълняват, като писане в калиграфия или свирене на цигулка. В същото време ръцете имат здравината и издръжливостта, необходими за захващане на тежки предмети и издържане на удари. Краката са еднакво впечатляващи, което позволява на човек да измине дълги разстояния, без да изморява и да се движи по несигурни терени.

Когато някой загуби крайник поради нараняване или заболяване, богатата функционалност, предлагана от този крайник, също се губи. Една горен крайник ампутиране, включваща загуба на цялата или част от ръката, може да означава загуба на способността да се изпълняват умения за работа или нормални ежедневни дейности. За ампутиран долен крайник, някой липсва части от един или повече крака, това може да означава загуба на способността да ходите или да бягате.

Протезните крайници са невероятно ценни за ампутираните, защото протезата може да помогне за възстановяване на някои от възможностите, загубени с ампутирания крайник. Въпреки че протезните крайници все още не са напреднали до степен, в която могат да съперничат на функционалността, осигурена от биологичните крайници, възможностите, които те предоставят, могат да бъдат значителни. Всеки ден се правят големи крачки в областта на протезирането и докато остават големи технологични предизвикателства, изкуствените крайници стават все по-подобни на реалните.

Искате ли да знаете как се правят протезни крайници? Искате ли да знаете как се контролират? Колко близо са учените да развиват бионични изкуствени крайници, подобни на тези, които виждаме във филмите за научна фантастика? Ще ви уведомим. Но първо, прочетете следващата страница, за да разгледате миналото и да разберете как протетичните крайници са се развили през цялата история.

Не само крайници

Докато изкуствен крайник вероятно е първото изображение, което идва на ум, когато чуете думата протеза, терминът всъщност може да се отнася до изкуствен заместител на всяка липсваща част на тялото. Пръстите, пръстите на краката, ушите, очите и носовете - всички те попадат под етикета на протезата.

Историята на протезните крайници

Този протезен пръст на краката датира от 950 до 710 г. пр.н.е.

Този протезен пръст на краката датира от 950 до 710 г. пр.н.е.

Древната литература съдържа препратки към протезни крайници в разкази и стихотворения, но някои от най-ранните исторически разкази за използването на протезирани крайници са записани през гръцко и римско време. Например, има исторически разказ за Марк Сергий, римски генерал, който загуби дясната си ръка, докато се бие във втората Пуническа война. Известно беше, че той имаше замяна на ръката, изработена от желязо, за да държи щита си и успя да се върне в битката и да продължи да се бие.

През 2000 г. изследователите в Кайро, Египет, откриха това, което според тях е най-старата документирана част от изкуственото тяло - протезен пръст, изработен от дърво и кожа. Устройството, намерено прикрепено към почти 3000 годишните мумифицирани останки на египетска благородничка, е добро представяне на това колко малко протетични крайници са се променили през историята. С изключение на много ново време, протетичните устройства са конструирани от основни материали, като дърво и метал, и се държат към тялото с кожени приставки.

За да покажете колко малко протетични крайници са напреднали през по-голямата част от историята, помислете за изкуствените ръце и крака от тъмните векове - близо 2000 години по-късно. Бронираните рицари от тази епоха често разчитаха на железни протезирани крайници, обикновено изработени от същия металопроизводител, който направи бронята си. Тези обемисти крайници се оказаха не особено функционални и всъщност бяха използвани повече с цел скриване на изгубения крайник, който по онова време се смяташе за неудобна деформация.

Най-известното, което се приписва на морските пирати, пеглегите с дървени сърцевини и метални ръце, оформени в куки, всъщност са били протетичен стандарт в голяма част от историята. Докато Холивуд е преувеличил използването на куки и пеглеги, пиратите понякога разчитат на тези видове протези. Необходимите материали за тези устройства могат да бъдат премахнати от общ пиратски кораб; обучен лекар обаче би бил рядък. Вместо това готвачът на кораба обикновено извършва ампутационни операции, макар и с нисък успех.

