Протезы нижних конечностей

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  им. В.И. ВЕРНАДСКОГО

Севастопольский экономико-гуманитарный институт

 

 

Медведева Мария Павловна

 

РЕФЕРАТ:

«Протезы нижних конечностей»

 

Направление подготовки № 6.010203 – «Здоровье человека»

 

 

                                                               

                                                                   

                                                                     

                                                                      Студентка 5 курса, группа 51 ЗЛЗ

                                                                         ______________ М.П. Медведева

                                                                                                                                                 

       

 

 

 

 

 

 

 

Севастополь

2013

 

План:                                                                                                                    Стр.

1. Введение________________________________________________      2
2. Протезы нижней конечности________________________________     8
3. Аппараты________________________________________________     12
4. Литература_______________________________________________     17 

 

 

Введение

Протезирование — комплекс медико-социальных мероприятий, направленных на возмещение анатомических и функциональных дефектов человека с помощью протезно-ортопедических средств и приспособлений. При этом главная задача протезирования — максимально возможное восстановление функций утраченного органа и возвращение человека к активной трудовой деятельности. Последнее обстоятельство имеет большое психологическое значение и влияет на сроки освоения и мастерство управления протезом.

Протезостроение — составная  часть протезирования, предусматривающая  изучение системы человек — техническое  устройство и разработку протезно-ортопедических средств. Таким образом, протезирование и протезостроение образуют медико-технический  комплекс, призванный решать вопросы  подготовки пациента к протезированию, выбора конструкции протеза, его  изготовления и обучения пользованию. Подробное обследование общего состояния  протезируемого позволяет установить степень компенсаторной приспособляемости  его организма и определить наиболее эффективные методы протезирования. При этом учитываются возраст  и пол, профессиональная ориентация, местожительство, а также большое  число индивидуальных антропометрических, физиологических, клинических и  биомеханических характеристик. Анализ этой информации представляет сложную задачу, а ее использование во многом определяет результаты протезирования.

Протезно-ортопедическое изделие  независимо от его сложности рассматривается  протезистами только во взаимодействии с опорно-двигательным аппаратом  человека. В этом смысле целесообразно  рассмотреть протез с помощью  современных научных определений  и понятий. Так, если воспользоваться  определениями технической бионики, то протез есть устройство, действующее  по биологическим законам.

Основоположник отечественной  биомеханики Н. А. Бернштейн, определяя  функции протеза, предвидел необходимость  оснащения его «моторами» взамен утраченных мышц («моторизованный протез») и системами очувствления. Оценивая сложность и своеобразие протезов, И. И. Артоболевский предложил дополнить  классификацию механизмов новым  классом механизмов, взаимодействующих  с биологическим объектом.

Однако современный уровень  развития, например энергетики, еще  не обеспечивает восполнения утраченных мышечных ресурсов после ампутации  нижней конечности малогабаритными, портативными с высокой мощностью источниками  энергии, отвечающими требованиям  протезирования исполнительными механизмами. Естествен вопрос, а надо ли стремиться к тому, чтобы полностью восполнить энергетические потери, неизбежные при  ампутации или параличах конечностей? На этот вопрос следует ответить утвердительно, так как научные исследования показали, что у ампутированных, несмотря на огромные приспособительные возможности, возникающие перегрузки оставшихся мышц на сохранившейся и протезированной конечностях существенны и влияют на общую жизнедеятельность организма. Это предопределяет необходимость разработки протезов с использованием внешних источников энергии. Задачи проектирования и изготовления таких протезов достаточно полно решены при ампутациях сегментов верхних конечностей. Разработанные и широко внедренные в практику биоэлектрические, миотонические и пневматические протезы в значительной степени решают проблему физической и социальной реабилитации человека.

Нижние конечности человека выполняют функции опоры и  движения, участвуют в ходьбе, которая  является сложным коодинационным актом, находящимся под непосредственным и постоянным контролем головного мозга. На основе условно-рефлекторной деятельности складывается динамический стереотип двигательных реакций, обусловливающий функционирование нижних конечностей. Утрата нижней конечности или ее части сопровождается тяжелыми функциональными нарушениями, разрушением динамического стереотипа ходьбы. Для того чтобы восстановить утраченные функции конечности, необходимо не только построить качественный протез с максимальным учетом индивидуальных особенностей протезируемого, но и воспитать новые условно-рефлекторные связи, помочь компенсаторным приспособлениям организма образовать новый динамический стереотип ходьбы.

