大腿假肢遠程加工中計算機輔助設計與制造系統的應用研究

李亞

（山東省假肢矯形康復中心（天泉大廈），山東 濟南 250014）

截肢患者，相當一部分居住在偏遠山區，或者是沒有條件安裝假肢的地方，大大影響了其日常生活，降低患者生活質量。近些年，隨著科學技術的不斷發展，計算機輔助設計與制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）技術快速發展，逐漸取代傳統假肢制造方法，為實現大腿假肢遠程加工創造條件，有助于解決偏遠地區大腿截肢患者裝配假肢的問題。2017年1月至2018年3月期間，本研究將11例患者作為研究對象，經回顧性分析，探討評價大腿假肢遠程加工中計算機輔助設計與制造系統的應用價值，現將研究情況總結如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年1月至2018年3月期間，回顧性選擇11例大腿截肢患者作為研究對象，其中，7例男性患者，4例女性患者，最小18歲，最大56歲，平均（31.8±3.82）歲，身高160～175cm，平均（167.4±3.91）cm，體重54～70kg，平均（60.1±5.83）kg。8例第1次配裝假肢，3例第2次配裝假肢。研究過程中，應用計算機輔助設計，全部制作成坐骨包容接受腔形式，坐骨支撐位呈囊狀包容坐骨，口型圈為長橢圓形。

1.2 方法

針對大腿假肢傳統手工制作，流程包含測量——修型——制作——適配四大環節。應用CAD/CAM系統加工，相比傳統方法，在修型及制作方面均有較大的差別。對于修型，一般情況下，利用專用軟件內置大腿模型，根據患者殘肢尺寸，進行適當修改與匹配。而制作過程，于數控加工中心，直接對大腿假肢接受腔型號進行加工處理。本次研究中，采用的是法國Rodin4D假肢矯形器專業CAD/CAM系統。其中，CAD內設計有不同類型的大腿假肢接受腔模型，利用軟件的尺寸修改功能、接受腔角度調整功能與模擬手動修型功能，適當修改大腿假肢接受腔模型，促使內置模型與實際殘肢形狀更加貼合，確保大腿假肢接受腔實際穿戴匹配。CAM系統為七軸數控加工中心，根據固定尺寸，加工處理聚氨酯硬質泡沫圓柱形毛坯，促使毛坯轉化成設計好的大腿假肢接受腔模型。

大腿假肢遠程加工中，測量尺寸是合理應用計算機輔助設計與制造系統的前提與保障，也是獲取殘肢特征的重要環節。安排經驗豐富的假肢技師測量殘肢尺寸，制作、設計假肢過程中，需統一尺寸表，規范標準性測量流程，指導患者健側上肢將專用取型架扶住，骨盆保持水平站立，殘肢伸直并內收。（1）測量圍長：借助皮尺，經由殘肢內側會陰水平測量殘肢圍長，朝著下方，間隔5cm，測量圍長，直至殘肢末端。（2）測量寬度：應用游標卡尺，從坐骨結節開始，直至股骨大轉子下，測量對應位置的寬度，并測量坐骨結節至髂前上棘下、會陰至大轉子上方的寬度，且用直尺測量會陰寬度。（3）測量長度：通過游標卡尺，測量殘肢長度。測量結束后，單獨描述殘肢其他特殊情況，例如，某一部位有壓痛點、瘢痕、皮膚粘連等。

1.3 評價標準

安排同一假肢技師對大腿假肢進行組裝，其中，大腿假肢零配件由奧托公司提供，如TK2000七軸膝關節與Flex碳纖腳板。參照《大腿假肢裝配》項目五內容十七“評估假肢功能”中的相關內容，評估大腿假肢接受腔靜態適配情況，共包括8個評估項目，滿足則計1分，滿分8分，評分越高，表示大腿假肢接受腔適配性越高。

2 結果

關于本組11例患者大腿假肢接受腔靜態適配情況，詳見表1。

表1 分析評估本組11例患者大腿假肢接受腔靜態適配情況[n，%]

由表1可知，本組11例患者，在殘肢包容與殘肢無壓痛方面，滿意度高，但局部仍存在些許問題。其中，2例患者坐骨結節并沒有位于正確的坐骨包容面內，1例患者接受腔過松，4例患者接受腔外側與殘肢臀肌部位接觸欠緊密，3例接受腔懸吊存在問題，1例患者殘肢末端懸空，未全接觸接受腔，且2例患者自身不太滿意。

3 討論

大腿假肢（Artificial Thigh）指大腿截肢的假肢，適用于從坐骨結節下10cm至膝關節間隙上8cm范圍內的截肢者。截肢患者，喪失了正常膝關節，大腿截肢后，諸多功能喪失，但若配上適宜的假肢，經系統性訓練，患者步行步態基本上可恢復，裝配高性能的假肢，不但可騎自行車，而且可跑步，適當參與體育運動。其中，假腳、踝關節、膝關節、接受腔、懸吊裝置等是組成的大腿假肢主要要素，大腿假肢的結構復雜，可應用不同的接受腔和膝、踝等，因此，假肢的品種較多，如傳統式大腿假肢和現代組件式大腿假肢，外殼式大腿假肢和骨骼式大腿假肢。

下肢截肢患者的正常生活受到不同程度上的影響，降低了患者生活質量。大腿假肢在一定程度上，可解決下肢截肢患者的日常生活問題，可提高患者自理能力，促使患者重新回到社會。近些年，相關學者致力于大腿假肢遠程加工中計算機輔助設計與制造系統應用的研究，并取得了一定成效。本研究顯示，CAD/CAM系統用于大腿假肢遠程加工中，具有可行性。將臨床裝配點設置于不具備安裝假肢的地方，測量大腿假肢患者的相關尺寸數據，最后檢查接受腔適配情況，在具備中心加工系統的地方，借助專業假肢修型軟件，選擇最優大腿假肢接受腔數據模型，根據患者實際殘肢尺寸，進行適當修改，盡量匹配數字模型與患者殘肢，最后，經由加工中心，加工處理模型，按照正常流程，制作、組裝大腿假肢，并及時送至臨床裝配點，予以適配。大腿假肢手工制作，主要依賴于技師的實踐經驗及手感，制作過程中，受多方面不確定因素干擾，如石膏修型順序、石膏繃帶纏繞方法。與此同時，利用計算機進行遠程加工，也存在不確定性因素，如殘肢尺寸測量準確性、修改過程是否能夠體現殘肢原始性狀等。今后，假肢技師需不斷總結提高專業假肢修型軟件，減少軟件誤差，盡最大程度提高假肢遠程加工效率，為殘疾人士提供一種新的假肢安裝途徑，服務于偏遠地區的殘疾人。

綜上，大腿假肢遠程加工中，計算機輔助設計與制造系統的應用價值高。當然，本次研究樣本例數少，缺乏代表性，因此，關于大腿假肢遠程加工中計算機輔助設計與制造系統的應用效果，還需臨床進一步研究。