«لونا» كاحل ثوري.. يتكيف مع نمو الأطفال والمصابين بالشلل النصفي التشنجي

نظام «لونا»، نهج جديد لتصميم جهاز تقويم الكاحل للأطفال والأفراد الذين يعانون من الشلل النصفي التشنجي الموروث. وهو ما يصيب سنوياً نحو 140 حالة لكل مليون شخص في العالم. وهذا التصميم الفريد، الذي وصل إلى قائمة أفضل 20 ابتكاراً في موقع «جيمس دايسون»، يتيح تكييف ومواءمة القدم والكاحل مع نمو جسم المستخدم، من خلال جهاز بنظام الوحدات القابلة للتركيب.

ويعد مرض «الشلل النصفي التشنجي الموروث» الشكل الأكثر شيوعاً لالتهاب الأوعية الدموية عند الأطفال، الذي تتمثل إحدى سماته الرئيسية في اضطراب تدريجي في المشي، حيث يظهر المرض على شكل تصلب تدريجي وانكماش في الأطراف السفلية.

من جهته، أفاد مبتكر الجهاز الجديد، الباحث آرون نغوين، في معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا في أستراليا، أنه عاش مع أقارب مصابين بالشلل النصفي التشنجي الموروث، فأدرك أن الأجهزة التقويمية الحالية لا تهتم بالمستخدمين أثناء نموهم، ذلك أن أشكال اللدائن الحرارية الصلبة، المستخدمة في إنشاء الأجهزة، شديدة الإحكام للغاية لمنح المستخدم الدعم الأمثل. ومع تزايد المستخدمين وخاصة الأطفال، فإنها غالباً ما تؤدي إلى نزيف وتقرحات وجروح.

وأفاد المبتكر على موقع «جيمس دايسون» أن المشكلة تنبع من عيوب منهجية في عملية التصنيع، والتي تعتمد بشكل كبير على مهارات إخصائيي تقويم العظام والمصنعين وخبراتهم.

ويتضمن جهاز «لونا» نظامين، الأول عبارة عن مكون مخصص للمستخدم يسمى «سطح لونا» ومكون يجري تصنيعه بكميات كبيرة يسمى «وحدات لونا القابلة للتركيب». وهذه الأخيرة تعمل كقاعدة لتوصيل «أسطح لونا» مما يطيل الاستخدام على مدى عدة سنوات بدلاً من 6 إلى 8 أشهر في الأجهزة التقليدية. وعندما يتم اعتبار جهاز «لونا» صغيراً جداً، فإن أسطحاً جديدة تحل مكان الموجودة.

وتتكون «أسطح لونا» من أجزاء مطبوعة بطابعة ثلاثية الأبعاد مصممة لتناسب شكل كل مستخدم بذاته. وتستخدم الأجزاء تقنية الطابعة والمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد لرقمنة عملية التصنيع التي تتضمن في الوقت الحالي تقنيات صب وقولبة معقدة. ووفقاً للمبتكر، تخفض الرقمنة عدد المهارات الضمنية المطلوبة من المصنعين وتؤدي إلى أجهزة تقويم دقيقة أكثر اتساقاً. وقد تمت طباعة الأسطح في بلاستيك حيوي شبه مرن «نايلون 11»، حيث يعالج التصميم هذه المادة لتنعيم المناطق الحساسة ويحدد عندما تكون الأجزاء أصغر مما يجب.

وفي المراحل الأولى، أجرى المشروع تحقيقاً شاملاً في الأعراض والمتطلبات الشائعة لطفل مصاب بالشلل النصفي التشجني الموروث. ومن المعلومات التي تم جمعها، جرت محاولة فهم المشكلة من منظور فسيولوجي وميكانيكي حيوي. ومع هذه المعرفة، طور المشروع مفهوماً أولياً يقضي باستخدام مكون من وحدات يتوافق مع نمو الأطفال، ثم استخدم المشروع هذا المفهوم الأولي كأساس للتواصل والتحدث مع المتخصصين في هذا المجال، من بينهم أخصائيو العلاج الطبيعي وأخصائيو تقويم العظام والتقويم لدى الأطفال ومهندسو الميكانيكا الحيوية. وكانت المعلومات الإضافية التي تم جمعها في هذه المقابلات أمراً بالغ الأهمية وفقاً لآرون نغيون.

وبعد ذلك، تم تطوير التصميم من خلال عملية تكرارية من رسومات الأفكار، ونماذج أولية مادية، وتصميمات باستخدام الكمبيوتر «كاد»، ونماذج أخرى مع خطوات تحليلية تدعم قرارات التصميم بين كل عملية. وتلك الخطوات التحليلية تضمنت رسم خرائط لرحلة المستخدم ورسم خرائط الخدمة ومقابلات لاحقة مع الصناعة وتحليل مواد وتشريح جثث. وقد سمحت العملية التكرارية النظر في جميع جوانب التصميم من المصنع إلى المستخدم النهائي، مما وفر نهجاً شاملاً للتصميم، وفقاً للمبتكر.

 

الاختلاف

حالياً يشكل الأسلوب الأكثر شيوعاً في أجهزة الأطفال المصابين بالمرض، الأسلوب التقليدي المصنوع من اللدائن الحرارية المشكلة بالفراغ. ويختلف جهاز «لونا» الجديد عن التقليدي نفسه من خلال النظام الوحدات القابلة للتركيب التي تتيح له بالنمو مع المستخدم.

أما الاختلاف الرئيسي الآخر فهو النهج الشامل، وفقاً للمبتكر، إذ يأخذ جهاز لونا في الاعتبار أصحاب المصلحة في علمية التصميم. بالنسبة إلى المستخدم النهائي توفر النمطية والمرونة المادية حلاً أكثر راحة. بالنسبة لأولياء الأمور، يظهر التصميم عندما يصبح الجهاز صغيراً جداً، مما يسمح لهم بمراقبة الوضع وتعديل الجهاز عند الحاجة. بالإضافة إلى ذلك فإن نظام الوحدات قابلة للتركيب، يخلق بديلاً عاماً أكثر فعالية من حيث التكلفة. وأخيراً، بالنسبة للمحترفين والمصنعين يوفر النظام منصة مفتوحة تستخدم عملية رقمية لإيجاد عملية تصنيع يسهل الوصول إليها وتقويم أكثر اتساقاً.

هذا، ويتوقع موقع «داتا انتيلو» لأبحاث السوق أن ينمو السوق العالمي لتقويم الكاحل بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 7.5% خلال الفترة 2021 - 2028، وذلك لزيادة انتشار الاضطرابات والإصابات العصبية وتزايد عدد المسنين والتقدم التكنولوجي.