Protezy kończyn górnych sterowane sygnałami mięśniowymi



Podobne dokumenty
POŁĄCZENIA KOŃCZYNY GÓRNEJ

PROTEZY KOŃCZYN DOLNYCH. Protezy kończyn dolnych po amputacji lub w przypadku wrodzonego braku w obrębie stopy

PROTEZY KOŃCZYN DOLNYCH. Protezy kończyn dolnych po amputacji lub w przypadku wrodzonego braku w obrębie stopy

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 19/10

INTERAKTYWNY SYSTEM TERAPII RĘKI

RODZAJE WĘZŁÓW PRZEGUBOWYCH STOSOWANYCH W PROTEZACH KOŃCZYN GÓRNYCH

POŁĄCZENIA KOOCZYNY GÓRNEJ

MECHANIKA KOŃCZYNY GÓRNEJ OBRĘCZ I STAW ŁOKCIOWY

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 26/17

MODERNIZACJA URZĄDZEŃ DO REHABILITACJI KOŃCZYNY GÓRNEJ

SILNIK KROKOWY. w ploterach i małych obrabiarkach CNC.

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

BRAMKI OBROTOWE BR2-N2 KATALOG

PL B1. FUNDACJA ROZWOJU KARDIOCHIRURGII, Zabrze, PL BUP 10/10

BRAMKI OBROTOWE BR2-T KATALOG

PL B1. Manipulator równoległy trójramienny o zamkniętym łańcuchu kinematycznym typu Delta, o trzech stopniach swobody

AKTUALNY WYKAZ KODÓW I LIMITÓW NFZ PRODUKTÓW ORTOPEDYCZNYCH, ZGODNYCH Z ROZPORZĄDZENIEM MINISTRA ZDROWIA Z DNIA ROK

INŻYNIERIA REHABILITACYJNA Materiały dydaktyczne 3

Roboty przemysłowe. Cz. II

LIMITY CEN DLA NAPRAW PRZEDMIOTÓW ORTOPEDYCZNYCH

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

KATALOG GASTOP PRESTIGE

KATALOG GASTOP PRESTIGE

Badanie napędu z silnikiem bezszczotkowym prądu stałego

AdvancedImpact 900. Główne właściwości produktu. Pozostałe zalety produktu. Wiertarka udarowa. Do produktu. Robert Bosch GmbH. Nowa wiertarka udarowa

PL B1. Mechanizm z dostosowaniem trajektorii w czasie rzeczywistym, zwłaszcza ortezy kolana ludzkiego. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

Program usprawniania dzieci z porodowym uszkodzeniem splotu ramiennego

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 16/17

LIFTER. pionizator statyczny

Używaj MSD-Band Bar tylko po konsultacji z terapeutą lub profesjonalnym trenerem. Najlepsze ćwiczenie na Łokieć Golfisty

Seria Jubileuszowa. Rozwiązania informatyczne. Sprężarki śrubowe Airpol PRM z przetwornicą częstotliwości. oszczędność energii. ochrona środowiska

CZYNNA RĘKA PROTEZOWA I JEJ GŁÓWNE UKŁADY KINETYCZNE

Łódź maja 1997 r. MOŻLIWOŚCI RUCHOWE PROTEZ KOŃCZYN GÓRNYCH WARUNKOWANE RODZAJEM WĘZŁÓW PRZEGUBOWYCHI

LIFTER WSKAZANIA DO STOSOWANIA WYPOSAŻENIE STANDARDOWE. pionizator

KATALOG GASTOP PRESTIGE

KATALOG GASTOP PRESTIGE

Pilot sterujący. System automatycznej blokady stołu operacyjnego T3600 zapewnia bezpieczeństwo w czasie zabiegu.

PL B1. RAK PIOTR, Wąchock, PL BUP 10/11. PIOTR RAK, Wąchock, PL WUP 10/14. rzecz. pat. Grażyna Basa RZECZPOSPOLITA POLSKA

NAPĘD SILNIKOWY NM DO ROZŁĄCZNIKÓW typu NAL i NALF

Systemair: Technologia EC

LIFTER SZCZEGÓLNIE ZALECANY W NASTĘPUJĄCYCH PRZYPADKACH: WYPOSAŻENIE STANDARDOWE: pionizator

PL B1. POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL BUP 11/18. JACEK STANISŁAW TUTAK, Rzeszów, PL

PL B1. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica,Kraków,PL BUP 21/05. Bogdan Sapiński,Kraków,PL Sławomir Bydoń,Kraków,PL

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Aktory

LIFTER SZCZEGÓLNIE ZALECANY W NASTĘPUJĄCYCH PRZYPADKACH: WYPOSAŻENIE STANDARDOWE: pionizator

YZ Wskazówka: pola wskazań, które nie są pokazywane lub mają podwójne zastosowanie nie są wymienione w poszczególnych grupach wskazań!

(13) B1 PL B1 B23D 15/04. (54)Nożyce, zwłaszcza hydrauliczne RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Rozwój funkcji chwytnej ręki

SaeboMAS Instrukcja obsługi

PL B1. DEERE & COMPANY,Moline,US ,US,10/285,732. Scott Svend Hendron,Dubuque,US Judson P. Clark,Dubuque,US Bryan D.

