现代假肢的技术特点与发展趋势

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假肢技术的研究热点及发展趋势分析

假肢技术的研究热点及发展趋势分析

假肢技术的研究热点及发展趋势分析指导老师:王小峰摘要:随着社会的不断发展,假肢技术的突破逐渐得到了人们的关注。

它能够作为缺损肢体的替代品,为残疾人士提供了极大的便利。

传统的假肢技术存在着许多弊端,主要表现为功能过于简单、外形笨重、操作不便等等。

因此,现代化的假肢技术渐渐得到了深入,朝着智能化、自动化的方向发展,以期能够使患者重新站立起来。

本文针对假肢技术的研究热点,对其发展趋势进行分析。

关键词:假肢技术;研究热点;发展趋势郑州大学大学生创新创业训练计划资助项目为了能够帮助更多的残疾人士,给予他们正常生活的机会,假肢技术的研究是必不可少的。

但现有的假肢装配无法满足人们的基本要求,它只能够起到一些辅助支撑作用。

因此,我国专家加大了对智能化假肢的研究投入,从材料的选择入手,以期制作出更加轻便、更贴近人体的假肢。

1 假肢技术的发展现状不同国家对假肢技术的研究时间是不一的。

就我国来说,假肢技术的起步相对较晚,尤其是智能假肢的制造,是从上个世纪80年代才开始的。

最初的发起单位是清华大学,专家在关节控制的基础上对各部位的连接程序进行测试,观察在电动摩擦的前提下是否能够起到相应的控制作用。

这项活动也作为假肢技术的开端,引起了更多人的重视。

接下来的十年中,上海理工大学与中南大学的教授分别提出了膝关节角度理论与仿生人工腿,为假肢技术的深入提供了依据。

近几年来,我国的假肢技术也愈发精进,能够为更多有缺陷的人群提供综合性服务。

但值得注意的是,智能化假肢技术还没有完全得到普及,一般人无法承受优质假肢的价格,无法满足高性能对人体的需求。

2 假肢技术的发展趋势2.1 智能化发展现有的假肢技术逐渐朝着智能化的方向发展,它不仅体现在材料的选择上,更加在应用上有着突出的效果。

从人体的运动规律上来讲,它需要各关节的配合才能够完成。

某一部位受到了伤害,都会影响肢体的发展与完善。

因此,智能化的假肢技术将这几部分考虑了进去,实现运动轨迹的模仿。

假肢研发的进展及应用前景

假肢研发的进展及应用前景

假肢研发的进展及应用前景随着科技的不断进步,假肢技术也在不断创新与发展。

在过去,假肢仅仅是为残疾人提供基础的行走及支撑功能,如今,随着科技技术的进步和全球化各国假肢比赛的涌现,人工肢体正在变得越来越智能、高效、更接近自然,并且应用范围也越来越广泛。

