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大腿假肢膝关节的选择与应用

2022-08-03 09:24:11

  如今,假肢进入二十一世纪后,技术的发展更迅速。假肢就是用工程技术的手段和方法,为弥补截肢者或肢体不完全缺损的肢体而专门设计和制作装配的人工假体,又称“义肢”。它的主要作用是代替失去肢体的部分功能,使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。



  随着现代假肢装配技术的进步,大腿假肢接受腔的形式也在不断发展,主要有以下几种,可根据患者的需要选择。


  膝关节的选择与应用


  膝关节是所有假肢配件当中最为复杂的一种部件,它需要在站立期提供稳定可靠的支持,在走路的时候平稳且受控制的运动,而又要不受限制的完成弯曲、坐下等动作。


  假肢从17世纪开始,从简单摆锤机构到橡皮绳和弹簧,再到气动或者液压调节。一路走到现在,甚至有了一些具备CPU中央处理器的智能膝关节。


  对于大腿截肢患者,康复效果的好坏往往建立在正确的选择膝关节上,要根据患者的年龄、体力、K等级和生活方式去选择膝关节,才能将关节的功能发挥到最大化。最新或最先进的膝关节并不适合每一个人,对于有一些患者来说,安全性和稳定要远比强大的功能更重要。而活跃的患者更喜欢具备更好的控制和更好的功能的膝关节。


  因此,做为假肢装配人员和康复专业人员,应该根据消费者自身的情况和需求选择最适合的假肢关节,绝不能因为追求自身经济效益和创收,而刻意选择昂贵的产品,因为这关乎患者的后续康复效果,也关乎患者的信任。应该在选择合适的情况下,指导他们如何正确的使用他们的膝关节,尽最大可能避免不适和可能发生的意外,如绊倒和摔跤是极其重要的。


  评估假肢需求的一个关键方法是观察他(她)的行走周期,分为“站立期”和“摆动期”,对于每个人来说,这两个阶段之间的平衡点是不同的。


  尽管市面上,销售的膝关节有几百上千种,但它们基本就是两大类:机械关节和智能关节。机械关节又进一步分为两种:单轴关节和多轴关节。无论它们结构多么复杂,都需要额外的稳定控制机构(手动或者承重自锁)和用于控制摆动期的机构(恒定阻尼的、可变阻尼的和流体控制的比如气压液压)。


  一、单轴VS多轴膝关节


  单轴膝关节基本上就是个简单的铰链,因为的机械结构简单,经济实惠还耐用,可以说是基础型膝关节的主力军,但是这种膝关节也存在局限性,就是患者在站立期的时候,必须使用自身的肌肉力量来保持稳定。为了弥补这一缺点,单轴膝关节往往会使用恒定摩擦阻尼控制和手动锁定,阻尼可以使摆动期的时候不至于太快地向前摆动。


  多轴膝关节的典型代表是“四连杆”膝关节,设计上更加复杂一些,具备多个旋转轴,这种关节既可以站立期很稳定(对线正确的情况下),又可以很容易的弯曲、摆动或坐下。多轴膝关节一个重要特征是,当蹬离期开始后,腿会自动弯曲,缩短假肢整体长度,大大降低了被绊倒的风险。


  多轴膝关节适用性很广,是不同截肢患者的理想选择,特别是双侧截肢和膝离断的患者。


  一个合格的多轴膝关节,具备简单的机械摆动期控制,可以控制非常好的匀速步行速度。但现在更多的多轴膝关节加入了气压或者液压摆动控制,以应对非匀速步行(可快可慢,快慢交替)的需求。因为是多轴设计,可能会影响到最大屈曲角度,但并不会造成很大影响。多轴膝关节相对单轴来说更重,并且可能需要更频繁的更换和维修。


  二、稳定性选择


  手动锁定VS承重自锁


  有些患者希望膝关节有非常好的安全性,那么可以选择一种手动锁定的膝关节,它可以手动锁定,而在步行初期便会自动解锁。这种是最稳定的膝关节。虽然这种关节需要更多的力量来使用并且看起来步态僵硬笨拙,但却可以在锁定的情况下行走。手动锁定的膝关节非常适用于对假肢控制能力弱患者以及经常在不平整的地形上行走的活跃患者。


  另一种选择是承重自锁型的膝关节,这种关节也非常稳定,通常会用于第一个假肢。当重量作用于关节上的时候,关节不会弯曲,直到重力作用消除(抬起腿准备走路)。该系统在假肢摆动期用恒定阻尼,但在站立期用重力保持机械锁死。对于年龄较大或者活动较少的截肢者来说,这种膝关节是最常用的选择。


  三、摆动控制选择


  恒定阻尼VS可变阻尼


  无论哪一种膝关节,都需要一定程度的摆动控制才能保持一致的步态。在大多数情况下,这种控制是可调节的,通过调节关节上的某个旋钮进行控制,以便匹配不同的患者对不同步速的需求。恒定阻尼的膝关节结构简单,稳定可靠。这种关节的主要缺点是在任何时间它的摆动期都是相同的,不会因为你步速变化而变化。也就是只能提供节奏一致的步速匹配。(会出现走的快了,关节摆不过来,而无法提供更快的步速)


  当关而且被认为是不如气压或液压关节先进节从完全的伸展状态弯曲的时候,可变的阻尼可以提供一些阻力。这就提供了“节奏响应”,允许可变速行走,不过这种关节需要频繁调整和更换磨损部件,。


  流体控制系统:气压VS液压


  气压和液压都被称为采用流体力学控制关节,它提供可变的阻力,让患者能够以不同的速度舒适的行走。


  这些装置由气缸内的活塞组成,包括了空气或者液体。当膝盖弯曲的时候,压缩空气储存能量,然后在膝关节伸展时释放能量。通过增加弹簧圈进一步增强步态控制。气压关节一般来说可以提供出色的摆动控制性能,但效率要低于液压。


  对于活跃截肢者来说,液压关节可以提供与正常膝关节最接近的功能。液压系统使用液体介质(通常是硅油)代替空气来响应各种行走速度。虽然液压膝关节提供更平稳的步态,但重量更大,而且需要更多的维护维修,再就是装配成本非常高。


  智能膝关节


  智能膝关节是比较新的技术,内置很多传感器来检测运动状态,然后根据状态自动调节控制缸体,这种膝盖降低了患者使用膝关节所必须付出的学习成本(时间/力量),并且步态更自然。但它们重量更大。


  尽管新的技术在不断的发明和不断的改进,但完美的膝关节目前并不存在,否则市场上也不会有超过数年百种不同的设计。所以我们只能期盼随着科学的发展,进一步探索机械、液压、智能化和仿生化方面的发展潜力而生产出更好的膝关节。