Curs2 SIM Master 2012

29
2. DISPOZITIVE MEDICALE DE PROTEZARE A MEMBRELOR SUPERIOARE 2.1 Introducere In ceea ce priveşte membrul superior, handicapul poate fi localizat: a) la nivelul braţului b) la nivelul antebraţului c) la nivelul palmei şi degetelor Prin urmare, fiecărei situaţii îi va corespunde o soluţie de protezare specifică. Pentru funcţionarea optimă a membrului superior participă mai multe părţi ale organismului uman şi anume: capul (cu referire la creier, organe vizuale), muşchii legaţi de oase prin tendoane, scheletul osos, pielea (cu rol de protecţie şi receptare de informaţii) şi nervii (cu rol în transmiterea informaţiilor / comenzilor de la creier), articulaţiile. S-au realizat modele de proteze pentru membrul superior, care asigură un grad de mobilitate mai mare sau mai mic, fără să cuprindă însă toate mobilităţile membrului superior propriu-zis. S-a reuşit modelarea falangelor şi asigurarea mobilităţii lor, totale sau parţiale. Dacă s-ar realiza un model mecanic al membrului superior, acesta ar fi foarte complex. Astfel, pentru lanţul cinematic format din braţ şi antebraţ, gradul de mobilitate ar fi 13 [2], iar numărul articulaţiilor ar ajunge la 21 (incluzând masivul carpian, ale cărui oase asigură, în principal, 1

Transcript of Curs2 SIM Master 2012

Page 1: Curs2 SIM Master 2012

2. DISPOZITIVE MEDICALE DE PROTEZARE

A MEMBRELOR SUPERIOARE

2.1 Introducere

In ceea ce priveşte membrul superior, handicapul poate fi localizat:

a) la nivelul braţuluib) la nivelul antebraţuluic) la nivelul palmei şi degetelorPrin urmare, fiecărei situaţii îi va corespunde o soluţie de protezare specifică.

Pentru funcţionarea optimă a membrului superior participă mai multe părţi ale organismului uman şi anume: capul (cu referire la creier, organe vizuale), muşchii legaţi de oase prin tendoane, scheletul osos, pielea (cu rol de protecţie şi receptare de informaţii) şi nervii (cu rol în transmiterea informaţiilor / comenzilor de la creier), articulaţiile.

S-au realizat modele de proteze pentru membrul superior, care asigură un grad de mobilitate mai mare sau mai mic, fără să cuprindă însă toate mobilităţile membrului superior propriu-zis. S-a reuşit modelarea falangelor şi asigurarea mobilităţii lor, totale sau parţiale.

Dacă s-ar realiza un model mecanic al membrului superior, acesta ar fi foarte complex. Astfel, pentru lanţul cinematic format din braţ şi antebraţ, gradul de mobilitate ar fi 13 [2], iar numărul articulaţiilor ar ajunge la 21 (incluzând masivul carpian, ale cărui oase asigură, în principal, mişcările de orientare a mâinii). Din prezentarea sistemului osos la om, a rezultat că la mână există 19 articulaţii (5 articulaţii carpo-metacarpiene şi 14 articulaţii interfalangiene). Astfel, se obţine un grad de mobilitate M = 29, neluându - se în calcul mobilităţile oaselor carpiene.

Deoarece nu toate zonele membrului superior pot fi supuse protezării, în chirurgia de protezare a membrului superior, se specifică zonele care pot fi protezate, specificându-se localizarea acestora, lungime segmentului ce poate fi protezat etc. Astfel:

- la protezarea braţului se recomandă ca humerusul să fie cât mai lung (protezare aproape imposibilă pentru lungimi de humerus sub 6 cm);

- reconstrucţia articulaţiei cotului prin protezare este foarte greu de realizat, din cauza complexităţii acesteia;

- pentru protezarea antebraţului, recomandarea este ca acesta să fie cât mai lung;

1

Page 2: Curs2 SIM Master 2012

- realizarea unei proteze a pumnului care să asigure mişcările corespunzătoare modelului original, este greu de realizat. In general, se propune numai o protezare estetică.