(13)B1 PL B1. (54) Sposób oraz urządzenie do pomiaru odchyłek okrągłości BUP 21/ WUP 04/99

AUTOMATYCZNY NAPĘD DRZWI PRZYMYKOWYCH TSA 160 PODRĘCZNIK UŻYTKOWNIKA

PL B1. NOWAK ANDRZEJ, Terebiń, PL BUP 17/16. ANDRZEJ NOWAK, Terebiń, PL WUP 12/17. rzecz. pat.

OPIS URZĄDZENIA. 3. Pokrywa górna -po otwarciu umożliwia wygodny dostęp do mechanizmu urządzenia.

3RS SZYNOWO-DROGOWY WÓZEK MANEWROWY

PL B1. ORZECH JANUSZ, Tarnów, PL BUP 21/09. JANUSZ ORZECH, Tarnów, PL WUP 02/13 RZECZPOSPOLITA POLSKA

6. Rozwiązania własne siłowników SMA

Wszyscy Wykonawcy. Ad. 1 Tak. Zamawiający dopuszcza stół operacyjny mobilny z napędem elektrohydraulicznym i mechaniczno-hydraulicznym.

KATALOG GASTOP PRESTIGE

BADANIA ANTROPOMETRYCZNE KOŃCZYNY GÓRNEJ ORAZ POMIAR SIŁY ŚCISKU DŁONI I KCIUKA

1. Wstęp. dr inż. Piotr Pawełko / Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia patrz punkt 4!!!

PROPOZYCJA OFERTOWA w zakresie zadania pn.: Zakup aparatury medycznej dla oddziałów rehabilitacji pacjentów po udarze mózgu

Siłowniki obrotowe do zaworów kulowych

MS Najważniejsze cechy. Główny zadanie: Podnoszenie

BRAMKI OBROTOWE BA3-2-3 KATALOG

VASSILLI POLSKA Sp. z o.o. PODNOŚNIKI

KINEMATYKA POŁĄCZEŃ STAWOWYCH

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI. PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL

ROBOTY PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM FANUC S-420F

Struktura manipulatorów

Nowe podejście w ocenie ergonomii rękawic chroniących przed przecięciem i przekłuciem nożami ręcznymi stosowanymi w przetwórstwie mięsnym

Zbijak z pojedynczym ramieniem przestawnym o 180 stopni (patent Corghi). Szybkie, dokładne, powtarzalne zbijanie po obydwu stronach opony.

07 - Zawory i elektrozawory. - Podstawowe zasady, schematy działania - Krzywe natężenia przepływu

AdvancedImpact 900. Główne właściwości produktu. Pozostałe zalety produktu. Wiertarka udarowa. Do produktu. Robert Bosch GmbH. Nowa wiertarka udarowa

Invento XV550X - Urządzenie do geometrii 3D (geometria)

Seria Linea. Opis. Linia oświetlenia nie potrzebuje montażu dodatkowych korytek i okablowania. Wszystkie elementy są zintegrowane w oprawie.

Invento XV450 Urządzenie do geometrii 3D

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Układy rewersyjne

stół operacyjny SU-10

PL B1. POLBUD SPÓŁKA AKCYJNA, Bielsk Podlaski, PL BUP 16/13. BOGUSŁAW GRĄDZKI, Stok, PL WUP 06/16

Budowa i działanie zautomatyzowanych skrzyń biegów

Ręczne napędy z wyposażeniem dla rozłączników i odłączników SN

Przedmiot Zgłoszenia Patentowego

Wały napędowe półosie napędowe przeguby wałów i półosi

Stół operacyjny SU-10. Produkt został wykonany z materiałów, o właściwościach antybakteryjnych.

SPRZĘGŁA MIMOŚRODOWE INKOMA TYP KWK Inkocross

Przenośniki Układy napędowe

Systemy pisuarowe Geberit. Dopasowane do potrzeb.

MIĘŚNIE RĘKI. Slajd 1. Slajd 2. Slajd 3. Ręka (manus) Palce (digiti)

Genium zastosowanie. Certyfikat C-Leg & Genium

Charakterystyka rozruchowa silnika repulsyjnego

Analogowy sterownik silnika krokowego oparty na układzie avt 1314

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Podnośniki sufitowe WS 200/WS 300. Kompleksowe rozwiązania dla: TWOJEGO DOMU DOMÓW OPIEKI SZPITALI

Łódź maja 1997 r. ZEWNĘTRZNE ŹRÓDŁA ENERGII W KINETYCZNYCH WĘZŁACH PRZEGUBOWYCH PROTEZ KOŃCZYN GÓRNYCH

ZASTOSOWANIE. - Profesjonalne sadownictwo - Uprawy specjalistyczne. standard 1280mm (przy ogumieniu 360/70 R 24 tył)

(12) OPIS PATENTOWY. (54)Uniwersalny moduł obrotowo-podziałowy

Układ ENI-EBUS/URSUS stanowi kompletny zespół urządzeń napędu i sterowania przeznaczony do autobusu EKOVOLT produkcji firmy URSUS..

