پروتز پا میتواند به کسانی که پای خود را از دست دادهاند، کمک کند تا راحتتر راه بروند. طرز حرکت، عملکرد و گاهی اوقات ظاهر آنها شبیه به پای واقعی است. به علاوه، علوم مربوط به طراحی و تولید پروتز در طول سالها پیشرفتهای چشمگیری داشته است به طوری که امروزه محصولات آنها میتوانند قدرت و امیدی که معلولین برای ادامه زندگی نیاز دارند را به آنها ببخشند. پروتزها، در طول زمان پیشرفت قابل توجهی داشته و از پاهای ساده پلاستیکی به کاشت اندامهای روباتیک رسیدهاند. پروتزهای کربنی پا، نمونهای از همین پیشرفتها هستند که میتوانند زندگی را برای کسانی که پایشان را از دست دادهاند، بسیار سادهتر کنند. الیاف کربنی بهترین گزینه برای ساخت پروتز پا یا همان پای مصنوعی است، چرا که نسبت به بسیاری از مواد در دسترستر بوده و سبکتر نیز هست.
در این مقاله، مزایا، کاربردها، معایب و هزینه ساخت پروتز کربنی پا را برایتان شرح خواهیم داد. البته، لازم به ذکر است که همیشه برای استفاده از پروتزهای پا میبایست به پزشک ماهر و باتجربهای مراجعه کنید که چنین درمانهایی را کاملاً بشناسد. مراجعه به چنین متخصصی ریسک ها و عوارض جانبی و همچنین دوره نقاهت درمانتان را کاهش میدهد.
کاربرد پروتز کربنی پا
چیزی که الیاف کربنی را به چنین ابزار مفیدی تبدیل کرده است استحکام بالای آن بعد از فرو بردنش در رزین است. در مرحله بعدی نیز، الیاف کربنی به یکدیگر تابیده شده و تقریباً به شکل نخ درمیآیند؛ و در اینجا عملاً میتوان آنها را به هر شکلی که نیاز باشد درآورد. این پروسه باعث ساخته شدن ماده سختی میشود که تقریباً شبیه پلاستیک بوده و با وجود داشتن استحکام کششی مشابه فولاد، بسیار سبک است. موقع ساختن پای مصنوعی استفاده از مادهای با چنین خصوصیاتی بسیار حیاتی است.
علاوه بر مردم عادی، اکثر ورزشکاران معلول از چنین پروتزهایی استفاده میکنند. دوندگان دو سرعت، دوندگان دو ماراتن، شناگران و ورزشکاران معمولاً پای مصنوعی کربنی را انتخاب میکنند. این پروتزها آنقدر بادوام هستند که ورزشکاران معلول میتوانند از آنها در طول شدیدترین تمرینات خود از آنها استفاده کنند؛ در عین حال آنها آنقدر سبک هستند که عملکرد ورزشکار اختلال ایجاد نمیکنند.
خصوصیات الیاف کربنی مورد استفاده در پروتز پا
استحکام بالا نسبت به وزن
استحکام یک ماده عبارت است از نیروی تحمل شده در واحد سطح در نقطه شکست، تقسیم بر چگالی آن ماده. تمام موادی که محکم و در عین حال سبک هستند نسبت استحکام به وزن مطلوبی دارند. به همین دلیل موادی مانند الیاف کربنی نسبت استحکام به وزن خیلی خوبی دارند.
سختی بالا
سختی یا سفتی یک ماده به وسیله مدول یانگ و میزان تغییر شکل آن ماده تحت فشار سنجیده میشود. سفتی پلاستیک تقویت شده با الیاف کربنی، ۴ برابر سفتی پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه، تقریباً ۲۰ برابر سفتی چوب کاج و ۵/۲ برابر سفتی آلومینیوم است.
مقاوم به خوردگی و از لحاظ شیمیایی پایدار
اگر چه خورد الیاف کربنی تخریب نمیشود اما رزین اپوکسی نسبت نور خورشید حساس بوده و میبایست در مقابل آن محافظت شود. سایر ماتریسها (موادی که الیاف کربنی به عنوان تقویت کننده در آنها قرار داده میشوند) هم ممکن است با چیزهای دیگری واکنش بدهند.
