矯形器生物力學(xué)

矯形器技術(shù)教研室熊寶林矯形器生物力學(xué)第一章概述一、課程介紹二、生物力學(xué)的概念三、矯形器的概念四、矯形器的分類五、矯形器的發(fā)展現(xiàn)狀一、課程介紹課程學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)課程性質(zhì)為考試課課程主要參考書：《肌肉骨骼系統(tǒng)基礎(chǔ)生物力學(xué)》第3版

原著：MargaretNordinVictorH.Frankle.主譯：鄺適存郭霞課程所需要的基礎(chǔ)知識：解剖學(xué)，力學(xué)，生理學(xué)1、教學(xué)目標(biāo)了解矯形器和生物力學(xué)的發(fā)展歷史、矯形器處方的概念及技術(shù)表格的基本內(nèi)容。掌握矯形器的定義、國際標(biāo)準(zhǔn)分類和功能作用。掌握矯形器的基礎(chǔ)生物力學(xué)原理，相關(guān)術(shù)語與含義。掌握下肢不同部位常見疾病及畸形的矯形器的設(shè)計(jì)方法。掌握上肢不同部位常見疾病及畸形的矯形器的設(shè)計(jì)方法；掌握足部不同部位常見疾病及畸形的矯形器的設(shè)計(jì)方法。掌握脊柱不同部位常見疾病及畸形的矯形器的設(shè)計(jì)方法。了解矯形器生物力學(xué)分析系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。能夠運(yùn)用人體生物力學(xué)基礎(chǔ)知識和矯形器生物力學(xué)原理，分析不同部位疾病及畸形的矯正目的和矯形器功能要求；能夠結(jié)合矯形器的定義與分類、零部件的功能作用和矯形器的功能要求，確定不同部位疾病及畸形的矯形器設(shè)計(jì)方法；能夠初步使用生物力學(xué)分析系統(tǒng)，采集人體運(yùn)動(dòng)信息，對人體功能進(jìn)行分析；能夠初步使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對矯形器進(jìn)行設(shè)計(jì)。能遵守課堂紀(jì)律；能按時(shí)完成作業(yè)；能積極參與討論；能遵守操作規(guī)程。知識目標(biāo)能力目標(biāo)態(tài)度目標(biāo)2、教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目內(nèi)容下肢矯形器的設(shè)計(jì)1.身體狀態(tài)不良平衡性差老年人2.馬蹄內(nèi)翻足患者3.膝內(nèi)外翻患者4.兒麻患者上肢矯形器的設(shè)計(jì)1.橈神經(jīng)損傷患者2.橈骨近端骨折患者；3.肩關(guān)節(jié)脫位患者4.尺神經(jīng)損傷患者足部矯形器的設(shè)計(jì)1.跖骨痛患者2.扁平足患者3.嚴(yán)重足部畸形患者脊柱矯形器的設(shè)計(jì)1.斜頸患者2.腰椎前凸患者3.側(cè)彎患者項(xiàng)目內(nèi)容視頻步態(tài)分析步態(tài)分析設(shè)備、操作、基本分析足底壓力分析足底壓力設(shè)備、操作、基本分析肌電分析人體表面肌電設(shè)備、操作、基本分析脊柱運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集脊柱光柵運(yùn)動(dòng)檢測原理、設(shè)備、操作、基本分析4項(xiàng)理論體系4項(xiàng)實(shí)踐操作綜合能力：矯形器處方3、考核方式6理論考試70%實(shí)踐10%平時(shí)20%7

為后續(xù)的專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)奠定重要基礎(chǔ)掌握與熟悉人體肢體運(yùn)動(dòng)基本原理分析運(yùn)動(dòng)功能障礙產(chǎn)生原因

