淺談假肢與矯形器技術(shù)及發(fā)展展望

李子木 湖南省康復(fù)輔具技術(shù)指導(dǎo)中心 （湖南 長沙 410001）

內(nèi)容提要： 假肢與矯形器技術(shù)隸屬于康復(fù)醫(yī)學(xué)范疇，而伴隨著人類壽命的延長、臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展以及人們對于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展期待的不斷提高，假肢與矯形器技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，逐漸刷新著康復(fù)醫(yī)學(xué)工程新范式、開拓發(fā)展新路徑。文章中淺層次探討了假肢與矯形器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了多方向展望。

假肢和矯形器技術(shù)是康復(fù)醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程中非常重要的一部分，對于它們的裝配及使用，需要假肢矯形器制作師、康復(fù)師、醫(yī)生以及患者共同合作完成。為了提高假肢與矯形器技術(shù)應(yīng)用效果，還需要了解它的實(shí)際功能作用與分類，并加以不斷完善。

1.假肢和矯形器技術(shù)的基本理論研究

假肢和矯形器技術(shù)是患者康復(fù)的重要輔助工具，它需要假肢矯形器制作師、康復(fù)師以及醫(yī)生護(hù)理人員、患者等相互合作才能完成使用，在實(shí)際操作應(yīng)用方面，為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用功能效果，必須首先了解它的一些基礎(chǔ)知識內(nèi)容。

1.1 假肢與矯形器技術(shù)的基本功能應(yīng)用

假肢與矯形器技術(shù)的基本功能應(yīng)用廣泛，其中假肢可恢復(fù)殘疾人原有四肢的形態(tài)與使用功能，補(bǔ)償截肢手術(shù)后所造成的肢體殘缺部分，使得人體造型恢復(fù)完整美觀。同時假肢安裝的關(guān)鍵在于補(bǔ)缺人體原有形態(tài)及功能，減輕功能障礙，以方便滿足患者今后的生活、學(xué)習(xí)與工作需求。

而矯形器則屬于一種減輕人體脊柱骨骼肌肉系統(tǒng)、肢體系統(tǒng)功能障礙的體外支撐裝置，它的主要功能作用有6點(diǎn)：

第一，穩(wěn)定和支持。通過限制關(guān)節(jié)異?；顒佣矶\穩(wěn)定、恢復(fù)關(guān)節(jié)正?；顒印⒄３兄氐墓δ?。比如說像脊髓損傷或下肢肌肉麻痹患者會采用到能夠穩(wěn)定膝踝足的矯形器，以便于他們正常站立和步行。

第二，固定和保護(hù)。通過對病變肢體或關(guān)節(jié)的有效固定與保護(hù)，促進(jìn)病變?nèi)?。主要通過病變肢體或關(guān)節(jié)進(jìn)行固定保護(hù)，有效促進(jìn)病變?nèi)?，這一方法主要被應(yīng)用于治療各種骨折，是典型的骨折矯形器。

第三，預(yù)防和矯正畸形。一般用于肌力不平衡或由靜力作用引起的骨關(guān)節(jié)畸形，比如先天性馬蹄內(nèi)翻足，起到預(yù)防作用。該技術(shù)主要應(yīng)用于兒童群體，因?yàn)閮和谏L發(fā)育階段由于骨關(guān)節(jié)生長存在較大的生物可塑性，所以可獲得一定的矯形效果。

第四，減輕軸向承重。肢體或軀干的長軸承重對患者而言非常重要，利用矯形器技術(shù)可減輕這一承重壓力，比如說它在治療股骨頭無菌性壞死方面就有一定效果。

第五，抑制站立。例如硬踝足塑料矯形器可主要應(yīng)用于脊髓損傷患者，避免其步行過程中出現(xiàn)痙攣性馬蹄內(nèi)足，可有效改善步行功能。

第六，改進(jìn)功能。它可改進(jìn)患者步行、進(jìn)食等生活中的動作行為能力，可幫助手部畸形患者改進(jìn)他們的握持功能，例如腕部矯形器。

1.2 假肢與矯形器技術(shù)的基本分類

假肢與矯形器通過不同的分類方法可劃分出多個種類。例如假肢按照截肢部位可以分為上肢假肢與下肢假肢，按照主要用途可以分為功能性假肢以及裝飾性假肢等，而將這些假肢再進(jìn)行細(xì)分，又可以分為假手指、手掌、前臂假肢、肘離斷假肢、大腿假肢以及小腿假肢等等。值得一提的是，許多裝飾性假體并非全為殘障患者準(zhǔn)備，其中像假牙、假乳等都是生活中人們常用的裝飾品或矯形工具，可使得人體外表更加美觀勻稱。

矯形器主要根據(jù)功能以及作用部位分類，比如比較常見的軀干矯形器、上下肢矯形器、頸部矯形器等，當(dāng)人體遭受外力傷害骨折后，或患有某些先天性骨骼疾病會應(yīng)用到矯形器。矯形器的種類很多，可實(shí)現(xiàn)對人體全身上下各處骨骼的有效矯正與修復(fù)。

2.假肢和矯形器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

自改革開放以來，國內(nèi)的康復(fù)輔助器具生產(chǎn)與應(yīng)用就逐漸火熱，縱觀我國的康復(fù)輔助器具研究與應(yīng)用主要從輪椅車、假肢以及矯形器具開始，迄今為止在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)制定了不少的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于此的產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展逐漸擴(kuò)大。而假肢、矯形器在經(jīng)歷了從低級到高級的發(fā)展后，國內(nèi)也結(jié)合所引入的先進(jìn)技術(shù)自主研發(fā)了更多新型器具設(shè)備，確保假肢與矯形器技術(shù)與臨床結(jié)合更加緊密。

