طراحی و ساخت ارتز بیماران آسیب نخاعی

آسیب نخاعی و روش های بهبود بیمار

آسیب نخاع یکی از جراحات سیستم عصبی مرکزی است که باعث اختلال در عملکرد حرکتی زیر سطح آسیب و سندروم درد مزمن می شود. اختلال در عملکرد سیستم ادراری، جنسی، گوارشی، عملکرد عروق، تنظیم دما و حرکات اختیاری و غیراختیاری نیز به دنبال آسیب نخاع اتفاق می افتد. آسیب به طناب نخاعی باعث ایجاد تغییرات حسی و حرکتی زیادی می شود. اما از نظر بیماران ناتوانی برای راه رفتن بزرگترین مشکلی است که پس از آسیب نخاع با آن مواجه می شوند.

شیوع آسیب نخاعی در کشورهای مختلف، متفاوت گزارش شده است. کمترین آمار مربوط به کشور هلند (4/10 مورد جدید در یک میلیون نفر) و بیشترین آمار مربوط به ایالات متحده آمریکا (59 مورد جدید در یک میلیون نفر هر سال) عنوان شده است. بین 183000 تا 230000 فرد مبتلا به آسیب نخاعی در ایالات متحده آمریکا زندگی می کنند. درحالیکه جمعیت این افراد در انگلیس 40000 نفر گزارش شده است. آمار ارائه شده در سال 2008 نشان می دهد بیش از 200000 نفر در ایالات متحده دچار قطع نخاع شده اند و سالانه 10000 فرد جدید به این آمار اضافه می شوند. تخمین زده شده است این میزان در سال 2010 به 13400 نفر افزایش خواهد یافت.

میانگین سنی این افراد 8/31 سال است که ارتز اندام تحتانی ارتز اندام فوقانی و انواع آنارتز چیست؟59% آنها سن 30 سال یا کمتر دارند. از این میزان 82% افراد را مردان 16-30 ساله تشکیل می دهندکه این نسبت در مردان به زنان 4 به 1 می باشد. میانگین مدت زمان سپری شده در مراکز توانبخشی برای 293 بیمارآسیب نخاعی از سال 1982-1993در هلند 154 روز گزارش شده است. در سال 1996 هزینه ی مورد نیاز بیماران آسیب نخاعی طی دو سال اول پس از آسیب، 22 میلیون دلار تخمین زده شده است. این هزینه به میزان زیادی با سطح آسیب درارتباط است.

عوامل اوليه مرتبط با اين عارضه، تصادفات با وسايل موتوري(50%)، سقوط از بلندي(24%)، خشونت(11%) و ورزش(9%) گزارش شده است. در ایران نیز تصادفات رانندگی با11/54%و سقوط از ارتفاع با35/42% شایعترین علت آسیب نخاعي عنوان شده است که در بین آنها 5/67 درصد آسیب نسبی و 5/32 درصد آسیب کامل نخاعی با گروه سنی 20-29 سال مي باشند.

اثرات مثبت فیزیولوژیکی و روانشناختی زیادی برای ایستادن و راه رفتن افراد پاراپلژیک گزارش شده است. کاهش کنتراکچر مفاصل، شکستگی استخوان و زخم فشاری، جلوگیری از پوکی استخوان، کاهش اسپاستیسیتی،کمک به هضم، بهبود عملکرد روده، تخلیه کامل مثانه، گردش خون محیطی و تحریک رشد اندام تحتانی از مزایای مثبت فیزیولوژیکی ایستادن و راه رفتن ذکر شده است. ارتباط با محیط و افراد در سطح بینایی، درک مثبت از بدن و عزت نفس بیشتر، ازمزایای روانشناختی ایستادن و راه رفتن اعلام شده است.

طراحی و ساخت ارتز بیماران آسیب نخاعی

در مجموعه ما، ارتزهای مختلفی در جهت کمک به ایستادن و راه رفتن این بیماران ساخته می شود. در یک تقسیم بندی می توان ارتزهای مکانیکی مورد استفاده در ایستادن و راه رفتن بیماران آسیب نخاعی را در سه گروه بزرگ قرار داد که این سه گروه عبارتند از ارتزهای سنتی، ارتزهای رسیپروکال و ارتزهای مدیال لینکیج.

