各种假手品种、结构特点、选用原则

三、各种假手品种、结构特点、选用原则

(一)部分手假肢

部分手假肢(partial hand prosthesis,简称PH)是用于部分手截肢的假肢。部分手截肢时,多数情况下都保留了腕关节的功能,上肢机能正常,残肢的自身功能比较高,可分为假手指和掌骨截肢假肢。

1.装饰性手指和部分手截肢假肢 不同平面的手指和掌部的截肢或畸形可通过因人而宜的替代品来弥补其外观上的缺陷。单指截肢可配戴指套。截肢范围增大时,配戴相应的内手套可以弥补其外观缺陷。带掌侧拉链的美容手套戴在内手套外并与前臂相连接。美容手套在外形、色泽、表面结构上都近似正常手,且有不同的色调可供选用。

假手指(prosthetic finger)是用于手指截肢的装饰性假指,适用于各种手指截肢、指掌关节离断及掌骨远端截肢的患者。例如:拇指全缺、2~4指全缺或个别手指缺损。由橡胶、皮革或聚氯乙烯树脂、硅橡胶等制作,形式多样,一般仅起弥补手部外形的作用。单指截肢可以配戴指套,又称为装饰指;截肢范围增大时,配戴相应的内手套即可弥补其外观的缺陷。

2.掌部截肢假肢 掌部截肢假肢不仅要恢复其外观,而且还要考虑恢复其功能。例如抓握板装在残肢的对面,便可进行简单的抓握,同时保持灵敏性。准确的抓握动作可借助功能型假肢来完成,在制作这种特殊假肢时,拇指和其余4指通过铰链连接在一起,假手的开手和闭手动作可借助残肢的背掌和对掌运动来完成。这种功能型假手的另一个优点是可实现习得的反馈。

适用于第一腕掌关节离断和掌骨近端截肢而腕关节屈伸功能良好的患者。这种假肢采用多轴连杆式机械假手,依靠患者的伸、屈腕运动来操纵手指的开闭。此外,还可以用带掌侧拉链的美容手套,戴在内手套处并与前臂相连接,这种美容手套在外形、色调和表面结构上都近似于正常手。

3.掌骨截肢肌电控制假肢 适用于截肢部位在手掌靠近腕关节处,患者失去了五个手指,腕关节功能仍然完好的残肢。这种肌电手悬吊靠腕端膨大,接受腔比腕离断假肢更短,腕关节有铰链与手头连接,不会影响腕自然伸屈和前臂自然旋转,由肌电控制手指,功能强于其他类型前臂肌电手。

4.适用于手掌骨截肢的半掌肌电手 对于手掌切除一半(保留拇指、缺损四指),半掌电动假手是适应半掌残肢者对假手功能的需要而研制的。它能依靠可充电电池供能使微型直流电机带动四指与拇指做对掌运动,实现握持功能。

5.电动手指假手(图1-3-9)美国西北大学假肢研究和康复工程所开发的电动手指假手采用了三个电动马达,将直径仅为10mm的微型齿轮马达装置,装入手指中,分别驱动拇指、食指和中指。这种齿轮马达能够满足设计要求的速度和力的标准,分别完成驱动动作。电源采用9V的微型电池,可以装入环套和小指中。在部分手截肢假肢中,肌电控制和开关控制都可应用。

图示

图1-3-9 电动手指假手

(二)腕关节离断假肢

腕关节离断假肢(wrist disarticulation prosthesis或through wrist prosthesis,简称TW prosthesis)适用于腕关节离断或前臂残肢过长(保留了前臂80%以上)的截肢者。在腕关节离断情况下,前臂功能几乎全部保住,残肢自身的功能性很强。患者可配戴装饰性、索控式或肌电控制腕离断假肢。腕关节离断时,残肢相对较长,其远端膨大,这些均有利于保持假肢悬吊的稳固性,因此不应对远侧骨端进行装饰性矫正。

腕关节离断患者可选用装饰性假肢和功能性假肢。目前已有各种假肢可供腕关节离断患者选配,在发达国家中的多数情况下,配戴肌电控制假肢可能是第一选择。装饰性假肢重量最轻,但从另一方面来论,它只具备有限的被动功能;索控式机械假肢借助肩背带来完成假手的抓握运动;肌电控制假肢须靠电极传导的肌电信号来控制假手的功能活动,其能源是一个6V的可充电蓄电池。

1.装饰性腕关节离断假肢 装饰性腕关节离断假肢重量最轻,但它只具备有限的被动功能。这类假肢适用于腕关节离断患者,特别适用于那些放弃配戴功能型假肢的患者。这种假肢的特点是重量轻、操纵简便,但仅有有限的被动功能,可作为辅助手。由于残肢远端膨大,采用高达肘下的全接触式接受腔就可以保证残肢的稳固悬吊,并且不会妨碍残肢的旋前及旋后运动。外臂筒构成假肢的外形并与装饰手连接,应尽量避免假肢过长。美容手套在外形、色泽和表面结构上都与正常手相似,显示出假手的外形,使得假肢更逼真。

2.索控式腕关节离断假肢 索控式腕离断假肢又称为机械手,由机械手头、前臂接受腔和开手的牵引索控制,借助肩背带来完成假手的抓握运动,由于残留有较好的前臂旋转功能,可由残肢直接带动假手旋前、旋后,因残肢长度所限,不能安装屈腕机构。这类功能性假肢适用于腕关节离断患者,尤其适用于不能穿戴肌电假肢的患者。与体外力源型假肢相比,它具有重量轻,不需能源的优点,但必须配戴背带控制系统来控制手部装置的功能活动,因而影响穿戴的舒适性。高达肘下的全接触式接受腔通过残肢远端的膨大部分就足以保证残肢的悬吊稳固性,而且不妨碍其旋前及旋后运动。外臂筒构成假肢的外形,并与手部装置相连接。为使假肢长度达到最小值,必须在假手上采用不带螺栓的底盘。如果安装钩状手,还需增加一个特殊的连接装置。手部装置也有常开式假手和常闭式假手(详见本节二、2.索控式假肢的手部装置,图1-3-8),其区别是应采用不带螺栓的底座,用积层成型盘将假手固定在前臂筒上。索控式腕离断假肢通过肩背带来完成假手的抓握运动。

