【2017年整理】08康复班 《毕业论文》

【2017年整理】08康复班 《毕业论文》 上海医疗器械高等专科学校 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文) 大腿假肢的工作原理与制作方法 姓 名: 张 燕 华 系 部: 精密医疗器械系 专 业: 康复工程技术 班 级: 康 复 班 指导教师: 沈 凌 完成时间 2011年6月10日 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 大腿假肢的工作原理与制作方法 摘 要 假肢，也称“义肢”，是供截肢者使用以代偿缺损肢体部分功能的人造肢体。有上肢假肢和下肢假肢。多用铝板、木材、皮革、塑料等材料制作，其关节采用金属部件。义肢指人造肢体，用来取代肢体的功能障碍(不论暂时性或永久性)，或是用来掩饰肢体伤残。从骨盆以下至趾关节以上截肢的每个部位所安装的假肢，都称为下肢假肢。下肢假肢安装的目的是为了弥补下肢缺陷，以代替人体支撑和行走。下肢假肢的基本构造是由假脚、机械关节以及容纳残肢的接受腔组成。目前，下肢假肢品种繁多，一般一个截肢部位都有一个对应的假肢名称。但是，在关节附近不同部位的截肢可能使用同一个名称的假肢(如髋关节离断也可用于大腿极端残肢)。通常下肢假肢按截肢部位可分为半足假肢、跗骨截肢假肢、半骨盆切除截肢等。 本文简单的介绍了大腿假肢的基本原理与制作方法，对大腿假肢有关原理和操作步骤做了进一步的详尽描述。全面了解掌握大腿假肢的制作原理，能够有效的帮助临床医生对患者做出正确的诊断和治疗。 关键词:大腿假肢，生物力学 2 大腿假肢的工作原理与制作方法 Artificial limb principle of work and manufacturing methods ABSTRACT Artificial limb offers the Amputees to use in case to compensate coloboma pantomime part fuctions.It contains upper limbs and lower limbs. It is most used material manufacture with aluminium panel ，wood，leather ，plastics and so on. Its joint adopts matal parts. Artificial limb points man-made limb, it uses to replace limb dysfunction(no matter temporality or permanently ),or uses to gloss over limb's maim. Each position all of the installed artificial limb ,which amputation from under pelvis to over toe joint .It is called lower limbs .Installed the lower limbs is to make up for the defect of lower limbs,which replace body anchor and walk. The basic structure of lower limbs is made up with artificial foot, mechanical joint and residual limb containing stump .At the present time，lower limbs have many varieties.Ordinary a amputation position all has a corresponding artificial limb name.But different parts' amputation near the joints may use the same name.(Such as hip joints , which can also use in thigh extreme stump.) Usually according to amputation position ,lower limbs can be devided into lobed foot artificial limb, tarsus amputation artificial limb , partial pelvic prosthesis resecting amputation and so on. In this paper, a simple introduction on the basic principles and methods of thigh artificial limb. Further full description about the principles and the operating procedure of thigh artificial limb. Comprehensively know and catch hold of the operating principles of thigh artificial limb,can effectively help clinicians to make a correct diagnosis of the disease and treatment. Key Words: artificial limb， biomechanics 3 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 目 录 摘 要 ............................................................. 2 ABSTRACT ........................................................... 3 目 录 ............................................................ 4 第1章 绪论 ..................................................... 5 第2章 大腿假肢的概述 ............................................ 7 2.1 假肢的基本知识 ............................................................................................... 7 2.2 大腿假肢的分类 ............................................................................................... 7 2.3 假肢制造的主要材料 ........................................................................................ 8 第3章 大腿假肢的工作原理 ......................................... 11 3.1 假脚与踝关节部件 ............................................................................................11 3.2 大腿假肢的膝关节机构 .................................................................................... 12 3.2.1 人在行走中及其他活动中膝关节运动性能的要求 ................................... 13 3.2.2 常用的大腿假肢膝关节机构 ................................................................... 13 3.2.3 膝关节机构的分类 ................................................................................. 14 3.3 大腿假肢的接受腔.......................................................................................... 15 3.3.1 传统的插入式接受腔............................................................................ 15 3.3.2 四边形全接触式接受腔 ........................................................................ 15 3.3.3 ISNY接受腔......................................................................................... 16 3.3.4 CAT-CAM接受腔 ................................................................................... 16 3.4 悬吊装置........................................................................................................ 17 第4章 大腿假肢的生物力学和制作方法 ............................. 18 4.1 大腿假肢生物力学.......................................................................................... 