KOSZ AUTOMATYCZNY SENSOR KIM504 INSTRUKCJA MONTAŻU I OBSŁUGI

Zestawy pompowe PRZEZNACZENIE ZASTOSOWANIE OBSZAR UŻYTKOWANIA KONCEPCJA BUDOWY ZALETY

Transkrypt:

Protezy kończyn górnych sterowane sygnałami mięśniowymi Politechnika Wrocławska Inżynieria biomedyczna II stopnia 2014/2015 Filipiak Łukasz Skipirzepa Dagmara Wróbel Eliza

Wymagania stawiane protezom [1] Dopasowanie do ciężaru i wymiarów naturalnej ręki. Łatwa sterowalność zużywająca małą ilość energii. Brak emisji hałasu podczas używania protezy. System sterowania umożliwiający, jak najdokładniejsze chwytanie przedmiotu.

Poziom amputacji Przy wyborze amputacji znaczenie mają wiek, stan ogólny chorego oraz stan miejscowy kończyny. Z punktu widzenia protetyki amputacja powinna zapewnić odpowiednią długość kikuta, aby stworzyć optymalne warunki posługiwania się protezą. Rys. 1. Poziomy amputacji w obrębie kończyny górnej: 1 należy oszczędzić każdy odcinek; 1-2 nadgarstek czynnościowo bezużyteczny, korzystniejsze jest wyłuszczenie w stawie nadgarstkowopromieniowym; 2-3 cenny jest każdy odcinek ze względu na dźwignię kikuta i stopień ruchów rotacyjnych przedramienia; 3-4 odcinki kości przedramienia bezużyteczne; 4 wyłuszczenie w stawie łokciowym, dobra dźwignia i kontrola protezy, trudne protezowanie; 5-6 należy oszczędzać każdy odcinek; 7 przy wyłuszczeniu w stawie barkowym powinno się dążyć do zachowania głowy kości ramiennej, co ułatwia protezowanie i pozwala zachować anatomiczny obrys barku. [2]

Rodzaje sterowania [3] Czynne mechaniczne, elektromechaniczne, bioniczne, hybrydowe, hydrauliczne pneumatyczne Bierne za pomocą drugiej kończyny.

Protezy mechaniczne Protezy mechaniczne (kinetyczne) to alternatywa dla osób chcących zrekonstruować utraconą kończynę oraz zapewnić jej podstawowy zakres ruchomości. Odbywa się to za pomocą cięgieł poruszanych przeciwległym barkiem lub/i łopatką. W zależności od poziomu amputacji, czynnymi mechanizmami jest dłoń mechaniczna w zakresie ruchów chwytnych oraz mechaniczny staw łokciowy w zakresie czynnego zgięcia, blokowania i odblokowywania. Rys.2 Przykłady protez mechanicznych [4]

Budowa członowa Przegub barkowy Rys. 3. Schemat członowy protezy mechanicznej [5]

Przegub barkowy Rodzaje przegubów barkowych: Jednoosiowe zawiasowe, Jednoosiowe obrotowe, Dwuosiowe, Kulowe (sferyczne) Rys. 4. Przegub barkowy firmy LTI [5] Rys. 5. Przegub barkowy firmy LTI [5]

Lej protezowy [4]

Przeguby łokciowe [5] Kopułkowe: Boczne: -bierne (z zamkiem iglicowym lub zapadkowym), -czynne (blokada zapadkowa lub cierna), -jednoosiowe, -z przekładnią dźwigniową, -z przekładnią zębatą, -wspomagane sprężyną - zewnętrzne.

Przeguby kopułkowe Rys.6. Przegub kopułkowy firmy NORTHROP[5] Rys.7. Przegub kopułkowy firmy HOSMER [5] Naprzemienne blokowanie/odblokowywanie. Jedenaście położeń kątowych. Bezstopniowa regulacja położenia kątowego dzięki silnym sprężynom luźno osadzonym na wałkach. Rys.8. Oferta przegubów firmy HOSMER [6]

Przeguby boczne [6] Rodzaje przegubów bocznych oferowane przez firmę HOSMER:

Przeguby boczne a) b) c) Rys.9.Rodzaje przegubów bocznych: a) z przekładnią zębatą, b) z przekładnią dźwigniową, c) z czynnym zamkiem iglicowym [5] Rys.10.Przegub z zewnętrznym mechanizmem blokującym [5]

Przeguby nadgarstkowe Przeguby nadgarstkowe nieruchome (głównie do protez kosmetycznych): Rys.11.Płyta nadgarstkowa do mocowania statycznej protezy dłoni firmy HOSMER [6] LTI [] a) b) Rys.12. Oferta statycznych przegubów nadgarstkowych: a) firmy LTI, b ) firmy HOSMER [6]

Przeguby nadgarstkowe Przeguby nadgarstkowe jednoosiowe: Rys.13. Oferta przegubów nadgarstkowych firmy HOSMER [6]

