Das Hauptziel dieser Abhandlung ist es, die Geschichte des biomedizinischen Maschinenbaus und der mechanischen Prothetik zu beleuchten, die in unserer Gesellschaft so gefragt sind. Darüber hinaus werden verschiedene Modelle von Prothesen und ihre Vor- und Nachteile im Vergleich zu ihren Kosten vorgestellt. Dieses Material ist nicht nur für Fachleute auf diesem Gebiet interessant, sondern auch für Menschen, die auf Prothesen angewiesen sind, die ihnen das Leben erleichtern.
Die biomedizinische Mechanik zielt auf die Erforschung des menschlichen Körpers und die Herstellung von Spezialwerkzeugen ab, die das Leben verletzter Menschen erleichtern. Die biomedizinische Mechanik entstand mit dem Einsatz von Röntgengeräten und Elektrokardiographen, die es ermöglichten, mit Hilfe der Technik eine Diagnose zu stellen. Die Blütezeit der Entwicklung der biomedizinischen Mechanik wird auf die Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg datiert.
Dank der Forschung in den Bereichen Mechanik und Biologie können Prothesen hergestellt werden, die menschlichen Gliedmaßen ähneln und sich bewegen können. Die mechanische Prothetik ist in der modernen Medizin gut entwickelt. Dieser Zweig der Medizin beschäftigt sich mit dem Ersatz von fehlenden Körperteilen. Die Prothetik hat eine lange Geschichte, und Forscher und Spezialisten haben ihr Bestes getan, um das Leben von Behinderten zu erleichtern. Obwohl nichts einen Körperteil vollständig ersetzen kann, macht die Prothetik das Leben von Behinderten besser. Die Menschen haben verschiedene künstliche Vorrichtungen verwendet, um den Verlust einer Gliedmaße zu kompensieren. In der Antike wurde ein gegabelter Baumstamm als Krücke verwendet, um das Bein zu ersetzen. Die Geschichte der Prothesen wird auf 300 v. Chr. datiert. Die Menschen benutzten grobe Hilfsmittel, um den Verlust eines Gliedes zu kompensieren. Frühe Prothesen wurden von Rüstungsmachern, Schmieden und anderen Fachleuten hergestellt, die sehr geschickt im Umgang mit Holz, Metall und Leder waren. Einer der ersten Hinweise auf die Verwendung von Prothesen findet sich in den Werken des französischen Chirurgen Ambroise Pare aus dem Jahr 1579, in denen er die von ihm in der Praxis verwendeten Methoden zur Herstellung von Prothesen beschreibt. Als Militärchirurg amputierte Pare die zertrümmerten Arme und Beine von Soldaten und arbeitete an den Methoden zur Entwicklung und Herstellung von Prothesen (Waverly, 2009). In der deutschen Geschichte wird beschrieben, dass der eiserne Ritter eine künstliche Hand hatte, deren Finger sich sogar bewegen konnten (Pederson, 2008). In den 1700er Jahren wurden Prothesen aus Metall von denen aus Holz und Leder verdrängt, und in der Folgezeit wurden anstelle der steifen, massiven Gliedmaßen eingearbeitete Gelenke verwendet.
Prothesen wurden in Kriegszeiten benötigt. Während des Amerikanischen Bürgerkriegs (1861-1865) gab es fast 30.000 Amputationen, die eine Entscheidung für die Behinderten erforderten. Die in New York hergestellten hölzernen Gliedmaßen aus Socken kosteten zwischen 75 und 150 Dollar. Während des Zweiten Weltkriegs (1939-45) wurden neue Materialien für die Herstellung von Prothesen verwendet, nämlich Aluminium und Kunststoffe, die die Verwendung von Prothesen einfacher und bequemer machten. Mit dem Beginn des Vietnamkriegs in den 1960-70er Jahren entstand die Notwendigkeit, die Herstellung von Prothesen zu verbessern, und es kam eine elektronische Steuerung auf, die ihre Verwendung erleichterte und sie den menschlichen Gliedmaßen ähnlicher machte.
