Протез
-
Определение и назначение протезов
- Протез — искусственное устройство, заменяющее отсутствующую часть тела.
- Предназначен для восстановления нормальных функций.
- Реабилитация координируется физиотерапевтом.
-
Типы протезов
- Протезы делятся на черепно-лицевые, протезы шеи, соматопротезы туловища, протезы полового члена и протезы конечностей.
- Протезы конечностей включают верхние и нижние конечности.
-
Протезы верхних конечностей
- Используются при различных уровнях ампутации.
- Включают пассивные устройства, устройства с питанием от тела и миоэлектрические устройства.
- Пассивные устройства полезны в бимануальных задачах.
- Устройства с питанием от тела работают за счет крепления ремня безопасности.
- Миоэлектрические устройства используют аккумуляторную систему.
-
Протезы нижних конечностей
- Обеспечивают замену при различных уровнях ампутации.
- Включают трансфеморальные и транстибиальные протезы.
- Трансфеморальные протезы заменяют ногу выше колена, транстибиальные — ниже колена.
-
Изготовление и установка протезов
- Протезы изготавливаются и устанавливаются клиническими протезистами.
- Физиотерапевт помогает пациенту научиться ходить с протезом.
- Использование беговой дорожки может быть эффективным.
-
История протезирования
- Протезирование началось около 3000 года до н.э.
- Самые ранние свидетельства найдены в Древнем Египте и Иране.
- Египтяне были первопроходцами в протезировании стопы.
-
Ранние упоминания о протезах
- Геродот рассказывает о Гегесистрате, который заменил ногу деревянной.
- Плиний Старший описывает Марка Сергия с железной рукой.
- Протез Гетца фон Берлихингена был изготовлен в начале XVI века.
-
Древние протезы
- В 2000 году найден мумия с искусственным большим пальцем ноги.
- В 2011 году воспроизведен древний протез, позволяющий ходить босиком и в сандалиях.
- В средние века протезы были простыми и использовались для удержания равновесия.
-
Эпоха Возрождения
- Протезирование развивалось с использованием железа, стали, меди и дерева.
- Амбруаз Паре усовершенствовал хирургию ампутации и дизайн протезов.
-
Технический прогресс до 20-го века
- Питер Вердуин создал первый неблокирующий протез ниже колена.
- Джеймс Поттс разработал протез с деревянным стержнем и стальным коленным суставом.
- Сэр Джеймс Сайм предложил новый метод ампутации лодыжки.
- Бенджамин Палмер усовершенствовал ногу Селфи.
- Марсель Дезуттер и Чарльз Дезуттер создали первые алюминиевые протезы.
-
Современная история нижних конечностей
- После Второй мировой войны команда Калифорнийского университета разработала четырехугольную розетку.
- Джон Саболич изобрел контурную фиксаторную систему CATCAM.
- Седалищный протез используется для облегчения ухода за пациентами.
-
Современная история верхней конечности
- В 2005 году DARPA запустило программу протезирования.
- В 2014 году рука ЛЮКА стала первым протезом руки, одобренным FDA.
-
Тенденции в дизайне
- Использование легких, прочных и гибких материалов, таких как углеродное волокно и силикон.
- Применение бионики и миоэлектрических компонентов.
- Интеграция с искусственным интеллектом для адаптации к привычкам пользователя.
-
Процедура для пациента
- Протезисты снимают гипсовую повязку и изготавливают протез из легких термопластов.
- Современные протезы оснащены передовой электроникой для стабильности и контроля.
-
Современные технологии и производство
- Новые пластмассы и материалы сделали протезы прочнее и легче.
- Это особенно важно для пациентов с трансбедренной ампутацией.
