ขาเทียม ทางเลือกแทนขาเทียมแบบใหม่แม้จะยังเป็นเทคนิคที่ค่อนข้างใหม่และกำลังพัฒนา แต่การทดลองปลูกถ่ายแขนขาได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่ายินดี เป็นการผ่าตัดที่ซับซ้อนมากแต่ผู้ป่วยหลายรายประสบความสำเร็จในการปลูกถ่ายมือที่โรงพยาบาลชาวยิว ซึ่งตั้งอยู่ที่ศูนย์การแพทย์หลุยส์วิลล์แห่งมหาวิทยาลัยหลุยส์วิลล์ รัฐเคนทักกี ในการทำขาเทียม
เนื่องจากผู้ป่วยแต่ละรายและการตัดแขนขาของเขาและนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ขาเทียมแต่ละข้างจึงต้องประกอบขึ้นเอง นี่เป็นงานของนักกายภาพที่เชี่ยวชาญด้านการผลิตและการติดตั้งขาเทียม เนื่องจากนักกายภาพทำงานเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เทียมกับร่างกายมนุษย์พวกเขาจึงต้องการทักษะที่หลากหลายในด้านต่างๆ เช่น วิศวกรรม กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา
กระบวนการออกแบบและประดิษฐ์ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆมากมาย และเริ่มต้นด้วยกระบวนการวัดที่แม่นยำในภายหลังเพื่อใช้ในการออกแบบขาเทียม หากเป็นไปได้นักกายภาพจะเริ่มทำการวัดขนาดก่อนที่แขนขาของผู้ป่วยจะถูกตัดออกเสียด้วยซ้ำเพื่อให้กระบวนการผลิตสามารถเริ่มต้นได้ ตัวอย่างเช่น การวัดขนาดร่างกายของผู้ป่วยโดยละเอียดจะช่วยให้ขนาดขาเทียมถูกต้อง
แพทย์และแพทย์เทียมยังได้พบกันก่อนการผ่าตัดเพื่อหารือเกี่ยวกับรายละเอียดของการผ่าตัด หลายสัปดาห์หลังการผ่าตัดตัดแขนขาเมื่อแผลมีโอกาสหายดีและอาการบวมลดลงแล้วเขาจะนำแม่พิมพ์ปูนปลาสเตอร์ออกจากแขนขาที่เหลือ แม่พิมพ์นี้ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับทำสำเนาของแขนขาที่เหลือ จากนั้นจะใช้ ขาเทียม ที่ซ้ำกันเพื่อทดสอบความพอดีของขาเทียม
ในขณะที่กำลังสร้างเทคโนโลยีที่ใหม่กว่าช่วยให้การวัดแบบดิจิตอลด้วยคอมพิวเตอร์สามารถทำได้เช่นกัน มันให้ความสนใจอย่างระมัดระวังกับโครงสร้างของแขนขาที่เหลือของผู้ป่วย รวมถึงตำแหน่งของกล้ามเนื้อ เส้นเอ็นและกระดูก สุขภาพของผู้ป่วยและสภาพผิวเป็นปัจจัยอื่นๆที่นำมาพิจารณาในการออกแบบอวัยวะเทียม การทำกายภาพบำบัดหลังการตัดแขนขา และการใส่อุปกรณ์เทียมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
การเรียนรู้ที่จะเดินด้วยขาเทียมอาจเป็นเรื่องยากเป็นพิเศษโดยต้องใช้เวลาหลายเดือนในการฟื้นฟูและฝึกฝน การบำบัดอาจมุ่งเน้นไปที่การใช้อุปกรณ์เทียมเพื่อดำเนินกิจกรรมที่สำคัญในชีวิตประจำวัน สำหรับขาเทียมนักกายภาพจะตรวจสอบการเดินของผู้ป่วยอย่างระมัดระวังและทำการปรับเปลี่ยนตามความจำเป็น นักกายภาพจะให้ความสนใจอย่างใกล้ชิดเป็นพิเศษ
โดยเขาจะระวังในส่วนต่อประสานระหว่างแขนขาที่เหลือของผู้ป่วยกับเบ้าตาเทียมหลังจากตัดแขนขา โดยปกติแล้วแขนขาที่เหลือของผู้ป่วยจะหดตัวลงในช่วงเวลาหลายเดือนเนื่องจากอาการบวมลดลงและกล้ามเนื้อเริ่มลีบหรือหดตัวจากการขาดการใช้งาน เป็นไปได้ว่าอาจต้องติดตั้งซ็อกเก็ตใหม่เพื่อรองรับขนาดที่ลดลง ชั้นของผ้าปิดแผลแบบสวมถุงเท้าสามารถปรับเปลี่ยนได้หลายชั้น
