ارتزهای هوشمند به‌عنوان یکی از دستاوردهای نوین در حوزه فناوری پزشکی، با ترکیب مهندسی مکانیک، الکترونیک و هوش مصنوعی، تحولی شگرف در بهبود کیفیت زندگی بیماران ایجاد کرده‌اند. این دستگاه‌ها با ارائه پشتیبانی، تصحیح و بهبود عملکرد اندام‌ها، نقش مهمی در توان‌بخشی و ارتقای عملکرد حرکتی افراد ایفا می‌کنند.
ارتزهای هوشمند با استفاده از حسگرهای پیشرفته، می‌توانند حرکات کاربر را در زمان واقعی مانیتور کرده و داده‌های جمع‌آوری‌شده را برای تحلیل و بهبود عملکرد به سیستم‌های پردازشی ارسال کنند. این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، قادر به تشخیص الگوهای حرکتی و ارائه بازخورد فوری به کاربر هستند. به‌عنوان مثال، در یک ارتز هوشمند زانو، حسگرها می‌توانند زاویه خمیدگی زانو را اندازه‌گیری کرده و در صورت نیاز، مقاومت یا پشتیبانی لازم را تنظیم کنند.در حوزه پزشکی، ارتزهای هوشمند کاربردهای گسترده‌ای دارند. این دستگاه‌ها در توان‌بخشی پس از سکته مغزی، آسیب‌های نخاعی و بیماری‌های نورولوژیکی مانند پارکینسون مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌عنوان مثال، ارتزهای هوشمند دست می‌توانند به بیماران در بازیابی مهارت‌های حرکتی ظریف کمک کنند. همچنین، در مواردی مانند اسکولیوز (انحراف جانبی ستون فقرات)، ارتزهای هوشمند با ارائه پشتیبانی دینامیک و تنظیم‌شونده، به بهبود وضعیت بدن و کاهش درد کمک می کند
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که استفاده از حسگرهای پیشرفته و الگوریتم‌های یادگیری ماشین در ارتزهای هوشمند، امکان تشخیص دقیق‌تر الگوهای حرکتی و ارائه بازخورد فوری به کاربران را فراهم کرده است. این پیشرفت‌ها به‌ویژه در بهبود تعادل و کاهش خطر سقوط در بیماران مبتلا به اختلالات حرکتی مؤثر بوده است.
این ارتز هوشمند از حسگرهای ژیروسکوپی، شتاب‌سنج و الکترومیوگرافی بهره می‌برد تا حرکات کاربر را با دقت بالا رصد کند. داده‌های حاصل از این حسگرها به یک واحد پردازشی مجهز به الگوریتم‌های یادگیری ماشین ارسال می‌شود. الگوریتم‌ها با تحلیل سریع الگوهای حرکتی و تغییرات ناگهانی، سیگنال‌های کنترلی لازم را برای تنظیم میزان پشتیبانی و مقاومت ارتز در زمان واقعی تولید می‌کنند. به این ترتیب، دستگاه قادر است به صورت پویا و مطابق با نیازهای فردی، عملکرد بهینه‌ای را در فرایند توان‌بخشی ارائه دهد.
یکی از ویژگی‌های برجسته این سیستم، کاهش نیاز به نظارت مستقیم پزشکی و اتوماسیون بالای فرایندهای تنظیم و کنترل است. در آزمایش‌های بالینی، این ارتز هوشمند توانست باعث بهبود تعادل و کاهش میزان سقوط در بیماران مبتلا به سکته مغزی و آسیب‌های نخاعی شود. همچنین، بهره‌گیری از فناوری‌های نوین رباتیک به طراحی یک سیستم فیدبک دوطرفه منجر شده است؛ به این صورت که ارتز همزمان با دریافت داده‌های حرکتی، پاسخ‌های کنترلی خود را به کاربر ارائه می‌دهد و کاربر نیز با ایجاد تغییرات در الگوهای حرکتی خود، به تنظیم دقیق‌تر دستگاه کمک می‌کند.
از دیگر دستاوردهای این تحقیق می‌توان به بهبود دوام باتری و کاهش وزن دستگاه اشاره کرد. استفاده از مواد سبک‌وزن و فناوری‌های نوین ساخت به همراه طراحی ماژولار، امکان ساخت یک ارتز فشرده و قابل حمل را فراهم نموده است. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که استفاده از این دستگاه در مراکز درمانی، حتی در فضاهای محدود، عملی و مقرون به صرفه باشد.
در مجموع، ادغام فناوری‌های حسگری پیشرفته، هوش مصنوعی و رباتیک در طراحی ارتزهای هوشمند، افق‌های جدیدی در توان‌بخشی و بهبود کیفیت زندگی بیماران باز کرده است. پژوهشگران انتظار دارند که با پیشرفت‌های آتی، این فناوری نه تنها در حوزه توان‌بخشی بلکه در کاربردهای گسترده‌تر پزشکی مانند درمان سرطان و بهبود عملکرد عضلانی در بیماران سالخورده نیز نقش مهمی ایفا کند.
جدیدترین درمان با ارتزهای هوشمند شامل “ایمپلنت های هوشمند” است، به ویژه در تعویض زانو، که دارای حسگرهایی است که می تواند پارامترهای راه رفتن بیمار مانند گام ها، سرعت راه رفتن و دامنه حرکت را کنترل کند، داده هایی را در زمان واقعی در مورد عملکرد مفصل ارائه می دهد و تنظیمات درمانی شخصی را بر اساس اطلاعات جمع آوری شده امکان پذیر می کند. این فناوری پیشرفت قابل توجهی در مراقبت های ارتوپدی محسوب می شود که امکان مداخله زودهنگام و نتایج بهبود یافته را فراهم می کند. این حسگر از همان مواد و فناوری موجود در دستگاه‌های قلبی کاشته‌شده مانند ضربان‌ساز استفاده می‌کند، بنابراین به‌عنوان یک دستگاه زیست سازگار ثابت شده است.
کلیبروک و همکاران (2022) استفاده از ساختار Split P TPMS را برای تقلید از فوم های درجه پزشکی در ارتزهای پای دیابتی پیشنهاد کرد که با تنظیم تخلخل طیفی از استحکام فشاری را ارائه می دهد. این ساختار می تواند نسل جدیدی از کفی پای دیابتی را ایجاد کند که با شرایط بارگذاری منحصر به فرد سازگار است. در مقایسه با سایر ساختارهای متخلخل، ساختار متخلخل بیضوی و ساختار TPMS انعطاف‌پذیری بالایی در تنظیم پارامترهای هندسی، مدول موثر و تخلخل نشان می‌دهند و طراحی شخصی‌سازی کفی پای دیابتی را تسهیل می‌کنند.
با توجه به شکل و شرایط منحصربفرد پای هر فرد، کفی پای دیابتی با فشار استاندارد شده ممکن است برای رفع نیازهای خاص هر بیمار کافی نباشد. طراحی شخصی کفی متناسب با ویژگی های فردی پا برای به حداقل رساندن خطرات درد و آسیب بسیار مهم است. علاوه بر این، ارزیابی سایر شاخص‌های مکانیکی، مانند زاویه گرادیان فشار، انتگرال زمان فشار، مقدار میانگین فشار، و شاخص نوسان فشار ، در کنار اوج فشار کف پا، می‌تواند ارزیابی جامع‌تری از پای دیابتی در تحقیقات آینده ارائه دهد.
Refrences :
1)https://ieeexplore.ieee.org/document/9349389
