Progrese protetice la nivelul extremității superioare – Creative Technology Orthotic & Prosthetic
14
Jan
Progresele protetice la nivelul extremității superioare
de Zach Harvey, CPO
Am lucrat în domeniul proteticii și ortezei timp de 20 de ani și am văzut multe schimbări. În ultimii ani, s-a înregistrat un progres rapid în ceea ce privește protetica pentru membrul superior. Odată cu mai multe opțiuni vin și mai multe decizii, iar vechiul nostru mod de a face lucrurile trebuie să fie reevaluat. Printre cele mai importante schimbări se numără: opțiuni pentru mâini și degete parțiale (degete/mâini), interfețe din materiale mai confortabile, articulații multiarticulate și modalități mai bune de a controla sistemele acționate electric. Mulțumită finanțării Agenției pentru proiecte de cercetare avansată în domeniul apărării (DARPA) și a universităților/laboratoarelor din întreaga lume, unii oameni foarte inteligenți lucrează la tehnologii emergente, dintre care unele au devenit deja realitate. La urma urmei, există o mare nevoie de îmbunătățire, deoarece ne-am străduit să oferim modele foarte confortabile și funcționale. Progresele chirurgicale sunt, de asemenea, un factor important în această revoluție. Înainte de a începe, vreau să subliniez faptul că acest lucru vine din perspectiva mea și este posibil să nu epuizeze toate progresele care se întâmplă. Nu voi vorbi prea mult despre imprimarea 3D, chiar dacă este un subiect de actualitate, deoarece în prezent nu o utilizez în practica mea.
Voi începe cu opțiunile din ce în ce mai multe disponibile în comerț pentru mâna parțială și la nivelul degetelor. Acest lucru este semnificativ deoarece mâna și degetele reprezintă cel mai mare număr de amputări ale membrelor superioare din SUA. Mâna umană este foarte complexă, iar concentrarea asupra obiectivelor funcționale este foarte importantă în cazul acestei populații. Un bun terapeut ocupațional poate fi esențial în etapele de planificare și de lucru cu individul după ce primește dispozitivul.
1) Restaurările din silicon de înaltă definiție nu sunt noi, în sine, dar merită să fie menționate deoarece sunt destul de comune și foarte funcționale în unele cazuri. Aceste dispozitive personalizate sunt potrivite ca formă și culoare de către artiști, cu detalii la fel de mici ca pistruii și unghiile.
2) Degetele metalice cu clichet sunt o opțiune robustă pentru cei care au nevoie de proteze complete de deget(e) și/sau degetul mare. Acestea pot fi flexate într-o serie de poziții de blocare și revin în extensie prin apăsarea unui buton sau când sunt complet flexate. Acest lucru permite capacitatea de a ține sau de a transporta obiecte și oferă ceva pe care să se apese.
Degetul cu clichet de la Point Designs LLC
3) Degetele acționate de corp utilizează o articulație superioară intactă din punct de vedere anatomic pentru a acționa o proteză. De exemplu, o persoană cu degetul arătător amputat la nivelul articulației medii ar putea să se flexeze și să se extindă pentru a mișca un vârf de deget fixat mecanic. Acest lucru ar permite vârfului degetului să se încovoaie în palma mâinii sau să ciupească vârful degetului mare.
Degete M pediatrice acționate corporal de către Partial hand solutions LLC
4) Degetele acționate electric sunt deosebit de benefice atunci când există absența unui întreg deget mare și/sau a unui deget (degete). Acestea utilizează senzori mioelectrici, plasați cu grijă peste mușchii mâinii pentru a controla mișcarea.
Digiturile cu silicon HTV de la Ossur Inc.
Cu înaltă definiție, cu clichet, alimentate de corp sau electric, interfața personalizată este esențială. Confortul și protecția împotriva iritației pielii sunt unele dintre obiectivele principale cu orice dispozitiv protetic. Un material numit silicon HTV este foarte potrivit pentru aceste obiective și funcționează și pentru alte niveluri de amputație. Fabricarea necesită un set unic de aptitudini, dar laboratoarele de specialitate din întreaga țară fac ca această tehnologie să fie disponibilă pe scară largă pentru ca proteticienii să o utilizeze.
