用于股骨截肢者的技术辅助制造技术

一种用于丧失运动机能的辅助装置(1)，适合于股骨截肢者的行走，包括：断肢的下肢假体(2)；下肢矫形器(31)，适合于穿戴在健全的对侧下肢；矫形骨盆模块(32)，将所述假体(2)连接到所述下肢矫形器(31)；以及控制单元(8)，用于所述假体(2)与所述下肢矫形器(31)的运动的操作协调。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于股骨截肢者的技术辅助
本专利技术涉及用于丧失运动机能的人的辅助装置，尤其适合于下肢截肢者。促成这项专利技术的工作已收到欧盟第七框架计划FP7/2007-2013年提供的资金支持，该工作包含在CYBERLEGs项目框架中，资助协议n°287894。
技术介绍
下肢缺失是一种潜在的致残性疾病，影响全世界人的健康和幸福。在世界各地，下肢缺失公认为重大的公共卫生问题，已开发出减轻疾病的负担的策略(Ephraim,Dillingham,Sector,Pezzin&MacKenzie,2003)。为了更好地确定下肢截肢发生率，了解这个问题的范围，我们应该意识到每年-仅在美国-大约150,000人进行血管疾病导致的下肢截肢(http://www.amputee-coalition.org)。有多种途径导致肢体缺失，包括糖尿病、外周血管疾病、外伤、恶性肿瘤以及先天性肢体缺陷。所有发达国家普遍有两个主要因素影响下肢截肢的数量，第一个因素是外周血管疾病，在大多数情况中由糖尿病导致的(由血管疾病引起的截肢称作不良血管)。据估计，在美国所有下肢截肢中的80％是不良血管，由外伤导致的大约15％(其他原因是癌症或先天性疾病)。第二个因素是下肢截肢的年龄相关性增加，仅次于外周血管疾病，超过70岁的人具有进行不良血管截肢最高风险(Dillingham,Pezzin,&MacKenzie,2002；Ephraim等人,2003；全球下肢截肢的研究小组,2000)。如果我们认为老龄化是欧洲的未来社会的一个挑战，后一方面是关键点。事实上，从现在开始的40年中，近35％的欧洲人口预计将达到60岁或以上。我们现在应该考虑如何朝着一个社会发展，其中这部分人口将保持创造力、生产力、自主性和独立性。下肢截肢可以在几个层次上进行(例如，足级、小腿级、大腿级)。尽管所有截肢导致病人致残，对于截肢者、外科医生、义肢、治疗师以及医疗保健人员中的每一个成员，大腿截肢(即股骨截肢)显然是最具挑战性的截肢。股骨截肢估计约占总下肢截肢的20％，这意味着每年仅在美国股骨截肢者约有30,000人(Dillingham等人,2002)。在欧洲的数据与此非常相似。与现有技术的假体的相关联的缺陷股骨截肢是截肢者日常生活中的一大挑战。事实上，股骨肢体缺失的人的生活面临多个明显的挑战，即：(i)他们需要更多的代谢能量和认知努力完成任何运动相关的任务(如步态，爬楼梯)，(ii)他们的运动是不稳定的，(iii)他们需要一个更复杂的假体装置，(iv)他们从坐的位置起来面临巨大的困难，以及(v)不同于在胫骨和足部截肢的截肢者，他们坐着时缺乏假体舒适感。一般来说，使用假体的股骨截肢者比非截肢者需要更多的能量行走，同时达到的速度更低。无下肢截肢“容易”适应，但股骨截肢无疑比在小腿或足部截肢更具挑战。研究表明，截肢平面越高，行走需要的能量越多。沃特斯等人的著名研究(1976年)在下肢在几个平面截肢的70人中看步态和能源使用。这项研究中，表明股骨截肢选择最慢的步态速度(大约为非截肢者的60％)，消耗了非截肢者走相同的距离消耗能量的1.3倍。至于不良血管截肢，这些数值甚至变得更糟：大约40％的非截肢者的步伐速度和非截肢者消耗能量的2.5倍。