مفصل گردان پای مصنوعی

مفصل گردان پای مصنوعی می توانند، به افراد مبتلا به قطع عضو کمک کنند، تا راه رفتنی طبیعی داشته باشند، اما کنترل عصبی کامل روی اندام را به کاربر نمی دهند. در عوض، آن‌ ها به حسگر ها و کنترل‌ کننده های روباتیکی تکیه می کنند، که اندام را با استفاده از الگوریتم‌ های راه رفتن از پیش تعیین شده حرکت می‌ دهند.

با استفاده از نوع جدیدی از مداخله جراحی و رابط عصبی پروتز محققان نشان دادند، که راه رفتن طبیعی با استفاده از یک پای مصنوعی که به طور کامل توسط سیستم عصبی بدن هدایت می‌ شود، قابل دستیابی است.

عمل جراحی قطع عضو ماهیچه‌ های اندام باقی‌ مانده را دوباره به هم وصل می‌ کند، که به بیماران اجازه می‌ دهد بازخورد مقدار عمقی در مورد محل قرارگیری اندام مصنوعی شان در فضا را دریافت کنند. در ادامه مقاله به بررسی بیشتر این مفصل گردان ها خواهیم پرداخت.

نحوه کار مفصل گردان پای مصنوعی

اکثر حرکات مفصل گردان پای مصنوعی توسط جفت ماهیچه کنترل می شود، که به نوبت کشش و انقباض دارند. در طول یک آمپوتاسیون سنتی زیر زانو، فعل و انفعالات این عضلات جفت شده مختل می شود. این امر تشخیص موقعیت عضله و سرعت انقباض آن را برای سیستم عصبی بسیار دشوار خواهد کرد.

اطلاعات حسی که برای مغز در تصمیم گیری برای حرکت دادن اندام حیاتی است، افراد مبتلا به این نوع قطع عضو را در کنترل اندام مصنوعی خود مشکل ساز می کند، زیرا نمی توانند به طور دقیق تشخیص دهند، که اندام در کجا قرار دارد.

در عوض، آن‌ ها به کنترل کننده های روباتیکی که در اندام مصنوعی تعبیه شده است، متکی می باشند. این اندام ها همچنین شامل حسگرهایی هستند که می توانند، شیب ها و موانع را تشخیص داده و با آن ها تنظیم کنند.

برای بررسی نحوه کار مفصل گردان پای مصنوعی پزشکان به جای قطع برهمکنش‌ های عضلانی آنتاگونیست طبیعی، آن‌ ها دو انتهای ماهیچه‌ ها را به هم متصل می‌ کنند، تا همچنان در اندام باقی‌ مانده به صورت پویا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

این جراحی را می توان در طول قطع عضو اولیه انجام داد، یا می توان بعد از قطع عضو اولیه به عنوان بخشی از یک روش تجدید نظر، عضلات را دوباره به هم وصل کرد.

با روش قطع عضو AMI تا حد امکان می توان، آگونیست‌ های بومی را به روشی فیزیولوژیکی به آنتاگونیست‌ هاب بومی متصل کنیم، تا پس از قطع عضو، فرد بتواند اندام فانتوم کامل خود را با سطوح فیزیولوژیکی حس عمقی و دامنه حرکتی مفصل گردان پای مصنوعی خود را حرکت دهد.

در مطالعه‌ای در سال 2021 محققان و پزشکان دریافتند، بیمارانی که این جراحی را انجام داده‌ اند، می‌توانند با دقت بیشتری ماهیچه‌ های اندام قطع شده خود را کنترل کنند و این ماهیچه‌ ها سیگنال‌ های الکتریکی مشابه سیگنال‌های مربوط به اندام دست نخورده خود را در مفصل گردان پای مصنوعی خود تولید می‌ کنند.

پس از این نتایج دلگرم‌ کننده محققان به بررسی این موضوع پرداختند، که آن سیگنال‌ های الکتریکی می‌ توانند، دستوراتی را برای یک اندام مصنوعی ایجاد کنند و در عین حال بازخورد کاربر را در مورد موقعیت اندام در فضا ارائه دهند.

فردی که از اندام مصنوعی استفاده می کند می تواند، از بازخورد حس عمقی برای تنظیم ارادی راه رفتن خود در صورت نیاز استفاده کند.

تحقیقات موثر در مفصل گردان پای مصنوعی

برای این مطالعه مفصل گردان پای مصنوعی محققان هفت نفر را که تحت عمل جراحی AMI قرار گرفته بودند، با هفت نفری که قطع عضو سنتی زیر زانو داشتند، مقایسه کردند. تمامی افراد از یک نوع اندام بیونیک استفاده کردند.

یک پروتز با مچ پا نیرومند و همچنین الکترود هایی که می توانند، سیگنال‌های الکترومیوگرافی را از تیبیالیس قدامی عضلات گاستروکنمیوس حس کنند. این سیگنال‌ها به یک کنترل کننده روباتیک وارد می‌شوند که به پروتز کمک می‌کند، تا میزان خم کردن مچ پا، میزان گشتاور یا مقدار نیرو را محاسبه کند.

محققان این افراد را در چندین موقعیت مختلف از جمله راه رفتن در سطح زمین در مسیری 10 متری، راه رفتن از یک شیب، پایین رفتن از یک سطح شیب دار، بالا و پایین رفتن از پله ها، و راه رفتن روی سطحی هموار و در عین حال اجتناب از موانع آزمایش کردند.

با این وجود افرادی که دارای رابط عصبی پروتز AMI و مفصل گردان پای مصنوعی بودند، می‌توانستند سریع‌ تر راه بروند. تقریباً به همان سرعتی که افراد بدون قطع عضو بودند و راحت‌ تر در اطراف موانع حرکت می کردند.

آن ها همچنین حرکات طبیعی تری مانند نشان دادن انگشتان پروتز به سمت بالا در هنگام بالا رفتن از پله ها یا گام برداشتن از روی مانع را نشان دادند و بهتر می توانستند، حرکات اندام مصنوعی و اندام سالم خود را هماهنگ کنند. آن ها همچنین می‌توانستند، با همان قدرتی که فرد بدون قطع عضو و مفصل گردان پای مصنوعی داشت، از زمین خارج شود.

این رفتار های طبیعی با وجود اینکه میزان بازخورد حسی ارائه شده توسط AMI کمتر از 20 درصد چیزی بود، که به طور معمول در افراد بدون قطع عضو دریافت می شد، ظاهر شدند. در واقع یکی از یافته‌ های اصلی در اینجا این است، که افزایش اندک بازخورد عصبی از اندام قطع شده شما می‌ تواند، قابلیت کنترل عصبی بیونیک قابل توجهی را بازگرداند.

این مفصل گردان پای مصنوعی تا جایی که به افراد اجازه داده می شود، مستقیماً سرعت راه رفتن را کنترل می کند و با زمین‌ های مختلف سازگار می شوند، تا موانع را اجتناب کنند.

جمع بندی

در این مقاله به بررسی کاربرد ها، تحقیقات و نحوه کار مفصل گردان پای مصنوعی پرداختیم، تا شما را با تاثیرات شگفت انگیز آن ها آشنا کنیم و به بررسی آن ها بپردازیم. کلینیک کازمدیک پروتز از بهترین و حرفه ای ترین کلینیک ها برای نصب پروتز ها می باشد.

این کلینیک با وجود پیشرفته ترین تکنولوژی هایی که در خود جای داده نشان داده است، که در ایران و سطح کشوری بهترین می باشد و می تواند، زندگی نو و تازه را برای افراد قطع عضو هدیه دهد.