康复工程

BSPO巴斯博假肢矫形器康复资源网、概述康复医学是第二次世界大战后兴起的一个医学领域，它与预防医学，保健医学和临床医学一起构成现代医学。康复医学是以人体功能为中心的医学，它的发展反映了人类社会对于生活质量方面的需求，因此随着社会的进步，其地位也越来越重要。康复工程是用工程方法实现人体功能的康复，康复工程的产品就是康复治疗所需的医疗器械。2002年8月第三次全国残疾人康复工作会议上，我国卫生部、民政部、财政部、公安部、教育部和中残联六个部委向全国提出了在2015年实现残疾人，人人享有康复服务的目标。这是一个非常宏大的目标，因为从康复事业在我国开展的20年以来，得到康复者约为需要者的1/10。要实现这个目标，除了各项政策的保证以外，提供各种适合我国国情的康复工程产品是实现这个目标的物质基础。康复医疗的服务对象并不局限于残疾人，因为有些功能障碍经过康复治疗能够得到恢复，及时的康复治疗可以大大降低残疾人的数量，是残疾预防的重要途径。人体功能分为运动功能，感知功能，日常生活能力，语言交流能力以及认知，心理和社会活动。产生功能障碍的原因是多方面的，过去占较大比重的是战争，而在现代各种意外事故（特别是交通事故），老龄人口的增加以及慢性病均是导致功能障碍的原因。针对这些功能障碍所需要的评估、诊断、恢复、代偿、训练和监护设备均属于康复治疗的器械。根据功能康复的需要，康复工程产品可分为以下10类：（1）外部人工假体（假肢，假眼，假乳房等）（2）矫形器（3）助行器和代步装置（4）视听功能康复与代偿（5）肢体功能康复训练装置（6）神经－肌肉训练系统，包括生物反馈自主训练，机器人辅助训练和功能电刺激（7）神经功能代偿装置，包括神经信息提取，分析与控制和神经假体（8）功能检测与评估系统（9）生活辅助用具（10）重残者康复护理系统由于康复所需的产品门类很多，单生活辅助用品用具就有600多种。在此仅对几类主要产品，进行介绍。2、国内外产品品种和技术现状BSPO巴斯博假肢矫形器康复资源网（1）假肢产品上述10类产品中，假肢行业开始的昀早，产品也发展的较为完善。随着科学技术的发展，近几年来也出现了许多新品种。国外几个主要厂家在长期开展研究基础上，推出了科技含量较高的新产品，这是十分值得注意的动向。①上肢假肢：代表昀新技术的是德国OTTOBOCK公司（建于1919年）的SUVA感应手。这种假手在原有肌电控制假手的基础上，实现比例控制，这种控制系统可以使假手开合速度随肌电信号的强弱改变。此外它还增加了握力自动调节系统。握物时，能自动调节握取力，不需要人为的干预就可以握住物体，而且对于易碎的物品抓取亦有其独到的优越性。②下肢假肢：与上肢假肢相比，下肢假肢的新产品更为突出。其发展方向是使下肢假肢智能化。国际市场上目前有三种智能膝关节产品：i)德国OTTOBOCK公司生产的智能仿生膝关节（c-Leg）ii)总部在英国的BlatchFord公司（建于1890年）生产的自适应膝关节（AdoptiveKnee）iii)日本Nabco公司的NI－C111T和NI－C411智能膝关节此类产品一般都装有力、位移传感器，微机处理系统和力矩控制装置，可以感受步行速度、路面状况等信息，并根据这些信息，调节关节力矩，改变假肢的运动，达到保证安全，改善步态的目的。③假脚：在假脚产品中，性能上领先的仍然是用复合材料制成的储能式假脚。这种假脚昀早出现在美国，由Flex公司生产碳素纤维复合材料假腿昀为著名。由于这种假脚（腿）重量轻，反弹力大，特别适用于体育活动。但是目前更趋向使它们用于日常生活。为此世界上几大厂家都推出自己的储能脚，如BlatchFord的MercuryDB脚，OttoBock的弹性储能脚等。④植入式骨整合假肢:这是90年底后期发展的新技术，其原理是采用生物相容性材料制成植入体，将它一端植入体内与患者残端骨骼长成一体，另一端在体外与假肢联接。