選擇與制定合理的矯形器治療方案闡述矯形器設(shè)計(jì)力學(xué)原理

矯形器生物力學(xué)4、課程意義二、生物力學(xué)一）生物力學(xué)含義1.1、生物力學(xué)研究對象

生物學(xué)是研究生命的生長與衰亡的科學(xué)。

力學(xué)是研究物體變形和運(yùn)動(dòng)的科學(xué)。

生物力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)原理和方法對生物體中的力學(xué)問題定量研究的生物物理學(xué)分支。應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)理論分析生物和生理體系。矯形器生物力學(xué)的定義？二、生物力學(xué)二）、生物力學(xué)的力學(xué)系統(tǒng)1.靜力學(xué)：用于分析肌肉骨骼系統(tǒng)中關(guān)節(jié)和肌肉的受力大小和性質(zhì)。二、生物力學(xué)二）、生物力學(xué)的力學(xué)系統(tǒng)2.動(dòng)力學(xué)：用于動(dòng)作描述，步態(tài)分析及分段運(yùn)動(dòng)分析。二、生物力學(xué)二）、生物力學(xué)的力學(xué)系統(tǒng)3.流體力學(xué)：應(yīng)用于研究循環(huán)系統(tǒng)的血流、肺內(nèi)的氣體流動(dòng)以及關(guān)節(jié)內(nèi)的潤滑。三）生物力學(xué)的研究方法用解剖學(xué)的方法確定所研究的對象結(jié)構(gòu)的幾何特征。用材料力學(xué)的宏觀和微觀的方法，確定所研究對象的力學(xué)特性，給定本構(gòu)關(guān)系。根據(jù)器官和系統(tǒng)的工作情況，建立合理的力學(xué)模型，推導(dǎo)相應(yīng)的方程。給出方程的解析解或者數(shù)值解。建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，做生理實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室的在體或離體實(shí)驗(yàn)。反復(fù)對比修正，以期獲得臨床應(yīng)用價(jià)值。二、生物力學(xué)二、生物力學(xué)四）生物力學(xué)的發(fā)展（骨骼、肌肉方面）J.Wolff于1884年提出了一個(gè)重要假說：骨在需要的地方生長，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定律的數(shù)學(xué)描述，其基本思路是：骨細(xì)胞的活性與它所受的應(yīng)變有關(guān)。Lanyon在1984年用實(shí)驗(yàn)方法給出了骨的應(yīng)變與骨重建間的量化關(guān)系：當(dāng)應(yīng)變小于0.001時(shí)，骨吸收發(fā)生；當(dāng)應(yīng)變大于0.003時(shí)，骨沉積發(fā)生。Carter等在1988年用有限元方法，給出了拉、壓應(yīng)力與剪切力的匹配對骨、軟骨的生長的影響。什么是矯形器幾個(gè)熟悉的概念：（骨折）打石膏、夾板、腰圍……矯形器是：一種機(jī)械裝置；用于體外并從體外對人體作用力；用于運(yùn)動(dòng)功能障礙的治療與康復(fù)；用于改變神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)的功能；三、矯形器的概念一）矯形器發(fā)展歷史Hippocrates（370/AD）：應(yīng)用木材、皮革和金屬行超關(guān)節(jié)固定骨折的原則歐洲（18th）：大量精巧的夾板、支具應(yīng)用中國（明代）：木制腰圍也開始應(yīng)用美國（1960）：矯形器術(shù)語上個(gè)世紀(jì)三十年代北京協(xié)和醫(yī)院初建骨科時(shí)已設(shè)立了假肢支具室這是已故北京積水潭醫(yī)院院長孟繼懋教授留下的照片六十多年前的一件矯形器三、矯形器的概念一）矯形器發(fā)展歷史六十年前北京協(xié)和醫(yī)院骨科假肢支具室裝配的頸部矯形器三、矯形器的概念一）矯形器發(fā)展歷史三、矯形器的概念