Mâinile multiarticulate imită mâna umană, făcând mișcările mai naturale decât cele ale mâinilor convenționale, deoarece motoarele din fiecare deget permit o selecție de prindere programabilă aproape infinită. Mâinile convenționale sunt încă folosite și sunt, ce-i drept, mai durabile, dar au limitări, deoarece ele pur și simplu se deschid/închid. Avantajul mâinilor multiarticulate este că este nevoie de mai puțină presiune de prindere atunci când se ține un obiect, datorită modului în care degetele se adaptează în jurul acestuia. De asemenea, acestea reduc mișcările incomode ale brațului pentru a poziționa mâna, care pot cauza sindroame de suprasolicitare în timp. Datorită imprimării 3D și a platformelor cu sursă deschisă, aceste mâini sunt din ce în ce mai accesibile și mai accesibile la nivel mondial. Mulți oameni preferă o mână care arată și se mișcă mai natural și, în practica mea, am observat o rată mare de acceptare a utilizării mâinilor multiarticulate față de mâinile convenționale. Mulți oameni chiar îmbrățișează „aspectul bionic”. Cu toate acestea, dispozitivele protetice motorizate au fost limitate în ceea ce privește numărul de articulații care se mișcă în mod activ. Mulțumită finanțării DARPA, brațul Luke (denumit anterior brațul Deka) a fost dezvoltat în cadrul programului Revolutionizing Prosthetics cu scopul de a restabili controlul aproape natural al mâinii și brațului. După ani de dezvoltare, brațul Luke este acum disponibil în comerț și are până la 10 mișcări articulare care pot avea loc simultan.
Luke Arm from Mobius Bionics, LLC
Cu cât mai multe mișcări pe care mâinile și brațele sunt capabile să le facă, cu atât mai mare este nevoia de a controla aceste mișcări de către utilizator. De aici și progresele în domeniul recunoașterii modelelor și al chirurgiei de reinervație musculară țintită (TMR). Protezele mioelectrice tradiționale utilizează unul sau două semnale pe suprafața pielii pentru a detecta electricitatea atunci când mușchiul este acționat pentru a acționa o mână, o încheietură sau un cot. Situația devine cu atât mai complicată cu cât amputația este mai înaltă, din cauza numărului crescut de articulații care necesită control mioelectric. Trecerea de la cot la încheietura mâinii la mână este lentă și incomodă pentru utilizator. Recunoașterea modelelor, în schimb, utilizează o serie de electrozi care înconjoară membrul rămas în proteză. În loc să fie folosiți mușchi specifici, algoritmul de software înțelege datele din toate semnalele și interpretează mișcarea dorită de utilizator. Acest lucru poate duce la o mișcare mai rapidă și mai intuitivă a brațului. Intervenția chirurgicală TMR poate, de asemenea, să îmbunătățească rezultatele, deoarece această operație ia nervii care controlau anterior mișcarea mâinii și a brațului și îi atașează la nervi și mușchi mai mici, mai sus pe braț sau pe piept. Controlul protezei nu numai că se poate îmbunătăți cu această procedură, dar s-a demonstrat că și durerea și durerea fantomă se reduc. Brațul Luke folosește ceva numit „control al punctului final”, care permite ca până la 10 grade de libertate să funcționeze simultan. Unitățile de mișcare inerțială (IMU) reprezintă o modalitate de a controla brațul Luke. IMU-urile sunt prinse de șireturile de pantofi ale utilizatorului, iar un picior controlează plasarea mâinii în spațiu, în timp ce celălalt controlează mâna. Am avut ocazia să fac o demonstrație a brațului și, în câteva minute, mi-am dat seama cât de ușor este mai ușor decât mijloacele tradiționale de secvențiere prin fiecare mișcare a articulațiilor. Urmăriți acest videoclip pentru a-l vedea în acțiune:
Tehnologiile emergente care pot îmbunătăți rezultatele pentru amputații membrelor superioare includ: feedback-ul haptic, osteointegrarea, electrozii implantabili și transplantul de braț/mână.
Reacția haptică a fost poate subestimată ca importanță până când a fost studiată într-un cadru de laborator. Mâinile protetice echipate cu senzori de presiune stimulează la rândul lor dispozitive de vibrație similare celor din telefoanele mobile sau chiar nervii senzoriali înșiși. Feedback-ul inițial a fost încurajator, cu o dependență mai mică de sistemul vizual, o tendință mai mică de a scăpa sau de a strivi obiecte și un sentiment general de încorporare a protezei. Participanții la aceste studii au mers atât de departe încât au spus că, odată ce studiul s-a încheiat, „a fost ca și cum mi-aș fi pierdut mâna din nou.”
