2.1 脑卒中偏瘫上肢支具材料及生物相容性 上肢矫形器按其功能分为固定性矫形器和功能性矫形器。固定性矫
形器没有运动装置，用于固定、支持、制动。功能性矫形器有运动装置，可允许机体活动，能控制和帮助肢体运动，促进运动功能的恢复[6]。临床中常用的上肢矫形器主要有手部矫形器、腕部矫形器、肘部矫形器等。①手部静态矫形器是利用3点力作用原理，对手指过伸或过屈固定矫正，制作材料多采用低温热塑板材或铝合金制成。对用于脑卒中偏瘫上肢严重痉挛的患者可用手指外展夹板，拇指固定夹板，手指固定夹板，用于固定指间关节，使其保持手指屈曲或伸直
[7]。手部动态矫形器常用弹簧和橡皮筋作为动力。如弹簧式指间伸展辅助矫形器，钢丝架式间伸展辅助矫形器等。多用来纠正指间关节屈曲挛缩
[8]。②腕部静态矫形器将腕关节背伸约40°，使伸肌腱松弛，屈肌腱紧张，常用于伸腕肌群麻痹或肌力低下致腕关节不能背伸患者，背侧保持式腕矫形器是腕关节掌屈和背伸都可调节的矫形器。在前臂及手的背侧中央有支杆和3块平坦的金属板，用皮带等将矫形器固定在手与前臂部。叶大勇等
[9]改良腕手关节矫形器用于脑卒中偏瘫患者，选用高密度聚乙烯板材在180-200 ℃加热真空成型，冷冻12-15 h后裁剪，打磨，抛光，钉带，加入指压垫，治疗后发现矫形器可明显缓解脑卒中后偏瘫患者腕手关节屈肌痉挛，促进腕手关节运动功能恢复。③肘部静态矫形器主要预防、矫正以及肢体功能位保持，褚丽丽等
[10]应用伸肘位矫形器治疗脑卒中后上肢痉挛状态，应用伸肘位矫形器能有效的改善脑卒中后偏瘫患者上肢痉挛状态和肢体运动功能以及日常生活能力。肘部动态矫形器主要用于关节挛缩、肌力低下及关节不稳等，采用单副肘关节铰链，以维持和增加伸展、屈曲的范围。
2.2 脑卒中偏瘫下肢支具材料及生物相容性 目前，按照矫形器的主要制作材料分类，可分为塑料矫形器、金属矫形器、碳纤维矫形器、橡胶矫形器、树脂矫形器、纤维矫形器等。塑料矫形器为低温塑料板在大约100 ℃的温度下处理，常温下恢复其硬度，具有记忆性、透明性、一致性等特点，外形美观，轻便卫生，更加符合生物力学要求，塑料板材具有高强度的特点是制作脊柱和四肢矫形器的主要材料
[11]，常用的为聚乙烯和聚丙烯。另外，有些矫形器由多种材料制成，如膝踝足矫形器主要金属件选用不锈钢、钛合金或是碳纤维材料制成，主要塑料件选用聚丙烯或聚乙烯。
脑卒中偏瘫下肢支具应用最多的为踝足矫形器，作为矫形器的材料需要具备一定要求，如防止跌倒，使前足在摆动期保持中立位，稳定踝部，能量利用效率高，耐久，重量轻，必须适合穿鞋，易于穿脱，不限制肌肉活动，辅助提高血液循环质量
[12]。踝足矫形器，是具有从小腿到足底的结构，对踝关节运动进行控制的矫形器，可分为支条式踝足矫形器、塑料踝足矫形器、髌韧带承重式踝足矫形器等。踝足矫形器的作用为使脚部保持适度的外翻和背屈，弹性束缚带不断限制足底跖曲和内翻，限制转动
[13]。对于卧床不起的患者，起到预防足下垂和内翻畸形的作用，大多数痉挛期患者都是由弛缓期发展而来，所以提前预防是非常必要的。
2.2.1 热塑矫形器的生物相容性 热塑矫形器主体采用聚丙烯材料制成，见
图2。用于脑卒中偏瘫引起的足下垂，聚丙烯材料强度高、韧性好，安全无毒，半硬的足底在摆动期可以协助足尖的提起，带有可拆卸的8字绷带设计，可以固定脚掌和增强足踝的稳定性，防止摆动。小腿部的内衬柔软舒适，不会损伤皮肤，拆缷方法，易于清洗。
2.2.2 高分子纤维矫形器的生物相容性 高分子纤维材料矫形器的特点是使用简便、韧性好、强度高，透气性能好，不会影响X射线检查。朱民
[14]用半成品高分子纤维矫形材料制作矫形支具145例，腕手功能位支具69例，足踝功能位支具33例，躯干支具10例，颈部支具33例。根据制作支具方法如下，暴露患者待做矫形支具的身体部位，打开外包装，先找到湿无纺布并在温水内浸湿后挤出多余液体，铺在肢体的表面，将肢体保持在功能位。打开高分子纤维材料包，将高分子纤维条折叠后在冷水中浸泡6 s左右，尽快放在平板上轻轻按压至层间没有气泡，轻轻拉伸使之展平，放在覆盖身体的湿无纺布上，其上铺上干无纺布，用临时包扎带轻轻均匀用力环绕包扎，或将肢体放在特制的矫形支具成型器内并包扎固定。大约5 min检查边缘部位的高分子纤维材料，如基本凝固成型即可取下，此时因高分子纤维材料尚未完全固化，仍可用手进行个别不理想部位的塑型，用清水冲洗可促进固化过程，用剪刀或电锯修剪，除去边缘多余材料。145例支具均为一次成型，成品率达到100%，穿戴舒适。赵文汝