二）矯形器的定義矯形器（Orthosis）又稱支具（Brace）、夾板（SPlint）、矯形裝置（Orthopedicdevice）等

用于人體四肢、軀干等部位，通過力的作用以預(yù)防、矯正畸形，治療骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉和神經(jīng)疾患并補(bǔ)償其功能的機(jī)械。1950年開始使用于美國。四、矯形器的分類國際標(biāo)準(zhǔn)分類生物力學(xué)功能分類材料分類治療疾病分類人名地名分類按照產(chǎn)品狀態(tài)分類4.1國際標(biāo)準(zhǔn)分類4.1.1下肢矯形器足部矯形器(FO)踝足矯形器(AFO)膝部矯形器(KO)膝踝足矯形器(KAFO)髖矯形器(HO)髖膝矯形器(HKO)髖膝踝足矯形器(HKAFO)1992年ISO公布了殘疾人輔助器具分類ISO99991992系列化矯形器術(shù)語。中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局1993年發(fā)布了假肢-矯形器術(shù)語國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14191。2004年頒布了殘疾人技術(shù)輔助用具分類和假肢-矯形器技術(shù)詞匯標(biāo)準(zhǔn)(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國際標(biāo)準(zhǔn)分類4.1.2上肢矯形器手矯形器

HO腕矯形器WO肘矯形器EO肘腕矯形器EWO肩矯形器SO肩肘矯形器SE肩肘腕矯形器SEWO肩肘腕手矯形器SEWHO

4.1國際標(biāo)準(zhǔn)分類4.1.3脊柱矯形器骶髂矯形器

SIO腰骶矯形器LSO胸腰骶矯形器TLSO頸部矯形器CO頸胸矯形器CTO頸胸腰骶矯形器CTLSO脊柱矯形器示意圖Sacro－iliacorthoseslumho—sacralorthosesthoraco－lumho－sacralorthosescervicalorthosesCOcervical—thoracicorthosescervical—thoraco—lumbo—sacralorihoses4.2生物力學(xué)分類固定矯形器：假關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定、關(guān)節(jié)病、上下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的麻痹、先天、后天骨骼的畸形矯正矯形器：足部各種畸形、膝內(nèi)、外翻、屈曲攣縮。免荷矯形器：關(guān)節(jié)疾病、骨病、骨折、假關(guān)節(jié)。長度代償矯形器：補(bǔ)長、補(bǔ)寬及體積平衡。4.3材料分類金屬支條矯形器塑料矯形器皮制矯形器布制矯形器碳纖樹脂矯形器4.4治療疾病分類兒麻矯形器馬蹄內(nèi)翻足矯形器脊柱側(cè)彎矯形器骨折治療矯形器髖脫位矯形器X、O型腿矯形器4.5人名地名分類色努式脊柱矯形器Stagenara脊柱矯形器OMC脊柱矯形器密爾沃基脊柱矯形器費(fèi)城頸托貝克矯形器丹尼斯——布朗足板成品矯形器：預(yù)先按照肢體形狀、尺寸制作好的成品矯形器訂配成品矯形器：高溫塑料板制成，可局部修改變形訂制矯形器：4.6按產(chǎn)品狀態(tài)測量訂制模塑訂制訂制Q膝踝足矯形器波士頓矯形器補(bǔ)高矯形器碳纖矯形器腦癱矯形器國際標(biāo)準(zhǔn)人名、地名功能材料治療疾病國外基本狀況國內(nèi)基本狀況國內(nèi)行業(yè)組成康復(fù)小組問題與解決辦法五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀一）國外矯形器基本狀況二次大戰(zhàn)以后國際上由于創(chuàng)傷外科、矯形外科、肢體殘疾康復(fù)醫(yī)學(xué)事業(yè)，以及社會(huì)保障、殘疾人慈善事業(yè)的發(fā)展，對矯形器裝配提出了巨大的需求。2006年４月世界衛(wèi)生組織報(bào)告：美國使用矯形器和假肢的總?cè)藬?shù)為460萬，占總?cè)丝?.6%。460萬人中殘疾人大約占20%，460萬人中使用假肢者4.3%，使用下肢矯形器者占41.7%。二）我國矯形器發(fā)展現(xiàn)狀——機(jī)構(gòu)1.起步階段：1935年-1958年在北京、上海等大城市，英美等國開辦的醫(yī)院里成立了假肢支具室，解放戰(zhàn)爭期間，人民政府為了適應(yīng)革命殘廢軍人的需要，先后在華北、東北、華東解放區(qū)建立了假肢廠。其中，第一所公立假肢廠于1945年由晉察冀邊區(qū)政府在張家口建立。2.推廣階段：1958年-1979年在解放區(qū)公辦的假肢廠先后遷入大城市，擴(kuò)大規(guī)模，同時(shí)，也對一些私營假肢作坊進(jìn)行了改造、合并，各大區(qū)陸續(xù)建立了國營的假肢廠3.規(guī)范階段：1979年-至今民政部于1979年成立了北京假肢-矯形器學(xué)研究所1986年在民政部的指導(dǎo)下成立了中國假肢矯形器協(xié)會(huì)(CPOA)1987年，民政部在武漢成立假肢技工學(xué)校，招生假肢廠在職工人，學(xué)制2年1994年中華人民共和國政府與德國政府共建了中國假肢矯形器技術(shù)學(xué)校(CHICOT)2003年首都醫(yī)科大學(xué)和CHICOT聯(lián)合教學(xué)的第一屆假肢矯形專業(yè)本科班招生。五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀假肢矯形器行業(yè)民政部假肢廠國康中殘聯(lián)各地殘聯(lián)中康衛(wèi)生系統(tǒng)醫(yī)院支具室康復(fù)醫(yī)院外資企業(yè)奧托博克寶泰歐德林私人企業(yè)瑞哈國際艾格美格林彩虹環(huán)球精博……全國各類假肢矯形器機(jī)構(gòu)有近800

