防水小腿假肢的研究進(jìn)展

趙靜霞，趙天，崔晶蕾，劉景鑫

1. 吉林大學(xué) 護(hù)理學(xué)院 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，吉林 長春 130021；2. 吉林省假肢康復(fù)中心，吉林 長春 130000；3. 吉林省醫(yī)學(xué)影像工程技術(shù)研究中心，吉林 長春 130033；4. 吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，吉林 長春 130033

引言

殘疾人的概念通常解釋為：包括肢體、精神、智力或感官有長期損傷的人。這些損傷與各種障礙相互作用，可能阻礙殘疾人在與他人平等的基礎(chǔ)上充分和切實(shí)地參與社會(huì)[1]。中國殘聯(lián)做出的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)有殘疾人約為8296 萬，占總?cè)丝诘?%。此比例說明，平均15 個(gè)人當(dāng)中就有1 個(gè)殘疾人，殘疾人的人口數(shù)量和我國少數(shù)民族人數(shù)相當(dāng)。截止至2017 年，能夠享受康復(fù)服務(wù)的、辦理我國殘疾人證明的公民中，僅有肢體障礙殘疾人484.6 萬、精神障礙殘疾人125.9 萬、視力障礙殘疾人88.3 萬、智力障礙殘疾人71.3 萬、聽力障礙殘疾人40.7 萬、言語障礙殘疾人4.3 萬、多重障礙殘疾人35.5 萬[2]。由以上數(shù)據(jù)可知，肢體殘疾人群占大部分。

隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，假肢技術(shù)不斷由低級(jí)簡單向高級(jí)復(fù)雜方向發(fā)展，人們運(yùn)用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)及材料來制造性能更好的假肢，采用高精密的儀器設(shè)備來制造，是為了能夠提高假肢的實(shí)用性能，使之具備更完善的功能[3]。20 世紀(jì)90 年代以來，假肢技術(shù)飛速提升，無論從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造還是材料的選取都朝著更精密、更舒適和更符合個(gè)人要求的高技術(shù)、高性能、多功能方向發(fā)展。

我國假肢技術(shù)在新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的研究開發(fā)中也取得了一定的成果，如肌電假手從20 世紀(jì)60 年代開始起步，目前已形成一個(gè)實(shí)用的肌電控制假肢系列。在下肢假肢研發(fā)方面20 世紀(jì)90 年代研制了有液壓系統(tǒng)的下肢，采用復(fù)合材料制成了下肢運(yùn)動(dòng)假肢，并進(jìn)行了電流變液的智能下肢假肢的研究。實(shí)際上，假肢技術(shù)在不斷的發(fā)展進(jìn)步，例如，清華大學(xué)研究了采用肌電信號(hào)進(jìn)行路況識(shí)別的擺動(dòng)相控制智能假肢及人體運(yùn)動(dòng)圖象實(shí)時(shí)檢測；國內(nèi)已開始生產(chǎn)部分鈦合金連接件及關(guān)節(jié)，質(zhì)量接近國際水平；此外，為邊遠(yuǎn)地區(qū)截肢者開發(fā)的簡易小腿假肢已獲得成功[4]。但從我國假肢總的情況來看，高精尖技術(shù)產(chǎn)品仍然較少，在規(guī)格、品種、性能、質(zhì)量上與世界行業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距，最主要的是全國性長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃不夠完善，重點(diǎn)的高科技投入不夠全面，研究層次的挖掘不夠深入。假肢裝配的研發(fā)需要有以下缺一不可的必要條件：獨(dú)創(chuàng)應(yīng)用和發(fā)展這些產(chǎn)品專業(yè)知識(shí)和能力的專家，高層次、高水平研究和開發(fā)的隊(duì)伍。在高科技技術(shù)假肢產(chǎn)品的推廣應(yīng)用上，研究的重點(diǎn)是開發(fā)性能好、質(zhì)量高、能取代進(jìn)口假肢的“拳頭產(chǎn)品”，大膽借鑒、大膽引進(jìn)國外的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，要有計(jì)劃、有分工、有選擇、有重點(diǎn)。我國假肢行業(yè)“三新”的研究和開發(fā)應(yīng)以縮小生產(chǎn)技術(shù)的差距、服務(wù)質(zhì)量的差異為目標(biāo)，努力追趕國際水平[5]。優(yōu)先解決肢殘人需求量大的問題，且要爭取做到一般家庭均能夠支付得起的假肢產(chǎn)品的更新?lián)Q代，開發(fā)新一代適用面更廣的產(chǎn)品和便于集中生產(chǎn)見效快的假肢標(biāo)準(zhǔn)零部件的專項(xiàng)高技術(shù)假肢產(chǎn)品；完成骨骼式下肢系統(tǒng)各類關(guān)節(jié)件、連接件的開發(fā)生產(chǎn)，使其現(xiàn)代化假肢產(chǎn)品完全能夠國產(chǎn)化。在假腳高技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)方面，在碳素纖維復(fù)合材料、硅橡膠、鈦合金、熱塑板材等新型材料取得突破性進(jìn)展，個(gè)別產(chǎn)品達(dá)到與國際同步，促進(jìn)假肢行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化升級(jí)[6]。

