1上海中医药大学附属龙华医院康复科，上海市 200032；2河北省荣军医院精神科 河北省保定市 071000

毕联阳，男，1965年生，上海市人，汉族，主治医师，主要从事脊柱相关性疾病及脑卒中临床康复研究。
tzy79@126.com

上海市体育科技腾飞计划项目（06TF009）*

中图分类号: R318
文献标识码: B
文章编号: 1673-8225
(2008)17-03317-04

收稿日期：2008-03-08
修回日期：2008-03-15
(54200803060002/Lvv·A)

摘要：矫形器主要用于肢体运动功能障碍的治疗与康复，预防、矫正肢体畸形或代偿肢体丧失。下肢矫形器是用于整体或部分下肢的矫形器，是使用最早、最广泛的矫形器。本文应用PubMed 数据库和中国期刊全文数据库检索2001-01/2007-12的相关文献52篇，最终纳入19篇进行综合分析。重点了解下肢矫形器的分类、特点及功能，以及如何根据患者的功能障碍确定矫形器的装配。综合评价应用设计适宜的下肢矫形器矫正脊髓损伤后截瘫、脑卒中后偏瘫、脑性瘫痪后遗症、先天性马蹄内翻足的临床疗效，并探讨其未来发展趋势。
关键词：矫形器；下肢矫形器；脑卒中；脑性瘫痪；马蹄内翻足；脊髓损伤；康复工程

毕联阳，唐占英，钱雪华，叶秀兰，冯芳.下肢矫形器的应用特点[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(17):3317-3320
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-17/17k-3317(ps).pdf]

中图分类号: R318
文献标识码: B
文章编号: 1673-8225
(2008)17-03313-04

收稿日期：2008-02-16
修回日期：2008-03-14
(54200804170008/C·A)

Application characteristics of lower limb orthosis

Abstract: Orthopedic instrument is used for the treatment and rehabilitation of limb motor dysfunction to prevent and correct limb deformity or limb loss. Lower limb orthosis is the instrument for the whole or partial lower limb, and the earliest and widely used orthosis. In this paper, a computer-based online search of PubMed database and Chinese Journal Full-text Database was undertaken for articles dated from January 2001 to December 2007. Fifty-two articles were selected and 19 were included for reviewing. The articles introduce the classification, features and functions of lower limb orthosis, and selection of orthosis according to patient functional disturbance. The clinical effects of selected lower limb orthosis on correcting paraplegina after spinal cord injury, hemiplegia after stroke, cerebral palsy sequelae, and congenital talipes equinovarus are summarized to explore future developing trend.

Bi LY, Tang ZY, Qian XH, Ye XL, Feng F.Application characteristics of lower limb orthosis. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(17):3317-3320(China) [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-17/17k-3317(ps).pdf]

0 引言

随着社会的不断发展、人类文明的不断进步，人们更加关注自身的健康状况和生活质量的提高。在伤病得到治疗之后，人们愈来愈关心功能的恢复。康复医学、康复治疗技术和康复工程等科学技术的发展，为人体功能障碍的改善、残疾的预防和治疗发挥了重要作用。矫形器学是康复工程领域的重要分支，是一种作用于人体（四肢或躯干），通过施加力的作用，改变神经、肌肉和骨骼系统的特性或结构的体外使用装置。主要用于肢体运动功能障碍的治疗与康复，预防、矫正肢体畸形或代偿肢体丧失，以利于肢体残疾者提高生存质量。

1 问题的提出

问题1：如何认识矫形器？
矫形器作为预防、矫正肢体畸形主要康复器械，已被广泛的应用于临床功能恢复，那么它主要应用于哪些疾病的治疗？具备哪些特点？目前国际统一命名的矫形器有哪些？
问题2：下肢矫形器具体分类有哪些？具有哪些基本功能？怎样通过临床检查的方法判定装配何种下肢矫形器？
下肢矫形器是用于整体或部分下肢的矫形器，它有哪些分类及基本功能？如何根据患者的功能障碍确定下肢矫形器的装配？
问题3：如何根据患者的个体情况设计适宜的矫形器？
下肢矫形器是使用最早、最广泛的矫形器，主要作用是通过限制关节、肢体的异常活动范围，稳定关节，减轻疼痛或恢复其承重功能，那么，临床上应用下肢矫形器矫正哪些疾病的畸形？如何根据畸形或功能障碍的原因、部位及程度设计适宜的矫形器？经改进的矫形器其作用原理是什么？