Przeguby nadgarstkowe Przeguby nadgarstkowe wieloosiowe: Rys.14. Oferta przegubów nadgarstkowych firmy HOSMER [6]

Końcówki protezowe Rynek oferuje szereg dostępnych rozwiązań końcówek protezowych, zarówno czynnych, jak i statycznych. Możliwość wymiany końcówki protezowej umożliwia dostosowanie protezy do potrzeb pacjenta. Rys.15. Oferta haków protezowych firmy HOSMER [6]

Końcówki protezowe Rys.16. Kilka innych rozwiązań końcówek protezowych [6] [7]

Sterowanie linkowe Wywoływanie konkretnych ruchomości protezy odbywa się poprzez napinanie linek sterujących, przy czym odpowiednie ruchy napędzane siłą mięśni dają w efekcie inną ruchomość (np. otwarcie/zamknięcie końcówki protezowej). To najprostsze rozwiązanie konstrukcyjne, a zarazem najczęściej spotykane ze względu nie tylko prostej konstrukcji, ale również przystępnej ceny. Jest to sterowanie za pomocą mięśni, przy czym występuje tu element pośredniczący w postaci linek. Taki typ sterowania wymaga, w zależności od poziomu amputacji, odpowiedniego umocowania leja protezowego.

Sterowanie linkowe W przypadku protez przedramienia obecna jest jedna linka sterująca, która odpowiada za chwytanie końcówką protezową. Rozwiązania dla protez ramienia przewiduje zastosowanie od jednej do trzech linek czynnych, które (w zależności od zaawansowania) są odpowiedzialne za ruch zginania i prostowania przedramienia, blokowanie stawu łokciowego oraz chwytanie końcówką protezową

Systemy linkowe [PB] System trójlinkowy (niemiecki/europejski) Trzy niezależne linki o wybiórczym działaniu jeden ruch sterujący, wykorzystywany do uruchamiania jednej operacji czynnej. System dwulinkowy (amerykański) Jedna linka służy do realizacji ruchu zginania w przegubie łokciowym i uruchamia ruch chwytania. Druga linka służy do blokowania przegubu łokciowego. Ciąg linki o podwójnym działaniu powoduje zginanie przedramienia, a utrzymanie jej napięcia przy prostowaniu kontroluje jego szybkość, aż do zablokowania przegubu. Wówczas ciąg linki przenosi się na uruchomienie końcówki protezowej, powracającej do położenia wyjściowego po zwolnieniu ciągu. System jednolinkowy (polski) Oparty na wykorzystaniu siły bezwładności do kontrolowania poszczególnych czynności realizacja poszczególnych funkcji zależna jest od szybkości ciągu linki.

Układ sterowania-przedramię Rys.17. Układ sterowania w protezie przedramienia [7]

Układ sterowania-przedramię Rys.18. Układ sterowania w protezie przedramienia [7]

Układ sterowania-ramię Rys.19. Układ sterowanie w protezie z przegubem łokciowym [7]

Układ sterowania-ramię Rys.20. Układ sterowanie w protezie z przegubem łokciowym [7]

Poziomy amputacji Wpływ na mocowanie lejów i końcówek protezowych ma poziom amputacji kończyny górnej. W tym miejscu możemy rozróżnić kilka rodzajów protez : - Protezy ramienia, - Protezy przedramienia, - Protezy dłoni.

Rodzaje mocowań -przedramię Rys.21. Przykłady protezy sterowanej za pomocą cięgien [8]

Rodzaje mocowań -przedramię Rys.22. Przykłady mocowań protez, przy amputacji poniżej stawu łokciowego [6]

Rodzaje mocowań -ramię Rys.23. Przykłady mocowań protez, przy amputacji powyżej stawu łokciowego [6]

Rozwiązania konstrukcyjne Proteza Williama Carnes a (proteza przedramienia) Sterowanie dwulinkowe : jedna linka otwiera dłoń, druga ją zamyka. Rys.24. Schemat protezy Carnes a [9]

Rozwiązania konstrukcyjne Rys.25. Dłoń protezowa Carnes a sterowana dwoma cięgnami[9]

Rozwiązania konstrukcyjne Rys.26. Dłoń protezowa Carnes a sterowana jednym cięgien [9]

Rozwiązania konstrukcyjne Dłoń protezowa Wilmer a Zasadniczym elementem sterowania jest centralnie umieszczony w ręce protezowej cylindryczny pręt, którego przesuw za pomocą linki sterującej powoduje otwieranie końcówki protezowej, Czynność ta powoduje jednoczesne odblokowanie obrotu w stawie nadgarstkowym. Po zaciśnięciu końcówki na chwytanym przedmiocie, pręt naciskowy automatycznie powraca do położenia początkowego i blokuje obrót w stawie. Niewątpliwą zaletą takiego rozwiązania jest linka protezowa umieszczona wewnątrz konstrukcji. Rys.27. Proteza Wilmer a koncepcja I [10]

Rozwiązania konstrukcyjne Rys.28. Proteza Wilmer a koncepcja II [11]