Prinderea obiectelor (prehensiunea) se realizează prin intermediul degetelor acţionate de sistemul mecanic de prehensiune. Această prindere poate fi statică (proteza asigură echilibrul static proteză – obiect) sau dinamică (se realizează micro-manipularea obiectului prehensat faţă de sistemul mecanic de prindere).Micro-manipularea este întâlnită, în special, la aşa numitele sisteme prehensoare antropomorfe (proteze mecanice) sau la prehensoarele tentaculare.

2.2 Dispozitive de protezare a braţului

Braţul – are în componenţă osul humerus şi nu necesită proteze speciale ci, în unele cazuri, numai o consolidare (prin endoprotezare) (Fig. 2.1).

Fig. 2.1 Endoproteza de cap humerus

Ca variantă pentru protezarea unei părţi a braţului [1], se adoptă soluţia de prelungire a protezei antebraţului (ce conţine şi proteza cotului), astfel încât să poată fi recepţionate semnalele nervoase din zona umărului şi a zonei pectorale (Fig. 2.2). Articulaţia umărului este greu de realizat, neexistând decât soluţii estetice.

2

Page 3: Curs2 SIM Master 2012

Fig. 2.2 Protezarea unei părţi a braţului

Câteva variante de proteze de braţ sunt prezentate în figurile 2.3 – 2.6.

a b Fig. 2.3 Variante de proteze de braţ

Fig. 2.4 Proteză de braţ simplă (cosmetică) Fig. 2.5 Proteză de braţ acţionată prin cablu

3

Page 4: Curs2 SIM Master 2012

Fig. 2.6 Braţ bionic

2.3 Dispozitive de protezare a antebraţului

Nu există proteze speciale pentru antebraţ. Insă, pentru consolidarea oaselor antebraţului (radius şi ulna) se pot folosi nişte tije metalice (endoproteze).

In mod obişnuit, afectarea unei porţiuni din antebraţ, duce la realizarea unei proteze prin prelungirea protezei pentru mâna propriu-zisă. In această proteză se pot monta sistemele de comandă şi acţionare ale protezei de mână (Fig. 2.7).

Fig. 2.7 Proteză de antebraţ (inclusiv mâna)

4

Page 5: Curs2 SIM Master 2012

Există proteze de antebraţ simple (cosmetice) (Fig. 2.8) şi funcţionale (acţionate prin fire) (Fig. 2.9).

Fig. 2.8 Proteză antebraţ (cosmetică) Fig. 2.9 Proteză antebraţ acţionată prin fire

Articulaţia cotului poate fi asemănată cu o balama, care permite doar o rotaţie simplă între elemente. Articulaţia cotului trebuie să asigure un unghi de 550 – 600 pentru flexie şi de 900 pentru extensie (Fig. 2.10). Articulaţia cotului poate fi acţionată prin fire, angrenaje, muşchi artificiali şi motoare electrice.

Fig. 2.10 Articulaţia cotului

5

Page 6: Curs2 SIM Master 2012

Astfel, în Fig. 2.11 este prezentată o soluţie pentru articulaţia cotului, prin utilizarea unor cabluri (fire) [1].

Fig. 2.11 Soluţie pentru realizarea articulaţiei cotului

2.4 Dispozitive de protezare pentru mână (inclusiv degetele)

Aceste dispozitive de protezare sunt de mai multe tipuri, în funcţie de elementele componente, gradul de mobilitate asigurat de proteza, utilitatea protezei şi modul de acţionare şi comandă a acesteia. După utilitate există proteze cosmetice, utilitare şi funcţionale.

Protezele cosmetice – au rol limitat, fiind realizate din diverse materiale (PVC, silicon etc) şi culori diferite şi fixate rigid la antebraţ sau la restul protezei.

Dispozitivele de protezare a mâinii, din categoria celor utilitare, sunt astfel concepute încât să asigure realizarea unei operaţii simple humanoide (apucare – desprindere) sau a unui număr mic de astfel de operaţii (Fig. 2.12 ).