-
Современные материалы и электроника в протезах
- Новые материалы делают протезы более реалистичными
- Электроника используется для управления протезами
- Миоэлектрические конечности стали более распространенными
-
Управление протезами
- Управление с помощью кабеля обеспечивает прямую силовую обратную связь
- Миоэлектрическое управление запаздывает
-
Автоматизация и проектирование
- Автоматизированное проектирование и производство помогают в изготовлении протезов
- Большинство протезов прикрепляются к культе с помощью ремней и манжет
-
Изготовление протезной лунки
- Фиксация формы начинается с создания точного изображения остаточной конечности
- Используются цифровые системы фиксации формы
- Выпрямление модели увеличивает объем костных выступов
-
Оптимальная посадка гнезда
- Свободная посадка уменьшает площадь контакта и увеличивает давление
- Плотная посадка может привести к повреждению кожи
-
Этапы изготовления протеза
- Измерение остаточной конечности и тела
- Установка силиконового вкладыша и создание модели подкладки
- Формирование постоянной розетки и пластиковых частей протеза
- Сборка всей конечности
-
Современные технологии и материалы
- Современные кронштейны содержат гнезда из эпоксидной смолы или углеродного волокна
- Запястья могут быть навинчивающимися или быстроразъемными
-
Системы добровольного открывания и закрывания
- Системы добровольного открывания используют эластичные ленты или пружины
- Системы добровольного закрывания используют силу тела и энергию
-
Обратная связь и исследования
- Системы добровольного закрывания обеспечивают биологическую обратную связь
- Исследования показывают, что пациенты могут получать физиологически соответствующую сенсорную информацию
-
Терминальные устройства
- Терминальные устройства включают крючки, сенсоры и руки
- Крючки просты, удобны и универсальны, но не подходят для обычной человеческой руки
-
Протиз рук
- Доступны в версиях с добровольным открытием и закрытием
- Требуют большой силы активации, что может быть неудобно
- Современные механические руки имеют низкий уровень силы сжатия
- Исследования в области бионических рук продолжаются
-
Коммерческие поставщики и материалы
- Основные поставщики: Hosmer и Otto Bock
- Используются силиконовые перчатки и обычные рабочие перчатки
- Другие устройства: V2P Prehensor, Texas Assist Devices, TRS
- Кабельные жгуты могут быть изготовлены из авиационных стальных кабелей
-
Протиз нижних конечностей
- Включают протезы для ампутаций на уровне бедра и ниже
- Основные подкатегории: транс-тибиальные и транс-феморальные протезы
- Проблемы с сокетом, дискомфортом и кожными проблемами
-
Штаны и соединители
- Создают расстояние и поддержку между коленом и стопой
- Модульные протезы позволяют изменять угол и смещение стопы
- В развивающихся странах протезы обычно немодульные
-
Стопа
- Обеспечивает контакт с землей и стабильность при ходьбе
- Важна для биомеханики ходьбы
- Проблемы с долговечностью, особенно у детей
-
Коленный сустав
- Важен для транс-феморальных ампутаций
- Должен имитировать функцию нормального колена
- Контроль фазы стояния важен для стабильности
-
Микропроцессорное управление
- Разработано для имитации функции колена
- Примеры: Otto Bock’s C-leg, Ossur’s Rheo Knee, Power Knee
- Преимущества: приближение к естественной походке, возможность ходьбы и бега
- Недостатки: чувствительность к воде, необходимость сухой среды
-
Миоэлектрические протезы
- Используют электрическую напряженность мышц для управления движениями
- Отличаются от электрических переключательных протезов
- Примеры: протезы для рук, запястий, локтей и стоп
-
Преимущества и недостатки миоэлектрических протезов
- Улучшение косметической привлекательности
- Подходят для легкой повседневной деятельности
- Полезны при фантомных болях
- Менее долговечны, требуют больше времени тренировки и обслуживания
- Не обеспечивают обратной связи с пользователем
-
Разработка миоэлектрических протезов
- Профессор Альваро Риос Поведа работает над неинвазивным решением проблемы обратной связи
- Первый миоэлектрический протез кисти с сенсорной обратной связью представлен в 1997 году
-
История миоэлектрических протезов
- СССР разработал миоэлектрическую руку в 1958 году
- Первая миоэлектрическая рука выпущена на рынок в 1964 году
- Миоэлектрические протезы дороги и требуют регулярного технического обслуживания
-
Роботизированные протезы
- Используются для реабилитации верхних конечностей после инсульта
- Включают биосенсоры, контроллер, привод и целенаправленную мышечную реиннервацию
- DARPA работает над созданием искусственной конечности, подключаемой к нервной системе
-
Современные роботизированные протезы
- Boston Digital Arm и I-ОБРАЗНЫЙ протез кисти с пятью пальцами
- Proto 1 и Proto 2 от Университета Джона Хопкинса
- Роботизированная рука, управляемая разумом, от Технологического университета Чалмерса
-
Роботизированные транстибиальные протезы
- Преобразуют нервные импульсы от мышц бедра в движение
- Примеры включают PowerFoot BiOM и роботизированную ногу от Чикагского института реабилитации
-
Конструкция протезов
- Основная цель — активное включение во время ходьбы
- Примеры включают emPOWER, Proprio Foot и Elan Foot
- Исследуются вопросы проектирования и механического проектирования
-
Использование переработанных материалов
- Протезы изготавливаются из переработанных пластиковых бутылок и крышек
-
Прямое прикрепление кости и остеоинтеграция
- Метод прямого прикрепления кости улучшает мышечный контроль и позволяет носить протез длительное время
- Остеоинтеграция включает введение титанового болта в кость и прикрепление абатмента к культе
-
Способность лиц с ампутированными бедрами водить автомобиль
- Пациенты с ампутированными конечностями не могут подвергаться сильным воздействиям на конечность.
