پیش از اقدام جهت قطع عضو، جراح بایستی میزان قطع عضو را جهت دستیابی به بهترین نتیجه بلندمدت ارزیابی کند. مهمترین مساله در مورد تعیین مقدار قطع عضو، معمولاً حفظ حداکثر میزان استخوان میباشد که در گذشته منجر به قطع جزئی پا میشده است و در این حالت قطع عضو ترانستیبیال (زیر زانو) دارای مزایای بیشتری جهت بهبود بیمار میباشد. البته تحت شرایط خاص، قطع جزئی پا انتخاب مناسبی محسوب میشود. پروتز پنجه کربنی سبب افزایش تماس و برخورد با زمین، تقارن گامبرداری، بهبود ثبات در سطوح شیبدار و افزایش جذب ضربه میشود.
مزایای استفاده از کربن در ارتز و پروتز
به منظور بهبود فرایند طراحی و تولید ارتز و پروتز، پزشکان به فناوری جدیدی به نام فناوری کربن سرمایهگذاری کردهاند. این فناوری از فیبر کربن پیشآماده در ساخت ارتز و پروتز استفاده میکند. استفاده از کربن در تولید ارتز و پروتز دارای مزایای فراوانی است. با استفاده از فناوری کربن، پزشکان میتوانند از پروتز و ارتزهایی استفاده کنند که وزن آنها به طور متوسط نصف وزن پروتزهای قدیمی است. این محصولات جدید همچنین دارای استحکام و دوام بیشتری هستند و از ارتزها و پروتزهای قدیمی انعطافپذیرتر میباشند. به همین دلیل، آنها دارای ماندگاری بیشتری هستند و عملکرد پروتز را بهبود میبخشند. همچنین، بیماران احساس آسایش بیشتری میکنند. کربن مورد استفاده در پروتزها انرژی را ذخیره میکند و مانند یک فنر عمل میکند، که باعث بهبود عملکرد عضلات ضعیف میشود. به همین دلیل، بیماران در زمان انجام حرکات مختلف کمتر احساس خستگی میکنند.
در سالهای اخیر، پیشرفتهای چشمگیری در فرایند تولید فیبر کربن و روشهای قالبگیری آن رخ داده است. استفاده از فناوریهای نوین در لایهگذاری و رزینهای پیشرفته، امکان ساخت پروتزهایی با شکل و استحکام بهینه را فراهم کرده است. همچنین، با بهکارگیری تکنیکهای آنالیز حرکتی در آزمایشگاههای بیومکانیک، طراحی این پروتزها پیوسته بهبود مییابد و امکان شخصیسازی دقیقتر مطابق با ویژگیهای بدنی هر بیمار فراهم میشود.
پروتز پنجه کربنی چیست؟
در هر یک از پاهای انسان (مچ پا به پایین) 26 استخوان وجود دارد که در مجموع 25 درصد از تمامی استخوانهای کل بدن را تشکیل میدهند. همچنین پای انسان شامل 30 مفصل مختلف و بیش از 100 عضله، تاندون و رباط میباشد. این ساختار پیچیده باعث میشود تا انسان به راحتی و با حفظ تعادل بر روی سطوح مختلف حرکت کند. پروتز پنجه کربنی دارای ساختار بسیار سادهتری میباشد و بر اساس ذخیره و برگشت مؤثر انرژی ساخته میشود. به این منظور از مواد فنری ساخته شده از فیبر کربن استفاده میشود. پروتز پنجه کربنی وقتی که تحت فشار وزنی قرار میگیرد تغییر شکل داده و انرژی وارد شده را ذخیره میکند و این انرژی زمانی که شخص پنجه پای خود را بر روی زمین فشار میدهد، برگشت داده میشود. این حالت به بازیابی نیروی رانشی که در حالت عادی توسط عضلات مچ پا فراهم میشوند کمک میکند. البته مچ پا در پروتز پنجه کربنی معمولاً به منظور اطمینان از انتقال مؤثر انرژی به صورت ثابت ساخته شده و جهت سازگاری با زمین ناهموار، از خاصیت انعطافپذیری مواد به کار رفته در این پروتز استفاده میشود. بر طبقه تحقیقات انجام شده عدم سازگاری با زمین ناهموار در پروتزهای قدیمی باعث میشده تا شخص در راه رفتن بر روی زمین غیر مسطح با مشکل مواجه شود.طراحی و ساخت پروتز پنجه کربنی جهت رفع مشکلات فوق در زمان عرضه این محصول در بین پزشکان و محققین بسیار بحثبرانگیز بوده است، چرا که بر خلاف اصول رایج بیومکانیک مورد استفاده در پروتز در آن زمان طراحی شده است.