3.肌电控制腕关节离断假肢 肌电控制腕关节离断假肢靠电极传导的肌电信号来控制假手的功能活动。这种体外力源型假肢在通常情况下,是腕关节离断患者的第一选择,其前提条件是要有足够的肌电信号控制电动手。由于肌电控制假肢的接受腔可以固定在腕部,残肢仍可自由旋转,不需要腕部旋转机构,假手长度仅13cm,假肢不会超过自然长度。由于腕关节残肢远端膨大,肘下的全接触式接受腔足以保证残肢稳定地悬吊,同时不会限制假手的旋前、旋后运动。肌电控制腕关节离断假肢靠电极传导的肌电信号来控制假手的功能活动,电极弹性地悬挂在接受腔内。外臂筒构成假肢的外形,导线和电极、可充电蓄电池都装在其内。通过固定在臂筒上积层成型的旋盘,可分别将臂筒与电动手系统和电动夹相连。

(1)积层成型盘式电动手 积层成型盘式电动手适用于腕离断残肢。这种假手的机械手架有三个手指(拇指、中指、食指),它装有带减速器的电动机和继电器以执行手的抓握动作。它与前臂之间借助带积层成型盘的摩擦关节而进行机械性连接,手的旋前、旋后功能可以无级调节,中心导线用于电气连接。

电动手有不同的型号和不同的控制系统(数字、抓力、双通道控制器)。装有第四指及第五指的内手套覆盖着机械手架,呈现手的外形并构成美容手套的支架,由PVC制作的美容手套在外形、色泽和表面结构上都模拟了正常手。

(2)积层成型盘式电动夹(图1-3-10)适用于腕离断残肢。这种电动夹的机械部分有两个夹/指,它们通过一个特殊的结构,保证任一开手位置时指尖平行。带减速器的马达和继电器开关装在一个铝盒里,其外壳由一个玻璃纤维盒构成,壳体对内部的机械手架起保护作用。这种电动夹借助侧边的手轮也能张开或闭合,借助屈曲关节可以改变轴的位置。功能障碍时,能通过保险杆卸下电动夹。电动夹与前臂之间借助带积层成型盘的摩擦关节而达到机械性连接,电动夹的旋前、旋后功能可以无级调节,中心导线用于电气连接。这种电动手有不同的型号和不同的控制系统(数字、抓力、双通道控制器),并有节能型可供选用。

图示

图1-3-10 电动夹

4.腕关节离断假肢接受腔形式 腕关节离断残肢一般可完成完整的前臂旋转动作,其范围可达到内外旋各90°。为了充分利用这一功能,一般需选择插入式接受腔,同时应考虑残肢末端桡尺关节隆起形状,制作克服穿脱困难的接受腔。如果选用全接触式接受腔,那么必须在适当位置上将腔壁开口或制作成盖状结构,通过接受腔远端的小窗来完成穿上及脱下假肢的动作,也便于充分发挥残肢的旋前、旋后功能。残肢远端的膨大部分有利于假肢安全地悬吊,因此接受腔的上缘可以低于肘关节,即不必包容肘关节。由于腕关节残肢远端膨大,高达肘下的全接触式接受腔就足以保证残肢稳定地悬吊,而且不会限制假手的旋前及旋后运动。积层成型树脂外臂筒与假手连接,而且还包住肌电控制假肢功能性部件。

(三)前臂假肢

前臂截肢时,应尽可能少截除骨及软组织,因为保留较长的残肢有益于配戴假肢。残肢作为杠杆臂影响着假肢的功能活动范围。不同截肢平面的前臂残肢,既可配戴装饰性假肢也可配戴功能性假肢。现代应用技术的发展也可使短残肢配戴假肢不需要任何上臂固定装置。

前臂假肢(below-elbow prosthesis简称BE prosthesis),亦称经桡假肢(trans-radial prosthesis简称TR prosthesis),适用于残肢长度为前臂25%~80%(通常为肘下5~18cm)的前臂截肢者,是一类装配数量最多,代偿功能较好的上肢假肢。现代前臂假肢由一个包肘的全接触式接受腔和一个树脂积层成型外臂筒组成,臂筒可通过不同的腕关节与假手相连。根据残肢条件和患者的要求,可以设计装饰性前臂假肢,也可以设计功能型假肢,包括索控式前臂假肢、电动或肌电控制前臂假肢及工具手、钩状手等。

1.装饰性前臂假肢(cosmetic below-elbow prosthesis)这种假肢适用于不同截肢平面的前臂残肢,特别适用于那些放弃穿戴功能型假肢的患者。装饰性前臂假肢重量最轻,操作简便,但只具备有限的被动功能,可做辅助手。它通过包肘全接触式接受腔固定在残肢上。臂筒构成假肢的外形并与假手相连接。装饰手和被动型假手,借助不同的腕关节连接到前臂上。外形、色泽和表面结构都近似正常人手的美容手套显示了假肢的外形,使假手更加逼真。

装饰性假肢的腕关节是前臂假肢的主要部件之一,装饰性假肢的腕关节种类比较多,可供选择的腕关节有:

(1)带螺栓的连接器 带螺栓的连接器借助远端的螺栓和近端的卡箍装置连接装饰手与前臂臂筒,手的旋前及旋后位置可以调整。

(2)带内螺栓的连接器 带内螺栓的连接器借助远端的内螺栓和近端的卡箍装置连接假手与前臂筒,手的旋前及旋后位置可以调整。

(3)屈曲连接器(图1-3-11)既是屈曲部件又是连接部件,它借助远端的螺圈和近端的卡箍装置连接假手与前臂筒,手的旋前、旋后以及屈曲均可以调整。

图示

图1-3-11 屈曲连接器

(4)滚花旋盘 滚花旋盘分别通过近端和远端的螺栓连接装饰手与屈曲调节器。

(5)木制腕接头 木制腕接头被固定在前臂筒上并借助螺栓与装饰手连接。

(6)摩擦控制腕关节 这种摩擦控制腕关节通过旋盘被固定于前臂筒上,并借助于远端的螺栓与假手相连接。手的旋前及旋后位置可以无级调整。这类摩擦腕关节有不同的型号和规格。

2.索控式前臂假肢 适用于不同截肢平面的前臂残肢,特别适用于不能配戴肌电控制假肢的患者。与体外力源型假肢相比,它具有重量轻,不需额外能源的优点,但必须配戴背带来控制手部装置的功能活动,因而影响穿戴的舒适性。

索控式前臂假肢(control cable below-elbow prosthesis)(图1-3-2),由机械假手、腕关节机构、残肢接受腔(前臂筒)及牵引索构成,接受腔多用塑料制作,腕关节机构可以被动地屈伸和旋转。也可设计成用肩背带来完成假手的抓握动作,外臂筒构成假肢的外形,且通过不同的腕关节与手部装置(系列假手或钩状手)形成可拆式连接。现代应用技术的发展,使这种假肢借助包肘全接触式接受腔而稳固悬吊于残肢上,前臂过短残肢可另外配戴肘上环带,已使短残肢配戴假肢不需要任何上臂固定装置。

(1)索控式假肢的腕关节 索控式假肢的腕关节,也有各种型式,带双头螺栓的各种固定可将假手与不同的腕关节相连,而腕关节又与前臂筒或接受腔相连。

1)摩擦式腕关节(friction type wrist unit):摩擦式腕关节是通过旋紧手部装置螺栓,利用其产生的摩擦力防止手部装置旋转的腕关节。

2)快换式腕关节(quick disconnect wrist unit):快换式腕关节带有卡槽反锥机构,可迅速更换手部装置的腕关节,在手部装置上装有专用连接头(图1-3-12)。

图示

图1-3-12 快换式腕关节

3)万向式腕关节(universal wrist unit):万向式腕关节是采用球面结构,可将手部装置在半球面任意位置上固定的腕关节。

4)屈腕式腕关节(wrist flexion unit):屈腕式腕关节是采用手动方式被动屈曲,可选择2~3个角度位置随意锁定的腕关节(图1-3-13)。

图示

图1-3-13 屈腕式腕关节

5)旋腕式腕关节(wrist rotation unit):旋腕式腕关节是利用前臂的回旋动作使手部装置随意锁定的腕关节。

3.体外力源前臂假肢

(1)电动前臂假肢 以微型电机为腕关节或手部装置动力,通过残存的前臂进行控制。

(2)肌电控制前臂假肢(图1-3-6)依靠由皮肤电极发出的肌电信号来控制假手的功能活动,其旋前、旋后运动可由不同的机械结构来完成。配戴肌电控制假肢的前提条件是要求有足够强的肌电信号用来控制手部装置,肌电信号由电极引出,放大后作为脉冲信号向控制系统传导。各类假肢通过不同的结构来控制手部装置的旋前及旋后运动。肌电控制假肢的能源是一个装在假肢里的6V可充电蓄电池。

肌电控制前臂假肢由一个肘下全接触式接受腔和一个树脂积层成型外臂筒构成。借助腕关节假肢上部与电动手相连接,同时它还包住假肢中特有的功能器件。

被动旋腕式肌电控制前臂假肢适合不同截肢平面的前臂残肢。手部装置的旋前及旋后功能活动只能被动地通过腕关节系统来调整。

主动旋腕式肌电控制前臂假肢适用于中等长度的前臂残肢,其主动旋转运动完成旋前及旋后动作。这些旋转运动可通过分离式接受腔的远端罩,借助旋腕装置直接传递到手部装置上。

中等长度前臂残肢只要能进行轻微的旋转运动也可配戴电动旋腕式肌电控制前臂假肢。这种旋转运动可作为信号脉冲控制假肢电动旋前及旋后。分离式接受腔的远端罩通过旋转控制开关驱动电动旋腕装置。

肌电控制旋腕式前臂假肢适用于不同截肢平面的前臂残肢,但前臂长残肢除外。其前提条件是应有不同的肌电信号来控制手部装置的张开和闭合,以及旋前及旋后运动。伸肌和屈肌的肌电信号在控制系统里被转化成4种脉冲信号,它们分别控制着手的张开、闭合及电动旋腕装置。

体外力源型假肢的腕关节是一种带连接器和同轴插座的腕关节,它将快换式电动手或电动夹与前臂筒连接起来,这种结构允许被动调整到所要求的旋前、旋后位置,手部装置可以随时互换。适用于中等长度前臂残肢的旋腕装置将具有主动旋前及旋后功能的残肢的旋转运动机械性地传递到电动手或电动夹上。

电动旋腕装置借助电机使电动手或电动夹做旋前和旋后运动,有两种不同的部件可控制电动旋腕装置。旋腕控制装置可用于残肢的旋转运动,四通道控制系统的肌电信号既可控制旋前、旋后动作,也可控制手部装置的动作。这种腕关节适用于除了腕离断以外的所有长度的残肢。它由以下部件构成:①积层成型环:积层成型环将电动手或电动夹与前臂连接起来,并装有快换接头。积层成型环有不同的直径。②连接器:连接器安装在积层成型盘内的腕关节锁中,并有同轴插头。③同轴插头:固定在连接器中的同轴插头,其远端借助滑动接触与腕关节可换插头形成电气连接,近端则与电极和蓄电池的导线连接。