مقاومت به خستگی خوب
مقاومت به خستگی کامپوزیت های الیاف کربنی خوب است. البته، وقتی الیاف کربنی میشکند، به شکل فاجعه باری از هم گسسته میشوند یعنی تقریباً بدون هیچ مقدمهای این اتفاق میافتد. آسیب ناشی از خستگی کششی به شکل کاهش سفتی بروز میکند. معمولاً این کاهش سفتی زمانی رخ میدهد که تعداد چرخه های تنش وارد شده به ماده مورد نظر از عمر تعیین شده برای آن بیشتر شده باشد یا به عبارت عمر تعیین شده برای ماده کامپوزیت تمام شده باشد. البته بالا رفتن دما هم میتواند باعث کاهش سفتی شود.
استحکام کششی خوب
استحکام کششی یا استحکام نهایی عبارت است از حداکثر تنشی که یک ماده میتواند در حال کشیده شدن، تا قبل از باریک شدن یا شکست، تحمل کند. در اینجا باریک شدن به حالتی گفته میشود که در آن سطح مقطع نمونه شروع به کاهش قابل توجهی میکند. برای مثال، اگر نواری از یک کیسه پلاستیکی را جدا کرده و بکشید در جایی شروع به باریک شدن میکند، که واحد سنجش آن، نیرو بر واحد سطح است. مواد تُردی مثل الیاف کربنی، به دلیل وجود ترکهای داخلی، همیشه در یک سطح از فشار نمیشکنند. به علاوه، آنها تحت کششهای پایین میشکنند. در تستهای مربوطه، نمونهای با سطح مقطع ثابت به تدریج و با افزایش نیرو کشیده میشود تا جایی که نمونه تغییر شکل داده یا بشکند. الیافی مثل الیاف کربنی که تنها قطری معادل ۰۰۰۲/۰ اینچ دارند برای تست شدن ابتدا تبدیل به کامپوزیت شده و بعد به شکلهای مورد نظر درمیآیند.
نسوز/غیرقابل اشتعال
بسته به پروسه تولید و مواد تشکیل دهنده، الیاف کربنی میتوانند کاملاً نرم بوده و برای ساخت لباس ها آتش نشانی هم مورد استفاده قرار بگیرند. از آنجایی که الیاف کربنی از لحاظ شیمیایی نیز بسیار خنثی هستند، میتوان از آن در جاهایی که ترکیبی از آتش و مواد خورنده وجود دارد نیز استفاده کرد. پتوهای اطفاء حریق ساخته شده از الیاف کربنی نمونهای از همین کاربرد هستند.
غیرسمی و از لحاظ بیولوژیکی غیرفعال، با قابلیت عبور اشعه ایکس
این ویژگیها الیاف کربنی را به مادهای مناسب برای کاربردهای پزشکی تبدیل کردهاند. استفاده در پروتزها، ایمپلنتها و ترمیم تاندون، وسایل کار با اشعه ایکس و همچنین ابزارهای جراحی از جنس الیاف کربنی، همگی نمونههایی از کاربردهای این الیاف هستند. الیافهای کربن اگرچه سمی نیستند اما میتوانند بسیار آزار دهنده بوده و میبایست از قرار گرفتن طولانی مدت و بدون محافظ در معرض آنها جلوگیری شود. البته ماتریس (ماده اصلی که الیاف به آن اضافه میشوند) اپوکسی یا پلیاستر است که در هر دو صورت میتواند سمی بوده و میبایست در حین کار با آنها احتیاط لازم صورت بگیرد.
نسبتاً گران
الیاف کربن اگرچه دارای مزایایی مثل استحکام، سختی و سبکی است اما قیمت بالایی دارد. برای همین، جز در مواردی که مزیت سبک بودن اهمیت بسیار زیادی دارد، مثل صنعت هوافضا و وسایل مسابقات، غالباً استفاده از این ماده ارزش قیمت بالای آن را ندارد. در عین حال، محصولات ساخته شده از این الیاف هزینه تعمیر و نگهداری پایینی دارند که این یکی دیگر از مزایای آن محسوب میشود. از طرف دیگر، شهرت و جذابیت خاصی که الیاف کربنی دارد باعث شده که مصرف کنندگان حاضر باشند برای خرید محصولات ساخته شده از آن هزینه بالاتری بپردازند. البته در خیلی از موارد فایبرگلاس هم مشکل را حل میکند که در صورت استفاده از آن میتوانی پول قابل توجهی را صرفهجویی کرد.
