Gambar 2. Lengan prostetik besi Abad Pertengahan [1].
Prostesis fungsional pertama digagas oleh ahli bedah Prancis Ambroise Paré pada abad ke-16. Prostesis termasuk lutut yang tertekuk, dapat dikunci saat berdiri, dan tangan yang memungkinkan kapten kuda Prancis mencengkeram dan melepaskan kendali mereka [3]. Pada abad ke-17, seorang ahli bedah Belanda, Pieter Verduyn, memasukkan artikulasi dalam prostesisnya serta perlekatan yang lebih baik pada kaki. Kemudian, prostesis termasuk pegas untuk mensimulasikan otot dan tendon. Pada 1990-an, mikroprosesor diperkenalkan untuk mengontrol pergerakan lutut protesa , dan sensor merekam stimulus elektromiografi yang menggerakkan prostesis (Gambar 3) [3].
Gambar 3. Evolusi prostesis trans-femoralis selama bertahun-tahun [3].
Tiga komponen utama
Prostesis dapat menggantikan empat bagian tubuh yang berbeda dinamai berdasarkan lokasinya:trans-humeral, trans-radial, trans-tibial, dan trans-femoral. Terlepas dari aplikasi dan penempatannya, protesa harus ringan untuk memudahkan penggunaannya (tidak akan membantu untuk memiliki anggota badan buatan yang beratnya seperti yang asli, yaitu 10% dan 30-40% dari berat badan untuk kedua lengan dan dua kaki, masing-masing).
Prostesis terdiri dari tiga komponen utama (suspensi, pylon dan socket) yang secara umum tetap sama antara jenis prostesis (estetika atau fungsional) dan lokasi [4].
Soket adalah bagian dari protesa yang menempel pada sisa anggota gerak. Untuk menjamin kenyamanan pengguna dan efisiensi total protesa, soket harus tidak mengiritasi kulit anggota tubuh yang tersisa dan dapat mentransfer benturan atau kekuatan. Soket biasanya terbuat dari polipropilena, menggantikan wol yang digunakan sebelumnya.
Penangguhan adalah persimpangan antara tiang dan soket. Sangat penting untuk menjaga agar tiang tetap menempel pada anggota tubuh yang tersisa, dan biasanya, metode penyedotan digunakan untuk membuat ruang hampa dan menjaga kedua bagian tetap terpasang.
tiang merupakan inti dari protesa. Biasanya, terbuat dari titanium atau serat karbon (lebih tahan banting, ringan dan lebih kuat dari baja), menggantikan kayu yang digunakan pada masa lalu. Tiang sering ditutupi dengan bahan lembut yang cocok dengan warna kulit alami.
Prostesis dalam olahraga
Setelah Perang Dunia II, keterlibatan penyandang amputasi dalam kegiatan olahraga menjadi peluang bagi mereka untuk kembali normal, meningkatkan kesejahteraan dan perasaan inklusi sosial mereka. Oleh karena itu, setelah penggantian anggota tubuh yang hilang, langkah selanjutnya menuju optimalisasi prostesis untuk penggunaan dalam olahraga.
Perkembangan ini terutama terkenal untuk berlari. Pada 1980-an, salah satu prostesis pertama yang dibuat untuk aktivitas fisik yang lebih berat adalah Seattle Foot (Gambar 4). Delrin fleksibel internal (plastik kristal dengan karakteristik antara logam dan plastik) yang dikelilingi oleh cangkang poliuretan bertindak sebagai pegas, mengembalikan sebagian energi [5].
Gambar 4. Bagian kaki Seattle [6].
Memanfaatkan Flex-Foot (Gambar 5) dan Re-Flex VSP, pasien yang diamputasi tungkai bawah berhasil mencapai lari yang lebih hemat energi. Pengenalan serat karbon diizinkan, pada kenyataannya, untuk berlari lebih pada jari kaki, karakteristik pelari normal [7]. Secara khusus, Flex-Foot menunjukkan rasio pengembalian energi tertinggi dibandingkan dengan protesa lain yang dibuat dengan poliuretan atau poliasetal [5].
Gambar 5. Flex-Foot prosthesis [8].
Belakangan ini, nama Oscar Pistorius dari Afrika Selatan menjadi berita utama sebagai atlet amputasi ganda pertama yang berkompetisi di Olimpiade dan memulai perdebatan tentang doping teknologi (Gambar 6). Pelari sprint menggunakan Cheetah , ditemukan oleh insinyur medis Van Phillips. Bentuknya dirancang untuk maju, dan dengan demikian, tumit tidak disertakan.
Menurut Josh McHugh [9], “Cheetah tampaknya bangkit dengan sendirinya. Tidak mungkin untuk berdiri diam di atasnya, dan sulit untuk bergerak perlahan. Begitu mereka pergi, Cheetah sangat sulit dikendalikan.” Alasannya terletak pada fakta bahwa Cheetah dibuat dari polimer yang diperkuat serat karbon (seperti poliester, epoksi atau nilon yang mengikat serat karbon). Tergantung pada arah dan kepadatan serat, tingkat kekakuan yang berbeda dapat diberikan.