4.前臂假肢的接受腔 前臂假肢接受腔的设计受到三方面因素的制约:一是悬吊机制;二是前臂的旋转机能;三是稳定适配的要求。随着假肢技术在材料、工艺方面的发展,出现了各种形式的接受腔,这些接受腔的产生都是综合解决上述几个因素而获得的。此外还应考虑在适当部位开口,增加透气性。

(1)插入式接受腔 适用于残肢比例55%~80%中长至长残肢截肢患者。依靠较大面积的残肢与接受腔的接触面料稳定悬吊和控制,同时避免了包容肘部,妨碍残肢旋转机能利用,在短残肢时往往需加上吊带。

(2)全接触式接受腔 采用全接触式前臂接受腔时,原则上接受腔的四壁应与残肢全面接触。根据残肢的长度,接受腔上缘的高度应有变化。短残肢时接受腔的上缘要高些,长残肢时上缘要低些。一般长残肢都采用和臂筒一体化的接受腔,短残肢最好采用分离式(双套筒)接受腔。

(3)明斯特式接受腔(muenster socket)明斯特式接受腔是一种包髁式前臂接受腔,是德国的Hepp Kuhn(亥普·库恩)于1950年发明的,采用包容肱骨髁和鹰嘴上部悬吊,接受腔口型尽量接近肱二头肌腱口形成一个腱槽,可省去固定于上臂的皮围背带、环带和肘关节铰链。其适用范围广,长残肢、短残肢者都可用,尤其适用于安装前臂肌电假手(图1-3-14)。

图示

图1-3-14 明斯特式接受腔

(4)西北大学式接受腔(Northwestern university socket)西北大学式接受腔也是一种包髁悬吊式前臂接受腔,是由美国西北大学于1971年开发的接受腔形式,与明斯特式接受腔的区别在于腔的前臂肘弯处根据前臂残长割出一定长度的口型。由于前侧的开口形状,更适宜肘关节的屈伸动作,此外对髁部的包容弹性更好。因此,更适用于中、长残肢(图1-3-15)。

图示

图1-3-15 西北大学式前臂假肢接受腔

5.前臂假肢的背带及控制索系统 本系统由背带、上臂围箍、肘铰链和开手单式控制索构成。固定在上臂的围箍和与之相连的肘关节铰链主要起固定前臂残肢较短假肢的作用,而背带和牵引索构成开手力的传递系统。

(1)前臂8字背带(below-elbow figure 8 harness)(图1-3-16):用于前臂假肢的一种背带,因固定于非截肢侧腋窝部的环带交叉于背部而使背带看上去呈“8”字形而得名。8字形背带通常采用2.5cm宽的涤纶带制成。

图示

图1-3-16 前臂8字背带

(2)前臂9字背带(below-elbow figure 9 harness)(图1-3-17):用于前臂假肢的一种背带,因固定于非截肢侧腋窝部的环带与控制索相连接而使背带看上去呈“9”字形而得名。

图示

图1-3-17 前臂9字背带

(3)上臂围箍(cuff):用于前臂假肢的一种悬吊装置。由皮革制成,系于上臂半周与肘铰链相连接,起悬吊固定假肢的作用。背带的背后交叉中心应处于第七颈椎突起的下方,自中央略偏向健侧。它由腋窝套环、前吊带的控制索带组成,前吊带从三角肌的上部引出,分成两支固定于围箍;控制索带通过肩胛骨下方,用吊环与控制索相连,并可用皮带扣调节控制索带的松紧。截肢者操纵假肢开手时,利用残侧上臂的前屈运动以及双肩的前屈动作,使背带吊环与固定于围箍的导向架之间距离增大,从而拉动控制索带打开手指。

(4)肘关节铰链

1)肘关节铰链 主要用于前臂残肢过短假肢。它将两根支条安装在接受腔两侧。

2)倍增式肘关节铰链(step-up elbow hinge)是用于肘关节活动范围小,不能实现足够屈肘动作的前臂短残肢的一种支条式肘关节。分为齿轮式和连杆式等多种结构,利用齿轮和连杆原理,能把残肢的屈曲动作放大约两倍。图1-3-18是一种四杆结构倍增式肘关节铰链。

图示

图1-3-18 倍增式肘关节铰链

3)工具型上肢肘关节铰链 工具型上肢假肢的肘铰链一般采用多轴铰链肘关节。图1-3-19是一种双轴式支条肘关节铰链,用两个传动轴连接两根支条的肘关节。其特点是容易屈肘,多用于工具型前臂假肢。由于采用双轴转动,使铰链的屈曲运动更接近于人的生理肘关节运动,转动灵活、省力。

图示

图1-3-19 工具型上肢肘关节铰链

(四)肘关节离断假肢

很少有人施行肘关节关节离断术,但这种手术形成的残肢的髁部却有利于假肢的悬吊固定。因此,不应对骨远端进行装饰性矫正术。肘关节离断假肢(elbow disarticulation prosthesis或through elbow prosthesis,简称TE prosthesis)适用于肘关节离断或上臂残肢过长(保留了上臂85%以上)的截肢者。肘关节离断患者既可配戴装饰性假肢,又可配戴功能型假肢。目前各种假肢都可供肘关节离断患者选配,多数情况下,混合型假肢是第一选择。装饰性假肢重量最轻,但只有有限的被动功能;索控式假肢的假手和肘关节的功能活动需借助肩带来完成;混合型假肢采用自身力源和体外力源共同作用。肘关节靠肩背带来驱动,而假手的功能活动受到肌电信号的控制,其能源是一个6V的充电蓄电池。现代肘关节离断假肢的全接触式接受腔不用包住肩部,通过肱骨髁部残肢末端的膨大部分就足以保证假肢的稳固悬吊,肘关节铰链连接假肢的前臂和上臂。