多家，其中有：①民政部門直屬的假肢廠(中心)、假肢裝配站；②衛(wèi)生、殘聯(lián)系統(tǒng)；③廠礦企業(yè)和社會(huì)機(jī)構(gòu)的假肢裝配站；④民營、個(gè)體、合資及外商獨(dú)資假肢企業(yè)。日本早在八十年代假肢矯形器裝配機(jī)構(gòu)就有500多家德國在東西德合并之前，僅西德就有1300家裝配機(jī)構(gòu)，從業(yè)人員達(dá)1萬多二）我國矯形器發(fā)展現(xiàn)狀——需求2006年第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查，全國各類殘疾人總數(shù)8296萬人，肢體殘疾占2412萬人，占29.07%1995年香港“關(guān)懷行動(dòng)”在山西省檢查了875例肢殘人，為209人做了手術(shù)，為253人裝配了矯形器，矯形器需要率28.9%。問題：按照全國第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查人數(shù)和矯形器估算需求率，求矯形器的需求數(shù)量是多少？五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀二）我國矯形器發(fā)展現(xiàn)狀——需求全國約800多家各類假肢矯形器生產(chǎn)裝配機(jī)構(gòu)，主要產(chǎn)品的年產(chǎn)量為：矯形器(矯形鞋)約為23萬件，按產(chǎn)品的平均壽命為3年計(jì)算，相當(dāng)于只有69萬具矯形器(矯形鞋)在使用中，這只能滿足多少萬有配置假肢和矯形器等輔助器具需求者的百分之幾，尚有百分之多少需求者未能如愿？如果每人需要1件矯形器,1名矯形器技術(shù)人員1年可以裝配240件矯形器計(jì)算,我們需要多少名矯形器裝配技術(shù)人員。五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀二）我國矯形器發(fā)展現(xiàn)狀——需求中殘聯(lián)“十一五”殘疾人輔助器具發(fā)展規(guī)劃中需要量的估計(jì)殘疾人6000萬人老人13000萬人，2010年將增至2億初步滿足需求：城市不足20%，農(nóng)村不足10%估計(jì)需要輔助器具約6000萬人。每人兩件為1.2億件。需求量大！三）康復(fù)小組Rehabilitation恢復(fù)健康，使患者重返社會(huì)。外科醫(yī)生Orthopedist護(hù)士Nurse體療師理療師矯形器師Orothist作業(yè)治療師臨床康復(fù)醫(yī)生社會(huì)工作者神經(jīng)科醫(yī)生物理治療師PhysicalTherapist脊椎按摩師Chiropractor五、矯形器發(fā)展現(xiàn)狀外科醫(yī)生假肢矯形技術(shù)人員護(hù)士體療師作業(yè)治療師社會(huì)工作者截肢患者心理醫(yī)生全面康