再造手指控制的电子假手
再造手指控制的电子假手
发布时间： 2003-9-25 作者：陈中伟 陈峥嵘 胡天培
[关键词] 再造手指 电子假手 再造手指控制的电子假手
人的全手与部分手臂缺失，现有的治疗方法有：
（1 ）在残端上移植一个[1]或数个足趾[2-3]，或行前臂分叉的Krukenberg’s手
[
4-5]。这种再造手指或手虽能代偿部分缺失的功能，但其外形从美观角度看与真手
相比总感不能令人满意。（2 ）是假肢美容假手[6]，其外形几乎可以乱真但功能
不够理想。功能假肢即使是目前已被大量应用的肌电控制的电子假手，由于肌电发
放较微弱，仅 uV 级，而且表面电极检出的肌电信息是肌群的募集信息，不完全反
映人脑对某一动作的运动指令。人体感受的外电场干扰又相对十分强大达 V 级。
这些因素都影响肌电控制假手的动作准确性，尤其对多自由度电子假手影响更为
严重。1978 年 Herberts[7]报道三自由度肌电控制的假手，控制准确率达57 ％。
八十年代Denning 等采用新方法控制的准确率达72 ％。然而多数学者均认为，只
有达到误动作率小于5 ％的假手才有实用价值。现在有人开始应用模式识别和人工
神经网络技术[8]，亦有用埋入电极导出神经信息以及用电脑控制来
控制假肢的试验，进展甚微，而要实现95 ％以上控制准确率仍困难重重。（3 ）
手的异体移植。由于排异问题尚未解决，所以在临床上尚无成功的先例。作者们对
足趾移植再造手指有丰富的实践经验，再造手指的动作受大脑指令的控制，动作可
以做到准确无误；又有装配电子假手的经验与条件，所以设计在前臂截肢残端上移
植一个足趾，大脑通过再造手指运动作为信号源，用以控制装配其上的多自由度电
子假手。这种用再造手指控制的电子假手其动作准确率己达100 ％，现报告如下：
病例介绍
阳东华，女，19 岁，入院日期1996 年9 月10 日，住院号：300313 。患者于入院
前1 年半，因工作不慎右手与腕部被机器压碎，右前臂于腕上8 厘米平面外伤截肢
，残端切口己良好愈合。经检查病人智力与各主要脏器及各项实验室检查均属正常
范围。同年9 月19 日在全手医学专用下行左第二足趾移植手术。
一、足趾移植再造手指
l ．受区准备：在空气止血带控制下，右前臂自掌侧正中，肘下10 厘米处纵形向
远侧，经残端作皮肤与深筋膜鱼嘴状切口，达相应的前臂背侧。于桡侧皮下解剖出
头静脉与桡神经皮支。于拇长屈肌浅侧分出桡动脉及其伴行静脉较细。分离出手指
屈肌与伸肌，桡侧腕伸肌与尺侧腕屈肌。修正桡骨残端备用。正中神经与尺神经已
在高位被切断。
2 ．供趾切取：左足第二足趾的游离。自第二跖骨颈平面足背向远侧，经第一、第
二趾蹼分别作皮肤切口，向远侧延伸跨越至跖侧相应点，即在足背与足跖侧各形成
“V ”形切口，足背切口向近侧作“S ”形延伸，达胫前肌内侧距舟关节平面。保
留来自第二趾的主要皮下静脉与内侧足背静脉，直至大隐静脉起始部。分离并切断
拇短伸肌腱向近侧翻转掀起在其下即可显露足背动脉及其伴行静脉。分离显露足背
动脉与第一跖背动脉及其延伸至第二足趾的内侧趾动脉，结扎切断无关分支。自背
侧切断第一、二与第二、三跖骨头之间的跖骨横韧带，即能显露第二、第三跖侧趾
总神经，纵形切开神经外膜，按其内外侧分支进入各趾情况劈开趾总神经。保留去
第一与第三趾的跖侧趾神经完好，按所需长度高位切断去第二趾的内、外侧跖侧趾
神经。以后高位切断第二足趾的伸屈肌腱，骨间肌与蚓状肌。最后于中段平面切断
第二跖骨备用，此时血供未断，第二足趾血循环良好。
3 ．足趾移植：在合适平面切断第二足趾血管蒂（足背动脉与大隐静脉），将游离
足趾移植至右前臂残端。各部组织对合：跖骨修整后插入桡骨截端髓腔，以二枚螺
丝钉贯穿固定。尺侧腕屈肌腱与内侧骨间肌对端缝合；桡侧腕伸肌腱与外侧骨间肌
腱缝合；指伸肌腱与趾伸肌腱、指屈肌腱与趾屈肌腱缝合。在手术显微镜放大下，
将大隐静脉与头静脉，用“9 ”0 尼龙线间断缝合10 针，足背动脉与桡动脉对端
缝合10 针。因桡动脉外径仅1.5毫米，故扩张后沿其纵轴作45 度斜切后才能勉强