В началото на 16-ти век френският военен лекар Амброаз Паре, известен също с работата си с ампутационни техники, допринесе за някои от първите големи постижения в протезирането, наблюдавани в продължение на много години. Паре измисля шарнирна механична ръка, както и протезни крака, които се отличават с напредък като заключващи колене и специализирани приспособления за закрепване. Около 1690 г. холандски хирург Питер Вердюн по-късно разработва протеза на долния крак със специализирани панти и кожен маншет за подобрено прикрепване към тялото. Удивително е, че много от постигнатия напредък от тези двама лекари все още са общи черти на съвременните протезни устройства.

С появата на газообразна анестезия през 40-те години на миналия век, лекарите могат да извършват по-продължителни операции по ампутация, позволявайки им да оперират върху пънчето на крайника по такъв начин, че да го подготвят за взаимодействие с протеза. Напредъкът в стерилните, без зародиши операции също подобри степента на успеваемост на ампутационните процедури, увеличавайки нуждата от протезни крайници.

Тъй като изкуствените крайници станаха все по-чести, напредъкът в области като ставни технологии и методи за закрепване, базирани на смучене, продължи да напредва в областта на протезирането. По-специално през 1812 г. е разработена протезна ръка, която може да се контролира от противоположното рамо с свързващи ремъци - донякъде подобно на това как се управляват спирачките на мотор.

Националната академия на науките, американска правителствена агенция, създава Програмата за изкуствени крайници през 1945 г. Програмата е създадена в отговор на притока на ампутирани ветерани от Втората световна война и с цел да се постигне напредък в научния напредък в развитието на изкуствените крайници. От този момент напредъкът в области като материали, методи за компютърно проектиране и хирургични техники помогнаха на протезните крайници да стават все по-реалистични и функционални.

Не можете да го вземете със себе си... или можете?

Общо културно вярване - което се провежда през различни периоди в историята - е, че човек, който загуби крайник по време на своето земно време, ще остане безграничен в отвъдния живот. За да се избегне тази съдба, ампутираните крайници обикновено се спасяват за по-късно погребение заедно с останалата част от тялото.

Модерни протезни крайници

Ампутирана може да има множество протезни крайници, всеки специализиран за различни дейности.

Ампутирана може да има множество протезни крайници, всеки специализиран за различни дейности.

Как съвременните протезни крайници се сравняват с тези от исторически времена? Една от основните разлики е наличието на по-нови материали, като модерни пластмаси и композитни материали от въглеродни влакна. Тези материали могат да направят протеза на крайника по-лек, по-силен и по-реалистичен. Електронните технологии правят съвременните съвременни протези по-контролируеми, дори способни автоматично да адаптират функцията си по време на определени задачи, като захващане или ходене.

Докато новите материали и технологии със сигурност модернизират протезата през миналия век, основните компоненти на протезните крайници остават същите. Нека да разгледаме някои от тях.

Пилонът е вътрешната рамка или скелет на протезния крайник. Пилонът трябва да осигурява структурна опора и традиционно е бил формиран от метални пръти. В по-ново време за оформянето на пилоните са използвани по-леки композити от въглеродни влакна. Пилоните понякога са затворени от капак, обикновено изработен от материал, наподобяващ пяна. Покритието може да бъде оформено и оцветено, за да съответства на тона на кожата на получателя, за да придаде на протеза крайник повече

реалистичен външен вид.

Гнездото е частта на протезното устройство, която взаимодейства с пънчето на крайника на пациента или остатъчен крайник, Тъй като гнездото предава сили от протезния крайник към тялото на пациента, той трябва да бъде внимателно прикрепен към остатъчния крайник, за да се гарантира, че той не причинява дразнене или увреждане на кожата или подлежащите тъкани. Мека подложка обикновено е разположена във вътрешността на гнездото и пациентът може също да носи слой от един или повече протезни чорапи, за да постигне по-плътно прилягане.

Системата за окачване е това, което държи протеза на крайника, прикрепен към тялото. Механизмът на окачване може да се предлага в няколко различни форми. Например, в случай на система на сбруя, ленти, колани или ръкави се използват за закрепване на протезното устройство. При някои видове ампутации протезата е в състояние да остане прикрепена само като се монтира около формата на остатъчния крайник. Един от най-често срещаните видове механизми за окачване разчита на засмукване. При този сценарий протезният крайник плътно прилепва към остатъчния крайник, а херметичното уплътнение го поддържа на място.