ویژگیهای پروتز پنجه کربنی
- وارد شدن وزن به صورت متناسب: واردن شدن وزن به شکل متوازن بین اندام سالم و اندام مصنوعی و کاهش خطر بروز آرتروز یا کمردرد
- کاهش مصرف انرژی: خستگی کمتر در زمان استفاده و کاهش فشار وارد بر اعضای سالم بدن
- کاهش فشار: کاهش فشار وارد بر اندام باقیمانده و همچنین کاهش فشار واقع در زیر پای سالم، محافظت در برابر بروز مشکلات پوستی
- کاهش احتمال افتادن بر روی زمین: افزایش فاصله بین پنجه و زمین، کاهش خطر لغزش در زمان راه رفتن و رفع احتمال افتادن بر روی زمین، حفظ تعادل در زمان ایستادن بر روی زمین ناهموار یا سراشیبی
- بهبود کیفیت نحوه گام برداشتن: افزایش سرعت راه رفتن، بهبود وضعیت بدنی، بهبود نحوه راه رفتن به صورت طبیعی بر روی زمین ناهموار و سراشیبی
- رضایت بیمار: افزایش میزان رضایت بیمار در زمان استفاده از پروتز پنجه کربنی
انتخاب پروتز پنجه کربنی مناسب برای بیمار، نیازمند ارزیابی دقیق میزان فعالیت روزانه، نوع سطحی که بیمار اغلب روی آن راه میرود و میزان نیرویی است که مفاصل بالاتر میتوانند تحمل کنند. هماهنگی نزدیک بین پزشک متخصص، فیزیوتراپیست و کاربر پروتز در این مرحله اهمیت فراوانی دارد. با در نظر گرفتن وزن، قد، الگوی راه رفتن و انتظار بیمار از عملکرد پروتز، میتوان بهترین مدل پنجه کربنی را انتخاب کرد تا بالاترین بازدهی در ذخیره و بازگشت انرژی به دست آید.
بیومیمتیک مچ و پنجه پا
بیومیمتیک یک مفهوم است که به توانایی ماشینها و دستگاهها برای تقلید از عملکرد طبیعی و الگوهای زیستی اشاره دارد. در گذشته، پروتزهای پنجه پا بر اساس تغییراتی در فنرهای فیبر کربن در بخش پاشنه و پنجه پا طراحی و ساخته میشدند تا مکانیسم حرکتی پا در زمان راه رفتن فراهم شود. در مدلهای قدیمی، دو فنر در بخش جلو و عقب مچ پا برای تعادل استاتیک پروتز استفاده میشدند. کارآمدی این فنرها تعیینکنندهی بازگشت انرژی بود، اما کنترلی بر آزادسازی انرژی در زمان گام برداشتن وجود نداشت و انطباق پا با سطوح مختلف محدود بود.
استفاده از مدل بیومیمتیک پروتز پنجه کربنی به جهت جبران این مشکلات صورت میگیرد. در این مدل نیز از فنر در بخش پاشنه و پنجه پا استفاده میشود، اما با اضافه شدن یک مفصل در بخش مچ، سیستم ضربهگیر هیدرولیک بر حرکت این مفصل تأثیر میگذارد و به همین دلیل، این مفصل دارای خاصیت ویسکو الاستیک شبیه به عملکرد عضلات انسان میباشد.
قابلیت خود تنظیم شونده پروتز
انطباق پروتز پنجه کربنی با سطح زمین در زمان ایستادن از اهمیت زیادی برخوردار است. جهت ایستادن بر روی زمین صاف، سازنده پروتز به گونهای پروتز را تنظیم میکند که نیروهای وارد بر مفاصل اندام تحتانی به حداقل کاهش پیدا کنند؛ محور وزن بدن بایستی در قسمت جلوی مچ، تا حدی در قسمت جلوی زانو و پشت لگن قرار داشته باشد. در پروتزهای قدیمی، مچ با سطح زمین منطبق نشده و بنابر این در زمان ایستادن بر سطح شیبدار به انجام حرکات اضافی جهت جبران این نقص نیاز میباشد. یک روش برای جبران نقص فوق، قرار دادن پا بر روی زمین توسط خم کردن زانو میباشد. در نتیجه، محور وزن بدن به پشت زانو منتقل میشود و شخص بایستی مقاومت بیشتری از خود نشان دهد و نهایتاً حفظ تعادل مشکلتر شده و سبب خستگی شخص در زمان ایستادن میشود. یک روش دیگر کشیدن و باز کردن بیش از حد زانو میباشد؛ در این حالت وزن بدن بر روی پاشنه وارد شده و بالاتنه به سمت جلو متمایل میشود. در نتیجه محور وزن بدن در قسمت جلوی لگن قرار گرفته و سبب ایجاد راستای نامناسب پا و بدن میشود.