本文将探讨现有假肢的研发进展及其未来的应用前景。

一、假肢研发的进展1.生物学的进展首先,一个假肢必须指导并响应人的意志,进行精密的动作。

为此,先进的假肢需要使用复杂的控制系统,其效果取决于肌电接口的最新技术。

肌电接口是假肢的控制系统,可通过固定在肌肉上的电极与真肢模拟的电信号来判定如何移动假肢中的运动器官。

而且,随着单元化操作系统和人工智能的发展,将开启量子计算机的普及,使得假肢的边缘成为现实。

2.机械学进步目前,仿生学技术正在飞速发展,涉及到大量的机械学研究。

比如,使用传感器技术来确定应当如何运动可以使假肢更灵活,从而适应多种场景。

在诸如绘画、骑车或运动等特定活动中,这种速度够快、反应够快的身体部位比传统肢体要灵活得多。

3.智能材料的研究智能材料可以根据超声波、光、热等外部刺激以不同方式卷曲、弯曲、伸展。

智能材料还有许多其他的可能性。

其主要是应用材料科学和机械物理学研究的需要,进行了大量的先进研究,包括生物循环、植物、医药、机器人和电子工程等多个领域。

二、假肢应用前景假肢不仅用于残疾人,也可以被运用到各种场合。

以下是几个普通人能够应用这种技术的特定场合。

1. 运动训练运动训练领域是一种应用假肢的新兴领域,它通过安装假肢以增强特定的肌肉群,从而改善姿态和平衡,从而帮助运动员提高比赛的竞争力。

2. 精密手术手指、脚趾等部位被替代,使医生可以更方便、更准确地进行手术。

3. 工业应用假肢同样可以用于工业应用,比如在危险或繁重的环境中替代人类手臂和腿。

例如,当您需要深入密闭的空间,并且您的手臂需要弯曲和旋转时,机器人假体比人类手臂更适合此任务,而且不会因为受伤而降低操作效率。

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势
假肢与矫形器技术是医学领域中的一项重要技术,它们可以帮助那些失去肢体或者需要矫正身体姿态的人们重新获得自由和自信。