裝配假肢僅僅是截肢者康復(fù)過程中的一部分，近年來我國各醫(yī)療機(jī)構(gòu)不僅在理論上統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)，而且許多假肢制作單位都開設(shè)了康復(fù)門診、體療、理療、功能訓(xùn)練等項(xiàng)目，配合假肢的裝配，提供假肢裝配者的使用和恢復(fù)等康復(fù)訓(xùn)練。各個(gè)醫(yī)院也相繼設(shè)立了義肢矯形科，這就把截肢者的綜合康復(fù)向前推進(jìn)了一大步，從而使假肢的功能得到更好的發(fā)揮。把假肢納入綜合康復(fù)的范疇，這是假肢概念的一大改變。

1 防水小腿假肢的構(gòu)造

1.1 防水小腿假肢的組成部分

防水小腿假肢由五個(gè)部分組成： PVC 裝飾外套、接受腔、懸吊部分、小腿連接部分、假腳和踝。殘肢和假肢之間的紐帶被稱之為接受腔，它通過包容殘肢的體積，來實(shí)現(xiàn)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。懸吊部分（膝上環(huán)帶）使假肢懸吊在殘肢上，假腳的作用不僅滿足美觀要求，減輕患者的心理壓力，而且要滿足行走功能的要求，滿足患者的身體需求，它可分為靜踝腳、單軸腳、多軸腳等[7]。

1.2 防水小腿假肢的功能

小腿連接部分把接受腔和假肢連接起來，它具有以下功能：① 正確連接假腳和接受腔；② 將病人體重從接受腔傳遞到假腳上；③ 使腿美觀；④ 防水防汗，滿足使用者日常的涉水要求，包括洗澡、游泳等。

1.3 分類

1.3.1 根據(jù)構(gòu)造分類

根據(jù)構(gòu)造小腿假肢可分為殼式假肢、骨骼式假肢及具有特殊使用功能的防水小腿假肢，各類假肢的構(gòu)造、所用材料及連接方式均不相同。

（1）殼式假肢（也稱外骨骼式假肢）。它用殼體來承受載荷，并且殼的外形制成人體肢體的形狀。小腿假肢通常用玻璃增強(qiáng)材料、碳纖增強(qiáng)材料、鋁或聚乙烯板材做成。其中鋁、聚乙烯板材或碳纖做成的小腿假肢通常是空心的[8]。

（2）骨骼式假肢（又稱內(nèi)骨骼式假肢或組件式假肢）。用一條金屬管或塑料管將接受腔、假腳和踝連接起來，所有壓力都通過連接管傳遞；裝飾外套使用柔軟的海綿制作，使假肢看起來更逼真[9]。

（3）具有特殊使用功能的防水小腿假肢。采用骨骼式或殼式假肢連接方式，不同的是裝飾外套采用PVC 材料，能做到防水防汗，滿足日常的基本需求，這類假肢的接受腔和SACH 腳以及膝和小腿部都是使用合成樹脂材料制作而成的。這種小腿假肢的應(yīng)用實(shí)例很多，特別是兒童截肢患者為了參加義務(wù)教育課程規(guī)定的夏季游泳課程（國內(nèi)未規(guī)定）[10]。另外，炎熱的夏季很多人喜歡待在水里游泳，而且基本每天要洗澡，但是平常的小腿假肢是不防水的，由此推斷防水小腿假肢的需求量十分可觀。