考慮到傳統(tǒng)醫(yī)療領(lǐng)域中假肢與矯形器技術(shù)應(yīng)用較少，相關(guān)知識相對匱乏，容易導(dǎo)致患者在手術(shù)治療與假肢矯形器治療方面脫節(jié)，無法滿足患者的康復(fù)要求，所以在2004年8月中國殘疾人康復(fù)協(xié)會肢體殘疾專業(yè)委員會也在哈爾濱正式成立了臨床假肢矯形器學(xué)組，并先后多次舉辦學(xué)習(xí)班，大力普及假肢與矯形器技術(shù)，極大程度上促進(jìn)了患者的手術(shù)與假肢矯形器一體化治療過程，提升了康復(fù)醫(yī)學(xué)工程建設(shè)應(yīng)用水平。在該過程中，該技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了個性化發(fā)展，出現(xiàn)了定制式技術(shù)體系，專門應(yīng)用于矯形器的制作、裝配、使用與調(diào)整過程中。目前在國內(nèi)的多級醫(yī)院都已經(jīng)建立了專門的假肢與矯形器工作室，其發(fā)展水平已經(jīng)正在逐漸追趕發(fā)達(dá)國家水平，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)層面上的國際性接軌[1]。

3.假肢與矯形器技術(shù)的未來發(fā)展展望

由于當(dāng)前假肢與矯形器技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起，大量民辦企業(yè)成立發(fā)展，所以該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)也獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展進(jìn)步。在充分滿足了設(shè)備技術(shù)復(fù)合型、多樣性、特異性、主導(dǎo)性以及實(shí)用性等特征之外，它也更加朝智能化、人機(jī)一體化以及生物仿生控制等方面發(fā)展。下文結(jié)合新技術(shù)應(yīng)用簡單展望了假肢與矯形器技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)程。

3.1 智能化技術(shù)發(fā)展展望

假肢與矯形器技術(shù)的智能化應(yīng)用目前越來越廣泛，它基本實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合，構(gòu)建了機(jī)電一體化或人工智能化產(chǎn)品體系。舉例來說，像下肢智能化技術(shù)，它主要由國外三大假肢公司（英國、德國、日本）提供。這些公司有自己專門的專利科技技術(shù)，擁有名牌智能膝關(guān)節(jié)產(chǎn)品，且行業(yè)也在不斷發(fā)展壯大規(guī)模。具體來講，智能膝關(guān)節(jié)產(chǎn)品就包括了力-位傳感器、微機(jī)處理系統(tǒng)以及力矩控制裝置，可有效感知患者的步行速率、速度、且同時對路面狀況信息進(jìn)行評判，再形成信息反饋調(diào)節(jié)患者關(guān)節(jié)力矩，有效改變假肢器具的運(yùn)動狀態(tài)與運(yùn)動水平，整體來看安全穩(wěn)定且對患者步態(tài)的改善非常有效。在該技術(shù)中還應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，它們都被應(yīng)用于假肢接受腔的設(shè)計(jì)與制造過程中，同時已經(jīng)擁有了較長的發(fā)展進(jìn)程（10余年）?？紤]到假肢要根據(jù)患者的殘肢狀況進(jìn)行個性化設(shè)計(jì)，包括要匹配患者的骨骼肌肉組織參數(shù)復(fù)雜性，因此這還需要假肢設(shè)計(jì)師、康復(fù)師共同合作，結(jié)合患者實(shí)際與康復(fù)治療經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行假肢修型處理[2]。

3.2 人機(jī)一體化技術(shù)發(fā)展展望

人機(jī)一體化技術(shù)發(fā)展快速，它主要被應(yīng)用于人體康復(fù)，目前已經(jīng)初步形成了“人機(jī)一體化”產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)體系，比如說典型的植入式骨整合假肢。該技術(shù)的應(yīng)用原理主要是利用到了生物相容性材料構(gòu)建植入體，將其中一端與患者殘肢骨骼相連接并長成一體，另一端則與假肢連接。該技術(shù)的優(yōu)勢在于它能夠克服患者原有接受腔所帶來的不適應(yīng)、不舒適情況，在生物力學(xué)原理表現(xiàn)方面更加有優(yōu)勢，目前的神經(jīng)控制技術(shù)就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于該產(chǎn)品，并已經(jīng)取得了不錯應(yīng)用成效[3]。

除上述技術(shù)內(nèi)容外，像仿生控制技術(shù)也是非常先進(jìn)的，它主要借助人體功能可塑性展開裝置設(shè)計(jì)，促進(jìn)人體肢體功能的恢復(fù)甚至再生，比如說比較經(jīng)典的生物反饋功能康復(fù)技術(shù)、生物反饋康復(fù)治療技術(shù)等等，這些技術(shù)可改善患者肌肉的自主控制能力，形成主動訓(xùn)練機(jī)制，對患者康復(fù)很有作用。

在未來，假肢與矯形器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是可以期待的，它們從不同生物原理、不同科學(xué)層次為患者提出了近乎完美的肢體康養(yǎng)及矯正方案，是患者康復(fù)的真正福音，也是當(dāng)前我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程需要深入關(guān)注的重大課題。