1.装饰性肘关节离断假肢 装饰性肘关节离断假肢适合于肘关节离断患者配戴,尤其适合于那些放弃配戴功能型假肢的患者。装饰性肘关节离断假肢重量轻、操作简便,但只具备有限的被动功能,可做辅助手或携带物品。高达肘下的全接触式接受腔借助髁部残肢末端的膨大部分可以保证假肢的稳固悬吊,而且不妨碍肩关节的活动范围。外臂筒借助侧支条与假肢前臂相连接,铰链关节可自由运动或由线闸操纵。装饰手或被动型假手可借助不同的腕关节与前臂相连接。外形、色泽和表面结构上都与正常手相似的美容手套构成假肢的外形,使假手具有逼真的外形。(https://www.daowen.com)

2.索控式肘关节离断假肢 这种功能型假肢适合于肘关节离断者,特别适合于不可能配戴肌电控制假肢的患者。与体外力源型假肢相比,它具有重量轻,不需另外能源的优点,但必须配戴背带控制手部装置和锁肘功能活动,因而影响了穿戴的舒适性。高达肘下的全接触式接受腔借助髁部残肢末端的膨大部分可以保证假肢的稳固悬吊,且不妨碍肩关节的活动范围。外臂筒可借助侧支条与前臂假肢相连接,侧支条关节可自由运动或由线闸控制。系列假手或钩状手可作为手部装置借助不同的腕关节与前臂相连,且可互换。

索控式肘离断假肢的手部、腕关节采用与前臂假肢相同的机构;前臂筒多用塑料制成,上臂接受腔用合成树脂积层成型;肘关节采用被动式侧面带锁的铰链,可使肘关节被动地固定在几种屈肘位上,假肢的功能活动是借助残肢的运动及肩胛带牵引索来完成的,其三重控制索分别控制着手部装置、屈肘和锁肘。

此外,有一种索控单轴肘关节铰链适用于肘离断假肢(图1-3-20)。其特点是容易屈曲,也可用于工具型前臂假肢。

图示

图1-3-20 索控单轴肘关节铰链

3.混合型肘关节离断假肢 混合型肘关节离断假肢采用自身力源和体外力源共同作用。这类假肢适用于肘关节离断患者,其前提条件是要有足够强的肌电信号用于分别操纵电动手或电动夹。高达腋下的全接触式接受腔借助髁部残肢末端的膨大部分可以保证假肢的稳固悬吊,且不妨碍肩关节的活动范围。外臂筒包住电极和导线,电极弹性地悬吊在接受腔中,并借助单轴关节支条与假肢前臂相连接,铰链可自由运动或由线闸控制。肘关节靠肩背带来驱动,屈肘和锁肘功能活动受肩背带控制。而假手的功能活动受到肌电信号的控制,腕部和手部装置与前臂假肢相同。系列电动手或电动夹作为手部装置使用,借助腕关节与前臂相连接,且可互换。

电动旋腕装置适用于除了前臂残肢外的所有长度的残肢。电动旋腕装置通过一个电机使电动手旋前及旋后。电动旋腕装置被装入前臂筒中,它与手部装置快换接头之间建立起机械性和电性连接。装置的功能活动受旋转控制装置或四通道控制系统操纵。

4.肘关节离断假肢的接受腔 肘关节离断假肢接受腔的形式基本上与上臂中长残肢的要求相同。由于肱骨末端的内外上髁处呈平坦状,对其骨突起处的修整务必慎重。(图1-3-21)

图示

图1-3-21 肘关节离断假肢接受腔

(五)上臂假肢

上臂截肢时应尽可能少截除骨及软组织,因为保留的任何残肢都有益于假肢的适配。残肢的长度对假肢的悬吊固定起着重要作用,而且残肢作为杠杆臂影响着假肢的功能活动。

上臂假肢(above-elbow prosthesis,简称AE prosthesis),亦称经肱截肢假肢(trans-humeral prosthesis,简称TH prosthesis),适用于上臂截肢者。不同截肢平面的上臂假肢,既可配戴装饰性假肢,也可配戴功能型假肢。目前各种形式的上臂假肢可满足所有肘上截肢平面的患者配戴。假肢的选择取决于残肢的长度、肌肉的功能以及患者的体力情况和对假肢的了解程度。现代上臂假肢一般由一个包裹肩部、带背带的全接触式接受腔和一个树脂积层成型外臂筒组成,外臂筒通过肘关节与假肢远侧部件相连。装饰性上臂假肢虽然重量最轻,但它只有被动功能,它多用组件式部件制作。索控式假肢功能件的运动是靠三重控制索来完成的。混合型假肢采用体内、外力源共同作用,其肘关节运动受肩背带控制,而假手活动受肌电控制。在肌电控制假肢中,功能(手部装置和肘的关系)控制由电极引出的肌电信号来执行,其能源为一个6V可充电蓄电池。

1.装饰性上臂假肢 装饰性上臂假肢特别适合于放弃穿戴功能型假肢的患者,这种假肢重量轻,操作简便,但只能被动运动,可作为辅助手,装上外形、色泽和表面结构都近似正常人手的美容手套,使假肢具有逼真的外形。

这类假肢适合于不同截肢平面的上臂残肢,它大多由组件式部件制成,并且用泡沫装饰外套因人而异地塑其外形。全接触式接受腔包裹肩部的容积与残肢长度有关,它借助一根背带悬吊于肩胛带上。外臂筒通过肘关节与假肢前臂相连。装饰手或被动手作为手部装置使用,借助不同的腕关节固定于前臂上。外形、色泽和表面结构都近似正常人手的美容手套显示了假肢的外形,使假肢具有逼真的外形。

装饰性假肢中的肘关节常用的是一种单轴式机构,有带锁和不带锁之分,每种关节又可分为组件式或塑料外壳式。

(1)组件式肘关节(图1-3-22)