Следует иметь в виду, что  более интенсивная работа отдельных  групп мышц вызывает перегрузку всех физиологических систем человека. Поэтому  одной из главных предпосылок  рационального протезирования является необходимость подчинения построения протеза или ортопедического  аппарата требованию минимизации энергозатрат на ходьбу. Компенсаторная перестройка мышечной деятельности должна вызывать минимально неизбежные перегрузки. Эта предпосылка является главной и определяющей при разработке основных закономерностей построения протеза или ортопедического аппарата, элементов конструкции, форм приемных гильз, расположения звеньев относительно опорно-двигательного аппарата человека.

Ампутация или заболевание  меняют инерционные характеристики сегментов тела человека (массу, положение  центров масс, величину моментов инерции), а ходьба характеризуется асимметрией  движений. Практика протезирования показывает, что больной тем больше удовлетворен протезом, чем меньше асимметрия шага протезированной и сохранившейся конечностей. Такая предпосылка позволяет получить ряд полезных рекомендаций для построения протеза. Так появился принцип симметрии, лежащий в основе построения протезов, которому можно дать следующее толкование.

Известно, что в живом  организме всегда поддерживается постоянство  физико-механических величин. Например, устойчивое положение тела человека в поле гравитации обеспечивается антигравитационными  автоматизмами, управляющими скелетной  мускулатурой и позволяющими человеку не думать о своем равновесии. При  ходьбе также проявляется действие автоматизмов, превращающих ее в динамический стереотип.

Развитие представлений  о постоянстве ряда физико-механических характеристик, свойственных человеку, приводит к разработке чисто практических приемов уменьшения асимметрии при  протезировании.

Ряд количественных характеристик, являющихся постоянными для большинства  людей, например артериальное давление крови, ее состав, пульс, характеристика биопотенциалов сердечной мышцы  и других, рассматривается как  нормальный. Аналогичная норма существует и для биомеханических характеристик, которые могут быть выражены в  виде чисел или нормальных кривых. Установлено, например, что радиусы  инерции сегментов нижней конечности также являются постоянными величинами: радиус инерции бедра составляет 41,7% его длины, а радиус инерции  голени со стопой — 62,2 % длины голени со стопой. С точки зрения теории вероятности и математической статистики все эти средние величины можно  назвать биомеханическими константами, потому что они свойственны всем людям при средних квадратичных отклонениях, равных 3%. Известно большое число биомеханических констант, присущих человеческому телу. К ним относятся относительные величины размеров тела, массы его сегментов, положения центров масс, моменты инерции и др. В результате ампутации происходит потеря части массы тела, меняют свое положение центры масс, изменяются величины радиусов инерции. Казалось бы, для восстановления доампутационных условий достаточно восполнить утраченную массу в искусственной конечности. Но такая попытка не приводит к положительным результатам. Более того, опыт показывает, что при других равных условиях важно добиться малой массы искусственной конечности. Какой же путь следует выбрать для уменьшения асимметрии? Здесь нам на помощь приходят методы аналитической механики и математики, позволяющие определить условия, при которых два различных тела (например, сохранившаяся и протезированная конечности) будут двигаться по одинаковым законам.

Представим себе две модели, одна из которых имитирует движение сохранившейся конечности, а другая — культи с протезом. Для характеристики движения в механике используют уравнения  или системы уравнений, описывающие  законы движения. Если составить такие  уравнения для наших двух моделей  и потребовать, чтобы законы движения их были одинаковыми (симметричное движение), то окажется, что при этом должны соблюдаться не равенства биомеханических  констант обеих моделей (например, массы  одинаковых сегментов), а равенства  отношений определенных комбинаций из биомеханических констант. Так, например, при исследовании фазы переноса сохранившейся  или протезированной нижней конечности оказалось, что одним из условий  обеспечения симметричных движений при ходьбе является соблюдение следующего равенства: отношение произведения момента инерции голени на ускорение  земного притяжения к произведению статического момента этого сегмента на его длину — величина постоянная и равная 0,805. Следовательно, это число и есть биомеханическая константа.