شکننده
لایههای موجود در الیاف به وسیله باندهای کووالانت قوی شکل گرفتهاند. اما این ساختارهای برگه مانند اجازه میدهند که پروتز تهیه شده به راحتی دچار ترک شود. وقتی الیاف به هم پیوند میخورند، آنها (از بین همین ساختارهای برگه مانند) تحت فشار بسیار پایینی میشکنند.
معایب و مزایای پروتز کربنی پا
بعضی از مزایای الیاف کربن به خوبی شناخته شدهاند. اما مزایای اصلی اشیاء ساخته شده از الیاف کربن دوام و وزن سبک آنها است. به علاوه این محصولات در دماهای بالا و پایین انبساط و انقباض خیلی ناچیزی دارند. البته، با وجود همه این خصوصیات مثبت، غالباً محصولات الیاف کربن به دلیل هزینه بالای تولید جزء کالاهای لوکس به حساب میآیند. به علاوه، این ماده تحت فشار زیاد میشکند و به اندازه تیتانیوم دوام ندارد. الیاف کربن ممکن است آنقدر قوی باشند که بتوانند وزن انسان را تحمل کنند، اما اگر با نیروی مستقیمی که به اندازه کافی قوی باشد ضربهای به آنها وارد شود ترک میخورند.
با توجه به مطالب فوق، مزایا و معایب پروتز کربنی پا به شرح زیر است:
مزایا
- سبک وزن
- بسیار بادوام
- انعطافپذیر
- مقاوم حرارتی خوب
- استحکام بالا
معایب
- خیلی گران است.
- تحت فشار زیاد میشکند.
پروتز کربنی پا چه انواعی دارد؟
پروتزها، بسته به عملکردهای مورد نیاز برای پا و مچ پا، پیچیدگیهای مختلفی هستند. اکثر پروتزها از الیاف کربن یا فایبرگلاس ساخته میشوند و میتوانند به راحتی زیر بار وزن بدن بیمار خم شده و وقتی پا برداشته شد دوباره به حالت اول برگردند. این پروسه که به آن پاسخ دینامیک گفته میشود به شخص اجازه میدهد که به جلو حرکت کند. این پروتزها بسیار متنوع بوده و از پاهای سادهای که میتوانید با آنها رو سطوح صاف راه بروید تا پاهای رایانهای که میتوانید با آنها در دو ماراتن و سایر ورزشهای ماجراجویانه شرکت کنید را در برمیگیرند.
پروتزهای پا یک مکانیسم مچ پا- و- قوزک دارند که شامل انواع زیر است:
- مدل ساده: در این مدل قوزک و مچ پا ثابت هستند. البته ممکن است یک محور داشته باشد که اجازه بدهد مچ پا به طرف بالا و پایین حرکت کند.
- مدل پیچیده: این مدل یک قابلیت حرکت چند محوری دارد که باعث میشود بتوان با آن روی زمینهای ناهموار راه رفت.
- مدلِ با عملکرد بالا: این مدل به شما اجازه میدهد تا فعالیتهای شدیدتری مثل راه رفتن، پریدن و دویدن را انجام بدهید.
پروتزهای کربنی پا که یک مکانیسم زانو دارند شامل انواع زیر هستند:
- مکانیسم ساده: این گزینه را میتوان برای ایستادن و راه رفتن قفل کرده و برای نشستن فعال کرد.
- مکانیسم پیچیده: این گزینه با وزن فعال میشود، یعنی وقتی وزن روی پا قرار دارد قفل شده و وقتی هم که وزن برداشته میشود از حالت قفل خارج میشود تا پا بتواند موقع راه رفتن جلو برده شود.
- مکانیسم هیدرولیک با کنترل رایانهای: این نوع پروتز پا حسگرهایی دارد که بر حرکت نظارت میکنند تا اینکه بیمار بتواند به طبیعیترین شکل ممکن راه برود.
