الأطراف الاصطناعية المبتكرة تحدث تغييراً إيجابياً على الألعاب البارالمبية

بقلم مايا هوك، قسم البحث والتطوير في مجال الاتصالات المؤسسية، شركة أوتوبوك Ottobock، ألمانيا

أقيمت دورة الألعاب البارالمبية "طوكيو 2020"، في طوكيو في الفترة من 24 أغسطس إلى 5 سبتمبر 2021. وتنافس حوالي 4,400 لاعب رياضي من ذوي الاحتياجات الخاصة على الميدالية الذهبية في 22 رياضة. وكانت الأطراف الاصطناعية الرياضية المحمية بموجب الملكية الفكرية من بين الأجهزة الرئيسية التي استخدموها لتحقيق أهدافهم. ولقد ساعد البحث والتطوير الرياضيين على تحقيق أقصى استفادة من قدراتهم الرياضية.

يركض يوهانس فلورز على مضمار السباق في ليفركوزن لمدة تصل إلى ست ساعات كل يوم. وفي أغسطس، سافر إلى اليابان لينافس رياضيين آخرين من كافة أرجاء العالم. ويقول هذا اللاعب البالغ من العمر 26 عاماً: "في الحقيقة، أنا أستعد لدورة الألعاب البارالمبية منذ عام 2016". وفاز هذا اللاعب الألماني في مجال العدو في المضمار والميدان بالميدالية الذهبية في دورة الألعاب البارالمبية في طوكيو. واليوم، أصبح السيد فلورز أسرع شخص في العالم يستخدم الأطراف الاصطناعية. فلقد قام بتحطيم رقمه القياسي العالمي في سباق 200 متر في أواخر يونيو، كما أنه الأسرع في فئته (T62) في سباقي 100 و400 متر.  ولكن لم تأتِه هذه الإنجازات على طبق من فضة. فلقد وُلد السيد فلورز بعيب جيني يؤثر على عظم الشظية.  ولم يكن لديه أي من الشظيتين، كما كان يعاني من تشوه في القدمين.  ولم تكن فكرة الركض واردة. ويقول: "كان الأمر مؤلماً للغاية." ولهذا السبب، اتخذ قرار بتر ساقيه قبل عشر سنوات. ويتذكر ذلك قائلاً: "بينما كنت لا أزال في فراش المستشفى، قررت أن أسجل نفسي في البرنامج الرياضي بالمدرسة". وأصبحت أطرافه الاصطناعية اليومية تسمح له بالمشي بشكل طبيعي - وبات بإمكانه الركض باستخدام نوابض كربونية خاصة مصممة لممارسة الرياضة. ويضيف قائلاً: "إن الشعور بهذه السرعة هو تجربة عاطفية هائلة".

وحتى وقت ليس ببعيد، كان الرياضيون البارالمبيون يرتدون أطرافهم الاصطناعية اليومية أثناء الألعاب التنافسية. ولم يبدأوا في ارتداء الأطراف الاصطناعية المصممة خصيصاً للركض إلا منذ الثمانينيات. وبخلاف الساق الطبيعية أو الأطراف الاصطناعية الرياضية اليوم، فإن الأطراف الاصطناعية التقليدية لا تثنى بسهولة وتصعّب تنفيذ الحركات المطلوبة لرياضات معينة.  ويقول السيد فلورز: "فجأة، ظهرت الأطراف الاصطناعية الرياضية - فتغير كل شيء."

تمتلك أوتوبوك اليوم 1,886 براءة اختراع صادرة على أكثر من 540 مجموعة من البراءات - بما في ذلك العديد من الابتكارات التقنية للرياضات البارالمبية.

الأطراف الاصطناعية الرياضية تساعد الأشخاص على المشاركة

شركة أوتوبوك هي شركة مصنعة للأطراف الاصطناعية والكراسي المتحركة الرياضية المستخدمة على نطاق واسع وتوفر الأجهزة للرياضيين البارالمبيين منذ أكثر من 30 عاماً. وتقوم هذه الشركة الألمانية، المشهورة بالأطراف البشرية الآلية القابلة للارتداء، بتصنيع الأطراف الاصطناعية منذ أكثر من 100 عام. وفي البداية، كانت الشركة تنتج أطرافاً بديلة مصنوعة من الخشب لمصابي الحرب العالمية الأولى. أما اليوم، فأصبحت تشمل منتجاتها الأطراف الاصطناعية المدعومة بالذكاء الاصطناعي، مثل اليد bebionic، التي أحدثت طفرة في المعايير التكنولوجية.

وتمتلك أوتوبوك اليوم 1,886 براءة صادرة على أكثر من 540 مجموعة من البراءات - بما في ذلك العديد من الابتكارات التقنية للرياضات البارالمبية.