18 4.1.1 坐骨承重大腿假肢 ............................................................................... 18 4.1.2 坐骨包容式大腿假肢............................................................................ 23 4.2 大腿假肢的制作方法和步骤............................................................................ 25 4.2.1 全接触式坐骨承重大腿假肢的制作 ........................................................ 25 4.2.2 坐骨包容式接受腔的制作..................................................................... 29 第5章 大腿假肢未来的发展趋势 ..................................... 33 第6章 结论 ...................................................... 34 谢 辞 ............................................................ 35 参考文献 .......................................................... 36 附 录 ............................................................ 37 F.1 英 文 翻 译 .................................................................................................. 37 4 大腿假肢的工作原理与制作方法 第1章 绪论 有史以来，随着人类社会的进步，对失去的东西进行补充，对弱的东西进行增强，从这个意义上说，假肢作为截肢者的必需品，是一直被人们苦心钻研的。 使用假肢的最早记载是希腊历史家Herodotlis所记录的以下的事实:公元前848年，比利时军人Hegistatu被俘虏，当听到宣判死刑时，他自己截断了自己的下肢，以后又装了木制假肢，作为一个寓言家又再次活跃起来。在欧洲一些历史博物馆内可以看到15世纪的假肢，当时的假肢是由制造铠甲的武器制造者制作，所以这些假肢都是由铁材料制成的。17世纪才开始用木材制作假肢的接受腔，用金属制作假肢的膝关节，完成了假肢的一次大飞跃。这种方法在1839年传入美国，自然成了美式木制假肢发展的母体。南北战争的伤员Harger根据自己的经验，采用橡胶制的缓冲垫放在踝关节处，这就是今天后缓冲器的雏形。 第一次世界大战中，德国战伤者中约有6.9万人成为了截肢者，这些人的社会康复问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 刺激的德国假肢行业的发展。第二次世界大战后，美国、苏联、日本的假肢行业得到了很大发展，相继成立了假肢研究所、假肢工厂、职业辅导所等机构。随着工业的发展，采用合金、塑料等新型材料成功研制了各式现代假肢。而且在材料学、工程学发展的同时，在人体生物力学的启示下，提出了假肢解剖学适合和动态、静态对线这两大假肢装配的基本理论，使假肢作为一门学科有了长足的进步。我国假肢基础薄弱。解放前在上海、北京等大城市有英国和美国开办的假肢装配室，东北有日本人开办的假肢作坊，另外少数城市有私人开办的小作坊，比如北京的“万顺”上海的“天工”，他们主要为上层人士服务，平民一般无权问津。此时的假肢以皮革、铝材为主，属于传统假肢，功能不佳。解放战争时期，人民政府为了适应革命残废军人的需要，先后在华北、东北、华东解放区建立了假肢厂，其中第一所公立假肢厂于1945年由晋察冀边区政府在张家口建立，解放后，特别是1958年以后，陆续在全国各省建立了假肢工厂，初步形成了假肢装配网。 随着1959年赴苏联考察组归来举办培训班，传达了苏联假肢装配的理论，促进了假肢装配的生理认识。在此基础上1964年内务部组织了对假肢的统一设计，为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 生产做好了准备。 在70年代我国假肢行业出现了新变化，很多新产品得以投入使用。如液压腿、尼龙骨架式大腿假肢、静踝假脚、骨骼式假肢等，都显示了假肢的新进展。 1979年以后，随着对外开放，引进了许多具有国际先进水平的假肢结构和装配工艺，使我国的假肢业有了一次新的飞跃，具体表现在以下几个方面: (一)假肢的结构、种类的更新: 1、膑韧带承重小腿假肢的推广应用; 2、全接触式小腿假肢的装配; 3、骨骼式大腿假肢的研制; 4、聚氨酯假脚的研制成功。 (二)假肢接受腔材料工艺的改进 传统假肢的接受腔是用皮革、铝板、木材等制造，很难与残肢吻合，外型也不美观。近年在工艺、材料上有较大突破。普遍采用了科学的取型方法，在修好的石膏阳型上采用抽真空成型工艺，材料则使用丙烯酸树脂或不饱和聚脂，以涤纶纤维和玻璃纤维增强，由于这种工艺和材料的应用，才能制造出先进的全接触式假肢。 (三)假肢装配工具的科学化 近年来引进了西德的承重取型架、动态对线仪、组装仪。国内还研制了“大腿选位器”、“下肢对线调节仪”等。在先进装配理论的指导下，使用专门的器械，对科学的装配假肢迈出了可喜的一步。 (四)向综合康复迈进: 装配假肢仅仅是截肢者康复的一部份，近年来不仅在理论上统一了认识，而且许多假肢制作单 5 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 位多开设了康复门诊、理疗、体疗、功能训练等项目，配合假肢的装配。各个医院也相继设立了义肢矫形科，这就把截肢者的综合康复向前推进了一大步，从而使假肢的功能得到更好的发挥。把假肢纳入综合康复的范畴，应当说，这是假肢概念的一大改变。 本文分三个部分叙述了大腿假肢，第一部分简单写了大腿假肢的一些相关的基本知识;第二部分描写了大腿假肢的工作原理;第三部分描写了大腿假肢的制作方法等，本文重点论述了大腿假肢的工作原理和制作步骤，让人们更好的了解大腿假肢的知识，并且掌握一些基本的制作方法。 6 大腿假肢的工作原理与制作方法 第2章 大腿假肢的概述 2.1 假肢的基本知识 用于大腿截肢的假肢，适用于从坐骨结节下10cm至膝关节间隙上8cm范围内的截肢者。 由于丧失了正常膝关节，大腿截肢后功能丧失较多，但装配上合适的假肢后，经过系统的使用训练，完全能以较好的步态步行。如果装配高性能的假肢，不但能骑自行车，而且能跑步和参加适当的体育运动。 大腿假肢由假脚、踝关节、小腿、膝关节、接受腔、悬吊装置等几部分组成。由于大腿假肢的结构比较复杂，可采用不同的接受腔和膝、踝等关节件，故假肢的品种较多。(如图2.1) 图 2.1 大腿截肢与假肢 2.2 大腿假肢的分类 1.按整体结构类型分 大体可分为传统式大腿假肢和现代组件式大腿假肢，又可分为外壳式大腿假肢和骨骼式大腿假肢。 ?传统式大腿假肢:采用外壳式结构，接受腔为圆锥形插入式，需用腰带悬吊。根据接受腔用材，传统式大腿假肢主要有铝大腿假肢和皮大腿假肢。这类假肢虽然制作成本较低，但其装配技术较为陈旧，接受腔的适配不尽合理，而且比较笨重，因此现在已基本上被淘汰，只为少数特殊需求的患者制作。 ?外壳式组件化大腿假肢:组件化大腿假肢在是80年代以后发展起来的，初期多为外壳式假肢，膝关节采用块状结构。这种假肢采用树脂复合材料抽真空成形接受腔，全面接触，重点部位承重;膝、踝、足及其连接件采用标准件，便于组装、调整和维修。接受腔的口型按生理解剖要求制作，承重合理;接受腔下端装有排气阀，利用接受腔与残肢间的负压悬吊假肢(又称为吸着式大腿假肢)，不用腰带等悬吊装置，穿脱方便。对于残肢状况太差或患 7 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 者穿不惯吸着式接受腔的情况，也可做成不完全接触(尤其是残肢末端)的接受腔，再加腰带进行悬吊。 ?骨骼式组件化大腿假肢:近代，组件式假肢普遍采用骨骼式结构，即标准组件化的关节、连接件、支撑件呈内骨骼状，外加装饰软泡和针织袜套，外形更加逼真。随着膝关节等组件的不断向多功能、高强度和轻量化的改进，假肢的性能也大有提高。 2.按接受腔的型式分 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，目前主要有以下几种，可根据患者的需要选择。 ?四边形接受腔大腿假肢:这是一种较早较为常规的吸着式大腿假肢，采用全面接触的四边形接受腔，坐骨结节承重，坐骨承重点在接受腔后上缘平台处。接受腔装有排气阀，利用接受腔与残肢间的负压悬吊假肢。 ?ISNY大腿假肢:采用ISNY接受腔的大腿假肢。ISNY接受腔又称硬框式软接受腔，是将残肢收纳与体重支撑分离成两部分，采用有弹性的透明聚乙烯制作内接受腔，再与外部用碳素纤维复合材料制作的承重框架组合而成。这种接受腔富有弹性，同时也符合支撑体重传递力的要求，患者穿着较舒适、轻便。 ISNY接受腔开始是在四边形接受腔的基础上发展起来的，近年来随着CAT/CAM大腿接受腔的推广也开始采用CAT/CAM型ISNY接受腔。国际上将这种CAT/CAM口型与ISNY框架结构结合起来的接受腔，统称为IRC接受腔(Ischial Ramal Containment Socket，坐骨支包容接受腔)。 ?CAT/CAM大腿假肢:采用CAT/CAM接受腔(或IRC接受腔)的大腿假肢。CAT/CAM接受腔直译为"轮廓内收的大转子控制对线接受腔"，又称为"坐骨包容式接受腔"、"内外径(M-L)狭窄式接受腔"。从口型特点来看，这是一种纵向椭圆形接受腔，与常规的四边形大腿接受腔、即横向扁方形接受腔在形状和取型方法上都有很大区别。它是通过股骨内收和适当压迫残肢软组织并将其包容在接受腔内，增加了软组织(臀肌)和股骨的承重份量。 CAT/CAM接受腔目前普遍采用ISNY框架结构，即制成IRC接受腔，其制作工艺要求较高。