Epo Iulianatrocan1434 [304863]

PROIECT

LA

ECHIPAMENTE DE ORTEZARE

ȘI PROTEZARE

TEMA PROIECTULUI:

Proiectarea unei proteze de mana cu comanda mioelectrica

Profesor coordonator: Student:

S.L.Dr. Ing. [anonimizat] 1434 ESM

Bucuresti

An universitar

2019-2020

CUPRINS

Introducere NECESITATEA SI OPORTUNITATEA TEMEI……………………………………………………………………3

Capitolul 1 STUDII ȘI CERCETĂRI CU CARACTER MEDICAL…………………………………………………………….5

1.1.Anatomia funcțională a mâinii umane …………………………………………………………………………………………………..5

1.1.1.Scheletul mainii………………………………………………………………………………………………………………………………….5

1.1.2.Articulatiile mainii……………………………………………………………………………………………………………………………..6

1.1.3.Tesutul nervos de la nivelul mainii………………………………………………………………………………………………………8

1.1.4.Musculatura mainii…………………………………………………………………………………………………………………………….9

1.2. Biomecanica mâinii umane ………………………………………………………………………………………………………………11

1.3. Evaluarea cinematică(kinematica) a mâinii umane ……………………………………………………………………………..14

1.4. Problematica substituirii tehnice a mâinii umane………………………………………………………………………………..16

1.5. Amputatiile la nivelul mainii……………………………………………………………………………………………………………….17

1.6. Clasificarea protezelor………………………………………………………………………………………………………………………..18

Capitolul 2 STADIUL ACTUAL IN DOMENIUL PROTEZĂRII MAINII UMANE………………………………….21

2.1. Soluții brevetate ………………………………………………………………………………………………………………………………..21

2.2. Soluții comercializate…………………………………………………………………………………………………………………………29

2.3.Solutii experimentale…………………………………………………………………………………………………………………………..31

Capitolul 3 PREZENTAREA SOLUȚIEI PROIECTATE………………………………………………………………………..34

3.1 Caracteristici tehnice…………………………………………………………………………………………………………………………34

3.2. Schema bloc.Descriere functionala…………………………………………………………………………………………………..

3.3. Schema cinematica.Descriere functionala…………………………………………………………………………………………

3.4. Model 3D*(optional)

Capitolul 4.MEMORIU DE CALCUL……………………………………………………………………………………………………

4.1 Calculul cinematic și de dimensionare………………………………………………………………………………………………

4.2.. Calculul cinetostatic și dinamic………………………………………………………………………………………………………

4.2.1. Calculul forței de strângere…………………………………………………………………………………………………………..

4.2.2.Puterea motorului………………………………………………………………………………………………………………………….

4.3.Alegerea motorului…………………………………………………………………………………………………………………………..

4.4.Calcule de rezistenta………………………………………………………………………………………………………………………..

Capitolul 5.BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………………………………….

Enuntul temei:

Sa se proiecteze o proteza de mana cu comanda mioelectrica destinata uni subiect cu amputatie unilaterala de membru drept care sa poata fi utilizata inclusiv la amputatiile de dizarticulatie de mana.

Proteza va respecta datele antropometrice ale pacientului in conformitate cu tipul activitatiilor pe care le desfasoara si cu capacitatile sale functionale.

Introducere

NECESITATEA SI OPORTUNITATEA TEMEI

Organizația Mondială a Sănătății estimează că 30 de milioane de oameni au nevoie de dispozitive protetice și ortezice – cu toate acestea, peste 75 la sută dintre țările în curs de dezvoltare nu au un program de formare pentru protezare si ortezare, ceea ce duce adesea la o acoperire clinică mai slabă a pacienților.

Proteza membrelor superioare a avut o istorie relativ scurtă înregistrată, de aproximativ un secol, în România:

Chirurgul ortoped Ghiulamila a condus singurul atelier de protetică în România în anii precedenți Primul Razboi Mondial. Între 1916 și 1918, primul atelier de protetică recunoscut oficial a fost deschis în Iași, cu scopul de a asigura protetice pentru soldați și civili răniți în primul război mondial.

În 1921, doctorul Al. Radulescu a inceput sa desfasoare activități ale Institutului de Ortopedie din Cluj. El va fi cel care va prelua atelierul de protetică din Cluj, rămânând ca anexă după ce Institutul a devenit Spitalul de ortopedie.

Aproape două decenii mai târziu, în 1940, atelierul a fost mutat la București, cu personalul calificat care a lucrat acolo; în capitala, atelierul a văzut o creștere a activității și a personalului (până la 125 de calificați lucrători), cu deschiderea unei noi secțiuni.

Starea actuală a corpului superior protetica din România a fost cea a unui domeniu în dezvoltare,

cu câteva succese notabile și o mare posibilitate pentru inovație și originalitate.

Mâna este unul dintre cele mai complicate segmente de membru ale organismului uman, datorita adaptării structurale și funcționale la complexitatea activităților umane. Traumatismele severe ale mâinii, creează un handicap major. Mâna omului este o capodoperă de complexitate mecanică, capabila să efectueze manipulări motorii fine dar și de forță deopotrivă. Proiectarea unui model de protezare a mâinii omului, care este apropiat de mișcările naturale ale acesteia, necesită o mare complexitate de detalii anatomice care urmează să fie modelate și simulate.

Mișcarea modelului de mână trebuie sa fie controlată de contracția musculară creată de mușchii artificiali. Se dorește realizarea unui model hibrid pentru a transforma valorile date de contracția reală a mușchilor în acționarea falangelor. Mușchii artificiali controlează direct rotirea oaselor bazate pe date anatomice și legi mecanice, și pot deforma țesutul pielii artificiale cu ajutorul unui sistem de arcuri. Proteza va trebui să prezinte și să realizeze mișcările corecte din punct de vedere anatomic și fizic. Mâinile joacă un rol vital în fiecare aspect al vieții noastre de zi cu zi. Este nevoie de ele pentru a mânca, a scrie, a lucra, a comunica, a juca într-un cuvânt pentru toate activitățile.

Un clinician care este specializat în această abilitate – un protetist – va lucra cu pacienții pentru a lua măsurători ale membrului lor și a modela o priză special pentru acel pacient. De asemenea, vor lucra cu pacienții în timp ce învață să folosească dispozitivul și pe măsură ce îmbătrânesc – părțile protetice se pot descompune, membrul amputat se poate schimba în dimensiune în timp, iar un pacient poate prezenta și afecțiuni ale pielii cauzate de mișcarea soclului.

Cercetatorii trebuie sa tina cont de toate componentele si procesele ce intregesc proteza:

Realizarea protezelor clasice sau inteligente care sa inlocuiasca partile corpului, pe care oamenii le pierd in urma accidentelor, utilizabile nu numai estetice, este visul oricarui cercetator, iar proteza bionica reprezinta telul suprem.

Capitolul 1

STUDII ȘI CERCETĂRI CU CARACTER MEDICAL

1.1.Anatomia funcțională a mâinii umane

1.1.1.Scheletul mainii

Mana(Regio manus) reprezintă segmentul terminal al membrului superior situat periferic de linia ce unește vârfurile apofizelor stiloide. Poate fi împǎrțitǎ în douǎ porțiuni:

proximalǎ – mâna propriu-zisǎ ce corespunde scheletului metacarpian

distalǎ reprezentată de cele 5 degete corespunzǎtoare scheletului falangian.

Mâna propriu-zisǎ se subîmparte într-o regiune palmarǎ și una dorsalǎ.

• Regiunea palmarǎ are o formǎ concavǎ cu o depresiune centralǎ delimitatǎ între eminența tenarǎ (lateral) și cea hipotenarǎ (medial) ambele date de masa muscularǎ a policelui, respectiv a degetului mic.

