摘要:现代假肢接受腔的基本要求为全面接触和全面负重,接受腔不仅要与残肢良好适配,还要求符合人体运动解剖和生物力学。随着大腿假肢接受腔技术的发展,大腿假肢接受腔出现了多种类型。本文由接受腔材质选择入手,对现有现代假肢接受腔临床装配中常用的类型及其临床应用、结构特点、生物力学特征等进行综述,总结各种大腿假肢接受腔的优缺点及适用情况。以便更好地提高截肢者穿戴假肢的舒适度,发挥假肢功能代偿作用。
关键词:传统插入式接受腔,四边形接受腔,坐骨包容接受腔,坐骨下大腿假肢接受腔
0引言
接受腔是假肢重要的人机界面,发挥包容残肢、悬吊假肢、传递力和运动的功能,对假肢穿着的舒适度和功能代偿起到重要的作用[1]。现代假肢接受腔的基本要求为全面接触和全面负重,接受腔不仅要与残肢良好适配,还要求符合人体运动解剖和生物力学[2]。随着科学技术、假肢技术的发展,大腿假肢接受腔可分为传统插入式、四边形、坐骨包容、坐骨下大腿假肢接受腔等形式。
1接受腔材质选择
假肢的接受腔在主材料选择上以树脂、板材、碳纤维等为主。目前,我国假肢矫形器装配机构大多倾向于树脂材料作为制作假肢的主要材料。树脂材料以其卓越的强度、轻盈的质地以及长久的耐用性,使得残疾人能够长时间舒适地穿戴。然而,树脂材料也面临一定的挑战,其制作工艺相对烦琐复杂,需要较高的技术水平和精细的操作[3]。此外,热塑性板材的主要优势在于其材料固有的柔韧性,适用于大腿截肢后的残疾人士。
该材料有助于患者日常行走,并可根据患者残肢的畸形状况进行个性化适配,从而在减轻残肢运动应力方面展现出显著优势。然而,其耐用性尚需提升,导致使用周期较短,且直接接触断端可能带来一定的过敏风险[4]。至于碳纤维材料,它是目前强度最高、耐温性能最佳且最为轻便的材料之一,因此越来越受到临床技师和患者的青睐。不过,其价格相对较高,这是其主要的不足之处[5]。进入新世纪后由于3D打印技术的临床应用,越来越多的患者选择PLA材料作为打印耗材,PLA材料不能直接应用于假肢接受腔与残肢的接触,因此利用柔软的硅胶衬垫缓冲,隔离接受腔与残肢,同时硅胶衬垫能很大程度上减少残肢受力,是全接触式接受腔的优秀选择[6]。同时,PLA材料其价格相对低廉,且具备一定的强度与耐用性,但其无法承受环境温度的巨大变化,进而导致其使用周期缩短。近年一些复合材料有效地弥补了普通PLA不足,结合3D打印技术,从而实现大腿假肢的快速定制与更换[7]。
2传统插入式接受腔
传统插入式接受腔多为皮制、铝制、木制假肢接受腔,末端为开放式,其形状结构与残肢适配程度较低,不符合人体运动解剖和生物力学的要求[8]。接受腔的承重部位为坐骨结节,需要装配腰带或肩带悬吊假肢。常用于习惯于传统插入式接受腔的截肢者[9]。
3四边形接受腔
四边形接受腔[10]的结构特点是内外径大、前后径小,口型为横向扁方形。四边形接受腔后侧壁顶端形成一个与地面平行的坐骨平台,坐骨坐于坐骨平台上,为主要承重部位。从生物力学角度分析[10],用于假肢传递重力的坐骨结节位于人体髋关节承重力线的后内侧,设计接受腔时需要加高接受腔前缘高度,以防止假肢承重时造成的骨盆前倾和腰椎前凸。接受腔前后径小,前侧壁的支撑力有利于坐骨承重,但长期穿戴容易影响股三角处的血液循环。接受腔内外径大,站立相时,股骨在外展肌群的收缩作用下被迫外展,造成股骨远端压迫疼痛,骨盆侧方稳定性弱、躯干侧倾等异常步态。因接受腔制作技术简单、适配性好,四边形接受腔被广泛使用。
4坐骨包容接受腔
坐骨包容接受腔的结构特点是内外径小、前后径大,口型呈纵向椭圆形。坐骨包容接受腔有许多不同的形式,包括NSNA(normal shape-normal alignment)、CAT-CAM(contoured adducted trochanteric-contoured alignment method socket)、Sabolich式、U.C.L.A(united states california)、M.A.S(marlo anatomic socket)以及IPOS、BREAKEY等预制坐骨圈式[11-12]。