2 问题的讨论

2.1 矫形器 矫形器的应用对象很广泛, 主要作用于小儿麻痹后遗症、脑性瘫痪后遗症畸形、截瘫、偏瘫、骨与关节结核、关节脱
位、骨折、关节炎、椎间盘突出症、脊柱侧弯、颈肩腰腿痛和肢体畸形等,达到一定程度的康复。特别对神经、肌肉、骨骼等运动疾患的治疗, 对残疾人的康复医疗, 对残疾人回归社会,具有实用价值[1]。
各种矫形器必须具备以下特点: 治疗效果良好, 结构简单, 轻便耐用, 安全可靠, 穿戴方便, 无压痛和其他副作用, 不影响固定范围以外的关节功能, 透气性能好, 易保持清洁卫生, 穿戴时不引人注目。
国际统一命名的矫形器[2]有骶髂矫形器、腰骶矫形器、胸腰骶矫形器、颈部矫形器、颈胸矫形器、颈胸腰骶矫形器、手矫形器、腕矫形器、肘矫形器、肘腕矫形器、肩矫形器、肩肘矫形器、肩肘腕矫形、肩肘腕手矫形器、足矫形器、踝足矫形器、膝矫形器、膝踝足矫形器、髋矫形器、髋膝踝足矫形器。
2.2 下肢矫形器的分类[3]、功能与装配
按矫形器应用的肢体部位分类：足矫形器、踝足矫形器、膝踝足矫形器、髋膝踝足矫形器、膝部矫形器。
按矫形器的生物力学功能分类：固定矫形器，矫正矫形器，免荷矫形器，补高、补长矫形器。
按矫形器的主要材料分类：塑料矫形器，金属矫形器，碳纤树脂矫形器，金属、皮革或塑料矫形器，碳纤、皮革或塑料形器。
按矫形器的作用方式分类：主动的腿矫形器由动态的肌肉作用，如张力带。部分主动的腿矫形器借助静态作用的肌肉运动，如提足矫形器，术前或术后用于部分免荷、部分固定的节段式矫形器。被动的腿矫形器由静态力的保护，如固定、免荷、补高矫形器。
下肢矫形器的基本功能[4]是保护衰弱或疼痛的肌肉骨骼段；固定患有疾病的下肢关节，预防发生畸形，矫治已出现的畸形，代偿麻痹肌肉的功能，部分地改善病人的行走步态；减轻患者肢体承重负荷，促进骨折部位的骨痂形成，加快骨折愈合，手术前后准备治疗以及巩固手术效果；改进并促进功能早期恢复等。
确定下肢矫形器的装配及部件：通过临床检查患者的功能障碍，根据功能障碍确定下肢矫形器的装配及部件。①临床检查：关节主动、被动活动度，韧带稳定性，肌力等级，关节或骨的畸形，腿长差异，皮肤感觉情况及患、健两侧皮肤温度差异等。②通过临床检查，找到患者的功能障碍，是肌力降低造成运动功能障碍、骨骼承载能力下降、神经支配能力降低或丧失，还是先天性畸形或缺如、小儿麻痹造成腿长不一致等。③根据患者的功能障碍，确定矫形器应达到的生物力学功能。④根据矫形器应达到的生物力学功能，确定矫形器所涉及的节段，足矫形器、踝足矫形器、膝踝足矫形器、膝矫形器、髋膝踝足矫形器。⑤选择矫形器的功能部件：活动关节（前置、后置）、带锁关节、带辅助弹簧的关节、限制运动的关节。⑥确定施力位置及开口方式：选择腿箍或腿套、前侧或后侧开口。⑦选择矫形器材料。
2.3 根据患者的个体情况设计适宜的矫形器
2.3.1 脊髓损伤后截瘫患者的应用 脊髓损伤所致截瘫是较为严重的肢体功能障碍,能站立行走是他们的最大愿望,对腰部以下截瘫,根据瘫痪程度,配戴髋膝踝足矫形器或膝踝足矫形器,患者在矫形器的保护下进行站立平衡或移步训练,对下肢肌力和功能的康复有促进作用。通过体位改变及活动量的增加有效防止因久卧、久坐引起的诸多并发症。谢薇等[5]研究表明配戴一种根据钟摆原理设计的步行器，能帮助患者重建站立及行走功能。在互动式铰链装置的帮助下，当患者重心转移时，实现瘫痪肢体的被动移动，并防止行走时双下肢缠在一起。以右下肢迈步为例：患者重心左移，右下肢在步行矫形器的带动下离地，然后重心前移，使悬空的右下肢在重力作用下依靠互动式铰链装置跟着重心前移，并在惯性作用下向前摆腿，完成迈出右腿的动作。右腿着地后，利用相同原理将重心右移及前移，完成交替迈步动作。