- Косметические протезы используются для маскировки травм и увечий.
-
Косметический эффект
- Косметические протезы имитируют внешний вид настоящих рук.
- Изготовленные на заказ протезы стоят дороже, но более реалистичны.
- Силиконовые чехлы могут быть изготовлены в соответствии с тоном кожи.
-
Познание
- Нейрокогнитивные протезы улучшают когнитивные процессы.
- Устройства планирования и микропропуска помогают пользователям с нарушениями памяти.
-
Усовершенствование протеза
- Современные протезы могут заменять здоровые части тела.
- Первый эксперимент с имплантом в нервную систему был проведен Кевином Уорвиком.
- Компания DEKA разработала «руку Люка», одобренную Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.
-
Оскар Писториус
- Писториус участвовал в Олимпийских играх 2012 года с ампутированными конечностями.
- Протезы Писториуса потребляли на 25% меньше энергии, чем у бегунов без инвалидности.
-
Конструктивные соображения
- При проектировании протезов учитываются механика суставов и стопы.
- Протезы должны быть легкими, удобными и соответствовать грунту.
-
Свобода затрат и источников информации
- Стоимость протезов варьируется от 15 000 до 90 000 долларов.
- В некоторых странах протезирование финансируется государством.
- Пациенты также оплачивают физиотерапию и трудотерапию.
-
Стоимость протезирования
- Типичный человек с ампутированной конечностью тратит 1,4 миллиона долларов на лечение.
- Недорогие протезы обеспечивают базовую поддержку, но ограничены функциональностью.
-
История протезирования
- До 1980-х годов протезы восстанавливали основные возможности при ходьбе.
- Появление системы Seattle Limb Systems в 1981 году изменило индустрию протезирования.
-
Современные технологии протезирования
- 3D-принтеры позволяют создавать протезы без металлических форм, что снижает затраты.
- Open Bionics разрабатывает роботизированные протезы рук с открытым исходным кодом.
-
Протезирование для детей
- В США ежегодно регистрируется 5525 новых случаев ампутации у детей.
- Созданы недорогие решения, такие как шест и костыль, конечности из бамбука, ПВХ или гипса, регулируемая велосипедная конечность и конечность Сати.
-
Культурные и социальные аспекты протезирования
- Протезирование влияет на восприятие себя и восприятие другими людьми.
- Протезирование может вызывать эмоциональные и социальные последствия, такие как отчаяние и беспокойство.
-
Этические соображения
- Существуют этические проблемы, связанные с изготовлением и тестированием протезов.
- Вопрос о том, следует ли носить протезы, остается спорным.
-
Проблемы с ношением протезов
- 7% австралийских пациентов с ампутированными конечностями не носят протезы
- В больницах число таких пациентов приближается к 20%
- Многие жалуются на дискомфорт и нежелание носить протезы
- Протезирование может быть более громоздким, чем его отсутствие
-
Известные пользователи протезов
- Генри Уильям Пейджет, 1-й маркиз Англси
- Мари Моентманн
- Терри Фокс
- Оскар Писториус
- Гарольд Рассел
-
Другие темы
- Искусственное сердце
- Бионика
- Ножка из Капуи
- Кибернетика
- Киборг
- Роботизированная рука
- Трансгуманизм
- Эмуляция всего мозга
-
Рекомендации и источники
- «Биомеханика бега: неправильные движения приводят к травмам»
- Эдельштейн, Дж. E. Протезы стоп. Современное положение искусства
- Гейли, Роберт. Биомеханика бега людей с ампутированными конечностями
- Афганские инвалиды с ампутированными конечностями рассказывают свои истории
- Может ли современное протезирование действительно помочь вернуть осязание?
- Что такое протез, протезная конечность и различные ее компоненты
- У меня один из самых совершенных протезов рук в мире – и я его ненавижу
- Систематический обзор рандомизированных контролируемых исследований, оценивающих эффективность протезных и ортопедических вмешательств