1.3.2 根據(jù)種類分類

根據(jù)種類可將小腿假肢分為傳統(tǒng)型小腿假肢、髕韌帶承重小腿假肢、總表面承載力（Total Surface Bearing，TSB）全接觸式小腿假肢和卜造腓骨運(yùn)動(dòng)（ProstheSe Fibiale Kegel，PTK）小腿假肢。

（1）傳統(tǒng)型小腿假肢。采用插入式接受腔，假肢為外殼式結(jié)構(gòu)，設(shè)有金屬的膝鉸鏈和皮革制作的大腿上靿。穿戴時(shí)依靠大腿上靿勒緊固定，因此會(huì)導(dǎo)致血液循環(huán)不暢，而且接受腔的適配也不夠合理，與殘肢的接觸不夠全面[11]；但有小腿鉸鏈穩(wěn)固膝關(guān)節(jié)，負(fù)重能力強(qiáng)，假肢的適用范圍較寬，生產(chǎn)成本也較低。

另外，根據(jù)接受腔用材不同，這種假肢可分為皮小腿假肢、鋁小腿假肢、木小腿假肢等。目前各地假肢廠生產(chǎn)的傳統(tǒng)小腿假肢所占數(shù)量已不多，主要是鋁小腿假肢[12]。皮小腿假肢，因其腔體柔軟、舒適且保溫性較好，較適宜北方患者使用。木小腿假肢透氣性好，不易變形，便于清洗，仍有一些患者樂于使用。

（2）髕韌帶承重小腿假肢。現(xiàn)代假肢的最早期產(chǎn)品，它以髕韌帶為主要承重部位（接受腔前壁開有凹槽），采用樹脂復(fù)合材料層積抽真空成型接受腔，去掉了金屬膝關(guān)節(jié)鉸鏈和大腿上靿。因此，較之傳統(tǒng)小腿假肢，不僅變插入式接受腔為口型與殘肢服帖、重點(diǎn)部位承重的接受腔，更符合人體的生理解剖要求，而且除去了大腿上靿的束縛，減少了對(duì)血液循環(huán)的影響，穿戴也較舒適方便[13-14]。髕韌帶承重小腿假肢按其接受腔的懸吊方式，又分為PTB（環(huán)帶式）、KBM（楔子式）、PTES（包膝式）三種。① PTB小腿假肢是帶有髕上環(huán)帶的髕韌帶承重小腿假肢，適用于小腿中部截肢的患者；② 小腿假肢是包膝式髕韌帶承重小腿假肢，其接受腔前壁延伸到髕骨上緣，包裹住髕骨，接受腔兩側(cè)亦延伸到股骨內(nèi)外髁上緣[15]，這種小腿假肢的懸吊性能好，可用于小腿殘肢過短的截肢患者；③ KBM 小腿假肢是楔子式髕韌帶承重小腿假肢，其接受腔前壁止于髕骨下緣，兩側(cè)成翼狀突起，延伸到股骨內(nèi)外髁上緣，在內(nèi)上壁設(shè)有一個(gè)可拆卸的符合股骨內(nèi)髁形狀的楔形板，當(dāng)殘肢穿進(jìn)接受腔后，再插入楔形板，而起到懸吊固定作用[16]，這種小腿假肢只是采用了與PTES 不同的懸吊方式，穿著外觀略好于PTES，也適用于小腿殘肢過短的截肢患者。

（3）TSB 全接觸式小腿假肢。其主要特點(diǎn)是在專門的承重取型架上殘肢承重狀態(tài)下取型，因此其接受腔具有全表面接觸，承重合理的特點(diǎn)。TSB 全接觸式小腿假肢接受腔的兩側(cè)面適當(dāng)向上延伸，可不用髕上環(huán)帶懸吊，能適用于各部位小腿截肢的患者[17]。