Der biomedizinische Maschinenbau und die mechanische Prothetik sind heute weit entwickelt. Die mechanischen Prothesen von Herzklappen, Füßen und Händen sind die wichtigsten Errungenschaften auf diesem Gebiet. Der Pionier in der Herstellung mechanischer Herzklappenprothesen war Dr. Charles Hufnagel im Jahr 1952. Er setzte “einen Plexiglaskäfig mit einer Kugel in die absteigende thorakale Aorta ein”. Das erste Implantat wurde 1960 eingesetzt. Es gab eine Reihe verschiedener Caged-Ball-Designs, die von Magovern-Cromie, Smeloff-Cutter und DeBakey-Surgitool hergestellt wurden (Mechanische Herzklappe, 2008). Diese Caged-Ball-Implantate hatten jedoch eine Reihe von Nachteilen. Sie führten zu einem größeren Druckabfall über der Klappe und distal zu höheren Turbulenzspannungen. Die nächste bedeutende Errungenschaft war die Einführung von Kippscheibenventilen, die 1967 von Bjork-Shiley hergestellt wurden. Ein weiterer Schritt in der Entwicklung der Herzklappenproduktion war die Einführung der Bileaflet-Klappe im Jahr 1978 durch St. Jude Medical Inc. In den letzten fünf Jahren wurden verschiedene Modelle von Herzklappenprothesen hergestellt, von denen jedoch drei in der Medizin nach wie vor weit verbreitet sind, nämlich die Käfigkugel-, die Kippscheiben- und die Bileaflet-Ausführung. Für jedes Prothesenmodell gibt es eine Liste von Vor- und Nachteilen.
Tabelle 1. Merkmale der gängigsten Ventilkonstruktionen (Dasi, Simon, Sucosky & Yoganathan, 2009).
Was die Entwicklung von Fußprothesen betrifft, so gibt es eine Reihe von Modellen, die in der modernen Medizin aktiv eingesetzt werden. Dennoch ist es unmöglich, flexible Prothesen herzustellen, die genauso funktionieren wie die menschlichen Füße. Das Design von Prothesen hängt von den Zielen ab, die erreicht werden müssen: Erstens muss die Fußprothese leicht zu tragen sein und ein geringes Gewicht haben (Hansen, 2012). Kosmese und Volumen sind ebenfalls sehr wichtige Ziele. Moderne Fußprothesen funktionieren wie menschliche Körperteile. Fußprothesen ermöglichen das Stehen, Gehen und sogar das Laufen. Der Preis solcher Modelle hängt von der Komplexität des Designs und seiner Funktionen ab.
Die Handprothesen sind in ihrer Struktur komplizierter, da alle Teile flexibel sind und als Finger funktionieren können. Die Hand ist ein sehr wichtiger Teil unseres Körpers, der viele lebenswichtige Funktionen hat. Frühere Konstruktionen waren recht sperrig und hatten elektromechanische Motoren. Neue Designs garantieren einen Bewegungsspielraum von 12 Freiheitsgraden. Sie sind bequemer, leichter und können sowohl mit der künstlichen als auch mit der normalen Hand verwendet werden. Das mechanische Design besteht aus einer Kombination von hochfesten Polymeren wie PTFE und PEEK und Metallen mit geringer Dichte wie Titan, die die Prothesen flexibler machen und einer menschlichen Hand ähneln.
Prothesen erleichtern das Leben von Menschen mit Behinderungen. Sie wollen nicht von anderen Menschen wie Behinderte behandelt werden. Sie wollen gleichberechtigt mit anderen sein und ein vollwertiges Leben führen. Die Verwendung von Prothesen hat drei wesentliche Vorteile: Energie, Mobilität und psychologische Vorteile. Menschen brauchen weniger Energie, um mit Hilfe von Prothesen zu gehen oder etwas zu tun, als wenn sie Krücken oder andere Hilfsmittel benutzen. Wenn man die Wahl zwischen einem Rollstuhl und der Verwendung von Prothesen hat, entscheiden sich die meisten Menschen für letztere, da Prothesen bequemer und mobiler sind. Darüber hinaus gibt es viele Orte, die mit dem Rollstuhl nicht zugänglich sind. Doug Hewitt zufolge bietet die Prothetik ein größeres Gefühl der Unabhängigkeit” (2011). Menschen, die Prothesen benutzen, haben eine positivere psychologische Einstellung zur Welt als Menschen, die Krücken oder Rollstühle benutzen. Laut der Amputee Coalition of America fühlen sich Amputierte weniger unwohl mit ihrem Zustand, wenn sie Beinprothesen tragen, weil sie sich besser in die Menge einfügen können” (Hewitt, 2011).
Trotz der großen Erfolge bei der Anwendung von Prothesen gibt es auch Komplikationen wie primäres Klappenversagen, Klappenprothesen-Thrombose und mechanische hämolytische Anämie (Johnson, 2010). Verschiedene Komplikationen gehen mit dem Einsatz von Prothesen einher. Einige dieser Komplikationen reichen von schwerwiegenden bis hin zu nicht schwerwiegenden Komplikationen. Es gibt viele Fälle von postoperativen Infektionen. Bein- und Handprothesen können zum Beispiel eine Dermatitis an der Stelle verursachen, an der die amputierte Gliedmaße mit der Prothese verbunden ist. Dies kann die Ursache für Geschwüre, Infektionen, bösartige Erkrankungen und allergische Kontaktdermatitis (ACD) sein. Darüber hinaus können Prothesen die Ursache für Gewebewucherungen an der Amputationsstelle sein, die zum Verlust von Gefühlen führen. Lumbale Entstellungen können durch langes Tragen von Prothesen verursacht werden (Short-Term & Long-Term Effects of a Prosthetic Leg, n.d.). Ein weiteres Problem ist das mechanische Versagen von Prothesen, das eine Reihe von nicht ernsthaften und ernsthaften Folgen hat. Zunächst einmal kann es zu Schmerzen führen. Deshalb ist es sehr wichtig, bei der Verwendung von Prothesen alle Anweisungen des Arztes zu befolgen und sich regelmäßig untersuchen zu lassen.