采用这种技术除了可以克服原有的接受腔带了的不舒适，更符合生物力学原理等优点外，还有许多可进一步开发的技术潜力，例如实现神经控制等。目前国外有此产品的是瑞典的生物技术研究所。在欧洲已有一批患者安装了这种假肢。我国四川大学和清华大学合作正在进行此项研究。⑤接受腔制作的CAD/CAM系统：接受腔的计算机辅助设计和制造系统开始于上世纪80年代中期，当时残端的测量系统比较复杂，多采用红外或超声扫描。目前公认为对于截肢者，特别对于小腿截肢者并不需要精确测量残端形状，用普通测量方法确定几个关键尺寸即可。这就大大简化了设备，降低成本。我国北京假肢研究所已研制出与我国人体尺寸相匹配的国内第一台CAD/CAM系统，并已投入使用。另一方面，传统假肢的市场，特别在发展中国家目前仍然占主导地位。但是这些年推出一些新类型产品，在性能方面有许多改进。例如：提高肌电假肢控制的可靠性，一直是肌电假肢中具有挑战性的问题。对此DIKampas（OttoBock，奥地利）在电极的设计准则，抗干扰性方面进BSPO巴斯博假肢矫形器康复资源网行了研究。有代表性的新型的高性能非智能化的下肢假肢有美国的OSSUR的TotalKnee和日本NABCO的高等气动膝关节NK－1。前者采用多杆机构和液动装置，充分发挥多杆机构的优越性，实现几何自锁，支撑相屈膝和加大摆动中期足离地间隙等多项功能，其产品具有很强的竞争力；后者用三个阀调节气缸力矩，可以达到对70％步行速度的适应能力。舒适性问题在下肢假肢中尤为重要。其关键在于冲击的吸收，特别是在足跟触地，支撑期开始的头20-30(ms)，此时冲击载荷的高频分量会引起软组织损伤。因此，除了继续改善假脚的性能外，近几年有些厂家也在其他假肢配件上下功夫，开发了有吸收垂直冲击能力的腿管。这种腿管可降低传至残端的冲击，提高假肢的舒适性。我国在假肢方面，虽然多年来有一些高科技的研究成果，但是产品仍以原有的传统产品为主导。在国内较好的产品有：北京假肢厂，京博公司和河南假肢厂的膝关节；上海科生假肢公司和北京假肢厂的肌电控制上肢假肢；福建假肢厂的假脚等，它们在国内市场上占主要地位。部分产品，如上海科生的肌电假手，北京假肢厂的下肢假肢配件均有出口。（2）矫形器和助行装置矫形器和助行装置适用于非截肢的有肢体运动功能障碍的患者，包括对儿童发育时期骨骼畸形的矫治。其作用是稳定支撑，固定保护，减轻负荷，矫正畸形。根据患者情况可长期使用或临时使用（术后或外伤）。矫形器的种类很多，主要有：①上肢矫形器：腕手保护性矫形器，腕手功能代偿性矫形器，肘矫形器，肩关节外展矫形器和平衡式前臂矫形器。②下肢矫形器：有足矫形器（FO），踝足矫形器（AFO），膑韧带承重矫形器（PTB）坐骨承重膝踝足矫形器等。③脊柱矫形器：常用品种有颈椎矫形器（CO），腰骶矫形器，脊柱侧突矫形器等。国外矫形器的应用比较普遍。例如美国2亿人口，有684个矫形器车间，平均每29万人有1个车间；日本每21.8万人有一个车间。德国的矫形器更为普及，每4.16万人就有一个车间。可是在我国由于社会文化等方面的原因，许多需要用矫形器治疗的患者，不能及时得到治疗。如果根据在山西省调查的数据计算，我国约需矫形器218万件，而目前每年仅能生产3万件，差距是很大的。近几年来，国外矫形器在功能方面有许多新发展。主要是发展了有活动功能的或称为交替步态下肢矫形器（RGO和ARGO）。活动矫形器实际上是一种助行装置，这种装置可以使截瘫患者从轮椅上站起来和行走，使截瘫患者的康复达到一个新的水平。国外比较成熟的产品是英国的Steeper公司的产品，有适合各种不同程度患者的ARGO。其他产品还在研发之中。活动矫形器的发展有两个趋向：1）将活动矫形器与功能电刺激结合起来，可减少使用者体能消耗。2）将人工智能技术引入活动矫形器，以保证安全。我国目前没有此类产品，清华大学正在开发动力式活动矫形器，可以用于康复训练和室内生活。