Rozwiązania konstrukcyjne Rys.29. Proteza Wilmer a koncepcja III [5]

Rozwiązania konstrukcyjne Proteza Jules a Amar a Rys.30. Proteza Jules a Amar a [12]

Rozwiązania konstrukcyjne Dłoń-hak Dorrance a Jedna z pierwszych modyfikacji haka protezowego, przypominająca anatomiczną dłoń. Na rysunku widoczna linka sterująca ruchem palców. Rys.31. Dłoń Dorrance a z 1970r. [13]

Protezy elektromechaniczne [3] Sterowanie elektromechaniczne jest realizowane dzięki ruchom obręczy kończyny górnej, które włączają i wyłączają baterię odpowiedzialną za ruchy palców. Naturalny ruch obręczy barkowej jest przenoszony na protezę oraz dźwignię mikro włącznika otwierania i zamykania dopływu prądu przy użyciu linki.

Układ sterowania przedramienia Wymaga on znacznie mniej siły niż system linki Bowdena. Rys.32.Proteza Shanghai Benliu Medical devices Co. [14] Rys. 33. Układ sterowania w protezie przedramienia [15]

Typy przełączników [15] Przełączniki zazwyczaj są przeznaczone do pełnienia jednej lub dwóch funkcji otwieranie i/lub zamykanie z elektromechanicznej końcówki. Rys. 34. Sterowanie dwóch funkcji: przełącznik: pociągnij i kołyska. Sterowanie jednej funkcji: wciskanie przycisku i mechanizm kolankowy.

Ręka elektryczna [3] Wykonuje chwyt trójpalcowy typu pincetowego. Kciuk jest ustawiony w opozycji do palca II i III, palce poruszają się osiowo w płaszczyźnie strzałkowej. Rys. 35. Ręka elektryczna z chwytem trójpunktowym wzorowane na Otto Bock MYOBOCK Armprothesen 2002)

Ręka elektryczna dla dzieci [3] Prosta konstrukcja trójpalcowe chwytanie (palcami II i III oraz I palec w opozycji). Palce chwytające zbudowane z lekkich metali są poruszane miniaturowym silnikiem elektrycznym. Całość konstrukcji pokrywa rękawiczka kosmetyczna. Rys. 36. Ręka elektryczna dla dzieci, bez rękawiczki kosmetycznej (wzorowane na Otto Bock MYOBOCK Armprothesen 2002)

Historyczne rozwiązania [17] Valduz Projekt opracowany w Lichtensteinie. Działanie opiera się na mięśniach kikuta przedramienia w celu zapewnienia elektrycznej kontroli uruchamianej ręcznie. Belgrade Pierwszy model zasilany zewnętrznie zaprojektowany przez prof. Milan Rakic i prof. Rajko Tomovic w Belgradzie. Rys. 37. Projekt Valduz [17] Rys. 38. Projekt Belgrade [16]

Typy chwytów wg Schlesingera [15]

Otto Bock Greifer [15, 18] Jedyny elektryczny hak, wprowadzony w USA w 1970 roku. Podczas chwytania zachowuje równoległą powierzchnię. Rys. 39. Zależność kątowa wykorzystywana przy ruchu chwytnym względem przenoszonego przedmiotu [15] Rys. 40. Elektryczny hak Greifer [18]

DynamicArm [19] DynamicArm Elbow jest wyposażona w wydajny silnik elektryczny oraz napęd Vario system ten pozwala na utrzymanie 11 kg. System Automatyczny balans oszczędza energię i sprawia, że przedramię wygląda naturalnie. Rys. 41. DynamicArm Elbow [19]

Zalety DynamicArm [19] Stałe połączenia Specjalnie dopasowane gniazdo utrzymuje silne połączenie elektrod używanych do sterowania ręką. Gładkość Napęd sprzęgła Vario Drive jest szczególnie gładki podczas zginania i prostowania ręki. Rys. 42. Gniazdo DynamicArm [19] Rys. 43. Napęd sprzęgła Vario Drive [19]

Mocny Napęd Vario również umożliwia podniesienie dwa razy większego ciężaru w porównaniu do innych protez 11 kg. Skręt Nadgarstek jest sterowany przez sygnały, dzięki czemu można obracać rękę na zewnątrz i do wewnątrz bez wspomagania drugą ręką. Rys. 44. Napęd Vario [19] Rys. 45. Napęd Vario [19]

Szybki refleks System jest oparty na technologii AXON Bus, który integruje wszystkie elementy elektromechaniczne i przesyła natychmiast sygnały. Sensor Hand otwiera się i zamyka prawie trzy razy szybciej niż w innych rękach. Technologia czujników pozwala wychwycić moment, gdy obiekt zaczyna się ślizgać. Rys. 46. Technologia AXON Bus [19] Rys. 47. Uchwyt protezy [19]

Dopasowanie [19] Do wyboru są dwa rodzaje naturalnych rekawic: MyoSkin (6 kolorów) oraz MyoGlove (18 kolorów). MyoSkin jest bardziej realistycznie wykonana, MyoSkin jest bardziej realistycznie wykonana, gdyż paznokcie i wewnętrzna część dłoni mają jaśniejszy kolor niż pozostała część rękawicy.

