矫形器学力学——【康复课件】

一、矫形器的生物力学
• 从前述的矫形器的基本作用可以看出，矫形器的基本作用不外 乎是固定、稳定、预防-矫正畸形、减免轴向承重和抑制肌肉痉挛， 这些都与人体的生物力学有关，这些都是依靠矫形器对人体一些部 位形成的外力作用下达到的。矫形器的生物力学知识是理解肢体畸 形，写好矫形器处方，做好矫形器设计的基础。
• 当人体关节轴的一侧的旋转力矩与另一侧的旋转力矩相等时 则关节处于力的平衡状态，及关节的稳定状态。
• 一旦这种正常的稳定被破坏了则必须依靠外力产生的力矩才能对 抗关节的异常运动。
• 引起异常运动的力矩越大则需要的稳定的力矩就越大。 • 为了取得较大的力矩，可以增加外力，也可以增加从关节旋着轴
心到作用力点的距离，即加长力臂。
• 矫形器对身体某个部位形成了矫形力矩 （modifying moment）。 • 这些力矩对人体的主要作用是抑制或减轻某部位 肢体围绕关节轴的旋转运动。
人体关节的转动运动与稳定
• 人的肢体受到力的作用，形成力矩可在某一平面内引起某段 肢体围绕关节轴心的旋转运动，即关节运动。所受到的作用 力可能来自肌肉收缩，即内力，也可能来自人体以外的力量， 及外力。
5 抑制站立、步行中的肌肉反射性痉挛
这是控制关节运动，减少肌肉反射性痉挛的结果。如硬踝足 塑料矫形器用于脑瘫可以防止步行中出现痉挛性马蹄内翻足，改 善步行功能。
6 改进功能
系指改进病人步行、饮食、等日常生活、工作能力。如各种 帮助手部畸形残疾人改进握持功能的腕手矫形器。以上6个基本 作用，在某个矫形器上可以有其中一个或几个。
矫形器设计中三点力的应用
• 矫形器设计中，为保持关节的稳定多采用在某一平面的三点力控 制系统。
• 设计中为了增加稳定力矩，在可能的情况下尽量将矫形器边缘向 上下延长，增加固定范围，增加稳定力臂的长度。当然还可以增 加作用力的总面积，增加作用力。
2骨与关节的轴向力
•
正常躯干、下肢承重来源于体重和地面的反作用力，是顺
着躯干、下肢的长轴传递的。当脊柱、下肢骨折与关节损伤时可
能引起病变部位的疼痛、畸形和支撑功能的伤失。为了促进病变
的痊愈，减少疼痛，改进支撑功能，可以应用矫形器减轻其纵向
承重。如带坐骨承重的KAFO可以免除下肢的承重。
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3地面反作用力
• 地面反作用力只涉及下肢假肢与矫形器的设计装配问题。正 常人步行中从足跟触地到足尖离地，髋、膝、踝关节的运动都会 受到地面反作用力的影响。
以下几种情况应注意预防畸形
(1)由于上、下运动神经元损伤、疾病或肌肉病变引起的关节周 围肌力不平衡。 (2)由于上、下运动神经元损伤、疾病或肌肉疾患使肌肉无力对 抗重力。 (3)损伤引起的反应性瘢痕。 (4)关节炎症。
4 减轻轴向承重
系指减轻肢体或躯干的长轴承重，如坐骨承矫形器用于治疗 股骨头无菌性坏死。
本节内容结束
矫形器的基本作用
1 稳定和支持 通过限制关节的异常活动范围，稳定关节，减轻疼痛或恢复
其承重功能
2 固定和保护
通过对病变肢体或关节的固定和保护以促进病变的愈合，如用 于治疗骨折的各种矫形器。
3 预防、矫正畸形
多用于儿童预防畸形。儿童生长阶段，由于肌力不平衡，骨发 育异常或外力作用常引起肢体的畸形，应以预防为主。生长 发育期间由于骨、关节生长，存在着生物可塑性，应用矫形 器能得到一定的矫正效果。
力的基本概念
• 物理学上力的定义：力是指物体之间的相互作用，可引起物体运 动加速或物体变形的物理因素。
• 力的性质：具有大小和方向
力矩的基本概念
•力矩：力能引起物体围绕旋转轴转动 的效果。 •力矩的大小取决于力与力臂（从力的 作用点至转动轴心的距离）的乘积。 •力矩的单位用Nm（牛顿米）表示。 •顺时针方向的力矩为正力矩，逆时针 方向的力矩为负力矩。
皮肤表面压力的均匀分布
• 矫形器对肢体局部皮肤加压部位在可能的情况下应该尽量扩 大加压面积，并使压力能尽量均匀分布，以避免压力过分集中， 造成皮肤损伤。为此，矫形器的压力部位，特别是在骨的凸起部 位应当精密的进行模塑，应用塑料海绵垫，硅凝胶垫，使皮肤表 面的压力分布尽量均匀 。
地面反作用力的影响和应用
• 在矫形器的设计中应该了解步行周期中不同时期 地面反作用力对髋膝踝关节运动的影响。例如穿 戴硬踝的AFO的病人足跟触地和足平时能向前推 动小腿，促使膝关节屈曲，而穿戴跖屈位硬踝的 AFO的病人足平时能向后推动小腿，促使膝关节 伸直。
• 在足矫形器设计中应用地面反作用力的例子也很 多，例如：在后跟的内侧垫偏，利用地面反作用 力矫正足跟外翻；在后跟的后部切除部分后跟， 可以减少足跟触地时由于地面反作用力而引起的 膝关节屈曲力矩。