• Distal prezintǎ trei proeminențe rotunjite situate în dreptul degetelor mediu și inelar, în dreptul cǎrora se pot dezvolta clavusuri .

Scheletul mainii este subdivizat in trei segmente: carpul sau oasele incheieturii mainii; metacarpul sau oasele palmei; si falangele sau oasele degetelor.

Oasele carpiene (Ossa Carpi), in numar de 8, sunt aranjate in doua randuri.:

Primul rand: navicular, lunate, triunghiular (triquetra), si pisiform;

Randul distal: trapez, trapezoid, capitat, si hamat.

Fiecare os (exceptind pisiformul) prezinta sase suprafate:

suprafetele volara sau anterioara si dorsala sau posteriora sunt aspre, pentru insertii ligamentare.

Suprafetele superioare sau proximale, si inferioare sau distale sunt articulare;

suprafetele mediale si laterale sunt de asemenea articulare.

Metacarpul.

Consta din 5 oase cilindrice care se numeroteaza din lateral (ossa metacarpalia I-V);

Fiecare are un corp si doua extremitati.

Falangele mainii(14)

Fiecare deget are trei falange, cu excepția policelui, care are două.

Corpul falangelor este scurt, prismatic triunghiular, una dintre fețe fiind palmară. Baza falangelor prezintă o cavitate articulară concavă, cea proximală destinată capului metacarpienelor, cele mijlocii și distale pentru trohleea falangelor.

falangele unghiale = cele distale

1.1.2.Articulatiile mainii

Articulatiile ce se regasesc la nivelul mainii sunt:

1.Articulatia radiocarpiana

2. Articulatiile Intercarpiene

3.Articulatiile carpo-metacarpiene

4.Articulațiile metacarpofalangiene

5. Articulațiile interfalangiene

Articulatia radiocarpiana

-este o articulatie condiloida formata superior de capatul inferior al radiusului si suprafata inferioara a discului articular, (cavitatea primitoare); si inferior de navicular, lunat, si triunghiular (formeaza condilul).

Articulatia este inconjurata de capsula, intarita de ligamente.Capsula articulară este fortificată de ligamentele colaterale ulnar și radial și de ligamentele radiocarpiene palmar și dorsal.

Miscarile permise in aceasta articulatie sunt :

flexia, extensia, abductia, adductia, si circumductia.

Aceasta articulatie este considerate articulatia propriu-zisa a incheieturii mainii, in care sunt permise toate miscarile cu exceptia rotatiei.

Flexia si extensia sunt cele mai libere.

Sunt permise adductia (sau flexia ulnara) si abductia (sau flexia radiala). (prima este mai ampla decat cea de a doua, datorita scurtimii procesului stiloid al ulnei).

Circumductia este permisa prin miscari combinate si consecutive de adductie, extensie, abductie, si flexie.

*Rotatia propriu-zisa nu e posibila, dar efectul ei se obtine prin pronatie si supinatie ale radiusului pe ulna.

Articulatiile Intercarpiene

Pot fi subdivizate in trei:

Articulatiile Randului Proximal al Oaselor Carpiene

Articulatiile Randului Distal al Oaselor Carpiene

Articulatiile celor doua Randuri intre Ele(*Articulatia mediocarpiana)

Sunt articulatii cu delicate miscari de alunecare in toate directiile.

*Articulatia mediocarpiana

Fiecare os carpian se articulează cu oasele carpiene adiacente, prin articulații sinoviale, în care se produc mișcări fine.

O articulație distinctă se găsește între oasele scafoid, semilunar și piramidal situate proximal și oasele trapez, trapezoid, capitat și hamat situate distal, la acest nivel putându-se produce o mișcare mai amplă.

In articulatia mediocarpiana sunt permise flexia si extensia (mai ales) si o usoara rotatie.

Articulațiile carpo-metacarpiene

Cele patru articulații dintre carpiene și metacarpiene sunt articulații sinoviale neregulate, în care se produc mișcări de foarte mică amplitudine.

Articulațiile metacarpofalangiene

Acestea sunt articulații sinoviale cotilice. Suprafața articulară ușor concavă a falangei proximale se articulează cu suprafața convexă a capului metacarpianului, parțial divizat în doi condili pe fața palmară. Fiecare articulație este înconjurată de o capsulă fibroasă întărită anterior de un ligament palmar și lateral de două ligamente colaterale. Dorsal, rolul de ligamente îl joacă tendoanele extensorilor.

Articulațiile interfalangiene

Sunt foarte asemănătoare structural cu cele metacarpofalangiene, însă permit doar mișcările de flexiune și extensiune, fiind articulații uniaxiale.

Fiecare are cîte un ligament palmar și două ligamente colaterale.

Flexiunea este produsă de flexorii lungi ai degetelor și policelui.

Extensiunea este produsă de extensorul degetelor și extensorul lung al policelui, iar atunci cînd se combină cu flexiunea din articulațiile metacarpofalagiene (care exclude extensorii lungi), este produsă de mușchii interosoși și lombricali.

1.1.3. Tesutul nervos de la nivelul mainii

Nervul Radial Ramurile locale ale nervilor radial și ulnar inervează tegumentul feței dorsale a mâinii și degetelor. Merge spre dosul mâinii unde se divide în nervii digitali dorsali ai policelui, indexului, mediusului și jumătății laterale a inelarului.

Nervul Ulnar Ramura dorsală a nervului ulnar trece pe partea internă a dosului mâinii,unde prin nervii digitali dorsali inervează jumătatea medială a inelarului și degetul mic.Nervul ulnar inervează tegumentul jumătății mediale a mâinii, precum și marginile adiacente ale ultimelor trei degete în totalitate; Nervul ulnar traversează retinaculul flexorilor, inferior retinaculului nervul se divide în ramurile sale terminale: – ramura cutanată palmară este destinată tegumentului hipotenarului; – ramura palmară se împarte într-o ramură superficială și una profundă. Ramura superficială furnizează un nerv digital palmar comun, care emite trei nervi digitali palmari proprii pentru fața palmară a ultimelor trei margini de degete. De asemenea, inervează și tegumentul feței dorsale a falangei distale a acestor margini. Ramura profundă a nervului ulnar este un alt nerv motor important al mâinii. Împreună cu ramura profundă a nervului ulnar, el trece spre mușchii eminenței hipotenare pe care o inervează. Apoi, merge lateral, traversând palma pe sub tendoanele mușchilor flexori și inervează cei doi mușchi lombricali mediali, mușchii interosoși, ambele capete ale mușchiului adductor al policelui și mușchiul flexor scurt al policelui.

Nervul Median Nervul median la nivelul retinaculului flexorilor se divide în mai multe ramuri. Cea mai laterală este o ramură musculară importantă, care merge lateral și proximal spre eminența tenară, unde inervează flexorul scurt al policelui, abductorul scurt al policelui și opozantul policelui. În continuare emite trei nervi digitali palmari comuni. La nivelul degetelor aceștia furnizează șapte nervi digitali palmari proprii. Primul nerv emite trei ramuri destinate celor două laturi ale policelui și marginii laterale a indexului, al doilea dă ramuri pentru marginile adiacente ale indexului și mediusului, iar al treilea marginilor vecine ale radiusului și inelarului.Nervii digitali palmari proprii, nervi senzitivi, inervează suprafața palmară a primelor șapte margini de degete, iar pe fața dorsală tegumentul falangei terminale a acelorași margini.

1.1.4.Musculatura mainii

1.2.Biomecanica mainii umane

1.2.1.Biomecanica articulatiilor-generalitati

Fl/Ex – flexia/extensia în articulația cotului; Pr/Su – pronația /supinația la nivelul antebrațului;

Fu/Fv flexia ulnară/radială în încheietura mâinii

Fd/Fp flexia dorsală/palmară în încheietura mâinii

P-Palmara;D-Dorsala

Biomecanica incheieturii mainii Biomecanica degetelor

1.2.2.Descrierea miscarilor. Gama unghiulara a articulatiilor

Modelul articulațiilor mâinii

In plan sagital carpul poate executa miscari de:

• flexie palmara cu o amplitudine activa de 80°, flexia pasiva poate atinge 90°.

