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人体矫形器的力学原理

时间:2021-11-04 / 作者:胖头鱼 / 分类:运动康复 / 浏览次数:351次 / 0个评论 发表评论

矫形器主要是指装配于人体四肢和躯干部位的体外医疗辅助器械,其功能广泛,涵盖了肢体固定、肢体保护、畸形矫正、局部减压(免荷)、辅助行走、电动辅助、补充长度等。
矫形器的功能繁多,但无论是固定、畸形矫正还是免荷功能,都要以肢体附着、保持稳定、施加矫正力等基本功能为基础,而这些基本功能则主要依靠下述力学原理得以实现。

膝内翻矫形器

三点压力系统


三点压力系统的原理并不复杂。如下图中脊柱侧弯的矫正为例,患者的脊柱在胸部的位置向右侧凸起,在矫正过程中需要由C点(凸起位置附近的身体着力点)持续施压进行矫正,但由于施加于C点的压力缺乏附着点,于是就通过矫形器延伸出来的两条固定索带附着于患者左侧(B点和D点),如此一来,由B、C、D三点共同形成均衡的内部力量,同时实现了附着、固定、施力的功能,矫形功能方可得以实现。

脊柱侧弯矫形器中的三点压力系统

流体软组织压缩原理


在该原理中,被看作流体的软组织本无承重能力,矫形器也不能附着于其上。但如果将流体包裹起来,流体内部均衡的压力就会在包裹物的束缚下形成一个可靠的、可附着的、有固定形状的、能够承受压力并传递力量的物体。
以小腿后方的小腿三头肌为例,这些肌肉虽然强壮,却无法直接承受地面反作用力。但如果用宽阔的绑带将其缠绕、束缚,就能够通过连接到足底的支具起到足、踝免荷的作用(如下图中的足踝免荷支具)。

踝足免荷矫形器

再以本文图2中的脊柱侧弯矫形器为例,位于B、C、D点的绑带均无法直接向脊柱施加压力,但却能够通过绑带下的皮肤、脂肪、肌肉等遵循“流体软组织压缩”原理的软组织间接地向脊柱施加矫正力量,最终实现脊柱矫正功能。
更进一步来讲,不仅仅是脊柱侧弯矫形器和足踝免荷矫形器,在固定、肢体保护、辅助行走、电动辅助等矫形器的工作过程中,大多也都会利用上述两种力学原理来实现自身稳定并获得力量的附着点。

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