قبل از تجویز پروتز پای کربنی پزشک چه چیزهایی را از شما خواهد پرسید؟
شرایط قطع عضو هر کسی با دیگری متفاوت است. به علاوه، هرکسی کاندیدای مناسبی برای دریافت پروتز پا نیست، بنابراین خیلی مهم است که ابتدا مشخص کنید که واجد شرایط دریافت پروتز هستید یا خیر. برخی از پرسشهایی که ممکن است پزشکتان قبل از تجویز پروتز کربنی پا از شما بپرسد عبارتند از اینکه:
- آیا پای دیگرتان سالم است؟
- چقدر درد دارید؟
- پاقیمانده پایتان چقدر دامنه حرکتی دارد؟
- قبل از قطع عضو چقدر فعال بودید؟
- برای میزان و قابلیت حرکتتان چه اهدافی را در نظر گرفتهاید؟
عوامل دیگری که میتوانند بر تصمیم شما تأثیر بگذارند عبارتند از نوع قطع عضو و دلیل قطع عضو. معمولاً، استفاده از یک پروتز زیر زانو راحتتر از استفاده از یک پروتز بالای زانو است. اگر مفصل زانو سالم باشد، پروتز پا به تلاش کمتری برای حرکت نیاز داشته و انعطافپذیری بیشتری به شما میدهد. دلیل نیازتان به قطع عضو نیز مهم است چراکه میتواند بر سلامت باقیمانده پا تأثیر بگذارد.
اندازهگیری برای ساخت یک پای مصنوعی مناسب
زمان انتظار برای اندازهگیری (قالبگیری) پروتز از وقتی شروع میشود که ورم رفع شده و محل جراحی کاملاً بهبود پیدا کرده باشد که معمولاً ۲ تا ۶ ماه بعد از جراحی است. بعد از تحویل پا به بیمار فیزیوتراپی شروع میشود که بسته به وضعیت بیمار میتواند تا ۱۲ ماه طول بکشد. جلسات مربوط به تنظیم پروتز به مرور زمان و همگام با تغییرات بدن، و برای عادت به پای جدید و عملکرد و راحتی بیشتر آن انجام میشوند.
مراحل ساخت و فیتینگ پروتز کربنی پا
اندازهگیری و متعاقباً قالبگیری از پا برای ساخت یک پروتز پا میتواند مدتی زمان ببرد، البته اگر بدانید که این پروسه چگونه است، درک شما از نحوه عملکرد پا هم بهتر خواهد بود. از آنجایی که همه پاهای مصنوعی به یک شکل ساخته نمیشوند و با یکدیگر تفاوت دارند، شما میتوانید هنگام مراجعه به یک متخصص پروتز، با پاهای خاص موجود برای فعالیتهای خاص بیشتر آشنا شوید. دانستن اینکه یک پروتز پا چطور کار میکند، به شما کمک خواهد کرد تا جزئیات مربوط به مراحل زیر را نیز درک کنید:
قالبگیری
وقتی پای قطع شده بهبود پیدا کرد، متخصص پروتز اندازههای باقیمانده پا را به صورت دیجیتالی میگیرد. او با استفاده از اندازهها یک قالب تهیه کرده و از قالب هم برای ساخت یک پای مصنوعی کاملاً مناسب استفاده میکند.
فیتینگ پای مصنوعی
بعد از اینکه پای جدید در لابراتوار ساخته شد، باید برای فیتینگ (امتحان کردن و در صورت نیاز مناسبسازی اندازه) آن به مطب پزشکتان مراجعه کنید. البته، ممکن است به چند جلسه فیتینگ نیاز باشد تا مطمئن شوید که اندازه پای جدید کاملاً برایتان مناسب است.
ایجاد تغییرات لازم
این مرحله بسیاری مهمی است چراکه استفاده از پروتزی که اندازه مناسبی نداشته باشد میتواند مانع بهبودیتان شود. پای شما میبایست خیلی راحت و البته بدون لقی در سوکت پروتز جا بگیرد. در ادامه، میبایست تغییرات لازم انجام شود. به علاوه، مطمئن شوید که آستری سوکت پروتز هم راحت است.
انجام فیزیوتراپی
فیزیوتراپی به شما کمک خواهد کرد تا نحوه راه رفتن با پای مصنوعی جدیدتان را یاد بگیرید. به علاوه کمک میکند تا بدنتان با پروتز سازگار شود. با صبر و پشتکار میتوانید به پای جدیدتان عادت کنید.