• extensia poate atinge activ 60°, iar pasiv 80°.

In plan frontal:

• inclinatie cubitala sau adductie, amplitudine normala este de 30°

• inclinatia radiala este o miscare de inclinatie in abductie de 15°

Palma poate lua forma de caus putandu-se astfel adapta oricarei forme de obiect, pornind de la eminenta hipotenara spre baza articulatiei metacarpo-falangiene, daca metacarpianul III poate fi considerat ca fiind fixat pe carp, celelalte carpiene nu au aceeasi fixitate. Asfel:

• metacarpul II se mobilizeaza intre 0 si 5.

• metacarpul IV intre 5 -10 .

• metacarpul V intre 10 -15 .

Flexia metacarpianului V se asociaza cu o inclinare cubitala si rotatie externa care amplifica efectul de caus al mainii.

Pentru fiecare deget exista III articulatii:

• ultimele II articulatii distale (interfalangiene) nu permit decat miscari de flexie si extensie;

• articulatiile metacarpo-falangiene pemit trei grade de libertate.

Mobilitatea metacarpo-falangiana

Carpul metacarpian este convex atat in plan sagital cat si in plan frontal, ceea ce permite miscari de flexie-extensie in plan sagital si de adductie-abductie in plan frontal. Ligamentele laterale sunt oblice in sus si inainte si sunt intinse in flexie si destinse in extensie. Pozitia 0 este cea in care falanga este in prelungirea metacarpului. Flexia antreneaza inchiderea lantului digital si conduce la atitudinea de pumn inchis.

Amplitudinea de flexie activa este 90 si creste de la cel de-al doilea la cel de-al cincelea deget, putand ajunge aici la 110 .Flexia pasiva in medie este superioara cu 10 celei active.

Miscarile in plan frontal

Aceste miscari nu sunt posibile decat daca degetele sunt in extensie in pozitia 0 sau in usoara flexie. Aceste miscari nu sunt posibile cu degetele flectate,.dupa nomenclatura internationala axul de referinta este al treilea deget. El poate efectua miscari de inclinatie laterala adica de adductie si abductie, la fel ca celelalte degete, in acest fel putem vorbi de indepartarea si apropierea degetelor.

Amplitudinea globala a miscarii de adductie si abductie activa si pasiva este in medie 30°-40°. Miscarea de adductie si abductie nu este pura, fiind asociata intotdeauna cu o rotatie axiala.

Miscarile de rotatie axiala se asociaza totdeauna miscarilor de adductie si abductie. La nivelul indexului, unde muschii intrinseci sunt cei mai diferentiati, exista o circumductie active. Istabilitatea articulatiilor metacarpo-falangiene poate fi observata dupa traumatisme care intereseaza ligamentele laterale de la nivelul acestor articulatii.

Mobilitatea articulatiilor interfalangiene

Articulatiile interfalangiene sunt articulatii in forma de scripete si permit doar miscari de flexie-extensie.

La articulatiile interfalangiene proximale flexia activa si pasiva este in medie 100°; Extensia activa si pasiva la acest nivel este de 0°.

La articulatiile interfalangiene distale flexia activa si pasiva este in medie 70°, extensia activa de 5°, iar extensia pasiva la acest nivel este intre 20°-40°.

Flexia completa a degetelor conduce normal la un contact direct al pulpei digitale cu fata palmara a primei falange. Cand toate degetele sunt flectate numai din articulatiile interfalangiene, pulpa degetelor atinge plica palmara distala moment in care articulatiile metacarpo-falangiene sunt in extensie. Cand degetele sunt flectate din ambele articulatii interfalangiene si din articulatiile metacarpo-falangiene pulpa degetelor va atinge plica palmara proximala.

In deficitul de flexie a degetelor determinarea acestuia se face prin masurarea distantei care separa pulpa degetelor de palma.

Miscarile policelui

Bilantul articular al policelui si al celorlalte degete, trebuie integrat in functia globala a mainii.

Bilantul articular trebuie sa fie atat analitic, cat si sintetic. Bilantul sintetic, avand cea mai mare importanta, va trebui completat cu diferite aspecte ale prehensiunii. Bilantul analitic include examenul celor trei articulatii ale policelui.

Unul dintre cele trei teste de masurare care permit aprecierea obiectiva a functiilor policelui este

“Marea cursa a lui Duparc” –Policele descrie un unghi cu palma de 100°-120°.

Supletea trapezo-metacarpiana se poate aprecia cautand miscarile de rotatie axiala. Amplitudinea de rotatie axiala a primului metacarpian se poate aprecia manipuland prima falanga a policelui fiind puternic flectata pentru a o bloca. Stabilitatea trapezo-metacarpiana se poate aprecia incercand sa rasucim primul metacarpian in afara, incercand a creea o luxatie sau o subluxatie trapezo-metacarpiana.

Miscarile de lateralitate fiziologice in extensie sunt mult mai reduse decat cele din alte articulatii metacarpo-falangiene. In flexie completa articulatia este completa.

In extensie sau in flexie mica, lateralitatea in valgus este de amplitudine scazuta. Ea este franata de catre ligamentul lateral intern a carui integritate este indispensabila pentru ca policele sa nu se relaxeze in principalele momente ale prehensiunii. Extensia atinge adesea 10°-30°.

Flexia este adesea de amplitudine mica 30°-40°.

Articulatia interfalangiana nu permite decat miscari de flexie-extensie. Flexia este in medie de 80°-90°, extensia activa 10°, extensia pasiva 30°. Variatiile individuale pot fi importante.

Prehensiunea

Este o functie complexa a mainii si presupune intrunirea mai multor conditii indispensabile e

pentru realizarea ei. Ea evidentiaza cel mai bine capactitatiile functionale in activitati desfasurate de om cu ajutorul mainii.

Din punct de vedere biomecanic, se descriu mai multe forme de prehensiune:

1.3.Evaluarea cinematica a mainii umane

1.3.1.Principalele functii si mecanisme cinematice

Principalele functii cinematice ale membrului superior sunt :

– pozitionarea mâinii

– orientarea mâinii

– prehensiunea

Corespunzator celor trei tipuri de functii cinematice in structura biomecanica a membrului superior se pot deosebi 3 subsisteme si anume:

– biomecanismul de pozitionare

– biomecanismul de orientare

– biomecanismul de prehensiune

In aceste biomecanisme componentele trebuie sa respecte urmatoarele date antropometrice si rapoarte:

1.3.2. Calculul gradului de mobilitate

Formula de calcul a gradului de mobilitate:

Gradul de mobilitate (M) al mecanismului sau gradul de libertate (L) al unui lantcinematic reprezinta numarul de parametri (coordonate) independenti necesari pentru a defini configuratia sistemului mecanic (pozitiile tuturor elementelor) la un moment dat, relativ la un sistem de coordonate atasat bazei, respectiv unui element al lantului cinematic.

Gradul de mobilitate se foloseste pentru a verifica existenta unui mecanism, deoarece intr-un mecanism trebuie indeplinita conditia: M> 0.
1.4.Problematica substituirii tehnice a mainii umane

Amputația membrului superior reprezintă o metodă terapeutică extremă de salvare a vieții unui pacient ce se aplică în cazul unor traumatisme sau tumori cu efecte de ordin social, psihic, estetic și funcțional.

Obiectul manipulat determină prin formă, greutate și mărime forța necesară, influențând atât sistemul de protezare cât și amputatul.

Principiul de bază în proiectarea protezelor și aparatului ortopedic este ca acesta să îndeplinească cât mai bine funcția memebrului afectat.