随着科技的不断发展,假肢与矫形器技术也在不断地更新和改进,为更多的人们带来希望和福音。

假肢技术已经非常成熟,可以根据不同的需要和情况,为患者提供各种不同类型的假肢,如手臂、腿部、脚部等。

这些假肢不仅可以帮助患者恢复日常生活的能力,还可以提高他们的自信心和社交能力。

同时,随着3D打印技术的发展,假肢的制造成本也在不断降低,更多的人们可以获得假肢的帮助。

矫形器技术也在不断地发展和改进。

矫形器可以帮助患者矫正身体姿态,改善身体功能,减轻疼痛和不适。

目前,矫形器技术已经可以根据患者的具体情况,为他们提供个性化的矫形器,使治疗效果更加显著。

同时,随着智能化技术的发展,矫形器也可以实现智能化控制,更加方便患者的使用和管理。

未来,假肢与矫形器技术的发展趋势将更加智能化和个性化。

智能化技术可以使假肢和矫形器更加智能化,实现更加精准的控制和管理。

个性化技术可以根据患者的具体情况,为他们提供更加个性化的假肢和矫形器,使治疗效果更加显著。

同时,随着生物医学技术的不断发展,假肢和矫形器的材料和制造技术也将不断更新和改进,
为患者提供更加舒适和安全的治疗方案。

假肢与矫形器技术是医学领域中的一项重要技术,它们可以帮助那些失去肢体或者需要矫正身体姿态的人们重新获得自由和自信。

随着科技的不断发展,假肢与矫形器技术也在不断地更新和改进,为更多的人们带来希望和福音。

新型假肢的设计与开发技术

新型假肢的设计与开发技术

新型假肢的设计与开发技术随着科学技术的不断发展,人们对于假肢的要求也越来越高。

传统的假肢虽然可以帮助残疾人恢复部分功能,但是由于其设计、材料等方面的限制,其适用范围和使用效果都受到较大的影响。

而新型假肢的设计与开发技术的不断创新,为残疾人带来了更好的使用体验和更高的生活质量。

一、新型材料的应用传统假肢一般使用金属、木材等较为传统的材料,重量较大,佩戴起来不够舒适,并且容易磨损,需要频繁更换。

而新型假肢采用的是轻质材料,例如碳纤维和钛合金等,在材质上彻底解决了重量问题,非常符合体内外轮廓并具有较高的抗拉强度和稳定性,大大提高了使用的效果和舒适度。

二、自然动作还原技术新型假肢最大的特点在于其可以通过高科技的技术来还原并模拟自然动作。

例如,通过采用人工智能和计算机技术,可以实现电子腕关节的扭转和外展,从而模拟人体的自然动作。

这项技术使假肢和人体融为一体,增强了残疾人的自信心和自尊心。

三、嵌入式传感器技术传统假肢缺乏科技感,即使使用了进口高新材料,但在使用和控制上还是比较简单,无法满足残疾人对自由行动的需求。

新型假肢采用了嵌入式传感器技术,实现了假肢的自动控制和调节,用户可以通过自己的意念来操纵假肢,实现自由行动。

这种技术不但可以增加残疾人的活动范围,也提高了假肢自身的可靠性和安全性。

四、3D打印技术在新型假肢的制造中,3D打印技术扮演了重要的角色。

通过3D打印技术,可以根据身体不同部位的具体情况进行制造,并能够精确和立体地还原出用户的身体结构,假肢的舒适性和使用效果都有了大幅提升。

五、康复运动辅助技术新型假肢不仅可以辅助残疾人进行日常活动,还可以提供康复训练,帮助残疾人恢复肢体功能和自主行动的能力。

例如,一些智能假肢不仅可以让残疾人像正常人一样行动,还可以记录运动数据,为康复训练提供数据分析和参考,从而让康复理梦效果更佳。

六、结语新型假肢的设计与开发技术带来了重大的变革,让残疾人在日常生活中感受到越来越接近正常人的便利和自由。

智能假肢的研究与发展

智能假肢的研究与发展

智能假肢的研究与发展随着科技的迅猛发展,智能假肢成为了一个备受瞩目的领域。

智能假肢的研究与发展,无疑是一个既充满挑战又富有希望的领域。

在这篇文章中,我们将会探究智能假肢的现状、发展趋势以及未来前景。

1. 现状智能假肢是一种高度先进的技术产物。

这种技术产物借助了先进的电子技术、微处理器技术和人工智能技术的支持,能够较为自然地模拟出人体肢体的运动状态。

目前,已有大量的智能假肢产品面世。

不过,面对当下的市场,“没有一副完美无缺的智能假肢。

”典型的智能假肢的功能有很多限制,比如与神经系统的连接和传输速度、持久性和能源供给等等问题。

还有就是,智能假肢的成本也较高,难以在较短时间内为大众普及。

2. 发展趋势在技术的推动下,智能假肢市场也在不断壮大。

智能假肢的研究方向可分为以下几个方面:首先,深度学习和人工智能的应用在智能假肢方面将会大有可为。

目前的智能假肢大多还是单纯的机械结构,而不是真正的“智能”产品。

但随着深度学习和人工智能的进一步发展,智能假肢的智能化水平将会不断提高,精准性和自适应性将得到显著提高。

其次,神经控制智能假肢的研究也是另一个热点。

这种智能假肢将直接与人体神经系统连接,通过实时信号处理,从而模拟出和人体肢体相似的运动,并实现更加精准的控制效果。

另外,仿生设计也是智能假肢的一个趋势。

仿生设计的原理是:从自然界中汲取灵感,将生物学的智慧融入产品设计当中。

在智能假肢的研究方面,仿生设计可帮助开发者更加精准地模拟出人类肢体运动状态,从而达到更加自然的效果。

3. 未来前景智能假肢的未来是充满潜力的。