4.1 IRC Socket
IRC Socket前侧壁呈圆弧状,其轮廓线形状决定于患者股直肌、阔筋膜张肌和股外侧肌表面轮廓。外侧轮廓包绕大转子,外侧最高点比会阴部平面高120mm。后侧壁包容臀大肌,支撑臀大肌。内侧壁前半部分近似平行于前进线,后半部分呈内收状态,与坐骨支走向吻合,以15°~20°的倾斜角度向上倾斜并包容坐骨,坐骨部位的包容高度一般为30mm。
从生物力学角度分析[13-14],接受腔从内侧和后侧将坐骨包容在接受腔内,没有明显的坐骨平台,与四边形接受腔相比,减小了坐骨结节点的支撑受力;纵向椭圆的结构更符合人体解剖生理界面,股三角区域压迫减少,没有明显压力,与四边形接受腔相比,不再妨碍血液循环;接受腔外侧壁上缘、外侧股骨干、坐骨包容部分形成三点力系统,起到骨性锁定效应,保持股骨内收,控制骨盆在接受腔内的内外移动,改善假肢侧向稳定性;接受腔的结构使残肢收到的接受腔的合力趋于指向髋关节中心,更接近于生理力线传递状态;残肢与接受腔全面接触,患者软组织的负重符合流体静力学原理;接受腔内收对线,有利于改善假肢的步态。相比于四边形接受腔,IRC Socket需要一定的假肢制作技术基础,但接受腔舒适度高、适用范围广,特别是老年截肢者、大腿短残肢、血液循环不良、运动强度高的截肢者。
4.2 M.A.S Socket
M.A.S Socket是Marlo Ortiz基于IRC Socket而设计的。与IRC相比,M.A.S的前侧形状类似于Quadrilateral Socket,降低前侧壁边缘高度,比坐骨平面稍低,改善了患者髋关节的活动范围和舒适度,增加了患者的髋关节屈曲角度;接受腔内侧坐骨包容部分仅包容坐骨支,坐位时有利于坐骨滑出接受腔,改善坐位舒适度;接受腔后侧壁比坐骨平面低,释放了臀大肌,改善了坐骨包容造成的坐位困难,同时提升了假肢的外观[15-16]。M.A.S Socket制作技术难度大,对技术要求高,适用于残肢条件稳定,运动强度高的截肢者。
5坐骨下大腿假肢接受腔
坐骨下大腿假肢接受腔是指接受腔上边缘在坐骨平面以下的大腿假肢接受腔,接受腔口型一般低于坐骨结节20mm左右,如Northwestern University Flexible Sub Ischial Vacuum Socket(NU-FlexSIV Socket)[17-18],HIFY Socket等形式。
NU-FlexSIV Socket依靠残肢软组织承重,通过特定的硅胶套与真空悬吊技术实现了内外侧的稳定。根据残肢情况选配硅胶套,采用全柔性内腔与碳纤外腔,低的接受腔边缘不会接触坐骨结节与坐骨支,避免了坐骨、耻骨、会阴部位的压痛,不限制髋关节的运动,提高了截肢者髋关节的运动范围及活动的舒适度,实现了截肢者对髋关节活动功能的需求。NU-FlexSIV Socket适用于残肢条件良好、软组织稳定的中长残肢的截肢者,不适宜装配残肢短于120mm,有明显的肌肉粘连,无法使用硅胶套的截肢者[19]。
6结语
装配假肢作为截肢者康复过程中的一部分,近年来我国各医疗机构不仅在理论上统一了认识,而且许多假肢制作单位都开设了康复门诊、体疗、理疗、功能训练等项目,配合假肢的装配,提供假肢装配者的使用和恢复等康复训练。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,这是假肢概念的一大改变。
大腿假肢接受腔是决定大腿假肢功能的重要部件。为了提高截肢者穿戴假肢的舒适度,发挥假肢功能代偿的作用,为截肢者选配大腿假肢接受腔时应综合考虑截肢者的身体状况、穿戴习惯、残肢条件等因素,在满足结构和生物力学的基础上,根据截肢者的残肢情况、功能条件进行适当的调整,以满足截肢者对假肢功能和美观的需求。
参考文献
[1]刘腾达,汤磊,孙畅宁,等.3D打印连续纤维复合假肢接受腔Z向强化制造策略[J].机械工程学报,2022,58(7):267-275.
