康復(fù)工程技術(shù)畢業(yè)論文--大腿假肢的工作原理與制作方法

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　大腿假肢的工作原理與制作方法</p><p>　　姓 名： </p><p>　　系 部： 精密醫(yī)療器械系 </p><p>　　專 業(yè)： 康復(fù)工程技術(shù) </p><p>

2、　　班 級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間 2012年6月10日</p><p>　　康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用與發(fā)展前景</p><p>　　摘 要

3、

4、

5、</p><p>　　康復(fù)機(jī)器人技術(shù)則是近年來迅速發(fā)展的一門新興機(jī)器人技術(shù)，是機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用；目前康復(fù)機(jī)器人已成為國際社會研究的熱點(diǎn)之一。本課題主要研究的基于姿態(tài)控制步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文介紹了下肢康復(fù)機(jī)器人國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，進(jìn)行了步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和總體控制方案設(shè)計(jì)等；對步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器人進(jìn)行三維建模，并對重要零件進(jìn)行校核。本步態(tài)訓(xùn)練機(jī)器人共有7個(gè)自由度，其中每一

6、條機(jī)械腿上有3個(gè)關(guān)節(jié)（3個(gè)自由度）模仿人體腿上的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和一個(gè)用于減重的減重系統(tǒng)（包括1個(gè)自由度）。此系統(tǒng)能用于腦損傷、中風(fēng)等病人的步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練，幫助病人更好地進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，減輕他人的幫助，挺高效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：康復(fù)訓(xùn)練；機(jī)器人；步態(tài)</p><p>　　Rehabilitation robot for clinical application and de

7、velopment prospect of ABSTRACT</p><p>　　The rehabilitation robot technology is a new robot technology developed rapidly recently, which is a new application in medical fields of robot technology.  Curre

8、ntly the research on rehabilitation robot has been one of the focuses in the International Society. The rehabilitation robot technology is a synthesis of many subjects, which covers mechanics, electronics, control and re

9、habilitative medicine and so on; it has been a typical representation of the mechatronics research. The main research </p><p>　　Key Words: rehabilitation training; robot; gait</p><p><b>　　

10、目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　ABSTRACT3</p><p><b>　　目 錄4</b></p><p>　　第1章 緒論5</p><p>　　第2章 大腿假肢的概述7<

11、;/p><p>　　2.1 假肢的基本知識7</p><p>　　2.2 大腿假肢的分類7</p><p>　　2.3 假肢制造的主要材料8</p><p>　　第3章 大腿假肢的工作原理11</p><p>　　3.1 假腳與踝關(guān)節(jié)部件11</p><p>　　3.2 大腿假肢的膝

12、關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)12</p><p>　　3.2.1 人在行走中及其他活動(dòng)中膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能的要求13</p><p>　　3.2.2 常用的大腿假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)13</p><p>　　3.2.3 膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的分類14</p><p>　　3.3 大腿假肢的接受腔15</p><p>　　3.3.1 傳統(tǒng)的插入式接

13、受腔15</p><p>　　3.3.2 四邊形全接觸式接受腔15</p><p>　　3.3.3 ISNY接受腔16</p><p>　　3.3.4 CAT-CAM接受腔16</p><p>　　3.4 懸吊裝置17</p><p>　　第4章 大腿假肢的生物力學(xué)和制作方法18</p&g

14、t;<p>　　4.1 大腿假肢生物力學(xué)18</p><p>　　4.1.1 坐骨承重大腿假肢18</p><p>　　4.1.2 坐骨包容式大腿假肢23</p><p>　　4.2 大腿假肢的制作方法和步驟25</p><p>　　4.2.1 全接觸式坐骨承重大腿假肢的制作25</p><

15、p>　　4.2.2 坐骨包容式接受腔的制作29</p><p>　　第5章 大腿假肢未來的發(fā)展趨勢33</p><p>　　第6章 結(jié)論34</p><p><b>　　謝 辭35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p>

16、;<b>　　附 錄37</b></p><p>　　F.1 英 文 翻 譯37</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　有史以來，隨著人類社會的進(jìn)步，對失去的東西進(jìn)行補(bǔ)充，對弱的東西進(jìn)行增強(qiáng)，從這個(gè)意義上說，假肢作為截肢者的必需品，是一直被人們苦心鉆研的。</p>

17、<p>　　使用假肢的最早記載是希臘歷史家Herodotlis所記錄的以下的事實(shí)：公元前848年，比利時(shí)軍人Hegistatu被俘虜，當(dāng)聽到宣判死刑時(shí)，他自己截?cái)嗔俗约旱南轮?，以后又裝了木制假肢，作為一個(gè)寓言家又再次活躍起來。在歐洲一些歷史博物館內(nèi)可以看到15世紀(jì)的假肢，當(dāng)時(shí)的假肢是由制造鎧甲的武器制造者制作，所以這些假肢都是由鐵材料制成的。17世紀(jì)才開始用木材制作假肢的接受腔，用金屬制作假肢的膝關(guān)節(jié)，完成了假肢的一次大飛躍

18、。這種方法在1839年傳入美國，自然成了美式木制假肢發(fā)展的母體。南北戰(zhàn)爭的傷員Harger根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，采用橡膠制的緩沖墊放在踝關(guān)節(jié)處，這就是今天后緩沖器的雛形。</p><p>　　第一次世界大戰(zhàn)中，德國戰(zhàn)傷者中約有6.9萬人成為了截肢者，這些人的社會康復(fù)問題刺激的德國假肢行業(yè)的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，美國、蘇聯(lián)、日本的假肢行業(yè)得到了很大發(fā)展，相繼成立了假肢研究所、假肢工廠、職業(yè)輔導(dǎo)所等機(jī)構(gòu)。隨著工業(yè)的發(fā)展，

19、采用合金、塑料等新型材料成功研制了各式現(xiàn)代假肢。而且在材料學(xué)、工程學(xué)發(fā)展的同時(shí)，在人體生物力學(xué)的啟示下，提出了假肢解剖學(xué)適合和動(dòng)態(tài)、靜態(tài)對線這兩大假肢裝配的基本理論，使假肢作為一門學(xué)科有了長足的進(jìn)步。我國假肢基礎(chǔ)薄弱。解放前在上海、北京等大城市有英國和美國開辦的假肢裝配室，東北有日本人開辦的假肢作坊，另外少數(shù)城市有私人開辦的小作坊，比如北京的“萬順”上海的“天工”，他們主要為上層人士服務(wù)，平民一般無權(quán)問津。此時(shí)的假肢以皮革、鋁材為主，屬

20、于傳統(tǒng)假肢，功能不佳。解放戰(zhàn)爭時(shí)期，人民政府為了適應(yīng)革命殘廢軍人的需要，先后在華北、東北、華東解放區(qū)建立了假肢廠，其中第一所公立假肢廠于1945年由晉察冀邊區(qū)政府在張家口建立，解放后，特別是1958年以后，陸續(xù)在全國各省建立了假肢工廠，初步形成了假肢裝配網(wǎng)。</p><p>　　隨著1959年赴蘇聯(lián)考察組歸來舉辦培訓(xùn)班，傳達(dá)了蘇聯(lián)假肢裝配的理論，促進(jìn)了假肢裝配的生理認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上1964年內(nèi)務(wù)部組織了對假肢的統(tǒng)

21、一設(shè)計(jì)，為標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。</p><p>　　在70年代我國假肢行業(yè)出現(xiàn)了新變化，很多新產(chǎn)品得以投入使用。如液壓腿、尼龍骨架式大腿假肢、靜踝假腳、骨骼式假肢等，都顯示了假肢的新進(jìn)展。</p><p>　　1979年以后，隨著對外開放，引進(jìn)了許多具有國際先進(jìn)水平的假肢結(jié)構(gòu)和裝配工藝，使我國的假肢業(yè)有了一次新的飛躍，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?/p>