Таким образом, методы механики позволяют строить протезы, в  которых соблюдение ряда количественных характеристик, выраженных через биомеханические  константы, приводит к уменьшению асимметрии движений. Использование принципа симметрии  в качестве основной предпосылки  наряду с методами механики и математического  моделирования позволило получить важные количественные закономерности, позволяющие строить функционально  обогащенные протезы повышенной антропоморфности, ходьба на которых вызывает минимальные перегрузки. Эти количественные закономерности легли в основу индивидуальных схем построения протезов. Схемы можно определить как совокупность параметров, устанавливающих взаимное расположение сегментов конечности и звеньев протеза относительно друг друга и всего протеза относительно опорно-двигательного аппарата. Такое определение приводит к установлению последовательности основных этапов протезирования. Прежде всего, собирают информацию о больном: антропометрические, масс-инерционные, анатомические (в этом числе, уровень ампутации, состояние культи), половозрастные и некоторые социальные характеристики. Эта информация используется для выбора типа протеза и схемы его построения. Затем определяют форму и типоразмер приемной гильзы или ее модель (например, гипсовый негатив с культи). Далее подбирается или изготовляется приемная гильза, после чего комплектуют все необходимые узлы протеза и осуществляют его предварительную сборку к первой примерке. В процессе примерки ведется органолептическая оценка соответствия протеза человеку, выполняется дополнительное моделирование приемной полости (подгонка) и уточняется взаимное расположение узлов и деталей протеза относительно друг друга и всего протеза относительно опорно-двигательного аппарата, т. е. уточняется индивидуальная схема построения протеза. Это выполняется с помощью юстировочных средств или перемещением (линейным или угловым) сегментов протеза относительно друг друга. При примерке обязательно учитываются субъективные ощущения человека, которые анализируются врачом и техником-протезистом. Для оценки нормального функционирования системы человек — техническое устройство применяются различные аппаратурные средства. При этом можно оценить степень адаптации культи к приемной полости, например, по распределению давлений на культю; проверить кинематические характеристики ходьбы и ее асимметрию при шаге протезированной и сохранившейся конечностей (временную* структуру, межзвенные углы); проанализировать характер и величину опорных реакций, траекторию перемещения общего центра масс; измерить энергозатраты, например, методом газообмена и т. д Такая информация позволяет предварительно оценить результаты протезирования и сформулировать рекомендации по устранению недостатков в протезе, собранном для примерки. В зависимости от значимости выявленных недостатков протез направляют на вторую примерку или в отделку.

 