CAT/CAM接受腔的特点: ?没有明显的坐骨支撑平面，接受腔从内侧和后侧包容和支撑坐骨; ?接受腔的内外径相当窄，而前后径相当宽，成纵向椭圆形，股三角处的血管、神经避免了受压; ?接受腔外侧缘高过大转子，使股骨保持内收位，增加了接受腔的横向稳定性; ?接受腔除利用坐骨包容处和外侧大转子下部支撑外，还主要利用软组织和股骨承重，使力分布于整个残肢表面; ?接受腔受到合力的作用点趋近于髋关节中心，使之更接近于自然生理状态。所以这种接受腔穿戴更为舒适，比较容易控制假肢，尤其适合老年及有循环障碍的截肢者使用。 2.3 假肢制造的主要材料 假肢制造的主要材料包括金属材料、塑料、木材、皮革、植物等材料。为了便于各种假肢的特性，便于选择，需要治疗师具有一些主要的假肢材料知识。 (一) 金属材料 包括各种碳素钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。金属材料的共性是都具有良好的机械强度、刚性和耐用性能，主要用于制造假肢的各种金属关节铰链。不锈钢的主要性能特点是其表面具有良好的防锈功能，而一般碳素钢制品表面都需要防锈处理。各种钢质假肢部件都具有体积小与良好的耐用性能，价格较低，但重量较大。铝合金假肢部件体积比例比钢质部件大一些，但重量轻，多用于 8 大腿假肢的工作原理与制作方法 体重较轻、活动水平不高的截肢者使用。钛合金是一种现代的高技术合金材料，重量既轻，机械强 [1]度、耐用性能又好，但是价格比较贵。 (二) 木材 由于重量轻，容易雕刻，多应用椴木。椴木是传统假腿、假手制造的常用材料，特别是木腿，接受腔、膝、踝关节铰链、假脚芯等部件都是用木材制成的。为了防止木材部件变形，部件制作前， [1]木材必须经过严格的干燥处理，制作后其表面必须做防湿处理。 (三) 皮革 分面皮、里皮、带子皮。传统假肢中的皮腿接受腔、大腿的皮上靿、腿的外形、假脚都用皮革[1]制成。现代假肢皮革主要用于制造髌韧带小腿假肢的皮上靿，大腿假肢的腰吊带。 (四) 弹性橡胶 1.天然橡胶 是一种天然植物分泌物中提炼的不定形物质，亦称为橡胶质。在这种物质中加入硫磺、过氧化物、催化剂、填料等材料进行模塑、硫化称为天然橡胶制品。天然橡胶在假肢制造中 [1]主要用于制造假脚和踝部活动的缓冲部件。这类制品便宜、耐用，但是都比较重。 2.合成橡胶 近代合成橡胶已经得到广泛应用。合成橡胶种类繁多。目前假肢制造中应用最多的是聚氨酯合成橡胶弹性体，主要用于代替天然橡胶制造假肢的弹性部件、关节铰链的缓冲部件。合成橡胶是介于橡胶、塑料之间的一种材料。由于其泡沫体不但重量轻而且仍然具有相当良好的耐 [1]磨、耐拉伸性能，已经广泛应用于制造假肢。 (五) 织物 假肢制造、装配、穿用中应用的织物种类很多。这里只简单介绍假肢制造中常用的织物。 1.各种尼龙条带 多为白色，多用于制造各种上肢假肢的悬吊带。 2.用于制造增强塑料用的各种增强袜套，包括:棉纤维袜套;腈纶袜套;涤纶袜套;玻璃纤维织物、袜套;碳纤维织物等等。 3.弹性织物 多为聚氨酯弹性纤维织物，主要制造用于小腿假肢、大腿假肢的弹性悬吊套。 多用薄的皮肤颜色的尼龙丝袜套，用于假肢的外层，作为装饰性覆盖物如4.装饰性外套织物 果在装饰性外套织物的外面再喷涂一层弹性的聚氨酯树脂，则假肢可以具有良好的防水性能。 5.尼龙搭扣 主要用于悬吊装置的搭接。 (六) 常用塑料材料 1.热固性材料 亦称层叠塑料。用于假肢制作的聚酯树脂可作为层压成型材料。聚氨酯泡沫是用途广泛的热固 [2]性材料，主要用于装饰性外表和衬垫。 2.热塑性材料 品种很多，可塑性好，加工方便，可准确快速成形，已广泛用于假肢各个不同类型和部件上。 (1)聚丙烯(PP):热变形性能好，在135?100h的蒸汽中消毒不被破坏，机械性能好，可用做热塑型聚丙烯承重接受腔，有更大的柔韧性，患者感觉非常舒适，已逐步取代传统的纤维加固的热固性材料。 (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，耐低温，抗腐蚀，易加工，其硬度、加工性能均优于普通聚乙烯板材。 (3)聚碳酸酯:Lexan是一种新型的透明热塑板材，由于其高刚性，高冲击强度，透明性好，可以对残肢直接观察，用于制作校验式模塑假肢等。 (4)透明高温塑料:瑟林塑料具有独特的可弯性和透明性，它通常用于对疑难患者进行试穿检查的校验接受腔上，包括小腿截肢、大腿截肢和上肢截肢使用的校验接受腔，也可以当作临时性的 [2]和永久性的假肢接受腔。 3.硅橡胶 硅橡胶属于特种橡胶，耐高温(300?)及低温(100?)，绝缘性能优良，与皮肤有良好的生 9 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 物相容性，在假肢中可做村套、美容性手指、功能性半足等。制作假手皮肤，手形、肤色和表面纹理都可按真手设计和制作。4.聚乙烯醇薄膜亦称PVA薄膜，无色、透明，易溶于水，可用其水溶液粘合边缘，再用热熨斗热合制造成聚乙烯醇薄膜套。这种套子放在湿手巾内20分钟后即可具有良好的延伸性能，主要适用于假肢层叠塑料接受腔真空成型制造中的分离层。5.记忆塑料 某些塑料有“记忆性能”，如在一定条件下拉伸，在拉伸形状下冷却，它们将保持这种拉伸形成的形状，直到被加热到一定温度。将阳型放进可热收缩的塑料半成品中，加热、软化、收缩、服帖于石膏型的轮廓，最后成型，在冷却、硬化时能保持不变。由记忆塑料收缩成型的假肢接受腔，比现有技术有更多的 [2]优越性。 10 大腿假肢的工作原理与制作方法 第3章 大腿假肢的工作原理 大腿假肢由假脚、踝关节机构、小腿部、膝关节机构、大腿部、接受腔、悬吊装置构成。(如图3.1) 本章就主要对假脚与踝关节部件、膝关节机构、接受腔和悬吊装置进行一些简单的工作原理的描述。 图3.1 大腿假肢 3.1 假脚与踝关节部件 假脚、踝关节，亦称下肢假肢的踝足机构，是各种小腿假肢、大腿假肢所共有的基本部件，种类很多，有各自不同的特点和不同的适用性。目前使用最多的假脚是固定踝关节的SACH脚和单轴多踝脚。近来假脚结构的发展有两个主要的方向，一是多轴动踝脚，其代表是德国产的Greissinger;二是“储能”假脚，为假肢的应用开辟了崭新的领域。 1.单轴脚(single foot;图3.2) 单轴脚是一种动踝脚，主要机械部件式一根垂直于矢状面的旋转轴。假肢的小腿部分和脚之间可以围绕这根旋转轴作相对转动，从而实现假脚趾屈和背屈。在旋转轴的前后各有一块用硬橡胶做的弹性缓冲块，以适应假脚踝关节所受的趾屈和背屈力。假脚的主体部分是用木材制成的。其底面及前部脚趾部分则是用橡胶或聚氨酯材料制作的，因此称为木胶脚或聚氨酯脚。单轴动踝后方的趾屈缓冲块刚度较低，使得脚跟落地时的冲击力大部分被吸收，因此有助于提高膝关节的稳定性。通过调节前后缓冲块的弹性，可以使假脚适应不同截肢者的需要。脚趾部分在受力时的弯曲变形，使得行走较为自然、舒适。单轴动踝脚的缺点是单轴脚只能有趾屈、背屈运动，无法实现内、外翻及水平面上的转动，所以在不平路面行走时不能补偿其他方面的受力。 [3]与固定踝类的假脚相比，单轴动踝脚较重，其外观也不如固定踝假脚好。 图3.2 单轴脚 2.万向脚(multi-axis foot) 通常是用一块可以允许任何方向运动的弹性块作为假脚小腿部分和脚之间的联接件，如图3.3所示的是最流行的万向脚—Greissinger脚的基本构造，这种假脚能够减少假肢其他部件在侧向和水平面上的受力，实现内、外翻及水平转动，适合于截肢者在水平路面 [3]上的行走。其缺点是结构复杂，维修需求高，价格较贵，重量也大。 11 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 图3.3 万向脚 3.定踝软跟脚(solid ankle cushion heel) 简称SACH脚。(图3.4) SACH脚与单轴脚不同，SACH脚没有一个活动的踝关节，假肢的小腿和脚是用螺栓固定在一起的。假脚整体用橡胶或聚氨酯材料制成，脚后跟处有一个楔形的弹性好的软垫。行走时，这一软垫起的作用与单轴动踝脚的趾屈缓冲块的作用相似，而类似于单轴轴背屈缓冲块的作用则是靠胶质假脚前掌部分的整体变形来实现的。假脚的整体都具有一定的弹性，SACH脚能允许一定的内、外翻和水平转动。由于结构简单，基本上不需要维修，它的重量很轻，因此降低了运动时的能量消耗;SACH脚的外观可以做得与真实的脚一样，在脚和小腿之间没有像动踝脚那样的缝隙。SACH脚的缺点是她不能像单轴脚一样很方便地调整脚的趾屈和背屈角度，如果后跟硬，对不平路面上的行走，穿SACH脚的稳定性不如万向脚好。随着橡胶等材料的老化，SACH脚会逐渐失去弹性，脚前部趾跖 [1]关节处也会因反复折曲而断裂。 图3.4 SACH脚 4.“储能”脚(图3.5) “储能”脚为SACH脚的变种，属于固定踝类的假脚，其样式很多。图3.5A表示了Seattle“储能”脚的内部结构。其最主要特征是有一个用特殊弹性材料做得脚芯，称为“龙骨”，其外面用橡胶或聚氨酯铸成脚的形状。“储能”脚是为了适应截肢者运动的需要而发展起来的。使用弹性“龙骨”是为了让假脚具有良好的回弹性或称“储能”性。这样假脚就能在运动时对人有一个助力，部分地代偿截肢者所失去的腿部肌肉的功能。世界上著名的“储能”脚有美国 [1]的FLEX脚(图3.5F)，由碳纤材料制作，质轻、回弹性好，适合于下肢运动员跑、跳运动。 图3.5 “储能”脚 A.Seattle脚; B.Sten脚; C.Dynamic脚; D.Rax脚; E.Quantum脚; F.Flex脚 3.2 大腿假肢的膝关节机构 人体膝关节由股骨下端、胫骨上端和髌骨构成。股骨的内、外侧踝分别与胫骨的内、外侧踝相对。 12 大腿假肢的工作原理与制作方法 由于股骨下端和胫骨上端相接触表面形状不规则，在膝关节屈曲或伸展过程中，两表面间既有滚动又有滑动。因而，在人体步行过程中，大、小腿的长度是变化的，膝关节的速度瞬心也是时变的。 假肢在后跟着地时以及站立期时，会出现不自主地打弯，对此，我们可以通过很多方法来控制假肢关节的安全性:行走时锁住膝关节;将膝旋转点后移;通过承重自锁;采用多旋转点的多中心 [5]技术;采用液压式屈曲控制。 3.2.1 人在行走中及其他活动中膝关节运动性能的要求 1.稳定性要求 即膝关节在受力条件下要稳定，不能打弯造成截肢者跌倒。 2.