一种后置式脑瘫儿童下肢康复助行器设计的探讨

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　　摘 要：儿童脑性瘫痪是一种慢性疾病，需要综合、协调性的治疗和技术支持，让脑瘫儿的肢体功能得到恢复。脑瘫儿童的下肢恢复离不开下肢助行器的帮助，下肢助行器能让脑瘫患儿在长期的治疗中能够起到很大的帮助。通过分散受力点减轻下肢压力，减小腋部的压力从而减轻关节处的磨损。下肢助行器支撑下肢进行小幅度的活动，锻炼患儿的肌肉和关节的灵活度，目前市场的脑瘫儿童助行器大多数是简易式的前置式助行器很少有后置式助行器。
　　关键词：脑瘫儿童;下肢;后置式助行器
　　根据患儿自主控制能力、肌力、肌痉章程度、病度程度，将患者分为三级：1级，轻度痉率，多为偏瘫型，无剪式步态，或很轻微，无伸肌客变，没有阵章，手可以主动握伸，基本上能自主控制。中等程度痉挛，偶有轻度伸肌痉挛，剪式步态，持续阵率，手可握伸但不随意，控制能力差。[1]脑瘫患儿无法正常站立行走导致无法运动，让患儿不能正常的锻炼和恢复，下肢痉挛导致患儿不能正常站立行走，左右前后摇晃。
　　患儿在进行治疗分过程中康复时间占用了整个治疗的大部份时间，如果使用以往的前置式助行器很容易导致关节组织磨损，患儿的下肢不能得到应有的保护措施。后置式脑瘫儿童助行器的优点是相对于前置助行器更加方便，在锻炼行走的过程中能更有效的活动关节和肌肉组织。前置式的特点是能够让身体处于前倾的状态，促使儿童能够向前行走，缺点是在带有滑轮的情况下不容易控制，很容易导致患儿身体不受控身体前倾摔倒。前置式助行器在患儿在与人交往的过程中容易产生隔阂，中间设备的阻挡让患儿不能正常的与人进行肢体交流，容易让患儿产生自卑心理。新型的脑瘫儿童下肢助行器不仅仅要实现在运动外观上的美观，更要在这个基础上能够对脑瘫儿童下肢运动中各个关节的活动上进行有效控制，达到锻炼效果。在助行器运动的过程中用拐杖的支撑力减轻单足着地时的对腿部的压迫力。足部后跟的弹簧为身体向前移动提供动力支持。
　　后置式脑瘫儿童助行器主要是由腿部支架、拐杖、连杆、支架、腰带和靠背组成的。其特点在于能够在保证脑瘫儿童向前行走的过程中防止患儿前倾或者后仰摔伤，拐杖能够让患儿通过上肢发力带动下肢前行，同时防止重心前移;助行器的下端带有支撑杆防止脑瘫患儿重心后仰;在关节处采用助力原理，减轻患儿运动时阻力过大消耗的体力。
　　在后置式脑瘫儿童助行器的设计上主要针对患儿的心理反应和下肢临床表现，设计思路上将前置式助行器前面的器械转移到患儿的身体后方，下肢的腿部支架一直延申到足部，并且在足部设计固定鞋底;腿部支架和鞋底设计有固定腿部和足部的扣环，防止器械和患儿身体脱离导致危险发生。腿部支架加入伸缩功能，增加后置式助行器对人体的容错率，保证适合多个年龄段的患儿使用锻炼。
　　靠背挡板一方面支撑着患儿的腰部，材质采用软纤维，保护腰部不受伤害，让腰部跟靠背挡板更紧密的贴合提高身体的协调性更好的让腰部发力。
　　在支架上添加拐杖来确保患儿的安全，弥补后置式助行器在身体前面缺少保护的缺点，支撑患儿的身体行走和站立。拐杖设计为伸缩式拐杖，方便患儿调整身体体位。拐杖上面的把手材质采用防滑性软性塑料，在防滑的同时保护患儿的手不被器材伤害。
　　助行器的后面带有蓄电池，蓄电池的功能主要是为关节处的发电机提供动力，蓄电池可拆卸充电，蓄电池与外壳有隔离板相隔，防止线路故障失火伤害患儿;蓄电池的续航时间控制在10-12小时内，因为电池的重量与容量相关，电池过重会增加助行器的重量，沉重的助行器不能为患儿带来良好的质量效果反而会增加患儿的负担，让助行器更加笨重。
　　助行器的关节处安装发电机，发电机运用电动车助力原理;在患儿运动的过程中带动患儿的身体走动，可以帮助因为下肢痉挛无法用力的患儿运动;关节处加入可调节关节弯曲角度设计，调节机械摆动幅度，控制患儿行走时的运动幅度，让患儿能够循序渐进的进行锻炼。
　　助行器的驱动方式必须要跟人体下骨骼运动十分相似。助行器的腿部支架上设置有固定患儿腿部的保护板，在患儿进行运动的过程中防止患儿和助行器分离后摔伤;固定患儿的腿部不仅能保护患儿不受伤害，更能在行走的过程中保护患儿的肌肉组织。助行器的踝关节出也采用小型发电机带动，患儿的下肢包括足部都无法进行正常的活动;在小腿部分的后面加入隔板，防止碰撞伤害到患儿身体;隔板的后面加上防止后仰的支架，增加助行器的安全性。
　　对于足部畸形无法行走的患儿可以通过调节膝盖关节处的关节齿轮让助行器半蹲，让患儿坐在助行器上进行腿部活动，同时可以休息。适用的室外场所包括人行道、公园和广场。
　　在相同的条件下男性患儿身高普遍要高于女性患儿，根据查表得出大腿杆的可调节尺寸要在300～500mm，小腿杆的可调节尺寸要在300～400mm;腰部的调节尺寸要在250～400mm。在查表下获得的髋关节和膝关节的活动角度范围，在正常的情况下髋关节的转角范围要在-15°～35°，膝关节的转角范围要在0°～70°。调整好转角来配合患儿的具体病情。
　　踝關节和足部至关重要;在踝关节处加上电机进行驱动，帮助患儿进行踝关节处的活动;足部的脚板采用带有弹性的柔软塑胶材质，在足根部加入弹簧来增加弹性，帮助患儿进行运动。
　　模型的大小不仅决定产品的成本，也关系到对患儿身体的影响。模型简化十分重要，它包含了一定的原则[2]。
　　全文总结：本文主要在制作一款依靠动力运行的后置式脑瘫儿童下肢康复助行器，帮助患有脑瘫后腿部痉挛性的儿童进行下肢康复治疗。对现存的前置式脑瘫儿童助行器的缺点进行了优化改造模型;把电机加入到助行器的髋关节和踝关节中，把可调节关节齿轮跟电机结合控制助行器的运行，帮助患儿进行康复治疗。
　　参考文献：
　　[1]张荣英.王承武.痉挛性脑瘫.中华小儿外科杂志.
　　[2]邵子宴.下肢外骨骼机器人结构设计与仿真分析[D].扬州大学，2016.
　　项目：本项目是大学生创新创业项目“后置式多功能脑瘫儿童康复器设计”，项目编号：201910595128的阶段性研究成果之一
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