（4）PTK 小腿假肢。近年來，綜合髕韌帶承重小腿假肢和全接觸式小腿假肢的特點(diǎn)發(fā)展成了PTK 小腿假肢。在進(jìn)行接受腔取石膏型時(shí)要用專門的壓塊緊緊地壓住股骨內(nèi)髁。PTK 接受腔的形式類同KBM，前壁向上延伸到髕骨上緣，但在髕骨處開槽；兩側(cè)壁向上延伸到股骨內(nèi)髁且具有一定彈性，在股骨內(nèi)上髁上緣有一向內(nèi)凸起楔狀突起，起懸吊作用；接受腔的內(nèi)襯套似PTES，做成整體包膝式。這種小腿肢承重合理，懸吊力強(qiáng)，活塞作用小，穿脫方便，能適用于各部位小腿截肢（包括殘肢過短）的患者[18]。

1.4 防水小腿假肢的主要應(yīng)用材料

1.4.1 高密度聚乙烯

目前，由于聚乙烯具有容易壓模、熱塑成形，且價(jià)格便宜、便于制作普及型小腿假肢等特點(diǎn)，它逐漸成為制作接受腔的常用材料。使用聚乙烯管材制作的普及型小腿假肢堅(jiān)固、輕便、耐用、價(jià)格低廉。

1.4.2 聚乙烯泡沫塑料

聚乙烯泡沫塑料是一種合成泡沫材料，廣泛用于做內(nèi)襯套，加熱后可以直接套在修磨好的石膏陽形上成型，聚乙烯泡沫為殘肢提供了一個(gè)減振面，使患者穿著更舒適[19-21]。

1.4.3 木材

通常都有內(nèi)硬木龍骨，使腳體堅(jiān)固。

1.4.4 布料

布料用作殘肢襪套、布帶、腹帶和上肢的肩帶。殘肢襪通常用毛料、棉和人造纖維及其它合成材料混合制作。它們的作用是使皮膚干燥，墊起殘肢，減少剪力和縮小體積以改善適配。

1.4.5 PVC材料

PVC 材料即聚氯乙烯，它是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，PVC 為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，支化度較小，對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差。根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑料可呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。由于其具有以上特性，不僅滿足了經(jīng)濟(jì)需求，也滿足了假肢的美觀、舒適需求[22]，是防水假肢中應(yīng)用較多的材料。

1.4.6 合成樹脂

合成樹脂，是一種人工合成的一類高分子量聚合物，也是兼?zhèn)浠虺^天然樹脂固有特性的一種樹脂。防水假肢中接受腔和SACH 腳以及膝和小腿部都是使用合成樹脂材料制作而成的。特別是截肢兒童參加義務(wù)教育課程規(guī)定的夏季游泳課程，以及喜歡游泳患者由于平常的假肢不能滿足防水需求，因此合成樹脂制作的防水假肢的必將大受歡迎。

1.4.7 聚氨酯

聚氨酯全名為聚氨基甲酸酯，是一種高分子化合物。硬質(zhì)聚氨酯PU 塑料質(zhì)輕、隔音、絕熱性能優(yōu)越、耐化學(xué)藥品，電性能好，易加工，吸水率低。它主要用于建筑、汽車、航空工業(yè)、保溫隔熱的結(jié)構(gòu)材料。聚氨酯彈性體性能介于塑料和橡膠之間，具有耐油、耐磨、耐低溫、耐老化以及硬度高、有彈性的特點(diǎn)。主要用于制鞋工業(yè)和醫(yī)療業(yè)，還可以制作粘合劑、涂料、合成革等[23]。

2 防水小腿假肢的研究進(jìn)展

小腿假肢是脛腓骨截除病人配置的重要輔助器具，是幫助病人失去足部克服功能障礙的體外裝置。小腿截肢病人穿上小腿假肢能更好地回歸社會(huì)、參與社會(huì)活動(dòng)、提高生活質(zhì)量[24]。常規(guī)小腿假肢，如圖1 所示。