助伸要求 在向前迈步时要能够代偿股四头肌的功能，带动小腿向前摆动，不能使小腿落后于大腿。 3.摆动控制要求 在摆动中期要能使小腿加速，摆动结束时要能使小腿减速。不让腿伸直时有过大的冲击，引起膝关节的碰撞声。另外还有体积小、重量轻、强度大、寿命长等要求。 3.2.2 常用的大腿假肢膝关节机构 为了满足上述要求，人们设计出了各式各样的膝关节机构。最简单的膝关节机构为一个自由摆动的单轴关节。复杂一点的膝关节有可调定摩擦摆动控制膝关节;有模拟真实膝关节转动轴心瞬间变化的四连杆机构关节;有承重自锁关节;更复杂的还有液压或气动控制的关节;最先进的是微机控制的膝关节机构。 1. 假肢膝关节的支撑期稳定控制机构 (1)手控的带锁膝关节:是最简单的控制膝关节站立稳定性机构。一旦锁上，膝关节就保持在伸直的位置上，不能屈曲，绝对地保证了膝关节的稳定。当需要坐下时，必须用手把膝锁打开。(图3 .6) 图3.6 带手控制的膝关节 A 前方按压式带锁膝关节;B 外侧插销式带锁膝关节 (2)力线封锁:是传统上最常用的保证膝关节支撑稳定性的方法，即在假肢装配对线时使膝关节轴线位于假肢承重力线的后方，靠重力的作用使膝关节在支撑期的前段和中段保持稳定。根据截肢者活动程度和控制能力不同，对力线偏移调整的要求也各不相同。 (3)承重自锁机构:一般有两个可以相对运动的摩擦面，在平常状态下不接触;当假肢支撑重力时，靠重力使摩擦面压紧，摩擦力就阻止了进一步的相对运动(图3.7)。设计得好的承重自锁机构能使膝关节在有一定屈曲角度时仍保持稳定。如果假肢承重不足，则稳定性不能保证。 13 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 图3.7 各种承重自锁机构原理 (4)液压或气动传动的支撑期稳定机构 2.假肢膝关节摆动期控制机构 传统的膝关节摆动期控制方法是利用滑动摩擦阻尼，即让膝关节相对运动的表面具有一定得摩擦力。在摆动初期，大腿前摆，小腿落后，膝关节有屈曲运动趋势，摩擦力对抗这一运动趋势，帮助带动小腿前摆;而在摆动末期，大腿停止前摆，小腿由于惯性继续摆动，膝关节呈伸展运动趋势，摩擦力则对抗此趋势，使小腿的摆动减速。这种摩擦阻尼是不随运动速度大小而改变的，因此对于一定的行走速度，有一个最佳的阻尼状态;如果希望很快地或很慢地行走，则有必要调整阻尼的大小。目前假肢膝关节也关节也采用气压、液压阻尼的方法来实现膝关节摆动期控制。图3.8 是一个较典型的液压摆动期控制机构，它由一个液压缸来提供控制膝关节摆动所需要的阻尼，与机械摩擦阻尼不同，液压阻尼的特点是与运动速度成正比，因此它可以较好地适应步行速度的变化，大大改 [1]善摆动控制的性能。 图3.8 两种典型膝关节液压摆动期控制机构 3.膝关节助伸装置 助伸装置的主要作用是帮助小腿向前摆动，部分地代偿四头肌的功能，减少行走能量损耗。助伸装置有内、外两种形式。外助伸装置一般是简单的弹性带，装在膝关节前方。内助伸装置通常是弹簧。内助伸弹簧的起止位置经特定设计，使得弹簧在屈膝超过一定角度时不再助伸而助屈，保证坐下时膝关节保持稳定。 3.2.3 膝关节机构的分类 如表3.1 所示 表3.1 按功能、结构膝关节机构的分类 14 大腿假肢的工作原理与制作方法 3.3 大腿假肢的接受腔 接受腔是能将残肢舒适地收纳在其中，并能将作用力有效地传递到假肢远端部位的人体-机械系 [2]统的界面部件。 大腿假肢的接受腔主要有传统的插入式接受腔、四边形全接触式接受腔、ISNY接受腔、CAT—CAM接受腔等等。 3.3.1 传统的插入式接受腔 传统的插入式接受腔:末端是开发的，传统假肢中的铝大腿，上皮下铝大腿仍用此种接受腔，往往不能确保坐骨承重;常用加橡胶圈的方法减轻耻骨联合部位的压迫，但仍然常引起该处皮肤损伤。 3.3.2 四边形全接触式接受腔 四边形全接触式接受腔(total contact quadrilateral socket)，常称为吸着式接受腔(suction socket;图3.8)。这是一种内外径大，前后径(ML径大于AP径)的接受腔。由于前后径小，在其前壁相当于股三角部位适当压力可以保证坐骨结节落在后壁上缘的坐托上。接受腔有四个凹陷，不会引起内 收长肌起点、股直肌、臀大肌、腘绳肌过分压迫和限制肌肉的收缩。这种接受腔与残肢全面接触， [1]既分担了坐骨承重又起到了良好的悬吊作用，是目前广泛使用的接受腔。 15 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) A B 图3.8 大腿残肢、四边形接受腔的横截面 A.坐骨结节下方残肢横截面(右腿);B.坐骨结节下方接受腔的设计(四边形接受腔) 3.3.3 ISNY接受腔 ISNY接受腔(icelandic swedish-new york socket)，形状上采用四边形全接触接受腔，只是接受腔结构分内、外两层。内接受腔为透明柔软聚乙烯制成，外层接受腔为碳纤维复合材料制成的承重框架。由于内接受腔柔软，穿着舒适，不妨碍某些肌肉运动。(图3.9) 图3.9 ISNY接受腔 3.3.4 CAT-CAM接受腔 CAT-CAM 接受腔(contoured abducted trochanter-controlled alignment method socket;图3.10)。20世纪70年代已发现四边形接受腔的缺点:(1)当承重时由于残肢外展的力量使坐托位置外移(图3.11)。(2)当屈髋位，足跟着地时坐骨不能承重。为此美国J.Sabolich 提出ML径小而AP径大，坐骨内侧面与大粗隆下部同时承重的接受腔。他命名CAT-CAM接受腔，许多国家在试用中，已不 [1]断有了新的发展，如:坐骨包容式接受腔，亦称IRC接受腔(ischial ram containment socket)。 16 大腿假肢的工作原理与制作方法 图3.10 CAT-CAM接受腔 图3.11 四边形接受腔与CAT-CAM接受腔的受力比较 3.4 悬吊装置 1.腰带、挡带、大头带的悬吊 适用于传统的皮腿、铝腿假肢悬吊。 2.希莱森腰带(Silesian belt)是用布或皮革制成，可与吸着式悬吊合用。腰带简便，使用舒适，有一定得控制假肢旋转的功能。缺点是不吸着式悬吊省事。(图3.12) 图3.12 希莱森腰带的三种形式 A. 单带型 B. Y型带型 C. 腰带型 3.吸着式悬吊 接受腔底部安装气体阀门，当接受腔承重时残肢向下挤压，排出底部空气。当提起假肢时，底部出现负压，使假肢吸着在残肢上。这种假肢不需另外悬吊装置，使用方便，但当残肢周长减小时会使假肢漏气、脱落。 17 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 第4章 大腿假肢的生物力学和制作方法 4.1 大腿假肢生物力学 4.1.1 坐骨承重大腿假肢 一.大腿假肢的力学原理 (1)静力的传递 正常人在双腿站立时，体重通过两侧的髋关节传递到双下肢骨骼上。如图4.1所示。截肢后，边种静态被打破(图4.2)。为重新维持人体平衡，必须在截肢侧用假肢进行支撑。 穿上假肢后，假肢侧受力如图4.3示。 图4.1 正常人平衡状态力传递原理 图4.2 单侧大腿截肢后平衡被打破 图4.3 穿上假肢后的受力 坐骨承重大腿假肢主要以坐骨支撑来承受重力。这与正常人的体重经由髋关节来传递的模式不同。作为主要的传递力的区域，坐骨结节位于髋关节的内侧与后方。作用在接受腔上的合力矢也因 [4]此偏内偏后。这对接受腔的静态对线具有重要的意义。 (2)步行时假肢受力分析 ?跟着地 如果不考虑步行时因重心移动产生的惯性，那么，在假肢侧跟着地时，在重力和地面反作用力的作用下，产生了使髋关节屈曲的力矩。另外，由于负荷线经过假肢膝关节的后方，由此产生使膝屈曲的转矩，导致打软退(图4.4)。 18 大腿假肢的工作原理与制作方法 图4.4 合外力线位于膝轴后方，产生屈膝力矩图 很明显，由于这两个转矩的共同作用，极大地加强了髋关节和膝关节产生屈曲的可能。为了对抗作用在两个关节上的屈曲力矩，截肢者利用髋关节伸肌收缩产生的伸髋力矩来防止关节的屈曲，保证膝关节的稳定。另外，经临床经验表明，重心移动的惯性也对防止膝屈曲有帮助。 在伸髋肌作用下，接受腔与残肢之间会产生如图4.5所示的位移现象，从而使残肢前方近端和后方远端受压。为了防止接受腔上缘顶住残肢产生疼痛，应该将接受腔上缘做成缓和的喇叭口状。再有，为了使残肢的动作准确地传递到假肢上，应对接收腔前方外侧股四头肌部位和前方内侧股三角部位加以适当的压迫。 图4.5 伸髋肌收缩时，残肢对接受腔的力的作用 ?支撑前期至支撑中期 在这一时期，身体重心从腱侧移向假肢侧。易造成假肢向外侧偏移。骨盆有向腱侧倾斜的趋势。髋关节外展肌群的作用可以防止这种运动。但是，髋外展肌作用会造成接受腔和残肢间的位移，使残肢内侧近端和外侧远端产生压迫。(图4.6) 图4.6 外侧肌收缩时残肢作用在接受腔上的力 ?支撑中期到支撑后期 支撑中期以后，重心开始向腱侧移动。减少了外侧的不稳定性。此时，身体重心逐步向前移动，位于膝关节前方。地面反作用力如图4.7所示。它的作用使膝关节过伸，起稳定膝关节的作用。 19 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 图4.7 支撑中期后，外力作用线位于膝关节前 ?蹬离期至摆动前期 在这一时期，外力的作用使膝关节处于稳定状态。为了将假肢向前迈出，需要髋关节施加屈曲力。此时残肢与接受腔之间产生如图4.8所示的力。残肢的后方近端和前方远端受到压迫。 图4.8 屈髋时残肢作用在接受腔上的力 ?摆动后期 摆动后期是跟着地时期的准备阶段。在这个时期，没有特别的肌肉活动和重心移动的作用。 (3)大腿假肢的稳定性 ?侧向稳定性 假肢站立期，重力作用产生使骨盆向健侧倾倒的力矩。与之相对抗的，只有髋外展肌收缩产生的对抗力矩。两者大小相等时，便可以保持骨盆的侧内稳定。除了稳定骨盆的作用外，外展肌收缩时，股骨有以髋关节为轴向外展的趋势，并产生对接受腔外侧壁的压力。相对地，接受腔外侧壁对残肢产生反作用力。该力具有支撑重力的作用。然而，由于股骨外侧被软组织覆盖，接受腔外侧壁对股骨施加的压力，在某种程度上被吸收。因而对外侧的稳定作用会降低。截肢后，外展肌力减弱，股骨长度变短造成作用的杠杆臂减小，这些都对假肢的侧向稳定带来不利影响。因此必须通过改变接受腔形状以及设定接受腔对线的方法来获得髋关节外展肌力，即获得侧向稳定性。 