Въпреки че повечето протезни крайници имат тези основни компоненти под някаква форма, всяко устройство е уникално и е проектирано за определен тип и ниво на ампутация. Дали ампутация е над или под основните стави, като лакътя или коляното, прави голяма разлика в какъв тип протезиран крайник е необходим. Например, a трансфеморална ампутация - ампутация над коляното - изисква протезно устройство с изкуствено коляно, докато a транзибиална ампутация - ампутация под коляното - позволява на пациента да запази използването на собственото си коляно.

Така че сега знаем компонентите, които съставят протезно устройство, но как се правят протезни крайници, така или иначе? Прочетете следващата страница, за да разберете.

Алтернатива на протезата?

Въпреки че все още е сравнително нова и развиваща се техника, експериментите с трансплантация на крайници са показали обещаващи резултати. Това е изключително сложна операция, но въпреки това няколко пациенти успешно са получили трансплантирани ръце в Еврейската болница, базирана в Медицински център Луисвил на Университета в Луисвил, Ки.

Правене на протезни крайници

Физикалната терапия е критична след операция по ампутация.

Физикалната терапия е критична след операция по ампутация.

Тъй като всеки пациент и неговата ампутация са уникални, всеки протезен крайник трябва да бъде монтиран и след това изграден. Това е задачата на a протезист, който е специализиран в производството и монтирането на протезни крайници. Тъй като протезистите работят, за да свързват изкуствените устройства с човешкото тяло, те се нуждаят от широк спектър от умения в области като инженерство, анатомия и физиология.

Процесът на проектиране и изработка се състои от няколко различни стъпки и започва с прецизен процес на измерване, използван по-късно за проектиране на протезния крайник. Ако е възможно, протезист започва да прави измервания преди ампутирането на крайника на пациента, така че процесът на изработка да започне. Например се правят подробни измервания на тялото на пациента, за да се помогне правилно да се оразмерят протезния крайник. Протезистът и лекарят също се срещат преди операцията, за да обсъдят подробности за операцията.

Няколко седмици след операцията по ампутация, след като раната е имала шанс да заздравее и отокът е намалял, от остатъчния крайник се взема мазилка. След това тази форма служи като шаблон за изработване на дубликат на остатъчния крайник. След това дубликатът на остатъчния крайник се използва за тестване на прилягането на протезния крайник, докато той е изграден. По-новите технологии позволяват да се правят и компютърни цифрови измервания. Внимателно се обръща и структурата на остатъчния крайник на пациента, включително местоположението на всякакви мускули, сухожилия и кости. Здравето на пациента и състоянието на кожата са други фактори, които се вземат предвид при проектирането на протезата.

Физикалната терапия след ампутация и поставяне на протезно устройство е изключително важна. Да се ​​научиш да ходиш с протеза може да бъде особено трудно начинание, което изисква няколко месеца рехабилитация и обучение. Терапията може също така да се фокусира върху използването на протезно устройство за извършване на важни ежедневни дейности. При протези на крака протезистът внимателно следи ходещата походка на пациента и прави корекции, ако е необходимо.

Протезистът обръща особено голямо внимание на интерфейса между остатъчния крайник на пациента и гнездото на протезата. След ампутация остатъчният крайник на пациента обикновено се свива в течение на няколко месеца, тъй като подуването намалява и мускулите започват да атрофират или се свиват поради липса на употреба. Възможно е да се наложи да се поставят нови гнезда, за да се постигне намаляване на размера. Слоевете на превръзки, подобни на чорапи, също могат да бъдат разнообразни, за да се съобразят с променящия се размер на остатъчния крайник. Протезистът трябва да работи особено тясно с децата, за да се увери, че техните протезни крайници са оразмерени или сменени, както е необходимо, за да бъдат в крак с естествения им растеж.