Fig. 2.12 Proteză utilitară

6

Page 7: Curs2 SIM Master 2012

Spre deosebire de cele cosmetice şi utilitare, dispozitivele de protezare funcţionale (protezele funcţionale) au o structură mai complexă, permiţând realizarea unui număr mai mare de mişcări specifice mâinii (Fig. 2.13) [1].

Fig. 2.13 Acţionarea degetelor prin mecanism cu bare şi angrenaj melcat

Ideea de protezare a mâinii a apărut cu foarte mult timp în urmă (sec. XVI), când a fost realizată o proteză de mână în care degetele (realizate din 3 segmente) erau mobile, putând să fie în poziţia întins sau strâns. Spre sfârşitul sec. XIX şi începutul sec. XX, perfecţionarea protezelor a cunoscut o dezvoltare accentuată, fiind utilizate mecanisme diverse. Astfel, s-au folosit bare articulate, roţi dinţate, cabluri / fire şi roţi [4].

Pentru acţionarea degetelor s-au conceput sisteme mecanice care utilizează pentru extensia / strângerea degetelor (falangelor) fire şi arcuri, bare articulate, bare articulate şi roţi dinţate [5]. In structura protezei de mână, degetul mare (policele) poate fi:

a) nearticulat (dar mobil faţă de palmă); degetele pot fi nearticulate sau articulate (mobile faţă de palmă);

b) articulat; degetele palmei articulate şi mobile.Cele 4 degete articulate pot avea mişcări relative independente (mişcări realizate cu ajutorul unor mecanisme planetare diferenţiale sau cu micromotoare) (Fig. 2.14).

7

Page 8: Curs2 SIM Master 2012

a b Fig. 2.14 Acţionarea degetelor cu micromotoare

Pentru acţionarea globală a protezei există două soluţii principale constructive:- acţionarea protezei printr-un sistem fixat pe corpul uman;- acţionarea independentă a protezei folosind micromotoare

In afara variantelor constructive reprezentative pentru proteza de mână (Carnes, Hufner, Becher, Klingenberg, Waseda etc) există o realizare deosebită numită braţ bionic (proteza bionică).

Proteza bionică este cea mai avansată dintre proteze. Cercetătorii de la Rehabilitation Institute of Chicago au dezvoltat o procedură chirurgicală (Targeted Muscle Reinnervation) prin care se direcţionează nervii care controlau odată braţul şi mâna amputată, către muşchii pectorali. Prin acest procedeu de reorientare a nervilor comanda protezei se realizează prin acţiunea mentală. In anul 2007, la conferinţa Defense Advanced Research Projects Agency DARPA) a fost prezentat prototipul unui braţ bionic acţionat de creierul uman, pe baza comenzilor transmise pe cale nervoasă (Fig. 2.15).

Fig. 2.15 Prototipul unui braţ bionic

8

Page 9: Curs2 SIM Master 2012

Acest braţ permite realizarea unui număr mare de mişcări asemănătoare braţului uman. Braţul este prins de umăr (Fig. 2.16), iar electrozii sunt montaţi direct pe suprafaţa pielii (deasupra muşchilor pectorali) şi conectaţi la braţ.

Fig. 2.16 Modul de fixare a braţului bionic la umăr

In momentul în care utilizatorul protezei se gândeşte să mişte braţul într-o anumită direcţie, nervii trimit semnale către această zonă reinervată, electrozii recepţionează semnalele musculare şi „spun” computerului montat în braţ, ce trebuie să facă. Softul de comandă conţine modele de recunoaştere, interpretează comenzile şi determină mişcarea mâinii virtuale conform dorinţei utilizatorului. Programul permite obţinerea unor mişcări complexe ale braţului: salutul, executarea unor mişcări specifice înnotătorilor, ridicarea mâinii pentru a mânca un sandwich etc.

Acesta este un braţ bionic destul de flexibil, asigurând feedback-uri senzoriale (temperatură) sau de poziţionare a mâinii. In cazul unei funcţionări necorespunzătoare, există un buton de oprire de urgenţă a computerului ce controlează braţul bionic.

Această proteză bionică a fost aplicată unui bărbat cu dublă amputaţie de braţ, suferită în anul 2002, redirecţionând nervii de la ciotul (bontul) braţelor sale către muşchii pectorali (Fig. 2.17).

