康复工程学--上肢假肢（Upper Limb Proshtesis）

上肢假肢（Upper Limb Proshtesis）

上肢包括手和臂，是生活和劳动中重要器官。任何部位的丧失都会给病人造成生活、工作困难和精神负担。特别是双侧上肢都丧失，困难更为严重，迫切要求有好的假肢代偿失去的功能。但由于人类手的动作灵巧，感觉敏锐，功能复杂，致使任何精巧、灵活的机械结构也不能与上正常手相比。目前的上肢假肢功能还比较简单，尚不能满足需求。不过经过训练和适应后，在日常生活和专业性轻工作中仍能起相当的作用。
    对上肢假肢基本要求是：功能好、外观逼真、操纵灵活、轻便、耐用、可以自行穿脱。
根据手的功能和使用目的，上肢假肢分为：功能手、外部动力手、工具手、装饰手。按照不同截肢部位还可以分为：假手指、掌骨假肢、腕关节离断假肢、前臂假肢、肘关节离断假肢、上臂假肢、肩关节离断假肢。
一．功能手：
是一种具有手外形和基本功能的常用上肢假肢。功能手通常以截肢者的关节运动操纵假肢关节和假手。各种功能手都是由残肢接受腔、关节、手部、悬吊控制装置构成。其中手部是发挥功能作用的主要部件，应具有捏取、握取、勾取等基本功能。功能手的手部品种繁多，大体上可分为随意张开式和随意闭合式二类。随意张开式功能手的手指，常态时处于拇指、食指、中指捏取东西的功能位。通过牵引索使手指张开，依靠弹簧的扭力使手指闭合。这类假手取物时握力可以由病人自行控制。常态时手指位置较自然，但一般结构比较复杂，最大开手位的指间距离较小。目前我国多用随意张开式的功能手，可分带自锁装置，不带自锁装置两种，其中带自锁装置的持物较为可靠。
    (一) 假手指：
一个或数个手指不同部位的缺损，因装配空间所限，多只能装配用橡胶皮革或塑料制成的装饰假手指，没有功能，有的患者还会因戴假手指后失去残手感觉，妨碍功能。不过，拇指或四指截指后使用假手指或特制的拇指对掌物对恢复拇指对掌功能较好。
(二) 掌指截肢假肢：
是一种特殊的功能手，适用于第一腕掌关节离断合并经掌骨远侧截肢，腕关节屈伸功能良好的病人。这种假肢的手部由多轴连杆系统构成，依靠病人的伸腕、屈腕运动为动力来完成开手、闭手动作。亦可安装掌部截肢钩状假手控制方法同腕关节离断假手，功能好、外观差。
(三) 腕关节离断假肢：
由前述的手部与前臂残肢接受腔，开手牵引装置构成。适用于腕关节离断及前臂截肢，残肢长度保留80%以上的病人。由于保留了前臂旋转功能，因此残肢可以直接带动假肢旋前、旋后。这种假肢通常作皮带悬吊。由于残肢长，不能安装屈腕机构。
(四) 前臂假肢：
    适用于残肢长度保留前臂35%-80%的病人。这种假肢，除了手部如前所述外，还具有以下不同结构：
1、腕关节机构：
前臂截肢后腕关节丧失了全部屈伸和部份旋转功能。截肢部位越高。旋转功能丧失越多。为此设计、制造了多种旋腕、屈伸机构。旋腕机构，其性能可分为主动控制，被动控制二类。摩擦式旋腕机构属于被动控制式，可以被定位于任意旋转角度，结构简单、重量轻。屈腕机构多采用被动屈腕弹簧锁定位，主要用于双上肢截肢病人完成吃饭、刷牙、梳头等近体动作。
2、残肢接受腔：
这是假肢与残肢衔接，发挥残肢功能十分重要的部件。必须与残肢功能解剖学的形态相吻合，不妨碍残肢旋转和肘关节的屈伸运动。残肢接受腔通常是用塑料制成。西德明斯特（Munster）式前臂残肢接受腔是用屈肘位石膏模型制作的，特点是接受腔上缘超过并包括两侧的肱骨髁和尺骨鹰嘴，不需附加其它悬吊固定装置即可使假肢固定在残肢上。
3、悬吊固定装置：
一般是在肘关节两侧安装吊带或金属铰链，配合上臂的半侧上    8字形肩背带悬吊固定假肢。吊带的方法简单、轻便、不妨碍肘关节屈伸运动，但不如使用金属铰链固定性能好。
4、手的开、闭控制系统：
功能性前臂假肢是以病人的双侧肩胛带的外展和残侧肩肱关节的前屈运动为动力，通过8字形肩膀背带和牵引索控制假手的张开、闭合。
(五) 前臂残肢过短假肢：
适用于残肢长度短于前臂35%的病人。这种假肢的特点是必须采用上缘高的接受腔。由于接受腔上缘高，妨碍肘关节屈曲功能，因此常采用三
杆成四杆结构的倍增式肘关节铰链，通过连杆的传动作用，能够增大假肢屈肘角度。
(六) 肘关节离断假肢：