وعلى سبيل المثال، تُستخدم القدم الاصطناعية 1E95 في رياضات مثل كرة السلة والكرة الطائرة. وتتميز هذه القدم بهيكلها البسيط الذي يسهل المشي والركض والتغييرات المفاجئة في الاتجاه. وقامت الشركة بتطوير طراز 1E91 Runner المحمي بموجب البراءة خصيصاً للعدائين ولاعبي الوثب الطويل.  ويرتدي العديد من الأساطير البارالمبية هذه القدم الاصطناعية، والتي يمكن تكييفها بسهولة لتلائم احتياجات مختلف الأفراد، كما أن خط اتجاه القوة لهذه القدم أقرب إلى مركز ثقل الجسم، مما يزيد من كفاءة استخدام النابض الكربوني.

فيديو: كيفية تصنيع شفرة الركض من ألياف الكربون

وكان جوليان ناب، خبير تقويم العظام والأطراف الاصطناعية جزءاً من فريق التطوير. وهو يشرف على مركز خدمة الإصلاح التقني التابع لأوتوبوك في دورة الألعاب البارالمبية منذ عام 2012، حيث يأتي اللاعبون بأطرافهم الاصطناعية وكراسيهم المتحركة إلى الورشة كلما احتاجت إلى إصلاح. ولقد ساهم هذا الأخصائي الفني من خلال دمج خبراته العملية في مرحلة التطوير، ويقول: "علينا أن نعمل بدقة متناهية لضمان محاذاة القدم بشكل صحيح مع الجسم".

ويناهز عمر المفهوم الكامن وراء شفرة الركض1E90 Sprinter الشهيرة من أوتوبوك تقريباً سن مرتديها يوهانس فلورز البالغ من العمر 26 عاماً. فلقد تم تطوير Sprinter في الولايات المتحدة في التسعينيات، قبل أن تقتني شركة أوتوبوك هذا المنتج وتدخل تحسينات على تصميمه.

ويتم ارتداء القدم الكربونية بواسطة تجويف داخلي بنظام تفريغ مصنوع من ألياف الكربون يحتوي على صمام لخروج الهواء وبطانة خارجية مانعة للهواء.  ويتم تغليف جزعة الطرف المبتور وحمايتها بنوع من أنواع الجوارب، وهو بطانة بوليمرية. ويضمن المحوّل 1E90 بين التجويف الداخلي والقدم الاصطناعية ذي التصميم المحمي إمكانية إعادة ضبط موضع الطرف الاصطناعي بسهولة. ويوضح السيد ناب قائلاً: "يمكنني ضبط المحاذاة الثابتة على أكمل وجه باستخدام المحوّل، وهذا ما يسمح فعلياً بالركض دون أي قيود."

وهو يفصّل أطرافاً اصطناعية لمختلف الرياضات والرياضيين، بما في ذلك العدّائين المشهورين ولاعبي الوثب الطويل، هاينريش بوبو وليون شيفر: ويضيف قائلاً: "أشعر بفخر شديد لرؤيتهما يسجلان رقماً قياسياً عالمياً تلو الآخر". كما أنه يعمل عن كثب مع صاحب الرقم القياسي العالمي الحالي، يوهانس فلورز. ويؤكد السيد ناب قائلاً: "أحاول تعديل التكنولوجيا بحيث تناسب الرياضيين بشكل أفضل طوال الوقت -  فهي تتطور مع تطور الرياضيين. ولا يمكنني وضع الطرف الاصطناعي الذي تم صنعه ليوهانس فلورز على رياضي مختلف مثل ليون شيفر. فهو لن يستطيع على الأرجح الركض بسرعة به، لأن المحاذاة الثابتة تختلف من شخص لآخر."

منح البراءة لأول مفصل ركبة رياضي ميكانيكي

رغم اختراع القدم الرياضية الاصطناعية، ظل الرياضيون الذين تعرضوا لبتر فوق الركبة يعانون من مشكلة. فكان بعضهم يرتدي القدم الكربونية مباشرة على جزعة الطرف المبتور بل كانوا يقومون بتجميع الأطراف الاصطناعية بأنفسهم. ويمكن مشاهدة نتيجة ذلك في تسجيلات الفيديو الرياضية، حيث تظهر فيها حركة الدوران المميزة التي تحدثها الساق عند تمديدها. فذلك يساعد العدائين الذين لا يرتدون مفصل ركبة رياضي على تجنب طَور التأرجح الطويلة بشكل مفرط. وكان رياضيون آخرون يركضون بأطراف اصطناعية يومية ومفاصل متعددة المراكز، وهي في الواقع غير مناسبة لهذا الغرض، حتى أتى أول طرف اصطناعي رياضي أحادي المركز في العالم ليقدم حلاً. وكانت شركة أوتوبوك قد طورته استناداً إلى المفصل 3R80، والذي تم منحه براءة الهيدروليكا الدورانية في ألمانيا لأول مرة في عام 1995^*.