BSPO巴斯博假肢矫形器康复资源网助行装置除了活动矫形器以外，还有适用于术后、关节病和老龄人的各种助行架、手杖、拐杖。目前的产品已向多品种、多功能发展，以满足不同患者，不同情况的需要，如：购物、入厕、入浴等。（3）代步装置昀普通的代步装置是轮椅。国内在电动轮椅制造方面居领先水平的是上海轮椅车厂，其产品也销往国外。产品以手动轮椅车为主，也有比较先进的电动轮椅。现在生产的DYN40型款式电动轮椅采用微电脑对速度与方向进行控制，爬坡能力为10°左右，能越过高度不超过40mm障碍物或宽度不超过100mm的沟槽。国外轮椅的品种很多，而且功能齐全。昀先进的电动轮椅是由迪安•卡门（DeanKamen发明家，拥有多家公司）发明的iBOT3000智能轮椅，它不仅能爬21厘米以下高度的楼梯和不超过15厘米高的“马路牙子”，在沙滩、斜坡和崎岖的路面和小山坡上前进，而且后轮能“站起来”直立行走，使坐在上面的人升高１６０～１８０厘米。iBOT有3种运动模式：1）在平地上前进时，6只轮子同时着地；2）当遇到崎岖路面、沙土地或斜坡时，由4个后轮驱动行走；3）一对后轮接触地面的直立模式，它可以保持这种站立姿势，也能直立行走和由两对后轮交替爬台阶或楼梯。iBOT不仅采用了比普通轮椅复杂的驱动结构，而且安装了以100Hz频率感知人－轮椅重心位置的陀螺仪，控制器根据陀螺仪的信号时时调整重心的位置，使轮椅能够在不同路面和直立状态下保持平衡。日本NABCO公司昀新推出的AssistWheel有手动和机动两种功能。它能感受驱动轮椅所需的力的大小，在上坡时自动启动电机，辅助患者上坡；在下坡时，驱动系统改换为阻力，以保证安全。全球昀大的轮椅制造企业美国英沃凯尔（Invacare）公司生产的“力神9000”型电动轮椅，是目前市场昀受欢迎的电动轮椅，该轮椅装备ZNTP9型控制系统，可实现速度与方向的单一控制，采用动力式制动、离合电机运动系统，直列式前轮，适用于室内行驶。加拿大DAMACO公司生产的ELECTROLITE电动轮椅则着重解决乘坐舒适性问题，可根据肢残情况调节扶手和踏脚配置形式，并根据乘员身体状况配备不同大小的座椅。（4）神经－肌肉系统康复设备与功能训练器械神经－肌肉系统康复是脑血管意外（CVA）患者和脊髓损伤（SCI）患者康复的重要问题。据广州，上海等六大城市调查结果，脑血管意外的致残率高达71.3％，且老龄人口居多。脊髓损伤则主要由于事故或自然灾害造成的伤害。随着老龄人口的增加，神经－肌肉系统康复问题将越来越突出。神经－肌肉系统的康复设备的目的是为患者提供康复运动的装置，利用和调动神经损伤的自身的修复潜力。主要设备类型有：①生物反馈功能康复BSPO巴斯博假肢矫形器康复资源网生物反馈康复治疗是恢复和改善肌肉自主控制能力的主动训练方法。它通过视觉或听觉反馈，使患者自主控制肌肉收缩，达到对神经－肌肉进行训练的目的。美国TherapeuticAlliances公司是生产这种设备的一大厂家。其产品NeuroEDUCATORI和NeuroEDUCATORII均采用肌电信号为信息源。这些设备已在我国医院内临床应用于脊髓损伤和脑血管意外患者，取得很好的康复效果。②功能电刺激（FES）功能电刺激产品已发展了40多年，市场上也有许多小型的家用电刺激装置出售，国外的新产品多是与计算机技术结合的计算机化的FES系统，如美国TherapeuticAlliances公司的ERGYS2康复系统就属于此类（CFES）产品，它可以同时协调地刺激多块肌肉，使肢体产生协调动作。但单独的FES只能使肌肉收缩，对改善神经－肌肉系统效果不大。将FES系统与生物反馈（肌肉电信号）的结合，也就是将电刺激产生的运动和自主运动结合起来，随着康复进程，自主运动的成分逐渐加大，是进行神经－肌肉康复的重要途径。丹麦的Danmeter公司生产的Am800型神经网络重建仪便属于用肌电信号生物反馈电刺激装置，对于偏瘫患者，已取得一定的效果。③神