9

Page 10: Curs2 SIM Master 2012

Fig. 2.17 Proteza bionică în acţiune

Prin simpla gândire asupra mişcării braţelor sale, muşchii pectorali se contractă, electrozii de la suprafaţă culegând activitatea electrică care rezultă şi apoi transferând-o computerului care comandă mişcările respective.

Un alt model de proteză mioelectrică (DEKA) este cea prezentată în Fig. 2.18. Aceasta înlocuieşte braţul stâng al unei femei ce a suferit un accident auto în 2006.

Fig. 2.18 Proteza bionică DEKA în acţiune

10

Page 11: Curs2 SIM Master 2012

Proteza a fost montată pe ciotul rămas, iar atunci când persoana respectivă se gândeşte la deplasarea braţului sau a mâinii, electrozii instalaţi conduc semnalele nervoase către braţ, acesta mişcându-se în direcţia dorită.

2.5 Acţionarea protezelor membrului superior şi controlul mişcării acestora

2.5.1. Motoare destinate acţionării protezelor

Alegerea sistemului de acţionare a protezei membrului superior este legată de starea de handicap a acestuia. Astfel, există proteze care sunt acţionate prin participarea braţului (sau o parte a acestuia rămasă validă), a umărului sau a cotului. In structura sistemelor de acţionare pot intra: bare articulate, angrenaje, roţi dinţate şi bare articulate, roţi şi fire.

Ca motoare pentru acţionarea mecanismelor protezelor pentru membrul superior, se utilizează:

a) motoare pneumatice liniare – folosesc aer comprimat dintr-o butelie ce poate fi reîncărcată la anumite intervale de timp, în funcţie de frecvenţa mişcărilor efectuate (Fig. 2.19)

b) motoare electrice - este un tip de acţionare întrebuinţat pe scară largă. Motoarele respective au gabarit redus, în special cele destinate antrenării în mişcare a degetelor mâinii (Fig. 2.20).

Fig. 2.19 Proteză Vanderbilt acţionată cu gaz

11

Page 12: Curs2 SIM Master 2012

Fig. 2.20 Proteză I – LIMB acţionată de motoare electrice

In categoria motoarelor electrice folosite în structura protezelor pentru membrul superior, intră:

motoare electrice rotative pas cu pas. Pasul unghiular este determinat de numărul de perechi de poli ai motorului, putând fi de 1,50 , 60 etc. Aceste motoare au avantaje, dar şi dezavantaje. Ca avantaje pot fi enumerate: pornire şi întreţinere uşoară, costuri de exploatare reduse; dezavantaje: sensibilitate în funcţionare, existând posibilitatea pierderii de paşi (cuplul motor depinde de încărcare), limitarea puterii motoarelor la 5 KW, instabilitate la frecvenţe joase.

motoare / micromotoare de curent continuu. Acestea pot funcţiona în condiţii dure de temperatură (de la + 700 pâna la – 500 / - 600 ) şi umiditate (maxim 95 % la 240 C).

motoare sincrone rotative brushless. Sunt motoare rezistente (construcţie mecanică robustă) asigurând viteze şi acceleraţii foarte mari, la un cuplu ce nu depinde de turaţie. Un dezavantaj al acestora este reprezentat de costul ridicat al sistemului electronic de comandă şi control.

giromotoare electrice. Sunt utilizate în cazul unor acţionări de mare precizie, având consum mic de energie şi generând turaţii mari şi foarte mari.

c) muşchi artificiali – se doreşte o reproducere a muşchilor naturali, folosindu-se o structură de tip „burduf”, ce este alimentată cu gaz dintr-un rezervor, asigurându-se astfel acţiunea de extensie / contracţie.

12

Page 13: Curs2 SIM Master 2012

2.5.2. Senzori şi traductoare pentru proteze

In privinţa sistemului de comandă al protezei de membru superior, acesta este mai simplu sau mai complex, în funcţie de starea de handicap al beneficiarului protezei. Astfel, prezenţa unui handicap minor (redus) conduce la o simplificare majoră a sistemului de comandă, pe când un handicap major (complex) complică foarte mult sistemul de comandă şi control, numărul, tipul şi dispunerea senzorilor pe proteză etc.