إن الطراز 3S80 مزود بقفل يدوي وخاصية المقاومة المخمدة القابلة للتعديل حسب كل شخص، كما يتميز بحجمه المدمج وقوته: ويقول جوليان ناب: "عند الركض، يتضاعف وزن الجسم على الطرف الاصطناعي. وتصل الزيادة إلى خمسة أضعاف عند الركض، وستة إلى سبعة أضعاف في حالة لاعبي الوثب الطويل." وينبغي أن تكون الركب الرياضية الاصطناعية قادرة على تحمل هذا الضغط مع اتسامها بما يكفي من المرونة لتسمح بتحقيق التسارع. وبمعنى آخر، فإن هذا النوع من المفاصل الرياضية مصمم حسب اللاعب وليس العكس كما كان الحال في الماضي.

إن اللاعبة الرياضية البارالمبية مارتينا كايروني ترتدي هذا النوع من الركب الاصطناعية. ولقد حصدت السيدة كايروني، وهي من أصل إيطالي، ميدالية فضية في الوثب الطويل وسباق 100 متر في دورة الألعاب البارالمبية "طوكيو 2020".

ففي عام 2007، كانت قد فقدت ساقها اليسرى في حادث دراجة نارية. وأثناء إعادة التأهيل، أدركت موهبتها الرياضية. وبدأت في تحقيق أول أرقام قياسية بعد ثلاث سنوات من ذلك الوقت. وتقول السيدة كايروني: "لم أرغب أبداً في أن أصبح لاعبة رياضية محترفة. ولكن بعد الحادث الذي تعرضت له، أدركت مدى قدرتي على الركض بأطراف اصطناعية. وكم كانت ستكون الخسارة لو لم أسع وراء تنمية موهبتي."

وفي البداية، كانت السيدة كايروني تشارك في الألعاب الرياضية باستخدام طرفها الاصطناعي اليومي قبل أن يتم تزويدها بالنابضين الكربونيين 3S80 و1E91. وتقول تلك الشابة البالغة من العمر 31 عاماً: "لقد تسنت لي فرصة تجربة التحول التكنولوجي مباشرة على جسدي. فأنا أعيش ذلك تحول."

على مدار تاريخ سباقات المضمار والميدان، لم تستطع سوى حفنة من الرياضيين أن تعادل المستويات العالمية لغير مبتوري الأطراف.

وتقول إنها كانت تجد صعوبة في التحكم في الطرف الاصطناعي الرياضي في البداية لأن المفصل يتسم بمرونة أكبر ويوفر قدراً أقل من الثبات، وذلك ليسمح بتعجيل الإسراع. وفازت السيدة كايروني بالميدالية الذهبية بهذا المفصل في دورة الألعاب البارالمبية في لندن عام 2012، حيث قطعت سباق 100 متر في 14.65 ثانية - وكانت اللاعبة الوحيدة التي أكملت السباق في أقل من 15 ثانية.

وفي عام 2013، أصبحت السيدة كايروني بطلة العالم مرتين في الوثب الطويل وسباق 100 متر. وفي عام 2015، سجلت رقماً قياسياً عالمياً في سباق 200 متر وظفرت بالميدالية الذهبية في بطولة العالم لألعاب القوى لذوي الاحتياجات الخاصة في الدوحة.

ولقد قامت تلك الأطراف الاصطناعية الجديدة بتحسين جودة حياتها هي الأخرى. وترتدي السيدة كايروني Genium X3 طرفها الاصطناعي اليومي؛ وهو مفصل ركبة ذكي يتكيف تلقائياً مع مختلف المواقف. وتقول: "لقد أصبحت أمتلك قدرة أكبر على التنقل. وأصبح بإمكاني صعود السلالم أو ممارسة التمارين في صالة الألعاب الرياضية دون التفكير مرتين، مما يؤثر بشكل إيجابي على مسيرتي الرياضية أيضاً."

فيديو: شغف الألعاب البارالمبية "طوكيو 2020"

أليست ممارسة الرياضة بأطراف اصطناعية بمثابة منشطات تكنولوجية؟

من الجدير بالذكر أنه لم يُسمح للسيدة كايروني باستخدام طرفها الاصطناعي الميكاتروني (الميكانيكي الإلكتروني) اليومي في دورة الألعاب البارالمبية. ولقد حددت اللجنة البارالمبية الدولية (IPC) قواعد واضحة تأخذ في الاعتبار درجة تأثير إعاقات الرياضيين على أدائهم. ولهذا السبب، لا يُسمح سوى باستخدام الأطراف الاصطناعية غير المفعّلة الخالية من الأنظمة الإلكترونية. ويتم تحديد الطول المعتمد للأطراف الاصطناعية على أساس صيغة معقدة تأخذ في الاعتبار طول المستخدم وطول عظمة الفخذ. ومع ذلك، لا يزال من الصعب تغيير تصور وسائل الإعلام عن "الإنسان المعزز".