22、一）假肢的結(jié)構(gòu)、種類的更新：</p><p>　　1、臏韌帶承重小腿假肢的推廣應(yīng)用；</p><p>　　2、全接觸式小腿假肢的裝配；</p><p>　　3、骨骼式大腿假肢的研制；</p><p>　　4、聚氨酯假腳的研制成功。</p><p>　　（二）假肢接受腔材料工藝的改進(jìn)</p><p&g

23、t;　　傳統(tǒng)假肢的接受腔是用皮革、鋁板、木材等制造，很難與殘肢吻合，外型也不美觀。近年在工藝、材料上有較大突破。普遍采用了科學(xué)的取型方法，在修好的石膏陽型上采用抽真空成型工藝，材料則使用丙烯酸樹脂或不飽和聚脂，以滌綸纖維和玻璃纖維增強(qiáng)，由于這種工藝和材料的應(yīng)用，才能制造出先進(jìn)的全接觸式假肢。</p><p>　　（三）假肢裝配工具的科學(xué)化</p><p>　　近年來引進(jìn)了西德的承重取型架、

24、動(dòng)態(tài)對線儀、組裝儀。國內(nèi)還研制了“大腿選位器”、“下肢對線調(diào)節(jié)儀”等。在先進(jìn)裝配理論的指導(dǎo)下，使用專門的器械，對科學(xué)的裝配假肢邁出了可喜的一步。</p><p>　?。ㄋ模┫蚓C合康復(fù)邁進(jìn)：</p><p>　　裝配假肢僅僅是截肢者康復(fù)的一部份，近年來不僅在理論上統(tǒng)一了認(rèn)識，而且許多假肢制作單位多開設(shè)了康復(fù)門診、理療、體療、功能訓(xùn)練等項(xiàng)目，配合假肢的裝配。各個(gè)醫(yī)院也相繼設(shè)立了義肢矯形科，這就

25、把截肢者的綜合康復(fù)向前推進(jìn)了一大步，從而使假肢的功能得到更好的發(fā)揮。把假肢納入綜合康復(fù)的范疇，應(yīng)當(dāng)說，這是假肢概念的一大改變。</p><p>　　本文分三個(gè)部分?jǐn)⑹隽舜笸燃僦谝徊糠趾唵螌懥舜笸燃僦囊恍┫嚓P(guān)的基本知識；第二部分描寫了大腿假肢的工作原理；第三部分描寫了大腿假肢的制作方法等，本文重點(diǎn)論述了大腿假肢的工作原理和制作步驟，讓人們更好的了解大腿假肢的知識，并且掌握一些基本的制作方法。</p>

26、;<p>　　第2章 大腿假肢的概述</p><p>　　2.1 假肢的基本知識</p><p>　　用于大腿截肢的假肢，適用于從坐骨結(jié)節(jié)下10cm至膝關(guān)節(jié)間隙上8cm范圍內(nèi)的截肢者。</p><p>　　由于喪失了正常膝關(guān)節(jié)，大腿截肢后功能喪失較多，但裝配上合適的假肢后，經(jīng)過系統(tǒng)的使用訓(xùn)練，完全能以較好的步態(tài)步行。如果裝配高性能的假肢，不但能騎

27、自行車，而且能跑步和參加適當(dāng)?shù)捏w育運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　大腿假肢由假腳、踝關(guān)節(jié)、小腿、膝關(guān)節(jié)、接受腔、懸吊裝置等幾部分組成。由于大腿假肢的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可采用不同的接受腔和膝、踝等關(guān)節(jié)件，故假肢的品種較多。（如圖2.1）</p><p>　　圖 2.1 大腿截肢與假肢</p><p>　　2.2 大腿假肢的分類</p><p>　　1

28、.按整體結(jié)構(gòu)類型分</p><p>　　大體可分為傳統(tǒng)式大腿假肢和現(xiàn)代組件式大腿假肢，又可分為外殼式大腿假肢和骨骼式大腿假肢。</p><p>　?、賯鹘y(tǒng)式大腿假肢：采用外殼式結(jié)構(gòu)，接受腔為圓錐形插入式，需用腰帶懸吊。根據(jù)接受腔用材，傳統(tǒng)式大腿假肢主要有鋁大腿假肢和皮大腿假肢。這類假肢雖然制作成本較低，但其裝配技術(shù)較為陳舊，接受腔的適配不盡合理，而且比較笨重，因此現(xiàn)在已基本上被淘汰，只為少

29、數(shù)特殊需求的患者制作。</p><p>　?、谕鈿な浇M件化大腿假肢：組件化大腿假肢在是80年代以后發(fā)展起來的，初期多為外殼式假肢，膝關(guān)節(jié)采用塊狀結(jié)構(gòu)。這種假肢采用樹脂復(fù)合材料抽真空成形接受腔，全面接觸，重點(diǎn)部位承重；膝、踝、足及其連接件采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于組裝、調(diào)整和維修。接受腔的口型按生理解剖要求制作，承重合理；接受腔下端裝有排氣閥，利用接受腔與殘肢間的負(fù)壓懸吊假肢（又稱為吸著式大腿假肢），不用腰帶等懸吊裝置，穿脫

30、方便。對于殘肢狀況太差或患者穿不慣吸著式接受腔的情況，也可做成不完全接觸（尤其是殘肢末端）的接受腔，再加腰帶進(jìn)行懸吊。</p><p>　　③骨骼式組件化大腿假肢：近代，組件式假肢普遍采用骨骼式結(jié)構(gòu)，即標(biāo)準(zhǔn)組件化的關(guān)節(jié)、連接件、支撐件呈內(nèi)骨骼狀，外加裝飾軟泡和針織襪套，外形更加逼真。隨著膝關(guān)節(jié)等組件的不斷向多功能、高強(qiáng)度和輕量化的改進(jìn)，假肢的性能也大有提高。</p><p>　　2.按接受

31、腔的型式分</p><p>　　隨著現(xiàn)代假肢裝配技術(shù)的進(jìn)步，大腿假肢接受腔的形式也在不斷發(fā)展，目前主要有以下幾種，可根據(jù)患者的需要選擇。</p><p>　?、潘倪呅谓邮芮淮笸燃僦哼@是一種較早較為常規(guī)的吸著式大腿假肢，采用全面接觸的四邊形接受腔，坐骨結(jié)節(jié)承重，坐骨承重點(diǎn)在接受腔后上緣平臺處。接受腔裝有排氣閥，利用接受腔與殘肢間的負(fù)壓懸吊假肢。</p><p>　　

32、⑵ISNY大腿假肢：采用ISNY接受腔的大腿假肢。ISNY接受腔又稱硬框式軟接受腔，是將殘肢收納與體重支撐分離成兩部分，采用有彈性的透明聚乙烯制作內(nèi)接受腔，再與外部用碳素纖維復(fù)合材料制作的承重框架組合而成。這種接受腔富有彈性，同時(shí)也符合支撐體重傳遞力的要求，患者穿著較舒適、輕便。</p><p>　　ISNY接受腔開始是在四邊形接受腔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，近年來隨著CAT/CAM大腿接受腔的推廣也開始采用CAT/C

33、AM型ISNY接受腔。國際上將這種CAT/CAM口型與ISNY框架結(jié)構(gòu)結(jié)合起來的接受腔，統(tǒng)稱為IRC接受腔（Ischial Ramal Containment Socket，坐骨支包容接受腔）。</p><p>　?、荂AT/CAM大腿假肢：采用CAT/CAM接受腔（或IRC接受腔）的大腿假肢。CAT/CAM接受腔直譯為"輪廓內(nèi)收的大轉(zhuǎn)子控制對線接受腔"，又稱為"坐骨包容式接受腔&q

34、uot;、"內(nèi)外徑（M-L）狹窄式接受腔"。從口型特點(diǎn)來看，這是一種縱向橢圓形接受腔，與常規(guī)的四邊形大腿接受腔、即橫向扁方形接受腔在形狀和取型方法上都有很大區(qū)別。它是通過股骨內(nèi)收和適當(dāng)壓迫殘肢軟組織并將其包容在接受腔內(nèi)，增加了軟組織（臀?。┖凸晒堑某兄胤萘俊?lt;/p><p>　　CAT/CAM接受腔目前普遍采用ISNY框架結(jié)構(gòu)，即制成IRC接受腔，其制作工藝要求較高。CAT/CAM接受腔的特點(diǎn)

