“多功能下肢康復治療儀”的制作及其技術(shù)原理和運動仿真※

許明 祁芳 倪偉 許意 張泓 曾序求 艾坤譚潔

（湖南中醫(yī)藥大學針灸推拿學院，長沙410208）

針推啟學

“多功能下肢康復治療儀”的制作及其技術(shù)原理和運動仿真※

許明 祁芳 倪偉 許意 張泓 曾序求 艾坤*譚潔

（湖南中醫(yī)藥大學針灸推拿學院，長沙410208）

目的設計一種主要針對下肢內(nèi)收肌進行牽張訓練的儀器，用于治療下肢痙攣性癱瘓導致的運動性功能障礙。方法通過固定裝置、放松裝置、牽張裝置、足底反射治療裝置和穴位磁療裝置改善和糾正患者下肢運動功能障礙問題，并利用3-D MAX的仿真模塊對人體雙側(cè)下肢進行仿真運動分析。結(jié)果仿真結(jié)果證明本研究設計的多功能下肢康復治療儀能夠滿足下肢牽張的要求。結(jié)論證明了儀器設計的科學性及實用性，可用于下肢運動功能障礙患者進行康復訓練。

運動功能障礙；牽張；腦卒中；運動仿真

多功能下肢康復治療儀是結(jié)合現(xiàn)代康復醫(yī)學肌肉牽張治療理論和傳統(tǒng)中醫(yī)穴位磁療理論，克服傳統(tǒng)牽引器械體積龐大和使用不便的缺點設計的一種康復設備［1］。我國康復醫(yī)療器械市場隨著康復事業(yè)的發(fā)展而迅速發(fā)展，但對于運動功能障礙導致的癱瘓治療方法比較單一，尤缺少對下肢內(nèi)收肌痙攣和攣縮導致下肢功能障礙的矯正及治療方法，也缺少相應的牽伸器械［2］。一些簡單康復器械遠遠不能滿足市場對智能化、人機工程化康復器械的需求，有待進一步的研究和發(fā)展。

本文從使用的角度把人體下肢內(nèi)收肌對下肢運動功能障礙患者的影響進行了分析，設計出了一種下肢內(nèi)收肌的牽張系統(tǒng)，用于心腦血管疾病致癱或者意外事故所造成下肢損傷的患者作牽張訓練。本設計包括兩組腿腳固定裝置，在兩組腿腳固定裝置之間設有氣囊，與充氣裝置連通。有效地提高了下肢攣縮患者的治愈效果，在很大程度上縮短了康復療程，提高了康復療效，從而以更有效、方便、安全的手段為廣大下肢癱瘓患者提供有針對性的牽張康復治療。

1 人體下肢內(nèi)收肌對步態(tài)穩(wěn)定性的作用

人體下肢內(nèi)收肌主要包括股內(nèi)收肌群和小腿內(nèi)收肌群［3］。腦外傷或者截癱患者由于中樞神經(jīng)受損，導致異常的姿勢模式，出現(xiàn)下肢“剪刀步態(tài)”，足部的“跖屈內(nèi)翻”，并隨之出現(xiàn)步態(tài)周期的支撐相障礙：1）支撐面異常：足內(nèi)翻、足外翻、單純踝內(nèi)翻和踝內(nèi)翻伴足內(nèi)翻、單純踝外翻和踝外翻伴足外翻、足趾屈曲、拇趾背伸。2）軀干不穩(wěn)：一般為髖、膝、踝關節(jié)異?；蛘吡€改變導致的代償性改變。下肢支撐相的活動屬于閉鏈運動，足、踝、膝、髖、骨盆、軀干、上肢、頸、頭均參與步行姿勢。閉鏈系統(tǒng)的任何改變都將引起整個運動鏈的改變，遠端承重軸（踝關節(jié)）對整體姿態(tài)的影響最大［4］。

另外，運動員大腿內(nèi)收肌群的損傷已經(jīng)越來越引起教練員和運動員的注意，尤其是在球類、柔道、散打和武術(shù)等對抗性項目中大腿內(nèi)收肌群損傷的情況屢見不鮮［5］。從生理學和運動生物力學上講，大腿內(nèi)收肌損傷的原因主要是內(nèi)收肌主動的收縮超過了肌肉本身的負擔，或突然被動地過度拉長，超過了它的伸展范圍。

2 多功能下肢康復治療儀的制作及其技術(shù)原理

多功能下肢康復治療儀主要包括固定裝置、牽張裝置、足底反射治療裝置以及脈沖電刺激裝置。本產(chǎn)品先后申請并獲得了兩個國家實用新型專利，分別為“下肢內(nèi)收肌牽張儀”（ZL.201220105215.6）和“多功能下肢康復治療儀”（ZL.20132061957.X）。

固定裝置主要包括半環(huán)形氣囊，加固環(huán)帶。半環(huán)形氣囊采用優(yōu)質(zhì)無毒無味的PVC材料，根據(jù)人體下肢的生理曲度及長度設計，內(nèi)置微型充氣機，充氣后具有一定的彈性。腳踝與腳掌的環(huán)帶有助于與足底反射治療裝置結(jié)合得更緊密。

圖1 “多功能下肢癱瘓康復治療儀”結(jié)構(gòu)模式圖

牽張裝置由分隔的氣囊，環(huán)帶，充氣機，輸氣軟管組成。五個相互獨立的子氣囊由一根橡膠輸氣軟管橫貫其中，相鄰子氣囊間的輸氣管內(nèi)部氣壓瓣膜，需要一定的壓強才能打開，通過控制充氣量靈活自如地調(diào)整氣囊大小，達到最佳的牽引治療效果。