Condițiile elementare impuse sistemului de protezare sunt urmatoarele: 1. să fie cât mai conform cu bontul astfel încât prehensiunea, sprijinul sau deplasarea să nu producă leziuni; 2. să permită o circulație sanguină optimă care să intrețină starea de integritate a părților moi și mai ales a musculaturii bontului; 3. să fie funcțională pentru a permite reabilitarea individului sau reîncadrarea lui în viața socială; 4. să fie ușoare, estetice și neșocante pentru a evita instalarea complexelor de inferioritate. Structura și caracteristicile tehnice ce se impun protezelor se stabilesc în raport cu datele de anatomie funcțională și biomecanice specifice membrului afectat.

Aspecte importante în protezare:

• nivelul de amputație; • condițiile impuse de bont; • obiective individuale și activități specifice

1.5.Amputatiile la nivelul mainii

Practica amputațiilor și a dezarticulațiilor reprezintă cea mai veche ramură a activității chirurgicale, iar primele descrieri ale unor tehnici elementare de specialitate sunt evocate în scris de Hippocrate si Celsius.

Pierderea unui segment corporal, unilateral sau bilateral, precum și diferite leziuni ce afectează o functie fiziologică sau creeaza o atitudine vicioasa a aparatului locomotor, dau nastere unui traumatism psihic, cu reacții profunde asupra invalidului. Completarea unui membru amputat este unul din capitolele cele mai importante din domeniul protetic și este și parte de sine statatoare a biomecanicii și terapeuticii, aceasta fiind o problemă de cooperare între medicul chirurg și tehnicianul ortoped.

1.5.1.Tipuri de amputari

Amputarile se impart in amputatii minore (secundare) si majore (primare). Medicii specializati in chirurgie vasculara au o vasta experienta in acest tip de interventie chirurgicala.

Amputarile minore presupun ablatia unei parti dintr-un membru (un deget sau o pate din acesta, de exemplu). Amputarea de raza este o forma particulara de amputare minora, caz in care un deget si o parte a osului metatarsian sunt indepartate.

Amputarile majore presupun ablatia intregului membru.

1.5.2. Cauzele amputarii

boli – cum ar fi afectiuni ale vaselor de sange (boala vasculara periferica), diabet zaharat,

problem de coagulare (cheaguri de sange) sau osteomielita.

traumatisme – 75% dintre amputarile extremitatilor superioare sunt rezultatul unor traumatisme.

chirurgie – pentru eliminarea tumorilor de oase si muschi.

1.6.Clasificarea protezelor

Corespunzător cazuzisticii medicale, s-au conturat două mari grupe de aparate si dispozitive de protezare:

A. aparate care suplinesc funcționarea unui organ existent, dar care are capacitatile funcționale diminuate prin îmbolnăvire;

B. aparate care înlocuiesc organul în totalitate care trebuie eliminat datorită deteriorării sau distrugerii sale.

1. Clasificarea protezelor în funcție de amputație:

– proteze parțiale de mână; – proteze de antebraț; – proteze de dezarticulație de mână; – proteze de dezarticulație de cot; – proteze de braț; – proteze de umăr.

2. Clasificarea protezelor în funcție de funcționalitate:

a) Proteze active:

-cu energie corporală:

– forță directă;

– forță indirectă.

-cu energie extracorporală:

– electrice:

– control mioelectric;

– control prin întrerupătoare.

b) Proteze pasive:

– estetice; – de lucru.

3. Clasificarea protezelor în funcție de criteriul comercial:

– proteze cosmetice;

– proteze cu comandă mioelectrică;

Proteze cu comandă mioelectrică – sunt acționate prin energie extracorporală, funcționarea lor fiind condiționată de capacitatea pacientului de a acționa izolat diferite grupe de mușchi și de a produce prin contracția lor semnale mioelectrice suficient de intense.

Se folosesc îndeosebi la amputațiile de antebraț, la cele de nivel superior apărând dificultatea obținerii de către pacient a unor semnale distincte pentru comanda diferitelor grade de libertate.

– proteze cu comandă prin tracțiune;

Proteze cu comandă prin tracțiune – acționarea se realizează cu energie corporală prin utilizarea unui ham comandat prin miscarea bontului sau omoplatului. Se determină astfel miscarile de baza – prehensiune – și pronație, precum și flexii – extensii – se folosesc în special la amputațiile de antebraț.

Dezavantaje: complexitatea mare a hamului creată de protezele cu funcționalitate ridicată care impune pacientului stăpânirea unor mișcări variate, deci o lungă perioadă de instruire

– proteze hibride- se obțin prin combinarea forței corporale cu cea extracorporală.

4.Clasificarea protezelor dupa tipul de prindere:

Proteze de tip Hook;

Proteze cu degete articulate de tip mana mecanica;

Proteze cu degete rigide de tip mana mecanica;

Proteza cu degete articulate Proteza cu degete rigide Poteza de tip Hook

de tip mana mecanica de tip mana mecanica

Capitolul 2

STADIUL ACTUAL IN DOMENIUL PROTEZĂRII MAINII UMANE

Sunt cunoscute protezele actuale utilizate în cazurile de amputație a membrului superior uman. Dezavantajele protezelor actuale constau în aceea ca acestea nu reproduc toate mișcările mâinii sau degetelor umane, deci nu reproduc prizele de strângere proprii mâinii umane, au preț de cost mare, făcând imposibilă achiziționarea acestora de către pacienți cu venituri mici, în timp ce, din punct de vedere estetic, acestea nu conferă utilizatorului protezei încredere în utilizarea cotidiană, foarte puține realizări în acest domeniu având aspect antropomorfic.

În cazul protezării membrului superior uman, principalele constrângeri pe care trebuie să le îndeplinească o proteză modernă sunt: respectarea amplitudinilor mișcărilor de flexie-extensie și abducție-adducție ale degetelor și mâinii, respectarea constrângerii legate de masă, care trebuie sa fie apropiată cu cea a componentei anatomice pe care proteza o înlocuiește, respectiv, mâna sau membrul superior uman și, nu în ultimul rând, aspectul protezei care, în mod ideal, ar trebui să fie integrat ușor în corpul pacientului.

2.1.Solutii brevetate

2.1.1.Solutii brevetate pentru protezele clasice/ conventionale cu degete rigide

Brevet nr. 178420 Al/2018/Barcelona, ES (WO)

Proteză mioelectrică

Această invenție este aplicabilă în protezele mioelectrice pentru membrul superior, echipate cu o unitate de strângere electromecanică a mâinii și a încheieturii.

În exemplul de realizare prezentat în figura atașată, proteza mioelectrică (1) cuprinde: o mână electromecanică (2), cu o funcție de clemă unică; o unitate de rotire a încheieturii (3) și o sursă de alimentare (4).Proteza mioelectrică (1) cuprinde patru electrozi de intrare (21: 22, 31, 32) plasate strategic pentru a colecta, fiecare dintre ele, un puls mioelectric diferențiat de la utilizator sau pacient. Primii 2 electrozi (21, 22), destinati deschiderii și închiderii mâinii sunt conectați la un procesor (23) al mânerului electromecanic (2) și ceilalti doi electrozi (31, 32), destinati rotirii încheieturii sunt conectati la un procesor (33) al unității de rotație (3).

Această proteză permite încheieturii să se rotească în timp ce deschide sau închide mâna.

Proteza mioelectrică prezentata are caracteristici care vizează realizarea controlului independent al mișcării de deschidere sau închidere a mâinii și a rotației încheieturii, astfel încât mișcările menționate pot fi efectuate simultan.

