下肢假肢智能对线系统①

下肢假肢对线是假肢装配中非常重要的环节,对线质量的好坏将会影响接受腔的适配和患者实际穿戴感受.随着科技的发展,越来越多的高新传感器融入现有假肢的装配技术中.本文介绍了一种新型的下肢假肢智能对线系统以及该系统的实际应用方法和评估效果.     

小腿假肢对线对膝关节肌肉活动特性的影响

目的：研究小腿假肢对线对患者站立状态下膝关节肌肉活动特性的影响。探索最优对线的生物力学依据。方法：针对矢状面不同的对线角度，采用NoraxonTM TeleMYO 2400R表面肌电信号采集系统，测量健侧和残侧有关的10组肌肉的表面肌电信号。结果：为保持站立状态下膝关节稳定，残侧股二头肌和股内侧肌的等张收缩程度高于健侧：调整矢状面对线角度会改变健侧的腓肠内、外肌和残侧股内、外侧肌的收缩程度，当腿管相对于接受腔的屈伸角从一60增大＋60到时．以上肌肉的表面肌电绝对平均值变化幅度达一倍以上。而双侧股二头肌、健侧股四头肌肌群收缩程度几乎不变。结论：小腿假肢矢状面对线对患者站立状体下膝关节肌肉和健侧踝关节肌肉活动特性影响明显，以上结果为假肢的优化对线提供了直观定量的生物力学依据．可以结合残侧承重线、足底压力的分析，寻找指导对线的原则。     

穿戴下肢假肢者站立平衡功能的定量评定

目的 定量分析穿戴下肢假肢者的站立平衡功能。方法 采用人体重心动摇检测仪测试正常对照组21例，穿戴假肢者22例。根据穿戴假肢者的截肢平面将其分为单侧小腿假肢组、单侧大腿假肢组及双侧大腿假肢组，共3组，并对各组所得数据进行分析比较。结果 所有穿戴假肢者重心动摇轨迹长度增加，动摇面积增大，其中以双侧穿戴假肢者最为显著，与正常对照组比较，差异具有显著性。结论 应用重心检测仪可对穿戴假肢患者平衡障碍及程度进行定量分析，其结果有助于临床医生综合分析判断假肢及残端情况，并可作为判断假肢穿戴合适与否的辅助指标之一。     

赛姆假肢制作的矫形技术和对线原则

截肢和赛姆 (Ｓｙｍｅ)截肢是临床上应用较多的截肢手术形式。随着全面康复日益受到重视 ,残疾者要求假肢具有更好的代偿功能 ,因而矫形技术人员越来越关注赛姆假肢装配中的矫形技术问题。1假肢的功能赛姆截肢术后 ,患者失去了踝关节 ,但残肢一般具有残端承重能力。所以 ,即使不装配假肢 ,部分患者也能行走 ,但在步态周期的站立中相至蹬离相内 ,缺乏前足的蹬离运动 ,导致病理步态。同时 ,由于手术截骨 ,理论上截肢侧较健侧短 7ｃｍ左右 ,所以 ,赛姆截肢患者往往希望假肢装配能达到以下目的 :①平衡双侧下肢的高度 ;②假肢能够穿着正常的鞋 ;…     

假肢适配重心对线技术的研究

目的提出一种基于人体重心变化的对线技术。方法利用重力传感器测取人体重力数据;根据平衡力学体系合力为0,由专用软件计算出人体重心的实时位置;通过串口通讯将重心的实时位置传输给控制单元,控制单元将实时位置的横坐标转换成电机的驱动脉冲信号,驱动与电机相连的装有激光器滑台进行重心跟随运动,从而可以根据重心的变化进行精确的对线。同时加入人体平衡功能检测,对假肢对线起辅助判断作用。结果和结论开发出通过检测人体重心位置的对线方法,可用于假肢矫形康复领域。     

储能式下肢运动假肢的研究

本文叙述了储能式假肢的特点,在对人体跑步时生物力学分析的基础上,论述了储能式运动假肢的设计原理。文中介绍了由清华大学和中国康复研究中心联合研制的运动假肢。该假肢在试用中取得了突出的效果。此外还介绍了对假肢进行动态性能试验的装置,试验方法及试验结果,与国外同类产品相比,该假肢有良好的储能特性。     

下肢假肢的转动惯量测定装置

下肢假肢转动惯量测定装置原理是依据假肢的质心位置，以及假肢和假肢固定架的摆动周期来测定假肢绕任意轴转动的转动惯量。其中，假肢的质心由专门的质心测定装置测得，而转动周期依靠红外测试装置和计时器在随行夹具经若干周期的摆动后测出摆动周期。实验测量得到转动惯量的相对误差为3．8％，小于工程误差允许的5％。证明该装置测量像假肢这样形状复杂物体的转动惯量便捷、准确，精度能满足使用的要求，是一个兼具测试和研发双重功能的实验平台，这对提升假肢设计水平具有一定的指导意义。     