In realizarea unei activităţi de către un membru superior protezat, se parcurg 3 etape: mai întâi, trebuie poziţionată proteza în zona de acţiune sau în imediata vecinătate a acesteia, după care are loc deplasarea acesteia în dreptul obiectului ce trebuie prins în mâna mecanică, iar în ultima etapă se realizează acţiunea propriu-zisă (prinderea unui obiect, acţionarea unui buton, a unei manete etc).

Protezele sunt prevăzute cu senzori şi traductoare, astfel încât sunt culese informaţii importante referitoare la proteza propriu-zisă, obiecte sau mediul înconjurător. Astfel, există traductoare:

- pentru deplasare (traductoare inductive, rezistive, capacitive şi optoelectronice);

- pentru viteză / acceleraţie;- de proximitate (inductive, capacitive, optice, pneumatice, magnetice)

Ca senzori, pe o proteză pot fi montaţi senzori cu diverse funcţiuni:- pentru localizare spaţială: optici, stereoscopici, telemetrici sau acustici- pentru receptare semnale chimice: senzori chimici- pentru pipăit (contact între mâna ataşată protezei şi obiectul manipulat):

senzori tactili- pentru asigurarea unei anumite forţe de prehensiune: senzori de forţă

(piezoelectrici, magnetostrictivi etc)- de alunecare

Unele traductoare, ca şi unii senzori, se găsesc în fază experimentală (testare). Cele mai mari provocări pentru un senzor sunt: contrastul, variaţiile de formă şi umiditatea mediului în care trebuie să lucreze.

Cel mai utilizat senzor de proximitate este cel de tip inductiv, care generează un câmp electromagnetic pentru detecţia obiectelor din metal ce trec prin faţa lui. Senzorii de proximitate capacitivi sunt proiectaţi pentru a detecta o gamă largă de materiale nemetalice, lichide, precum şi materiale metalice. Acest

13

Page 14: Curs2 SIM Master 2012

tip de senzori poate detecta prezenţa unor materiale, care sunt acoperite de altele, constituind astfel soluţia ideală în aplicaţiile în care senzorii de proximitate inductivi sau fotoelectrici nu pot fi utilizaţi.

Senzorii ultrasonici sunt destinaţi pentru detecţia obiectelor solide sau lichide. Pot avea diverse niveluri de detecţie şi în funcţie de model, ieşirea semnalului este de tip analog sau discret.

Senzorii fotoelectrici sunt recunoscuţi a fi cei mai robuşti din domeniul automatizării industriale. Senzorii de tip rezistiv au la bază conversia deformării mecanice în variaţia rezistenţei electrice din vecinătatea punctului de contact. Există două reţele (parale) de electrozi, care sunt dispuse perpendicular una faţă de cealaltă, între care se află un material cu rezistenţă variabilă la efort (cauciuc impregnat cu particule de carbon, polimeri amestecaţi cu pudră ceramică, elastomeri etc). In categoria senzorilor rezistivi, dar cu o sensibilitate foarte mare, intră senzorii care au un structură un material impregnat cu fibre de carbon.

Senzorii magnetorezistivi au o sensibilitate mare, răspuns liniar la efort, densitate de implementare mare etc. Elementul sensibil este reprezentat de un material special de tip permalloy (Ni – Fe, aplicat pe un strat de oxid de aluminiu), a cărui rezistenţă se modifică în câmpul magnetic. Deasupra acestui element special şi izolat de el (prin folii şi strat de cauciuc) se află conductoarele ce generează câmpul magnetic. Intregul element este îmbrăcat în cauciuc. Dacă elementul este necomprimat, atunci câmpul magnetic generat în zona elementului permalloy este destul de slab. Prin deformare, conductorul este adus în vecinătatea elementului, producând o creştere a intensităţii câmpului magnetic şi, ca urmare, o modificare a rezistenţei electrice.