35、：</p><p>　?、?zèng)]有明顯的坐骨支撐平面，接受腔從內(nèi)側(cè)和后側(cè)包容和支撐坐骨；</p><p>　?、诮邮芮坏膬?nèi)外徑相當(dāng)窄，而前后徑相當(dāng)寬，成縱向橢圓形，股三角處的血管、神經(jīng)避免了受壓；</p><p>　　③接受腔外側(cè)緣高過大轉(zhuǎn)子，使股骨保持內(nèi)收位，增加了接受腔的橫向穩(wěn)定性；</p><p>　?、芙邮芮怀米前萏幒屯鈧?cè)大轉(zhuǎn)子下

36、部支撐外，還主要利用軟組織和股骨承重，使力分布于整個(gè)殘肢表面；</p><p>　?、萁邮芮皇艿胶狭Φ淖饔命c(diǎn)趨近于髖關(guān)節(jié)中心，使之更接近于自然生理狀態(tài)。所以這種接受腔穿戴更為舒適，比較容易控制假肢，尤其適合老年及有循環(huán)障礙的截肢者使用。</p><p>　　2.3 假肢制造的主要材料</p><p>　　假肢制造的主要材料包括金屬材料、塑料、木材、皮革、植物等材料

37、。為了便于各種假肢的特性，便于選擇，需要治療師具有一些主要的假肢材料知識。</p><p><b>　　金屬材料</b></p><p>　　包括各種碳素鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等。金屬材料的共性是都具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、剛性和耐用性能，主要用于制造假肢的各種金屬關(guān)節(jié)鉸鏈。不銹鋼的主要性能特點(diǎn)是其表面具有良好的防銹功能，而一般碳素鋼制品表面都需要防銹處理。各種鋼質(zhì)假肢

38、部件都具有體積小與良好的耐用性能，價(jià)格較低，但重量較大。鋁合金假肢部件體積比例比鋼質(zhì)部件大一些，但重量輕，多用于體重較輕、活動(dòng)水平不高的截肢者使用。鈦合金是一種現(xiàn)代的高技術(shù)合金材料，重量既輕，機(jī)械強(qiáng)度、耐用性能又好，但是價(jià)格比較貴。[1]</p><p><b>　　木材</b></p><p>　　由于重量輕，容易雕刻，多應(yīng)用椴木。椴木是傳統(tǒng)假腿、假手制造的常用材料

39、，特別是木腿，接受腔、膝、踝關(guān)節(jié)鉸鏈、假腳芯等部件都是用木材制成的。為了防止木材部件變形，部件制作前，木材必須經(jīng)過嚴(yán)格的干燥處理，制作后其表面必須做防濕處理。[1]</p><p><b>　　皮革 </b></p><p>　　分面皮、里皮、帶子皮。傳統(tǒng)假肢中的皮腿接受腔、大腿的皮上靿、腿的外形、假腳都用皮革制成?，F(xiàn)代假肢皮革主要用于制造髕韌帶小腿假肢的皮上靿，大腿

40、假肢的腰吊帶。[1]</p><p><b>　　彈性橡膠</b></p><p>　　1.天然橡膠 是一種天然植物分泌物中提煉的不定形物質(zhì)，亦稱為橡膠質(zhì)。在這種物質(zhì)中加入硫磺、過氧化物、催化劑、填料等材料進(jìn)行模塑、硫化稱為天然橡膠制品。天然橡膠在假肢制造中主要用于制造假腳和踝部活動(dòng)的緩沖部件。這類制品便宜、耐用，但是都比較重。[1]</p><

41、p>　　2.合成橡膠 近代合成橡膠已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。合成橡膠種類繁多。目前假肢制造中應(yīng)用最多的是聚氨酯合成橡膠彈性體，主要用于代替天然橡膠制造假肢的彈性部件、關(guān)節(jié)鉸鏈的緩沖部件。合成橡膠是介于橡膠、塑料之間的一種材料。由于其泡沫體不但重量輕而且仍然具有相當(dāng)良好的耐磨、耐拉伸性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造假肢。[1]</p><p><b>　　織物</b></p><p

42、>　　假肢制造、裝配、穿用中應(yīng)用的織物種類很多。這里只簡單介紹假肢制造中常用的織物。</p><p>　　1.各種尼龍條帶 多為白色，多用于制造各種上肢假肢的懸吊帶。</p><p>　　2.用于制造增強(qiáng)塑料用的各種增強(qiáng)襪套，包括：棉纖維襪套；腈綸襪套；滌綸襪套；玻璃纖維織物、襪套；碳纖維織物等等。</p><p>　　3.彈性織物 多為聚氨酯彈性纖維織物

43、，主要制造用于小腿假肢、大腿假肢的彈性懸吊套。</p><p>　　4.裝飾性外套織物 多用薄的皮膚顏色的尼龍絲襪套，用于假肢的外層，作為裝飾性覆蓋物如果在裝飾性外套織物的外面再噴涂一層彈性的聚氨酯樹脂，則假肢可以具有良好的防水性能。</p><p>　　5.尼龍搭扣 主要用于懸吊裝置的搭接。</p><p><b>　　常用塑料材料</b>

44、;</p><p><b>　　1.熱固性材料</b></p><p>　　亦稱層疊塑料。用于假肢制作的聚酯樹脂可作為層壓成型材料。聚氨酯泡沫是用途廣泛的熱固性材料，主要用于裝飾性外表和襯墊。[2]</p><p><b>　　2.熱塑性材料 </b></p><p>　　品種很多，可塑性好，加工

45、方便，可準(zhǔn)確快速成形，已廣泛用于假肢各個(gè)不同類型和部件上。</p><p>　?。?）聚丙烯（PP）：熱變形性能好，在135℃100h的蒸汽中消毒不被破壞，機(jī)械性能好，可用做熱塑型聚丙烯承重接受腔，有更大的柔韌性，患者感覺非常舒適，已逐步取代傳統(tǒng)的纖維加固的熱固性材料。</p><p>　　（2）聚乙烯(PE)：低密度聚乙烯主要在假肢中作柔性接受腔，半透明，耐低溫，抗腐蝕，易加工，其硬度、

46、加工性能均優(yōu)于普通聚乙烯板材。</p><p>　?。?）聚碳酸酯：Lexan是一種新型的透明熱塑板材，由于其高剛性，高沖擊強(qiáng)度，透明性好，可以對殘肢直接觀察，用于制作校驗(yàn)式模塑假肢等。</p><p>　?。?）透明高溫塑料：瑟林塑料具有獨(dú)特的可彎性和透明性，它通常用于對疑難患者進(jìn)行試穿檢查的校驗(yàn)接受腔上，包括小腿截肢、大腿截肢和上肢截肢使用的校驗(yàn)接受腔，也可以當(dāng)作臨時(shí)性的和永久性的假肢

47、接受腔。[2]</p><p><b>　　3.硅橡膠 </b></p><p>　　硅橡膠屬于特種橡膠，耐高溫（300℃）及低溫（100℃），絕緣性能優(yōu)良，與皮膚有良好的生物相容性，在假肢中可做村套、美容性手指、功能性半足等。制作假手皮膚，手形、膚色和表面紋理都可按真手設(shè)計(jì)和制作。4.聚乙烯醇薄膜亦稱PVA薄膜，無色、透明，易溶于水，可用其水溶液粘合邊緣，再用熱熨

48、斗熱合制造成聚乙烯醇薄膜套。這種套子放在濕手巾內(nèi)20分鐘后即可具有良好的延伸性能，主要適用于假肢層疊塑料接受腔真空成型制造中的分離層。5.記憶塑料 某些塑料有“記憶性能”，如在一定條件下拉伸，在拉伸形狀下冷卻，它們將保持這種拉伸形成的形狀，直到被加熱到一定溫度。將陽型放進(jìn)可熱收縮的塑料半成品中，加熱、軟化、收縮、服帖于石膏型的輪廓，最后成型，在冷卻、硬化時(shí)能保持不變。由記憶塑料收縮成型的假肢接受腔，比現(xiàn)有技術(shù)有更多的優(yōu)越性。[2]<

