矫形器制作技术

矫形器授课人郭鹏飞BA目录常用矫形器制作工艺矫形器制作常用材料、部件、专用工具、设备A矫形器常用材料、部件、专用工具、设备一常用材料因矫形器制作材料直接适配于患者并与患者皮肤直接接触，因此要求第一要求在保证材料的强度、刚性的前提下重量要轻；第二要求耐用，材料抗疲劳，耐磨损，抗冲击以及耐腐蚀；第三要求卫生，矫形器与身体任何接触部位无毒，无皮肤过敏反应，无机械刺激，透气性好，容易清洁；第四要求安全可靠，支撑性能好，不会发生突然断裂，失灵等现象而造成患者人身伤害事故；第五要求便于加工制作，便于临床检查，穿戴使用时容易调整1、金属材料可分为钢和有色金属两大类。（1）钢是含碳量在2%以下的铁碳合金。刚具有高强度和韧性好、加工成型性能好、价格便宜等优点。缺点是重量重，防腐成本高。因其价格便宜，在矫形器中多用于制作金属直条、半月箍、弹簧等体积小的零配件。钢按化学成分分类，可分为碳素钢和合金钢、不锈钢等三类：①普通碳素钢：含碳量的高低是决定钢的性能和用途的一个主要因素。含碳量低于0.25%称低碳钢，它的塑性、韧性和可焊性好，主要用于钢结构件和冲压件等。含碳量在0.25%—0.6%之间的称中碳钢，其强度较高，韧性适当，主要用于制造机器结构零件，如齿轮、轴等含碳量在0.6%—1.35%之间的称高碳钢，其强度和硬度高，耐磨性好，但塑性和韧性低，主要用于制造各种工具、刀具、弹簧和耐磨零件等②合金钢：在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等③不锈钢：不锈钢是根据不同用途加入铬、镍、镁、铝、硅等的合金，不锈钢具有较好的耐腐蚀性，用于制作矫形器的标准件不需要经过电镀处理。（2）有色金属：除钢以外的金属材料都称为有色金属，用于矫形器的有色金属大多数是合金，具有重量轻，强度高，抗腐蚀等优点，因此在矫形器中使用越来越多。有色金属之所以作为制作矫形器的主要材料，是因为有色金属和高分子材料相比，具有拉伸强度和压缩强度高、耐冲击性、拉伸性好、加工性能好，而且性能可靠。用于矫形器的有色金属材料应具备的条件是：能承受力，抗磨损，耐久性能好，疲劳强度高；材料表面不生锈，不破坏生物体组织，不变质等①铝合金：高强度铝合金的特点是可以锻造加工，具有价格低、加工性能好、强度大、比重轻、有光泽、塑性好、耐腐蚀等特点。在矫形器中常用于组件式大腿矫形器的支条、铰链和连接件等，但其动载荷性能不如钢材，其强度比钛合金差很多，一般用于制作儿童或妇女、老人、体重级别比较低，且活动度不高的患者矫形器②钛合金：钛的强度大，耐腐蚀。钛合金的强度和钢大致相同，但密度只有钢的三分之二。钛合金具有比较高的强度和好的韧性，是制作矫形器支条、连接件的理想材料。但钛合金额加工难度大，且价格昂贵。目前国际上矫形器高档产品的金属构件大量采用钛合金制造。2.皮革皮革是有动物皮，经物理及化学加工转变为一种具有天然材质、不易腐烂、色泽华美，具有柔韧和丰满的手感，透气、透水而耐久性强等性能的产品，又称为熟革。早期的矫形器有完全用皮革制作的围腰、足护套、手托等。目前各种皮革在矫形器和矫形鞋的制作中继续使用（1）天然革：天然皮革是将动物（牛、马、羊等）的皮革经过鞣制加工，常用作矫形器的固定装置、压力垫，或者衬里等①轻革与重革：不同的动物生皮经过鞣制，或者同种生皮经过不同的鞣制方法，获得的皮革的理化性质是不同的。矿物鞣制革如铬革一般重量较轻，又称作轻革。属于轻革的有鞋面革、鞋垫革、服装革等。轻革一般耐久性好、抗热、含油量较高、孔隙小。但轻革会刺激皮肤，同时也不易粘合。植物鞣革较铬革重、厚，故又通称重革。日常使用的底革、带革即属于此类。重革性质坚固、抗水性好、对皮肤无刺激；通过选用不同的鞣剂可以制成具有不同的硬度、韧性和光洁度的皮革。②制作矫形器产品用的皮革：根据皮革的特性选择适合制作矫形器产品的皮革有以下应注意的方面：一是接触皮肤的皮革对皮肤无刺激性，同时透水、透气性好；二是保证足够的强度；三是易于清洁。在皮革供应及使用中，为了降低成本，应合理使用二、三层肉面革和边革，在需要较高强度、较高耐磨性的部位则采用脊背革。