مشکلات فوق سبب وارد آمدن فشار بیشتر بر اعضای سالم جهت حمایت از وزن بدن و همچنین افزایش انرژی مورد نیاز میشود. به علاوه شخص بایستی در برابر نیروهای ایجاد شده در اثر ناهمراستایی مقاومت کند. به این ترتیب در انجام فعالیتهای روزمره انرژی بیشتری نسبت به افراد سالم مصرف خواهد شد. شیب زمین نیز بر تقسیم فشار در قسمت سوکت پروتز (محل اتصال اندام به پروتز) اثر میگذارد و در برخی از مواقع سبب بروز درد یا آسیبدیدگی اندام میشود. پروتزی که بتواند با زوایای مختلف زمین منطبق شود، سبب حفظ وضعیت مناسب سوکت و کاهش احتمال وارد آمدن فشار بر اندام میشود. پروتز پنجه کربنی با زاویه سطح شیبدار منطبق شده و باعث تنظیم راستای محور وزن بدن نسبت به زانو و لگن میشود. این حالت سبب اصلاح وضعیت بدنی و بهبود تقارن و کاهش احتمال بروز عارضههای اسکلتی- عضلانی مانند آرتروز و کمردرد میشود. عارضههای اسکلتی- عضلانی در اثر قطع عضو در اندام تحتانی متداول میباشند.
پس از جایگذاری پروتز پنجه کربنی، برنامه توانبخشی فیزیوتراپی نقش کلیدی در بازگشت تدریجی بیمار به فعالیتهای روزمره ایفا میکند. تمرینهای کششی و تقویتی برای عضلات اطراف مفاصل زانو و لگن، آموزش روش صحیح راه رفتن بر سطوح ناهموار و نیز تمرینهای تعادلی باید به طور منظم و زیر نظر متخصص انجام شوند. با رعایت این اصول، بیمار ضمن حفظ پایداری و جلوگیری از دردهای مزمن در ستون فقرات، اعتماد به نفس بیشتری در استفاده از پروتز پیدا خواهد کرد.
طی دوره استفاده از پروتز پنجه کربنی، ممکن است به تدریج تغییراتی در ساختار پا یا الگوی راه رفتن بیمار ایجاد شود. به همین دلیل، انجام ارزیابیهای دورهای و تنظیم مجدد اجزای پروتز، از جمله زاویه مفصل و سختی فنرهای فیبر کربن، امری ضروری است. این ارزیابیها به تیم درمانی کمک میکند تا در صورت مشاهده تغییرات نامطلوب، اصلاحات لازم را به سرعت اعمال کرده و از بروز درد یا آسیبهای احتمالی پیشگیری کنند.
کاهش احتمال افتادن بر روی زمین
کنترل و مدیریت وزن و انرژی در هنگام ایستادن بسیار مهم است. هنگام حرکت، قرار گرفتن پا بر روی زمین بدون گیر کردن پنجه بسیار اهمیت دارد. عدم تعادل و لغزش در حین راه رفتن میتواند باعث افزایش خطر افتادن شخص بر روی زمین شود. کاهش عملکرد عضلانی و حس عمقی در اندام تحتانی میتواند باعث کاهش فاصله بین پنجه و زمین شود و احتمال افتادن را افزایش دهد.
وقتی پا بر روی زمین قرار میگیرد، حرکت پروتز پنجه کربنی مچ پا را در وضعیت دورسی فلکشن (حرکت مچ به سمت بالا) قرار میدهد و این حالت در طول راه رفتن ادامه پیدا میکند. به عبارت دیگر، در مقایسه با پروتزهای قدیمی، فاصله بین پنجه و زمین به میزان متوسط 18 درصد افزایش مییابد. وضعیت دورسی فلکشن همچنین باعث جذب ضربه میشود؛ زیرا حرکت مچ پا با محدوده کامل حرکتی انجام میشود.
تحقیقات مداوم در زمینه پروتزهای کربنی بر روی ترکیب مواد پلیمری نوین، حسگرهای هوشمند و حتی فناوریهای چاپ سهبعدی تمرکز دارد. هدف، ساخت پروتزهایی است که علاوه بر ذخیره انرژی و مقاومت بالا، بتوانند با شرایط محیطی متفاوت تطبیق یافته و حتی بازخورد حسی محدود اما کاربردی به بیمار ارائه کنند. این رویکرد نویدبخش ارتقای کیفیت زندگی افرادی است که از این نوع پروتز استفاده میکنند و هر روز ما را به شبیهسازی عملکرد طبیعی پا نزدیکتر میسازد.