Particularitate: cuprinde patru electrozi de intrare, aranjați în proteză într-o manieră adecvată pentru captarea de către fiecare dintre ei a unui impuls mioelectric independent de pacient sau utilizator; fiind conectat doi primii electrozi responsabili de deschiderea și închiderea mâinii la un procesor al mâinii electromecanice; și doi alți electrozi, responsabili de mișcarea de rotație a încheieturii la un procesor de o unitate de rotație a încheieturii.Cu aceste caracteristici, primii doi electrozi furnizează semnale adecvate pentru a efectua deschiderea și închiderea mâinilor; și doi alți electrozi, furnizează semnale adecvate pentru rotația încheieturii (pronație și supinație).

Avantaj:

Utilizatorii cu capacitate pentru acest lucru pot utiliza cei patru electrozi în mod independent sau în combinație, combinând mișcarea de rotație a încheieturii cu mișcarea de deschidere și închidere a mâinii într-un mod foarte natural și simultan, rezultând o îmbunătățire substanțială în comparație cu protezele actuale de acest tip.

Prin urmare, în proteza mioelectrică a invenției cu patru canale de intrare, mișcările de deschidere și închidere ale mâinii și mișcările de cotitură ale încheieturii sunt total independente și pot fi efectuate individual sau simultan.(comparative cu cele cu 2 electrozi existente pana in prezent).

Brevet nr. 102016020684-7 A2/2016>2018(publicat)/Brazilia(BR )

Proteză funcțională de mână mecanică pentru nivelul amputației partiale

Figura 1 – imaginea de ansamblu a suprafeței anterioare și dorsale a protezei mecanice funcționale a mâinii pentru nivelul de amputație parțială

Prizele de la încheietură (1) și priza de fixare a antebrațului (2) sunt interconectate de două șuruburi (10) formând o îmbinare, se observă, de asemenea, închiderile de contact dorsale (7) și (8) care fixează ciotul de amputare. În partea din față a figurii 1, există componentele blocului de deget (4) și degetul mare (3) fixate pe soclul mânerului (1) cu două șuruburi (10) și, de asemenea, interconectarea brațului de antrenare secundar (5) cu gaura plăcuței de deget (9) și brațul principal de acționare (6) interconectate cu degetul mare (3) și priza de atașare a antebrațului (2).

Figura 2 – vederea laterală și inferioară a protezei mecanice funcționale a mâinii pentru nivelul de amputație partial

Brațele de antrenare primare (6) și secundare (5) și fixarea lor pe blocurile degetelor (4) ies în evidență. iar pe degetul mare (3) prin șuruburile (10), există și priza încheieturii (1), priza de fixare a antebrațului (2), închizăturile de contact (7) și (8) șuruburile de articulare ale încheieturii mâinii și degetului la soclu pentru încheietura mâinii (10).

Figura 3 – vederea explozată a componentelor protezei funcționale de mână mecanică pentru nivelul de amputație parțială

Evidentiaza principalele componente ale protezei, soclu pentru încheietura mâinii (1), soclu pentru fixarea antebrațului (2), degetul mare (3) , ansamblul plăcuței de deget (4), brațul de antrenare secundar (5), brațul de antrenare primar (6), închiderea de contact (7) și (8) și arcul (11).

Figura 4 – O vedere detaliată și mărită a componentelor ansamblului blocului de deget (4) și a găurii sale (9), care fixează brațul de antrenare secundar (5), degetul mare și orificiile de fixare ale acestuia (3). ), brațul principal de antrenare (6), un șurub (10) și arcul de oțel lung de 2,5 cm de închidere a mâinii (11).

Distribuția în lanț a acestei secvențe de mișcări activează deschiderea protezei, iar studiile sale se bazează pe studii biomecanice care implică aplicarea principiilor de interblocare, pârghiile interpotente și interrezistente care lucrează împreună, favorizând un avantaj mecanic mai mare prin reducerea efortului efectuat . de către individ atunci când efectuează contracția musculară pentru a declanșa proteza. Actul de închidere a mâinii se realizează prin mișcarea de flexie a încheieturii, care este ajutat de un arc (11), care favorizează închiderea automată a mâinii, deoarece procesul de deschidere se realizează prin mișcarea de extensie a încheieturii.

Avantajele brevetului menționat față de alte tipuri de proteze funcționale parțiale de amputație parțială sunt reprezentate de câteva caracteristici unice care pot fi observate în aspecte legate de procesul de construcție, deoarece gama largă de utilizare a materialelor diverse permite ca relațiile finale de construcție să fie direct legate la materialul utilizat. Numărul de componente structurale permite, de asemenea, construirea protezei într-un timp mai scurt și cu cheltuieli mai mici cu materiile prime, deoarece prelucrarea lor necesită mai puține piese. Numărul redus de componente favorizează, de asemenea, reducerea timpului necesar procesului de asamblare a protezelor și, ulterior, timpului necesar efectuării întreținerii protezei. Un alt punct important de comparație cu alte proteze de pe piață este simplitatea sistemului de operare și reducerea efortului muscular necesar activării mânerului mecanic, precum și ușurința de funcționare a dispozitivului.

Brevet nr. 0117034 A1 /2004 / US

Proteză externală de mână

Invenția se referă în general la dispozitivele de protezare și, mai ales la un mecanism de protezare a mâinilor alimentat extern pentru utilizare la persoane cu amputări la sau apropiate de nivelul articulației metacarpofalangien, precum și la persoane cu amputații la nivel înalt.

FIG. 1 este o vedere izometrică asamblată a mecanismului de protezare a mâinilor alimentat extern conform prezentei invenții, care ilustrează mecanismul de prindere în configurația deschisă;

FIG. 3 este o vedere laterală a mecanismului de protezare din fig. 1;

FIG. 5 este o vedere izometrică asamblată a mecanismului de protezare a mâinilor alimentat extern conform prezentei invenții, care ilustrează mecanismul de prindere în configurația închisă;

Pentru a conecta mecanismul de protezare 100 la mâna unui pacient, după cum s-a discutat mai sus, se poate utiliza o interfață protetică standard (nu este prezentată) care include o priză cu mânecă din silicon cu auto-suspendare. Degetele 142 și degetul mare 166 pot fi încorporate într-un manșon din silicon (nu este prezentat) din nylon impregnat cu silicon laminat, astfel încât să ofere rezistență la rupere și să permită diverselor electroze 196 conectate la motorul 104 să fie împinse prin manșonul siliconic și să rămână pe loc. fără a sfâșia siliconul. Electrozii 196 pot fi apoi înșurubați în electronica lor, care poate fi amplasată pe partea exterioară a manșonului. Electronica, firele, miocontrolerul și controlerul sinergetic asociate cu electrod pot fi montate pe suprafața dorsală a mecanismului 100 pentru protecție. După cum sa discutat mai sus, o mănușă cosmetică exterioară poate fi rulată peste acest soclu interior cu mânecă din silicon.

Avantaj: Utilizarea unui singur motor 104 pentru mecanismul 100 din prezenta invenție oferă simplitate față de dispozitivele de protezare care folosesc două sau mai multe motoare, cu privire la Mărimea, greutatea și electronica necesară pentru coordonarea controlul mai multor motoare.

2.1.2.Solutii brevetate pentru protezele cu degete articulate de tip antropomorfic

Brevet nr. 0049583 A1/2017/New Haven, CT (US)

Mână protetică cu prindere multiplă(proteza de tip antropomorfic)

Fig 1: o vedere detaliata a componentelor exemplului de mână protetică 200.Mâna protetică 200 cuprinde cadrul 202, cel puțin o unitate de deget secundar 204, unitatea de index 206, unitatea de deget 218 și placa din spate 220. Unitățile deget secundare 204, unitatea index 206 și unitatea de deget 218 cuprind prindere de plăcuțe 208, îmbinări de flexie 210, ghidaje de cablu 212, cuiele balamalelor 214 și arcuri elicoidale de torsiune 216. Unitatea de deget 218 este unit la mâna protetică 200 de blocul de deget 400. Mâna protetică 200 cuprinde în plus ansamblu bară de balans 300 și ansamblu scripete 500. Modelul mai cuprinde placa de montare 222 pentru atașarea la alte dispozitive.