适用于肘关节离断式上臂截肢，残肢长度保留了85%以上的病人。由于肘关节离断的病人丧失了手，腕关节和肘关节功能，因此比前臂截肢病人使用假肢更为困难。这种假肢的手部，腕关节与前臂假肢的相同。上臂残肢接受腔用皮革或塑料制成。由于肱骨髁宽大，可以辅助悬殊吊假肢和控制假肢的旋转。肘关节通常采用侧方带锁的肘关节铰链，可固定肘关节于多种屈肘位。屈肘、开手动力，由外展肩胛带与前屈肩胧关节运动提供；控制肘关节锁的动力可由后伸肩胧关节，下降肩胛带运动提供。这种假肢可以辅助作一些需要双手协同完成的动作，如：划火柴、写字时压纸、端东西等。
(七) 上臂假肢：
适用于残肢长度保留50%-85%的上臂截肢病人，由于病人上肢功能丧失严重，使用上臂假肢效果远不如前臂假肢，而与肘关节离断假肢相近。上臂假肢的手部、腕关节与前臂假肢的相同，前臂部与残肢接受腔多用塑料制成。这种假肢的主要特点在于增设了带锁的肘关节机构和屈肘，开手控制系统。
上臂假肢的屈肘，开手控制装置可分为双重控制系统与三重控制系统二类。双重控制系统有二条牵引索：一条牵引索通过下降残肢侧肩胛带控制肘关节锁，另一条牵引索通过外展双侧肩胛骨与前屈肩胧关节动作控制屈肘，开手。
三重控制系统有三条牵引索，分别控制屈肘，肘关节锁和开手动作。具体控制方法略有不同，多用外展双侧肩胛骨控制开手。前屈，外展肩关节控制屈肘。下降残肢侧肩胛带与后伸肩关节控制肘关节锁。三重控制系统适用于肩胛带，肩膀关节功能较好的病人，能分别控制屈肘，开手
动作，性能较好。
(八) 运动成形截肢（Ciaoplaotics）假肢：
这是一种特殊的自身动力的功能性假肢，通过手术在肌肉遂道放置一塑料棒，与牵引索连接，利用肌肉的收缩来操纵假肢。多用肱二头肌操纵前臂功能性假肢的手部，用胸大肌操纵上臂功能性假肢的肘关节锁。这种假肢的控制系统简单，不受肩关节运动的影响，因而增加了假手的功能活动范围。
二．外部动力手：
外部动力手是指利用人体以外的力为动力的功能手。外部动力手作为人体仿生学的应用，引起了生物物理、精密机械，自动控制等方面技术人员很大的注意。目前许多国家积极研究，试制，不断取得新的进展，其中主要是电动手和气动手。
(一) 电动手：
以高效能，可重复充电的镍镉蓄电池为电源，以微型直流电机为动力，通过机械减速，传动装置使假手张开，闭合。电动手可以有多种控制方法：如机械开关，电磁开关，肌电讯号等。近代电动手多用肌电讯号控制。六十年代初，一些国家开始制成单一自由度（手仅能张开、闭合）的前臂肌电手，并有商品生产。目前我国已试制了这种假肢。它的原理是利用残存的前臂屈肌群和伸肌群收缩产生的肌电讯号，由置于该处的皮肤电极引出，然后经电子线路进行放大，用来控制直流电机的运转。这种假手开手、闭手随意、灵活。功能活动范围大，非前臂功能手可以相比，但肌电假手结构复杂，费用高。可靠性差。因此，实用性至今仍受到限制。
近年，有许多关于带比例控制或手指感觉反馈系统的前臂肌电手以及可以屈指、屈拇、旋腕、屈肘等多自由度肌电假手的报导，但仍处于实验阶段。
(二) 气动手：
是以压缩气体为动力的外部动力手。具有代表性的是西德海得堡气动手。它是将压缩成液态的二氧化碳气装在便于携带的钢瓶内，通过管道与手部机构连接。截肢者用关节运动控制微动的气体阀门，推动假手的动作。这种手比电动手结构简单。可靠，比较容易做到多关节，多自由度运动，对双上肢截肢病人具有实用价值。缺点是动作中有放气响声，补充气源较麻烦。
三．工具手：
是为了从事专业性劳动或日常生活而设计的。工具手由残肢接受腔，固定装置、工具连接器和专用工具构成。病人根据需要可换用各种专用工具。这种手外形不象手，但由于功能好，结构简单，坚固，因而很实用。
此外，钩状手结构简单，动作灵巧，比较实用。钩状手可以被看作是一种“万能”工具手。由于钩状手利用自身动力或外部动力操纵手的张开，闭合，因此也可以被看成是一种具有特殊手部的功能手。
四、装饰手：
是为了弥补肢体外观缺陷而设计、制作的。它只起到装饰及平衡身体的作用。多用于截指、上臂高位截肢以及某些难以安装功能手的病人。
装饰手系用皮革，橡皮或塑料制成。结构简单、重量轻，各指间关节可以被动屈伸。装饰手套通常采用聚氯乙烯乳液树脂，以搪塑方法制成。其外形、肤色、指纹都近似于健手。近年来为了克服聚氯乙烯乳液树脂手套不耐污染、易老化变质等缺点，已制造出硅橡胶装饰手套，其外观、耐污染性能都胜过前者，但价格较贵。

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