大腿假肢,作为帮助截肢者恢复行走功能的辅助器具,其设计精巧而复杂,涵盖了多个关键部件,每个部件都发挥着不可或缺的作用。以下是对大腿假肢各主要部件工作原理的简要概述:
一、假脚与踝关节部件
单轴动踝脚

运动原理:小腿部分和脚围绕旋转轴相对转动,实现假脚趾屈和背屈。旋转轴前后有硬橡胶弹性缓冲块,适应趾屈和背屈力。
功能特点:结构简单,外观较好,通过调节缓冲块弹性适应不同需求。但仅能趾屈、背屈运动,不平路面行走补偿受力能力有限。
万向脚(以Greissinger脚为例)
结构与材质:用允许任何方向运动的弹性块连接假脚小腿部分和脚。
运动原理:可减少假肢其他部件在侧向和水平面上的受力,实现内、外翻及水平转动。
功能特点:适合水平路面行走,结构复杂,维修需求高,价格贵且重量大。
定踝软跟脚(SACH脚)
结构与材质:无活动踝关节,小腿和脚用螺栓固定,整体用橡胶或聚氨酯材料制成,脚后跟有楔形弹性软垫。
运动原理:行走时,软垫起缓冲作用,类似单轴动踝脚的趾屈缓冲块;胶质假脚前掌部分整体变形实现类似背屈缓冲块的作用。
功能特点:结构简单,基本无需维修,重量轻,外观接近真实脚。但不能方便地调整趾屈和背屈角度,不平路面行走稳定性不如万向脚,且材料老化会失去弹性。

“储能”脚
结构与材质:属于固定踝类假脚,有特殊弹性材料制成的“龙骨”作为脚芯,外面用橡胶或聚氨酯铸成脚的形状。
运动原理:利用弹性“龙骨”的回弹性或“储能”性,在运动时对人产生助力。
功能特点:样式多,能部分代偿截肢者腿部肌肉功能。如美国的FLEX脚,由碳纤材料制作,质轻、回弹性好,适合下肢运动员跑、跳运动。
二、膝关节机构
手动锁定膝关节
结构特点:采用机械装置控制膝关节锁定状态。
工作原理:通过手动操作,使膝关节处于伸直位并锁定,防止行走摆动相时膝关节过度屈曲,提供稳定性。
适用场景:适用于需要临时锁定膝关节的情况,如站立、下坡等。

自动锁定膝关节
结构特点:内置传感器和自动控制电路,根据人体运动状态自动调整膝关节锁定状态。
工作原理:传感器感知人体运动信号,当信号满足一定条件时,自动控制电路驱动机械装置锁定膝关节,提供额外支撑力。
适用场景:适用于行走不稳定、需要额外支撑力的情况,如在不平坦路面行走或上下楼梯时。
液压膝关节
结构特点:采用液压系统控制膝关节屈伸运动。
工作原理:通过液压油在不同腔室间的流动,实现膝关节的屈伸运动。根据人体运动状态和外界环境变化,液压系统自动调整膝关节的屈伸速度和力量。
适用场景:适用于需要平稳、精确控制膝关节运动的情况,如行走、跑步等。

智能膝关节
结构特点:集成了多种传感器、微处理器和执行器,能够实时监测和分析人体运动状态。
工作原理:根据人体运动意图和外界环境变化,智能控制系统自动调整膝关节的运动模式和参数,实现更加自然、流畅的行走体验。
适用场景:适用于各种日常活动和复杂环境,特别是对于需要高度定制化和智能化的用户。
三、接受腔
结构特点:接受腔是连接假肢与残肢的接口部分,通常采用柔软、耐用的材料制成,如硅胶、聚氨酯等。它紧密贴合残肢表面,确保假肢的稳定性和舒适性。

工作原理:在接受腔内部,通常会有一些凸起或凹陷的结构,用于与残肢表面的特定部位相匹配。这些结构有助于分散压力、提高舒适度,并防止假肢在使用过程中发生滑动或旋转。此外,接受腔还可以根据残肢的形状和尺寸进行定制,以确保最佳的适配效果。
四、悬吊装置
结构特点:悬吊装置是连接大腿假肢与腰部或肩部的部件,通常采用皮带、腰带或背带等形式。它负责将假肢的重量均匀分布在残肢上,减轻用户的负担。
工作原理:通过调节悬吊装置的长度和紧度,可以确保假肢与残肢之间的稳定连接。同时,悬吊装置还可以根据用户的体型和需求进行调整,以确保最佳的舒适度和功能性。在行走过程中,悬吊装置能够随着人体的动作自动调整张力和角度,保持假肢与残肢之间的紧密配合。