Senzorii magnetostrictivi sunt constituiţi dintr-un material cu proprietăţi magnetice izotrope şi care sub efectul forţelor devine anizotrop. Pentru ca un material magnetic să devină magnetostrictiv, este necesar ca al său câmp magnetic să se modifice sub acţiunea unor forţe aplicate pe suprafaţa sa.

Senzorii piezoelectrici se bazează pe formarea unor sarcini electrice, ca urmare a aplicării unei forţe pe suprafaţa anumitor materiale. Materialul respectiv este dispus în două straturi, între două tipuri de plăci, o placă centrală, o folie de Al cu rol de electrod (legată la pământ) şi două plăci metalice (cu rezistenţă uniform distribuită). Forţa se exercită asupra acestor plăci, producând apariţia sarcinilor electrice pe suprafaţa acestora.

Senzorii de tip fototranzistori funcţionează pe baza conversiei deformaţiei mecanice în informaţie optică.

14

Page 15: Curs2 SIM Master 2012

In realizarea unei proteze pentru membrul superior se are în vedere instalarea unui număr cât mai mic de senzori (doar strictul necesar), deoarece există limitări impuse de dimensiunea protezei şi de modul de acţionare a acesteia.

Senzorii tactili, ce pot fi incluşi în construcţia de proteze pentru membrul superior , prezintă mai multe tipuri constructive:

a) piele artificială; un astfel de senzor (Fig. 2.21) imită, într-o oarecare măsură, pielea (cu cele două straturi – derma şi epiderma). Există un polimer feroelectric care răspunde la acţiunea de presare sau / şi întindere, prin generarea de sarcini electrice pe feţele sale opuse. Senzorul este capabil să sesizeze o forţa de contact până la maxim 40 N [1].

b) matrice; construcţia este relativ simplă (Fig. 2.22), senzorul fiind constituit din două benzi paralele (cu proprietăţi bune conducătoare de electricitate), între care se găseşte un elastomer. Se măsoară valoarea curentului dintre cei doi electrozi şi se obţine valoarea forţei care apare la contactul deget – obiect [3].

c) strat elastic; stratul este impregnat cu elemente bune conducătoare de curent electric şi separă 2 electrozi metalici aflaţi sub tensiune. Ca urmare a presiunii exercitate asupra acestui strat se obţine o modificare a densităţii acestor particule conducătoare, deci o modificare a rezistenţei electrice (ce se măsoară), putându-se face aprecieri asupra forţei de apăsare / strângere exercitate asupra unui obiect.

Fig. 2.21 Senzor tactil tip „piele artificială”

15

Page 16: Curs2 SIM Master 2012

Fig. 2.22 Senzor tactil tip matrice

1- electrozi superiori; 2 – electrozi inferiori; 3 – material piezoelectric

Senzorii de alunecare sunt destinaţi controlului forţei de strângere, astfel încât să nu producă distrugerea obiectelor aflate în contact cu mâna protezei. Aceşti senzori sunt de 4 tipuri:

- cu tijă (ca element principal constructiv);- cu tijă elastică şi rolă zimţată;- cu sferă şi palpatori (sunt 2 palpatori în contact cu sfera, ce sunt activaţi

de zone conducătoare şi / sau neconducătoare de curent electric de pe sferă;

- cu pârghie şi rolă (prezintă o sensibilitate deosebită)In general, senzorii şi traductoare se întâlnesc în structura protezei mâinii / degetelor.

2.5.3. Comanda protezei membrului superior

Comanda protezei membrului superior şi controlul mişcărilor acesteia se realizează mecanic, electric, electronic, prin voce sau biocurenţi.

Comanda mecanică presupune existenţa unui dispozitiv mecanic legat de braţ (sau de porţiunea rămasă din braţ) şi de corpul celui care utilizează proteza. La realizarea mişcării dorite participă astfel şi corpul (în special trunchiul) utilizatorului protezei.

Comanda electrică a protezei se face printr-un dispozitiv prevăzut cu butoane de comandă. Fiecare buton are o funcţie precisă: comandă mişcarea înainte / înapoi, închide / deschide mâna etc.

Comanda electronică se realizează prin culegerea informaţiilor despre mediu prin acţiunea senzorilor, a camerelor de luat vederi etc, prelucrarea acestora şi corelarea lor cu alte date culese de utilizator, apoi acţionarea protezei.