โดยทำเพื่อรองรับขนาดที่เปลี่ยนไปของแขนขาที่เหลือ นักกายภาพต้องทำงานใกล้ชิดกับเด็กเป็นพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าขาเทียมของพวกเขาได้รับการปรับขนาดหรือเปลี่ยนตามความจำเป็น เพื่อให้ทันกับการเจริญเติบโตตามธรรมชาติผู้ป่วยจะต้องมาพบแพทย์ขาเทียมต่อไปตลอดชีวิต เนื่องจากแขนขาที่เหลือสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เสมอและทำให้อุปกรณ์ขาเทียมพังในที่สุด
ตามข้อมูลของศูนย์ข้อมูลการสูญเสียแขนขาแห่งชาติ อุปกรณ์ขาเทียมโดยเฉลี่ยมีอายุการใช้งานเพียง 3 ปี การควบคุมแขนขาเทียมประเภทต่างๆได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงเป้าหมายที่แตกต่างกัน บ่อยครั้งที่เป้าหมายเหล่านี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของการตัดแขนขาและความต้องการของผู้ป่วย ตัวอย่างเช่น แขนขาเทียมเพื่อความงามที่เรียกว่าคอสเมซิส
โดยมันได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงรูปลักษณ์ภายนอกมากกว่าการควบคุมพลาสติกขั้นสูงและเม็ดสีที่เข้ากับโทนสีผิวของผู้ป่วยโดยเฉพาะ ซึ่งช่วยให้การแต่งเติมในยุคปัจจุบันมีรูปลักษณ์ที่เหมือนมีชีวิตอย่างจริงแม้แต่รายละเอียดต่างๆ เช่น ฝ้า กระ เส้นผม และรอยนิ้วมือ ก็สามารถใส่เข้าไปได้ ทำให้มีมิติมากขึ้นจนแทบแยกไม่ออกจากแขนหรือขาเดิมที่หายไป
ขาเทียมอื่นๆได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงประโยชน์ใช้สอยและการทำงานเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น มือเทียมที่ควบคุมได้ทั่วไปอาจประกอบด้วยตะขอแยกคล้ายก้ามปูที่สามารถเปิดหรือปิดเพื่อจับวัตถุหรือทำงานประเภทอื่นๆได้ อุปกรณ์เทียมประเภทนี้สามารถหุ้มด้วยถุงมือเพื่อให้ดูเหมือนมือธรรมชาติมากขึ้น แขนขาเทียมที่ใช้งานได้จริงสามารถควบคุมได้หลายวิธี
แขนขาเทียมที่ขับเคลื่อนด้วยร่างกายถูกควบคุมโดยสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับส่วนอื่นๆของร่างกาย ตัวอย่างเช่น แขนเทียมสามารถควบคุมได้ผ่านสายเคเบิลที่ติดกับสายรัดหรือสายรัดไปยังไหล่ที่แข็งแรงซึ่งอยู่ตรงข้ามกัน จากนั้นไหล่ที่ใช้งานจะถูกย้ายด้วยวิธีบางอย่างเพื่อควบคุมอุปกรณ์เทียม ซึ่งคล้ายกับวิธีที่อาจใช้คันโยกบนจักรยานเพื่อควบคุมเบรก
แขนขาเทียมที่ใช้พลังงานจากภายนอกนั้นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์และผู้ป่วยสามารถควบคุมได้หลายวิธี การควบคุมสวิตช์ช่วยให้ผู้ป่วยสามารถเคลื่อนย้ายอุปกรณ์เทียมของตนได้โดยการสลับสวิตช์หรือปุ่มต่างๆ ผู้ป่วยสลับสวิตช์โดยใช้ไหล่อีกข้างหรือเขาหรือเธออาจสามารถใช้กล้ามเนื้อที่เหลืออยู่ในแขนขาที่เหลือเพื่อกดสวิตช์ เนื่องจากมือหรือแขนเทียมสามารถเคลื่อนไหวได้หลากหลาย