دامنه این وسایل از ارتز هیپ- زانو- مچ پا- پا تا ارتزهای رسیپروکال متفاوت است. این ارتزها مفاصل زانو و مچ را به ترتیب در وضعیت اکستنشن و نوترال بی حرکت می کنند و توانایی حرکت با کراچ و وسایل کمکی را به بیمار می دهند.
ارتزهای هیپ- زانو- مچ پا- پا، (Hip Knee Ankle Foot Orthosis) که تا سال 1980 تنها وسیله کمکی مورد استفاده برای این بیماران به حساب می آمد، در هر پا شامل دو قسمت صلب است که ران و ساق پا را در نواحی درونی و بیرونی و همچنين کف پا را با يک صفحه افقی دربر می گيرد. . اين ارتز در ناحيه زانو دارای مفصلی است که مجهز به يك قفل دستي می باشد تا در موقع مقتضي به بيمار اجازه نشستن داده و در هنگام راه رفتن، زانو را در حالت فول اکستنشن قفل كند. با اين كه تحقيقات زيادي بر روي اين ارتز انجام شده است اما، به دلیل فشار بيش از حدي كه در فاز سوئینگ بواسطه تحمل کل وزن بدن به اندام های فوقانی اعمال می شد از سال 1980 به بعد با ورود سيستم هايي كه براي راه رفتن بيمار با الگوي رفت و برگشتی طراحي شده بودند منسوخ گرديد.

به ارتزهایی که با الگوی حرکتی رفت و برگشتی فعال می شوند، ارتزهای رسیپروکال می گویند. ارتزهای دیگر مانند ارتزهای پیشبرنده ی متقابل ، ارتز هدایتگر مفصل هیپ و ارتزهای مدیال لینکیج مقدمات استفاده از الگوی راه رفتن رسیپروکال را برای بیماران فراهم می نمایند. ارتز هدایتگر مفصل هیپ و مدیال لینکیج با هدف پیشرفت اندام ساخته شده اند، اما در ارتزهای پیشبرنده مکانیسمی وجود دارد که الگوی حرکت متقابل را بازسازی می کند. این مکانیسم با فلکشن یک مفصل ران در یک سمت باعث ایجاد اکستنشن در مفصل ران سمت مقابل می شود.

ارتز رسیپروکال لوئیزیانا یکی از معروف ترین ارتزها در دسته ی رسیپروکال است. ساخت اين ارتز در دانشگاه ابالت لوئیزیانا در سال 1983 به واقعيت پيوست. اين ارتز داراي يك تنه انعطاف ناپذير و دو قسمت در ناحيه پاها است با اين تفاوت که دو عدد کابل، مفاصل هیپ طرفين را بگونه ای به هم متصل کرده که آنها را مجبـور به حرکت رفت و برگشتـی می کند (شكل 1)، بطوريکه کشیدگی مفصل هیپ در پای استانس باعث فلکشن در پای سوئینگ و برعکس خواهد شد. در مفصل زانوي اين ارتز نيز قفلي وجود دارد كه در حالت عادي بسته است و براي نشستن بيمار قابل باز شدن خواهد بود.

راه رفتن با آن در شروع حركت به این گونه است که پاي سوئینگ در حالت اوليه عقب تر از پاي استانس قرار دارد. سپس با خم شدن به سمت پاي استانس و حفظ تعادل به كمك واکر امكان فاصله گرفتن پاي سوئینگ را ايجاد مي كند. وقتي مفصل هیپ به بالاترين ارتفاع خود رسيد، بيمار با عقب كشيدن بالاتنه خود باعث اکستنشن پاي استانس مي شود و اين در حالي است كه دوران بدن حول پاي استانس به سمت جلو همچنان ادامه دارد. در اين حالت فعال شدن يكي از كابل ها باعث فلکشن پاي سوئینگ شده، اين پا در ادامه حركت از كنار پاي استانس عبور كرده و كمي جلوتر از آن در انتهاي مسیر حركتي خود متوقف مي شود. سپس با خم شدن بيمار به سمت پاي سوئینگ در صفـحه فرونتال ايـن پـا به زميــن برخـورد كــرده و فـاز دابل ساپورت آغــاز مـي گـردد.