[15]同样应用半成品高分子纤维制作矫形器，治疗后取得满意疗效，明显改进矫形器的制作过程。
2.2.3 碳纤维矫形器的生物相容性 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，碳纤维的拉伸强度约为1.4 GPa，拉伸模量约为
140 GPa。如耐高温、耐磨擦、耐腐蚀，显著的特点是可加工成各种外形，沿纤维轴方向表现出很高的强度。按碳纤维的功能分类，分为受力结构用碳纤维、耐焰用碳纤维、导电用碳纤维、润滑用碳纤维、耐磨用碳纤维等。碳纤维材料特性：①质轻、比强度、比模量高。其突出优点是比强度、比模量高。重量约为钢材的20%，其密度为铁的25%，比强度为铁的10倍，尤其是高弹模量碳纤维，其抗拉强度比钢材大68倍，弹性模量比钢材大1.8-2.6倍。②抗疲劳性能好。纤维增强复合材料的基体，是断裂应变较大的韧性材料，即使结构中出现了裂纹，基体的塑性形变也能使裂纹尖端锐化，从而减缓其扩展。③可设计性强。④安全性能好。⑤碳纤维的其他特性还包括高强度的X射线穿透性，较高的抗热导电性及抗腐蚀性能等。
张韶华等
[16]制作一种碳纤维踝足矫形器用于偏瘫引起的松弛性足下垂患者，以辅助其康复训练改善其步态。实验选择1例由于脑卒中引起的偏瘫患者67岁，于8个月前出现肢体活动不利症状，经诊断为双侧脑梗死，后予以活血化瘀药物治疗，患者病情稳定。上肢表现为屈肌模式，下肢表现为伸肌模式，踝关节背屈肌力弱，膝关节和踝关节的控制肌力在3级以上，由于康复训练及时膝踝关节的关节活动度正常。制作的碳纤维材料设计与塑料踝足矫形器的制作工艺不同，要在低温下保存，在高温下成型固化。运用清华大学研制的步态分析系统分别在不穿矫形器、穿聚丙烯塑料踝足矫形器和穿碳纤维踝足矫形器的情况下对患者进行步态分析，并对数据进行对比和分析。研究发现，碳纤维踝足矫形器的步态好于聚丙烯塑料踝足矫形器和不穿矫形器时的步态，因为碳纤维的材料性能优势，其比聚丙烯塑料矫形器的质量轻，强度好，且有储能作用，患者穿着较聚丙烯塑料踝足矫形器省力，具有实用价值。
2.2.4 聚丙烯踝足矫形器和碳纤维踝足矫形器的比较研究 正常人在步行时，踝关节的跖屈、背伸运动中最大背伸发生在足跟离地15°，足跟离地时为最大跖屈20°，共35°，1个步行周期中有2次跖屈和背伸，尤其在支撑相的驱动期踝关节从跖屈急剧变为背伸位。对于脑卒中偏瘫患者踝关节运动功能障碍，通过踝足矫形器能够建立正常运动模式和步态。Angélique等
[17]比较动态铰链式踝足矫形器和碳纤维矫形器的研究，选择12例确诊为脑卒中偏瘫患者，确诊时间在6个月以上，未经过肉毒毒素治疗，无残疾的患者，在无人帮助的情况下步行在6 min以上，患者基线资料见
表1。研究前患者佩带踝足矫形器步行能力习惯1周以上。动态铰链式踝足矫形器由聚丙烯材料制成，设计一个定制踏板，可以降低痉挛，提供足够支撑，矫形器使跖屈在90°，自由背屈，胫骨与脚成90°。研究中利用遥控测试的足底压力测量系统进行动态步态分析，测量行走速度，6 min步行试验，测试视觉模拟评分，楼梯测试。患者应用两种踝足矫形器的步行试验结果，见
表2。研究发现，动态铰链式踝足矫形器在步行距离和爬楼梯速度上优于碳纤维踝足矫形器，所有参与者感觉佩带踝足矫形器步行更有自信。
Noel等
[18]研究不同踝足矫形器对脑血管病患者步态的影响，并评价患者使用偏好，实验选用塑料踝足矫形器和碳纤维踝足矫形器进行测试，见
图3。分析患者步态速度、步频、步幅和步长。选择脑血管病发病后3个月内的患者，不利用踝足矫行器可行走10 m以上，排除有其他神经系统疾病和骨科病患者。研究发现，患者在不佩带踝足矫形器的行走速度为(30.50±13.58)cm/s，碳纤维矫形器的行走速度是(36.38±16.06)cm/s，而塑料材制的矫形器速度最快(39.21±18.09)cm/s，不佩带矫形器与佩带矫形器比较差异有统计学意义(
P < 0.005)，碳纤维和塑料矫形器之间比较差异不显著，在步频、步幅和步长研究中也得到相同结果，研究还发现，与碳纤维材料踝足矫形器比较，使用塑料踝足矫形器的患者感到更平衡安全。
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