Proteza przedramienia dla pacjentów z paraliżem [20] Może być wykorzystywana przez pacjentów po amputacji i sparaliżowanych. Wpływa pozytywnie na mięsnie pacjenta sparaliżowanego, zmniejszając zanik mięśni. Proteza jest wspierana przez uprząż szyi i talii dla zwiększenia komfortu pacjenta. Głównym celem jest umożliwienie poruszania palcami: ruchy zgięcia i chwytania przedmiotów. Ramię składa się z powłoki z tworzywa sztucznego oraz kosmetycznej rękawiczki wykonanej z poliuretanu. Włącznik znajduje się na pasie w talii (służy do kontrolowania rozpoczęcia i zakończenia ruchu ręką). Mikrokontroler steruje ruchem silnika. Rys. 48. Łupina protezy

Mechanizm napędowy jest połączony ze sprężynami. Sprężyny (metalowe) są przymocowane do górnej części palców. Kciuk, palec wskazujący i środkowy są tylko czynne. Jeden silnik obsługuje sprężynę kciuka, a inne palec wskazujący i środkowy. Gdy silnik się obraca ciągnie sprężynę, w ten sposób palce poruszają się na zewnątrz i otwierają ręcznie. Gdy silnik jest w stanie spoczynku ruch sprężysty powoduje powrót do pierwotnego ułożenia. Rys. 49. Diagram zasada działania [20]

Nevada Electronic Arm [21] Wykonana z materiałów łatwo dostępnych w krajach trzeciego świata. W porównaniu do ramion i rąk mechanicznych proteza ta jest prostsza w obsłudze i bardziej komfortowa. Palce wykonują płynny ruch. Kosz tego typu protezy to ok. 300 dolarów. Ramię jest zasilane przez akumulator, który należy ładować codziennie. Ręka jest niezawodna, wymaga drobnych korekt. Już po ok. 15 dniach od amputacji proteza może być założona pacjentowi. Szkolenie obejmuje naukę czynności z życia codziennego. Rys. 50. Pacjent wyposażony w Nevada Electronic Arm [21]

Proteza nadgarstka o dwóch stopniach swobody [22] Konstrukcja urządzenia zgina i rozszerza się, obraca na ramieniu i mieści się w dłoni, zajmując mało miejsca na przedramieniu. Sterownik umożliwia sterowanie nadgarstkiem (wykorzystuje wzorce aktywności mięśni przedramienia). Mechanizm zapewnia dwa ruchy nadgarstka: pronację-supinację i prostowanie-zginanie. Rys. 51. Dwuosiowy nadgarstek Otto Bock [22]

Pronacja i supinacja występuje, gdy oba silniki obracają się w tym samym kierunku, tak że obydwie strony obracają się w przeciwnym kierunku. Zgięcie i wyprost występują, gdy dwa silniki przeciwstawiają się wzdłuż mechanizmu różnicowego (zostaje wstrzymany obrót przedramienia i tworzy się moment obrotowy wokół wału powodując zgięcie lub wyprost). Rys. 52. Pronacja i supinacja[21] Rys. 53. Zgięcie i wyprost [21]

Druk 3D w protetyce [22] Projekt firmy Moskwa Ekspresowa protetyka. Elektromechaniczna proteza kończyny górnej z systemem przenoszącym elektryczny impuls do mięsni. Projekt będzie mógł zwiększyć dostępność i funkcjonalność protez na rynku. Rys. 54. Proteza drukowana na drukarce 3D [22]

Druk 3D w protetyce [22] Pod tuleją proteza jest wykonana z medycznego materiału termoplastycznego, który po ogrzaniu w gorącej wodzie staje się elastyczny i jest łatwy do uformowania w odpowiedni kształt. Po upływie kilku minut materiał krzepnie i pełni rolę sztywnej ramy, przymocowanej do protezy. Masa prototypu wynosi od 150 do 300g, siła chwytaka od 0,5 do 4 N. Druk 3D w protetyce [22] Produkt ma się wyróżniać, ze względu na niską cenę, szybkość produkcji, funkcjonalność, ergonomię i szeroką dostępność. Koszt rozpoczyna się od 120 tysięcy rubli i jest uzależniony od funkcji protezy. Do 2019 roku firma planuje utworzenie 5000 protez.