下肢假肢步态试验机的设计

实验于2008-03在上海理工大学生物力学与康复工程研究所完成。基于仿生学原理,将人体下肢简化为刚体结构,关节简化为单轴结构,设计出一套下肢假肢步态试验装置。整个步态试验机装置系统由模拟腿、动力和传动装置及测控系统组成,主要部件有躯干、大腿、小腿、脚板和髋关节、膝关节、跑步机以及驱动部分。采集健康青年人常速行走的运动步态参数,以其关节角度数据作为输入信号,以步进电机作为动力驱动实现模拟腿的运动,达到正常人行走步态的模拟。结果显示,对模拟后的输出信号进行采集并与输入信号相比,最大相对误差为5.6%,在工程误差允许范围之内。提示下肢假肢步态试验机能基本模拟人的正常步态。     

下肢假肢装配后的综合康复治疗

近年来由于外伤、感染、肿瘤及周围血管病等因素造成截肢的患者越来越多,据1987年统计全国有肢体残疾者755万人,其中约有45万人需要安装假肢[1].由此看来此类患者的康复训练显得越来越重要.我科1993年至今共收住院的下肢截肢患者188例,对其中160例装配假肢的患者进行康复训练,收到满意效果.     

悬吊方式和步速对小腿假肢悬吊的影响

目的分析悬吊方式和步速对两种小腿假肢接受腔悬吊的影响。方法制作带聚乙烯基(EVA)内衬套的PTK小腿假肢和带锁硅胶衬套小腿假肢,由一位熟练使用小腿假肢的患者穿戴,使用红外线摄像仪进行步态分析测试,采集一个标准步态周期数据进行数据分析。结果PTK接受腔和带锁硅胶衬套接受腔的小腿假肢悬吊位移差异有显著性意义(P<0.05);PTK小腿假肢在不同步速下产生的悬吊位移差异有显著性意义(P<0.05~0.001)。结论PTK小腿假肢和带锁硅胶小腿假肢在不同的步速下行走对假肢的悬吊可产生不同程度的影响。     

早期站立对偏瘫康复治疗作用的探讨

目的观察早期下肢负重对偏瘫肢体功能恢复的作用。方法选择70例偏瘫病人进行早期站立康复治疗,并设50例对照组。结果早起站立使患者的神经功能恢复及病残程度明显好于对照组。结论脑卒中后早期下肢负重训练是促进下肢功能恢复有效的治疗方法。     

基于深度学习构建模型识别下肢全长正位X线片中的下肢力线关键点及自动测量关键角度

目的 基于深度学习（DL）方法构建自动测量下肢全长正位X线片关键角度模型,评估其临床应用价值。方法 回顾性选取634幅下肢全长正位X线片,由5名骨科医师分别标注下肢力线关键点,包括髋关节中心、股骨髁间窝顶点、胫骨髁间嵴中点、股骨内侧和外侧髁最低点、胫骨内侧和外侧平台最低点、距骨宽度中点,并建立数据集。采用高分辨率网络（HRNet）进行迁移学习,构建自动检测关键点模型,以5折交叉验证筛选最优模型,确定关键点坐标后,通过余弦定律计算关键角度机械股骨远端外侧角（mLDFA）、胫骨近端内侧角（MPTA）、股骨胫骨关节线夹角（JLCA）及髋-膝-踝角（HKA）,实现自动测量关键角度,并以关键点自动检测模型和通过余弦定律计算所得关键角度共同构建自动测量关键角度模型。随机选取50幅图像,由另3名骨科医师手动测量上述关键角度,评估自动测量关键角度模型与医师测量结果的一致性。结果 3名骨科医师所测mLDFA、MPTA、JLCA及HKA的均值分别为（88.50±2.59）°、（86.41±2.25）°、（2.90±2.27）°及（174.62±3.97）°;自动测量关键角度模型所获结果分别为（88.48±2.60）°、（86.52±2.57）°、（3.11±2.41）°及（174.53±3.99）°,与医师测量结果的一致性较好（ICC=0.897、0.888、0.826、0.996）。结论 所构建的自动测量下肢全长正位X线片关键角度模型有助于识别骨科关键点和测量关键角度。     

小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维重构

目的：建立小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维几何模型。方法：以一名25岁男性小腿截肢患者为对象，采用三维坐标测量和核磁共振成像获得原始数据，利用软件MIMICS、SURFACER、SOLIDWORKS等实现了接受腔和残肢的三维重构．并根据接受腔修型模式等完成了系统装配。结果：数字化三维模型较精确的反映了接受腔-残肢系统的几何特征。结论：这种低成本方法可用于假肢数字化设计、有限元分析和计算机辅助制造。     

The prevalence,distribution, and functional importance of lower limb somatosensory impairments in chronic stroke survivors: a cross sectional observational study

Purpose: To investigate the prevalence and distribution of lower limb somatosensory impairments in community dwelling chronic stroke survivors and examine the association between somatosensory impairments and walking, balance, and falls.