换句话说，一个因不良血管股骨截肢的人通常走路比前述情况更慢，但耗费更多的能量，由于截肢后行走需要更大的努力。迈步、上下楼梯和其他向上与向下运动都是特别具有挑战性的任务。股骨肢体缺失的人，当他们上楼梯或下楼梯时，不能“一步跨过一步(stepoverstep)”地走。当然，倾向于一步一步走，一次一个台阶。通常情况下，股骨肢体缺失的人，首先向上迈出健全的腿(即对侧的腿)，然后带动假体一侧上到同一级台阶。在这种情况下，对侧健全的腿成为完成预期运动任务的根本。这是因为被动的假体膝关节不能提供人上到下一个更高的台阶需要的力量。膝关节和踝关节扭转力的缺失是股骨截肢后调整到新的行走方式产生挑战的因素之一。总的来说，截肢者需要更多的“心理能量”，尽管达到较少的步态稳定性。股股截肢者面临更多的绊倒与跌倒的问题，行走需要更加专心。而传统的研究，例如上述沃特斯的工作，看着行走需要的体力，更新的研究试图测量涉及的心理能量(Datta&Hcowitt，2005)，即：-“思考用假肢行走和运动的有意识的努力”；-“绊倒”，这是“有惊无险”，并不系统性地意味着跌倒；它对应于行走的节奏的停止或变化：从绊倒恢复往往需要一个“不顺畅的步伐”，跳跃或或移位保持重量平衡；-“半控制跌倒”，这发生在当截肢者意识到开始跌倒，当它发生时他/她抓住某物，或者削弱跌落，或者以可控的方式落地；-最后，“不可控跌倒”，这对于截肢者的健康是非常危险的(HTTP：//www.amputee-coalition.org)。绊倒和跌倒对于所有下肢截肢者显然是问题，截肢平面越高，跌倒的风险越大。行走对大多数人来说是不假思索的，几乎没有有意识的思考。股骨截肢的人，另一方面，必须真正集中于行走，尤其在不平坦的表面上、楼梯和斜坡，以及不熟悉的区域。不同的环境会带来不同的挑战，有时是危险的挑战。悠闲地行走在均匀，光滑的路径是一回事，但是通过一个区域，例如机场大厅完全是另一回事，那里人们以众多速度行走、停下来和开始走动，从各个方向走入和走出“你的空间”。正是在这种情况下，截肢者必须作出无数的步态。作为所有所述挑战的后果，体力的、认知的和稳定性困难不能通过现有技术中人工被动或主动股骨假体完全克服。其结果是，大多数的不良血管股骨截肢者(受这些问题影响更大)不使用任何假体。少数截肢者(大约20％)使用假体行走或移动。当然，他们使用替代的生物医学手段，例如轮椅。多数情况下，由于不良血管截肢者弱的心血管系统产生的步态的能量效率的减少将是不可持续的，因此医生禁止假体的使用。事实上，被动假体的存在对侧肢体产生一个苛刻的附加荷载，这往往也由相同的外周血管疾病的影响受到损害和影响。假体需要截肢者重新学习如何走路，通过他/她的生理步态模式适应假体的功能。其中的一些问题已经由现有技术中的半主动或主动假体解决。第一种像传统的被动假体，以主动的膝关节制动器增强，后者是真正的有源器件，能对步态提供正电源，减少用户的负担，并确保一个更加“生理的”模式。不幸的是，主动和半主动假体大多都是被年轻，健康的外伤截肢者使用，而对于不良血管截肢者仍然不能使用。事实上，它们对侧肢体施加无法承受的负荷，因此它们对于截肢者来说具有极低的能效。US3,995,324公开了一种用于移动截肢者假腿的被动装置。该装置包括在自然腿上的第一铰接的髋关节组件，以及假体上的第二铰接的髋关节组件。来自自然腿运动的能量被转移到假腿的运动。
技术实现思路