Oseointegrarea este atașarea directă a scheletului la os cu un pilon metalic proeminent care se atașează la restul protezei. Există numeroase avantaje pentru amputații membrelor superioare în comparație cu soclurile protetice tradiționale, printre care se numără: percepția redusă a greutății, transpunerea perfectă a mișcării osoase la proteză, suspensie pozitivă în orice moment și lipsa acumulării de căldură/sudorație. FDA acceptă din ce în ce mai mult această procedură, iar aceasta va deveni probabil o opțiune pentru unii amputați ai membrelor superioare care se luptă cu soclurile protetice tradiționale.
Electrozii implantabili în sistemul e-OPRA de la Integrum nu sunt departe de a deveni o realitate. Acest sistem utilizează cabluri care trec prin implantul de osteointegrare în diferite pântece musculare și nervi ai brațului rămas. În prezent, este în curs de dezvoltare și se află în teste clinice. Spre deosebire de electrozii tradiționali, care se pot deplasa și pot pierde contactul cu pielea, firele mențin contactul cu mușchiul într-o gamă nerestricționată de mișcare, cu un potențial de feedback senzorial și de reducere a durerii fantomă.
e-OPRA de la Integrum, LLC
Mai mult de 85 de transplanturi de mână/braț au fost efectuate în întreaga lume, cel mai îndelungat supraviețuitor ajungând la 11 ani. Rezultatele au fost mixte, iar procedura necesită o viață întreagă de imunosupresoare. Nu este clar încă dacă acesta ar trebui să fie tratamentul standardizat pentru amputații selectivi de braț. Dovezile nu au dovedit încă că transplantul de mână/braț îmbunătățește rezultatele funcționale și calitatea vieții. De asemenea, există o povară financiară considerabilă și potențiale complicații imunosupresoare. Acest lucru se poate schimba pe măsură ce se efectuează mai multe intervenții chirurgicale și se dobândesc date pe termen mai lung.
Pe măsură ce devin disponibile mai multe opțiuni, anumite dispozitive protetice pot să cadă în desuetudine. Când primul cârlig divizat controlat prin cablu a fost dezvoltat în jurul anului 1860, acesta a făcut ca designul „Captain Hook” să devină practic depășit. Cu toate acestea, mi-e greu să mă gândesc la ceva din ultimii 20 de ani în protetica membrelor superioare care să fi devenit învechit din cauza unui progres tehnologic. Poate că acest lucru se datorează faptului că funcția mâinii umane este atât de greu de reprodus. Acestea fiind spuse, mă întreb dacă vom ajunge la un moment în care fie medicina regenerativă va permite ca brațele să crească la loc, fie dacă un design protetic mecanic superior va face ca toate modelele anterioare să arate ca brațele „Căpitanului Hook”. Până atunci, mă bucur că am un număr din ce în ce mai mare de opțiuni cu care să lucrez!
Referințe și resurse suplimentare
https://www.ishn.com/articles/97844-statistics-on-hand-and-arm-loss
https://www.hopkinsmedicine.org/transplant/programs/reconstructive_transplant/hand_transplant.html
https://www.dovepress.com/hand-transplantation-current-challenges-and-future-prospects-peer-reviewed-fulltext-article-TRRM
https://www.swisswuff.ch/tech/?p=9423
https://www.darpa.mil/program/revolutionizing-prosthetics
https://journals.lww.com/annalsofsurgery/fulltext/2019/08000/targeted_muscle_reinnervation_treats_neuroma_and.10.aspx
.
https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2018-09-01/upper-limb-prosthetics-pattern-recognition-shows-practical-promise
https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2018-09-01/upper-limb-prosthetics-pattern-recognition-shows-practical-promise
https://integrum.se/opra-implant-system/e-opra/
https://www.naric.com/?q=en/rif/what%E2%80%99s-buzz-using-vibratory-haptic-feedback-improve-grip-strength-hand-prostheses
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453290/
Contactați Creative Technology Ortopedie &Protetică în Denver, CO, astăzi.