اقرأ هذه المقالة
المكونات الاصطناعية للأطراف السفلية التي يتم التحكم فيها عن طريق المعالج الدقيق
تم إدخال المعالجات الدقيقة لأول مرة في المكونات الاصطناعية في عام 1990 وتزايد استخدامها منذ ذلك الحين. يتم التركيز على كل من التقنيات التعويضية المتاحة حاليًا والمتطورة التي تستخدم التحكم في المعالجات الدقيقة. تتطلب العديد من المصطلحات الأساسية تعريفًا. يشير مصطلح التحكم في المعالجات الدقيقة إلى المكونات التي يتم استخدامها بذكاء. يتم التحكم فيها في الوقت الفعلي بواسطة واحد أو أكثر من المعالجات الدقيقة، وتغيير بعض ميزات سلوكها بناءً على مدخلات من البيئة أو من المستخدم.
تشير مكونات التحكم في المعالجات الدقيقة السلبية إلى المكونات التي يتم فيها ضبط خصائص المقاومة السلبية للمفصل المحدد بناءً على هذا الإدخال، وتشير مكونات التحكم في المعالجات الدقيقة النشطة غير الدافعة إلى المكونات القادرة على إنتاج حركات غير دافعة حول محور المفصل، مما يؤدي إلى الحركة عناصر داخل الطرف اصطناعية، ولكنها غير قادرة على دفع وزن جسم المستخدم النهائي، تشير مكونات التحكم في المعالج الدقيق للدفع النشط إلى المكونات التي تستجيب للمدخلات من المستخدم أو البيئة عن طريق إنشاء حركات مدعومة قادرة على تحريك جسم المستخدم ضد الجاذبية للدفع للأمام .
إقرأ أيضا:تعرف علي غلاف غازي يحيط بالكرة الأرضية 2025التحكم السلبي في المعالجات الدقيقة لآليات الركبة الاصطناعية
لقد بدأ التكامل الواسع النطاق للمكونات الاصطناعية المتاحة تجاريًا والتحكم في المعالجات الدقيقة باستخدام آليات الركبة الاصطناعية السلبية. قبل تطبيق المعالجات الدقيقة، كان يتم التحكم بشكل عام في خصائص التخميد لآليات الركبة الاصطناعية بواسطة أسطوانة هيدروليكية، وقد تم تصميم هذه الآليات الهيدروليكية للتحكم في مقاومة الركبة أثناء مرحلة التأرجح في المشية ومرحلة الوقوف في المشية أو المسار.
يتم تعديل خصائص المقاومة السلبية النسبية لهذه الركبتين بواسطة الأطراف الاصطناعية وفقًا لاحتياجات المرضى الأفراد، بناءً على عوامل مثل قوة أطرافهم وسرعة المشي المرغوبة. ومع ذلك، لا يمكن تحسين قيم المقاومة هذه إلا ضمن نطاق متواضع من سرعات المشي، وبالتالي، إذا مشى الفرد بسرعة أكبر من سرعة المشي المستخدمة عند ضبط معلمات مقاومة الركبة، فقد تكون قيم المقاومة هذه غير كافية، مما يسمح بانحدار مفرط . زيادة في مرحلة التأرجح وتسبب في انتظار الفرد للطرف الصناعي. ومن ناحية أخرى، إذا كان الفرد يمشي ببطء أكبر، فقد تعتبر قيم المقاومة مفرطة، مما يسبب تصلب الركبة نسبيًا.
سجلت المستشعرات الموجودة في وحدة الركبة سرعة ثني الركبة أثناء المشي، مما يسمح للمعالج الدقيق المدمج بضبط مقاومة تأرجح الركبة في الوقت الفعلي وفقًا لسرعة مشي المستخدم. قامت أجهزة الجيل الثاني، بدءًا من الساق، بتوسيع دور المعالجات الدقيقة أيضًا، مما يسمح بالتنوع في مقاومة الركبة عند تطوير التأرجح والوقفة في الوقت الفعلي بناءً على التأثيرات البيئية. بالإضافة إلى ضبط مقاومة الركبة لسرعات المشي المختلفة، يمكن لمفاصل الركبة من الجيل الثاني التي يتم التحكم فيها بواسطة معالج دقيق التعرف على الحركات غير الطبيعية التي قد تشير إلى تعثر وضبط مقاومة ثني الركبة وفقًا لذلك.