เพื่อทำงานที่ต้องการจึงมีวิธีขั้นสูงในการควบคุมแขนขาเทียมคือการฟังกล้ามเนื้อที่เหลืออยู่ในแขนขาที่เหลือ ซึ่งผู้ป่วยยังสามารถหดได้เนื่องจากกล้ามเนื้อสร้างสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กเมื่อหดตัว อิเล็กโทรดที่วางบนพื้นผิวของผิวหนังสามารถวัดการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อได้ แม้ว่าในกรณีนี้จะไม่มีปุ่มใดถูกกดโดยกล้ามเนื้อแต่อิเล็กโทรดจะตรวจพบการหดตัวของปุ่ม
จากนั้นจึงนำไปใช้ควบคุมแขนขาเทียมในลักษณะที่คล้ายกับวิธีการควบคุมสวิตช์ที่เพิ่งอธิบายไป แขนขาเทียมที่ทำงานในลักษณะนี้เรียกว่าไมโออิเล็กทริก เมื่อแขนเทียมมีข้อต่อหลายข้อ เช่น แขนเทียมเหนือกระดูกต้นขาหรือเหนือข้อศอก ข้อต่อแต่ละข้ออาจจำเป็นต้องควบคุมด้วยสวิตช์หรือกล้ามเนื้อเดียวกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ และวิธีการควบคุมตามลำดับช่วยให้สามารถวางตำแหน่งข้อต่อได้ครั้งละหนึ่งข้อต่อ
ตัวอย่างเช่น ผู้ป่วยอาจใช้สวิตช์หรือการหดตัวของกล้ามเนื้อเพื่อส่งสัญญาณให้แขนขาเทียมงอข้อต่อข้อศอก จากนั้นจึงส่งสัญญาณให้มือเทียมปิดลงเพื่อจับวัตถุ ขาเทียมส่วนล่างขั้นสูงมีกลไกหลากหลายที่ช่วยให้เคลื่อนไหวได้อย่างเป็นธรรมชาติขณะที่ผู้ป่วยเดินหรือวิ่ง ข้อเข่าเทียมนั้นยากเป็นพิเศษในการออกแบบเนื่องจากต้องปรับตลอดเวลาเพื่อให้สามารถเดิน ยืนและนั่งได้ตามปกติ
ขาเทียมขั้นสูงมีเข่าที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งจะปรับให้เหมาะกับลักษณะการเดินของผู้ป่วยโดยอัตโนมัติ น่าเสียดายที่ราคาของขาเทียมมีแนวโน้มที่จะสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแขนขาเทียมที่มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ในความเป็นจริงขาเทียมแบบไมโออิเล็กทริกและขาเทียมที่ติดตั้งข้อเข่าที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ อาจมีราคาหลายหมื่นดอลลาร์
คุณคิดว่าขาเทียมเหล่านี้ล้ำหน้าที่สุดในตลาดหรือไม่ นักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ได้นำขาเทียมไปสู่อีกระดับหนึ่ง แขนขาเทียมที่ทันสมัยเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยที่สุดที่ใช้ในการควบคุมแขนขาเทียมเรียกว่าการเสริมกล้ามเนื้อแบบกำหนดเป้าหมาย และได้รับการพัฒนาโดย ดร.ทอดด์ คูเคน จากสถาบันฟื้นฟูสมรรถภาพแห่งชิคาโก เพื่อให้เข้าใจการเสริมกล้ามเนื้อแบบกำหนดเป้าหมาย
โดยคุณจำเป็นต้องรู้สรีรวิทยาพื้นฐานบางอย่าง สมองควบคุมกล้ามเนื้อในแขนขา โดยการส่งคำสั่งทางไฟฟ้าลงไปที่ไขสันหลังแล้วผ่านเส้นประสาทส่วนปลายไปยังกล้ามเนื้อ ลองนึกดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับเส้นทางข้อมูลนี้หากถูกตัดแขนขา เส้นประสาทส่วนปลายจะยังคงส่งสัญญาณสั่งการด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นในสมอง แต่สัญญาณจะไปถึงจุดสิ้นสุดที่บริเวณการตัดแขนขา