圖1 常規(guī)小腿假肢

小腿假肢的假腳是補(bǔ)償病人失去足部的主要部件。能仿生出人體足部的折背屈、內(nèi)外翻、前腳掌蹬離等功能。接受腔是包容殘肢、承重、懸吊、傳遞運(yùn)動(dòng)的部件。小腿管和管接頭是連接假腳和接受腔的部件。外裝飾物和外裝飾襪子（假肌肉）是補(bǔ)償肢體輪廓的部件[25]。

隨著科技的進(jìn)步，小腿假肢的仿生功能克服了截肢病人的很多功能障礙，能讓病人解放雙手、快速行走。適配良好的假肢患者行動(dòng)與健康人無異，很難被看出是穿戴假肢的病人，可以參與社會(huì)的各種活動(dòng)。但由于假肢的部件材料由金屬、彈性橡膠、皮革、織物、木材、海綿等材質(zhì)制成，假肢的防水性能不夠完善，病人在洗澡時(shí)仍會(huì)遇到很多障礙[26]。洗澡時(shí)病人需要脫下假肢，坐立或者單腿站立洗澡，極易滑到，造成了多種傷害。據(jù)市場調(diào)研，患者均反饋，在家庭常規(guī)使用過程中可以克服此類問題，坐著洗澡，洗好后讓家屬把假肢遞過來穿上。但是在外出的條件下極為不便，南方居住的患者對(duì)洗澡的需求更大，夏季炎熱，一天需要多次淋浴，沒有合適的防水小腿假肢極為不便。部分假肢裝配公司也能生產(chǎn)洗澡腿，如圖2 所示。

常規(guī)洗澡腿可以幫助部分患者解決洗澡問題，它沒有連接件，接受腔末端用發(fā)泡劑發(fā)出病人小腿的長度，然后再打磨發(fā)泡劑，磨出患者小腿的輪廓；再沾一塊木塊，木塊也需要磨到踝上的尺寸；然后套上薄膜，在打磨好的小腿輪廓外抽一層樹脂；把木塊拽下，再掏空接受腔末端的樹脂；然后連接靜踝腳板或者木膠腳（腳板仿生功能很低）。這樣的洗澡腿可以幫助病人實(shí)現(xiàn)雙腿站立洗澡，但這樣洗澡腿制作工藝很繁瑣，假腳的功能性很低。患者穿這樣的腿能滿足的日常生活需要僅限于洗澡[27]，患者日常生活還需要再制作一個(gè)功能好的假肢。患者出差時(shí)需要攜帶兩條假肢，對(duì)于患者仍有很多不便之處。近幾年美國生產(chǎn)出防水洗澡小腿便在此基礎(chǔ)上得以改進(jìn)，如圖3 所示。

圖3 美國產(chǎn)防水洗澡腿假肢

新型防水洗澡腿的優(yōu)勢在于磨好的小腿輪廓外直接套上PVC 外裝飾套，這樣的洗澡腿方便，患者只需要做一條假肢便得以滿足。因?yàn)樗梢赃B接任何功能好的腳板，工藝也很簡單，裝配技師只需要把假肢外裝飾襪換成PVC 外裝飾套。患者穿這樣的假肢可以站著淋浴，在浴室隨意走動(dòng)，完全性的防水大大方便了廣大患者。不過，這樣的小腿裝飾外套美國售價(jià)1000 美金，對(duì)不少患者來說很昂貴。因此，研發(fā)此類裝飾外套的需求極大。而降低防水小腿假肢價(jià)格進(jìn)行普遍推廣，對(duì)實(shí)現(xiàn)小腿截肢病人的小腿假肢配置上這樣的防水裝飾性外套，讓他們的生活在洗澡方面無憂具有重要意義。

3 總結(jié)

防水小腿假肢研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步、產(chǎn)品的不斷完善，是帶給小腿截肢患者的最大福音，防水小腿不僅免除洗澡時(shí)拆卸的不便，能防水防汗更加衛(wèi)生，能在游泳時(shí)佩戴，也為截肢的水下工作者提供重拾工作的機(jī)會(huì)，同時(shí)為患者提供更多的生活便利和空間。除此之外，防水假肢也給那些無法得到真肢的人予以某種心理及生理上的有限補(bǔ)償。