步行矫形器由两部分组成：①膝踝足矫形器：用于支持双下肢，为站立提供保证，此部分根据患者肢体取型，专门定制；②互动式铰链装置：连接双侧膝踝足矫形器，帮助双下肢交替移动，是步行矫形器的关键部分，由奥托博克公司提供成品。使用时将二者穿戴于双下肢，并锁定膝关节[6]。廖哲安等[7]根据患者的损伤平面、下肢功能丧失的程度，做如下选择：①L3以下的损伤，多采用高温塑材踝足矫形器，如踝背屈、跖屈呈弛缓性，可采用静踝足矫形器，如踝跖屈痉挛可采用动踝足矫形器。②L1~3损伤因为膝踝足功能障碍,患者应选用膝铰链带锁和踝铰链的膝踝足矫形器，可稳定关节、减少痉挛，便于迈步行走。③T8~L1损伤者髋膝踝关节活动功能丧失，此时可装配复式步行矫形器，可扶双拐达功能性步行。④T7以上损伤患者的具体情况选用复式步行矫形器，其目的主要是治疗性步行。对于颈段损伤的患者装配复式步行矫形器，难于实现独立步行，装配的主要目的是进行治疗性步行，提高患者的心肺功能、步行模式能力，积极预防各种并发症。
2.3.2 脑卒中偏瘫的应用 偏瘫步态是脑卒中引起的常见后遗症之一，也是全身功能异常的一种表现。是由于机体运动系统失去了高位中枢神经的调控作用，原始的、被抑制的皮层下中枢运动反射得以释放，导致肢体肌群间协调功能紊乱，肌张力异常而出现运动功能障碍。脑卒中的步态异常有多种类型，最典型的是所谓的划圈步态，即摆动相早期可出现屈髋不足，患足下垂使患肢不能有效的摆离地面，产生廓清障碍，常伴足内翻，为了代偿足下垂，髋关节外展外旋、患侧骨盆上提后撤、躯干向对侧倾斜，患侧肩关节下降，或表现同侧屈髋屈膝增加；支撑期由于足内翻使足触地部位为足前外侧缘，导致踝关节不稳，踝关节无法从跖屈位变为背屈位，影响全身平衡。前脚掌着地还对胫骨产生向后的推力，可对身体前移形成障碍。足下垂使患足在支撑期无法从跖屈位变为背屈位，出现支撑不稳，患者常通过膝过屈或过伸，骨盆过度后倾，躯干向健侧倾斜来代偿。支撑期晚期可表现膝僵直，髋关节屈曲程度及时相均延迟[8]。其次也可以见到膝过伸伴髋后突型步态，即行走时，由于患侧下肢股四头肌无力或伸肌张力过高，股四头肌与股二头肌肌力不协调，久而久之，使调控膝关节屈伸的韧带增粗或松弛，造成膝关节绞锁机制被破坏，加之髋关节稳定性差，在步态站立相时，便出现了膝过伸、髋后突[9]。
患者从脑卒中软瘫期开始佩带踝足矫形器，可增强来自足底的身体感觉信息输入，刺激本体感受器，有利于直立反应及重建平衡反应机制，实现患者尽早离床活动，促进早期站立及行走，而早期站立和行走又进一步促进了本体感觉信息的输入。患者在进行床边站立、起立床站立及平衡训练时，踝足矫形器能将踝关节置于中立位或稍有跖屈位，可预防或延缓因踝关节无力所致的足下垂，使踝关节处于良好序列，有利于行走时保持正确姿势。在患者恢复期，踝足矫形器可以使踝关节保持相对固定，矫正足内翻及足下垂，提高患足摆动相移动能力及支撑稳定性。偏瘫患者佩戴踝足矫形器能矫正足下垂或尖足内翻，促使患足在支撑期初期转变为足跟着地，增加着地稳定性，从而保证身体重心可在健侧和患侧之间顺利转移。在步态周期方面，踝足矫形器能改善踝关节背屈功能，抑制下肢伸肌过度活动，保证支撑中期稳定性。在步行支撑后期，踝足矫形器能使踝关节保持在背屈稳定位置，增加向前步行的推动力；在摆动期，踝足矫形器可维持踝关节处于中立位或背屈位，保证足趾廓清；在摆动后期，踝足矫形器于膝关节伸展时能保持踝关节背屈，抑制下肢伸肌过度活动和尖足内翻畸形等。