Протезы нижних конечностей Протезом называется изделие, заменяющее недостающую часть конечности. Для нижней конечности изготовляют протез голени, бедра и протез при вычленении ноги в тазобедренном суставе.   * Протезы для культей нижних  конечностей: а - протез голени, б - протез бедра, в - протез при вычленении конечности из тазобедренного сустава Для верхних конечностей  существуют протезы пальцев, кисти, предплечья, плеча и протезы при  вычленении руки в плечевом суставе. По степени восстановления утраченной функции протезы делят  на: косметические, воспроизводящие только внешний вид конечности. Такие протезы назначают на верхнюю конечность при отсутствии одной руки; функционально-косметические, восстанавливающие полностью или частично утраченную функцию и воспроизводящие форму конечности; рабочие протезы, с помощью которых выполняют определенные движения. Вид протеза выбирают, руководствуясь длиной и состоянием культи, активностью инвалида и социальной направленностью. Составными элементами протеза  являются: приемная полость, осуществляющая связь протеза с телом и  недостающие искусственные части  конечности (голень-стопа, предплечье-кисть). На уровне бывших суставов отдельные  части протеза соединяются подвижными шарнирами. Протез - изделие  индивидуальное, строго подогнанное по формам и размерам культи инвалида. Это достигается с помощью точной подгонки приемной полости или изготовлением ее по гипсовым слепкам культи. Приемник может быть сделан из кожи (мягкие приемные полости), дерева, металла, пластмассы, полиамидной смолы (жесткие приемные полости). Кожаные протезы назначают инвалидам пожилого возраста и лицам, ампутация которым была выполнена в связи с сосудистым заболеванием. Однако эти протезы имеют ряд недостатков: мягкая приемная полость со временем растягивается, деформируется, быстро загрязняется. Поэтому жесткие протезы обладают большими преимуществами. Они нетолько сохраняют приданную им форму, но и более легкие и гигиеничны. Протез фиксируется при помощи дополнительных кожаных ремней к бедру или тазу, кроме вакуумных протезов, которые держатся на культе конечности благодаря созданию отрицательного давления в приемной полости. При неопорных культях голени опора в протезе идет на бугристость и мыщелки большеберцовой кости, при культях бедра - на седалищный бугор, большой вертел и приводящую мускулатуру бедра. При опорных культях нагрузка приходится в основном на конец культи, упирающейся в дно приемной полости. В 1989 году правительственным  решением на РКК "Энергия" ИМ. С. И. Королева (ведущая фирма России в  области ракетно-космической техники) было возложено создание современных  средств протезирования для людей с поражением опорно-двигательной системы. Финансирует научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы Министерство социальной защиты населения России. В своей деятельности по созданию новейших средств протезирования РКК "Энергия" широко использует научный потенциал Научно-исследовательского института протезирования и протезостроения Москвы и Санкт-Петербурга. В 1990 году были выпущены первые серийные модули протезов нижних конечностей, а в 1995 году освоено серийное производство свыше100 наименований типоразмеров модулей, узлов, полуфабрикатов и деталей для протезов. "Модуль" - это изготовленные на заводе составные части, из которых на местах собирают протезы (например: "Модуль коленный", "Модуль стопы". В центре РКК "Энергия" обучают специалистов из различных регионов России новым технологиям, сборке протезов из модулей. Протез бедра фирмы  РКК "Энергия" состоит из отдельных  узлов и модулей. Модуль приемной гильзы изготовляется из термореактивного (полиэфирного ) или термопластичного ("Акрилон - 3") материалов по гипсовому позитиву. Приемная гильза может быть металлической (дюральалюминиевая), деревянная, смоляная. К модулю приемной гильзы последовательно присоединяются металлическая чашка и опора. С помощью специального регулировочно-соединительного устройства гильза бедра соединяется с коленным модулем, а дальше к нему крепится модуль несущий - это из алюминиевого сплава труба по длине недостающей голени, и модуль стопы. Облицовку протеза производят эластичным мягкоячеистым пенополиуретаном.   * Протезы голени и бедра фирмы  РКК "Энергия" Отличительной особенностью протезов фирмы "Энергия" является возможность производить в коленном модуле разворот гильзы бедра в горизонтальной плоскости, изменять положение модуля несущего с учетом вальгусногo или варусного отклонения голени соответственно здоровой ноге. Кинематика модуля коленного позволяет достигнуть функционального укорочения протеза в фазе переноса ноги, улучшить статико-динамические параметры ходьбы, приблизить общий рисунок ходьбы к норме. Протезы легкие и более изящные. Приемные гильзы снабжены вакуумным клапаном, что с учетом его веса исключает крепление изделия к поясному ремню. Протезы голени крепятся небольшой уздечкой к бедренной манжете.     Аппараты Используются для осуществления  различных консервативных воздействий. В зависимости от поставленной цели выделяют аппараты:функциональные (беззамковые), фиксационные, разгрузочные, корригирующие, комбинированные или сложные.   * Ортопедические фиксационные аппараты: а - замковый, б - беззамковый Основой аппарата, независимо от их вида, является металлический  каркас из продольных шин по обеим  сторонам изделия, соединенных между  собой шарнирами. Для прочности  шины соединяются по задней поверхности  аппарата металлическими поперечными  полукольцами. Шины аппарата крепятся к кожаным гильзам бедра, голени и башмачку для стопы. На гильзах  имеется шнуровка для укрепления изделия на ноге. При необходимости  выключения движений в суставах нижней конечности при ходьбе в коленных или тазобедренных шарнирах добавляются  замки, которые можно открывать  для удобства, когда больной садится. При переходе в вертикальное положение  шарниры автоматически замыкаются за счет специальных приспособлений с резиновыми или пружинными тягами. Изготовляются также аппараты с использованием готовых металлических  полуфабрикатов, но по индивидуальному  гипсовому слепку. Функциональные  аппараты (беззамковые) изготовляются в основном по схеме ЦНИИПП (Центральный научно-исследовательский институт протезирования и протезостроения). Особенность их состоит в сохранении достаточной подвижности в шарнирах для обеспечения устойчивой ходьбы. Функциональные беззамковые аппараты назначают: при вялых параличах мышц нижних конечностей после полиомиелита или другой нейроинфекции; после травм (внутрисуставных переломов, разрыве связок); после оперативных вмешательств на костях и суставах (корригирующая остеотомия при деформациях нижних конечностей, декомпрессивная миоостеопластика при артрозах и др.); после длительного обездвиживания конечности гипсовой повязкой, когда опора на конечность преждевременна, а движения в суставах необходимо разрабатывать; при некоторых врожденных деформациях, связанных с нарушением опорно-двигательной функции конечности (например, патологическая ломкость костей); при замедленной консолидации перелома и ложных суставах. Обязательным условием для  назначения беззамкового аппарата является отсутствие фиксированных деформаций суставов. Использование функциональных изделий является своеобразной гимнастикой и мexaнотерапией, что оказывает лечебное воздействие на восстановление функции мышц. Аппараты применяются длительное время в естественных условиях ходьбы, но с частичной разгрузкой конечности за счет шин аппарата и использованием благоприятных биомеханических моментов. Это дает возможность инвалиду выполнять пассивные, а затем и активные движения с помощью сил инерции и пассивного замыкания шарниров и суставов в момент нагрузки на ногу в аппарате с использованием массы больного. Ходьба в функциональном аппарате больного с параличами конечностей  оказывает положительное эмоциональное  воздействие на центральную нервную  систему, а в дальнейшем на процесс  восстановления опорно-двигательной функции. Фиксирующие аппараты. При наличии замков в шарнирах беззамковый аппарат превращается в фиксирующий (замковый). Показаниями к назначению аппаратов этой группы являются: распространенные вялые параличи мышц конечностей после полиомиелита в резидуальной стадии и после спинно-мозговой травмы; детский церебральный паралич; состояние после внутрисуставных или около суставных переломов при замедленной консолидации. Ходьба в замковом аппарате с выключением движений в суставах сопровождается незначительной активностью  мышц и усугубляет их атрофию. Поэтому  ношение такого аппарата должно сочетаться с пассивными, а где сохранились  действующие мышцы - с активными  движениями и массажем ног. Разгружающие  аппараты. Основное назначение - разгрузка всей конечности или отдельных суставов. В этих случаях аппарат изготовляют на всю конечность с сиденьем и стременем, с коленным шарниром, с замком или без замка. Разгружающие аппараты назначают: при необходимости разгрузить нижнюю конечность после оперативного вмешательства; особенно после костной пластики на период перестройки трансплантата; после воспалительных заболеваний суставов в стадии затихания; - при замедленной консолидации перелома, когда дальнейшее пребывание в гипсовой повязке не является необходимым, а нагрузка на конечность еще преждевременна; при паралитических трофических язвах для создания покоя конечности. Воздействие разгружающего  аппарата заключается в полной или  частичной разгрузке нижней конечности, в создании покоя путем фиксации ее, а также в постоянном или  временном выключении движений в  суставах и в освобождении больного от костылей. Комбинированные аппараты сочетают в себе элементы разгружающего аппарата с применением фиксации одного или нескольких суставов, чаще тутором или фиксирующим замком. Воздействие этих аппаратов обуславливается полной или частичной разгрузкой нижней конечности, с возможностью дозированной нагрузки, полным покоем одного или нескольких суставов, с постепенной тренировкой движений, что способствует ускорению регенеративно-восстановительных процессов. Специальные аппараты назначают  при врожденном недоразвитии конечности или укорочениях более 10-12 см после  остеомиелита, туберкулеза или травмы. Цель назначения аппарата заключается  в выравнивании длины конечности и создании условий для ходьбы с опорой на протезированную ногу. Это благоприятно сказывается на симметричном развитии тазобедренных  суставов, костей таза, предупреждает  деформации позвоночника. Укорочение компенсируют деревянной подставкой щиколоткой с искусственной стопой, приёмником для недоразвитой голени и стопы. Фиксация осуществляется при помощи бедренной гильзы и боковых металлических  шин с шарнирами в области  коленного сустава. Такие аппараты называют аппаратами с двойным следом. Литература Краснов А. Ф., Котельников Г. П., Иванова К. А. ОРТОПЕДИЯ: Учебник для врачей последипломной подготовки и студентов старших курсов. - Самара: Самар. Дом печати, 1998. - 480 с.  ISBN 5-7350-0255-4 http://www.prometr.org/page/page23.htm