智能假肢在体育、军事、及健康行业的广泛应用,以及为更多残疾人带来新的希望,都将成为智能假肢未来发展的重要驱动力。

智能假肢还有更多的发展前景。

有人预测,未来智能假肢能够实现与人体肢体相似的运动水平。

它们将可以像人类肢体一样精确,并且可以进行多种不同的运动方式。

此外,智能假肢也将会为手术医生提供更加高效、精准、安全的手术手段。

2024年假肢市场调研报告

2024年假肢市场调研报告

2024年假肢市场调研报告1. 引言1.1 背景介绍假肢是指用于替代或修复身体缺失或残疾的肢体的人工装置。

随着医疗技术的进步和人们对生活质量的要求提高,假肢市场正迅速发展。

本报告将对假肢市场进行调研分析,以了解市场规模、发展趋势和主要参与者等相关信息。

1.2 研究目的本报告旨在全面了解假肢市场的现状和未来发展趋势,为相关企业和投资者提供参考意见。

通过调研市场需求、竞争格局和政策环境等因素,帮助决策者做出明智的业务决策。

2. 假肢市场概况2.1 市场定义假肢市场是指销售和使用各种类型和材料的人工肢体的市场。

这些人工装置通常由炭纤维、复合材料或金属制成,旨在恢复身体功能并提高生活质量。

2.2 市场规模根据我们的调研数据显示,全球假肢市场在过去几年里保持了稳定增长。

根据行业报告,市场规模预计将在2025年达到X亿美元。

2.3 市场动态假肢市场的主要驱动因素包括人口老龄化、战争伤残和交通事故等因素。

这些因素导致了残疾人群体的增加,进而推动了假肢市场的发展。

3. 假肢市场需求分析3.1 消费者需求消费者对假肢的需求主要集中在以下几个方面:•恢复功能:假肢应能有效替代或修复受损肢体的功能,帮助患者恢复正常活动能力。

•轻便舒适:消费者对于假肢的重量和舒适性有较高的要求,希望能够轻便且适应各种活动场景。

•美观外观:假肢的外观设计也是消费者关注的要素之一,希望能够与自然肢体相似或具有时尚美感。

3.2 市场分割根据假肢种类和功能,市场可以分为以下几个主要部分:•上肢假肢:主要用于修复手臂、手指等上肢缺失或残疾。

•下肢假肢:主要用于修复腿部、脚部等下肢缺失或残疾。

•运动假肢:专门设计用于运动和运动竞技的假肢,如跑步能量回收假肢等。

4. 假肢市场竞争格局4.1 企业竞争目前,全球假肢市场存在较多的企业竞争。

主要参与者包括:•Össur•奥特博特(Otto Bock)•Fillauer LLC•Hanger Inc.•亨廷顿(HDT Global)•罗彻斯特以及其他地区的本土企业4.2 行业创新近年来,假肢行业注重技术创新和产品更新以满足不同消费者需求。

假肢市场行业报告

假肢市场行业报告

假肢市场行业报告假肢市场是一个不断发展和变化的行业,随着科技的进步和人们对残障人士需求的关注不断增加,假肢市场也在不断扩大和创新。

本报告将对假肢市场的发展趋势、竞争格局、技术创新等方面进行分析,以期为相关行业提供参考和指导。

1. 假肢市场的发展趋势。

随着人口老龄化和交通事故频发,假肢市场的需求不断增加。

根据市场研究机构的数据显示,全球假肢市场规模从2015年的约20亿美元增长到2020年的约25亿美元,年均增长率达到4%。

其中,美国、日本、德国等发达国家是假肢市场的主要需求国家,而中国、印度等新兴市场也呈现出快速增长的态势。

另外,随着3D打印技术的应用和发展,定制化假肢的制造成本不断降低,这也为假肢市场的发展提供了新的机遇。

未来,假肢市场有望进一步扩大,并呈现出多样化、个性化的发展趋势。

2. 假肢市场的竞争格局。

目前,全球假肢市场的竞争格局相对分散,主要竞争者包括医疗器械公司、技术公司和专业假肢制造商。

在发达国家,一些知名的医疗器械公司如奥特康、欧姆龙等在假肢市场占据一定的市场份额,而在新兴市场,一些本土的假肢制造商也逐渐崭露头角。

此外,技术创新也成为竞争的关键。

随着智能化、轻量化、舒适性等需求的增加,一些科技公司开始涉足假肢市场,并通过研发新材料、智能传感器等技术来提升产品的竞争力。

3. 假肢市场的技术创新。

在假肢市场,技术创新是推动行业发展的关键驱动力。

目前,随着材料科学、生物医学工程等领域的不断进步,假肢的材料、结构、功能等方面也在不断创新。

例如,一些公司利用先进的材料如碳纤维、生物医用材料等来制造假肢,以提高产品的舒适性和耐用性。

同时,一些智能假肢也开始出现在市场上,通过搭载传感器、智能控制系统等技术,使假肢能够更好地模拟人体的运动和感觉。

另外,3D打印技术的应用也为假肢市场带来了新的变革。

传统的假肢制造需要经过多道工序,而通过3D打印技术,可以实现假肢的定制化制造,大大提高了生产效率和产品质量。

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势研究

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势研究

假肢与矫形器技术的现状与发展趋势研究随着人类寿命的延长和临床医学、康复医学的发展,对假肢矫形器的技术要求越来越高,假肢矫形器是康复医学、康复工程的一部分,假肢矫形器装配更需要由患者、临床医生、假肢矫器形器师、康复师等构成的团队协作完成。