Methods: Using a cross sectional observational design, measures of somatosensation (Erasmus MC modifications to the (revised) Nottingham Sensory Assessment), walking ability (10?m walk test, Walking Impact Scale, Timed “Get up and go”), balance (Functional Reach Test and Centre of Force velocity), and falls (reported incidence and Falls Efficacy Scale-International), were obtained.

Results: Complete somatosensory data was obtained for 163 ambulatory chronic stroke survivors with a mean (SD) age 67(12) years and mean (SD) time since stroke 29 (46) months. Overall, 56% (n?=?92/163) were impaired in the most affected lower limb in one or more sensory modality; 18% (n?=?30/163) had impairment of exteroceptive sensation (light touch, pressure, and pin-prick), 55% (n?=?90/163) had impairment of sharp-blunt discrimination, and 19% (n?=?31/163) proprioceptive impairment. Distal regions of toes and foot were more frequently impaired than proximal regions (shin and thigh). Distal proprioception was significantly correlated with falls incidence (r?=?0.25; p?<?0.01), and centre of force velocity (r?=?0.22, p?<?0.01). The Walking Impact Scale was the only variable that significantly contributed to a predictive model of falls accounting for 15–20% of the variance.

Conclusion: Lower limb somatosensory impairments are present in the majority of chronic stroke survivors and differ widely across modalities. Deficits of foot and ankle proprioception are most strongly associated with, but not predictive, of reported falls. The relative contribution of lower limb somatosensory impairments to mobility in chronic stroke survivors appears limited. Further investigation, particularly with regard to community mobility and falls, is warranted.

• Implications for Rehabilitation

• Somatosensory impairments in the lower limb were present in approximately half of this cohort of chronic stroke survivors.

• Tactile discrimination is commonly impaired; clinicians should include an assessment of discriminative ability.

• Deficits of foot and ankle proprioception are most strongly associated with reported falls.

• Understanding post-stroke lower limb somatosensory impairments may help inform therapeutic strategies that aim to maximise long-term participation, minimise disability, and reduce falls.

     

Adaptations from the prosthetic and intact limb during standing on a sway-referenced support surface for transtibial prosthesis users

Abstract

Purpose: To investigate the bilateral postural adaptations as a result of standing on an increasingly unstable sway-referenced support surface with both the intact and prosthetic limb for transtibial prosthesis users (TPUs).

Method: TPUs (n = 14) and matched controls (n = 14) stood quietly in multiple foot placement conditions (intact foot, prosthetic foot and both feet) on a sway-referenced support surface which matched surface rotation to the movement of the centre of pressure (CoP). Force and motion data were collected and used to analyse CoP mean position, displacement integral and force components under intact and prosthetic limbs.

Results: Significant differences were found between prosthesis users and controls in CoP mean position in anteroposterior (1.5 (95% CI, 1.2–1.8) cm) and mediolateral directions (3.1 (95% CI, 0.5–5.7) cm. CoP displacement integrals were significantly different greater for prosthesis user group in the anteroposterior direction. Force components differences were found in all planes (anteroposterior: 0.6 (95% CI, 0.4–0.8 N); mediolateral: 0.1 (95% CI, 0.0–0.2 N & 0.3 (95% CI, 0.2–0.4) N, inferosuperior: 2.2 (95% CI, 1.4–3.0) N).

Conclusions: TPUs have bilateral static and dynamic postural adaptations when standing on a sway-referenced support surface that is different to controls, and between prosthetic and intact sides. Results further support evidence highlighting importance of the intact limb in maintenance of postural control in prosthesis users. Differences indicate clinical treatment should be directed towards improving outcomes on the intact side.

• Implications for rehabilitation

• Prosthesis users have bilateral adaptations when standing on a sway referenced support surface

• These adaptations are different to controls, and between prosthetic and intact sides.

• The intact limb is the major contributor to maintenance of postural control in prosthesis users.

• Clinical treatment should account for this when interventions are designed.

     

老年人下肢伸膝肌力对平衡功能的影响

目的 检测老年人下肢伸膝肌力是否对平衡功能有影响。方法 180名老年人根据性别和下肢伸膝肌力的不同分为6组，男性和女性均分为较小肌力组、中等肌力组和较大肌力组，每组30名。采用国产PH—A型平衡功能检测系统为受试者进行睁眼和闭眼状态下，双脚站立时的静态姿势稳定性的评定，取摆幅指数、外周面积、矩形面积、动摇轨迹长、单位面积轨迹长进行分析。结果 较小肌力组在睁眼和闭眼状态下，左右摆幅指数、前后摆幅指数、外周面积、矩形面积、单位面积轨迹长与另两组相比，差异有统计学意义（P＜0．05或P＜0．01），中等肌力组与较大肌力组的各项平衡功能指标差异无统计学意义（P＞0．05）。结论 下肢伸膝肌力会影响平衡功能，肌力较差者平衡功能也较差。