Пациентът ще продължи да посещава протезиста през целия си живот, тъй като остатъчните крайници винаги могат да променят формата си и протетичните устройства в крайна сметка да се разрушат. Всъщност, според Националния информационен център за загуба на крайници, средно протезно устройство има живот само три години.

Прочетете, за да разберете как пациентът е в състояние да контролира протезен крайник.

Двустранна ампутация

Ако загубата на едната ръка ви звучи трудно, представете си живота за а двустранен ампутирана ръка, липсват и двете ръце. За щастие, съвременните протезни крайници могат да изминат дълъг път в подпомагането на двустранните ампутирани оръжия за възстановяване на основните възможности. Някои ампутирани двойни рамена също стават невероятно умели да използват краката и пръстите на краката, за да изпълняват ежедневните задачи.

Протезен контрол на крайниците

Протезната ръка i-Limb, от Touch Bionics, има индивидуално захранвани пръсти, които й позволяват да изпълнява различни видове захващания с подобрен контрол.

Протезната ръка i-Limb, от Touch Bionics, има индивидуално захранвани пръсти, които й позволяват да изпълнява различни видове захващания с подобрен контрол.

Различните видове протезни крайници са проектирани с различни цели в ума. Често тези цели зависят от мястото на ампутация и нуждите на пациента.

Например, козметичен протезен крайник, наречен космезис, е проектиран по-скоро с външен вид, отколкото с контролируемост. Усъвършенстваните пластмаси и пигменти, уникално съчетани със собствения тон на пациента, позволяват на съвременния космезис да придобие невероятно жизнен вид. Дори детайли като лунички, коса и пръстови отпечатъци могат да бъдат включени, довеждайки космезиса до точката, в която е почти неразличим от оригиналната липсваща ръка или крак.

Други протезни крайници са проектирани с използваемост и функционират като централна цел. Като пример, една обща контролируема протезна ръка може да се състои от разцепена кука, подобна на клещи, която може да бъде отворена или затворена за захващане на предмети или изпълнение на други видове задачи. Този тип протетично устройство може да бъде покрито с ръкавично покритие, за да изглежда по-скоро като естествена ръка. Функционалните протезни крайници всъщност могат да бъдат контролирани по различни начини.

Протезираните крайници на тялото се контролират от кабели, които ги свързват с други места по тялото. Например, протезирана ръка може да се контролира чрез кабел, прикрепен с каишка или сноп до противоположното, здраво рамо. След това работното рамо се премества по определени начини за управление на протезното устройство - подобно на това как можете да използвате ръчен лост на мотора си, за да контролирате спирачките.

Външните протезни крайници се захранват с двигатели и могат да бъдат контролирани от пациента по няколко начина. Методът за управление на превключвателя позволява на пациента да движи своето протезно устройство чрез превключване на превключватели или бутони. Пациентът превключва превключвателите, използвайки противоположното рамо, или може да е в състояние да използва останалите мускули в остатъчния крайник, за да натисне превключвателите. Тъй като протезирана ръка или ръка може да изпълнява голямо разнообразие от движения, за изпълнение на желаните задачи може да са необходими различни последователности на превключване на превключвателя.

По-усъвършенстван начин за контрол на протезен крайник е чрез слушане на мускули, останали в остатъчния крайник, които пациентът все още може да свие. Тъй като мускулите генерират малки електрически сигнали, когато се свиват, електродите, поставени на повърхността на кожата, могат да измерват движенията на мускулите. Въпреки че в този случай нито един бутон не се натиска от мускулите, техните контракции се откриват от електродите и след това се използват за контрол на протезния крайник - по начин, подобен на току-що описания метод за управление на превключвателя. Извикват се протезни крайници, които функционират по този начин миоелектрически.

Когато протезната ръка има няколко стави, като а transhumeralили протеза над лакътя, всяка става може да се наложи да се контролира от един и същ превключвател или мускул. За да се постигне това, последователните методи за управление позволяват да се разположи едно съединение в даден момент. Например пациентът може първо да използва превключвател или свиване на мускулите, за да сигнализира на протезния крайник да огъне лакътната става, след това да подаде сигнал за протеза на протезата, за да хване предмет.