只有这样,假肢矫形器的研制和应用才能继续发展,继续提髙。

从另一方面讲,随着假肢矫形处方临床适合检查的逐步推行,假肢矫形器装配网点扩大,假肢矫形器产品的进一步普及,原材料,零部件供应服务逐步配套和改善,假肢矫形器在临床和康复医疗中的作用亦将越来越重要。

1假肢与矫形器的功用假肢是为恢复原有四肢的形态或功能,以补偿截肢造成的肢体部分缺损而制作和装配的人工手、足。

安装假肢可以恢复残缺肢体原有的形态或功能,减轻功能障碍,以便今后独立地生活、学习和工作。

-矫形器是一种以减轻四肢、脊柱骨骼肌肉系统的功能障碍为目的的体外支撑装置,主要有以下基本作用:①稳定和支持:通过限制关节异常活动,稳定关节,恢复其承重功能,如脊髓损伤下肢肌肉麻痹者使用的膝踝足矫形器用于稳定膝裸关节,以利站立和步行;②固定和保护:通过对病变肢体或关节的固定和保护,促进病变痊愈,如用于治疗骨折的各种骨折矫形器;③预防、矫正畸形:多用于肌力不平衡或静力作用引起的骨与关节畸形,如先天性马蹄内翻足,以预防为主,多用于儿童,因儿童生长发育阶段由于骨关节生长存在生物可塑性,可得到一定的矫形效果;④减轻轴向承重:指减轻肢体或躯千的长轴承重,如坐骨承重矫形器用于治疗股骨头无菌性坏死;⑤抑制站立、步行中的肌肉反射性痉挛:如硬踝足塑料矫形器用于脊髓损伤患者可以防止步行中出现痉挛性马蹄内足,改善步行功能;⑥改进功能:指改进患者步行、进食等日常生活和工作能力,如帮助手部畸形患者改进握持功能的腕手矫形器。

2假肢与矫形器的分类2.1假肢的分类假肢按其部位与功用可以分为上肢假肢、下肢假肢、人工关节和装饰性假肢。

其中上肢假肢可分为假手指、假手掌、前臂假肢、肘离断假肢、上臂假肢和肩离断假肢;下肢假肢可分为假足趾、假脚、塞姆假肢、小腿假肢、膝离断假肢、大腿假肢和髋离断假肢;人工关节包括人工膝关节、髋关节、脊柱关节等;装饰性假肢包括假眼、假耳、假鼻、假牙、假乳、假臀等。

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现代假肢的技术特点与发展趋势[摘要]简略回顾了传统假肢的概况,概述了现代假肢技术的基本特点,并展望了其未来的发展趋势。

[关键词]传统假肢现代假肢假肢,又称义肢,是人体截肢后用于代偿缺损肢体的人工体外装置,分为上肢假肢和下肢假肢两大类。

传统假肢的主要材料,下肢假肢以铝质材料为主,也有少量木制和皮制的;上肢假肢则以塑料为主材;基本结构,可分五大部分:接受腔(即容纳残肢的外形类似残肢的筒状部分)、悬吊装置(由皮套皮带及金属部件组成,用以将假肢固定于患者残肢之上而不会脱落的装置)、人工关节(包括髋膝踝关节或臂肘腕关节)、假脚(假手指)及连接件。

