第三节 肢体障碍现代辅助技术
一、现代假肢和矫形器
（一）上肢假肢
肌电假手在国内外应用都很普遍，但多数是常闭的握拳状态。手部的功能只有一种抓取模式，即对掌开合。尽管从外形看非常逼真，但不能5指分开，更不能单指活动。目前，英国Touch Bionics公司开发了仿生手i-LIMB Hand，且已批量生产。其特色是每根手指都装有电动机，所以手指能自然分开，而且能做单指活动、用钥匙开锁、单指开易拉罐、单指扒香蕉皮、拿一个硬币、夹一张名片、握苹果、进餐等复杂动作。从外形和手的活动看，已经能以假乱真了。由于是双通道肌电信号的操作，所以操作有一定的难度。
（二）下肢假肢
1．小腿假肢
目前，碳纤维小腿运动假肢在实际中效果非常好，例如，2008年北京残奥会上南非双小腿截肢的肢体残疾人“刀锋战士”皮斯托瑞斯，穿运动假肢后，以11秒17的成绩夺得100米T44级冠军，比北京奥运会百米世界冠军博尔特的百米成绩9秒69只慢了1秒多。
2．大腿假肢
二战后，大腿假肢的研制发展很快，在接受腔和膝关节部位都有很多新成果。特别是20世纪末，高科技仿生假肢层出不穷，欧美和日本都有很多新产品。例如冰岛OSSUR的电磁腿和德国OTTO BOCK的电脑腿C-leg等都很有名，解决了用假肢上下楼梯的难题，两种假肢总的功能相差不多。其中的电磁腿由于1000次/秒反馈无需调整，但体积稍大稍重；而电脑腿需要用笔记本电脑来适配调整，很费时间，但体积小且轻一半。特别是OTTO BOCK的Genium X3智能大腿假肢非常完美，游泳和上下楼梯都能胜任。
（三）矫形器
矫形器发展也很快，新产品很多，如OTTO BOCK的C-Brace矫形器，支撑期和摆动期全部由机电控制，适应证包括下肢轻度瘫痪或松弛性麻痹，如小儿麻痹症、外伤性麻痹、不伴随或仅伴有轻微痉挛的不完全性截瘫（L1～L5）。
二、康复机器人的应用
康复机器人不仅可以训练肢体功能障碍者，还可以补偿、替代功能障碍的肢体或人完成日常生活活动。
（一）康复机器人
康复机器人是一种通过计算机控制的、可以模拟人的行为的机器。在康复服务中，目前应用最多的是使用康复机器人训练肢体功能障碍者，使之完成坐、站、走，使上肢可以完成精细功能的训练。外骨架机器人已经可以帮助偏瘫患者、截瘫患者完成户内、户外的行走功能。家庭使用的机器人可以帮助肢体功能障碍者完成日常生活活动，提高肢体功能障碍者的生活质量。
康复机器人的发展经历了以下三个阶段：①第一阶段为程序控制机器人，这种康复机器人多由设计师将工作流程编写成程序存储在康复机器人的内部，在程序的控制下工作，或者在康复机器人第一次执行任务之前，由康复专业技术人员引导康复机器人操作，康复机器人将整个操作过程一步一步地记录下来，每一步操作都表示为指令，康复机器人按照指令顺序完成工作；②第二阶段为自适应康复机器人，这种康复机器人配备有相应的感觉传感器，如视觉、听觉、触觉传感器等，能取得作业环境、操作对象等简单的信息，并由康复机器人体内的计算机进行处理，控制康复机器人；③第三阶段为智能康复机器人，智能康复机器人具有类似于人的智能，装备了高灵敏度的传感器，因而具有超过一般人的感觉能力，能对感知的信息进行分析，控制自己的行为，处理环境发生的变化，完成复杂的任务，具有自我学习、提高已掌握知识的能力。
（二）上肢康复机器人
上肢是人体完成日常生活、工作的重要载体，也是人体中灵活性最强的部分。一旦神经系统发生损伤，其功能就会出现相应的损害或缺失。与传统的康复治疗师辅助患者运动康复相比，康复机器人辅助患者康复具有效率高、成本低等特点，但也存在着一些弱点，如康复机器人无法像康复治疗师一样可以根据患者的运动功能及时地进行辅助方法上的调整。因此，在分析康复机器人辅助患者进行康复训练的问题时，必须要考虑到患者可能出现的所有运动情况。