49、;/p><p>　　第3章 大腿假肢的工作原理</p><p>　　大腿假肢由假腳、踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、小腿部、膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、大腿部、接受腔、懸吊裝置構(gòu)成。（如圖3.1） 本章就主要對假腳與踝關(guān)節(jié)部件、膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、接受腔和懸吊裝置進(jìn)行一些簡單的工作原理的描述。</p><p>　　圖3.1 大腿假肢</p><p>　　3.1 假腳與踝關(guān)節(jié)部件 <

50、/p><p>　　假腳、踝關(guān)節(jié)，亦稱下肢假肢的踝足機(jī)構(gòu)，是各種小腿假肢、大腿假肢所共有的基本部件，種類很多，有各自不同的特點(diǎn)和不同的適用性。目前使用最多的假腳是固定踝關(guān)節(jié)的SACH腳和單軸多踝腳。近來假腳結(jié)構(gòu)的發(fā)展有兩個(gè)主要的方向，一是多軸動(dòng)踝腳，其代表是德國產(chǎn)的Greissinger；二是“儲能”假腳，為假肢的應(yīng)用開辟了嶄新的領(lǐng)域。</p><p>　　1.單軸腳（single foot；圖

51、3.2） 單軸腳是一種動(dòng)踝腳，主要機(jī)械部件式一根垂直于矢狀面的旋轉(zhuǎn)軸。假肢的小腿部分和腳之間可以圍繞這根旋轉(zhuǎn)軸作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)假腳趾屈和背屈。在旋轉(zhuǎn)軸的前后各有一塊用硬橡膠做的彈性緩沖塊，以適應(yīng)假腳踝關(guān)節(jié)所受的趾屈和背屈力。假腳的主體部分是用木材制成的。其底面及前部腳趾部分則是用橡膠或聚氨酯材料制作的，因此稱為木膠腳或聚氨酯腳。單軸動(dòng)踝后方的趾屈緩沖塊剛度較低，使得腳跟落地時(shí)的沖擊力大部分被吸收，因此有助于提高膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。通過

52、調(diào)節(jié)前后緩沖塊的彈性，可以使假腳適應(yīng)不同截肢者的需要。腳趾部分在受力時(shí)的彎曲變形，使得行走較為自然、舒適。單軸動(dòng)踝腳的缺點(diǎn)是單軸腳只能有趾屈、背屈運(yùn)動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外翻及水平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在不平路面行走時(shí)不能補(bǔ)償其他方面的受力。與固定踝類的假腳相比，單軸動(dòng)踝腳較重，其外觀也不如固定踝假腳好。[3]</p><p><b>　　圖3.2 單軸腳</b></p><p&g

53、t;　　2.萬向腳（multi-axis foot） 通常是用一塊可以允許任何方向運(yùn)動(dòng)的彈性塊作為假腳小腿部分和腳之間的聯(lián)接件，如圖3.3所示的是最流行的萬向腳—Greissinger腳的基本構(gòu)造，這種假腳能夠減少假肢其他部件在側(cè)向和水平面上的受力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外翻及水平轉(zhuǎn)動(dòng)，適合于截肢者在水平路面上的行走。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修需求高，價(jià)格較貴，重量也大。[3]</p><p><b>　　圖3.3 萬

54、向腳</b></p><p>　　3.定踝軟跟腳(solid ankle cushion heel) 簡稱SACH腳。（圖3.4）</p><p>　　SACH腳與單軸腳不同，SACH腳沒有一個(gè)活動(dòng)的踝關(guān)節(jié)，假肢的小腿和腳是用螺栓固定在一起的。假腳整體用橡膠或聚氨酯材料制成，腳后跟處有一個(gè)楔形的彈性好的軟墊。行走時(shí)，這一軟墊起的作用與單軸動(dòng)踝腳的趾屈緩沖塊的作用相似，而類似于

55、單軸軸背屈緩沖塊的作用則是靠膠質(zhì)假腳前掌部分的整體變形來實(shí)現(xiàn)的。假腳的整體都具有一定的彈性，SACH腳能允許一定的內(nèi)、外翻和水平轉(zhuǎn)動(dòng)。由于結(jié)構(gòu)簡單，基本上不需要維修，它的重量很輕，因此降低了運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量消耗；SACH腳的外觀可以做得與真實(shí)的腳一樣，在腳和小腿之間沒有像動(dòng)踝腳那樣的縫隙。SACH腳的缺點(diǎn)是她不能像單軸腳一樣很方便地調(diào)整腳的趾屈和背屈角度，如果后跟硬，對不平路面上的行走，穿SACH腳的穩(wěn)定性不如萬向腳好。隨著橡膠等材料的老化

56、，SACH腳會逐漸失去彈性，腳前部趾跖關(guān)節(jié)處也會因反復(fù)折曲而斷裂。[1]</p><p>　　圖3.4 SACH腳</p><p>　　4.“儲能”腳（圖3.5） “儲能”腳為SACH腳的變種，屬于固定踝類的假腳，其樣式很多。圖3.5A表示了Seattle“儲能”腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其最主要特征是有一個(gè)用特殊彈性材料做得腳芯，稱為“龍骨”，其外面用橡膠或聚氨酯鑄成腳的形狀?！皟δ堋蹦_是為了適應(yīng)

57、截肢者運(yùn)動(dòng)的需要而發(fā)展起來的。使用彈性“龍骨”是為了讓假腳具有良好的回彈性或稱“儲能”性。這樣假腳就能在運(yùn)動(dòng)時(shí)對人有一個(gè)助力，部分地代償截肢者所失去的腿部肌肉的功能。世界上著名的“儲能”腳有美國的FLEX腳（圖3.5F），由碳纖材料制作，質(zhì)輕、回彈性好，適合于下肢運(yùn)動(dòng)員跑、跳運(yùn)動(dòng)。[1]</p><p>　　圖3.5 “儲能”腳</p><p>　　A.Seattle腳; B.Sten腳

58、; C.Dynamic腳; D.Rax腳; E.Quantum腳; F.Flex腳</p><p>　　3.2 大腿假肢的膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu) </p><p>　　人體膝關(guān)節(jié)由股骨下端、脛骨上端和髕骨構(gòu)成。股骨的內(nèi)、外側(cè)踝分別與脛骨的內(nèi)、外側(cè)踝相對。由于股骨下端和脛骨上端相接觸表面形狀不規(guī)則，在膝關(guān)節(jié)屈曲或伸展過程中，兩表面間既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)。因而，在人體步行過程中，大、小腿的長度是變化的，

59、膝關(guān)節(jié)的速度瞬心也是時(shí)變的。</p><p>　　假肢在后跟著地時(shí)以及站立期時(shí)，會出現(xiàn)不自主地打彎，對此，我們可以通過很多方法來控制假肢關(guān)節(jié)的安全性：行走時(shí)鎖住膝關(guān)節(jié)；將膝旋轉(zhuǎn)點(diǎn)后移；通過承重自鎖；采用多旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的多中心技術(shù)；采用液壓式屈曲控制。[5]</p><p>　　3.2.1 人在行走中及其他活動(dòng)中膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能的要求</p><p><b>　　1

60、.穩(wěn)定性要求</b></p><p>　　即膝關(guān)節(jié)在受力條件下要穩(wěn)定，不能打彎造成截肢者跌倒。</p><p><b>　　2.助伸要求</b></p><p>　　在向前邁步時(shí)要能夠代償股四頭肌的功能，帶動(dòng)小腿向前擺動(dòng)，不能使小腿落后于大腿。</p><p><b>　　3.擺動(dòng)控制要求</

