矫形器生物力学

矫形器技术教研室熊宝林矫形器生物力学第一章概述一、课程介绍二、生物力学的概念三、矫形器的概念四、矫形器的分类五、矫形器的发展现状一、课程介绍课程学时数为48学时课程性质为考试课课程主要参考书：《肌肉骨骼系统基础生物力学》第3版

原著：MargaretNordinVictorH.Frankle.主译：邝适存郭霞课程所需要的基础知识：解剖学，力学，生理学1、教学目标了解矫形器和生物力学的发展历史、矫形器处方的概念及技术表格的基本内容。掌握矫形器的定义、国际标准分类和功能作用。掌握矫形器的基础生物力学原理，相关术语与含义。掌握下肢不同部位常见疾病及畸形的矫形器的设计方法。掌握上肢不同部位常见疾病及畸形的矫形器的设计方法；掌握足部不同部位常见疾病及畸形的矫形器的设计方法。掌握脊柱不同部位常见疾病及畸形的矫形器的设计方法。了解矫形器生物力学分析系统及计算机辅助设计系统。能够运用人体生物力学基础知识和矫形器生物力学原理，分析不同部位疾病及畸形的矫正目的和矫形器功能要求；能够结合矫形器的定义与分类、零部件的功能作用和矫形器的功能要求，确定不同部位疾病及畸形的矫形器设计方法；能够初步使用生物力学分析系统，采集人体运动信息，对人体功能进行分析；能够初步使用计算机辅助设计系统，对矫形器进行设计。能遵守课堂纪律；能按时完成作业；能积极参与讨论；能遵守操作规程。知识目标能力目标态度目标2、教学内容项目内容下肢矫形器的设计1.身体状态不良平衡性差老年人2.马蹄内翻足患者3.膝内外翻患者4.儿麻患者上肢矫形器的设计1.桡神经损伤患者2.桡骨近端骨折患者；3.肩关节脱位患者4.尺神经损伤患者足部矫形器的设计1.跖骨痛患者2.扁平足患者3.严重足部畸形患者脊柱矫形器的设计1.斜颈患者2.腰椎前凸患者3.侧弯患者项目内容视频步态分析步态分析设备、操作、基本分析足底压力分析足底压力设备、操作、基本分析肌电分析人体表面肌电设备、操作、基本分析脊柱运动数据采集脊柱光栅运动检测原理、设备、操作、基本分析4项理论体系4项实践操作综合能力：矫形器处方3、考核方式6理论考试70%实践10%平时20%7

为后续的专业核心课程的学习奠定重要基础掌握与熟悉人体肢体运动基本原理分析运动功能障碍产生原因

选择与制定合理的矫形器治疗方案阐述矫形器设计力学原理

矫形器生物力学4、课程意义二、生物力学一）生物力学含义1.1、生物力学研究对象

生物学是研究生命的生长与衰亡的科学。

力学是研究物体变形和运动的科学。

生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。应用经典力学理论分析生物和生理体系。矫形器生物力学的定义？二、生物力学二）、生物力学的力学系统1.静力学：用于分析肌肉骨骼系统中关节和肌肉的受力大小和性质。二、生物力学二）、生物力学的力学系统2.动力学：用于动作描述，步态分析及分段运动分析。二、生物力学二）、生物力学的力学系统3.流体力学：应用于研究循环系统的血流、肺内的气体流动以及关节内的润滑。三）生物力学的研究方法用解剖学的方法确定所研究的对象结构的几何特征。用材料力学的宏观和微观的方法，确定所研究对象的力学特性，给定本构关系。根据器官和系统的工作情况，建立合理的力学模型，推导相应的方程。给出方程的解析解或者数值解。建立相应的实验方案，做生理实验及实验室的在体或离体实验。反复对比修正，以期获得临床应用价值。二、生物力学二、生物力学四）生物力学的发展（骨骼、肌肉方面）J.Wolff于1884年提出了一个重要假说：骨在需要的地方生长，不需要的地方就吸收。Cowin在1979至1985年先后提出了骨重建的Wolff定律的数学描述，其基本思路是：骨细胞的活性与它所受的应变有关。Lanyon在1984年用实验方法给出了骨的应变与骨重建间的量化关系：当应变小于0.001时，骨吸收发生；当应变大于0.003时，骨沉积发生。Carter等在1988年用有限元方法，给出了拉、压应力与剪切力的匹配对骨、软骨的生长的影响。什么是矫形器几个熟悉的概念：（骨折）打石膏、夹板、腰围……矫形器是：一种机械装置；用于体外并从体外对人体作用力；用于运动功能障碍的治疗与康复；用于改变神经肌肉骨骼系统的功能；三、矫形器的概念一）矫形器发展历史Hippocrates（370/AD）：应用木材、皮革和金属行超关节固定骨折的原则欧洲（18th）：大量精巧的夹板、支具应用中国（明代）：木制腰围也开始应用美国（1960）：矫形器术语上个世纪三十年代北京协和医院初建骨科时已设立了假肢支具室这是已故北京积水潭医院院长孟继懋教授留下的照片六十多年前的一件矫形器三、矫形器的概念一）矫形器发展历史六十年前北京协和医院骨科假肢支具室装配的颈部矫形器三、矫形器的概念一）矫形器发展历史三、矫形器的概念

