生物医学工程理论与实践/康复工程

另请参阅 维基百科，康复工程.

简介

概述与历史

图1 一位使用简单辅助工具行走的残疾人（小儿麻痹症导致左腿瘫痪）。

康复工程一词是指“将工程科学系统地应用于设计、开发、适应、测试、评估、应用和分发技术解决方案，以解决残疾人在功能领域（如移动性、沟通、听力、视力、认知）以及与就业、独立生活、教育和融入社会相关的活动中遇到的问题。”

图1 由 René Baumgartner 医学博士于 1993 年在坦桑尼亚拍摄，展示了一位使用简单辅助工具行走的残疾人（小儿麻痹症导致左腿瘫痪）。该辅助工具类似于公元前 1500 年左右在埃及使用的一种工具，记录在现存于哥本哈根卡尔斯伯格雕塑博物馆的一块古埃及石碑上。令人惊讶的是，这种类似的移动辅助工具在世界许多地方仍在使用。维也纳艺术史博物馆收藏的布鲁盖尔绘画中，包括许多 16 世纪残疾人（例如肢体缺失、小儿麻痹症、脑瘫）使用简陋的拐杖、棍棒和其他简单移动辅助工具的图像。该时期法国军事外科医生安布鲁瓦斯·帕雷（1510-1590）发明了结扎术。从拿破仑战争开始，如今的康复团队仍然推荐“纳尔逊刀”来帮助只有一只手臂功能完好的人切肉和叉肉，就像它曾经为纳尔逊勋爵做的那样。美国内战导致了许多肢体截肢。

20 世纪，随着第一次世界大战和第二次世界大战的爆发，康复工程一词变得清晰，并得到过度发展。1919 年，德语出版物《Ersatzglieder und Arbeitshilfen》（替代肢体和工作辅助工具）问世。它可以被认为是康复工程中最早的主要出版物之一。 1915 年至 1916 年左右，柏林的费迪南德·绍尔布鲁赫医学博士与工程师合作设计了一款人工手臂。绍尔布鲁赫在研究隧道肌成形术以直接用肌肉控制人造手和臂的过程中，发展了“团队”方法。在俄罗斯，尼古拉·别尔施泰因及其同事对假肢采取了科学的运动控制方法。在美国，保罗·B·马格努森（1884 年 6 月 14 日 - 1968 年 11 月 5 日）作为骨科和关节外科医生，不断研究新的治疗方法和设备来帮助他的患者，因为他们面临着他们的残疾带来的独特情况。他创立了芝加哥康复研究所（RIC），并促使斯坦利·库尔特博士在该国设立第一个物理医学系。马格努森博士去世后，康珀尔博士经常谈论此事。为了纪念保罗·B·马格努森医学博士的一生及其遗产，保罗·B·马格努森奖于 1998 年设立。

康复工程的主要活动

辅助设备类别表

假肢和矫形器	人造脚和腿 人造手、手腕和手臂 手部夹板和上肢支架 功能性电刺激矫形器
视力障碍者辅助设备	辅助阅读和写作的设备（例如，闭路电视放大器、电子盲文、阅读机、有声计算器、听觉和触觉视觉替代系统） 辅助独立移动的设备（例如，激光手杖、双耳超声眼镜、手持式超声手电筒、电子发音器、机器人导盲犬）
听力障碍者辅助设备	数字助听器 电话辅助设备（例如，TDD 和 TTY） 唇读辅助设备 语音到文本转换器
触觉障碍者辅助设备	坐垫 定制座椅 感觉替代 压力释放泵和警报器
替代和辅助沟通设备	界面和键盘模拟 专用开关、传感器和换能器 基于计算机的通信设备 语言工具和软件
操作和移动辅助工具	抓取器、喂食器、安装系统和翻页器 环境控制器 机器人辅助工具 手动和专用轮椅 电动轮椅、踏板车和躺椅 辅助驾驶设备 改装个人许可车辆

来自 Andrew Szeto((2012)