Serat karbon bekerja sebagai pegas, menyimpan dan melepaskan energi kinetik atlet selama setiap langkah. Secara khusus, rasio kerja mekanis pada sendi pergelangan kaki antara fase negatif dan positif adalah 0,907 untuk Cheetah dibandingkan dengan 0,401 untuk atlet sehat [7].
Pekerjaan mekanis di lutut 11 dan delapan kali lebih tinggi dalam fase negatif dan positif, masing-masing, di Cheetah daripada di atlet yang mampu [7]. Karena sifat elastis yang ditingkatkan dari anggota badan buatan, para lompat jauh Paralimpiade menggunakan kaki palsu untuk lepas landas selama lompat.
Gambar 6. Oscar Pistorius pada awalnya memakai prostesis Cheetah [10].
Saat berlari, atlet amputasi trans-femoral memiliki lebih banyak kelemahan daripada yang trans-tibialis. Alasan utamanya terletak pada kenyataan bahwa sendi lutut sulit untuk direproduksi secara mekanis karena kompleksitasnya yang tinggi. Lari atlet transfemoral ditandai dengan asimetri hingga 36% pada fase ayunan antara sisi mampu dan sisi tidak mampu [11]. Oleh karena itu, solusi yang berbeda telah diusulkan untuk mengatasi masalah inersia yang mempengaruhi percepatan prostesis selama fase pemulihan.
Tidak hanya berlari
Evolusi prostesis untuk olahraga tidak terbatas pada dunia lari. Biasanya, protesa tungkai bawah digunakan dalam olahraga yang membutuhkan posisi tegak seperti ski, sedangkan protesa tungkai atas digunakan untuk olahraga seperti mendayung atau bersepeda. Dalam yang terakhir, propulsi dan stabilitas yang diberikan oleh senjata sangat penting. Untuk banyak olahraga, adaptasi prostetik tidak diperlukan untuk memainkannya, tetapi dalam sebagian besar kasus, itu [11].
Dalam bersepeda , protesa ekstremitas atas harus diizinkan untuk mematahkan dan mengganti gigi. Mekanisme pembukaan/penutupan standar harus memadai. Namun, untuk balap sepeda kompetitif, prostesis juga harus menjamin kemampuan atlet untuk mengubah posisinya pada pegangan [11]. Untuk bersepeda gunung, peredam kejut dapat mengurangi getaran pengendaraan yang ditransmisikan ke pegangan (Gambar 7).
Untuk tungkai bawah, kaki penyimpan energi yang berguna untuk berjalan dan berlari merupakan kerugian dalam bersepeda, tidak memungkinkan propulsi yang tepat karena elastisitasnya [11]. Umumnya, prostesis tubuh bagian bawah yang normal cukup untuk menjamin daya dorong. Namun, beberapa penyesuaian perlu dipertimbangkan, seperti pedal yang lebih lebar dan tikungan untuk memasang prostesis ke pedal.
Gambar 7. Adaptasi piston dari prostesis tubuh bagian atas untuk bersepeda gunung [12].
Amputasi unilateral ekstremitas atas dan bawah biasanya dapat berenang tanpa masalah, selama itu adalah protesa tahan air. Namun, untuk meningkatkan efisiensinya, sirip sering dipasang langsung ke soket anggota badan suara (Gambar 8) dan pada panjang yang sama dari anggota badan suara [11].
Gambar 8. Adaptasi sirip untuk berenang [12].
Selain itu, Bartlett Tendon Universal Knee dan XT9 adalah prostetik yang digunakan dalam olahraga ekstrem, mulai dari ski hingga snowboarding dan bersepeda motor . Kedua prostesis telah ditemukan oleh olahragawan yang kehilangan anggota tubuh mereka dalam kecelakaan.
Masa depan
Nike, Adidas, dan perusahaan lain sama-sama telah mengembangkan prostesis mereka untuk olahraga. Adidas menciptakan lini prostetik Symbiosis yang memanfaatkan bahan sebagai serat karbon, sorbotan (poliuretan) dan aluminium [13]. Nike bergerak sebagai gantinya dalam pembuatan prostetik yang dapat berinteraksi dengan bilah serat karbon Ossur, memberikan manfaat seperti stabilitas, pengembalian energi, dan pemulihan (Gambar 9).
Gambar 9. Prostesis Nike [13].
Untuk mengurangi harga olahraga dan prostesis penggunaan normal, pencetakan 3D telah digunakan dalam produksinya. Sama seperti prostetik biasa, prostetik cetak 3D terbuat dari plastik seperti polipropilen, polietilen, akrilik, dan poliuretan, dengan tiang bagian dalam dari titanium, aluminium, atau serat karbon.
Masa depan prostetik olahraga dan penggunaan normal tampaknya terletak pada osteointegrasi, yaitu pemasangan prostesis langsung di tulang orang yang diamputasi menggunakan titanium. Namun, osteointegrasi menghadirkan pro dan kontra. Tidak adanya soket akan memungkinkan untuk mengurangi ketidaknyamanan dan tekanan pada kulit. Di sisi lain, risiko infeksi tinggi dan pasien harus merawat area kulit penyangga setiap hari, dengan kemungkinan tidak dapat melakukan aktivitas seperti melompat atau berlari.