图示

图1-3-22 组件式肘关节

1)组件式肘关节:适用于上臂长残肢,带棘轮锁装置的单轴肘关节借助前臂管与假手连接,并通过积层成型盘与上臂连接,前臂管和积层成型盘的旋转位置可分别调整。

2)带棘轮锁装置的单轴肘关节:适用于上臂短残肢,通过前臂管与远端部件连接,并借助上臂管的积层成型盘与上臂杆相连,前臂管和积层成型盘的旋转位置可分别调整。

3)带自位拉锁的组件式肘关节:适用于上臂残肢和肩离断患者,带可倾式拉锁的单轴肘关节借助组件式连接件连接上臂与前臂管,可分别调整前臂和上臂的旋转。

(2)塑料外壳式肘关节 这种带有半球体的肘关节远端通过固定在关节轴上的侧铰链与塑料前臂筒连接;近端与肘部连接的方式有两种,一种是通过肘部球体的木接头与上臂筒(上臂接受腔)相连,另一种是通过积层成型盘与上臂筒(上臂接受腔)连接。

按运动限位可分为不带锁和带锁两种:①不带锁肘关节:屈肘角度不能固定,贝伦索止前运动器可以限制前臂的自由摆动幅度。②手动单轴肘关节:以被动方式来实现肘关节屈曲的固定和解除,通过棘轮锁将关节锁紧在不同的屈肘位。

2.索控式上臂假肢 索控式上臂假肢适用于不同截肢平面的上臂残肢,特别适用于不可能配戴体外力源型假肢的患者。与体外力源型假肢相比,它具有重量轻,不需另外力源的优点,但必须配戴背带控制索,从而影响了穿戴的舒适性。

这类功能型假肢是一种常见的上臂功能性假肢,其手部、腕关节与前臂相同,前臂筒与上臂筒多用塑料制成;肘关节屈肘机构为主动式带锁结构,可实现主动屈肘。这种假肢的功能活动是借助残肢的运动及肩胛带完成的,三重控制索分别控制着手部装置屈肘以及锁肘的功能活动。假肢功能件的手部运动、屈肘、锁肘是靠三重控制索来完成的。背带的效能取决于肩胛带的活动度、残肢的长度和肌肉情况等,这些解剖学特征确定了全接触式接受腔包裹肩部的范围。这种背带的效能取决于肩胛带的活动度、残肢的长度和肌肉情况等。外臂筒和假肢前臂通过肘关节相连,肘关节可装或不装棘轮锁。系列假手或钩状手可作为手部装置,通过不同的腕关节与前臂相连,并可互换。

索控式上肢假肢的肘关节常用索控单轴肘关节(图1-3-23),这种关节是一种利用控制索来控制肘关节固定的单轴肘关节,适用于上臂假肢和肩离断假肢。关节内的棘轮锁可将关节调整到不同的屈肘位,由控制索锁紧和开锁,内装升降器可调整弹簧张力,有助于抬高前臂。

图示

图1-3-23 索控单轴肘关节

3.混合型上臂假肢 混合型上臂假肢采用体内、体外力源共同作用,适用于不同截肢平面的上臂残肢,其肘关节运动靠肩背带控制,而假手活动受肌电控制,其前提条件是有足够强的肌电信号分别用于电动手或电动夹。全接触式接受腔包裹肩部的容积与残肢长度有关,它由一根背带悬吊在肩胛带上。外臂筒包住电极和导线,并通过一个装有无极调整锁的机械肘关节与假肢前臂相连,借助肩背带来完成假肢的屈肘和锁肘动作。系列电动手或电动夹作为手部装置使用,借助腕关节与假肢前臂相连接,且可互换。

4.肌电控制上臂假肢 这类假肢适用于不同截肢平面的上臂残肢,其前提条件是,必须有不同的肌电信号用于控制手部装置和肘关节的功能活动。肌电控制上臂假肢的功能控制(手部和肘关节)由肌电信号来执行,装配的前提条件是必须有不同的肌电信号用于控制手部装置和肘关节的功能活动;这种假肢的接受腔与其他功能性上臂假肢相同;弹性悬吊在接受腔里的电极接受了肱二头肌和肱三头肌产生的肌电信号,它们在控制系统里转换为四种脉冲信号,然后向手部装置和肘关节传导,手部和腕部结构与前臂假肢相同。外臂筒包住电极和导线,并通过电动肘关节与假肢前臂连接。系列电动手或电动夹作为手部装置使用,借助腕关节与前臂相连接,且可互换。

(1)国外研制了一种肌电及微机控制的三自由度上臂假肢,配有多条微处理程序,可在肌电控制下完成多种日常生活动作的协调控制。这种假肢具有手指、腕、肘各一个自由度,三个自由度全部由肱二头肌和肱三头肌肌电控制,以两肌肉同时收缩产生的肌电作为切换信号,具有发光二极管和声音信号指示切换部位。在程控状态下,可由肌电控制手指握力和腕的旋转。

(2)电动肘关节(electric elbow unit)一般采用微型电机驱动,图1-3-24是由纽约大学与豪斯莫公司共同开发的HUSH电动肘关节,用于骨骼式上肢假肢,通过双向开关,可实现肘关节的屈曲和伸展。

图示

图1-3-24 电动肘关节

5.上臂假肢的接受腔 上臂假肢接受腔一般要包住肩峰,目前上臂接受腔一般采用全接触式接受腔,除了与残肢全面接触,还要求具有自身悬吊机能,肩关节的运动不受限制。其上缘高度随残肢长度而不同,残肢越短,接受腔的上缘越高。

(1)上臂短残肢 为了保证接受腔的稳定性,其上缘至少要包过肩峰2.5~4cm;在不使患者感到疼痛的情况下,腋窝部分接受腔的壁尽可能抬高。

(2)上臂中长残肢 接受腔的上部要略低于肩峰,以免影响肩关节的外展,要包住三角肌外壁部,为肩关节的屈曲运动留下少许空间。接受腔的口型形成一个前下方有胸大肌沟槽、后下方有背阔肌沟槽的三角形。(图1-3-25)