③皮革的保存：皮革作为有机材料，理想的保存条件为温度10—15度，湿度50%—70%，在太高或太低的湿度下，皮革易霉烂或干脆。（2）合成革：也称人造革，使用化学的方法制成的类似皮革的制品，由于其成本较低，现已用在矫形器部件装饰或衬里3.橡胶橡胶是一类具有高弹性的高分子材料。在外力的作用下，和容易发生极大的变形，当除去外力后，即恢复到原来的状态，这种高弹性体有较好的抗撕裂、耐疲劳特性，在使用中多次弯曲、拉伸、剪切和压缩不受损伤；橡胶还具有不透水、不透气、耐酸碱等特性。按照原材料来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。（1）天然橡胶：天然橡胶的主要成分是橡胶烃（顺势聚异戊二烯），是天然的高分子材料。天然橡胶弹性好，最大伸长率可达1000%。天然橡胶的强度大，耐弯曲，开裂性优良，内部发热少，抗撕裂强度高，耐磨耗性优良。天然橡胶的耐寒性好，在—50度仍不变脆，具有优良的电绝缘性，有较好的耐透气性，不透水，良好的加工性，粘合性和混合性能。天然橡胶的缺点是耐老化性能、耐药品和溶剂性能差天然橡胶具有良好的综合性能，在矫形器中主要用于制作鞋底、鞋垫、足跟缓冲器等阻尼和压力缓冲制品（2）氯丁橡胶：氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而成的一种高分子弹性体，是发展较早的一种合成橡胶。它的物理、力学性能与天然橡胶十分相似，而耐老化性、耐热性、耐油性、耐溶剂和化学药品腐蚀性等均比天然橡胶好，它还具有良好的自补性强、粘着性、耐水性和气密性等比较优良的综合性能，有“万能橡胶”之称。目前，矫形器加工中用的胶粘剂是氯丁橡胶为主要材料，由于氯丁胶要以甲苯作为溶剂，导致在工作环境中出现甲苯超标，因此应注意采取排气、通风等环保措施。（3）热塑性弹性体：是指在高温下能塑化成型，而在常温下又能显示橡胶弹性的一类高分子材料。具有类似热塑性材料的加工型特性，即可以直接采用加工热塑性塑料的加工成型方法，设备投资少，工艺操作简单，并可以回收使用，可节省原材料，不会造成对环境的污染。矫形技术行业中常用聚烯烃类热塑性弹性体，有较好的耐磨性、弹性和硬度，还具有良好的抗撕裂强度，抗臭氧性以及耐化学药品和溶剂，可以制作矫形鞋底、鞋垫、衬套、均压垫等。（4）硅橡胶：属于特种橡胶，是具有一定抗张强度和伸长率的橡胶态弹性体。硅橡胶耐高温（300度）及低温（-100度），绝缘性能优良，耐老化性良好。医用硅橡胶由于具有优良的生物相容性，与皮肤接触具有卫生、不刺激皮肤等特点，对身体健康没有影响，不受洗涤剂的腐蚀，已广泛应用于整形外科和假体制作，如制作假乳房、假鼻梁、假耳廓、假眼球等。在矫形器制作中可做软衬垫、功能性半足等。硅橡胶软衬垫具有柔软、穿戴舒适，抗拉伸强度大，不易被油脂污染，清洗简便等特点。但硅橡胶抗撕裂强度低，需要小心使用。4.塑料（高分子材料）是以合成的或天然的树脂作为主要成分，添加或不添加辅助材料，如填料、增塑剂、稳定剂、颜料、防老剂等，在一定温度、压力下加工成型而成的。塑料的特点是轻便，美观，卫生。按塑料受热之后的特性分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。（1）热固性塑料：是以热固性树脂为主要成分（如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂），加工固化成型后一般具有网状的立体型结构，受热不在软化，高温下发生热分解，不和反复成型。可用于矫形器制作的热固性塑料有环氧树脂、不饱和聚酯树脂，可作为积层塑料成型材料和各种粘合剂。①环氧树脂及其塑料：环氧树脂（EP）固化前是一种线型高分子树脂，固化后称为立体型高分子固体，工业上用的单体是淡黄色的粘稠液体。它具有优异的耐水性、耐碱性、粘结性和力学性能。用环氧树脂为基本成分的塑料为环氧塑料，分为增强塑料、泡沫塑料、浇筑塑料。用玻璃纤维增强环氧树脂塑料俗名玻璃钢，是一种性能优异的工程材料，可用作矫形器的壳体。环氧树脂的另一种重要应用是做粘合剂，环氧树脂型粘合剂有“万能胶”之称。②不饱和聚酯树脂（UP）：是以不饱和聚酯为基础的塑料，俗称聚酯树脂。