ในขั้นตอนการผ่าตัดที่จำเป็นสำหรับการเสริมกล้ามเนื้อแบบกำหนดเป้าหมาย เส้นประสาทที่ถูกตัดออกเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปเพื่อควบคุมกล้ามเนื้อทดแทนที่แข็งแรงที่อื่นในร่างกาย ตัวอย่างเช่น ศัลยแพทย์อาจต่อเส้นประสาทเส้นเดียวกับที่เคยควบคุมแขนของผู้ป่วยเข้ากับกล้ามเนื้อหน้าอกบางส่วนของผู้ป่วย หลังจากขั้นตอนนี้เมื่อผู้ป่วยพยายามขยับแขนที่ถูกตัดออก
สัญญาณควบคุมที่เดินทางผ่านเส้นประสาทแขนเดิมจะทำให้กล้ามเนื้อหน้าอกบางส่วนหดตัวแทน สิ่งนี้มีค่าเนื่องจากกิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อหน้าอกเหล่านี้ สามารถรับรู้ได้ด้วยอิเล็กโทรดและใช้เพื่อส่งสัญญาณควบคุมไปยังขาเทียม ผลลัพธ์ที่ได้คือเพียงแค่คิดที่จะขยับแขนที่ถูกตัดออกผู้ป่วยก็จะขยับแขนเทียมแทน หากอิเล็กโทรดสามารถรับรู้กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อได้เอง
ทำไมพวกเขาถึงไม่สามารถไปที่แหล่งข้อมูลและวัดสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังเส้นประสาทหรือแม้แต่ในสมองได้ แต่การบันทึกจากสมองและเส้นประสาทนั้นท้าทายกว่าด้วยเหตุผลหลายประการ ตัวอย่างเช่น สัญญาณไฟฟ้าในสมองรวมถึงเส้นประสาทมีขนาดเล็กมากและเข้าถึงได้ยาก แพทย์สาขาการเชื่อมต่อประสาทนั้นอุทิศให้กับการพัฒนาวิธีการฟังและสื่อสารกับสมองและเส้นประสาท
นักวิทยาศาสตร์สามารถฝังอิเล็กโทรดขนาดจิ๋วในสมองเพื่อฟังการทำงานของสมองได้ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการเชื่อมต่อระบบประสาทเมื่อผู้ป่วยพยายามขยับแขนขาที่ขาด้วนทางจิตใจ ไมโครอิเล็กโทรดสามารถสกัดกั้นสัญญาณสั่งการของมอเตอร์ที่สร้างขึ้นในสมองและสัญญาณเหล่านี้สามารถใช้เพื่อควบคุมอุปกรณ์เทียมได้ การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ที่น่าตื่นเต้นอย่างหนึ่งมาจากห้องทดลองของ ดร. มิเกล
โดย ดร.มิเกลนิโคลลิส แห่งมหาวิทยาลัยดุ๊ก เขามีวิดีโอฟุตเทจที่น่าทึ่งบันทึกความสามารถของลิงที่ฝังไมโครอิเล็กโทรดเพื่อใช้ความคิดควบคุมแขนเทียมเพื่อป้อนอาหารว่างให้ตัวเอง ความก้าวหน้าในอนาคตในการเชื่อมต่อระบบประสาทจะช่วยให้อุปกรณ์เทียมสามารถกระตุ้นเส้นประสาทหรือสมองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อฟื้นฟูความรู้สึกสัมผัสและทำให้ผู้ป่วยรู้สึกถึงแขนขาเทียม
ความสามารถนี้จะช่วยปิดช่องว่างระหว่างขาเทียมและขาธรรมชาติที่ออกแบบมาเพื่อทดแทนได้ในระยะยาว นวัตกรรมทางเทคโนโลยีประเภทนี้เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนที่แสดงให้เห็นว่าด้านขาเทียมมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องเพียงใด แม้ว่าความท้าทายจะยิ่งใหญ่แต่ความก้าวหน้าที่น่าทึ่งได้เกิดขึ้นในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา และนักวิจัยกำลังสร้างแขนขาเทียมให้ใกล้เคียงกับของจริงมากที่สุด
บทความที่น่าสนใจ : การเชื่อม คลายข้อสงสัยเกี่ยวกับเทคนิคการเชื่อมของตึกที่สูงระฟ้า