إقرأ أيضا:تعرف علي إي عربي – طريقة عمل المعكرونة بالحليب والجبن 2025ميكانيكا مفصل الكاحل الاصطناعي السلبي
في الآونة الأخيرة، تم تطبيق مفهوم التحكم السلبي في مقاومة المفاصل على ميكانيكا الكاحل مع الاهتمام المتجدد بحركات الكاحل التي يتم التحكم فيها هيدروليكيًا، حيث تختلف الأحمال التي يتعرض لها الجذع في التجويف الاصطناعي اعتمادًا على أسطح المشي، مع ملاحظة أحمال محلية أعلى غالبًا أثناء المشي. المشي . مهام الهبوط..
تبين أن استخدام أنظمة الكاحل والقدم الهيدروليكية لدى مرضى بتر الظنبوب يقلل الضغط على الظنبوب البعيد عبر مجموعة من مهام المشي والأسطح ويوفر مشية أكثر سلاسة بشكل عام. كما هو الحال مع أنظمة الركبة المعدلة هيدروليكيًا، ستختلف المقاومة الهيدروليكية المثالية عند الكاحل اعتمادًا على تفضيل المريض وسرعة المشي وانحدار سطح المشي، وقد تكون الإعدادات الهيدروليكية المحسنة للمشي المستوي أقل مثالية للملاحة على التضاريس شديدة الانحدار.
عند تسلق التل، فإن زيادة المقاومة للثني الأخمصي وانخفاض المقاومة للعطف الظهري يمكن أن يسمح بمشية أكثر طبيعية. في المقابل، يمكن أن يكون الهبوط أكثر أمانًا واستقرارًا مع انخفاض المقاومة الهيدروليكية للثني الأخمصي وزيادة المقاومة للعطف الظهري. ضمن آليات الكاحل الاصطناعية السلبية، مثل القدم النشطة (Endolite) والقدم المرتفعة (Fillauer)، يمكن لأجهزة الاستشعار المدمجة تحديد ميل سطح المشي وضبط المقاومة الهيدروليكية في الوقت الحقيقي للكاحل.
يمثل ضبط موضع الكاحل وفقًا للمتطلبات البيئية إحدى الإستراتيجيات لميكانيكا الكاحل الاصطناعية السلبية. في استراتيجية بديلة، تسمى أيضًا القدم الاصطناعية التي تحاكي الكاحل، يكون الهدف هو تحقيق إطلاق مستهدف ومركّز للطاقة طوال مرحلة الوقوف بأكملها. في لحظة الدفع أو التوقف، لا يعتمد تصميم القدم الاصطناعية التي تحاكي الكاحل على قوة خارجية لخلق قوى دافعة. بدلاً من ذلك، فهو ينقح مفهوم القدم المخزنة للطاقة عن طريق جمع الطاقة أثناء مرحلة الوقوف من المشية وإطلاقها من خلال نطاق فسيولوجي أكثر من الثني الأخمصي في لحظة الدفع، كما يحدده المعالج الدقيق.
إقرأ أيضا:تعرف علي حلم ولادة التوأم للعزباء في المنام 2025آليات مفصل الكاحل الاصطناعي النشط للقدم
أثناء المشي، يخضع الكاحل لمرحلة تأرجح من العطف الظهري للمساعدة في إزالة الأطراف. يمثل PROPRIO FOOT نظامًا نشطًا للقدم والكاحل حيث يتم توفير عطف ظهري لمرحلة التأرجح من خلال تطبيق الطاقة الخارجية على المحرك. يمكن أيضًا استخدام هذه الحركة لضبط وضع الكاحل أثناء الجلوس (عن طريق ضبط محاذاة العطف الأخمصي النسبي لتقليد سلوك الكاحل السليم بشكل أفضل) وعبر ارتفاعات الكعب المختلفة (عن طريق زيادة زوايا العطف الأخمصي النسبية مع زيادة ارتفاع الكعب)، كما أنها مفيدة أيضًا قادرة على التكيف بنشاط مع الأسطح ذات المنحدرات والانحدارات المختلفة. تظل تأثيرات هذه الآلية على المشية غير مؤكدة، حيث تشير الدراسات الأولية إلى تأثيرات غير متناسقة على سرعات المشي المختارة ذاتيًا وتكاليف الطاقة أثناء المشي.