[2]汤磊,刘腾达,单存清,等.3D打印个性化大腿假肢接受腔形性协同制造策略[J].机械工程学报,2022,58(1):172-178.
[3]钱玉,李新伟,何秉泽,等.髋离断假肢接受腔-残肢站立期静态有限元分析[J].医用生物力学,2021,36(6):923-928.
[4]陈文轩,刘钰莎,王帅,等.基于机器学习与有限元结合的下肢假肢接受腔生物力学性能快速评价[J].医用生物力学,2021,36(S1):352.
[5]杨平,蔡丽飞,曹学军.全骨盆切除后胸廓承重接受腔和交互步态行走假肢适配1例报道[J].中国康复理论与实践,2021,27(7):859-863.
[6]张腾宇,姚杰,莫中军,等.假肢对线对大腿截肢者健侧膝关节内部接触力学特性的影响[J].医用生物力学,2020,35(4):428-435.
[7]林永辉,武继祥,刘宏亮,等.释放接受腔股三角区的挤压力对大腿截肢者残肢肌肉萎缩的影响[J].中国康复医学杂志,2020,35(6):710-712.
[8]孟昭建,张明,梁锦伦.基于磁共振成像残肢三维重建模型设计的压紧/释放型大腿假肢接受腔[J].中国康复理论与实践,2019,25(10):1197-1201.
[9]陈东,武继祥,陈南,等.全面承重小腿假肢对小腿截肢后残肢肌肉萎缩速度的影响研究[J].中国康复,2017,32(1):86-87.
[10]Hall M,Fleming H,Spence W,et al.Comparative evaluation of the ischial containment and quadrilateral sockets[J].Gait&Posture,1995,3(3):3.
[11]Stark,G.,Ischial Ramal Socket Fundamentals.Best of the Howard R.Thranhardt Lecture Series.1999 Journal of Proceedings,American Academy of Orthotists and Prosthetists[J].New Orleans,Louislana,2004.
[12]周大伟.大腿假肢坐骨包容接受腔的发展与设计特点[C]//中国康复研究中心(China Rehabilitation Research Center),挪威健康与康复学会(Faglig Forum,Norway).创新·融合·共享——第五届北京国际康复论坛论文汇编(下册).[出版者不详],2010:391-397.
[13]Matthew Quigley,Michael P Dillon,Richard GD Fernandez.Prediction of ischial ramal angle for transfemoral ischial[J].containment sockets.2019,43(1):39-46.
[14]方新.大腿假肢装配[M].北京:中国社会出版社,2012:45-54.
[15]Marco Traballesi,Anna Sofia Delussu,Tiziano A ver na,et al.E nergy cost of walking in transfemoral amputees:Comparison between[J].Marlo Anatomical Socket and Ischial Containment Socket,2011,34(2):270-274.
[16]陶静,赵立伟.一种新型大腿假肢接受腔——Marlo Anatomical Socket概述[J].中国康复理论与实践,2010,16(5):495—496.
[17]Brown Starr E,Esposito Elizabeth Russell,Ikeda Andrea J,et al.Evaluation of NU-FlexSIV Socket Performance for Military Service[J].Members with Transfemoral Amputation,2018:38-47.
[18]Stefania Fatone,Ryan Caldwell.Northwestern University Flexible Subischial Vacuum Socket for persons with transfemoral amputation:Part 2[J].Description and Preliminary evaluation,2017,41(3):246-250.
[19]周大伟,吴磊,吴锡汉.计算机辅助设计与制造系统用于大腿假肢远程加工的效果[J].中国康复理论与实践,2015,21(2):239-241.
文章出自SCI论文网转载请注明出处:https://www.lunwensci.com/yixuelunwen/81402.html