碳纤维材料在医疗器械方面的研究(下)

在假肢中应用

2008年北京残奥会上,奥斯卡一举夺得三项比赛的冠军是当之无愧的明星。赛场上,特别引人注目的是奥斯卡膝盖下那两条闪着寒光黑色刀锋形状碳纤维假肢,那是他的专用比赛假肢——“猎豹”。

使用碳纤维复合材料设计制作假肢,强度高、重量轻,使假肢功能更完善。同时,它的脚部还能根据场合需要变换外观,如宴会的高跟鞋、日常生活的休闲鞋、运动中的瑜伽鞋等等。碳纤维复合材料在假肢中应用如下:

1、接受腔作用

承担人体重量、控制假肢,悬吊假肢,它使残肢在腔内舒适自如, 而且碳纤维框架也达到支撑体重和力的传递要求

 

2、碳纤维膝关节

碳纤维膝关节其比强度是目前所用材料中最优的,因此,目前世界上流行的20多种膝关节的外框均采用碳纤维复合材料制作。由于在膝关节中引入了碳纤维复合材料,减掉了很多重量,从而使人工膝关节得以实现多种效能

 

3、碳纤维踝关节

踝关节与假脚的动作,对膝关节的支撑稳定性有重要的影响。(柔性脚中采用碳纤维复合材料做踝关节,可以弹跳。碳纤维固定软跟足踝、碳纤维万向足踝等人工踝关节。)

 

4、连接管

足踝与小腿假肢连接管也可采用碳纤维复合材料制作,从而使踝关节轻巧美观。

 

5、碳纤维假脚

假脚的主要功能是支撑体质量,在运动中产生推力,同时可代偿小腿三头肌和屈肌的作用。储能脚由于特殊的设计和材料,放/储能比一般在50%以上,高于传统假脚。在储能脚中,采用高弹性、高强度的碳纤维复合材料的假脚最高,可达95%以上,同时由于其质量轻,患者行走时较为省力而广受欢迎。

 

碳纤维复合材料在矫形器中的应用

是指装配于人体四肢、躯干等部位的体外器具的总称,其目的是为了预防或矫正四肢、躯干的畸形或治疗骨关节及神经肌肉疾病并补偿其功能。

矫形器的要求:

1、防止跌倒

2、使前足在摆动期保持中立位

3、稳定踝部

4、在凸起部位

5、能量利用效率高

6、耐久

7、重量轻

8、必须适合穿鞋

9、没有笨重不方便的设计

10、易于穿脱

11、不限制肌肉活动

12、辅助提高血液循环质量。

碳纤维矫形器优点:碳纤维制成的矫形器异常轻便,但又非常稳固它不仅有重量轻、适应性好的特征,还可以储存能量,减轻患者的能耗。