踝足矫形器是康复工程技术应用于脑卒中康复的一个重要内容,在改善脑卒中患者偏瘫步态，使其重新站立和恢复步行能力方面起着重要的作用。已有不少实验证实踝足矫形器对改善偏瘫患者的步行质量，防止行走中足下垂内翻导致的异常步态，提高步行速度具有积极作用[10-11]。目前临床使用的传统踝足矫形器，对患者患病初期或卧床阶段可起到预防足下垂的作用，但无法控制内外翻的发生,且长时间无法持续保持中立位。宋林等[12]研制设计的“T”形踝足矫形器是以传统踝足矫形器为基础,在其跟底部开槽嵌入“T”形板材,宽度约15 cm ,可以很好地保证整个下肢持续处于中立位,控制足板左右运动,且插、卸方便;既保留原有的踝足矫形器作用,又扩大其作用范围及功效。对于发病时间较长或出现足下垂、内外翻的患者中,使用传统或“T”形踝足矫形器配合治疗效果均不佳,为此在“T”形踝足矫形器的基础上设计出可调式踝足矫形器 ,其优点是保持“T”形踝足矫形器的功效,改固定的踝关节为可活动的机械踝关节轴,添加了从足掌两侧至胫部上段两侧的2 条拉力调节带。这样可增加持续牵拉以保持足背屈的功效,较好解决跟腱回缩的现象,而对于足下垂同时伴有内外翻的患者可以在其足底内外侧垫置硅胶、棉布等充填物,矫治的效果更好,可作为康复治疗的延续和补充。可调式踝足矫形器已申报国家知识产权局专利(受理号:2004200250009. X) 。“T”形踝足矫形器适用于患病初期需要卧床的患者;可调式踝足矫形器适用于已经出现足下垂或伴有内外翻的患者,还可用于患者端坐时佩戴。
踝足矫形器在脑卒中偏瘫患者下肢功能改善方面的作用已得到肯定，但仍有相当比例患者治疗一段时间后弃用踝足矫形器，虽然原因各异，但已提示对踝足矫形器特别是静态踝足矫形器的应用选择和远期效益尚需进一步研究[13]。如静态踝足矫形器限制踝关节活动的作用也同时在一定程度上限制了患者的功能，从而使初期佩戴着感到不便。目前，已有进一步改进的动态踝足矫形器应用于临床[14]。相关研究表明，动态踝足矫形器在改善患者步行能力和ADL能力方面显著优于静态踝足矫形器（P < 0.05或P < 0.01）[15]，从而成为临床新的发展的方向。
2.3.3 脑性瘫痪后遗症的应用 脑性瘫痪患儿因肌张力高、痉挛、肌力不平衡,久可出现关节挛缩和畸形。下肢多见马蹄内翻足和膝关节屈曲畸形。早期配戴踝足矫形器或膝踝足矫形器,踝关节控制跖屈、辅助背屈,膝关节限制屈曲,能有效控制膝关节屈曲及跟腱挛缩,防止畸形出现,有助于患儿进行功能锻炼并改善姿势。王汉林等[16]结合长期对马蹄内翻足、胫骨假关节、痉挛性脑瘫的治疗经验，同时吸收Illizarov 外固定器三维矫形的优点，设计一种新型多功能足三维矫形[17]、超踝(或超膝)关节外固定器,该外固定器特点是能根据患者年龄、疾病程度的不同，利用金属杆座滑动的粗调，可实施术中一次性快速三维矫形；还可利用中间螺纹杆旋转的微调，术后持续性缓慢矫正严重、尽可能不行三关节融合的足三维畸形；并使大年龄青少年或成人不用三关节融合术而矫形成功。易南等[18]联合应用带楔鞋与硬踝足矫形器对膝屈曲脑性瘫痪儿童膝关节伸展能力的具有改善效应。
2.3.4 先天性马蹄内翻足的应用 矫形器对先天性马蹄内翻足的矫正作用适用于尚未形成骨性改变的未固定性畸形。通常对2 岁以内、可以手法矫正的患儿,多应用轻便的塑料踝足矫形器,将患足保持在踝关节0°,并配合手法治疗。对2 岁以上患儿多采用带矫形足套的金属支条式踝足矫形器 ,踝关节控制跖屈,背屈不限。这样在矫正足畸形的同时,又有助于患儿行走锻炼。对内翻较重、难以手法矫正的固定性畸形,宜先行手术治疗,然后配戴矫形器巩固疗效,观察畸形不再出现时停止使用。有研究表明适配塑料固定式踝足矫形器或在塑料固定式踝足矫形器的基础上施加一定的矫正力量，受试者踝关节的角度在各方面都受到了较好的控制, 但是, 踝关节被控制以后膝关节和髋关节在各个面内的角度和所受地面反力对各关节的力矩都受到了不同程度的影响。额状面内、水平面内, 膝关节的内收/外展, 内旋/外旋等也得到了一定的控制。矢状面内膝关节由于受到了地面反力对踝关节跖屈力矩的影响, 自身也受到了较大的屈膝力矩。综上所述, 制作塑料固定式踝关节矫形器时, 我们不仅要考虑患者踝关节的情况, 而且还要充分考虑患者膝关节、髋关节的情况[19-20]。