图4.9 假肢侧向稳定性的受力分析 图4.9为受力分析图。为保持假肢侧向稳定，必须满足平衡方程: 20 大腿假肢的工作原理与制作方法 W×BC=1,2(F×DE) F=2W×BC,DE (4-1) 从中可以得出，接受腔外侧壁的反作用力F的大小，与股骨长度成反比。股骨越短，F值增大，压力也越集中。 ?大腿假肢的前后方向的稳定性 大腿假肢的前后方向的稳定性，主要表现为膝关节的稳定性。膝关节稳定性可按照图4.10进行分析。 图4.10 假肢跟着地时期受力分析 大腿假肢最容易发生膝不稳定的时期是假肢跟着地时期。此时人体重力从健侧腿向假肢侧转移。来自假肢的地面反作用力位置偏后，易产生使膝屈曲的屈膝力矩。因此我们以此时刻来分析假肢的稳定性。 跟着地后，在伸髋肌作用下产生的伸髋力矩，维持假肢的稳定。根据平衡方程，伸髋肌的伸以假肢为研究对象得到髋力矩M为: H M=H×L (4-2) H 以膝关节为研究对象，得到: M=P×d,H×h (4-3) K 由方程(a)和(b)得到: M=L,H(P×d ,M) (4-4) HK 该方程即为Radclitte膝方程。其中，M为肌肉作用的伸髋力矩，M为假肢膝关节对抗屈曲的HK 机械摩擦力矩，L为髋关节的高度，h为膝关节高度，d为髋关节和脚跟后端连线到膝旋转中心的距离，P为与人体重量有关的作用力。 从膝关节稳定方程可以看出，膝关节的稳定性可以通过髋关节伸肌来控制。若髋伸肌力量不足时，则需要通过假肢的对线改变方程中的其它参数来弥补。如对线时将膝关节后置，也即减小d值，那么病人就可以以较小的肌力来控制假肢的稳定。采用摩擦止动膝关节，也即增大M值，病人也可K[4]以容易地控制假肢的稳定。也就是说，假肢膝稳定性提高了。 二.大腿假肢静态对线 (1)接受腔的静态对线 接受腔静态对线的目的，是为了在假肢装配时确定接受腔的空间位置。接受腔静态对线参考线是以假肢静态平衡为条件，根据接受腔所受合力的力矢来确定的。进行对线采用的方法是，先在坐骨圈平面上找出对线参考线，再根据残肢情况确定接受腔的屈曲与内收角度。这样，接受腔在空间中的位置便被确定了。 21 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 横向椭圆接受腔中，坐骨支撑区域承受主要的负荷。同时，整个坐骨圈部分也都起着承重面的作用，承受着部分负荷。由于这种负荷分配关系，在静力状态下，作用在接受腔上的合力力矢的位置向位于内侧和后侧的坐骨支撑区。对线的参考线也偏向内侧和后侧，靠近坐骨支撑的方向。 图4.11示为为横向椭圆接受腔的坐骨圈截面图。取坐骨圈内侧缘与外侧缘中点的连线作为坐骨圈的横轴。将与横轴垂直且将横轴划分为内40,、外60,的垂线作为接受腔的前后对线参考线(A-P线)。将横轴根据接受腔的体积、屈曲角度、髋伸肌的力量及患者个人的稳定需要向后平移0.5-2cm， [4]-L线)。内外侧对线参考线向后平移越多，假肢的稳定性越高。 便得到内外侧的对线参考线(M 图4.11坐骨圈平面内横向椭圆接受对线参考线 接受腔的屈曲和内收对假肢装配有着很大的影响。接受腔的内收对线既符合股骨内收的生理状态。同时给外展肌能更有效地发挥作用，维持假肢侧向稳定。同样的道理，接受腔的屈曲对线，给接受腔一定得初始屈曲角度，有利于发挥髋伸肌的功能，维持假肢膝关节的稳定。 接受腔的屈曲和内收角度的大小应视残肢条件而定。对于中等长度残肢，对线时接受腔屈曲5?，内收5?。残肢越长，病人用于控制假肢的杠杆越长，拥有的肌肉越多，肌力越强，控制和稳定假肢的能力越强。在接受腔与假肢的对线时应考虑到充分发挥病人长残肢的优势，适当增加假肢的灵活 [4]性。对于短残肢，宜适当增加接受腔的初始屈曲角度。 (2)大腿假肢的静态对线 假肢静态对线，是指在三维空间内确定接受腔、膝关节、踝关节与假脚的相对位置关系。它们之间的相对位置关系可以用对线参考线来描述。 大腿假肢的对线参考线是一个假想的矢量。它与假肢在静力状态下受到的合力力矢是一致的。这个假想的矢量可以通过额状面和矢状面的交线来表示。在对线仪上，借助双铅垂线来确定这两个平面。位于前侧的铅垂线被称为前垂线(或a线)，位于后侧的铅垂线称为后垂线(或P线)。相应地，还有内侧垂线(或m线)和外侧垂线(或L线)。前垂线和后垂线确定矢状面，内侧垂线和外侧垂线确定额状面。 由于对线参考线本事并不存在，它只有通过在假肢上的投影才能表示出来。我们可以借助对线仪上的双铅垂线来确定它在假肢表面上的投影。观察额状面对线的时候，前垂线与后垂线重叠时，它们在假肢上的投影即为我们所称的额状面对线。观察矢状面对线的时侯，内侧垂线和外侧垂线重叠时它们在假肢上的投影即我们所称的矢状面对线。只有这样观察，才能真实地反映出假肢对线的参考线。 这样，我们可以在对线仪上确定接受腔、膝关节、假肢之间的相对位置。 在考虑鞋跟高的前提下，将踝关节与膝关节保持水平。然后从前后内外观察假肢对线。 额状面内前侧对线:经过大拇趾中间、踝关节中点、膝关节中点、接受腔的前后对线参考线。 额状面内后侧对线:经过假脚后踝中点、踝中点、膝关节中点、接受腔的前后对线参考线。 矢状面内内外侧对线:经过假脚与膝关节的对线参考点、接受腔内外对线参考线。由于假脚与膝关节种类繁多，对线规制也各不相同。各生产厂家均给出了特定的对线参考点。假肢装配对线时，应根据厂家的推荐值及病人实际情况进行对线或作适当调整。以单轴定摩擦膝关节为例，说明假肢 22 大腿假肢的工作原理与制作方法 静态对线。其中，膝关节与假脚的前后位置(矢状面内)还可根据稳定性要求作适当调整。假脚的前移或膝关节的后置均可提高膝关节站立状态的稳定性。反之，假肢稳定性降低，但易于进入摆动。 三.大腿假肢静态对线的调整 让截肢者穿上假肢、双脚分开5-10cm自然站立，双腿平均承受身体的重量。然后对假肢进行检查及静态对线调整。 检查时，首先判断接受腔的适配情况。由于接受腔适配不良引起的问题，只有通过修改接受腔来解决。企图用对线调整来解决这类问题是徒劳的。在确定接受腔适配之间，再进行静态对线的检查及调整。 4.1.2 坐骨包容式大腿假肢 一(接受腔 坐骨包容式接受腔I.R.C.Socket由NSNA，CAT-CAM等接受腔发展而来。因其口型形状成纵向椭圆，故又称作为纵向椭圆接受腔。 人们通过对坐骨承重式大腿假肢的研究，提出了对横向椭圆接受腔进行改进的两种基本思考。一是怎样保证股骨在接受腔内的内收;一是怎样避免接受腔在残肢上的内外移动。 人们在研究中发现，绝大多数患者在穿着坐骨承重式大腿假肢双腿站立时，其残肢股骨总是向外偏转。生物力学的理论以及假肢装配的实验都表明，股骨在接受腔内的内收对截肢者达到减少步行能耗具有非常重要的意义。因此，设计一种新的接受腔，股骨的内收应充分可靠地得到保证。 人们还发现，在坐骨承重式大腿假肢中，由于坐骨支撑转动点与髋关节转动点不重合，且残肢在接受腔内沿内外方向尺寸大、肌肉软组织多，因此接受腔在横向力作用下会发生内外方向的移动。新的接受腔也应该避免这种现象发生。 基于这两种基本思考，人们设计了前后方向相当宽而在内外方向相当窄的纵向椭圆接受腔。它不再是仅有坐骨底面的平面支撑，而是从背侧和内侧来包容和支撑坐骨。 接受腔外侧缘升高，超过大转子，支撑在臀肌上，产生向内的作用力。它与坐骨包容处产生向外的作用力及作用于股骨使其收力构成三点力的系统(图4.12示)，使股骨保持内收，并阻止骨盆内外移动。 图4.12 使髋关节内收三点力系作用原理 接受腔前后方向变宽，避免了对股三角的压迫。因此也不会因对神经血管施加压力而造成对线肢的伤害。所以这种接受腔尤其适合老年截肢者及循环障碍病人。 对坐骨结节及坐骨支的包容是这种接受腔的特点。为了理解接受腔包容坐骨的结构形式，了解骨盆的解剖结构及形状是十分必要的。从内侧观(图4.13a)，可以清楚地看到坐骨支从坐骨结节到耻骨支、耻骨结节的走向。接受腔在从内侧包容坐骨支的时候，一定要避免耻骨受压。由于男女生理的差异，男性骨盆与女性骨盆的形状不同(图4.13b)。从正面看，女性骨盆宽且平，耻骨角度较大。男性骨盆较窄，耻骨角度较小。在垂直方向上，女性的耻骨与坐骨结节的高度差则小于男性，坐骨支从坐骨结节到耻骨联合呈比较平缓的上升趋势。从尾侧向颅侧看，女性骨盆的坐骨支的夹角也比男性大;骨盆结构形状，决定了接受腔包容坐骨的形状。 23 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 图4.13a 髋骨内侧观 图4.13b 男女骨盆比较 在设计纵向椭圆接受腔的时候，考虑到了内后侧的坐骨包容及外侧的大转子下支撑。它们几乎是在相同的高度作用着一对水平的力。由此可以防止接受腔在残肢上的内外移动，保持接受腔在残肢上的稳定。这两处骨性标志，界定了接受腔口型的内外宽度。因此它们又被用来作为确定接受腔内外宽度的骨性尺寸。 坐骨结节下5cm左右，在额状面内测量从内收肌群到外侧股骨的宽度为内外软组织尺寸。(图4.14)。借助这个尺寸，用来确定接受腔的适配。骨性尺寸与软组织尺寸的差别，则说明了病人软组织的状态。软组织尺寸小于骨性尺寸表明患者肌肉软组织较弱。 图4.14 骨性宽度与软组织宽度 接受腔的结构和形状的变化，使力的传递也发生了重大的变化(图4.15)。接受腔受到的合力，更加趋于指向髋关节中心。这种静力关系更接近于自然生理状态。 图4.15 纵向椭圆接受腔受力示意图 根据生物力学思考设计的坐骨包容式接受腔具有这样的形状特点。接受腔的会阴部分在完全包容内侧软组织又不妨碍内收肌腱的前提下，以15?-20?的倾斜角度向后上方倾斜至坐骨包容部分。很重要的一点，耻骨不能承重，必须免荷;在接受腔背侧边缘包住臀肌。再往外侧，接受腔边缘继续升高，超过大转子的高度;外侧最高点与内侧会阴部的高度差约在12cm左右。接受腔边缘外侧向前越来越低，过渡到内侧会阴部分。确定前侧高度时，注意额前上棘在坐位时不能受压。俯视接受腔，其会阴部分几乎是直的，稍微有点内收姿势。内收肌腱的位置很明显，没有前侧压垫。根据骨直肌和阔筋膜张肌的情况做出接受腔的前外曲线。在大转子的后方，接受腔呈较平滑的圆弧形过渡到坐骨包容部分。在会阴部分从近端到远端有个“内收肌压垫”。它是由内侧的坐骨包容产生形成的。 [4]对于力的传递也十分必要。 为了更好地理解纵向椭圆接受腔，我们对它的主要特点进行了总结。归纳如下: (1) 纵向椭圆接受腔从内侧和后侧将坐骨包容在接受腔内。 (2) 接受腔没有明显的坐骨支撑平面。 