辅助技术

辅助技术在《技术相关援助法案》中被定义为“任何物品、设备或产品系统，无论是在商店购买、修改或定制，都被用于增加、维持或改善残疾人的功能能力”。辅助技术可以在家里创造，专门为个人设计，在当地商店购买，或从针对残疾人及其家人的目录中订购。技术可以是高科技或低科技。大体上，低科技涵盖日常生活用品——从电池供电的玩具到进食辅助工具，再到移动辅助工具，再到安装和定位设备，再到娱乐和休闲用品。一些高科技包含计算机、软件、扩展键盘、电子通信设备、电动轮椅和轮椅专用升降机。

辅助技术无法解决所有问题。它可以减少残疾的影响，因为针对残疾人的技术应用是不精确的，并且会随着时间的推移而改变。此外，有类似残疾的人可能有截然不同的需求、愿望和偏好。因此，辅助技术使用者健康状况、生活环境、偏好和情况的变化都需要使用者和康复专业人员定期重新评估。希望辅助技术能够提高独立性，改善个人对生活的看法。

但是，辅助技术并非没有问题。许多时候，需要的设备可能很昂贵，而且资源并不容易找到；或者设备被购买了，但培训或支持系统并不完善，无法向个人展示如何有效地使用它；或者设备 simplesmente quebra e precisa ser reparado。另一方面，根据 1990 年美国人口普查局国家健康访谈调查的数据，大约三分之一的非生存性辅助设备在最初获得后的仅仅 3 个月内就被闲置或废弃。

辅助技术专业领域表

辅助技术	优先专业
日常生活技能	职业治疗、康复技术
移动性/座椅和定位	职业治疗、物理治疗
辅助性/书面沟通	言语语言病理学、特殊教育
专门适应	康复工程、计算机技术、假肢/矫形器、生物医学工程
计算机访问	计算机技术、职业康复、生物医学工程
学术和职业技能	特殊教育、职业康复、言语语言病理学、心理学

康复工程中的矫形器和假肢

矫形器的编码，由哈里·古瓦斯博士绘制

在医学上，假肢（源于古希腊语prósthesis，“添加、应用、附着”）是一种人工装置，用于替代因创伤、疾病或先天性疾病而丢失的肢体部分。矫形器（希腊语：Ορθός，ortho，“矫正”或“对齐”）是一个专门领域，与矫形器的设计、制造和应用有关。矫形器（复数：矫形器）是“一种外部应用的装置，用于改变神经肌肉和骨骼系统的结构和功能特征”。矫形器和假肢（O&P）由各种类型的材料制成，包括热塑性塑料、碳纤维、金属、弹性材料、织物或具有类似性能的复合材料。一些设计可以在当地零售商处购买。其他则更具体，需要医生开具处方，医生会根据患者的要求为其安装矫形器。矫形器技师和/或假肢技师是医疗保健专业人员，他们设计、测量、制造和安装矫形器和假肢。矫形器技师和假肢技师在主要教学医院、康复中心和社区的特殊部门工作。他们努力通过提供最合适的矫形器或假肢治疗来放大客户的功能和舒适度。O&P 结合了人体解剖学和生理学、生物力学、生物材料等的知识。

矫形器和假肢的现状

上肢假肢系统

上肢假肢根据截肢部位提供多种选择：肩关节离断、肱骨截肢（肘以下）假肢、肘关节离断、桡骨截肢（肘以下）假肢、腕关节离断、全手、部分手、手指、部分手指。

• 被动功能/美容装置
• 身体动力/传统装置
• 肌电/外部动力装置
• 混合装置
• 适应性/娱乐性装置

下肢假肢系统

下肢假肢用于各种截肢部位。这些包括髋关节离断、股骨截肢（膝以上）假肢、膝关节离断、胫骨截肢（膝以下）假肢、踝关节离断、足部、部分足部和趾部。

康复工程原理

人类活动辅助技术模型。

HAAT 模型的“辅助技术”分为四个部分：人机界面、处理器、活动输出和环境界面。人机界面表示人与技术设备之间的接触。处理器，在本例中是开关，是机械或电气连接，用于中继或解释来自界面的信息，以便完成所需的任务。活动输出在三个基本性能领域内分类：日常生活活动、工作和生产性活动以及玩耍和休闲活动。环境界面是设备输出与环境输入之间的联系。HAAT 模型中最后一个但必不可少的因素是辅助技术所支持的活动发生在社会、文化和物理环境中。

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