足底反射治療裝置，在固定裝置的近足部設計滾珠，通過滾珠的滾動，對相應的反射區(qū)進行刺激，可舒緩肌肉，減輕肌肉僵硬，有效減輕癱瘓及末梢麻痹。從而對足底各反射區(qū)進行有效的點按刺激，改善癱瘓患者臥床帶來的一系列不良影響，實現(xiàn)更加有效的治療。

電脈沖刺激裝置刺激人體的相應腧穴，以疏通經(jīng)絡、調(diào)和陰陽，使血氣流通密布而重新獲得平衡，故促進人體各部分活動功能正常，達到康復各種機能的目的，它還能輸注氣血、濡養(yǎng)百闔、鎮(zhèn)痛和安神的作用［6］。本電脈沖刺激用電磁貼取代了原有電針裝置，為方波控制式間歇振蕩器，本機主要由多諧振蕩器及間歇振蕩器兩部份組成［7］。

3 使用方式及仿真分析

多功能下肢康復治療儀，如圖2所示，包括兩組腿腳固定裝置6，在兩組腿腳固定裝置6之間設有由6個相互獨立的的子氣囊組成的氣囊8，該氣囊8通過導氣管9與乳膠球4連通，所述導氣管9上設有總氣閥3和止氣閥2，可以實現(xiàn)定向給氣。在腿腳固定裝置6與氣囊8之間設有振動按摩器5，通過振動按摩器5，可以加快治療進程，使患者較快地恢復。每組所述腿腳固定裝置6包括大腿支條61，與大腿支條61相連的小腿支條62，與小腿支條62相連的腳支條63，所述大腿支條61、小腿支條62和腳支條63上均設有環(huán)帶1，用以將腿和腳固定在相應的支條上。

圖2 多功能下肢康復治療儀使用方式

為了方便調(diào)節(jié)大腿和小腿、小腿和腳之間的角度，所述大腿支條61與小腿支條62之間、小腿支條62與腳支條63之間通過角度調(diào)節(jié)器7相連，該角度調(diào)節(jié)器7采用現(xiàn)有設計，如卡盤式角度調(diào)節(jié)器。為保護膝蓋和腳踝，防止在治療過程中受傷，在大腿支條61與小腿支條62的連接處、小腿支條62與腳支條63的連接處設有半月箍。為防止兩腳訓練時畸形彎曲，在訓練時同時對腳進行訓練，腳支條63上設有限制腳相對腳支條63移動的限位條，由此，將患者的腿腳固定在相應的腳固定裝置6上，然后通過充氣裝置向氣囊內(nèi)充氣，根據(jù)患者的治療需要和承受能力，適當?shù)丶哟髢赏戎g的角度，從而更方便有效地達到治療的效果。

4 結(jié)論

本研究從研究人體下肢內(nèi)收肌的功能穩(wěn)定性意義出發(fā)，設計一種用于下肢運動功能障礙的多功能下肢康復治療儀，能夠根據(jù)患者肌張力的大小及肢體長度靈活自如地調(diào)節(jié)牽張強度，持續(xù)靜態(tài)牽引與動態(tài)牽引相結(jié)合利于患者肢體功能的恢復。利用3DMAX軟件仿真模擬儀器的牽引強度，驗證了設計的可行性，可用于下肢運動功能障礙的患者進行康復訓練。

［1］2011—2015年中國醫(yī)療器械工業(yè)市場調(diào)查及發(fā)展前景分析報告［R］.北京:中華商務網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心，2011.

［2］郭艷，楊保新.我國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢［J］.中國醫(yī)療器械信息，2011，7（5）:221-223.

［3］彭裕文.局部解剖學［M］.6版.北京:人民衛(wèi)生出版社，2010.

［4］張國初，陶玉梅.腦卒中癱瘓下肢的運動療法［J］.現(xiàn)代康復，2000，（4）:51l-517.

［5］蔡新民，李智本.運動員大腿內(nèi)收肌群柔韌力量的創(chuàng)新性訓練方法［J］.經(jīng)營管理者，2010，3（5）:381.

［6］蔡宏偉.針灸治療中風病的臨床文獻研究［D］.廣州:廣州中醫(yī)藥大學，2011.

［7］王衛(wèi)，任莉.生物電和電刺激在醫(yī)學中的應用［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2001，22（S1）：55-56.

Technical Princeples and Motion Simulation of Multi-Functional Lower Limbs Therapy Instrument

XU Ming，QI Fang，NI Wei，XU Yi，ZHANG Hong，ZENG Xuqiu，AI Kun，TAN Jie
（College of acupuncture and massage，Hunan university of traditional Chinese medicine，Changsha 410208，China.）

Objective To design a training system that mainly for lower limb adductor muscle stretching for the treatment of Motor dysfunction caused by lower limb Spastic paralysis.Methods Using the fixed device，release device，traction device，plantar reflex therapy device and acupoint magneto therapy device to improve and correct the problem in patients with lower limb motor dysfunction，and the simulation module of 3-D MAX to carry out the simulation of motion analysis of human bilateral lower limb.Results The simulation results show that the research and design of multifunctional lower limb rehabilitation instrument can meet the requirements of lower limbs stretching.Conclusion Our research has proved the scientificity and practicability of the system，and it can be used for the rehabilitation training on patients with lower limb motor dysfunction.

Motor dysfunction；stretch；stroke；motion simulation

10.3969/j.issn.1672-2779.2015.02.035

1672-2779（2015）-02-0066-02

蘇玲 本文校對：蘇玲

2014-12-01）

國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（No：201210541009）；湖南省大學生研究性學習與創(chuàng)新性實驗計劃項目（No：XTJ2012-191）

*通訊作者：aikun650@qq.com