二）矫形器的定义矫形器（Orthosis）又称支具（Brace）、夹板（SPlint）、矫形装置（Orthopedicdevice）等

用于人体四肢、躯干等部位，通过力的作用以预防、矫正畸形，治疗骨骼、关节、肌肉和神经疾患并补偿其功能的机械。1950年开始使用于美国。四、矫形器的分类国际标准分类生物力学功能分类材料分类治疗疾病分类人名地名分类按照产品状态分类4.1国际标准分类4.1.1下肢矫形器足部矫形器(FO)踝足矫形器(AFO)膝部矫形器(KO)膝踝足矫形器(KAFO)髋矫形器(HO)髋膝矫形器(HKO)髋膝踝足矫形器(HKAFO)1992年ISO公布了残疾人辅助器具分类ISO99991992系列化矫形器术语。中国国家质量监督检验检疫总局1993年发布了假肢-矫形器术语国家标准GB/T14191。2004年颁布了残疾人技术辅助用具分类和假肢-矫形器技术词汇标准(GB/T16432-2004/ISO9999～2002)FootOrthosesInsole,

balancing

footdiscrepancies

InsoleCarbonfibreinsole

Siliconetoeorthosis

Ankle—FootOrthosesDafo,Submalleolar

DynamicAFOwithFreeAnkleJoint

SAFO

KneeorthosesHamstringStretchingBrace

SwedishkneecageKnee－Fnkle－FootOrthosesUnilateralFerrari-KAFO

LongLightweightLegBrace

KAFOStandingBrace

HiPorthosesSWASHBrace

RotationSling

AbductionBrace

HiP－Knee－Ankle－FootOrthosesRGOStandingBrace

4.1国际标准分类4.1.2上肢矫形器手矫形器

HO腕矫形器WO肘矫形器EO肘腕矫形器EWO肩矫形器SO肩肘矫形器SE肩肘腕矫形器SEWO肩肘腕手矫形器SEWHO

4.1国际标准分类4.1.3脊柱矫形器骶髂矫形器

SIO腰骶矫形器LSO胸腰骶矫形器TLSO颈部矫形器CO颈胸矫形器CTO颈胸腰骶矫形器CTLSO脊柱矫形器示意图Sacro－iliacorthoseslumho—sacralorthosesthoraco－lumho－sacralorthosescervicalorthosesCOcervical—thoracicorthosescervical—thoraco—lumbo—sacralorihoses4.2生物力学分类固定矫形器：假关节、关节的不稳定、关节病、上下运动神经元的麻痹、先天、后天骨骼的畸形矫正矫形器：足部各种畸形、膝内、外翻、屈曲挛缩。免荷矫形器：关节疾病、骨病、骨折、假关节。长度代偿矫形器：补长、补宽及体积平衡。4.3材料分类金属支条矫形器塑料矫形器皮制矫形器布制矫形器碳纤树脂矫形器4.4治疗疾病分类儿麻矫形器马蹄内翻足矫形器脊柱侧弯矫形器骨折治疗矫形器髋脱位矫形器X、O型腿矫形器4.5人名地名分类色努式脊柱矫形器Stagenara脊柱矫形器OMC脊柱矫形器密尔沃基脊柱矫形器费城颈托贝克矫形器丹尼斯——布朗足板成品矫形器：预先按照肢体形状、尺寸制作好的成品矫形器订配成品矫形器：高温塑料板制成，可局部修改变形订制矫形器：4.6按产品状态测量订制模塑订制订制Q膝踝足矫形器波士顿矫形器补高矫形器碳纤矫形器脑瘫矫形器国际标准人名、地名功能材料治疗疾病国外基本状况国内基本状况国内行业组成康复小组问题与解决办法五、矫形器发展现状五、矫形器发展现状一）国外矫形器基本状况二次大战以后国际上由于创伤外科、矫形外科、肢体残疾康复医学事业，以及社会保障、残疾人慈善事业的发展，对矫形器装配提出了巨大的需求。