Prosthetic Tentacle [24] Projekt Kayelene Kau, absolwenta Uniwersytetu w Waszyngtonie. Skonstruował protezę mackę, która pozwala na większą zręczność i przyczepność. Mniejsza ilość części w porównaniu do tradycyjnych protez. Rys. 55. Elastyczność ramienia Prosthetic Tentacle

Prosthetic Tentacle Rys. 56. Zakres skrętu [24] Rys. 57. Prosthetic Tentacle [24] Rys. 58. Mechanizm działania [25]

Deka Integrated Opracowany przez Deka Integrated Solutions w Manchester. Zasilane bateryjne ramię jest podobnej wielkości i wagi do naturalnej kończyny. System pozwala na jednoczesne sterowanie wielu stawów przy użyciu wielu różnych urządzeń wejściowych oraz bezprzewodowe sygnały generowane przez czujniki. Zasilane bateryjne ramię jest podobnej wielkości i wagi do naturalnej kończyny. Ma sześć uchwytów wybieranych przez użytkownika. System jest dedykowany dla osób powyżej 18 roku życia. Rys. 59. Ramię protetyczne DEKA [32]

Protezy sterowane sygnałem mioelektrycznym Sygnał mioelektryczny nazywamy sygnał pochodzący z mięśnia. Amplituda sygnału wynosi od kilkudziesięciu µv do około 10 mv zaś pasmo od 2 Hz do 5 khz. Największa energia sygnału zawiera się w przedziale od 50 do 150 Hz.

Pomiar sygnału EMG można realizować na dwa sposoby: Czujnik zewnętrzny, nakładany na powierzchnię skóry Czujnik wewnętrzny igłowy, wprowadzany bezpośrednio do mięśnia Obie te metody mają swoje wady i zalety.

Wady i zalety pomiarów EMG Czujniki zewnętrzne: + nieinwazyjne + mobilne - zbiorczy sygnał grup mięśni - niezbyt dokładny pomiar Rys. 60. Czujniki zewnętrzne[33]

Czujniki igłowe: + Bezpośrednio pomiar z mięśnia lub włókna nerwowego + Pomiar dokładny (mniejsza podatność na zakłócenia) - Metoda inwazyjna (często bolesna) - Mało mobilna

Pomimo dokładniejszych pomiarów z czujników igłowych, częściej korzysta się z czujników powierzchniowych. Poprzez nałożenie dużej ich ilości możliwe jest pozbycie się szumów, artefaktów spowodowanych zewnętrznym polem magnetycznym lub innych zakłóceń zewnętrznych.

Budowa schematyczna protezy kończyny górnej sterowanej sygnałami mioelektrycznymi Budowa schematyczna protezy kończyny górnej sterowanej sygnałami mioelektrycznymi Proteza dłoni Siłownik Bateria Wzmacniacz sygnału Czujniki EMG Rys.61. Budowa schematyczna protezy kończyny górnej sterowanej sygnałami mioelektrycznymi [7]

Proteza mioelektryczna bebionic3 Rys.62. Proteza ręki firmy RLSSteeper bebionic3 [34]

Proteza mioelektryczna bebionic3 bebionic 3 korzysta z czujników powierzchniowych umieszczonych w leju kikutowym. Czujniki te charakteryzują się dużą czułością, ponieważ są w stanie wychwycić sygnał na poziomie 10 µv z częstotliwością 50 60 Hz. [26] Rys.62. Czujniki bebionic3 [34]

Proteza mioelektryczna bebionic3 Proteza ma zaprogramowane 14 różnych chwytów lub ułożeń dłoni, m.in.:

Proteza mioelektryczna bebionic3 [34] Key grip Mouse grip Tripod grip

Proteza mioelektryczna inne przykłady Innymi przykładami protez kończyny górnej sterowanej za pomocą sygnałów EMG są [27,28,29,30]: Ottobock: Electrohands, Transcarpal Hand, 2000 Electric Hand (dla dzieci), Electric Greifer, Dynamic Arm (staw łokciowy), Vigo, Ortopro, Protoma.

Wady i zalety protez kończyn górnych sterowanych sygnałem EMG Zalety: + Mała waga (do 3 4kg), + Brak okablowania wokół obręczy barkowej, + Sygnał pobierany bezpośrednio z mięśni w kikucie, + Nie trzeba pomagać sobie drugą ręką, + W niektórych przypadkach prawie 100% sprawność (BeBionic3). Wady: - Trudna kalibracja sygnału, - Problemy z czujnikami (odklejanie, szumy), - Cena.

Protezy sterowane sygnałem mioakustycznym Sygnał mioakustyczny drgania skóry pojawiające się w czasie pracy mięśnia, które mogą być mierzone za pomocą odpowiednich czujników

Protezy sterowane sygnałem mioakustycznym Przykładem protezy mioakustycznej jest proteza zaprojektowana i wykonana przez dr. Krzysztofa Krysztoforskiego [31]

Zalety Wady Mechaniczne Elektryczne Bioniczne Hydrauliczne Pneumatyczne Mioelektryczne - prosta konstrukcja - brak sygnałów dźwiękowych - brak konieczności ładowania - ciężko uszkodzić - brak zawieszenia - większa siłą chwytu - większe walory estetyczne - większe zakresy ruchów - większa siłą chwytu - większe walory estetyczne - brak zawieszenia - większe zakresy ruchów - dobre sterowanie -ciche - większa prędkość robocza - nie wymagają blokowania - większa siła chwytu - brak zawieszenia - większe zakresy ruchów - mała masa - większe prędkości robocze -trwałość - mniejsze gabaryty - większa siłą chwytu - większe zakresy ruchów - brak zawieszenia - brak zawieszenia - większa siłą chwytu - większe walory estetyczne - większe zakresy ruchów - ubogi zakres ruchów - słabe walory estetyczne - obecność zawieszenia -duża masa - dość duże rozmiary/gabaryty - małe prędkości robocze - podatne na uszkodzenia - sygnały dźwiękowe - konieczność ładowania - większa masa - podatne na uszkodzenia - podatne na uszkodzenia - trudna kalibracja sygnału EEG -duża masa - przecieki płynu - duże zużycie energii - podatne na uszkodzenia - sygnały akustyczne - krótki czas pracy przy jednym napełnieniu - podatne na uszkodzenia - trudna kalibracja sygnałów EMG - konieczność ładowania -cena