Усъвършенстваните протези на долните крайници са оборудвани с различни механизми, които им помагат да се движат по естествен път, докато пациентът ходи или тича. Протезираното коляно е особено трудно за инженерство, тъй като то трябва постоянно да се настройва, за да позволи нормално ходене, стоене и седене. Усъвършенстваните изкуствени крака имат компютърно контролирано коляно, което автоматично се адаптира, за да се приспособи към стила на ходене на пациента.

За съжаление цената на протезните крайници обикновено е много висока. Това се отнася особено за протезните крайници, съдържащи електронни компоненти. Всъщност миоелектричните протези и протези, оборудвани с компютърно контролирани колене, могат да струват много десетки хиляди долари.

И така, смятате ли, че тези протези са най-напредналите на пазара? Е, изследователи и учени извадиха протезата на следващото ниво. Прочетете следващата страница, за да разберете как.

Интелигентно коляно

Разширените протезни крака могат да бъдат оборудвани с микропроцесор (компютърен чип) и сензори, които измерват ъглите и силите, докато пациентът ходи. С течение на времето микропроцесорът научава как пациентът ходи и постоянно адаптира съответно сковаността на коляното.

Rheo коляното на Ossur е особено интересно поради това, как адаптира сковаността на коляното: Флуидът вътре в устройството съдържа метални частици и когато устройството изпраща магнитно поле през течността, той се сгъстява и сковава колянната става.

Авангардни протезни крайници

Джеси Съливан (вляво) и Клаудия Мичъл (вдясно) са високо петима помежду си, докато те демонстрират функционалността на своите контролирани от мисли бионични ръце по време на пресконференция във Вашингтон, D.C.

Джеси Съливан (вляво) и Клаудия Мичъл (вдясно) са високо петима помежду си, докато те демонстрират функционалността на своите контролирани от мисли бионични ръце по време на пресконференция във Вашингтон, D.C.

Нарича се една от най-модерните технологии, използвани за контрол на протезните крайници целево възстановяване на мускулите (TMR) и е разработена от д-р Тод Куйкен от Рехабилитационния институт в Чикаго. За да разберете TMR, трябва да знаете някаква основна физиология. Вашият мозък контролира мускулите във вашите крайници, като изпраща електрически команди надолу по гръбначния мозък и след това през периферните нерви до мускулите. А сега си представете какво би се случило с този информационен път, ако ви е бил ампутиран крайник.Периферните нерви все още ще носят електрически моторни командни сигнали, генерирани в мозъка, но сигналите ще срещнат задънена улица на мястото на ампутация и никога не достигат до ампутираните мускули.

При хирургичната процедура, необходима за TMR, тези ампутирани нерви се пренасочват за контролиране на заместващ здрав мускул на друго място в тялото. Например, хирургът може да прикрепи същите нерви, които веднъж контролираха ръката на пациента към част от гръдните мускули на пациента. След тази процедура, когато пациентът се опита да премести ампутираната си ръка, контролните сигнали, пътуващи през оригиналния нерв на ръката, ще доведат до свиване на част от гръдните мускули. Това е ценно, защото електрическата активност на тези гръдни мускули може да се усети с електроди и да се използва за подаване на контролни сигнали на протезен крайник. Крайният резултат е, че само като мисли за преместване на ампутираната ръка, пациентът кара протезната ръка да се движи вместо това.

Ако електродите могат да усетят електричеството, причинено от мускулните контракции, защо не могат просто да отидат до източника на информация и да измерват електрическите сигнали, пренасяни в нервите или дори в мозъка? Отговорът е, че могат, но записването от мозъка и нервите е по-предизвикателно поради няколко причини. Например електрическите сигнали в мозъка и нервите са много малки и трудно достъпни. Полето на невронна връзка е посветен на разработването на начини за слушане и общуване с мозъка и нервите.