عادت کردن به پای جدید
حتی بعد از اتمام فیزیوتراپی اولیه هم یادگیری راه رفتن با پای جدید میتواند سخت باشد. در صورت بروز هر یک از علائم زیر، لطفاً متخصص پروتز و تیم توانبخشیتان را مطلع کنید:
درد پای فانتوم
احساس ناراحتی و دردی که باعث میشود حس کنید پایتان هنوز وجود دارد ناشی از تغییرات عصبی، آسیب به اعصاب پیرامونی یا بیش فعالی عصب ها است. پزشک معمولاً برای رفع این درد مصرف مسکن های بدون نسخه را توصیه میکند.
هیپرهیدروز
تعریق بیش از حد که میتواند ناشی از نامناسب بودن اندازه پروتز پا باشد، معمولاً باعث مشکلات پوستی میشود. شکل باقی مانده پا تغییر میکند. معمولاً، این حالت بعد از گذشت یک سال از قطع پا اتفاق میافتد، چرا که بافت به مرور شکل ثابتتری به خود میگیرد. این تغییر باعث میشود که سوکت پروتز دیگر برای پا مناسب نباشد.
هزینه ساخت پروتز کربنی پا
قیمت پروتز کربنی پا برای هر کسی متفاوت است، البته معمولاً بیمه های سلامت انواع مختلف آن پوشش میدهند. پایی که شما احتیاج دارید به میزان قطع شدگی، نیازها و شرایطتان بستگی دارد. برای مثال، برخی بیمهها پاهای مصنوعی دارای کنترل رایانه ای را به شرطی پوشش میدهند که بیمار قدرت فیزیکی لازم را داشته و ثابت کند که مجبور است مسافت های طولانی را طی کرده و روی زمین های سخت و ناهموار راه برود. اگر بیمار بیشتر در خانه میماند، در این صورت شرکت بیمه فقط پروتزی را پوشش میدهد که او بتوانند با کمک آن در خانه رفت و آمد کند. برخی شرکت های بیمه نیز اگر به این نتیجه برسند که به پای مصنوعی ورزشکاری نیازی نیست، هزینه یک پای معمولی را پرداخت می کنند.
به یاد داشته باشید که ممکن است در طول زندگی نیاز باشد که پای مصنوعی تان را چند بار تعویض کنید. بسته به سن، رشد و سطح فعالیتتان، پروتز کربنی پای شما می تواند از چند ماه تا چندین سال دوام داشته باشد. اکثر معلولان در سال اول فقط یک پروتز پا دارند، اما بعداً به خاطر تغییرات فیزیکی بدنشان به یک پروتز دیگر هم نیاز پیدا میکنند.
اگر در مراحل اولیه از دست دادن پایتان هستید، باقیمانده پایتان ممکن است کوچک شود که در این صورت باید سوکت، آستری و حتی خود پروتز را تعویض کنید. همچنین تغییر در سطح فعالیت هم میتواند شما را نیازمند تعویض یا ترمیم پروتزتان کند. به علاوه، شما باید آستری، آستین و جوراب هایی هم تهیه کنید که همگی بین پروتز و باقیمانده پایتان قرار میگیرند.
چه عواملی بر قیمت پروتز کربنی پا تأثیر دارند؟
از آنجایی که هر پروتز کربنی پا میبایست متناسب با پای هر بیمار ساخته شود، قیمت نهایی میتواند از پیشبینیهای اولیه بیشتر باشد. مبلغ پرداختی به چند عامل بستگی دارد که فقط چند مورد از آنها به بیمار بستگی دارد. یکی از عوامل عمده نوع قطع بیمار است چراکه معمولاً قیمت پروتز زیر زانو کمتر از پروتزی است که به یک مفصل زانو هم نیاز دارد. یک پروتز تا بالای زانو برای ایجاد قابلیت خم شدن زانو به مکانیسمهای متفاوتی نیاز دارد.
عامل تعیین کننده دیگر، نوع پروتز مد نظر شما است. تفاوت هزینه پروتزهای کربنی به این شکل است: یک پروتز سادهی زیر زانو از یک پروتز انعطافپذیرتر زیر زانو ارزان تر است؛ پروتز دارای ابزارهای کمکی هیدرولیکی و مکانیکی مخصوص کمی گرانتر از پروتز پای انعطاف پذیر هستند؛ پاهایی که با کمک رایانه کار میکنند (کامپیوتری) گرانترین نوع پروتز پا هستند.