وصف المرضى شعورهم بالأمان المتزايد وانخفاض الجهد أثناء نزول المنحدر. عند صعود السلالم، يبدو أن حركة العطف الظهري الإضافية للطرف الاصطناعي تقلل من التأثير على الطرف السليم.
آليات دفع الكاحل الاصطناعية النشطة
في الآونة الأخيرة، واجه مطورو الأطراف الاصطناعية لمفاصل القدم تحديًا يتمثل في معالجة عيوب الدفع التي تحدث في غياب تقلصات متحدة المركز عبر المفاصل الرئيسية في الأطراف السفلية، حيث أن معظم عمليات دفع الأطراف السفلية في البشر الأصحاء تنشأ من النشاط المتحد المركز للعضلات القابضة الأخمصية أثناء الدفع.
وبالنظر إلى أن الكاحل يولد ثلاثة إلى خمسة أضعاف الطاقة التي يمتصها أثناء المشي على سطح مستو، فإن هذا العجز لا يمكن معالجته إلا جزئيًا بقدم صناعية مع تخزين الطاقة وإعادتها بدون طاقة، وأساليب مختلفة لتحقيق الحركات الربيعية في الكاحل الاصطناعي. يتم فحصها بشكل مشترك. في أول تصميم للقدم الاصطناعية التي تعمل بالطاقة الخارجية والمتوفر تجاريًا، يتم استخدام محركات الدفع الإلكترونية للقدم BiOM ومحركات الدفع الإلكترونية التي تعمل بالبطارية مع نوابض ميكانيكية متوازية لتقليد السلوك الدفعي للعضلات القابضة الأخمصية.
تشمل المزايا الرئيسية لهذا النظام استهلاكًا أقل للطاقة أثناء المشي، وسرعة مشي أعلى يتم اختيارها ذاتيًا، وتقليل الضغط على الطرف الجانبي السليم عند تقدم الطرف الاصطناعي أثناء المشي. بالإضافة إلى إدخال BiOM، هناك العديد من التصاميم البديلة في مراحل مختلفة من التطوير. في الجهاز الذي يستخدم الكاحل الزنبركي مع حركيات التجدد (المعروفة باسم Sparky)، تعمل مشغلات الأوتار الروبوتية على تعزيز الطاقة المخزنة بواسطة النوابض اللولبية المثبتة خلف مفصل الكاحل الاصطناعي.
نظرًا لأن هذه النوابض تستطيل أثناء ثني ظهر الكاحل، فإن المحركات منخفضة الطاقة المركبة على التوالي مع النوابض تعتمد على مصدر طاقة خارجي لمزيد من تفريغها وبالتالي زيادة قوتها الدافعة في لحظة الدفع. وفي نهج ذي صلة، يستخدم الكاحل الذي يحاكي القدم الاصطناعية نوابض مطاطية. يوجد زنبرك عطف أخمصي في القدم ويخزن الطاقة أثناء العطف الظهري المتحكم فيه. من أجل المشي، يتم تركيب زنبرك دفع ثانٍ خلف مفصل الكاحل الاصطناعي حيث يقع. يتم تحميله تدريجيًا بواسطة محرك كهربائي خارجيًا خلال مرحلة الوقوف بأكملها.
مصدر:
“المناهج الجراحية العظمية” بقلم مارك د. ميلر وأ. بوبي تشابرا في عام 1997كتاب “جراحة عظام الأطفال والإصابات الرياضية” بقلم جون إف ساروارك دكتوراه في الطب FAAP FAAOS من عام 1987 “التقنيات الجراحية في جراحة الأورام العظمية” بقلم مارتن إم مالاور، كتاب 1997 كتاب “اتخاذ القرارات الأساسية المتعلقة بجراحة عظام الأطفال” بقلم بنيامين جوزيف، وسيلفادوراي ناياغام، وراندال لودر، 2002.