16

Page 17: Curs2 SIM Master 2012

Comanda vocală a protezei este în fază experimentală. In principiu există un bloc electronic ce poate recunoaşte anumite comenzi verbale, pe care le transformă în impulsuri transmise motoarelor de acţionare. Este necesar, însă, ca mediul în care operează un astfel de sistem de comandă să fie curat (din punct de vedere al zgomotului).

Comanda prin biocurenţi a protezei este soluţia revoluţionară (si de dată relativ recentă) în domeniul protezării membrelor superioare. In Fig. 2.23 este prezentat modelul unei proteze comandate prin biocurenţi.

Fig. 2.23 Modul de comandă al unei proteze prin biocurenţi

Creierul dă comanda care se transmite pe cale nervoasă la musculatura pectorală, de aici este transmisă la un computer legat de proteză, care transformă semnalele nervoase în impulsuri electrice trimise motoarelor de acţionare. Astfel se realizează, în principiu, mişcările braţului bionic (mâinii bionice).

2.5.4. Fixarea protezelor la membrul superior

Această operaţie trebuie să ţină seama de doi factori foarte importanţi:- gradul handicapului membrului superior (braţ, antebraţ, mână – palmă şi

degete);- soluţia tehnică viabilă, corespunzătoare handicapului existentFixarea protezei de braţ poate fi făcută cu ajutorul unui manşon (realizat din

piele sau material sintetic, testat dermatologic şi acceptat de ţesutul viu cu care interacţionează) prins cu un sistem de curele sau prin utilizarea a două flanşe (una fixată pe manşon, iar cealaltă pe proteză). Proiectantul de proteze va trebui

17

Page 18: Curs2 SIM Master 2012

să stabilească 2 – 3 soluţii constructive pentru protezare (ţinând seama şi de starea braţului), din care va alege una, după discuţia cu beneficiarul acesteia.

Protezele pot fi: temporare şi permanente, în funcţie de gradul de handicap. Pentru un grad de handicap mare se utilizează, în general, proteze permanente, iar pentru un grad mai redus de handicap, protezele temporare.Intreţinerea protezelor îmbracă două aspecte:

- mentenanţa protezei, care se asigură prin: ungere şi înlocuirea componentelor care se deteriorează mai uşor;

- protejarea protezei faţă de factori agresivi de mediu (chimici şi fizici)

2.5.5. Orteze pentru membrul superior

Ortezele pentru membrul superior sunt de 3 tipuri: pasive, semipasive, active. Cele pasive şi semipasive au ca scop menţinerea membrului superior (sau a unei părţi a acestuia) într-o anumită poziţie. Partea ortezei ce ajunge în contact cu membrul superior (sau parte din acesta) este din material termoplastic. Există soluţii de ortezare pasivă şi semipasivă pentru încheietura mâinii, antebraţ, cot şi degete.

Ortezele active (numite şi membre artificiale) se dispun paralel cu membrele naturale. Ele sunt de fapt nişte exoschelete (schelet extern), cu structură complexă (Fig. 2.24), prevăzute cu senzori şi motoare acţionate hidraulic, pneumatic sau electric şi sistem de comandă şi control sofisticat.

Fig. 2.24 Exoschelet (membru superior)

Aceste exoschelete au rolul de a asigura funcţionarea corectă a membrului respectiv, fiind utile în activitatea de recuperare medicală.

18

Page 19: Curs2 SIM Master 2012

Bibliografie:[1] I. Stareţu – Elemente de robotică medicală şi protezare, Ed. Lux Libris, Braşov 2004[2] Fr. Kovacs, G. Cojocaru – Manipulatoare, roboţi şi aplicaţiile lor industriale, Ed. Facla, Timişoara, 1982[3] V. Dolga – Construcţia traductoarelor şi senzorilor, Ed. Facla, Timişoara[4] F. Puschel – Kunstliche Hande Kunstliche Arme, Technischer Verlag herbert Cram, Berlin, 1955[5] I. Kato – Mechanical hands illustrated, England, 1982*** Brevete de invenţie, alte surse

19