24 大腿假肢的工作原理与制作方法 (3) 腔的内外径相当窄而前后径相当宽。 (4) 股三角处血管不再受压。 (5) 接受腔必须全接触。 (6) 软组织负重符合流体静力学规律。 (7) 很明显的外侧装置及股骨内收姿势。 (8) 接受腔壁可以做成柔性的，也可以做成坚硬的。但承受力量的部位必须是相当紧固的。 ) 接受腔内收对线。 (9 二.坐骨包容式大腿假肢的静态对线 坐骨包容式大腿假肢装配对线的原则与坐骨承重式大腿假肢基本相同。它们之间的区别，仅在于接受腔的静态对线不同。 纵向椭圆接受腔静力的传递模式与横向椭圆接受腔不同。比较而言，纵向椭圆接受腔受到的静力的合力位于接受腔中心，指向髋关节。因此对线参考线可定位于额状面观接受腔的中点;在矢状面观接受腔的中点。 同横向椭圆接受腔静态对线一样，纵向椭圆接受腔在静态对线时也应给予适当的初始屈曲角度。由于接受腔的结构特点，其静态对线时内收更加明显。 接受腔静态对线完成以后，假肢的对线装配步骤与坐骨承重式大腿假肢相同。 4.2 大腿假肢的制作方法和步骤 4.2.1 全接触式坐骨承重大腿假肢的制作 坐骨承重式大腿假肢有许多不同的类型。它们的主要区别在于接受腔系统不同。不同类型大腿假肢的制作方法的区别，也在于接受腔的制作上。本小节以去接触式坐骨承重大腿假肢为例，介绍大腿假肢的制作方法。对于其它类型的偶肢，可根据具体情况，在制作上作不同的技术处理。 一.检查 在为截肢者装配假肢时，首先要对患者进行检查，以确定采用怎样的技术装配。同时也便于建立良好的医患关系。在对患者进行检查时，应认真做好记录。检查的项目较多，归结起来，可按如下条目进行: 1. 截肢者个人情况 (1)关于截肢者本人的一些基本情况。包括:姓名、性别、出生年月、联系地址、体重、身高、采取的治疗措施、截肢原因、截肢日期、以前的假肢装配等。 (2)居住环境:居住在平地还是地况比较复杂的地带。是否有阶梯。 (3)日常生活:自立还是需要人照顾。 (4)交通:以步行为主，还是骑自行车，或者乘公共交通。 (5)日常工作:以坐立工作为主，还是以站立、行走为主。 (6)活动度:活动度属大、中还是小。 2.截肢者的健康状况 截肢者时是否有疾病或其他残疾。如心血管疾病、代谢系统疾病、躯干功能障碍、上肢残疾、髋关节及对侧肢体疾病、过敏性反应等。 2. 临床检查 (1)姿势及运动协调性。(2)残肢长度。(3)肌肉状况。(4)髋关节活动范围。(5)残端软组 织的处理。(6)感觉。(7)残端承重能力。(8)残肢体积变化。(9)皮下组织。(10)疤痕组织。 (11)残肢表面状况。(12)残肢温度。 25 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 根据检查结果确定接受腔形式，选择适当零部件。总之，对病人了解越多，越能从技术角度对患者提供更多的帮助，满足患者需要，避免无意中对病人造成伤害。 二.接受腔制作 1.尺寸测量 制作坐骨承重式大腿假肢需要测量的尺寸如图4.16。所测尺寸，应清楚地填入尺寸测量图中。在测量尺寸的时候，病人盆骨保持水平，残肢轻度内收，自然屈曲。 图4.16 坐骨承重式大腿假肢尺寸测量图 (1)残肢长度测量(图4.17):用直尺测量从坐骨结节至残肢末端的长度。测量时，残肢保持松弛状态，直尺与残肢轴线平行。 图4.17 残长测量 (2)残肢围长的测量:在坐骨结节下方臀肌皱折处，用皮尺绕残肢一周。拉紧皮尺使软组织出现皱折，然后慢慢放松皮尺，直至软组织皱折消失。读出此时测得的围长数值。在这个位置下，视残肢长短每间隔5cm或3cm测量一次残肢围长。测量围长要注意的是，皮尺围在残肢上的时候应与残肢轴线垂直。 (3)坐骨结节到内收肌腱的距离:该距离尺寸保证了不使内收肌腱受到压迫的接受腔内侧宽度。 (4) 残肢正常内收时，外侧的内收角度。 26 大腿假肢的工作原理与制作方法 (5) 健侧腿尺寸:假肢装配所必须得腱侧腿尺寸。 (6) 画健侧腿的正面投影图及侧面投影图:借助投影图，可制作出与健肢外形一致的假肢外形，满足病人需要。 2.取型技术 (1)取型手法 使用双手取坐骨圈口型。一手在后方支撑坐骨，一手在前方做前侧压垫。后面的手的手指伸直，水平放在坐骨结节下并对其进行支撑。大拇指放在大转子后。前方的手的姿势有两种。一种是用四指压住内侧会阴部，大拇指压在前侧压垫的位置(图4.18)。另一种手法是四指指尖朝上保持竖直的[3]姿势压向前侧压垫。如图4.19。 图4.18 取型手法之一 图4.19 取型手法之二 (2)取石膏阴型 ?给病人穿上取型用的袜套，并在袜套上做出必要的标记。之后，病人应尽量减少身体的运动。 ?按会阴部围长尺寸准备一宽15cm-20cm的石膏绷带长条。将其浸透，围在会阴部分，包住臀肌和大转子。然后再用石膏绷带继续缠绕，直至包容整个残肢。或者，直接用浸泡好的石膏绷带从近端缠绕整个残肢。 ?用手法取坐骨圈口型。保持手法直到石膏干固。确认坐骨结节被准确地托住。 ?取型时，另外的技术人员可帮助控制病人的姿势。使残肢保持内收，且避免出现非正常的屈曲。同时，还可以在股骨干外侧施加压力，做出股骨外侧装置的模型。 ?待石膏绷带干固后取下。检查石膏阴型是否具有接受腔的基本形状;坐骨支撑面是否水平;坐骨支撑与前侧压垫的位置关系是否正确;重要的，接受腔深度是否与残长一致。 3.修石膏阴型 (1)按接受腔的形状对石膏阴型的边缘进行修整。坐骨承重面、前侧、内侧、外侧边缘轮廓走向，都与正式接受腔相似。 (2)用石膏浆在阴型外面将前侧压垫、坐骨支撑面下方等受压部位补厚加强。 (3)按照接受腔理论在阴型上修补出坐骨圈口型形状。按测量的围长及适当的收缩量来控制口型大小。 (4)修石膏阴型。注意尺寸及压缩量。最后将石膏阴型修光、干燥。 (5)给病人试石膏阴型。在承重状态下，检查接受腔的适配情况。 a.残肢是否完全被容纳在接受腔内; b.坐骨结节是否位于正确的位置; c.坐骨圈及石膏接受腔的松紧程度; d.有无压痛; e.残端部分是否全接触; f.接受腔强上缘高度是否合适;特别是前侧缘的高度是否妨碍髋关节屈曲。 在试型过程中，应仔细检查适配情况。发现问题，及时修改，直到患者满意。这样，一个适配良 27 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 好的石膏接受腔便制作成了。 4.石膏阳型的制作 (1)将石膏阴型封边，在内部涂刷分离剂。放好后灌入石膏，应正确地插好抽气管。 (2)修去石膏阳型上口型部分多余的石膏，边使接受腔能有合适的边缘宽度及圆滑的翻边。 (3)在阳型上修出股骨外侧装置形状。此时应考虑到残肢软组织的压缩及体积的流动。 (4)残端部分修型。制作全接触接受腔，残端部分应保持取型的形状，不作修理，只将其打光即可。若残端部分需要免荷的部位，则在阳型上用石膏进行填补。若残端完全不能接触，则不适合使用全接触式接受腔。 (5)砂光。进行阴型适配后的石膏接受腔灌制出的阳型，其体积与残肢体积相符合，也具备功能形状，因此，石膏阳型修型工作不多。最后将模型圆滑并砂光。通过积层成形方法制作的接受腔，石膏阳型上的任何不光滑的印迹将直接反映到接受腔壁上。所以阳型应砂光。 5.制作树脂接受腔 用浇灌树脂的方法制作接受腔时，石膏模型必须干燥。紧急情况下，如必须使用湿的模型时，可以在模型外层涂刷薄层隔绝漆。 (1)套上第一层PVA薄膜。用抽真空方法使薄膜与模型紧密光滑服帖。之前应检查模型没有尖锐边缘，薄膜完全密封。为便于将薄膜更好地吸附在模型上，可在模型的坐骨结节、前侧压垫、内侧边缘钻通与抽气孔相连的小孔。 (2)套纤维材料。用丙烯酸树脂成型时，可使用的纤维材料有:涤纶毛毡、腈纶袜套、玻璃纤维、碳素纤维等。各种纤维材料，其机械性能各不相同，各有优势。纤维材料的类型、数量可根据截肢者的体重及假肢使用状况而定。坐骨圈部分，特别是坐骨承重处，应该用性能较好的纤维材料加强。 (3)套上外层PVA薄膜，并在下部抽气孔的下方扎紧。检查薄膜的密封性。 (4)根据所用纤维材料的多少估算所需树脂的用量。按配方调和树脂。 (5)将配方好的树脂从上口灌入外层薄膜内。利用抽真空产生的压力将树脂吸入。在这个过程中，注意纤维材料必须被树脂浸透。防止气泡滞留，保持树脂厚度均匀。必要的时候，用手擀捋，做得均匀，无气泡。 (6)树脂固化之后，将石膏模型凿碎取出去，将接受腔边缘进行修整，便得到层叠塑料接受腔。 三.假肢装配 1.小腿部分安装 根据所了解的病人情况及需要，考虑病人的经济承受能力，选择适合病人的假肢部件。按制造厂家推荐的静态对线关系将脚与膝关节装配起来。若没有给定对线参考线的，则按一般对线原则进行装配。结合病人的实际情况，可对小腿部分的静态对线关系作适当的调整。装配对线时，需要知道患者穿鞋的有效跟高，根据健侧膝间隙的高度确定假肢膝关节的高度。方法是假肢膝关节转动点高度位于膝间隙上1.5至2厘米。 将组装好的小腿部分放在静态对线仪上，膝关节与接受腔间的连接座的端面应保持水平。连接座端面的高度要根据接受腔长度及坐骨高度进行计算。 2.接受腔安装 (1)将接受腔用发泡材料进行加长。加长的长度应根据膝关节高度、膝上部件的连接高度、坐骨结节高度确定。发泡加长的时候，还应充分考虑接受腔的内收和屈曲，便于接受腔与下面部件的连接。 将加长部分的底端磨成平面，放在静态对线仪上。通过磨端平面使接受腔满足屈曲内收的对线要求。 (2)在接受腔表面标记出接受腔对线参考线。 (3)将接受腔放在已准备好的连接座平面上，使接受腔对线参考线与下面部分的对线参考线重 28 大腿假肢的工作原理与制作方法 合。 (4)做出接受腔与连接座的位置标记，将两者粘接起来。 3.阀门孔 按照方便病人穿脱假肢及美观原则，选择在接受腔的前外侧或前内侧钻阀门孔。从上往下看，阀门孔位于接受腔底部的中央位置最佳。这样穿假肢时，残肢软组织才能均匀地被拉入接受腔中。 4.试样准备 检查假肢连接的坚固程度，并作适当的外形上的修整。这样，假肢便可用来试样。 四.试样检验 1.站立位检查及静态对线调整; 2.行走时的动态调整; 3.坐位检查; 4.取下假肢后检查。 五.成品制作 1.从试样好的假肢上取下接受腔及与其固连在一起的木连接座。注意将接受腔重新装上时，应保持原位置不变。对接受腔外表面进行修整，在保证必要的结构前提下，将接受腔修整到最小重量。 2.将接受腔与发泡剂的连接处及与木连接座粘接处用树脂纤维材料加强。方法采用如前述的抽真空树脂成型方法。因为不采用内层薄膜，所以要特别注意内层材料(特别是发泡材料)的密封性。 