图示

图1-3-25 上臂残肢长度与接受腔的关系

(3)LAPOC吸着式接受腔(图1-3-26)日本LAPOC吸着式接受腔的口型特点如下:在上口部,前后带有开肩式的突出翼(肩轭),其横截面呈凸镜状,中心部从前后方向夹住肱骨头,宽度为4cm,前、上、下沿翻边,向外张开。上臂前屈、后伸时不会受到锁骨和肩胛冈的限制。

图示

图1-3-26 LAPOC吸着式接受腔

6.上臂假肢的背带及控制索系统 本系统由背带的控制索构成。上臂截肢者利用其假肢至少要实现以下三种功能:①控制手部装置;②前臂的屈曲运动;③肘关节的闭锁及其解除。因此肩带的形式及其操纵比较复杂。肩胛带和上臂残肢运动为以上控制提供了条件。有许多不同的悬吊固定及牵引控制系统实现上述功能,有采用两根控制索的二重控制系统,其中一根同时控制开手和屈肘,另一根控制肘关节的松锁和伸肘;也有采用两根控制索的三重控制系统,分别控制开手、屈肘和伸肘。

(1)上臂8字形背带(above-elbow figure 8 harness)(图1-3-27)用于上臂假肢的一种背带,因固定于非截肢侧腋窝部的环带交叉于背部而使背带看上去呈“8”字形而得名。

图示

图1-3-27 上臂8字形背带

(2)胸廓带式上臂背带(above-elbow chest strap harness)用于上臂假肢的一种背带,由绕非截肢侧胸廓一周的皮带构成。

(3)上臂假肢的三重控制系统(above-elbow trip control cable system)上臂假肢的三重控制系统种类、式样也比较多,OTTOBOCK索控式假肢的控制特点是由有部分弹性的背带与控制索共同控制着假手或钩状手的功能活动、前臂的屈曲及锁肘。

1)开手索:开手索是由一个空心的橡胶带及更长的控制索构成。橡胶带从后侧腋窝线引出,固定在后侧隔板上。贝纶电缆线穿过鲍登索线壳,达到前臂的内侧,再通过离合器和虎口连成一体。后部索的控制使双肩胛骨内缘间距变宽,才能自如地控制。

2)开肘索:肘关节锁的开闭索由一个空心的橡胶带和由其引导的控制索构成。开闭索从腋窝的前侧顶点引出,越过颈部的后侧而连到肘关节的锁闭棘爪上。

3)肘屈曲索:肘屈曲索是由一个25mm~30mm宽的皮带和一根控制索构成的。肘屈曲索从对侧肩前侧腋窝线引出,穿过肩峰,再穿过背的中部至上臂,再到前臂的外侧,固定到肘关节前4.5cm处,通过上臂残肢的前屈而使肘关节屈曲。

(六)肩关节离断假肢、肩胛带离断假肢

半肩胛带离断术(forequarter amputation)切除了整个的肩部(包括肩胛骨、锁骨及附着其上的肌肉)。这种情况配戴假肢相当困难,因为此时假肢接受腔的悬吊功能不良。

肩关节离断假肢(should disarticulation prosthesis,简称SD prosthesis)适用于肩关节离断、上臂截肢残肢长度小于上臂全长30%(肩峰下8cm以内)的截肢者。这类截肢者因为失去了控制肩部运动的能力,目前多装配装饰性假肢。尽管也可为肩关节离断者装配功能型假肢,但技术难度很高。假肢种类的选择取决于残肢的情况、肌肉的功能以及患者的体力情况和对假肢了解的程度。装饰性和功能型假肢都可供肩关节离断患者配戴。应当注意,配戴功能型假肢时,对患者和康复工作小组的要求都是相当高的。装饰性上臂假肢虽然重量最轻,但它只有一定的被动功能,它多用组件式部件制作;功能型假肢既可以是索控式,也可以是体内、外力源共同作用的混合型假肢。因为高位截肢患者操纵三重控制系统很困难,所以可采用被动型或电动型肘关节,后者借助背带开关或肌电控制而发挥功能活动。

肩部离断的所有假肢都由一个包肩式的全接触内接受腔和树脂积层成型的外臂筒构成,通过肩关节与假肢上臂、肘关节、前臂、假手相连。

1.装饰性肩关节离断假肢 这种假肢适合于肩关节离断和半肩胛带截肢的患者,特别适合于放弃配戴功能型假肢的患者以及控制功能型假肢有困难的高位截肢患者。这种假肢具有重量轻、操作简便、只能被动运动的特点。这种假肢由组件式部件制成,并通过带连接罩的因人而异的泡沫装饰外套构成假肢的外形。包裹肩部的接受腔通过背带固定于肩胛带上。截肢范围较大的肩关节离断患者,需采用另外的外臂筒来协调身体平衡。肩关节与假肢上臂相连,而上臂假肢又通过肘关节与前臂相连。装饰性或被动型假手,借助不同的调节器与前臂相连。外形、色泽和表面结构上都近似正常人手的美容手套,使假手具有逼真的外形。

装饰性肩离断假肢(图1-3-1)的重量轻,具有被动功能,采用组件式部件制作,包裹肩部的接受腔通过背带固定在肩胛带上,肩关节与假肢上臂相连,上臂以下部分与上臂假肢相同;国内制作的这种假肢由塑料上臂筒、前臂筒和装饰手构成。

(1)装饰性组件式肘关节

1)适用于肩离断患者的组件式肘关节:由带棘轮锁装置的单轴肘关节通过前臂管与假手连接,其近端借助连接器与肩关节连接,前臂管和积层成型盘的旋转位置可分别调整。

2)带自位拉锁的组件式肘关节:适用于肩离断患者,带可倾式拉锁的单轴肘关节借助组件式连接件连接上臂与前臂管,可分别调整前臂和上臂的旋转。

(2)装饰性假肢的肩关节 OTTO BOCK组件式肩离断假肢是一种装饰性假肢,其关节分为普通肩关节和万向肩关节。

1)普通肩关节:普通肩关节适用于肩离断和上肢带解脱术患者,这种在两个平面运动的肩关节可借助铰链与假肢的上臂连接,借助积层成型盘与肩峰罩连接。肩关节的前后位置及外展均可调整。

