碳纤维材料踝足矫形器应用实例分析

矫形器是根据生物力学原理来改变神经肌肉和骨骼系统的机能特性或结构的体外装置，是用来预防、矫正畸形，用以治疗患者的肢体功能障碍和补偿功能缺陷的医疗器械。

因偏瘫引起的松弛性足下垂患者一般会采用足矫形器来纠正异常运动模式，辅助其康复训练，并改善步态。其中，踝足矫形器就是脑卒中偏瘫治疗中应用较多的下肢支具，其在稳定踝部、防止病患者跌倒的同时，能够使前足在摆动期保持中立位，尽可能帮助患者利用能量，因这种足矫形器并不限制肌肉活动，因而有助于提高血液循环质量，对患者的恢复有重要的作用。从实际需求上看，这种矫形器必须重量轻、耐用性好，还要易于穿脱，能适合患者在穿鞋的情况下使用。

根据制作材料的不同，矫形器可分为：金属矫形器、塑料矫形器、橡胶矫形器、树脂矫形器、碳纤维矫形器等。其中，一般会采用不锈钢、钛合金或碳纤维复合材料来制作膝踝足矫形器。从患者的体验度、价格成本及产品自身的性能角度出发，越来越多的医疗器械厂商更多地倾向于选择碳纤维复合材料。

与不锈钢这类金属材料相比，碳纤维质轻、强度大，重量只有普通钢材的1/4，但是抗拉强度却是钢材的几十倍，弹性模量也很好。作为纤维增强型复合材料，用于矫形器的碳纤维复合材料在断裂应变性方面表现更佳，即便在结构中出现裂纹，基体的塑性形变也能使裂纹尖端锐化，减缓其扩展，因此，对于膝踝足矫形器来说，碳纤维复合材料的抗疲劳性能远远优于一般的金属材料。再者，因为是服务于患者，所以X射线检查有时不可避免，碳纤维优于金属材料的另一优势就是X射线透过性能好，其经常被用于X射线检查的床面板之类，因此用其制作矫形器对这类检查并不会造成障碍。

碳纤维复合材料的可设计性强，可以根据厂家的设计要求通过铺层方式的不同对矫形器各部位的性能做出相应的调整。无锡威盛新材料科技有限公司为客户提供热固性、热塑性碳纤维医疗支架、医疗器械配件，不仅将设计师的构想尽可能地地还原，更充分发挥出碳纤维复合材料轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、蠕变小、无毒性等特征，为患者带来福音。

以其一款碳纤维踝足矫形器为例，整个矫形器高47cm，重量为195g，选取同一个患者为实验对象，这位患者不佩戴矫形器时行走速度为30±13cm/s，而穿戴上这款碳纤维矫形器后行走速度提升至36±16cm/s，在步频、步幅、步长方面都有显著的改善。实验证明，被脑卒中患者作为康复之具的碳纤维踝足矫形器可以有效提高患者的行走能力，改善步态分析参数。通过临床对比发现，与聚丙烯塑料踝足矫形器相比，碳纤维踝足矫形器不仅质量更轻，强度更好，而且碳纤维材料所独有的储能作用，使患者在行走时更加省力、自如。

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相关建材词条解释：

碳纤维

碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结。石墨是晶体结构，它的层间连结松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。这样便防止滑移增强物质强度。一般碳纤维的密度为1750 kg/m3。导热能力高但传电能力低，碳纤维的比热容量亦比铜低。当加热的时候，碳纤维会变厚而短。虽然碳纤维的天然颜色是黑色，但可以把它染上不同的颜色。

患者

患者(patient)是指患有疾病、忍受疾病痛苦的人。