制作方式主要是手工敲制卯接而成。

随着现代科学的高速发展,作为康复工程学组成部分的假肢和假肢学也得到了相应的发展和进步。

20世纪70年代以来,包括我国在内的世界假肢技术在制作工艺、制作材料、结构造型上均出现了一系列革命性的变化。

现以下肢假肢为主,概述现代假肢技术的基本特点:一、人体力学的接受腔设计接受腔是指假肢上端容纳残肢的部分,它是人机的接口界面,主要起承担体重、悬吊假肢并控制假肢运动的作用,对于假肢的舒适性、安全性及使用效果具有直接影响。

传统假肢的接受腔是插入式和开放式的,其残肢与接受腔的接触面和承重面都很小,并易产生活塞运动,导致残肢容易磨破和萎缩。

近年来,在接受腔的设计上更符合人体解剖学和生物力学:小腿假肢采用膑韧带承重,大腿假肢采用坐骨承重,残肢与封闭式的接受腔全接触。

因此,残肢承重合理、穿戴舒适、悬吊能力强,减少了活塞运动,提高了假肢的稳定性和支配假肢运动的能力。

在接受腔的制作工艺上也有了新的突破:接受腔广泛采用合成树脂增强材料和真空成型技术,提高了接受腔制作的精确性,减轻了重量,并实现了接受腔与假肢其它部件的分离,便于假肢的组件化生产。

二、改革一新的悬吊方式传统假肢是插入式结构,其与残肢的连接完全依靠复杂笨重的悬吊装置才能奏效,否则一抬腿假肢就会脱落。

而现代假肢采用了全接触式的符合人体解剖形态的设计,小腿假肢的接受腔口型利用了膝关节的突起部分,一般不需悬吊装置即可固定;而大腿假肢由于残肢肌肉一般都较丰满,其接受腔可形成负压空间,患者也完全不用悬吊装置即可穿戴,这即“吸着式”大腿假肢。

悬吊方式的改革,不仅大大减轻了假肢的重量,减少了假肢行走时活塞运动对残肢产生的磨擦,也使残肢免除了悬吊装置的束缚,有助于残肢的血液循环,有效避免了穿戴传统假肢后导致残肢肌肉急剧萎缩的不良后果。

当然,对于少数畸形或过短的残肢,仍需一定的辅助悬吊装置。

三、美观仿真的整体结构传统假肢主要由接受腔、悬吊装置、铝质或木质腿筒、金属关节(膝、踝关节)和木制假脚构成。

其假肢外形是壳式筒状结构,大多采用薄铝板敲制成中空的外表似腿形的筒状物,不仅外形粗糙,而且只能局限手工制作,不适合现代工业的机械化、标准化生产。

现代假肢则采取了仿生的骨骼式结构,即模仿了人的肢体内有坚硬骨骼支撑外有柔软肌肉保护的结构形态。

它的“骨骼”就是起连接作用的金属管,它的“肌肉”就是外装饰的泡沫海绵,再加上肉色丝袜,使假肢的外表看上去酷似真腿,完全达到以假乱真的效果,女性患者即使穿裙子也毫不露怯。

骨骼式结构一方面使假肢外形大为改观,几可与健肢媲美;另一方面也使传统假肢的一体化结构转变为组合式结构,即假肢可分为接受腔、膝踝关节、假脚及连接件四大部分分别制作,最后再组装到一块。

组合式的结构实现了假肢零部件的工业化、组件化、系列化生产,大大提高了假肢的制作速度和生产效率,使传统的手工作坊式的生产方式向现代化工业化生产方式转变。

由于骨骼式结构假肢的接受腔与假肢体是分离的,同时假肢的关节实现了系列化设计,具有多种型号可供选择,因此,从理论上说,现代假肢可适合任何平面的截肢。

但从患者使用的角度来考虑,由于长残肢相应具有较好的杠杆作用,在支配假肢时将较为省力,因此在可选择的条件下,还是尽可能地保留残肢的长度为宜。

四、仿生新颖的人工关节假肢的人工关节,特别是膝关节是假肢最复杂的部件,也是假肢功能多寡优劣的关键所在。

众多的假肢厂商对此下了很大功夫,设计出花样繁多的膝关节:材料上,有普碳钢、不锈钢的,有铝合金的、钛合金的,还有高强度轻质量的碳纤维复合材料的等等;结构上,有单轴的、四连杆的、多轴的,还有能控制假肢行走步态的气压或液压装置的……新型膝关节的出现,大大提高了假肢的稳定性和安全性,使行走步态更接近正常人。