Fig 2: înfățișează o mână protetică exemplară care este evaluată folosind un simulator de corp capabil care imita mișcarea cablu de acționare alimentat de corp. Mâna este prezentată în A o stare relaxată, B o configurație de prindere laterală, C o configurație de prindere a puterii și D o configurație de prindere precisă.

Functionare: Testare și evaluare

FIG. 2 arată un exemplu de capacitatea mâinii protetice în apucarea puterii de a se adapta la o mare varietate de forme de obiect. Mâna protetică a fost testată cu subiecți de corp capabili folosind un simulator care imita acționarea unui cablu alimentat cu un singur corp. Deși aceasta nu este o măsură reală a funcției mâinii, sistemul a permis un studiu mai bun al comportamentelor de apucare a mâinii cu un singur tendon de intrare. Acest sistem a fost, de asemenea, evaluat folosind testul SHAP (Southampton Hand Assessment Procedure) pentru a oferi o gamă mai largă de obiecte și activități ale activităților de zi cu zi (ADL).(avantaj) Rezultatele acestui test sunt pozitive, dar strict calitative, deoarece au fost efectuate de o persoană capabilă, fără un adevărat ham electric. Modificarea metodei de cuplare a fost importantă pentru a menține o apucare stabilă și previzibilă.

Fig 3: un tabel care prezintă exemple de raporturi de forță ale tendoanelor degetelor pentru diferite metode de cuplare.

Fig4: prezintă o caracteristică exemplificativă de îmbunătățire a apucării bazată pe capstan pasiv, pentru a ajuta utilizatorii să mențină o forță de prindere mai mare asupra obiectelor, reducând în același timp oboseala.(avantaj)

Brevet nr. 2019076786A/2019/ JP

Mână protetică mobilă

FIG. 1 este o vedere în plan a unei mâini protetice electrice conform unei variante de realizare a prezentei invenții.

FIG. 4 este o vedere laterală a unuia dintre corpul principal al mâinii protetice și dispozitivul de tracțiune din fig. 3; Este vedere în secțiune pe linia AA a fig. Este un desen în secțiune pentru demonstrarea funcționării | mișcarea unui al treilea deget artificial.

FIG. 6 este o vedere în secțiune transversală pentru explicarea funcționării celui de-al treilea deget 40. Vederile în secțiune transversală din FIG. 6A, 6B și 6C corespund imaginii în secțiune transversală luate de-a lungul liniei AA a fig.

FIG. 10 este o vedere în perspectivă externă care arată o stare de prindere a unui obiect de către corpul principal al mâinii protetice 100.

FIG. 17 arată că al doilea deget 30, al treilea deget 40, al patrulea deget 50, și al cincilea deget 60 cu fața palmei 10 Este o vedere externă în perspectivă a părții principale a mâinii protetice 100, care arată starea îndoită așa cum s-a menționat mai sus.

Avantaj:

Deoarece elementul de acoperire având funcția de proiectare și funcția de protecție are în continuare funcția de restaurare a primului membru osos și a celui de-al doilea membru osos, este posibil să se asigure primului membru osos și celui de-al doilea membru osos o forță de restaurare. Nu este necesară furnizarea unui membru separat. Ca urmare, numărul de piese este redus, iar structura este simplificată. Drept urmare, producția mâinii artificiale mobile este facilitată, iar reducerea costurilor este realizată.  Primul element osos și cel de-al doilea membru osos pot fi formate integral dintr-un element elastic, iar elementul elastic poate fi configurat să fie îndoit la primul fulcru și al doilea fulcru.

În acest caz, atunci când mijloacele de tragere trag sârmă, elementul elastic este îndoit secvențial la primul fulcru și al doilea fulcrum. După aceea, atunci când tragerea sârmei prin mijloace de tragere este eliberată, elementul elastic se restabilește autonom la starea înainte de a trage.

Prin urmare, întrucât nu este necesar să se prevadă separat un membru pentru aplicarea unei forțe de refacere primului membru osos și celui de-al doilea membru osos, numărul de părți este redus și structura este simplificată. Drept urmare, producția mâinii artificiale mobile este facilitată, iar reducerea costurilor este realizată.

Brevet nr.234706 A1 /2019/Los Angeles, CA(WO)

DISPOZITIV PROSTETIC

Prezenta invenție prevede un dispozitiv protetic (300) cuprinzând un senzor (302, 304, 306) montat pe secțiunea de palmă (200) a dispozitivului care detectează obiecte externe în vecinătatea dispozitivului și furnizează semnale ale senzorului (3 12)obiecte externe către un controler (402) și cel puțin un actuator (412, 414, 416, 418, 420). Un controler (402) este programat pentru coordonare, cel puțin un actuator (412, 414, 416, 418, 420) ca răspuns la semnalele senzorului (3 12) și memoria (404) conține date referitoare lala mai multe obiecte pre-identificate. Controlerul (402) include un comparator (450) pentru a compara semnalele senzorului (3 12) cu cele pre-stocatedate referitoare la obiecte predefinite din memorie (404) și este configurat pentru a identifica obiecte prin compararea semnalelor senzorului (3 12)cu datele stocate în memorie (404) și controlerul (402) este programat să funcționeze cel puțin un actuator (412, 414, 416, 418,420) pentru a muta cel puțin o cifră (14) pe măsură ce dispozitivul protetic (300) se apropie de un obiect.

Figurile 9 si 10 ilustrează o deplină proteză de mână care încorporează elemente ale prezentei invenții și afișarea unei multitudini de poziții diferite ale uneia sau mai multor cifre furnizate pe acestea;

Figura 21 prezintă mâna care se apropie de o minge de dimensiuni medii;

Figura 22 prezintă mâna care ține mingea de dimensiuni medii.

Avantaj: Există multe exemple suplimentare de obiecte la care sistemul de control poate fi recunoscut permitand selectarea unui mod de prindere adecvat. Acestea includ o ceașcă de cafea, un pahar, o farfurie, tacâmuri, stilou, telecomandă, chei, volanul unei mașini și așa mai departe. Pe lângă, identificam elemente specifice, sistemul de control poate fi configurat / programat pentru a identifica generice(clase de) articole.

2.2.Solutii comercializate

2.2.1.Solutii produse de firma Touch Bionics

I-LIMB TM ULTRA REVOLUTION produsă de Touch Bionics I-limb ultra revolution cu rotația electrică a degetului mare.

Caracteristici tehnice:

Informatii utile despre bateriile utilizate de acest tip de proteza:

2.2.2.Solutii produse de firma Ottobock

Proteza de mana Bebionic

Caracteristici:

Motoare individuale – fiecare dintre degete se misca independent pentru a obtine mai multe tipuri de grip-uri cat mai naturale

14 grip-uri selectabile – utile pentru realizarea task-urilor de zi cu zi

Degete flexibile – ofera o miscare naturala si se incovoaie in cazul contactului fizic cu persoane/obiecte pentru a nu se rupe/defecta

Captuseala fina a degetelor – ajuta la imbunatatirea aderentei grip-ului

Microprocesoare puternice ce monitorizeaza continuu pozitiile fiecarui deget astfel oferind un control precis si de incredere al miscarii mainii.

Auto-Grip – proteza detecteaza un obiect ce se afla deja in grip, astfel daca obiectul tinde sa alunece si sa cada, proteza ajusteaza automat gripul pentru a evita astfel de evenimente.

Control de precizie – astfel se pot efectua task-uri ce necesita delicatete/precizie

Dimensiuni: mic, mediu, mare

Specificatii in functie de dimensiunea protezei:

O alta proteza de mana mâna Michelangelo cu sistem senzorial Axon-Bus produsa de firma Ottobock.