经玻璃纤维增强后的塑料，俗称聚酯树脂玻璃钢，具有工艺性能优良、固化后综合性能好、适应范围广、成本较低等特点；它在室温下具有适宜的粘度，可在室温下固化，常压下成型，因此施工方便容易保证质量，并可用多种措施来调整它的工艺性能；固化后呈褐色半透明状，不易溶解，也不易软化。（2）热塑性塑料：是以热塑性树脂为主体成分（如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）。这类材料都具有链状的线型分子结构，加热后随温度升高而软化，随温度降低而变硬，再次加热仍可在软化，并可以重新塑形。这样可以反复塑化成型，亦可对半成品进行二次热加工。这种材料可塑性好，加工方便，可准确快速成型，已广泛用于矫形器的制造。热塑性材料又可分为高温热塑性材料和低温热塑性材料两大类：①高温热塑板材的软化温度在130度以上，其分子结构稳定，强度高，耐疲劳，耐冲击、无气味。高温热塑板材需要专门的加热设备如平板加热器或工业用烘箱，利用真空成型工艺制作模塑矫形器，也可以用于制作各种矫形器的半成品。②低温热塑板材的软化温度约为60度—90度，在恒温水箱的热水中或在加热器中软化，X线透过性良好，对皮肤无刺激，可直接与患者肢体紧密接触、模塑成型，如需修改，可将修改部位侵入热水中再次软化，再次塑形，直到达到理想的形状。采用低温热塑性板材制作矫形器的好处在于可直接在患者身上即刻成型，不需要石膏绷带，既没有石膏粉尘，也没有加工过程中的噪声。因此，在医院或康复中心的作业治疗室、矫形器制作室非常方便，适用范围越来越广。1）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：又称有机玻璃。是一种无色透明固体，质轻，密度为1.18，是目前最好的有机透明材料，透光率达92%。强度高，耐大气老化，可用于热塑加工成型，也可用机械切削加工，还可用丙酮、氯仿等溶剂进行自体粘结。甲基丙烯酸树脂在假肢矫形器领域广泛用于假肢接受腔以及矫形器树脂层积成型。由于其热塑性，加热后可以修改；无毒，对皮肤无刺激，已经基本取代环氧树脂以及不饱和树脂应用于假肢矫形器领域。甲基丙烯酸树脂一般用过氧化苯甲酰作引发剂使树脂固化，固化反应同温度关系非常大，温度每升高10度，反应速度增加约3倍。2）聚乙烯（PE）：是乙烯连锁聚合的产物，是世界塑料品种中产量最多的品种。矫形器制作中多用各种聚乙烯板材。聚乙烯按密度大小可分为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。密度的高低源于聚合条件和方法。按聚合压力可分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯为低密度聚乙烯，低压聚乙烯为高密度聚乙烯。低密度聚乙烯具有分子结构支链长而且多，具有密度低、柔软性好、韧性、延展性和耐环境、抗开裂能力好，可作为柔性材料，成型加热温度约130度。高密度聚乙烯分子链呈线型结构，支链短而少、结晶度高、密度大、熔化温度高、硬度高、强度大、弹性模量大，可作为刚性片材，成型加热温度约为150度。3）聚丙烯（PP）：聚丙烯的强度、硬度、刚性都好于聚乙烯，其耐热性也比聚乙烯好，长期使用温度为100—110度。聚丙烯的电绝缘性能、抗弯曲疲劳强度好；但聚丙烯抗冲击强度、耐低温性及耐老化性能比聚乙烯差，对缺口敏感。由于聚丙烯密度是常用塑料中最低的，重量轻，热变形性能好，在135度，100小时的蒸汽中消毒不被破坏，机械性能好。聚丙烯广泛应用于下肢矫形器，聚丙烯成型时，聚丙烯熔体的粘度比聚乙烯小，随着温度的升高，熔体粘度降低的幅度大，因此在加热聚丙烯时要严格控制加热温度在185度左右，从平板加热器中拿出加热好的聚丙烯板必须小心，防止由于其自身重力的作用而下坠；聚丙烯的导热系数只有聚乙烯的1/5—1/4，打磨时所产生的热量不易及时散发，聚丙烯熔体容易粘附在打磨工具上，因此打磨加工时应选用较低的转速，减少产生的热量，粗磨时尽可能选用金属打磨工具，以利于热量的散发，降低聚丙烯熔体粘附在打磨工具上的程度。近年来新开发的改性聚丙烯的品种越来越多，改善其脆性，增加其韧性，而且拉伸性能非常好，广泛用于动态踝足