不同结构、不同材料的膝关节是造成假肢不同的使用效果、不同的功能大小的关键条件,也是造成假肢的不同档次、不同费用的主要因素。

在踝关节的设计上也由过去的单向运动(趾跗方向)改变为可同时实现侧向运动,称之为“万向脚”,以适应截肢者在不平路面的行走和活动量较大的运动。

而应用新型的碳纤维增强材料制作的假脚,由于其具有高弹性高强度的优越性能,从而出现了一种完全新型的假脚“储能脚”。

这种假脚可以在脚着地阶段储存能量而在抬脚时释放能量,使患者行走时较为省力,步态较为轻松;同时其良好的弹性和活动性,使其可以代替踝关节的作用,故又称为“无关节假脚”。

进入21世纪以来,伴随着高科技技术的迅猛发展,现代假肢技术也得到令人振奋的提高,其发展趋势主要表现在以下几个方面:(一)理论研究数字化当前,假肢的基础理论研究的焦点主要集中在接受腔的口型、接受腔的受力分析及下肢假肢的步态分析等方面。

这些方面的研究成果对不断改进接受腔结构的合理性科学性、对下肢假肢人工关节功能的改善提高均具有重大指导作用。

而现代数字化技术的高速发展和普及应用,无疑为上述领域的研究增添了利器。

运用扫描仪和传感器作为数据输入工具,运用计算机相应软件建立的接受腔及假肢的三维立体模型,可以直观地表现接受腔、假肢的受力状态,动态地分析其行走步态。

(二)控制智能化这可以说是当前假肢技术的最热门的研究方向。

长期以来,截肢者在使用假肢的行走时,一直是依赖于残肢自身摆动所产生的惯性来带动假肢的向前运动,其摆动的速度、幅度均难以控制,造成假肢的行走步态明显与健肢不同,同时也要比健肢消耗更多的体能。

为彻底改变这一弊端,在最新型的人工膝关节中,已经利用现代数字化控制的最新技术,装上了电脑芯片和传感器。

德国奥托博克公司(OTTOB0CK)开发的C-Leg智能仿生腿即是装有电子微处理器控制液压装置膝关节的下肢假肢,其安装的传感器每秒钟收集50次信息反馈给电子微处理器,可在瞬间计算出相关数据,分析归纳整理信息,并发出相应指令,膝关节在任何时间点都可以准确地感知所处的步态阶段、行走速度及地面状况,从而控制整个行走过程中假肢的运动状态,使其与健肢同步,同时也使截肢者不但能够在凹凸不平的路面行走,而且可以轻松地上下坡和台阶。

特别是C-Leg假肢具有“防跌功能”:患者在行走时如突然遇到障碍物导致膝关节屈膝而将绊倒时,C-Leg 假肢可以在瞬间锁定膝关节,从而保证了患者行走的安全性。

冰岛奥索公司(OSSUR)和美国汉尔整形外科服务公司(Hanger Orthopedic Group)最近共同研制的世界上第一种自带电能的Power Knee动力智能假肢与C-Leg有异曲同工之妙,《科学》杂志把它比作是“装上了大脑的假肢”。