对合。将桡神经浅支纵劈成二股分别与二条跖侧趾神经缝合。观察再造手指的动脉
血供与静脉回流均良好，切口逐层关闭。患肢以石膏托保护。术后72 小时动态观
察，再造手指存活良好。术后10 天拆除皮肤缝线，创面一期愈合。
二、伤肢的康复
由于右手与手腕截肢后，伤肢没有很好应用，故有明显的废用性萎缩。本例设计的
功能测试与训练项目包括：（1 ）负重适应性训练；（2 ）重量感受性训练；（3
）手臂稳定度测定与训练；（4 ）再造指控制功能的测定与训练。术后二月病人
转入交大康复中心，又经一月康复训练。手臂残端负重能力比训练前提高4 倍。重
建了重量感受识别能力，对重量的识别误差由100 ％减少到20 ％以内。手臂稳定
度在不戴或配戴假手情况下都达到了同龄组正常值以上水平。再造手指虽然感觉功
能尚未完全恢复，但患肢己能准确传递大脑运动信息。经专家检测，单自由度电子
假手(指伸屈)与三自由度电子假手可作指伸屈、腕伸屈与旋前及旋后六个动作，其
控制指令操作一百次无一次失误，准确度达100 ％，即误动作率为0 ％。随着康复
时间延长，骨端愈合更牢固，神经再生更完善，再造指的控制将会更快速灵活。
三、工程方面
本例采用开关控制与数字编码控制两套方法：（1 ）开关控制最简单可靠，由于手
术中缝合屈伸与内收外展二组肌肉。所以再造指可以在
且桡骨还能旋前、旋后。故可准确按触六个开关。（2 ）数字编码控制原理。亦容
易学会，正确度高。本系统采用全电子控制伺服系统、五机械触点、电路简单、性
能稳定、操作方便、控制准确性高，适合于残疾人使用，亦未发生错误动作。
四、电子假手的性能与参数
再造手指控制的电子假手由手头、臂筒(接受腔)、控制系统、假手套(仿真)和充电
器组成，单自由度再造指控制的电子手重450 克(不包括充电器)，三自由度再造指
控制 《再造手指控制的电子假手》
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发布时间： 2003-9-25 作者：陈中伟 陈峥嵘 胡天培
[关键词] 再造手指 电子假手 再造手指控制的电子假手
人的全手与部分手臂缺失，现有的治疗方法有：
（1 ）在残端上移植一个[1]或数个足趾[2-3]，或行前臂分叉的Krukenberg’s手
[
4-5]。这种再造手指或手虽能代偿部分缺失的功能，但其外形从美观角度看与真手
相比总感不能令人满意。（2 ）是假肢美容假手[6]，其外形几乎可以乱真但功能
不够理想。功能假肢即使是目前已被大量应用的肌电控制的电子假手，由于肌电发
放较微弱，仅 uV 级，而且表面电极检出的肌电信息是肌群的募集信息，不完全反
映人脑对某一动作的运动指令。人体感受的外电场干扰又相对十分强大达 V 级。
这些因素都影响肌电控制假手的动作准确性，尤其对多自由度电子假手影响更为
严重。1978 年 Herberts[7]报道三自由度肌电控制的假手，控制准确率达57 ％。
八十年代Denning 等采用新方法控制的准确率达72 ％。然而多数学者均认为，只
有达到误动作率小于5 ％的假手才有实用价值。现在有人开始应用模式识别和人工
神经网络技术[8]，亦有用埋入电极导出神经信息以及用电脑控制来
控制假肢的试验，进展甚微，而要实现95 ％以上控制准确率仍困难重重。（3 ）
手的异体移植。由于排异问题尚未解决，所以在临床上尚无成功的先例。作者们对
足趾移植再造手指有丰富的实践经验，再造手指的动作受大脑指令的控制，动作可
以做到准确无误；又有装配电子假手的经验与条件，所以设计在前臂截肢残端上移
植一个足趾，大脑通过再造手指运动作为信号源，用以控制装配其上的多自由度电
子假手。这种用再造手指控制的电子假手其动作准确率己达100 ％，现报告如下：
病例介绍
阳东华，女，19 岁，入院日期1996 年9 月10 日，住院号：300313 。患者于入院
前1 年半，因工作不慎右手与腕部被机器压碎，右前臂于腕上8 厘米平面外伤截肢