ارتز پیشبرنده پیشرفته در سال 1990 به دنبال اصلاح ارتزهای پیشبرنده لوئیزیانا توسط وایتل و جفرسون ساخته شد. ایده طراحی این ارتز بدنبال اتصال ضعیف و اصطکاک کابل ها در ارتز پیشبرنده لوئیزیانا و هدر رفتن انرژی حاصل از اکستنشن هیپ عنوان گردید. بنابراین این محققین برای کاهش اصطکاک از یک کابل اتصال استفاده کردند. ارتز پیشبرنده ایزوسنتریک نیز با هدف جلوگیری از اتلاف انرژی انتقالی از یک سمت به سمت مقابل توسط کابل طراحی شد. این ارتز بجای کابل از یک بار استفاده نمود. تاثیرات مثبت ارتز پیشبرنده پیشرفته و ارتز پیشبرنده ایزوسنتریک در بهبود پارامترهای راه رفتن بیماران آسیب نخاعی در مقایسه با دیگر ارتزها گزارش شده است. در حال حاضر مجموعه ی ما افتخار این را دارد که از پیشگامان ارائه دهنده ی این نوع ارتزهای خاص برای بیماران آسیب نخاعی در کشور باشد.

ارتزهای مدیال لینکیج در ابتدا با طراحی مک کی و کرتلی ساخته شدند. اولین ارتز مدیال لینکیج با نام ارتز واکابوت شناخته شد. این ارتز علیرغم عدم تطابق محورهای حرکتی مفاصل توانست تا حدودی جایگزین ارتزهای رسیپروکال می گردد(31). خصوصیت منحصر به فرد این وسیله آن است که شامل مفاصل خارجی در ناحیه هیپ نیست بلکه از یک مفصل داخلی برای حرکت بیماران استفاده می کند. مفصل هیپ در این سیستم قابل جدا شدن است بنابراین می توان هنگام پوشیدن آن، از ویلچر استفاده نمود. چون مفاصل حجیم خارجی از وسیله حذف شد، زیبایی ظاهری ارتز بهتر از انواع قبلی می باشد. زیبایی، عدم تداخل با کارهای روزمره مانند راه رفتن و دستشویی رفتن و راحتی استفاده از مزایای این ارتز ذکر شده است. علاوه بر آن راحتی پوشیدن و درآوردن وسیله و توانایی استفاده همزمان با ویلچر از دیگر مزایای این وسیله گزارش شده است.

اما به دلیل کاهش بازوی اهرمی ناشی از پایین بودن محور حرکتی مفصل هیپ نتوانسته است به اندازه ارتزهای رسیپروکال در بهبود پارامترهای راه رفتن موثر واقع شود. پس از آن ارتزهای مورانگ و پرایم واک با هدف تطابق در مفاصل آناتومیک و ارتوتیک طراحی و ساخته شده اند. در هر دو مفصل از مکانیسم لغزشی استفاده شد که با ایجاد محور فرضی 6 سانتی متر بالاتر از مفصل ارتزی، مفاصل ارتزی و آناتومیک را به یکدیگر نزدیک می کرد. هر دو ارتز در مقایسه با واک ابوت توانستند بطور معناداری پارامترهای راه رفتن را بهبود بخشند و مصرف انرژی را کاهش دهند(34, 36). در حال حاضر مجموعه ی ما افتخار این را دارد که از پیشگامان ارائه دهنده ی این نوع ارتزهای خاص برای بیماران آسیب نخاعی در کشور باشد( شکل زیر).