2)万向肩关节(图1-3-28):万向肩关节适用于肩离断和上肢带解脱术患者,这种可以多向运动的肩关节借助连接器与上臂管连接,通过叉形肩支架与肩峰罩连接。球窝关节运动的自由度是可以调整的。

图示

图1-3-28 万向肩关节

图示

图1-3-29 外展肩关节

3)外展肩关节(图1-3-29):外展肩关节装有一个简单的单轴铰链,可做外展运动。

2.索控式肩关节离断假肢 这类功能型假肢适合于肩关节离断患者,尤其适合于不可能配戴体外力源型假肢而又需要使用功能型假肢的患者。与体外力源型假肢相比,它具有重量轻且不需外来能源的优点,但必须配戴背带控制索,不仅影响了穿戴的舒适性还要求患者积极配合。背带的功能执行状况取决于肩胛带的活动度、残肢的条件以及肌肉的情况等。这些解剖条件也决定了接受腔包裹肩部的体积。接受腔借助背带悬吊于肩胛带上。由肩关节连接假肢上臂,上臂通过肘关节与前臂相连。系列假手或钩状手可作为手部装置使用,借助不同的腕关节与前臂相连。这种假肢的功能活动通过肩胛带的运动带动背带来控制。三重控制索分别控制着手部装置、屈肘和锁肘。与索控式上臂假肢相比,由于配戴了胸廓带而使背带更难发挥功能活动。

索控式肩离断假肢必须配戴肩带,要求患者积极配合,肩带功能执行状况取决于肩胛带的活动度、残肢的条件以及肌肉的情况,假肢的其他部件与上臂假肢相同,与索控式上臂假肢相比,由于配戴了胸廓带而使三重控制索的背带更难发挥功能活动。上述装饰性假肢的肩关节也可用于索控型假肢中,此外还有以下肩关节可用于上肢带摘除患者。

(1)隔板式肩关节(图1-3-30):隔板式肩关节适用于上肢带摘除患者。这种关节由两块钢板重叠而成,可完成上臂的屈伸运动。

图示

图1-3-30 隔板式肩关节

图示

图1-3-31 万向球式肩关节

(2)万向球式肩关节(图1-3-31):万向球式肩关节的球窝关节的运动自由度可以调整,适用于肩关节和上肢带摘除患者。

3.混合型肩关节离断假肢 混合型肩离断假肢属体内、体外力源共同作用。这类体内、体外力源共同作用的假肢可供肩关节离断和胸肩胛区截除患者配戴,其前提条件是需有足够强的肌电信号分别用于控制电动手和电动夹。全接触式接受腔的容积、电极的弹性悬吊的排列方式以及背带的功能活动均与残肢条件有关。截除范围较大时,需要配戴另外的外臂筒来协调肢体平衡。肩关节连接假肢上臂,上臂通过肘关节与前臂相连。患者通过肩背带来完成假肢的屈肘和锁肘功能。电动手和电动夹均可作为手部装置使用,借助腕关节与假肢前臂相连,并且可以互换。

4.四自由度肌电控制全臂假肢 美国研制的四自由度肌电控制全臂假肢的肩、肘、腕、手指各有一个自由度,上臂上举时,肩关节的运动是相当于外展与前屈的合运动。四个自由度由胸部、背部和肩部引出的三路肌电信号控制。三块肌肉收缩的组合构成不同的信号模式,完成假肢的协调运动控制和各自由度直接控制。可解决双全臂截肢者喝水、取食等问题。

5.肩部假肢的接受腔 肩部假肢的全接触式接受腔的形状像一顶帽子扣在肩部,根据不同的截肢平面有以下形式:

(1)肩关节离断接受腔应在不妨碍肩胛骨内收、外展的情况下做得深些,肩峰处应留有一定的空间,后缘沿着肩胛骨椎体,前缘达到乳线的位置。(图1-3-32)

图示

图1-3-32 肩关节离断接受腔

(2)上肢带解脱术假肢的接受腔的包裹范围要加大,可延伸到对侧肩包住锁骨,以增加支撑性;按与对侧肩平齐的位置,将接受腔补接出肩部,以便安装肩关节。

6.肩部假肢的背带及控制系统(图1-3-33)本系统由胸廓肩背带、弹力悬吊带及控制索构成。肩关节离断的截肢者仅能利用肩胛骨的外展、内收,肩的上抬、下沉,健侧肩胛骨的外展及扩胸等有限运动,因此用作假肢的力源非常有限。行上肢带解脱术的截肢者,可用力源就更少了。肩部假肢最好的情况下,只能与上臂假肢一样,进行肘关节的屈曲、肘关节锁的开闭和手指的开闭等控制活动,肩关节仅能被动地屈伸和外展,不能进行主动控制。

下面介绍一种索拉式肩部假肢系统,用最少的背带控制主动动作,可不使用腰带。

图示

图1-3-33 肩部假肢的背带

(1)胸廓带式肩背带(shoulder disarticulation chest strap harness)用于肩部假肢的背带,由绕非截肢胸廓一周的皮带构成。

(2)弹力悬吊带 安装在接受腔前面的弹力带很重要,主要用于肘关节的锁定。如果难于打开锁定装置时,可将此带放长;若难于锁定时,则将此带缩短。

(3)控制索系统 ①开肘索:肘的锁定和打开由安装在胸廓带上的控制索利用肩的外展操作。②复式控制索:在索控式肩部假肢中,肩的屈曲、伸展动作用来操纵肘关节的屈曲和手部装置的开闭。