2006年４月世界卫生组织报告：美国使用矫形器和假肢的总人数为460万，占总人口1.6%。460万人中残疾人大约占20%，460万人中使用假肢者4.3%，使用下肢矫形器者占41.7%。二）我国矫形器发展现状——机构1.起步阶段：1935年-1958年在北京、上海等大城市，英美等国开办的医院里成立了假肢支具室，解放战争期间，人民政府为了适应革命残废军人的需要，先后在华北、东北、华东解放区建立了假肢厂。其中，第一所公立假肢厂于1945年由晋察冀边区政府在张家口建立。2.推广阶段：1958年-1979年在解放区公办的假肢厂先后迁入大城市，扩大规模，同时，也对一些私营假肢作坊进行了改造、合并，各大区陆续建立了国营的假肢厂3.规范阶段：1979年-至今民政部于1979年成立了北京假肢-矫形器学研究所1986年在民政部的指导下成立了中国假肢矫形器协会(CPOA)1987年，民政部在武汉成立假肢技工学校，招生假肢厂在职工人，学制2年1994年中华人民共和国政府与德国政府共建了中国假肢矫形器技术学校(CHICOT)2003年首都医科大学和CHICOT联合教学的第一届假肢矫形专业本科班招生。五、矫形器发展现状假肢矫形器行业民政部假肢厂国康中残联各地残联中康卫生系统医院支具室康复医院外资企业奥托博克宝泰欧德林私人企业瑞哈国际艾格美格林彩虹环球精博……全国各类假肢矫形器机构有近800

多家，其中有：①民政部门直属的假肢厂(中心)、假肢装配站；②卫生、残联系统；③厂矿企业和社会机构的假肢装配站；④民营、个体、合资及外商独资假肢企业。日本早在八十年代假肢矫形器装配机构就有500多家德国在东西德合并之前，仅西德就有1300家装配机构，从业人员达1万多二）我国矫形器发展现状——需求2006年第二次全国残疾人抽样调查，全国各类残疾人总数8296万人，肢体残疾占2412万人，占29.07%1995年香港“关怀行动”在山西省检查了875例肢残人，为209人做了手术，为253人装配了矫形器，矫形器需要率28.9%。问题：按照全国第二次全国残疾人抽样调查人数和矫形器估算需求率，求矫形器的需求数量是多少？五、矫形器发展现状二）我国矫形器发展现状——需求全国约800多家各类假肢矫形器生产装配机构，主要产品的年产量为：矫形器(矫形鞋)约为23万件，按产品的平均寿命为3年计算，相当于只有69万具矫形器(矫形鞋)在使用中，这只能满足多少万有配置假肢和矫形器等辅助器具需求者的百分之几，尚有百分之多少需求者未能如愿？如果每人需要1件矫形器,1名矫形器技术人员1年可以装配240件矫形器计算,我们需要多少名矫形器装配技术人员。五、矫形器发展现状五、矫形器发展现状二）我国矫形器发展现状——需求中残联“十一五”残疾人辅助器具发展规划中需要量的估计残疾人6000万人老人13000万人，2010年将增至2亿初步满足需求：城市不足20%，农村不足10%估计需要辅助器具约6000万人。每人两件为1.2亿件。需求量大！三）康复小组Rehabilitation恢复健康，使患者重返社会。外科医生Orthopedist护士Nurse体疗师理疗师矫形器师Orothist作业治疗师临床康复医生社会工作者神经科医生物理治疗师PhysicalTherapist脊椎按摩师Chiropractor五、矫形器发展现状外科医生假肢矫形技术人员护士体疗师作业治疗师社会工作者截肢患者心理医生全面康