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多轴膝关节假肢稳定性的分析 |
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P＝Mk／H
(1)
图2 制动式膝关节机构
图3 单轴膝关节下肢受力分析示意图
图4 多轴膝关节下肢受力分析示意图
图4b中，对膝关节K取矩，得：
P（h＋b）－Qe＋R12（b/sinα－l）＝0
(2)
图4c中，对D取矩，得：
Mk－R12l＝0
R12＝Mk／l
(3)
把(1)、(3)代入(2)，经整理得：
Mh=（Qe＋Mk－Mkb/l/cosα)H/
(h＋b)
(4)
在全伸展位时，Mk＝0，则
Mh＝QeH(h＋b)
(5)
(4)、(5)式为多轴膝关节稳定方程。
由(4)式可知，若b增大、e不变，膝中心升高，这时使膝关节保持伸展的力矩Mh将减小。也就是说患者可用较小的力来保持膝关节的伸展，从而使膝关节的承重稳定性增加。同理，b不变、e减小，Mh也将减小。但e的变化范围很小。HH线与TA线重合时，a与e相等。
3 结论
由以上分析可知，对于四杆机构膝关节来说，满足膝关节稳定方程是保证膝关节稳定的基本条件。可通过对连杆的尺度综合，使瞬时转动中心在膝关节处于全伸展位时比膝关节的生理解剖轴高并位于髋踝线之后的位置上来提高膝关节的稳定性。这样，只需要很小的髋关节力矩，截肢者就可避免膝关节在脚跟着地时屈曲，且可以实现髋关节从站立相到摆动相的过渡。多轴膝关节瞬心相对于大小腿在膝关节弯曲时是变化的。设计假肢时，既可考虑膝关节站立相的稳定性，又可兼顾向摆动相过渡易于弯曲的灵活性，能设计成适应不同患者要求的关节。因此具有较好的适应性。控制动作是否接近自然步态将取决于瞬时转动中心在全伸展位的位置及膝关节屈曲时瞬时转动中心位置的轨迹。
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