Podsumowanie Pacjenci z jednostronną amputacją kończyny górnej, posługują się w przeważającym stopniu zachowaną kończyną niż posiadaną protezą. W przypadku amputacji obustronnych, zwłaszcza wysokich, wzrasta rola protezy kinetycznej; należy także częściej korzystać z zasilania pozaustrojowego energii elektrycznej. Zaopatrzenie osób obustronnie amputowanych jest problemem bardzo złożonym, trudnym i wymaga indywidualnego planowania. Równie ważną sprawą, jak protezowanie jest wyposażenie chorych w pomoce życia codziennego.

Podsumowanie W protezę czynną powinno się zaopatrywać osoby młode o ambicjach zawodowych oraz chętne do nauki posługiwania się nią. Pacjenci w starszym wieku, obciążeni chorobami, bierni psychicznie lub z cechami zmian otępiennych Podsumowanie kwalifikują się do używania protez kosmetycznych. W niektórych wypadkach kikut bez zaopatrzenia może mieć większe znaczenie funkcjonalne niż proteza. Zawsze należy rozważyć, czy wydatek będzie się bilansował z funkcją pełnioną przez protezę.

Literatura [1] http://books.google.pl/books?id=ceamlpuifhyc&pg=pa184&lpg=pa184&dq=protezy+elektromechaniczne&source [2] B. Przeździak, Zaopatrzenie rehabilitacyjne, Wydawnictwo Medyczne, Gdańsk, 2003. [3] http://www.inzynieria-biomedyczna.com.pl/biomechanika/item/94-protezy-ko%c5%84czyn-g%c3%b3rnych.html [4] http://www.protoma.pl/produkty/protezy-konczyn-gornych/mechaniczne [5] materiały dydaktyczne z Politechniki Białostockiej [6] http://hosmer.com/ [7] http://www.oandplibrary.org/ [8] http://www.delftprosthetics.nl/en/products/open-fitting [9] http://www.swisswuff.ch/tech/?p=268 [10] http://www.oandp.org/jpo/library/popup.asp?xmlpage=2009_02_097&type=image&id=f2 [11] http://openprosthetics.org/body-powered [12] http://www.nathandblake.com/projects/ [13] http://www.nathandblake.com/projects/ [14] http://www.diytrade.com/china/pd/5819717/three_degree_of_freedom_switch_control_prostheses_for_upper_arm.html#normal_img [15] J.N.Billock, Upper Limb Prosthetic Terminal Devices: Hands Versus Hooks, Clinical Prosthetics and Ortotics, Vol. 10, Nr 2, str. 57-65, 1986 [16] http://cyberneticzoo.com/tag/prosthesis/ [17] NEWSLETTER: Prosthetics and Ortotics Clinic, Vol. 2, Nr 1 [18] http://www.ottobock.com/cps/rde/xchg/ob_com_en/hs.xsl/3359.html [19] http://www.ottobockus.com/prosthetics/upper-limb-prosthetics/solution-overview/above-elbow-prosthesis-featuring-dynamicarm/ [20] D. Khanra, S. Sudesh, Below Elbow Upper Limb Prosthetic for Amputees and Paralyzed Patients, International Journal of Computer Applicattions, Volume 16(5), 2011 [21] E. Strait, Prosthetics in Developing Countries, Prosthetic Resider, January 2006 [22] http://www.rehab.research.va.gov/jour/11/486/pdf/kyberd486.pdf [23] http://bashny.net/t/en/289466 [24] http://www.core77.com/blog/flotspotting/wrap_your_head_around_kaylene_kaus_take_on_a_prosthetic_limb_23868.asp [25] http://www.ridingwithstrangers.com/post/2167491836/cthulhu-inspired-prosthetic-arm-the-prosthesis-is [26] http://bebionic.com/the_hand [27] http://www.ottobock.pl/oferta/952.html [28] http://www.vigo-ortho.pl/protezy_konczyn_gornych,42.html [29] http://www.ortopro.pl/protetyka.html#mioelektryczne [30] http://www.protoma.pl/produkty/protezy-konczyn-gornych/mioelektryczne [31] http://www.biomech.pwr.wroc.pl/?x=6 [32] http://innov8tiv.com/8-years-later-deka-prosthetic-arms-darpa-gets-fda-approval/ [33] http://miomed.pl/artykuly/2012/02/emg-dynamiczne-badanie-aktywnosci-miesni [34] http://bebionic.com/the_hand