După o amputare, doriți o mână protetică pentru facilitarea manevrării lucrurilor de fiecare zi și care să arate natural? O mână care să vă permită dumneavoastră, ca utilizator, să luați parte la viața cotidiană în mod activ și natural? Dispozitivul nostru inovativ Mâna Michelangelo vă va convinge; se distinge datorită tehnologiei sale unice și designului constituit din structuri dure și moi. Iată, pe scurt, care sunt avantajele:

• 7 poziții diferite ale mâinii

• O unitate flexibilă a articulației pumnului

• Degetul mare poate fi orientat separat

• Aspect natural

• Selecție individuală a opțiunilor de control

• Semnificativ mai multă libertat

2.2.3 Proteze produse de OrtoProfil (Romania)

Aceasta firma reprezinta una din firmele romanesti care produce diferite proteze si orteze pentru membrul superior si inferior.

Cateva produse ale acestei firme:

Proteza de dezarticulatie de cot functionala, actionata prin cablu

Descriere:

Mana mecanica cu actionare prin cablu;

Manusa estetica din material plastic sau silicon;

Manson intern din multiform;

Manson din rasina artificiala;

Articulatie de cot mecanica cu blocare in diferite pozitii;

Ham de actionare.

Proteza de antebrat– functionala, actionata prin cablu

Descriere:

Mana mecanica cu actionare prin cablu;

Manusa estetica din material plastic sau silicon;

Manson intern din multiform;

Manson din rasina artificiala;

Ham de actionare peste umar;

Fixare deasupra cotului.

2.3.Solutii experimentale

2.3.1.Luke arm

Articol stiintific: “Brațul protetic motorizat poate simți atingerea, mișcarea cu gândurile”

Un grup de cercetători de la Universitatea din Utah au reproiectat un sistem protetic pentru a permite unui om a cărui mână a fost amputată să simtă o gamă largă de senzații, ajutându-l să înțeleagă fizic o varietate de obiecte delicate, de la un pahar de vin la un singur strugure . Deși alte protetice au permis purtătorilor să primească feedback senzorial, sistemul modificat ascunde detectarea subtilă a senzației din mână.

Acest tip de proteză nu este doar scump – cercetatorii estimează costul pe unități undeva între 100.000 și 200.000 USD – nici măcar nu este disponibil încă. Cercetătorii speră să facă studii de acasă și să solicite aprobarea FDA în următorii câțiva ani. Până în prezent, echipa Universității din Utah a implantat cu succes electrozii și brațele la doar opt pacienți.

2.3.2. Experimente de feedback tactil pentru antebraț

Proteză cu control mioelectric

Prototipul experimental prezentat în această lucrare s-a dovedit a fi foarte util pentru pacienți

care au participat la măsurători, ajutându-i să efectueze mișcări complexe cu un grad ridicat de autocontrol. Arhitectura mâinii artificiale a fost proiectată și pusă în aplicare în mod ingenios și apoi a oferit posibilitatea de a efectua experimente și măsurători pentru a calibra interfața senzorială și stadiul de feedback haptic.

În testele efectuate, ambii pacienți au putut comanda, prin contracții ale mușchilor de pe ciot, mișcări distincte ale degetelor brațului artificial.

Implementarea protezelor funcțiilor de feedback oferă pacienților posibilitatea de a dezvolta, printr-o instruire adecvată, noi reflexe. Prin urmare, atunci când folosesc proteza, aceștia pot răspunde în mod adecvat și în timp real la situații complexe și stimuli noi. Pacienții vor avea șanse mai bune să își găsească un loc de muncă și să se reintegreze în societate, deoarece pot îndeplini mai multe sarcini cu acest tip de proteză.

În ceea ce privește evoluțiile ulterioare, experimentele au dovedit, de asemenea, utilitatea gamei de senzori de presiune și au oferit noi perspective asupra dezvoltării viitoare a interfeței cu senzori inteligenți cu diferite tipuri de senzori (presiune, poziție, termică etc.) care vor conduce la implementarea de noi caracteristici în mâna artificială.

2.3.3. LN-4 Hand

Mâna protetică LN-4 este o mână protetică cu costuri reduse, ușoare, durabile și funcționale. Ernie Meadows, Michael Mendonca și Maurice LeBlanc, un inginer mecanic premiat care și-a petrecut cariera concentrându-se pe tehnologia de asistență pentru persoanele cu dizabilități cu interes special în proteza membrelor superioare, toate au lucrat pentru a dezvolta o mână care ar putea fi produsă ieftin, dar menținută un nivel ridicat de calitate.

Recent, Ernie Meadows și Maurice LeBlanc (menționate mai sus) au dezvoltat un dispozitiv LN-4 deasupra cotului. Această invenție deasupra cotului ne permite să furnizăm un dispozitiv protetic pentru o gamă și un număr mai mare de amputari ale membrelor superioare .

Capitolul 3

PREZENTAREA SOLUȚIEI PROIECTATE

3.1. Caracteristici tehnice ale produsului proiectat

Observam ca solutiile de inlocuire a mainii amputate sunt diverse, insa costurile sunt relative mari. Pacientii romani nu ar putea apela decat la solutiile din strainatate care sunt foarte scumpe (zeci de mii de euro), asa ca trebuie realizate solutii simple.

Solutia optima este ca proteza sa indeplineasca urmatoarele conditii:

Motorul sa fie pus in palma pentru ca proteza sa fie folosita inclusiv la amputatii de brat lung( supino-pronatie);

Mana sa poata prinde obiecte cu masa de pana la 1kg( capacitate de manipulare a obiectelor cat mai grele si voluminoase posibil);

Timpul de deschidere al degetelor sa fie mai mic de 1,5 s;

Sa fie adaptata caracteristicilor antropometrice ale mainii( sa aibe dimensiuni compatibile cu mana umana- diametrul motorului si a reductorului sa fie mai mica de 25 mm si lungimea<80mm);

Sa aiba greutate compatibila cu mana umana;

Capitolul 4.

MEMORIU DE CALCUL

Tipul si caractersticile protezei sunt determinate de:

-datele anatomo-functionale si biomecanice ale amputatului;

-tipul activitatilor ce urmeaza a fi desfasurate;

-de natura, forma si greutatea obiectelor de manipulat.

4.1 Calculul cinematic și de dimensionare

4.1.1.Analiza antropometrica

Asigurarea unei simetrii cât mai apropiate cu cea a membrului rămas functional are o importanta deosebita. Astfel, caracterizând membrul din punct de vedere antropometric, prin masuratori realizate in laborator, s-a ajuns la urmatoarele valori:

Pornind de la datele tehnice ale temei, analiza antropometrica trebuie realizata pe mana stanga( funtionala) si ulteriori aceste date sunt translatate pe mana dreapta. In acest sens am apelat la realizarea de fotografii pe mana stanga. Aceste masuratori(cotarile pe poze) sunt dimensiunile gabaritului.

4.1.1.a.Dimensiuni de gabarit

Factorul de scalare: 1u.m .desen in Matlab=0.043cm reali

Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca pozele rezultate pentru a rezulta la aceeasi scara:

-Aparatul foto a fost pozitionat la o distanta fixa fata de mana pentru a putea face ulterior suprapuneri de imagini;

-S-a atasat in poza langa mana functionala o rigla pentru a putea avea un reper din realitate;

-Se dimensioneaza elementele de interes cu uneala din Matlab;

-Se determina factorul de scalare.

4.1.1.b Dimensionarea protezarii. Mecanismele protezei

Dimensionarea protezei se realizeaza pornind de la urmatoarele figuri:

Aceste suprapuneri servesc la alegerea si dimensionarea mecanismului specific mainii si la generarea posturilor de lucru.

Am realizat cele 2 reprezentari ducand mai intai axa antebratului astfel incat să fie aproximativ la mijlocul distantei dintre articulațiile index – O1 și police – O2.