传统康复运动训练时，患者很可能会不自觉地通过功能较好的关节的较大运动来补偿功能受损关节的运动，从而形成错误的运动模式。这样会给患者带来诸多的负面影响，如运动动作不对称、稳定性下降，甚至运动功能进一步下降。康复机器人通过仿真技术，抑制运动训练过程中可能出现的代偿运动，并帮助患者重新建立起正常的运动模式，以与正常人相似的运动规律进行康复运动训练，从而最终恢复或建立正确的运动模式。
（三）下肢康复机器人
神经系统疾病导致下肢运动功能障碍的康复治疗过去主要依赖于康复治疗师一对一的徒手训练，难以实现高强度、有针对性和重复性的康复训练要求。而下肢康复机器人可以解决下肢训练过程中应重视的安全、定量、有效和重复性的问题。步态康复训练机器人按照动力输入方式可以分为腿部驱动和足底驱动两种类型。腿部驱动步态康复训练机器人通过牵引患者大腿和小腿协调摆动完成腿部步行动作，足底驱动步态康复训练机器人通过驱动患者足部模拟步行过程中踝关节的运动轨迹来进行步态训练。
2007年，外骨骼机器人问世。它的整个装置包括外骨骼和手推车两个部分，扩大了体弱和行走不便的老人的运动范围和活动能力。
智能轮椅作为一种新型的康复服务机器人也受到下肢运动功能障碍者的青睐，它能帮助下肢功能障碍者提高自由行动能力和重新融入社会。智能轮椅具有定位、导航、避障、人机交互等功能。
（四）功能性机器人
肢体功能障碍者完成日常生活活动是一个困难，更是一种需求。利用康复机器人来完成上述功能是一个重要的发展方向。智能家庭服务康复机器人是近年来机器人发展速度很快的一个重要领域，如可以利用康复机器人实现日常生活活动，可以利用康复机器人实现语言交流。后者既实现了机器听话，即“人工耳朵”，也就是语音的识别；又实现了机器讲话，即“人工嘴巴”，也就是语音合成。
乒乓球机器人是仿人康复机器人的一个重要组成部分，它利用感知技术，满足机器人的高速、精确定位的特点，可以根据肢体功能障碍者的情况设计不同需求的训练要求，提高肢体功能障碍者的体能，增加训练的趣味，提高生活的质量。
肢体功能障碍者因为多种因素，可能导致婚姻困难。性爱机器人的出现，一定程度上帮助肢体功能障碍者缓解了性需求问题。市场上现有的性爱机器人不仅具备了充气娃娃的所有功能，还可以向主人发送电子邮件、上网升级自己的程序、自动扩充词汇量，甚至还会陪人聊天，注重与人的交流，帮助肢体功能障碍者解决心理问题。
三、人工关节置换
（一）髋关节置换
人工全髋关节置换（Total Hip Replacement，缩写THR）是指应用人工材料制作的全髋关节结构植入人体以替代病损的自体关节，从而获得髋关节功能。目前，人工全髋、全膝置换术被认为是治疗终末期严重关节炎最有效、最成功的手术。
1．临床特点
髋关节是连接躯干和下肢的稳定而多轴性杵臼关节。髋关节由股骨头、髋臼和股骨颈组成，下方与股骨相连，颈干交界处内外侧有大小转子，股骨头为2/3球状体。髋关节周围肌肉群有大腿屈肌群、大腿伸肌群、大腿外展肌群、大腿内收肌群、大腿内旋肌群、大腿外旋肌群。髋关节正常关节活动度屈曲0°～140°，后伸0°～10°，内收、外展各0°～45°，内旋、外旋各0°～45°。股骨头负重区为几何扇形体，中心夹角约65°。股骨颈轴与额状面形成一个锐角，称为前倾角，是股骨干两个重要的角度关系之一。成人颈干角或内倾角的正常范围为110°～140°，平均为127°，在儿童中颈干角较大，150°～160°。术后常见并发症：术后脱位、深静脉血栓形成、疼痛、假体松动、异位骨化。
2．康复评定