3.根据假肢长度选择做装饰外套用的泡沫材料的长度，预留一定得压缩量。 4.按接受腔形状在泡沫块上打磨内孔，以便假肢能够套入其中。 5.将假肢装入海绵套内。在假肢所有联接螺丝上涂防松胶。 6.海绵装饰套上口与接受腔之间采用易于拆卸的连接方式进行联接。比如采用尼龙搭扣的方式。 7.在装饰套内壁关节前后位置处用皮革等材料进行加强及保护。 8.根据所画的腿形图及测量尺寸磨腿形。 9.安装阀门。 10.穿装饰袜。 六.最后检验 在将假肢交付病人之前，还应作最后检验，保证优良的产品质量及良好的服务。最后检验项目如下: 1.假肢本体的检查; 2.站立位检查; 3.坐位的检查; 4.取下假肢后检查残肢变化情况，特别是残端部分的变色情况。 4.2.2 坐骨包容式接受腔的制作 坐骨包容式大腿假肢是较为先进的假肢，它与横向坐骨承重大腿假肢相比较，接受腔的形状和口型边缘走向，取型手法和装配技术，均有它独特之处。坐骨包容式接受腔口型形状是纵向椭圆， [6]故又称为纵向椭圆型接受腔。 一.检查 为截肢者装配假肢之前，都要进行相关检查。装配坐骨包容大腿假肢，对患者的检查与装配坐骨承重大腿假肢时的检查相同。通过检查确定患者适合作坐骨承重假肢还是坐骨包容假肢。 二.测量技术 1.残肢长度测量:与前述相同。 29 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 2.残肢围长尺寸测量:与前述相同。 3.特殊尺寸的测量 (1)内外骨性尺寸的测量。用游标卡尺测量内侧坐骨到外侧大转子下的宽带尺寸。测量时，游标卡尺必须保持水平，并与骨盆平行(如图4.20(a)所示)。 (2)内外肌肉尺寸的测量。用同样的方法在骨性尺寸下方5cm处测量内外肌肉尺寸。测量肌性尺寸时，病人应张紧肌肉(如图4.20(b)所示)。 图4.20 a. 骨性尺寸测量 b. 肌性尺寸测量 4.内收角度的测量 病人保持骨盆水平站立。残肢尽量内收，然后肌肉放松。可以断定，残肢从内收位置又稍外展一些。用角度测量仪测量此时残肢的内收角度。男性内收角度一般在8?-12?之间，女性则在10?-14?之间。内收角度可以帮助修型及接受腔对线。 5.股骨与臀肌间的角度测量 用角度尺测量股骨体(残肢外侧面)与臀肌接触面之间的角度。其目的是为了确定大转子以上部分接受腔的走向。测量时，残肢保持内收。将角度测量仪的中心放在大转子中心，将测量仪的两臂分别紧贴在转子下额残肢外侧面及转子上的臀肌面上。 6.其它尺寸测量:与前述制作坐骨承重假肢时的尺寸测量相同。 7.画假侧腿的正面投影图及侧面投影图。如图4.21所示。 图4.21 坐骨包容式大腿假肢尺寸测量图 30 大腿假肢的工作原理与制作方法 三.取型技术 1.取型手法:取型之前，必须先将病人的解剖结构触摸出来。比如坐骨-耻骨角度。取型分两个阶段进行。 (1)第一阶段的取型手法 技术人员蹲在患者的截肢侧。对于右大腿截肢者，技术人员用左手从后面贴向坐骨支，手指指向斜向上，与水平面约成45?角。手指方向在水平面内必须反映出坐骨-耻骨角度。另一只手从前面，将手指从内侧放到坐骨下，形成坐骨支撑面。对于肌肉组织较弱的患者，坐骨支撑尤为重要。图4.22示。在第一阶段，用上述手法做出与坐骨形状走向一致的坐骨包容面。 图4.22 取型手法示意之一 (2)第二阶段取型手法 在第二阶段，一只手在后面将已固化的石膏绷带压向坐骨。同时，用大拇指抓向大转子后的臀肌。用另一只手的指面将外侧装置成型出来。取型时，另外一个技术人员控制残肢的姿势，并按压大转子上的臀肌部分。取型方法见图4.23示。 图4.23 取型手法示意之二 2.制作石膏阴型 (1)作标记:给病人穿上取型用的袜套。在袜套上做出必要的标记。之后病人尽量减少身体的运动。取型时可作如下标记:大转子、髂前上棘、髂嵴走向、残肢上转为敏感的区域。 (2)石膏绷带缠绕技术 (第一阶段) ?按大腿近端围长准备一长条宽15cm至20cm的石膏绷带。 ?浸透后将其服帖地围在大腿近端。注意:内侧尽量高地到会阴部分;后面包住臀大肌;前面高至腹肌沟韧带;外侧在大转子上，不超过髂嵴。 ?第二个技术人员帮助将石膏绷带牢固地贴在残肢上。 ?用前述第一阶段的取型手法取型。保持手法，直至石膏固化。 ?用石膏绷带将已固化的石膏型固定在残肢上。防止石膏向下向内侧滑脱。 (第二阶段) ?将石膏绷带从近端向远端均匀缠绕包容整个残肢。 ?按前述第二阶段取型手法取型。注意患者的姿势及残肢的内收。 ?石膏固化后，在阴型表面画出前侧垂线，外侧垂线，在残端底部用直尺画出前进方向线。这些辅助线将帮助确定石膏阴型的位置。 ?小心地将石膏阴型从病人身上取下。 31 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) (3)阴型检查 取下阴型之后，有必要对阴型的形状及尺寸进行检查。 ?残肢长度。阴型深度(坐骨结节到底部)与测得的身体尺寸一致。 ?骨性内外宽度尺寸。阴型尺寸应反映出身体上测得的尺寸。由于病人的结缔组织软硬程度不 同，阴型尺寸与测量尺寸会有些出入。 ?坐骨耻骨角度及走向。阴型上的坐骨耻骨角度及走向应反映出病人的解剖形状及位置。 四.石膏阳型的制作 1.灌石膏阳型:灌石膏阳型时，应将在阴型上做出的标记全部复制到阳型上。尤其是参考垂线 要准确地反映到阳型上，便于确定阳型的空间位置。 2.修型 (1)在阳型上画出边缘走向。 (2)将边缘以上的石膏，修成后侧与内侧垂直的形状。 (3)将坐骨装置修光。将其边缘向近端延伸。 (4)修光内侧面。 (5)按内外侧骨性尺寸及肌性尺寸修外侧大转子下部分。 (6)修外侧装置。 (7)修外侧大转子上部分，直到与测量身体尺寸一致。 (8)坐骨包容的上缘向背侧填补石膏，沿水平方向向外侧延伸。 (9)在前侧及后侧对围长进行缩减。围长压缩量根据经验值确定。 (10)前、后、内、外四个面之间过渡圆滑。 )残端底部按照取型形状修光，不给压缩量。 (11 (12)将石膏模型砂光。 五.试验接受腔的制作 试验接受腔用透明的热塑板材制作。它便于试样时观察接受腔的适配情况，也便于修改。制作 试验接受腔时，要用抽真空来辅助成型。具体工艺过程如下: 1.准备石膏模型 (1)确定阀门位置。阀门位置位于残端底部或前侧偏内。 (2)从阀门所在位置向近端打排气孔。 (3)将阀门代用块固定在模型上。 2.热塑成型(如图4.24) (1)选择接受腔材料，裁成一定的大小，用板材成型框架夹紧。 (2)放在气体循环烘箱内加热。炉温根据材料而定;加热时间根据板材厚度确定。使用时参考厂 家的技术数据。 (3)将加热好的板材套向石膏模型，并均匀地向下拉，直到超过托盘。事先开启的真空泵开始吸 气，板材紧紧地服帖在模型上。 (4)板材冷却后，关闭真空泵。在不毁坏石膏模型前提下取出接受腔。 (5)修整边缘、开阀门孔，并安装阀门。试验接受腔制作完毕。 图4.24 接受腔热塑成型 32 大腿假肢的工作原理与制作方法 第5章 大腿假肢未来的发展趋势 假肢有着久远的历史，人们很早就使用木棍等来替代失去的下肢行走。但由于受到社会发展水平的限制，假肢技术真正迅速发展还是在本世纪。 从过去至今，我们可以发现，国际上假肢技术是随着社会和科学技术的进步而不断由低级简单向高级复杂方向发展的，其进程大约为20年一个阶段。我们知道，40-50年代为传统假肢的时代，60-70年代为推广普及组件化假肢的时代，80-90年代为广泛推广应用新材料和计算机技术的时代。而今后的二十年将会是推广什么技术的时代呢,也许是全面利用计算机技术和网络信息技术的时代吧，这也许不是空想。 现代假肢技术是不断由低级到高级、由简单到复杂而发展的。随着科学技术的发展，今后一定还会出现更多更好的假肢产品。但是就目前而言，假肢仍然距人们的理想目标相距甚远。特别是就现有的技术来看，假肢仍然只是人们制作的一种器具或装置，而不可能完全达到人类肢体的功能。因此，要想使这些假肢产品真正发挥其性能，满足截肢者的要求，最重要的一点就是制作假肢的人员能真正站在截肢者的立场上去选择合理适用的部件，并进行精心的装配和调整。如果不顾患者的实际情况，一味选择所谓最高级、最先进、最昂贵的假肢产品，其结果并不能真正满足患者的需要。目前很多高性能产品只是针对某些特定的患者开发的，对其它的患者则不完全适用。因此，我们更应该研究更多更先进的技术和产品，根据患者的具体情况来选择他们所适合的产品。 33 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 第6章 结论 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全者缺损的肢体而专门设计制造和安装的人工假体。它可以补偿已失肢体的部分功能，使他们恢复或重建一定生活自理、工作和社交能力。 大腿假肢有传统大腿假肢和现代大腿假肢。传统的大腿假肢有许多的不足之处，随着科学技术的发展，假肢也从简单的发展到复杂的。假肢的材料也越来越多样化。大腿假肢由假脚、踝关节机构、小腿部、膝关节机构、大腿部、接受腔、悬吊装置构成。本文主要对假脚与踝关节部件、膝关节机构、接受腔和悬吊装置进行一些简单的工作原理的描述。简单例举了全接触坐骨承重和坐骨包容大腿假肢的生物力学，重点论述了两种大腿假肢的制作方法和步骤，全接触坐骨承重大腿假肢的制作和坐骨包容式接受腔的制作。接受腔制作的好坏直接影响穿戴者的舒适性。因而，假肢必须让截肢者满意。所以假肢装配的要求也尤为重要。 目前，残疾人安装假肢已经纳入社保体系，可见其发展前景是非常广阔的。 34 大腿假肢的工作原理与制作方法 谢 辞 经过几个月的查资料、整理材料、写论文，今天终于可以顺利的完成论文最后的谢辞部分了， 35 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 参考文献 [1] 赵辉三，假肢与矫形器学，华夏出版社，2005. [2] 喻洪流，假肢与矫形器技术，教材，2008. [3] 民政部职业技能鉴定指导中心，假肢师(基础知识 五、四、三级技能)，中国社会出版社，2006. [4] 张晓玉，下肢假肢，民政部假肢与矫形器制作师培训教材编写组. [5] G.菲兹拉夫 S.海姆，下肢零部件的设计原理，中国社会出版社，2008. [6] 赵东尧，假肢制作教程，中国康复器具协会，2007. 