61、b></p><p>　　在擺動(dòng)中期要能使小腿加速，擺動(dòng)結(jié)束時(shí)要能使小腿減速。不讓腿伸直時(shí)有過大的沖擊，引起膝關(guān)節(jié)的碰撞聲。另外還有體積小、重量輕、強(qiáng)度大、壽命長等要求。</p><p>　　3.2.2 常用的大腿假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)</p><p>　　為了滿足上述要求，人們設(shè)計(jì)出了各式各樣的膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。最簡單的膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)為一個(gè)自由擺動(dòng)的單軸關(guān)節(jié)。復(fù)雜一點(diǎn)的膝關(guān)節(jié)

62、有可調(diào)定摩擦擺動(dòng)控制膝關(guān)節(jié)；有模擬真實(shí)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸心瞬間變化的四連桿機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)；有承重自鎖關(guān)節(jié)；更復(fù)雜的還有液壓或氣動(dòng)控制的關(guān)節(jié)；最先進(jìn)的是微機(jī)控制的膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　假肢膝關(guān)節(jié)的支撐期穩(wěn)定控制機(jī)構(gòu)</p><p>　?。?）手控的帶鎖膝關(guān)節(jié)：是最簡單的控制膝關(guān)節(jié)站立穩(wěn)定性機(jī)構(gòu)。一旦鎖上，膝關(guān)節(jié)就保持在伸直的位置上，不能屈曲，絕對地保證了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。當(dāng)需要坐下時(shí)，必須用手把

63、膝鎖打開。（圖3 .6）</p><p>　　圖3.6 帶手控制的膝關(guān)節(jié)</p><p>　　A 前方按壓式帶鎖膝關(guān)節(jié)；B 外側(cè)插銷式帶鎖膝關(guān)節(jié)</p><p>　　（2）力線封鎖：是傳統(tǒng)上最常用的保證膝關(guān)節(jié)支撐穩(wěn)定性的方法，即在假肢裝配對線時(shí)使膝關(guān)節(jié)軸線位于假肢承重力線的后方，靠重力的作用使膝關(guān)節(jié)在支撐期的前段和中段保持穩(wěn)定。根據(jù)截肢者活動(dòng)程度和控制能力不同，對力

64、線偏移調(diào)整的要求也各不相同。</p><p>　?。?）承重自鎖機(jī)構(gòu)：一般有兩個(gè)可以相對運(yùn)動(dòng)的摩擦面，在平常狀態(tài)下不接觸；當(dāng)假肢支撐重力時(shí)，靠重力使摩擦面壓緊，摩擦力就阻止了進(jìn)一步的相對運(yùn)動(dòng)（圖3.7）。設(shè)計(jì)得好的承重自鎖機(jī)構(gòu)能使膝關(guān)節(jié)在有一定屈曲角度時(shí)仍保持穩(wěn)定。如果假肢承重不足，則穩(wěn)定性不能保證。</p><p>　　圖3.7 各種承重自鎖機(jī)構(gòu)原理</p><p&g

65、t;　?。?）液壓或氣動(dòng)傳動(dòng)的支撐期穩(wěn)定機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.假肢膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)期控制機(jī)構(gòu)</p><p>　　傳統(tǒng)的膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)期控制方法是利用滑動(dòng)摩擦阻尼，即讓膝關(guān)節(jié)相對運(yùn)動(dòng)的表面具有一定得摩擦力。在擺動(dòng)初期，大腿前擺，小腿落后，膝關(guān)節(jié)有屈曲運(yùn)動(dòng)趨勢，摩擦力對抗這一運(yùn)動(dòng)趨勢，幫助帶動(dòng)小腿前擺；而在擺動(dòng)末期，大腿停止前擺，小腿由于慣性繼續(xù)擺動(dòng)，膝關(guān)節(jié)呈伸展運(yùn)動(dòng)趨勢，摩擦力則對抗此趨勢，

66、使小腿的擺動(dòng)減速。這種摩擦阻尼是不隨運(yùn)動(dòng)速度大小而改變的，因此對于一定的行走速度，有一個(gè)最佳的阻尼狀態(tài)；如果希望很快地或很慢地行走，則有必要調(diào)整阻尼的大小。目前假肢膝關(guān)節(jié)也關(guān)節(jié)也采用氣壓、液壓阻尼的方法來實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)期控制。圖3.8 是一個(gè)較典型的液壓擺動(dòng)期控制機(jī)構(gòu)，它由一個(gè)液壓缸來提供控制膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)所需要的阻尼，與機(jī)械摩擦阻尼不同，液壓阻尼的特點(diǎn)是與運(yùn)動(dòng)速度成正比，因此它可以較好地適應(yīng)步行速度的變化，大大改善擺動(dòng)控制的性能。[1]&

67、lt;/p><p>　　圖3.8 兩種典型膝關(guān)節(jié)液壓擺動(dòng)期控制機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　3.膝關(guān)節(jié)助伸裝置</b></p><p>　　助伸裝置的主要作用是幫助小腿向前擺動(dòng)，部分地代償四頭肌的功能，減少行走能量損耗。助伸裝置有內(nèi)、外兩種形式。外助伸裝置一般是簡單的彈性帶，裝在膝關(guān)節(jié)前方。內(nèi)助伸裝置通常是彈簧。內(nèi)助伸彈簧的起止位置經(jīng)特定設(shè)計(jì)，

68、使得彈簧在屈膝超過一定角度時(shí)不再助伸而助屈，保證坐下時(shí)膝關(guān)節(jié)保持穩(wěn)定。</p><p>　　3.2.3 膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的分類 </p><p><b>　　如表3.1 所示</b></p><p>　　表3.1 按功能、結(jié)構(gòu)膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的分類</p><p>　　3.3 大腿假肢的接受腔 </p><p&

69、gt;　　接受腔是能將殘肢舒適地收納在其中，并能將作用力有效地傳遞到假肢遠(yuǎn)端部位的人體-機(jī)械系統(tǒng)的界面部件。[2]</p><p>　　大腿假肢的接受腔主要有傳統(tǒng)的插入式接受腔、四邊形全接觸式接受腔、ISNY接受腔、CAT—CAM接受腔等等。</p><p>　　3.3.1 傳統(tǒng)的插入式接受腔</p><p>　　傳統(tǒng)的插入式接受腔：末端是開發(fā)的，傳統(tǒng)假肢中的鋁大

70、腿，上皮下鋁大腿仍用此種接受腔，往往不能確保坐骨承重；常用加橡膠圈的方法減輕恥骨聯(lián)合部位的壓迫，但仍然常引起該處皮膚損傷。</p><p>　　3.3.2 四邊形全接觸式接受腔 </p><p>　　四邊形全接觸式接受腔（total contact quadrilateral socket），常稱為吸著式接受腔（suction socket；圖3.8）。這是一種內(nèi)外徑大，前后徑（ML徑

71、大于AP徑）的接受腔。由于前后徑小，在其前壁相當(dāng)于股三角部位適當(dāng)壓力可以保證坐骨結(jié)節(jié)落在后壁上緣的坐托上。接受腔有四個(gè)凹陷，不會引起內(nèi)</p><p>　　收長肌起點(diǎn)、股直肌、臀大肌、腘繩肌過分壓迫和限制肌肉的收縮。這種接受腔與殘肢全面接觸，既分擔(dān)了坐骨承重又起到了良好的懸吊作用，是目前廣泛使用的接受腔。[1]</p><p>　　A B</p><p&

72、gt;　　圖3.8 大腿殘肢、四邊形接受腔的橫截面</p><p>　　A.坐骨結(jié)節(jié)下方殘肢橫截面（右腿）；B.坐骨結(jié)節(jié)下方接受腔的設(shè)計(jì)（四邊形接受腔）</p><p>　　3.3.3 ISNY接受腔</p><p>　　ISNY接受腔（icelandic swedish-new york socket），形狀上采用四邊形全接觸接受腔，只是接受腔結(jié)構(gòu)分內(nèi)、外兩層。