3 问题的解决

随着康复医学的不断发展，矫形器的治疗得到临床医师和患者充分肯定。然而，我们同时也应该看到矫形器还有很多缺陷，应用过程中仍然存在副作用，其副作用主要有：①废用性肌萎缩与肌无力：由于制动限制了机体肌肉活动、引起肌力、肌耐力与肌容积的进行性下降所致。②关节挛缩：挛缩是由于关节、肌肉或其他软组织活动受到限制而引起关节主动和被动活动范围不足。③骨质疏松：机体全身或某个肢体完全制动可诱发全身性或局部性骨质疏松。④肌痉挛程度加重：痉挛是一种运动性功能障碍，是上运动神经元损伤的基本表现之一，其病理机制是由于患者牵张反射兴奋性增高，导致速度依赖性的张力性牵张反射亢进，同时伴随腱反射亢进。⑤压疮：由于压力强度、压力持续时间及组织对压力的耐受能力。⑥心理依赖：矫形器作为暂时工具，一旦患者功能恢复、症状改善，就应及早放弃治疗，否则患者将逐渐产生心理依赖，不利于机体组织功能的完全恢复。可见，矫形器的选择和应用需进行多方位研究建立科学、客观的选择标准和规范，以使矫形器的应用更为合理，充分发挥其临床效果。

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