Като пример за невронна технология за взаимодействие, учените могат да имплантират микромащабни електроди в мозъка, за да слушат мозъчната активност. Когато пациентът психически се опитва да премести ампутирания си крайник, микроелектродите могат да прихващат моторни командни сигнали, генерирани в мозъка, и тези сигнали могат да бъдат използвани за управление на протезно устройство. Едно вълнуващо внедряване на тази технология идва от лабораторията на д-р Мигел Николелис от университета Дюк. Забележителни видео кадри документират способността на маймуните, имплантирани с микроелектроди, да използват мислите си, за да контролират протезната ръка, за да се хранят със закуски.

Бъдещият напредък в невронното взаимодействие ще позволи на изкуствените устройства да стимулират по-ефективно нервите или мозъка, за да възстановят усещането за допир и да позволят на пациентите да усещат изкуствения си крайник. Тази способност ще измине дълъг път в затварянето на пролуката между протезните крайници и естествените крайници, които са проектирани да заменят.

Тези видове технологични иновации са само част от примерите, които показват как областта на протезирането непрекъснато напредва. Въпреки че предизвикателствата са големи, през последните десетилетия е постигнат забележителен напредък, а посветените изследователи по целия свят работят всеки ден, за да направят протезите на крайниците възможно най-близки до истинските неща.

Следвайте връзките на следващата страница за много повече информация за протезните крайници и свързаните теми.

Програмата за революционна протеза на DARPA

Агенцията за напреднали научноизследователски проекти в областта на отбраната (DARPA) финансира десетки милиони долари годишно за усъвършенстване на най-модерната технология за протезиране на крайниците. Тяхната цел е да развият протетични крайници, които да приближават функцията на крайниците, които се подменят. Това, което прави програмата уникална, е нейната готовност да финансира проучвателни изследвания, за да превърне целта си в най-кратки срокове.

Още страхотни връзки

Още страхотни връзки

  • Ампутирана коалиция на Америка (ACA)
  • Осур
  • Ото Бок Протези
  • DARPA - Революциониращи протези
  • Магистърските програми по протезия и ортопедия на Джорджия Техн

Източници:

  • "История на протези." Медицински музей на болниците и клиниките в Университета на Айова. 05/06/2008. //uihealthcare.com/depts/medmuseum/wallexhibits/body/histofpros/histofpros.html
  • „История на изследването на локомоцията“. 05/06/2008. //univie.ac.at/cga/history/
  • Кели, Брайън. Пангилинан, Персивал. "Протезиране на долните крайници." 05/06/2008. //emedicine.com/pmr/topic175.htm
  • Кели, Брайън. Пангилинан, Персивал. "Протезиране на горните крайници." 05/06/2008. //emedicine.com/pmr/topic174.HTM
  • „Простетични често задавани въпроси за новата ампутация.“ Национален информационен център за загуба на крайници. 05/06/2008. //amputee-coalition.org/fact_sheets/prosreplacprof.html
  • „Протезни части и опции.“ Ръководство за домашно издание на Merck. 05/06/2008. //merck.com/mmhe/sec25/ch307888/ch307888b.html
  • Росбах, Пади. „Кога да замените протеза.“ 05/06/2008. //amputee-coalition.org/fact_sheets/prosreplacprof.html
  • Търстън, Алън. "Pare и протезиране: ранната история на изкуствените крайници." ANZ Journal of Surgery. 77: 1114-1119. 2007.
  • Вилчински, Кшищоф. "Пирати! Легенда - Чести заблуди." 05/06/2008. //piratesinfo.com/legend/treasure/common.html


Видео Добавка: .




Изследване


Как Наса Смени Памперсите Завинаги?
Как Наса Смени Памперсите Завинаги?

Какво Е Химия?
Какво Е Химия?

Наука Новини


5 Начина Кожата Може Да Сигнализира За Здравословни Проблеми
5 Начина Кожата Може Да Сигнализира За Здравословни Проблеми

Кафето Предпазва От Вид Рак На Гърдата
Кафето Предпазва От Вид Рак На Гърдата

Добре Възпитани Горили Предават Традицията На Сладкото Хранене
Добре Възпитани Горили Предават Традицията На Сладкото Хранене

Открита Древна Химическа Война
Открита Древна Химическа Война

Учените Най-Накрая Измислят Как Летят Пчелите
Учените Най-Накрая Измислят Как Летят Пчелите


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com