除了同样具有智能控制功能之外,该假肢的独特之处是它由传统假肢利用惯性作用被动地摆动行走变为使用假肢的自身电力主动运动。

穿上这种假肢的患者可以按正常人的方式双腿交替快速登上相当于二层楼的楼梯(传统假肢的上楼动作只能是用先上健肢再带动假肢的“挪动”步态)。

仿生智能动力假腿重6公斤,由电池提供能量,每充一次电可连续在平地行走3小时。

患者行走时动作自然,并不感到十分沉重。

(三)穿着舒适化近年来,硅胶材料的广泛应用,使假肢接受腔的舒适性大为改善。

由于硅胶具有的良好的弹性、柔软性和生物相容性,残肢穿上这种硅胶内衬套后再纳入假肢的接受腔中,不仅有了穿着的舒适感,还大大减少了残肢与假肢接受腔之间的磨擦,提供了更为稳固的悬吊和极好的减震作用,也增强了残肢对假肢的控制能力。

此外,有的硅胶套还含有生物活性成份,对皮肤具有保养、滋润作用,被誉为残肢的”第二皮肤”。

这种硅胶材料也已用于制作假手套,使假手看起来更有肉感、更逼真。

它也可望用于制成“人造皮肤”,使假肢的外表与人体皮肤无异。

(四)制作自动化由于假肢具有因人而异、因“肢”而异的特点,因此长期以来,传统假肢的制作完全依赖手工制作,导致生产周期长、生产效率低、成本昂贵。

现代科学技术的发展,计算机技术的普及,为假肢制作的自动化创造了条件。

20世纪90年代,美德等国将CAD/CAM系统(计算机辅助设计与制造系统)应用于假肢制造,研制开发了制作假肢接受腔的一整套软件与硬件系统,并可实现远程联网操作。

该系统的使用程序是:使用红外线等非接触式扫描工具,将患者残肢的形状、围长等必要数据扫描后输入计算机运行计算机上的接受腔修型系统软件自动显示该残肢的三维立体影像假肢制作师运用该软件直接在此数字模型上进行加工修改至符合需要的形状将此确认的模型数据输入到数控铣床上数控铣床把硬泡沫毛坯切削加工成符合设计要求的残肢模型将此残肢模型外表套上增强纤维材料后送入封闭的真空成型箱内浇灌树脂进行抽真空固化成型假肢接受腔制作成功。

上述过程可在2-3小时内完成,而手工制作则需一整天。

(五)结构仿生化随着生物工程技术、人工智能技术、传感器技术的高速发展,假肢技术、特别是上肢假肢技术成为最有希望取得重大突破的领域。

其努力方向,一是由肌电控制变为神经控制,二是假手要实现人手的多个自由度(多关节)的结构,三是具有人手的感觉反馈系统,包括触觉、握力感等。

芝加哥大学康复研究所已开发出用真正用大脑思维控制的假手。

使用者只须想一个动作,这个约5.4千克的机械手臂的电极就会截获神经信号,然后迅速传递经假肢内的电脑芯片,操纵由6个电机驱动的肩膀、肘部和手公平完成这一动作。

自颈椎以下瘫痪的美国男子纳格尔借助这个假肢已在9个月中学会了通过思维打开电视机、使用电脑发邮件、打游戏等。

2006年4月15日双腿截肢的新西兰人马克·英格里斯创造了一个奇迹依靠两条假肢成功登顶珠穆朗玛峰,成为第一个登上世界最高峰的“无腿人”。

他使用的这种令人惊叹的假肢是当前世界上最新型的假肢植入式骨整合假肢。

这种假肢的结构完全颠覆了以往所有假肢的概念它不是“穿”而是“长”在截肢者的残肢上,所以它可以做健康人能做的任何运动。

这种假肢是瑞典的Branemark教授发明的。

它是将表面经过生物活化处理并采用羟基磷灰石涂层复合技术的钛合金连接件通过手术植入患者残肢骨髓内,长为一体后再将外部假肢与此连接件组合即可。

这种新概念假肢的优越性首先在于它的完全取消了假肢接受腔,从而彻底解决了传统假肢不透气、磨皮肤的弊病;同时,也使医生在截肢时不必考虑截肢平面任何长度残肢都可以安装相应的合适的假肢;最后,由于这种假肢的重力线与人体生物力线完全一致,从而能最大程度地恢复正常的下肢功能。

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