1)静力的传递
正常人在双腿站立时,体重通过两侧的髋关节传递到双下肢骨骼上。截肢后,边种静态被打破。为重新维持人体平衡,必须在截肢侧用假肢进行支撑。坐骨承重大腿假肢主要以坐骨支撑来承受重力。这与正常人的体重经由髋关节来传递的模式不同。作为主要的传递力的区域,坐骨结节位于髋关节的内侧与后方。作用在接受腔上的合力矢也因此偏内偏后。这对接受腔的静态对线具有重要的意义。
(2)步行时假肢受力分析
①跟着地
如果不考虑步行时因重心移动产生的惯性,那么,在假肢侧跟着地时,在重力和地面反作用力的作用下,产生了使髋关节屈曲的力矩。另外,由于负荷线经过假肢膝关节的后方,由此产生使膝屈曲的转矩,导致打软退很明显,由于这两个转矩的共同作用,极大地加强了髋关节和膝关节产生屈曲的可能。为了对抗作用在两个关节上的屈曲力矩,截肢者利用髋关节伸肌收缩产生的伸髋力矩来防止关节的屈曲,保证膝关节的稳定。另外,经临床经验表明,重心移动的惯性也对防止膝屈曲有帮助。在伸髋肌作用下,接受腔与残肢之间会产生位移现象,从而使残肢前方近端和后方远端受压。为了防止接受腔上缘顶住残肢产生疼痛,应该将接受腔上缘做成缓和的喇叭口状。再有,为了使残肢的动作准确地传递到假肢上,应对接收腔前方外侧股四头肌部位和前方内侧股三角部位加以适当的压迫。
②支撑前期至支撑中期
在这一时期,身体重心从腱侧移向假肢侧。易造成假肢向外侧偏移。骨盆有向腱侧倾斜的趋势。髋关节外展肌群的作用可以防止这种运动。但是,髋外展肌作用会造成接受腔和残肢间的位移,使残肢内侧近端和外侧远端产生压迫。
③支撑中期到支撑后期
支撑中期以后,重心开始向腱侧移动。减少了外侧的不稳定性。此时,身体重心逐步向前移动,位于膝关节前方。它的作用使膝关节过伸,起稳定膝关节的作用。
④蹬离期至摆动前期
在这一时期,外力的作用使膝关节处于稳定状态。为了将假肢向前迈出,需要髋关节施加屈曲力。此时残肢与接受腔之间产生力。残肢的后方近端和前方远端受到压迫。
⑤摆动后期
摆动后期是跟着地时期的准备阶段。在这个时期,没有特别的肌肉活动和重心移动的作用。
(3)大腿假肢的稳定性
①侧向稳定性
假肢站立期,重力作用产生使骨盆向健侧倾倒的力矩。与之相对抗的,只有髋外展肌收缩产生的对抗力矩。两者大小相等时,便可以保持骨盆的侧内稳定。除了稳定骨盆的作用外,外展肌收缩时,股骨有以髋关节为轴向外展的趋势,并产生对接受腔外侧壁的压力。相对地,接受腔外侧壁对残肢产生反作用力。该力具有支撑重力的作用。然而,由于股骨外侧被软组织覆盖,接受腔外侧壁对股骨施加的压力,在某种程度上被吸收。因而对外侧的稳定作用会降低。截肢后,外展肌力减弱,股骨长度变短造成作用的杠杆臂减小,这些都对假肢的侧向稳定带来不利影响。因此必须通过改变接受腔形状以及设定接受腔对线的方法来获得髋关节外展肌力,即获得侧向稳定性。从中可以得出,接受腔外侧壁的反作用力f的大小,与股骨长度成反比。股骨越短,f值增大,压力也越集中。
②大腿假肢的前后方向的稳定性,大腿假肢的前后方向的稳定性,主要表现为膝关节的稳定性。大腿假肢最容易发生膝不稳定的时期是假肢跟着地时期。此时人体重力从健侧腿向假肢侧转移。来自假肢的地面反作用力位置偏后,易产生使膝屈曲的屈膝力矩。因此我们以此时刻来分析假肢的稳定性。跟着地后,在伸髋肌作用下产生的伸髋力矩,维持假肢的稳定。根据平衡方程,伸髋肌的伸以假肢为研究对象得到髋力矩mh为:mh=h×l(4-2)以膝关节为研究对象,得到:mk=p×d-h×h(4-3)由方程(a)和(b)得到:mh=l/h(p×d-mk)(4-4)该方程即为radclitte膝方程。其中,mh为肌肉作用的伸髋力矩,mk为假肢膝关节对抗屈曲的机械摩擦力矩,l为髋关节的高度,h为膝关节高度,d为髋关节和脚跟后端连线到膝旋转中心的距离,p为与人体重量有关的作用力。从膝关节稳定方程可以看出,膝关节的稳定性可以通过髋关节伸肌来控制。若髋伸肌力量不足时,则需要通过假肢的对线改变方程中的其它参数来弥补。如对线时将膝关节后置,也即减小d值,那么病人就可以以较小的肌力来控制假肢的稳定。采用摩擦止动膝关节,也即增大mk值,病人也可以容易地控制假肢的稳定。也就是说,假肢膝稳定性提高了。
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