36 大腿假肢的工作原理与制作方法 附 录 F.1 英 文 翻 译 Bone metastases are the most common malignant bone tumors and they exceed in number the primary 37 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 运动与健康 题目:体育锻炼对运动系统的影响 指导老师:欧阳靜仁 班级:热能092班 姓名:林灿雄 学号:200910814223 38 大腿假肢的工作原理与制作方法 摘要: 这篇文章通过对人体运动系统组成的介绍，以及体育锻炼对运 动系统的作用和影响的一点点描述，给平时不重视锻炼的人说明了体 育锻炼的好处，希望能够有更多的人重视体育锻炼。 本文部分地方参考相关文件，可信度在一定程度上得到提高，同时也 未免有疏落之处，请指正。 参考: 39 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 关键词: 骨，骨连接，骨骼肌，支架作用、保护作用和运动作用，合理的体育锻炼，三磷酸腺苷(ATP)酶 40 大腿假肢的工作原理与制作方法 前言 体育锻炼与我们息息相关，在我们的身边，无时无刻都有人在运动，各种球类运动、跑步、游泳等等...大家都知道体育锻炼对人体是有好处的，然而具体有些什么好处呢,这个 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 有多少人知道。通过这篇文章，希望可以增加大家对体育锻炼的认识。 体育锻炼既可增强关节的稳固性，又可提高关节的灵活性。 体育锻炼可使肌纤维变粗，肌肉体积增大，因而肌肉显得发达、结实、健壮、匀称而有力。 体育锻炼有助于增强肌肉的耐力。 体育锻炼能保持肌肉张力，减小肌萎缩和肌肉退行性变化，保持韧带的弹性和关节的灵活性，使脊柱的外形保持正常，从而能够减少和防止骨骼、肌肉、韧带、关节等器官的损伤和退化。 41 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 一、人体运动系统的组成 人体运动系统的组成包括骨、骨连接和骨骼肌。骨以不同形式(不动、微动或可动)的骨连接联合在一起，构成骨骼，形成了人体体形的基础，并为肌肉提供了广阔的附着点。肌肉是运动系统的主动动力装置，在神经支配下，肌肉收缩，牵拉其所附着的骨，以可动的骨连接为枢纽，产生杠杆运动。 (一)骨的组成部分: 骨bone是以骨组织为主体构成的器官，是在结缔组织或软骨基础上经过较长时间的发育过程(骨化)形成的。成人骨共206块，依其存在部位可分为颅骨、躯干骨和四肢骨。各部分骨的名称、数目见下页表。 骨的形状: 人体的骨由于存在部位和功能不同，形态也各异。按其形态特点可概括为下列四种 : 1、长骨 long bone 主要存在于四肢，呈长管状。可分为一体两端。体又叫骨干，其外周部骨质致密，中央为容纳骨髓的骨髓腔。两端较膨大，称为骺。骺的表面有关节软骨附着，形成关节面，与相邻骨的关节面构成运动灵活的关节，以完成较大范围的运动。 2、短骨 short bone 为形状各异的短柱状或立方形骨块，多成群分 42 大腿假肢的工作原理与制作方法 布于手腕、足的后半部和脊柱等处。短骨能承受较大的压力，常具有多个关节面与相邻的骨形成微动关节，并常辅以坚韧的韧带，构成适于支撑的弹性结构。 3、扁骨 flat bone 呈板状，主要构成颅腔和胸腔的壁，以保护内部的脏器，扁骨还为肌肉附着提供宽阔的骨面，如肢带骨的肩胛骨和髋骨。 4、不规则骨 irregular bone 形状不规则且功能多样，有些骨内还生有含气的腔洞，叫做含气骨，如构成鼻旁窦的上颌骨和蝶骨等。 (二)骨连接 1、韧带连接 两骨之间靠结缔组织直接连结的叫韧带连接。韧带ligament多呈膜状、扁带状或束状，由致密结缔组织构成。肉眼观呈白色，有光泽，附着于骨的地方与骨膜编织在一起，很难剥除，有的韧带由弹性结缔组织构成，肉眼观呈淡黄色，叫做黄韧带(如项韧带)。一般的韧带连接允许两骨间有极微的动度。但有些骨与骨之间，两直线缘相对或互以齿状缘相嵌，中间有少量结缔组织纤维穿入两侧的骨质中，使连结极为紧密，叫做缝，如颅骨的冠状缝和人字缝。 2、软骨结合 相邻两骨之间以软骨相连接叫软骨结合。软骨组织属结缔组织 43 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 的一种，呈固态有弹性，由大量的软骨细胞和间质构成，由于间质的成分不同，又有透明软骨、纤维软骨和弹力软骨的区分。第一助骨连于胸骨的软骨属透明软骨，而相邻椎骨椎体之间的椎间盘则由纤维软骨构成。由于软骨具有一定弹性，所以能做轻微的活动。有的软骨结合保持终生，而大部分软骨结合在发育过程中骨化变为骨结合。 3、骨结合 由软骨结合经骨化演变而成，完全不能活动，如五块骶椎以骨结合融为一块骶骨。 (三)骨骼肌 骨骼肌又称横纹肌，肌肉中的一种。 肌细胞呈纤维状，不分支，有明显横纹，核很多，且都位于细胞膜下方。肌细胞内有许多岩细胞长轴平行排列的细丝状肌原纤维。每一肌原纤维都有相间排列的明带(I带)及暗带(A带)。明带染色较浅，而暗带染色较深。暗带中间有一条较明亮的线称H线。H线的中部有一M线。明带中间，有一条较暗的线称为Z线。两个z线之间的区段，叫做一个肌节，长约1.5~2.5微米。 相邻的各肌原纤维，明带均在一个平面上，暗带也在一个平面上，因而使肌纤维显出明暗相间的横纹。骨骼肌细胞构成骨骼肌组织，每块骨骼肌主要由骨骼肌组织构成，外包结缔组织膜、内有神经血管分布。骨骼肌收缩受意识支配，故又称“随意肌”。收缩的特点是快而有力，但不持久。 运动系统的肌肉属于横纹肌，由于绝大部分附着于骨，故又名 44 大腿假肢的工作原理与制作方法 骨骼肌。每块肌肉都是具有一定形态、结构和功能的器官，有丰富的血管、淋巴分布，在躯体神经支配下收缩或舒张，进行随意运动。肌肉具有一定的弹性，被拉长后，当拉力接触时可自动恢复到原来的程度。肌肉的弹性可以减缓外力对人体的冲击。肌肉内还有感受本身体位和状态的感受器，不断将冲动传向中枢，反射性地保持肌肉的紧张度，以维持体姿和保障运动时的协调。 二、体育锻炼对运动系统的作用 运动系统主要起支架作用、保护作用和运动作用。人体的运动系统是否强壮、坚实、完善，对人的体质强弱有重大影响。例如，骨架和肌肉对人体起着支撑和保护作用。它不仅为内脏器官，如心、肺、肝、肾以及脑、脊髓等的健全、生长发育提供了可能，而且能保护这些器官使之不易受到外界的损伤。骨、软骨、关节、骨骼肌是人体运动器官，骨的质量，关节连接的牢固性、灵活性，肌肉收缩力量的大小和持续时间的长短等，在很大程度上决定了人体的运动能力。 合理的体育锻炼能促进骨的血液循环，增加对骨的血液供应，使正处旺盛造骨时期的骨组织能获得更多造骨原料，加速造骨过程，加快骨的生长。增强骨的抗折抗弯抗压扭曲等能力，使骨更坚固。还能预防关节的变形，保持骨的弹性，延缓骨的老年性退行性变化。除此之外，体育锻炼还有助于增强韧带的弹性，增加关节的稳固性，提高关节的灵活性。 通过体育锻炼，可以使肌肉体积增大，肌肉中脂肪含量减少，肌肉内结缔组织增多，肌肉内化学成分发生变化，肌肉毛细血管增多。 45 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 体育锻炼时，由于肌肉的活动，促使肌肉内毛细血管大量开放，这样肌肉可获得比平时多得多的氧气及养料，大力促进肌肉的生长，使差价活动的肌纤维数量增加。 三、体育锻炼对运动系统的影响 体育锻炼既可增强关节的稳固性，又可提高关节的灵活性。关节稳固性的加大，主要是增强了关节周围肌肉力量的结果，同时与关节和韧带的增厚也有密切的关系。关节灵活性的提高，主要是关节囊韧带和关节周围肌肉伸展性加大的结果。人体的柔韧性提高了，肌肉活动的协调性加强了，就有助于适应各种复杂劳动动作的要求。 体育锻炼可使肌纤维变粗，肌肉体积增大，因而肌肉显得发达、结实、健壮、匀称而有力。正常人的肌肉约占体重的35,,40,，而经常从事体力劳动和体育锻炼的人，肌肉可占体重的45,,55,。 体育锻炼可使肌肉组织的化学成分发生变化，如肌肉中的肌糖原、肌球蛋白、肌动蛋白和肌红蛋白等含量都有所增加。肌球蛋白、肌动蛋白是肌肉收缩的基本物质，这些物质增多不仅能提高肌肉收缩的能力，而且还使三磷酸腺苷(ATP)酶的活性增强，供给肌肉的能量增多。肌红蛋白具有与氧结合的作用，肌红蛋白含量增加，则肌肉内的氧储备量也增加，有利于肌肉在氧供应不足的情况下继续工作。 体育锻炼有助于增强肌肉的耐力。因为体育锻炼可使肌纤维内线粒体的大小和数量成倍增加，同时在锻炼时还使肌肉中的毛细血管大量开放(安静时肌肉每平方毫米内开放的毛细血管不过80条左右，剧烈运动时开放数可增加到2000,3000条)从而产生更多的能量。因 46 大腿假肢的工作原理与制作方法 此，长期坚持锻炼，可使肌肉的毛细血管形态结构发生变化，出现囊泡状，增加肌肉的血液供应量。 体育锻炼能保持肌肉张力，减小肌萎缩和肌肉退行性变化，保持韧带的弹性和关节的灵活性，使脊柱的外形保持正常，从而能够减少和防止骨骼、肌肉、韧带、关节等器官的损伤和退化。 讨论:太极拳对运动系统的作用。 总的来说，太极拳是技击与健身相结合的古老拳术。要求心境意导，呼吸自然，思想专一，心理安静，意念引导动作，呼吸要求自然平稳，并与动作相配合。中正安舒，松柔连贯;圆括自然，周身协调;刚柔相济。 太极拳运动是一种有氧运动，是神经系统与运动系统，心血管系统，呼吸系统充分协调的全身运动。太极拳运动是一种神经系统协调下的全身运动，在运动中使全身各种细胞，器官同时平均发展为原则。练太极拳可以“蠕筋骨，利关节”，有抗老防衰之功效。俗话说，人老腿先老。而太极拳重视下肢运动，练太极拳腿部肌肉发达，血管丰满，这样就增加了血液输送与回流的泵力。另外，虚实转换能锻炼两腿的耐力，对维持人体的平衡大有好处。即使运动时全身之肌肉虽已成疲劳不堪的状态，而心脏的搏动并不失常，呼吸并不困难，相反的在运动后，尚能感到比运动前呼吸轻松舒畅。太极拳运动要求松靜与运动相结合，松靜反应主要表现为副交感神经兴奋，使心跳平稳，呼吸匀长，微血管扩张，腺体分泌增加。而且练太极拳对许多慢性而服药不易见效的疾病会产生显著疗效。 47 上海医疗器械高等专科学校毕业设计(论文) 综上所述，我们应该重视体育锻炼，只有积极参加体育锻炼，才能拥有强健的体魄以及良好的心态，才能更好的进行学习及工作，完成我们的理想。 48