ويقول يوهانس فلورز إنه، لو كان يتقاضى خمسة يورو في كل مرة يسأله فيها أحدهم عما إذا كان بإمكانه الركض بأطراف اصطناعية أسرع مما يفعل الرياضيون المحترفون بسيقان صحية، لأصبح من أثرياء العالم. ويجد صعوبة في تقبّل الخطاب الدائر بشأن البشر الخارقين ذوي الأطراف الآلية. ويعلق قائلاً: "إن ذلك يحطّ من أدائي ويوحي بأنني لست أكثر من طرف اصطناعي. ويبدو الأمر كما لو كانت الساعات الست التي أمضيها في التدريب كل يوم لا تساوي شيئاً! غير أن أطرافي الاصطناعية الرياضية لا تعدّ حتى ذات تقنية عالية مقارنة بأطرافي الاصطناعية اليومية - فهي كما كانت عليه منذ التسعينيات."

ورغم التقدم المحرز في الأطراف الاصطناعية، فإن معظم العدائين البارالمبيين لا يزالون أبطأ من اللاعبين الأولمبيين. ففي حين يستطيع يوهانس فلورز قطع مسافة 200 متر في 21.04 ثانية، إلا أن يوسين بولت، أسرع رياضي من غير ذوي الاحتياجات الخاصة حالياً، يحتاج إلى 19.19 ثانية فقط لقطع هذه المسافة. وعلى مدار تاريخ سباقات المضمار والميدان، لم تستطع سوى حفنة من الرياضيين أن تعادل المستويات العالمية لغير مبتوري الأطراف؛ ومن بين هؤلاء العداء يوهانس فلورز وماركوس ريهم في الوثب الطويل. أما أوسكار بيستوريوس الشهير بـ"Blade Runner"، فهو مثير للجدل لأسباب عدّة.

حددت اللجنة البارالمبية الدولية (IPC) قواعد واضحة تأخذ في الاعتبار درجة تأثير إعاقات الرياضيين على أدائهم. ولهذا السبب، لا يُسمح سوى باستخدام الأطراف الاصطناعية غير المفعّلة الخالية من الأنظمة الإلكترونية.

ويقول الدكتور توماس شمالز، وهو أحد الخبراء في مجال التحليلات الميكانيكية الحيوية لكبار الرياضيين الذين بترت أطرافهم: "لا يزال الرياضيون الذين يرتدون أطرافاً اصطناعية يواجهون عوائق في كل مرحلة تتطلب تسريعاً. ولقد مرّ الرياضيون البارالمبيون بحوادث أليمة، وسرطانات، وبتر وغير ذلك من أحداث الحياة الصعبة. فهم ما زالوا رياضيين من ذوي الاحتياجات الخاصة. ويضطر مبتورو الأطراف من جانب واحد تعويض نقاط عدم التماثل في الجهاز العضلي العظمي. وهم يعانون أيضاً من قصور في تأثيرات ردود الفعل التحسسية في الجهاز العصبي والعضلي. كما أن آليات الانعكاس الرئيسية التي تحدثها أجهزة الاستشعار في العضلات والأوتار المفقودة."

إن القدم الاصطناعية لا تتمتع بأي طاقة جوهرية خلال الخطوات القليلة الأولى، والأكثر من ذلك، فإن المستخدم لا ينظر إليها على أنها جزء من جسمه. وتسعى الأبحاث في مجال الأطراف الاصطناعية إلى معالجة هذا العيب. ويقول الدكتور أندرياس غوبيلت، كبير مسؤولي التكنولوجيا في أوتوبوك: "الأمثل أن يشعر المستخدم أن الطرف الاصطناعي جزء من جسمه - أي امتداد طبيعي للجسم". ويقوم حالياً فريق البحث والتطوير الذي يديره بإجراء مشاريع تهدف إلى جعل ذلك حقيقة واقعة، على سبيل المثال، من خلال الأطراف الاصطناعية الارتجاعية.

ويقول يوهانس فلورز إن الشعور بالطرف الاصطناعي كجزء من الجسد سيشكل الخطوة الكبيرة التالية نحو التمتع بحياة طبيعية. ويسترسل قائلاً: "يجمعني بطرفي الاصطناعي شعور بالهوية، لكنني أرغب في أن أراه جزءاً لا يتجزأ مني. ولكن لا ينبغي أن ندع ذلك يحبطنا؛ علينا أن نسعى وراء أهدافنا. وبذلك، لم يعد الطرف الاصطناعي يشكل عائقاً!" وفي طوكيو 2020، أتت كل أعماله الشاقة ثمارها عندما عاد بالميدالية الذهبية.