51、下肢主动假肢系统概述

下肢主动假肢系统概述

1. 引言

下肢缺失会导致下肢力学、感官反馈和功率输出发生变化，这对截肢者的步态生物力学和能量消耗产生重大影响。在正常平地行走时，脚踝在整个步幅中会产生显著的净正功率，而其他运动任务（如爬坡）则依赖于膝盖额外的净正功率输出。因此，下肢截肢以及随之而来的脚踝和膝盖功率产生能力的丧失，与较慢的自主选择步行速度和增加的能量消耗相关。与以相同速度行走的正常人相比，胫骨截肢者和股骨截肢者分别要多消耗高达 30% 和 60% 的代谢能量。同样，截肢者的首选步行速度可能比正常人的平均步行速度慢 10% - 65%，具体取决于截肢程度和行走表面。

截肢者通常会采用代偿性步态策略，这可能导致步态动力学、关节负荷和功以及患侧和健侧肢体的肌肉活动发生显著变化。例如，单侧膝下假肢使用者往往更依赖健侧肢体，这使得健侧肢体在日常活动中承受更大的关节力、力矩和压力。对侧肢体的髋关节所做的功可能是正常人髋关节的三倍，这可能是为了补偿传统被动假肢缺乏功率输出的问题。与对侧肢体或正常人相比，患侧肢体的膝关节力矩通常明显较低。此外，患侧肢体的膝关节屈伸肌可能会出现更高的共同收缩水平，这是一种在不确定条件下常用于稳定关节的策略。

这种明显的步态不对称和关节负荷可能会导致慢性健康问题，如关节过早退化、早发性骨关节炎和关节疼痛。较慢的步行速度、肌肉共同收缩增加和步态对称性改变也可能是平衡受损的指标。大约一半的截肢者每年至少会摔倒一次，通常是在行走时。在这些人中，75% 至少摔倒两次，10% 至少有一次摔倒导致需要医疗治疗的严重伤害。大约一半的下肢截肢者表示害怕摔倒，60% 的人将无法在自然表面（如树林或田野）行走列为主要限制。约 50% 的受影响者认为无法充分感知行走表面是这些限制的原因，40% 的人