因此本专利技术的技术问题是克服上述关于现有技术的缺陷。上述问题通过根据权利要求1所述的辅助装置与根据权利要求23所述的方法解决。特别是，在其最一般的定义中，本专利技术提供了一种辅助装置，包括断肢的假体和矫形器，后者适合于穿戴在另一个身体部分，优选地被供给动力(powered)/机动(motorized)。假体和矫形器可操作地连接且联合控制(jointlycontrolled)。优选地，矫形器包括第一肢体模块与第二连接模块，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于丧失运动机能的辅助装置(1)，尤其适合于允许股骨截肢者行走，包括：‑断肢的假体(2)；以及‑矫形器(3)，适合于穿戴在另一身体部分；其中所述假体(2)与所述矫形器(3)可操作地由一个连接到另一个，以及其中所述辅助装置(1)进一步包括控制单元(8)，所述控制单元(8)与所述假体(2)和所述矫形器(3)二者均通信。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.21 IT FI2012A0001291.一种用于丧失运动机能的辅助装置(1)，包括：-断肢的假体(2)；以及-矫形器(3)，适合于穿戴在另一身体部分；其中所述假体(2)与所述矫形器(3)可操作地由一个连接到另一个，以及其中所述辅助装置(1)进一步包括控制单元(8)和传感系统，所述控制单元(8)与所述假体(2)和所述矫形器(3)二者均通信，所述传感系统，与所述控制单元(8)通信，其中所述矫形器(3)易于穿戴在所述断肢对侧的肢体上，其中所述控制单元控制联合所述假体和所述矫形器，以获得所述假体和所述矫形器的协调运动，以及其中所述传感系统包括传感器(7)，设置为用于监控如下的一个或多个：所述装置和/或主体的部分的线性和/或角位置；在所述装置的部分处、在地面和/或在主体与装置之间的力和/或力矩；所述装置和/或所述主体的部分的速度和/或加速度。2.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述假体(2)是下肢假体，所述矫形器(3)包括下肢矫形器(31)，后者在健全肢体大腿延伸。3.如权利要求2所述的装置(1)，其中所述下肢矫形器(31)也在健全肢体小腿延伸。4.如权利要求2或3所述的装置(1)，其中所述假体(2)和/或所述矫形器(3)具有至少一个屈/伸自由度。5.如权利要求4所述的装置(1)，其中所述假体(2)和/或所述矫形器(3)具有两个屈/伸自由度。6.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述假体(2)是下肢假体，且所述假体(2)具有在踝关节和/或在膝关节部分的自由度(51，52)。7.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述矫形器(3)包括下肢矫形器(31)，且所述矫形器(3)具有在踝关节和/或在膝关节部分的自由度(53，54)。8.如权利要求1所述的装置(1)，包括用于向所述假体(2)和/或所述矫形器(3)提供外部能量的机构(6)。9.如权利要求8所述的装置(1)，其中所述提供外部能量的机构包括板上供电单元(6)。10.如权利要求1所述的装置(1)，其中所述矫形器(3)包括易于穿戴在断肢对侧的肢体上的第一肢体矫形模块(31)，以及将所述第一肢体矫形模块(31)机械连接到所述假体(2)的第二连接矫形模块(32)。11.如权利要求10所述的装置(1)，包括用于向所述假体(2)和/或所述矫形器(3)提供外部能量的机构(6)，其中所述提供外部能量的机构包括板上供电单元(6)，所述供电单元(6)设置在所述第二矫形模块(32...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉·维迪耶罗，托马索·伦兹，斯特凡诺·马尔科·玛利亚·德罗西，弗朗西斯科·焦瓦基尼，马尔科·瑟皮尼，玛利亚·奇亚拉·卡罗扎，
申请(专利权)人：圣安娜高等学校，
类型：发明
国别省市：意大利;IT