Die Kosten für die Prothesen sind eine weitere große Herausforderung für die Patienten, denen einige Körperteile fehlen, denn um sie zu erwerben, muss man finanziell stabil sein, was einige davon ausschließt, davon zu profitieren. Die Prothesen müssen außerdem häufig überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie dem Patienten den gewünschten Nutzen bringen. Bei einigen Organen ist es schwierig, das natürliche Organ nachzuahmen, und daher können einige der Funktionen, die von einer normalen Hand oder einem normalen Organ ausgeführt werden können, nicht von einem mechanischen Prothesenorgan ausgeführt werden.
Die Kosten für Prothesen können mit der Zeit sinken, da jeden Tag mehr biomedizinische Ingenieure auf den Markt kommen und somit die Preise für die verschiedenen Prothesen sinken werden, da es einen Wettbewerb zwischen den verschiedenen Unternehmen gibt, die ihre Produkte vermarkten wollen. Eine Beinprothese kann zwischen 5.000 und 50.000 $ kosten und ein Arm kann zwischen 3.000 und 30.000 $ kosten (Turner, 2009). Die Kosten für Prothesen hängen von dem Material ab, das für ihre Herstellung verwendet wird, und von den Funktionen, die sie erfüllen. Handprothesen sind am teuersten und nicht jeder kann sie sich leisten. Die Muskelkontrolle über den Arm kann ebenfalls zunehmen, da immer flexiblere Prothesen entwickelt werden, die bei der Kontrolle der Muskeln helfen. Dies lässt sich aus dem Vergleich zwischen den modernen und den aktuellen Arten von Prothesen, die hergestellt werden, ableiten (Turner, 2009).
Die Regierung empfiehlt, den Bereich der Prothetik und der Orthetik im Rahmen des Gesetzes auszuwählen, da die Kandidatengruppe nicht über die erforderlichen Managementressourcen und finanziellen Mittel verfügt, um das Geschäft im Rahmen des Gesetzes zu kontrollieren. Die Familien empfehlen, dass die Verwendung von orthopädischen Bandagen verbessert wird, da dies mehr Menschen helfen würde, die an diesen Krankheiten leiden. Außerdem empfehlen die Familien, die Kosten für die Prothesen zu senken, da die hohen Kosten die Armen davon abhalten, von den mechanischen Prothesen zu profitieren, die nur zu hohen Kosten erworben werden können. Darüber hinaus gibt es Empfehlungen von Ärzten für die Verwendung von Prothesen. Es hat viele Konsequenzen, wenn die Patienten die Anweisungen des Arztes nicht befolgen und Prothesen auf unangemessene Weise verwenden. Es sollte beachtet werden, dass die Biomechanik in jedem Bereich verbessert werden muss. Die Regierung sollte medizinische Projekte zur Verbesserung der Prothetik finanziell unterstützen, da das Leben vieler Menschen von ihnen abhängt.
Abschließend sei gesagt, dass die verschiedenen Interventionen im Bereich der Prothetik hervorgehoben werden sollten, da sie den Patienten, denen die Organe fehlen, die durch künstliche Organe ersetzt werden können, bisher sehr geholfen haben. Behinderte Menschen sollten trotz ihrer Kosten mit den notwendigen Prothesen versorgt werden. Die Regierung sollte sich um diese behinderten Menschen kümmern. Gleichzeitig sollte die Regierung den Ingenieuren, die an der Herstellung der Prothesen beteiligt sind, Unterstützung gewähren, damit sie die erforderlichen Mittel erhalten.
Referenzen
Dasi, L., Simon, H., Sucosky, P. & Yoganathan, A. (2009). Strömungsmechanik von künstlichen Herzklappen.
Hansen, A. (2012). Prothetik: Foot and Ankle Prosthetics. International Encyclopedia of Rehabilitation. Web.
Hewitt, D. (2011). Vorteile von Beinprothesen. Web.
Mechanische Herzklappe. (2008).
Pedersen, B. (2008). Die Geschichte der Ästhetik der Prothetik.
Kurzfristige und langfristige Auswirkungen einer Beinprothese. (n.d.). Web.
Turner, R. (2009). Prothesenkosten. Disabled World towards tomorrow.
Waverly, J. (2009). Die Geschichte der Beinprothetik. Web.