關于萬向踝足裝置的機構數據采集及萬向性能分析

黃微 福建省康復輔具技術服務中心

假腳以及其配套的踝關節是用來代償人體踝足系統機能的假肢部件，使下肢假肢的重要組成部分，其性能優劣直接關系到假肢整體功能的發揮。

假肢中的踝足裝置是模仿正常人體的踝足運動功能而設計的。正常的踝足關節具有跖曲、背曲、內翻、外翻及旋轉的運動方向，其中跖屈與背屈是踝足裝置及假腳部件最基本的功能。而隨著截肢者對假肢功能需求的提高，許多假肢部件生產廠家設計推出了具備內外翻功能和內外旋功能的踝足裝置，市場上通常稱之為萬向腳，實際上大部分萬向腳的功能是通過踝關節與假腳協作實現的，所以在本文中我們將其視為一個整體部件，截肢者裝配這類假肢配件可以提高復雜路面的適應能力。為此，我們進行了一系列的儀器分析與臨床測試，希望通過對這些數據的分析，為萬向踝足裝置的國家標準提供數據支持。

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 樣腳

挑選目前行業內使用量較大的4種中高檔假腳，其中國內廠家的萬向踝足作為對比測試。假腳的型號為左25或右25號，假腳樣本為：①冰島奧索低外型瑞福扭轉型飛毛腿EVO；②冰島奧索低外型萬力飛毛腿EVO；③德國奧托博克1M10可調式多軸假腳；④福瑞達萬向踝足（福建省假肢有限公司）。

1.1.2 測試對象

選擇1名男性小腿截肢者為測試者。被測試者，小腿中端截肢，殘肢條件良好，使用假肢已有15年，身心健康，能敏感地感知穿戴不同假腳的舒適度。

1.2 儀器測試

1.2.1 假腳載荷位移測試儀

由福州大學和福建省假肢有限公司合作研制的假腳專用測試設備，可以在一定范圍給予樣本固定扭力，使其跖曲、背曲、內翻、外翻及旋轉的運動方向運動，并同時記錄樣本數據。按照國標要求萬向踝足裝置的假腳縱軸和踝關節等效中心示意擺樣（圖1）。

圖1 假腳縱軸、踝關節等效中心和踝關節等效中心線示意圖

1.2.2 測試方法：

①踝足裝置背屈跖屈變形量的測量方法：跖屈變形量,施加垂直載荷400N的壓力，記錄腳跟的壓縮變形，重復進行3次，取平均值（圖2）。背屈變形量,施加垂直載荷400N的壓力，記錄足趾上翹的壓縮變形，重復進行3次，取平均值（圖3）。②踝足裝置內外翻的測量方法：內翻，在額狀面上踝足裝置繞通過設定的踝足關節點的矢狀軸進行的旋內形變，足底內側緣升高，外側緣降低。外翻，在額狀面上踝足裝置繞通過設定的踝足關節點的矢狀軸進行的旋外形變，足底外側緣升高，內側緣降低。繞腳縱軸沿額狀面施加50 N m彎矩，測量內、外翻角度，重復進行3次，取平均值（圖4）。③踝足裝置內旋外旋的測試方法：踝足裝置的足尖在水平面上旋向內外側。在與踝軸平行的水平面上施加20N m扭矩，測量內、外旋角度，重復進行3次，取平均值（圖5）。

圖2

圖3

圖4

圖5

1.2.3 萬向踝足裝置應具有內外翻和內外旋功能

按1.2.2的要求進行測試，萬向踝足裝置應能實現內外翻5°以及內外旋3°以上的活動范圍，根據不同的范圍劃分為3個功能等級，如表1所示。

表1 萬向踝足裝置內外翻和內外旋功能等級對照表

1.3 臨床測試

1.3.1 步行測試

測試患者在穿戴樣腳20M崎嶇路面步行、順時針和逆時針扭轉上身90°等項目，假腳在這些項目的舒適度進行評估，滿分10分。

2 結果

2.1 儀器測試結果

福扭轉型飛毛腿EVO跖曲、背曲、內翻、外翻及旋轉的運動方向運動在跖曲、背曲、內翻、外翻及旋轉的運動方向運動的角度最大。福瑞達萬向踝足除內外旋方向上不理想外，其他指標都跟國際接軌，見表2。

表2 踝足裝置測試比較圖

2.2 臨床測試結果

瑞福扭轉型飛毛腿EVO得分最高，萬力飛毛腿EVO最低，兩者之間的差值比率達21.6%，見表3。

表3 踝足裝置臨床舒適度測試（分）

3 討論

通過對儀器測試和臨床測試結果的分析，發現瑞福扭轉型飛毛腿EVO不止在運動角度、舒適度上都有很好的表現。福扭轉型飛毛腿是一個獨立萬向踝的碳纖維腳板，其特殊的踝設置的扭力裝置，給予假腳更多內外翻和內外旋的角度，更能適應生活中的復雜路面，使得穿戴者快速接受地面回饋壓力，掌握假肢步態。單純對萬向功能來說，這款飛毛腿假腳各種數據都十分優秀，但由于安裝獨立踝關節，占用了約40公分的安裝空間，長殘肢的病患就不能夠使用。福瑞達萬向踝足在這幾款中價格實惠，除在內外旋角度上表現不理想外，是廣大普通患很好的選擇；但國產萬向踝足，符合國情并滿足了患者對萬向的需求，便于患者使用后更好地適應生活環境，提高生活質量。