73、內(nèi)接受腔為透明柔軟聚乙烯制成，外層接受腔為碳纖維復(fù)合材料制成的承重框架。由于內(nèi)接受腔柔軟，穿著舒適，不妨礙某些肌肉運(yùn)動(dòng)。（圖3.9）</p><p>　　圖3.9 ISNY接受腔</p><p>　　3.3.4 CAT-CAM接受腔 </p><p>　　CAT-CAM 接受腔（contoured abducted trochanter-controlled al

74、ignment method socket；圖3.10）。20世紀(jì)70年代已發(fā)現(xiàn)四邊形接受腔的缺點(diǎn)：（1）當(dāng)承重時(shí)由于殘肢外展的力量使坐托位置外移（圖3.11）。（2）當(dāng)屈髖位，足跟著地時(shí)坐骨不能承重。為此美國J.Sabolich 提出ML徑小而AP徑大，坐骨內(nèi)側(cè)面與大粗隆下部同時(shí)承重的接受腔。他命名CAT-CAM接受腔，許多國家在試用中，已不斷有了新的發(fā)展，如：坐骨包容式接受腔，亦稱IRC接受腔（ischial ram contain

75、ment socket）。[1]</p><p>　　圖3.10 CAT-CAM接受腔</p><p>　　圖3.11 四邊形接受腔與CAT-CAM接受腔的受力比較</p><p>　　3.4 懸吊裝置 </p><p>　　1.腰帶、擋帶、大頭帶的懸吊 適用于傳統(tǒng)的皮腿、鋁腿假肢懸吊。</p><p>　　2.希

76、萊森腰帶（Silesian belt）是用布或皮革制成，可與吸著式懸吊合用。腰帶簡便，使用舒適，有一定得控制假肢旋轉(zhuǎn)的功能。缺點(diǎn)是不吸著式懸吊省事。（圖3.12）</p><p>　　圖3.12 希萊森腰帶的三種形式</p><p>　　A. 單帶型 B. Y型帶型 C. 腰帶型</p><p>　　3.吸著式懸吊 接受腔底部安裝氣體閥門，當(dāng)接受腔承重時(shí)殘肢向下擠

77、壓，排出底部空氣。當(dāng)提起假肢時(shí)，底部出現(xiàn)負(fù)壓，使假肢吸著在殘肢上。這種假肢不需另外懸吊裝置，使用方便，但當(dāng)殘肢周長減小時(shí)會使假肢漏氣、脫落。</p><p>　　第4章 大腿假肢的生物力學(xué)和制作方法</p><p>　　4.1 大腿假肢生物力學(xué) </p><p>　　4.1.1 坐骨承重大腿假肢</p><p>　　一.大腿假肢的力學(xué)

78、原理</p><p><b>　　（1）靜力的傳遞</b></p><p>　　正常人在雙腿站立時(shí)，體重通過兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)傳遞到雙下肢骨骼上。如圖4.1所示。截肢后，邊種靜態(tài)被打破（圖4.2）。為重新維持人體平衡，必須在截肢側(cè)用假肢進(jìn)行支撐。</p><p>　　穿上假肢后，假肢側(cè)受力如圖4.3示。 </p><p>　　

79、圖4.1 正常人平衡狀態(tài)力傳遞原理 圖4.2 單側(cè)大腿截肢后平衡被打破</p><p>　　圖4.3 穿上假肢后的受力</p><p>　　坐骨承重大腿假肢主要以坐骨支撐來承受重力。這與正常人的體重經(jīng)由髖關(guān)節(jié)來傳遞的模式不同。作為主要的傳遞力的區(qū)域，坐骨結(jié)節(jié)位于髖關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)與后方。作用在接受腔上的合力矢也因此偏內(nèi)偏后。這對接受腔的靜態(tài)對線具有重要的意義。[4]</p>

80、<p>　　（2）步行時(shí)假肢受力分析</p><p><b>　?、俑?lt;/b></p><p>　　如果不考慮步行時(shí)因重心移動(dòng)產(chǎn)生的慣性，那么，在假肢側(cè)跟著地時(shí)，在重力和地面反作用力的作用下，產(chǎn)生了使髖關(guān)節(jié)屈曲的力矩。另外，由于負(fù)荷線經(jīng)過假肢膝關(guān)節(jié)的后方，由此產(chǎn)生使膝屈曲的轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致打軟退（圖4.4）。</p><p>　　圖

81、4.4 合外力線位于膝軸后方，產(chǎn)生屈膝力矩圖</p><p>　　很明顯，由于這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩的共同作用，極大地加強(qiáng)了髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生屈曲的可能。為了對抗作用在兩個(gè)關(guān)節(jié)上的屈曲力矩，截肢者利用髖關(guān)節(jié)伸肌收縮產(chǎn)生的伸髖力矩來防止關(guān)節(jié)的屈曲，保證膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。另外，經(jīng)臨床經(jīng)驗(yàn)表明，重心移動(dòng)的慣性也對防止膝屈曲有幫助。</p><p>　　在伸髖肌作用下，接受腔與殘肢之間會產(chǎn)生如圖4.5所示的位移現(xiàn)

82、象，從而使殘肢前方近端和后方遠(yuǎn)端受壓。為了防止接受腔上緣頂住殘肢產(chǎn)生疼痛，應(yīng)該將接受腔上緣做成緩和的喇叭口狀。再有，為了使殘肢的動(dòng)作準(zhǔn)確地傳遞到假肢上，應(yīng)對接收腔前方外側(cè)股四頭肌部位和前方內(nèi)側(cè)股三角部位加以適當(dāng)?shù)膲浩取?lt;/p><p>　　圖4.5 伸髖肌收縮時(shí)，殘肢對接受腔的力的作用</p><p>　?、谥吻捌谥林沃衅?lt;/p><p>　　在這一時(shí)期，身體重

83、心從腱側(cè)移向假肢側(cè)。易造成假肢向外側(cè)偏移。骨盆有向腱側(cè)傾斜的趨勢。髖關(guān)節(jié)外展肌群的作用可以防止這種運(yùn)動(dòng)。但是，髖外展肌作用會造成接受腔和殘肢間的位移，使殘肢內(nèi)側(cè)近端和外側(cè)遠(yuǎn)端產(chǎn)生壓迫。（圖4.6）</p><p>　　圖4.6 外側(cè)肌收縮時(shí)殘肢作用在接受腔上的力</p><p>　　③支撐中期到支撐后期</p><p>　　支撐中期以后，重心開始向腱側(cè)移動(dòng)。減少了外

84、側(cè)的不穩(wěn)定性。此時(shí)，身體重心逐步向前移動(dòng)，位于膝關(guān)節(jié)前方。地面反作用力如圖4.7所示。它的作用使膝關(guān)節(jié)過伸，起穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)的作用。</p><p>　　圖4.7 支撐中期后，外力作用線位于膝關(guān)節(jié)前</p><p><b>　　④蹬離期至擺動(dòng)前期</b></p><p>　　在這一時(shí)期，外力的作用使膝關(guān)節(jié)處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了將假肢向前邁出，需要髖關(guān)節(jié)

85、施加屈曲力。此時(shí)殘肢與接受腔之間產(chǎn)生如圖4.8所示的力。殘肢的后方近端和前方遠(yuǎn)端受到壓迫。</p><p>　　圖4.8 屈髖時(shí)殘肢作用在接受腔上的力</p><p><b>　　⑤擺動(dòng)后期</b></p><p>　　擺動(dòng)后期是跟著地時(shí)期的準(zhǔn)備階段。在這個(gè)時(shí)期，沒有特別的肌肉活動(dòng)和重心移動(dòng)的作用。</p><p>　　

86、（3）大腿假肢的穩(wěn)定性</p><p><b>　　①側(cè)向穩(wěn)定性</b></p><p>　　假肢站立期，重力作用產(chǎn)生使骨盆向健側(cè)傾倒的力矩。與之相對抗的，只有髖外展肌收縮產(chǎn)生的對抗力矩。兩者大小相等時(shí)，便可以保持骨盆的側(cè)內(nèi)穩(wěn)定。除了穩(wěn)定骨盆的作用外，外展肌收縮時(shí)，股骨有以髖關(guān)節(jié)為軸向外展的趨勢，并產(chǎn)生對接受腔外側(cè)壁的壓力。相對地，接受腔外側(cè)壁對殘肢產(chǎn)生反作用力。該力