پرسشهای متداول
آیا الیاف کربن برای ساخت پروتز مناسب است؟
پروتزهای کربنی پا، زندگی را برای کسانی که پایشان را از دست دادهاند خیلی راحتتر میسازند. در طول سالیان متمادی، محققان تلاش کردهاند تا پروتزها را در دسترستر و سبکتر کنند که این باعث شده تا آنها هر سال بهتر از قبل شوند. و به همین دلیل است که الیاف کربن بهترین ماده برای ساخت پاهای مصنوعی است.
پروتز کربنی پا چیست؟
بلند کردن وزن بدن در حین قدم برداشتن منجر به خارج شدن پا از حالت فشردگی شده و باعث میشود که ماده تشکیل دهنده پروتز به شکل اولیه خود برگشته و انرژی ذخیره شده را آزاد کند. بنابراین، کامپوزیت الیاف کربنی در فاز ایستاده انرژی الاستیک را ذخیره کرده و در طول برداشتن قدم آن را آزاد میکند که این به حرکت رو به جلوی پا کمک میکند.
در پروتز پا از چه نوع الیاف کربن استفاده میشود؟
از بین سه کامپوزیت مورد استفاده (و در مواردی که تغییر شکلها ناچیز است) کامپوزیت الیاف کربنی بیش از همه از قانون هوک پیروی میکند. به عقیده ما، این دلیل اصلی استفاده از کامپوزیتهای کربن- اپوکسی برای پروتزهای پا است.
روزی چند ساعت میتوان یک پروتز کربنی پا را پوشید؟
هر وقت که پروتز را برمیدارد پایتان را بررسی کنید. اگر مشکلی وجود نداشت میتوانید زمان پوشیدن روزانهی آن را افزایش بدهید. برای مثال، روز سوم، پروتز را در سه نوبت ۴۵ دقیقهای بپوشید، در روز چهارم در سه نوبت ۶۰ دقیقهای و همینطور زمان را زیاد کنید. البته، این مثال فقط برای نشان دادن نحوه افزایش زمان استفاده روزانه از پروتز پا بوده و شما میتوانید با کمک پزشکتان برنامهای را برای این کار تهیه کنید.
پروتز کربنی پا چطور عمل میکند؟
یکی از جدیدترین نوآوریها در این زمینه، استفاده از عضلات باقیمانده پای قطع شده برای تولید سیگنالها و پالسهای الکتریکی است تا بتوان با آنها پای مصنوعی را به حرکت درآورد. در این روش، الکترودهایی در پوست پا قرار گرفته و با خواندن انقباضات عضلات سیگنالهایی را به پروتز ارسال کرده و باعث حرکت آن میشود.
آیا میتوانم در حالی که پای مصنوعیام را پوشیدهام بخوابم؟
وقتی برنامه افزایش زمان را تکمیل کردید، میتوانید تمام روز پای مصنوعیتان را بپوشید البته به جز شبها هنگام خواب.
آیا میتوانم با پروتز کربنی پا دوش بگیرم؟
پروتز کربنی پا را به دلیل ترکیبات فلزیاش نمیتوان زیر دوش برد؛ برای همین باید راه بیخطری پیدا کنید که بتوانید بدون پای مصنوعیتان دوش بگیرید.
پروتز پا را هر چند وقت یک بار باید تعویض کرد؟
گاهی اوقات متخصص پروتز توصیه میکند پروتزی که دارید را تنظیم و اصلاح کرده یا یکی از قطعات آن را تعویض کنید. البته، معمولاً متخصص هر سه تا پنج سال یک بار تعویض پروتز را توصیه میکند. گذشته از این، اگر قطعات جدیدی برای پروتزتان دریافت کردید حتماً وقت بگذارید و با عملکرد تک تک آنها به خوبی آشنا شوید.
چقدر طول می کشد تا راه رفتن با پای مصنوعی را یاد بگیرم؟
در کل، این پروسه یادگیری میتواند تا یک سال طول بکشد، خصوصاً اگر پایتان را از بالای زانو از دست داده باشید. به یاد داشته باشید که کسب اعتماد به نفس و حفظ سلامت مهمترین عوامل در پروسه یادگیری راه رفتن با پروتز کربنی پا هستند.