Din punctele O1 si O2 am format diagramele Stick ale induxului (O1A1A2A3)/police, respectiv policelui (O1B1B2) in cele doua pozitii ale mainii.

In FIG. A:

se observa ca falangele distale A2A3/ B1B2 au fost desenate paralele si perpendiculare pe diametrul maxim Dmax al obiectului pentru ca prinderea/ apucarea este la limita de stabilitate.

S-a determinat acel punct, O1/O2, în jurul căruia, dacă se roteste diagrama index/police, ea să se încadreze în conturul degetului din pozitie inchisă. (s-au trasat cercuri cu centrele in articulatiile A1’, A2’, A3’ ,B1’, B2’ si cu raze egale cu segmentul ce porneste din aceste puncte pentru validare). În caz contrar s-ar reface pozele/diagrama. De mentionat este faptul ca puntele O1 si O2 sunt puncta fixe, rigide. Asadar segmentele formate O1A1A2A3, O1B1B2 sunt formate din linii frante rigide care nu isi schimba pozitia din inchis in deschis.

Se marcheaza diametrele d1 si d2. Diametrul d1 reprezinta distanta intre paralele cu axa antebratului care trec prin punctele O1 respectiv O2. Diametrul d2 reprezinta distanta intre articulatia indexului si cea a policelui (O1O2).

Pentru mana inchisa segmentele sunt O1A1’A2’A3’ si O2B1’B2’ care trebuie sa fie egale cu segmentele cu care am format diagramele stick ale degetelor pentru mana deschisa diametrul maxim al obiectului.

In FIG. B s-au translatat elementele trasate pe FIG A. Aceasta figura reprezinta de fapt o simplificare a primei figure. Putem contura Dmax al obiectului pe figura pentru a se observa echivalenta.

Forma aleasa se verifica in aceasta etapa prin trasarea arcelor de cerc prin A1A1’, A2A2’, A3A3’ , B1B1’, B2B2’ si in urmatoarea etapa, mai amplu, cand se aleg si unghiurile de deschidere: α=unghi de deschidere index; β=unghi de deschidere police.

4.1.2 Dimensionare degete

Se măsoară pe figură direct dimensiunile:

– L1, L2, L3, L4, L5 pentru falange;

– d1, d2, pentru gabaritul protezei;

– φ1, φ2, φ3, unghiuri interfalangiene;

– α = unghi de deschidere index;

– β = unghi de deschidere police.

Observatie:

La masurare se ține cont de factorul de scală:1u.m. desen in Matlab=0.043cm.

Pentru masurarea unghiurilor am trasat o linie prin segmentele de interes astfel incat centrul acesteia sa corespunda cu centrul din care porneste segmentul si am rotit-o.

4.1.3 Calcul cinematic

Capitolul 5.

BIBLIOGRAFIE

Constantin DOGARIU, PROTEZAREA MEMBRULUI SUPERIOR LA PERSOANELE CU AMPUTAȚIE DE BRAȚ http://www.imst.pub.ro/Upload/Studenti/SSS_2016/lucrarile_sesiunii_stud_2016/PROTEZAREA_MEMBRULUI_SUPERIOR.pdf

Pogarasteanu ME, Barbilian AG, Bionic hand exoprosthesis – Perspectives for the future in Romania https://www.researchgate.net/publication/273952445_Bionic_hand_exoprosthesis Perspectives_for_the_future_in_Romania

Curs “Anatomie topografica si functionala”, an universitar 2017-2018

Cursurile 3,4,5 “Echipamente de protezare si ortezare”

https://anatop.usmf.md/wp-content/blogs.dir/97/files/sites/97/2015/03/Anatomia-Topografica-a-M%C3%A2inii.pdf

https://www.slideshare.net/drosi/musculatura-membrului-superior

https://www.creeaza.com/referate/biologie/Biomecanica-mainii656.php

https://www.esanatos.com/anatomie/membrul-superior/Articulatiile-mainii52427.php

https://www.slideserve.com/xyla-salinas/indications-to-amputations

https://www.researchgate.net/figure/Level-of-Amputation-in-Unilateral-Upper-Limb-Amputees-n273_tbl2_224053483

http://pub.osim.ro/publication-server/pdf-document?PN=RO128911%20RO%20128911&iDocId=10258&iepatch=.pdf

https://patents.google.com/patent/WO2018178420A1/en?q=hand&q=prosthesis&q=myoelectric&country=RO,EP,AE,AG,AL,AM,AO,AP,AR,AT,AW,AU,AZ,BA,BB,BD,BE,BF,BG,BH,BJ,BN,BO,BR,BW,BX,BY,BZ,CA,CF,CG,CH,CI,CL,CM,CO,CR,CS,CU,CY,CZ,DD,DE,DJ,DK,DM,GE,GD,GC,GA,GB,FR,FI,ES,EM,GW,GT,GR,GQ,GN,HU,ID,IN,IR,IT,IS,JO,KE,KG,KP,KN,KM,KW,KZ,LA,LC,LI,LK,LR,LS,LT,LU,LV,LY,MA,MC,MD,ME,MG,MW,MT,MR,MY,MX,MZ,NG,NO,NL,NI,NZ,OA,OM,PA,PG,PH,PE,PT,PY,QA,PL,SL,SK,SI,SG,SE,SD,SC,SA,RW,SN,SM,ST,SV,SU,TR,TN,TJ,TM,TT,SY,SZ,TD,YU,VN,VE,VC,UZ,UG,UY,ZA,ZM,ZW,UA,TZ,TW,TH,TG,RU,RS,NE,NA,MO,MN,ML,MK,KH,IL,IE,IB,HR,HN,HK,GM,GH,EG,EC,EE,EA,DZ,DO,CN,KR,JP,US,WO&before=priority:20200301&after=priority:20170101&status=APPLICATION&language=ENGLISH&type=PATENT&litigation=NO&scholar

https://patentimages.storage.googleapis.com/2f/c6/8f/31698fb0c23d22/BR102016020684A2.pdf

https://patentimages.storage.googleapis.com/ee/00/c8/70c88d7194828b/US20040117034A1.pdf

https://patentimages.storage.googleapis.com/57/e7/97/0d1b9266306646/US20170049583A1.pdf

https://patents.google.com/patent/JP2019076786A/en?q=hand&q=prosthesis&country=RO,US,WO,EP,JP,KR,CN,AE,AG,AL,AM,AO,AP,AR,AT,AW,AU,AZ,BA,BB,BD,BE,BF,BG,BH,BJ,BN,BO,BR,BW,BX,BY,BZ,CA,CF,CG,CH,CI,CL,CM,CO,CR,CS,CU,CY,CZ,DD,DE,DJ,DK,DM,GE,GD,GC,GA,GB,FR,FI,ES,EM&after=priority:20180101&status=APPLICATION&language=ENGLISH&type=PATENT&scholar&page=2

https://patentimages.storage.googleapis.com/57/02/11/e2bc5cbc822c2d/WO2019234706A1.pdf

https://www.touchbionics.com/sites/default/files/files/i-limb%20ultra%20revolution%20clinician%20manual%2012%2023%2014_0.pdf

https://professionals.ottobockus.com/Prosthetics/Upper-Limb-Prosthetics/bebionic/bebionic-Hands-Wrist-Type/bebionic-Configurator–Medium-Large-Hand/p/bebionicML

https://www.ottobockus.com/media/local-media/prosthetics/upper-limb/files/14112_bebionic_user_guide_lo.pdf

http://www.living-with-michelangelo.com

http://ortoprofil.ro/categorie-produs/proteze_externe_pentru_membre/proteze_externe_pentru_membrul_superior/

https://www.scientificamerican.com/article/a-robot-hand-helps-amputees-feel-again/

https://www.romjist.ro/full-texts/paper553.pdf