87、具有支撐重力的作用。然而，由于股骨外側(cè)被軟組織覆蓋，接受腔外側(cè)壁對股骨施加的壓力，在某種程度上被吸收。因而對外側(cè)的穩(wěn)定作用會降低。截肢后，外展肌力減弱，股骨長度變短造成作用的杠桿臂減小，這些都對假肢的側(cè)向穩(wěn)定帶來不利影響。因此必須通過改變接受腔形狀以及設(shè)定接受腔對線的方法來獲得髖關(guān)節(jié)外展肌力，即獲得側(cè)向穩(wěn)定性。 </p><p>　　圖4.9 假肢側(cè)向穩(wěn)定性的受力分析</p><p>　　

88、圖4.9為受力分析圖。為保持假肢側(cè)向穩(wěn)定，必須滿足平衡方程：</p><p>　　W×BC=1／2（F×DE）</p><p>　　F=2W×BC／DE （4-1）</p><p>　　從中可以得出，接受腔外側(cè)壁的反作用力F的大小，與股骨長度成反比。股骨越短，F(xiàn)值增大，壓力也越集中。</

89、p><p>　?、诖笸燃僦那昂蠓较虻姆€(wěn)定性</p><p>　　大腿假肢的前后方向的穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性可按照圖4.10進(jìn)行分析。</p><p>　　圖4.10 假肢跟著地時(shí)期受力分析</p><p>　　大腿假肢最容易發(fā)生膝不穩(wěn)定的時(shí)期是假肢跟著地時(shí)期。此時(shí)人體重力從健側(cè)腿向假肢側(cè)轉(zhuǎn)移。來自假肢的地面反作用力位置偏

90、后，易產(chǎn)生使膝屈曲的屈膝力矩。因此我們以此時(shí)刻來分析假肢的穩(wěn)定性。</p><p>　　跟著地后，在伸髖肌作用下產(chǎn)生的伸髖力矩，維持假肢的穩(wěn)定。根據(jù)平衡方程，伸髖肌的伸以假肢為研究對象得到髖力矩MH為：</p><p>　　MH=H×L (4-2)</p><p>　　以膝關(guān)節(jié)為研究對

91、象，得到：</p><p>　　MK=P×d－H×h （4-3）</p><p>　　由方程（a）和（b）得到：</p><p>　　MH=L／H（P×d －MK） （4-4）</p><p>　

92、　該方程即為Radclitte膝方程。其中，MH為肌肉作用的伸髖力矩，MK為假肢膝關(guān)節(jié)對抗屈曲的機(jī)械摩擦力矩，L為髖關(guān)節(jié)的高度，h為膝關(guān)節(jié)高度，d為髖關(guān)節(jié)和腳跟后端連線到膝旋轉(zhuǎn)中心的距離，P為與人體重量有關(guān)的作用力。</p><p>　　從膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定方程可以看出，膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性可以通過髖關(guān)節(jié)伸肌來控制。若髖伸肌力量不足時(shí)，則需要通過假肢的對線改變方程中的其它參數(shù)來彌補(bǔ)。如對線時(shí)將膝關(guān)節(jié)后置，也即減小d值，那么病人

93、就可以以較小的肌力來控制假肢的穩(wěn)定。采用摩擦止動(dòng)膝關(guān)節(jié)，也即增大MK值，病人也可以容易地控制假肢的穩(wěn)定。也就是說，假肢膝穩(wěn)定性提高了。[4]</p><p>　　二.大腿假肢靜態(tài)對線</p><p>　　（1）接受腔的靜態(tài)對線</p><p>　　接受腔靜態(tài)對線的目的，是為了在假肢裝配時(shí)確定接受腔的空間位置。接受腔靜態(tài)對線參考線是以假肢靜態(tài)平衡為條件，根據(jù)接受腔所受

94、合力的力矢來確定的。進(jìn)行對線采用的方法是，先在坐骨圈平面上找出對線參考線，再根據(jù)殘肢情況確定接受腔的屈曲與內(nèi)收角度。這樣，接受腔在空間中的位置便被確定了。</p><p>　　橫向橢圓接受腔中，坐骨支撐區(qū)域承受主要的負(fù)荷。同時(shí)，整個(gè)坐骨圈部分也都起著承重面的作用，承受著部分負(fù)荷。由于這種負(fù)荷分配關(guān)系，在靜力狀態(tài)下，作用在接受腔上的合力力矢的位置向位于內(nèi)側(cè)和后側(cè)的坐骨支撐區(qū)。對線的參考線也偏向內(nèi)側(cè)和后側(cè)，靠近坐骨支

95、撐的方向。</p><p>　　圖4.11示為為橫向橢圓接受腔的坐骨圈截面圖。取坐骨圈內(nèi)側(cè)緣與外側(cè)緣中點(diǎn)的連線作為坐骨圈的橫軸。將與橫軸垂直且將橫軸劃分為內(nèi)40﹪、外60﹪的垂線作為接受腔的前后對線參考線（A-P線）。將橫軸根據(jù)接受腔的體積、屈曲角度、髖伸肌的力量及患者個(gè)人的穩(wěn)定需要向后平移0.5-2cm，便得到內(nèi)外側(cè)的對線參考線（M-L線）。內(nèi)外側(cè)對線參考線向后平移越多，假肢的穩(wěn)定性越高。[4]</p&g

96、t;<p>　　圖4.11坐骨圈平面內(nèi)橫向橢圓接受對線參考線</p><p>　　接受腔的屈曲和內(nèi)收對假肢裝配有著很大的影響。接受腔的內(nèi)收對線既符合股骨內(nèi)收的生理狀態(tài)。同時(shí)給外展肌能更有效地發(fā)揮作用，維持假肢側(cè)向穩(wěn)定。同樣的道理，接受腔的屈曲對線，給接受腔一定得初始屈曲角度，有利于發(fā)揮髖伸肌的功能，維持假肢膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。</p><p>　　接受腔的屈曲和內(nèi)收角度的大小應(yīng)視殘

97、肢條件而定。對于中等長度殘肢，對線時(shí)接受腔屈曲5°，內(nèi)收5°。殘肢越長，病人用于控制假肢的杠桿越長，擁有的肌肉越多，肌力越強(qiáng)，控制和穩(wěn)定假肢的能力越強(qiáng)。在接受腔與假肢的對線時(shí)應(yīng)考慮到充分發(fā)揮病人長殘肢的優(yōu)勢，適當(dāng)增加假肢的靈活性。對于短殘肢，宜適當(dāng)增加接受腔的初始屈曲角度。[4]</p><p>　?。?）大腿假肢的靜態(tài)對線</p><p>　　假肢靜態(tài)對線，是指在三維

98、空間內(nèi)確定接受腔、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)與假腳的相對位置關(guān)系。它們之間的相對位置關(guān)系可以用對線參考線來描述。</p><p>　　大腿假肢的對線參考線是一個(gè)假想的矢量。它與假肢在靜力狀態(tài)下受到的合力力矢是一致的。這個(gè)假想的矢量可以通過額狀面和矢狀面的交線來表示。在對線儀上，借助雙鉛垂線來確定這兩個(gè)平面。位于前側(cè)的鉛垂線被稱為前垂線（或a線），位于后側(cè)的鉛垂線稱為后垂線（或P線）。相應(yīng)地，還有內(nèi)側(cè)垂線（或m線）和外側(cè)垂線（

99、或L線）。前垂線和后垂線確定矢狀面，內(nèi)側(cè)垂線和外側(cè)垂線確定額狀面。</p><p>　　由于對線參考線本事并不存在，它只有通過在假肢上的投影才能表示出來。我們可以借助對線儀上的雙鉛垂線來確定它在假肢表面上的投影。觀察額狀面對線的時(shí)候，前垂線與后垂線重疊時(shí)，它們在假肢上的投影即為我們所稱的額狀面對線。觀察矢狀面對線的時(shí)侯，內(nèi)側(cè)垂線和外側(cè)垂線重疊時(shí)它們在假肢上的投影即我們所稱的矢狀面對線。只有這樣觀察，才能真實(shí)地反映