پانویس ها:

1. Reciprocating Gait Orthosis (RGO)
2. Hip guidance orthosis
3. Medial Linkage Orthosis
4. Louisiana State University
5. Advanced RGO (ARGO)
6. Louisiana RGO (LUS RGO)
7. Whittle and Jefferson
8. Isocentric RGO (IRGO)
9. Mckey
10. Kirtly
11. Walkabout Orthosis(WO)
12. Moorong
13. Prime Walk (PW)

1. Lobo Prat J. A new kinematic and dynamic model for clinical evaluation of the upper extremity motion during an activity of daily living in subjects with neurological disorders. barcelona: univercity of barcelona; 2011.
2. Nene A, Hermens H, Zilvold G. Paraplegic locomotion: a review. Spinal cord. 1996;34(9):507-24.
3. Chen HY, Chen SS, Chiu WT, Lee LS, Hung CI, Hung CL, et al. A nationwide epidemiological study of spinal cord injury in geriatric patients in Taiwan. Neuroepidemiology. 1997;16(5):241-7.
4. Hammell KW. Spinal cord injury rehabilitation. THERAPY IN PRACTICE. 1995:45-.
5. Pickett W, Simpson K, Walker J, Brison RJ. Traumatic spinal cord injury in Ontario, Canada. The Journal of trauma. 2003;55(6):1070.
6. Surkin J, Gilbert BJC, Harkey III HL, Sniezek J, Currier M. Spinal cord injury in Mississippi: findings and evaluation, 1992–1994. Spine. 2000;25(6):716.
7. Sutton NG. Injuries of the spinal cord: the management of paraplegia and tetraplegia: Butterworths London; 1973.
8. Thoumie P, Le Claire G, Beillot J, Dassonville J, Chevalier T, Perrouin-Verbe B, et al. Restoration of functional gait in paraplegic patients with the RGO-II hybrid orthosis. A multicenter controlled study. II: Physiological evaluation. Paraplegia. 1995;33(11):654-9.
9. Wyndaele M, Wyndaele JJ. Incidence, prevalence and epidemiology of spinal cord injury: what learns a worldwide literature survey? Spinal cord. 2006;44(9):523-9.
10. Sisto SA, Forrest GF, Faghri PD. Technology for mobility and quality of life in spinal cord injury [Analyzing a Series of Options Available]. Engineering in Medicine and Biology Magazine, IEEE. 2008;27(2):56-68.
11. Hoit B. Current Problems in Cardiology. Pericardial Heart Disease. CURRENT PROBLEMS IN CARDIOLOGY. 1997;22.
12. Franceschini M, Baratta S, Zampolini M, Loria D, Lotta S. Reciprocating gait orthoses: a multicenter study of their use by spinal cord injured patients. Archives of physical medicine and rehabilitation. 1997;78(6):582-6.
13. Lotta S, Fiocchi A, Giovannini R, Silvestrin R, Tesio L, Raschi A, et al. Restoration of gait with orthoses in thoracic paraplegia: a multicentric investigation. Spinal Cord. 1994;32(9):608-15.
14. Scivoletto G, Petrelli A, Di Lucente L, Giannantoni A, Fuoco U, D’Ambrosio F, et al. One year follow up of spinal cord injury patients using a reciprocating gait orthosis: preliminary report. Spinal Cord. 2000;38(9):555-8.
15. Taghipour M, Sherafat Kazemzadeh E. Column and spinal cord injury in shiraz namazi hospital, an epidemiology study Armaghan Danesh 2005.
16. Brubaker C. Wheelchair prescription: an analysis of factors that affect mobility and performance. J Rehabil Res Dev. 1986;23(4):19-26.
17. Dunn RB, Walter JS, Lucero Y, Weaver F, Langbein E, Fehr L, et al. Follow-up assessment of standing mobility device users. Assistive Technology. 1998;10(2):84-93.
18. Eng JJ, Levins SM, Townson AF, Mah-Jones D, Bremner J, Huston G. Use of prolonged standing for individuals with spinal cord injuries. Physical Therapy. 2001;81(8):1392-9.
19. Goemaere S, Van Laere M, De Neve P, Kaufman J. Bone mineral status in paraplegic patients who do or do not perform standing. Osteoporosis International. 1994;4(3):138-43.