通常通过体格检查、髋关节功能评定标准评分、临床评估标准量表、视觉评估（VAS）、肌力评定以及X线诊断、CT和MRI检查和核素骨扫描来进行。
3．康复治疗
主要内容包括疼痛控制教育、术前心理指导、学习正确转移要点、正确使用助行器/拐杖、术后生活活动注意事项。关节活动度训练，髋部肌肉、股四头肌和腘绳肌的肌力练习、深呼吸和咳嗽训练。防止组织粘连与挛缩，最大限度恢复关节活动范围，增强关节周围肌群的力量，重建髋关节的稳定性，最终恢复日常活动的功能。手术后要经历超过12周的康复治疗和家庭指导。
髋关节置换术后康复治疗分4阶段：①早期保护期训练阶段，术后0～2周；②中期保护期阶段，术后3～12周；③肌力强化训练阶段，术后3～6个月；④运动功能训练阶段，术后6个月。普通人群与运动员在各阶段的康复目标和训练进度有很大差别。
髋关节置换术后康复的注意事项主要有：①正确的翻身方法；②正确的下床方法；③正确的穿袜方法；④正确的上、下楼梯方法；⑤关于拐杖的使用；⑥大粗隆截骨或结构植骨，术后应延长双拐使用时间至12周。
（二）膝关节置换
人工全膝关节置换（total knee replacement，缩写TKR）是指应用人工材料制作的全膝关节结构植入人体以替代病损的自体关节，从而获得膝关节功能。人工膝关节技术比人工髋关节起步时间较晚。
1．临床特点
膝关节的稳定取决于膝关节的静力性稳定结构和动力性稳定结构，长期疗效有赖于下肢正常力线的恢复。人工膝关节主要用于严重的关节疼痛、不平稳、畸形，正常生活活动严重障碍，经过保守治疗无效或效果不显著者。手术后常见的并发症为膝关节局部高度肿胀、疼痛，伤口感染，下肢深静脉血栓，过度运动会出现膝关节伤口严重出血、关节活动受限等。对于以下情况不应考虑手术：①膝关节周围肌肉瘫痪或神经性关节病；②严重屈膝挛缩畸形（大于60°）；③全身严重疾病，如糖尿病、严重骨质疏松、严重肌力减退；④全身和膝关节周围存在活动性感染病灶等。
2．康复评定
采用通用常规膝关节正位、侧位和髌骨轴位相X线片，测量膝关节活动范围，进行下肢肌力评定，记录是否畸形、力线是否正确、局部软组织情况、长期使用非甾体类抗炎药物情况。
3．康复治疗
膝关节置换的康复治疗是为了患者最终能恢复正常的日常生活活动，最大限度减轻疼痛症状，恢复关节功能。一般的康复程序为：
（1）术前训练：关节活动度得到最大限度改善。指导患者使用步行器或拐杖，进行深呼吸和咳嗽技巧训练，指导患肢肌力训练和肥胖患者减肥。
（2）术后康复训练：①康复目标，控制疼痛、肿胀，预防感染和血栓形成，促进伤口正常愈合。②内容包括深呼吸和咳痰训练，下肢穿弹力袜，抬高肢体，患膝冰敷，防止水肿。进行膝部主动或被动及踝关节活动，使用下肢肢体循环治疗仪，预防下肢深静脉血栓形成；采用各种有效的镇痛措施，必要时佩戴膝关节支具。③负重训练，骨水泥性假体术后2～4天下地，非骨水泥性假体的负荷时间不同，要6周后才可负重。④关节活动度训练，加大主动髌股关节、屈伸训练。⑤肌力训练。⑥维持性康复训练，直至获得较满意的效果。
（3）物理因子治疗：包括冷疗法、毫米波疗法、经皮神经电刺激疗法、光疗法、蜡疗法。
（王玉龙）
参考文献
[1]南登崑，郭正成．康复医学：理论与实践[M]．北京：世界图书出版公司，2004.
[2]第二次全国残疾人抽样调查办公室．第二次全国残疾人抽样调查医生手册．2006.
[3]王成金．肢体残疾系统康复训练[M]．北京：华夏出版社，1998.
[4]卓大宏．中国康复医学（第二版）[M]．北京：华夏出版社，2003.
[5]王玉龙．康复功能评定学[M]．北京：人民卫生出版社，2008.
[6]高雄长庚医院医疗复健辅具中心．生命的跃动：轮椅卫教手册（三）.
[7]中国残疾人辅助器具网（www.cjfj.org）.