【技术前沿】假肢器材

【技术前沿】假肢器材

一个非常不幸的趋势是,肢体残缺事故的发生越来越多。福布斯报告显示,世界上有1,000万到1,500万截肢患者。截肢者联盟表示,其中近200万人生活在美国,且每年大约有18.5万截肢病例。造成截肢的主要原因是血管疾病(54%,包括糖尿病、外周动脉疾病)、创伤( 45%)和癌症(不到2%)。

假肢制造商们专注于开发能够为截肢者提供最高质生活水准的假肢器材。假肢使用者的需求因生活方式不同而迥异。老年患者可能满足于更为简单的器材,而其他患者可能需要一个复杂的假肢,甚至能使他们充分参与最具挑战性的极限体育运动,这几乎要求假肢模仿出人体自然步态。

特瑞堡密封系统保健与医疗销售工程师Jerry Zawada说:“假肢的性能,尤其对于复杂的义肢而言,正在快速提高。目前,大多数假肢器材均使用液压系统,患者可以通过改变减震力来帮助降低冲击负载。更先进的系统则使用微处理器,它具有智能学习功能,在假肢使用者站立、走路、跑步或爬楼梯时自动调整。”

先进膝关节和踝关节假肢面临的主要挑战之一是,需要开发一个强大的液压油缸密封系统。Zawada说:“通常,踝关节假肢中的活塞和活塞杆的密封系统与膝关节所使用的密封系统类似。然而,踝关节密封系统要比膝关节密封系统更难达到所需的性能,因为踝关节更加紧凑、冲程更短,而且必须允许一定程度的旋转。这让侧载更容易成问题。”

油缸的活塞和活塞杆需要一套密封系统。活塞的外径必须密封,从而最大限度地提高电子阀门的效率,使液压油能够以一种受控的方式通过活塞阀门。密封材料必须与液压油相容,以在较大温度范围下确保假肢的长寿命。

工程师们正在努力开发可供大多数器材使用的零泄漏系统,而这十分困难。此外,长时间闲置也可能出现液压油排出现象,比如夜间假肢被闲置时。这种情况下,黏在活塞上的液压油滑下来,在外密封件上形成油池。此外,密封件和唇口负载必须平衡,以封住液压油,且不对连接杆产生太多摩擦。

为了避免发生“爬行”现象,导致对使用者产生冲击震动的影响,应该使用低摩擦材料。在活塞上增加一两个磨损环,以确保活塞在侧面负载发生时保持对齐。密封件和轴承所使用的材料必须与油缸套材料、表面漆面和涂层相兼容,以实现循环寿命最大化。

活塞杆密封系统发挥两种不同的功能:防止外部污染物进入系统,并将液压油保持在油缸内。为了达到这一目的,需要一种包含多道密封件的复杂配置结构,每个密封件完成一项单独功能,共同协作获得最佳性能。

假肢器材将迎来怎样的下一阶段发展?Zawada说:“每年,在新的假肢设计和其背后的密封解决方案方面,技术进步似乎没有极限。” 近几十年来,在热门电影中出现的先进假肢的未来版本已经成为了现实。Zawada说:“电子执行器作为外骨骼的一部分,正在帮助运动受限的中风患者恢复,比如帮助他们移动。我们在仿生系统领域也取得了进步,四肢可以与身体的神经系统相连,令假肢使用者可以像控制自己的四肢一样控制假肢的运动。”


中国肢体残疾患者概况

据新华社报道,2012年,中国约有2,400万肢体残疾患者,他们将受益于康复服务和假肢发展。

总部位于冰岛的假肢制造商Össur 曾在2007年估计,中国大约有220万截肢患者,且每年新增患者约10万人。

在美国和日本这样的国家,60%到80%的人由于血管疾病(如糖尿病和动脉硬化)而失去四肢。在中国,70%的病例是由于外伤和意外事故造成的。

2008年5月的四川大地震造成大约2万人被截肢。