，残端切口己良好愈合。经检查病人智力与各主要脏器及各项实验室检查均属正常
范围。同年9 月19 日在全手医学专用下行左第二足趾移植手术。
一、足趾移植再造手指
l ．受区准备：在空气止血带控制下，右前臂自掌侧正中，肘下10 厘米处纵形向
远侧，经残端作皮肤与深筋膜鱼嘴状切口，达相应的前臂背侧。于桡侧皮下解剖出
头静脉与桡神经皮支。于拇长屈肌浅侧分出桡动脉及其伴行静脉较细。分离出手指
屈肌与伸肌，桡侧腕伸肌与尺侧腕屈肌。修正桡骨残端备用。正中神经与尺神经已
在高位被切断。
2 ．供趾切取：左足第二足趾的游离。自第二跖骨颈平面足背向远侧，经第一、第
二趾蹼分别作皮肤切口，向远侧延伸跨越至跖侧相应点，即在足背与足跖侧各形成
“V ”形切口，足背切口向近侧作“S ”形延伸，达胫前肌内侧距舟关节平面。保
留来自第二趾的主要皮下静脉与内侧足背静脉，直至大隐静脉起始部。分离并切断
拇短伸肌腱向近侧翻转掀起在其下即可显露足背动脉及其伴行静脉。分离显露足背
动脉与第一跖背动脉及其延伸至第二足趾的内侧趾动脉，结扎切断无关分支。自背
侧切断第一、二与第二、三跖骨头之间的跖骨横韧带，即能显露第二、第三跖侧趾
总神经，纵形切开神经外膜，按其内外侧分支进入各趾情况劈开趾总神经。保留去
第一与第三趾的跖侧趾神经完好，按所需长度高位切断去第二趾的内、外侧跖侧趾
神经。以后高位切断第二足趾的伸屈肌腱，骨间肌与蚓状肌。最后于中段平面切断
第二跖骨备用，此时血供未断，第二足趾血循环良好。
3 ．足趾移植：在合适平面切断第二足趾血管蒂（足背动脉与大隐静脉），将游离
足趾移植至右前臂残端。各部组织对合：跖骨修整后插入桡骨截端髓腔，以二枚螺
丝钉贯穿固定。尺侧腕屈肌腱与内侧骨间肌对端缝合；桡侧腕伸肌腱与外侧骨间肌
腱缝合；指伸肌腱与趾伸肌腱、指屈肌腱与趾屈肌腱缝合。在手术显微镜放大下，
将大隐静脉与头静脉，用“9 ”0 尼龙线间断缝合10 针，足背动脉与桡动脉对端
缝合10 针。因桡动脉外径仅1.5毫米，故扩张后沿其纵轴作45 度斜切后才能勉强
对合。将桡神经浅支纵劈成二股分别与二条跖侧趾神经缝合。观察再造手指的动脉
血供与静脉回流均良好，切口逐层关闭。患肢以石膏托保护。术后72 小时动态观
察，再造手指存活良好。术后10 天拆除皮肤缝线，创面一期愈合。
二、伤肢的康复
由于右手与手腕截肢后，伤肢没有很好应用，故有明显的废用性萎缩。本例设计的
功能测试与训练项目包括：（1 ）负重适应性训练；（2 ）重量感受性训练；（3
）手臂稳定度测定与训练；（4 ）再造指控制功能的测定与训练。术后二月病人
转入交大康复中心，又经一月康复训练。手臂残端负重能力比训练前提高4 倍。重
建了重量感受识别能力，对重量的识别误差由100 ％减少到20 ％以内。手臂稳定
度在不戴或配戴假手情况下都达到了同龄组正常值以上水平。再造手指虽然感觉功
能尚未完全恢复，但患肢己能准确传递大脑运动信息。经专家检测，单自由度电子
假手(指伸屈)与三自由度电子假手可作指伸屈、腕伸屈与旋前及旋后六个动作，其
控制指令操作一百次无一次失误，准确度达100 ％，即误动作率为0 ％。随着康复
时间延长，骨端愈合更牢固，神经再生更完善，再造指的控制将会更快速灵活。
三、工程方面
本例采用开关控制与数字编码控制两套方法：（1 ）开关控制最简单可靠，由于手
术中缝合屈伸与内收外展二组肌肉。所以再造指可以在
;X-Y 两个标轴上活动，而
且桡骨还能旋前、旋后。故可准确按触六个开关。（2 ）数字编码控制原理。亦容
易学会，正确度高。本系统采用全电子控制伺服系统、五机械触点、电路简单、性
能稳定、操作方便、控制准确性高，适合于残疾人使用，亦未发生错误动作。
四、电子假手的性能与参数
再造手指控制的电子假手由手头、臂筒(接受腔)、控制系统、假手套(仿真)和充电
器组成，单自由度再造指控制的电子手重450 克(不包括充电器)，三自由度再造指
控制 《再造手指控制的电子假手》
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