100、出假肢對線的參考線。</p><p>　　這樣，我們可以在對線儀上確定接受腔、膝關(guān)節(jié)、假肢之間的相對位置。</p><p>　　在考慮鞋跟高的前提下，將踝關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)保持水平。然后從前后內(nèi)外觀察假肢對線。</p><p>　　額狀面內(nèi)前側(cè)對線：經(jīng)過大拇趾中間、踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)、膝關(guān)節(jié)中點(diǎn)、接受腔的前后對線參考線。</p><p>　　額狀面內(nèi)后側(cè)對

101、線：經(jīng)過假腳后踝中點(diǎn)、踝中點(diǎn)、膝關(guān)節(jié)中點(diǎn)、接受腔的前后對線參考線。</p><p>　　矢狀面內(nèi)內(nèi)外側(cè)對線：經(jīng)過假腳與膝關(guān)節(jié)的對線參考點(diǎn)、接受腔內(nèi)外對線參考線。由于假腳與膝關(guān)節(jié)種類繁多，對線規(guī)制也各不相同。各生產(chǎn)廠家均給出了特定的對線參考點(diǎn)。假肢裝配對線時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠家的推薦值及病人實(shí)際情況進(jìn)行對線或作適當(dāng)調(diào)整。以單軸定摩擦膝關(guān)節(jié)為例，說明假肢靜態(tài)對線。其中，膝關(guān)節(jié)與假腳的前后位置（矢狀面內(nèi)）還可根據(jù)穩(wěn)定性要求作適

102、當(dāng)調(diào)整。假腳的前移或膝關(guān)節(jié)的后置均可提高膝關(guān)節(jié)站立狀態(tài)的穩(wěn)定性。反之，假肢穩(wěn)定性降低，但易于進(jìn)入擺動(dòng)。</p><p>　　三.大腿假肢靜態(tài)對線的調(diào)整</p><p>　　讓截肢者穿上假肢、雙腳分開5-10cm自然站立，雙腿平均承受身體的重量。然后對假肢進(jìn)行檢查及靜態(tài)對線調(diào)整。</p><p>　　檢查時(shí)，首先判斷接受腔的適配情況。由于接受腔適配不良引起的問題，只有

103、通過修改接受腔來解決。企圖用對線調(diào)整來解決這類問題是徒勞的。在確定接受腔適配之間，再進(jìn)行靜態(tài)對線的檢查及調(diào)整。</p><p>　　4.1.2 坐骨包容式大腿假肢</p><p><b>　　一．接受腔</b></p><p>　　坐骨包容式接受腔I.R.C.Socket由NSNA，CAT-CAM等接受腔發(fā)展而來。因其口型形狀成縱向橢圓，故又

104、稱作為縱向橢圓接受腔。</p><p>　　人們通過對坐骨承重式大腿假肢的研究，提出了對橫向橢圓接受腔進(jìn)行改進(jìn)的兩種基本思考。一是怎樣保證股骨在接受腔內(nèi)的內(nèi)收；一是怎樣避免接受腔在殘肢上的內(nèi)外移動(dòng)。</p><p>　　人們在研究中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)患者在穿著坐骨承重式大腿假肢雙腿站立時(shí)，其殘肢股骨總是向外偏轉(zhuǎn)。生物力學(xué)的理論以及假肢裝配的實(shí)驗(yàn)都表明，股骨在接受腔內(nèi)的內(nèi)收對截肢者達(dá)到減少步行能

105、耗具有非常重要的意義。因此，設(shè)計(jì)一種新的接受腔，股骨的內(nèi)收應(yīng)充分可靠地得到保證。</p><p>　　人們還發(fā)現(xiàn)，在坐骨承重式大腿假肢中，由于坐骨支撐轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)與髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)不重合，且殘肢在接受腔內(nèi)沿內(nèi)外方向尺寸大、肌肉軟組織多，因此接受腔在橫向力作用下會發(fā)生內(nèi)外方向的移動(dòng)。新的接受腔也應(yīng)該避免這種現(xiàn)象發(fā)生。</p><p>　　基于這兩種基本思考，人們設(shè)計(jì)了前后方向相當(dāng)寬而在內(nèi)外方向相當(dāng)窄的

106、縱向橢圓接受腔。它不再是僅有坐骨底面的平面支撐，而是從背側(cè)和內(nèi)側(cè)來包容和支撐坐骨。</p><p>　　接受腔外側(cè)緣升高，超過大轉(zhuǎn)子，支撐在臀肌上，產(chǎn)生向內(nèi)的作用力。它與坐骨包容處產(chǎn)生向外的作用力及作用于股骨使其收力構(gòu)成三點(diǎn)力的系統(tǒng)（圖4.12示），使股骨保持內(nèi)收，并阻止骨盆內(nèi)外移動(dòng)。</p><p>　　圖4.12 使髖關(guān)節(jié)內(nèi)收三點(diǎn)力系作用原理</p><p>　

107、　接受腔前后方向變寬，避免了對股三角的壓迫。因此也不會因?qū)ι窠?jīng)血管施加壓力而造成對線肢的傷害。所以這種接受腔尤其適合老年截肢者及循環(huán)障礙病人。</p><p>　　對坐骨結(jié)節(jié)及坐骨支的包容是這種接受腔的特點(diǎn)。為了理解接受腔包容坐骨的結(jié)構(gòu)形式，了解骨盆的解剖結(jié)構(gòu)及形狀是十分必要的。從內(nèi)側(cè)觀（圖4.13a），可以清楚地看到坐骨支從坐骨結(jié)節(jié)到恥骨支、恥骨結(jié)節(jié)的走向。接受腔在從內(nèi)側(cè)包容坐骨支的時(shí)候，一定要避免恥骨受壓。由

108、于男女生理的差異，男性骨盆與女性骨盆的形狀不同（圖4.13b）。從正面看，女性骨盆寬且平，恥骨角度較大。男性骨盆較窄，恥骨角度較小。在垂直方向上，女性的恥骨與坐骨結(jié)節(jié)的高度差則小于男性，坐骨支從坐骨結(jié)節(jié)到恥骨聯(lián)合呈比較平緩的上升趨勢。從尾側(cè)向顱側(cè)看，女性骨盆的坐骨支的夾角也比男性大；骨盆結(jié)構(gòu)形狀，決定了接受腔包容坐骨的形狀。</p><p>　　圖4.13a 髖骨內(nèi)側(cè)觀

109、 圖4.13b 男女骨盆比較</p><p>　　在設(shè)計(jì)縱向橢圓接受腔的時(shí)候，考慮到了內(nèi)后側(cè)的坐骨包容及外側(cè)的大轉(zhuǎn)子下支撐。它們幾乎是在相同的高度作用著一對水平的力。由此可以防止接受腔在殘肢上的內(nèi)外移動(dòng)，保持接受腔在殘肢上的穩(wěn)定。這兩處骨性標(biāo)志，界定了接受腔口型的內(nèi)外寬度。因此它們又被用來作為確定接受腔內(nèi)外寬度的骨性尺寸。</p><p>　　坐骨結(jié)節(jié)下5cm左右，在額狀面內(nèi)測量從內(nèi)收肌

110、群到外側(cè)股骨的寬度為內(nèi)外軟組織尺寸。（圖4.14）。借助這個(gè)尺寸，用來確定接受腔的適配。骨性尺寸與軟組織尺寸的差別，則說明了病人軟組織的狀態(tài)。軟組織尺寸小于骨性尺寸表明患者肌肉軟組織較弱。</p><p>　　圖4.14 骨性寬度與軟組織寬度</p><p>　　接受腔的結(jié)構(gòu)和形狀的變化，使力的傳遞也發(fā)生了重大的變化（圖4.15）。接受腔受到的合力，更加趨于指向髖關(guān)節(jié)中心。這種靜力關(guān)系更接