[发明专利]足部矫形设计系统

说明书

发明领域

本发明涉及用于设计患者特异性的矫形术的系统。特别地，本发明提供了在评估患者的步态周期后设计患者特异性的矫形术的途径，其使得实施者能够精确地制订优化其中力在患者的步态周期过程中转移的方式的动态矫形术。

发明背景

当前的矫形设计主要是非系统性的。二维解剖学测量的任意应用已证明是不可靠的，无论其理论基础如何。单独足部轮廓的记录有时被认为足以作为矫形设计的基础，但除非实施者可以考虑有效运动所需的力的平衡（即，动力学数据），他们不能精确地矫正患者的状况。

传统上，假体制造以两个阶段发生。在实施者的支配下，第一阶段通常基于采集印模以获取足形，通常作为铸型或模型。然后评定距下关节(sub-talar joint)的中性位中或周围的前足-后足定位。记录的足形然后进行修正以产生改进的（矫正的）前足-后足关系。在进一步临床观察后，可以进行对铸型的其它修正。例如，脚跟区域的轮廓及内侧纵弓和外侧纵弓的形状可以改变。

在该过程的第二阶段中，假体制造者不仅依赖于规格说明的精确性和适当性，而且依赖于该规格说明可以在考虑到该方法的任何固有限制的情况下如何精确地翻译用于制造。

这一方法总体上最常见的问题（无论原始设计数据是计算机产生的或人工获得的）是在(i)实施者如何完成其评估和假体制造者如何将提供的数据转化成实体假体产品中缺乏一致性。这已经导致多种不同途径和多种不同后果。

改进当前实践：动态矫形

提高个体的步态周期的效率应当产生活动力的持久改善和与生物力学无能相关的任何病理的减轻。设计目标是产生其中肌肉能量在患者的步态周期中最有效地转移的“动态矫形”而不是仅补偿异常的足部的局部解剖学的矫形，这是许多设计的功能性限制。

功能化足

在功能化足中，存在着在通常从基准的额状面和矢状面确定的解剖学结构之间的特定关系。可能由于前足的后足之间的失调（其阻止脚以完全整合的方式发挥功能）导致不稳定性。但是，像这样的一种简单的结构（运动学）分类忽略了肌肉能量如何通过解剖学结构以赋予足部正常运动（运动功能）的方式转移的关键问题。例如，绕距下关节（sub-talor joint）轴的旋前力已知由于结构失调而增加。但动力学方面的分析解释了旋前力的起源和强度及这种力为什么影响距下关节。一旦问题在动力学方面提出，就观察到解剖学结构在力的分解和传递中发挥其作用而不是提示其来源。

足部的动力学过程

足部的动力学过程由Kirby就绕距下关节轴发生的旋前和旋后力的总和之间的动态平衡进行了描述(“旋转平衡”理论(Kirby,K.A.2001“Sub-talar joint axis location and rotational equilibrium theory of foot function”JAPMA91(9):465-487))。从基准的矢状面评估，足部已经描述为由三个关键枢轴构成的复合枢轴。这三个关键矢状面枢轴可以命名为“足跟滚轴(Heel rocker)”、“踝滚轴(Ankle rocker)”和“前足滚轴(Forefoot rocker)”。当在步行过程中踝枢轴或前足枢轴处发生约束时产生足旋前。约束通过踝或前足滚轴不能正常发挥功能而揭示。约束在起源上可以是解剖学的或生理学的，且其程度可能受鞋或矫形器或两者的影响。如果关键枢轴位点处的约束在足部持续，变成长期不稳定的，则旋前变成特有的(endemic)。这一过程可以导致枢轴功能的退化和进一步的不稳定性。

总的说来，旋前经常观察到跟随关键枢轴位点（结构特征）处的约束。现在理解，正是由于约束和/或不稳定性导致的机械力的分布改变实际上产生了旋前状况。

附图简要说明

本发明的代表性实施方式在本文中参照附图仅以举例的方式描述。

图1说明了按照本发明的代表性实施方式的Kirby’s测试的性能。

图2说明了按照本发明的代表性实施方式的骨骼完整性的测量。

图3和4说明了按照本发明的代表性实施方式的Jack’s测试的性能。

图5说明了按照本发明的代表性实施方式的筋膜索带测试的性能。

图6说明了按照本发明的代表性实施方式的矢状面形态学的测量。

图7说明了按照本发明的代表性实施方式的弓步测试的性能。

图8说明了按照本发明的代表性实施方式的动力学控制(kinetic control)矫形设计。

图9说明了图8的动力学控制矫形设计适合的测试结果。