20. Kunkel C, Scremin A, Eisenberg B, Garcia J, Roberts S, Martinez S. Effect of” standing” on spasticity, contracture, and osteoporosis in paralyzed males. Archives of physical medicine and rehabilitation. 1993;74(1):73.
21. Rowley D, Edwards J. Helping the paraplegic to walk. Journal of Bone and Joint Surgery-British Volume. 1987;69(2):173.
22. Sabo D, Blaich S, Wenz W, Hohmann M, Loew M, Gerner HJ. Osteoporosis in patients with paralysis after spinal cord injury. Archives of orthopaedic and trauma surgery. 2001;121(1):75-8.
23. Bromley I. Tetraplegia and Paraplegia: A Guide for Physiotheratpists. 6, editor. NewYork: Churchill Livingstone; 2006.
24. Whittle M, Cochrane G, Chase A, Copping A, Jefferson R, Staples D, et al. A comparative trial of two walking systems for paralysed people. Paraplegia. 1991;29(2):97.
25. Abe K. Comparison of static balance, walking velocity, and energy consumption with knee-ankle-foot orthosis, walkabout orthosis, and reciprocating gait orthosis in thoracic-level paraplegic patients. JPO: Journal of Prosthetics and Orthotics. 2006;18(3):87-91.
26. Arazpour M, Bani MA, Hutchins SW. Reciprocal gait orthoses and powered gait orthoses for walking by spinal cord injury patients. Prosthetics and Orthotics International. 2012.
27. Ijzerman M, Baardman G, Hermens H, Veltink P, Boom H, Zilvold G. The influence of the reciprocal cable linkage in the advanced reciprocating gait orthosis on paraplegic gait performance. Prosthetics and orthotics international. 1997;21(1):52-61.
28. Leung A, Wong A, Wong E, Hutchins S. The physiological cost index of walking with an isocentric reciprocating gait orthosis among patients with T 12–L 1 spinal cord injury. Prosthetics and orthotics international. 2009;33(1):61-8.
29. Massucci M, Brunetti G, Piperno R, Betti L, Franceschini M. Walking with the advanced reciprocating gait orthosis (ARGO) in thoracic paraplegic patients: energy expenditure and cardiorespiratory performance. Spinal Cord. 1998;36(4):223-7.
30. Winchester P, Carollo J, Parekh R, Lutz L, Aston J. A comparison of paraplegic gait performance using two types of reciprocating gait orthoses. Prosthetics and orthotics international. 1993;17(2):101-6.
31. Saitoh E, Suzuki T, Sonoda S, Fujitani J, Tomita Y, Chino N. Clinical Experience With A New Hip-Knee-Ankle-Foot Orthotic System Using A Medial Single Hip Joint for Paraplegic Standing and Walking1. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 1996;75(3):198.
32. Harvey LA, Newton-John T, Davis GM, Smith MB, Engel S. A comparison of the attitude of paraplegic individuals to the walkabout orthosis and the isocentric reciprocal gait orthosis. Spinal Cord. 1997;35(9):580-4.
33. Harvey LA, Smith MB, Davis GM, Engel S. Functional outcomes attained by T9-12 paraplegic patients with the walkabout and the isocentric reciprocal gait orthoses. Archives of physical medicine and rehabilitation. 1997;78(7):706-11.
34. Middleton J, Fisher W, Davis G, Smith R. A medial linkage orthosis to assist ambulation after spinal cord injury. Prosthetics and orthotics international. 1998;22(3):258-64.
35. Saitoh E, Baba M, Sonoda S, Tomiya Y, Suzuki M, Hayashi M, editors. A new medial single hip joint for paraplegic walkers1997.
36. Onogi K, Kondo I, Saitoh E, Kato M, Oyobe T. Comparison of the effects of sliding-type and hinge-type joints of knee-ankle-foot orthoses on temporal gait parameter in patients with paraplegia. Japanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science. 2010;1:1-6.

• منبع:
  پایان نامه دکترای سرکار خانم منیره احمدی بنی
  به راهنمایی دکتر مختار عراض پور و دکتر فرزام فرهمند