Патент на изобретение №2392905

(54) ОРТОПЕДИЧЕСКИ-ТЕХНИЧЕСКОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО, В ЧАСТНОСТИ ПРОТЕЗ КОНЕЧНОСТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортопедически-техническим вспомогательным средствам, в частности протезу конечности. Представлено ортопедически-техническое вспомогательное средство, в частности протез конечности, с, по меньшей мере, одним юстируемым элементом для реализации надлежащей ориентации. Указанное средство содержит детекторное устройство, которое позиционировано и выполнено так, что один участок в надлежащей ориентации и во время устойчивого статичного нагруженного положения в плоскости измерения является свободным от крутящих моментов, а при незначительных отклонениях от этого стабильного нагруженного положения создает крутящие моменты в плоскости измерения. Детекторное устройство имеет индикаторы для индикации возникающих в плоскости измерения в двух противоположных друг другу направлениях крутящих моментов. Изобретение обеспечивает возможность предписанных юстировок при согласовании ортопедически-технического вспомогательного средства даже без дорогостоящей измерительной системы. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение касается ортопедически-технического вспомогательного средства, в частности протеза конечности, с, по меньшей мере, одним юстируемым присоединительным элементом для реализации надлежащей ориентации.

Согласование ортопедически-технических вспомогательных средств, как, например, ортезов или протезов, требует особой тщательности, в особенности если это касается нижних конечностей. Неправильно установленные протезы могут вызывать значительную неустойчивость носителя протеза, а в худшем случае это может быть причиной даже падений и получений в результате этого повреждений.

Для согласования ортезов и, в частности, протезов известны измерительные устройства, которые определяют место ортопедически-технического вспомогательного средства во время устойчивого статичного нагруженного положения, используя действующие на опорную поверхность силы и выдавая надлежащие показания. Подобного рода система заявителя известна как LASAR Posture и широко используется. Однако проблемой здесь является то, что подобного рода устройство имеется в распоряжении не у каждого механика-ортопеда.

Поэтому в основе настоящего изобретения лежит задача обеспечения возможности предписанных юстировок при согласовании ортопедически-технического вспомогательного средства даже без дорогостоящей измерительной системы.

Эта задача решается ортопедически-техническим вспомогательным средством упомянутого вначале типа, характеризующимся детекторным устройством, которое позиционировано и выполнено так, что один участок в надлежащей ориентации и во время устойчивого статичного нагруженного положения в плоскости измерения является свободным от крутящих моментов, а при незначительных отклонениях от этого стабильного нагруженного положения формирует крутящие моменты в плоскости измерения, и которое имеет индикаторы для индикации возникающих в плоскости измерения в двух противоположных друг другу направлениях крутящих моментов.

Соответствующее изобретению ортопедически-техническое вспомогательное средство позволяет проверку надлежащей ориентации у отдельного пациента за счет того, что отсутствие крутящего момента в плоскости измерения констатируется на индикаторах вследствие того, что в обоих противоположных друг другу направлениях никакого крутящего момента не создается или соответственно что в случае качательных движений вне стабильного статичного нагруженного положения создаются крутящие моменты в обоих направлениях.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения детекторное устройство имеет, по меньшей мере, один выполненный с возможностью поворота вокруг точки вращения рычаг, причем точка вращения находится на линии нагрузки стабильного нагруженного положения. Предпочтительно выполненный с возможностью поворота рычаг имеет точку вращения на одном конце и вращающийся свободный конец, который образует рассчитанный на отсутствие крутящего момента участок.

Детекторное устройство может быть жестко встроено в ортопедически-техническое вспомогательное средство. При этом предпочтительно, если свободный конец при использовании вспомогательного средства посредством фиксирующего средства, предпочтительно фиксирующего винта, жестко соединен с конструкцией ортопедически-технического вспомогательного средства и для проверки надлежащей ориентации выполнен с возможностью разъединения на небольшую величину, чтобы обеспечить возможность поворота участка в плоскости измерения в обоих направлениях. Проверка надлежащей ориентации ортопедического вспомогательного средства происходит посредством разъединения фиксирующего средства, вследствие чего свободный конец рычага в случае корректной ориентации в плоскости измерения, образующей предпочтительно сагиттальную плоскость, не сдвигается ни вниз, ни вверх, а сохраняет прежнее состояние в положении равновесия между упорами разъединенного фиксирующего средства. При незначительных уравновешивающих движениях пациентов, т.е. при незначительных отклонениях от стабильного статичного нагруженного положения, которые, например, являются результатом равновесных движений при стоянии, имеется соответствующее движение свободного конца рычага в обоих противоположных направлениях. Наоборот, если имеется существенное отклонение от надлежащей ориентации, т.е. неправильная юстировка ортопедически-технического вспомогательного средства, то рычаг при разъединении фиксирующего средства жестко прилегает к упору, вследствие чего может распознаваться неправильная юстировка. После корректировки юстировки ортопедически-технического вспомогательного средства проверка может выполняться повторно. Если в этом случае получена надлежащая ориентация, то фиксирующее средство может приводиться в действие и ортопедически-техническое вспомогательное средство может использоваться с корректной юстировкой.

В альтернативном варианте осуществления детекторное устройство может включать в себя два соединенных друг с другом посредством точки вращения рычага со свободными концами, которые в надлежащей ориентации во время стабильного нагруженного положения формируют участки, которые не создают относительно друг друга крутящие моменты. При этом индикаторы могут быть образованы действующими противоположно относительному движению свободных концов упорами.

Для предотвращения значительного движения обоих рычагов по отношению друг к другу индикаторы могут представлять собой электронные датчики усилия, с помощью которых могут измеряться возникающие крутящие моменты.

Устранение электронных конструктивных элементов и их энергоснабжения удается вследствие того, что индикаторы представляют собой упругие амортизаторы, которые выполнены с возможностью деформирования в результате относительного движения свободных концов. Правда, эти индикаторы предполагают существенное движение рычагов относительно друг друга так, что целесообразным образом детекторное устройство выполнено в виде сменного адаптера и выполнено с возможностью встраивания в ортопедическое вспомогательное средство только для проверки надлежащей ориентации вместо такого же по величине конструктивного элемента. В таком случае адаптер выполнен с возможностью вставки в ортопедически-техническое вспомогательное средство в постоянной ориентации, чтобы проверять надлежащую ориентацию. В таком случае для эксплуатации ортопедически-технического вспомогательного средства такой же по величине конструктивный элемент монтируется вместо адаптера, поскольку использование ортопедически-технического вспомогательного средства с адаптером из-за упругих амортизаторов могло бы приводить к обусловленному неустойчивым движением переживанию пациентов.

Применение этого варианта осуществления предпочтительно для протезов с коленным суставом. Разумеется, возможно также выполнение в виде других суставов, в частности тазобедренного сустава.

В дальнейшем изобретение поясняется более подробно посредством примеров осуществления, изображенных на чертежах, на которых представлено:

фиг.1 – схематичное продольное сечение искусственной стопы с одним закрепленным фиксирующим винтом детекторным устройством;

фиг.2 – представление согласно фиг.1 с отвинченным фиксирующим винтом;

фиг.3 – схематичное представление протеза с детекторным устройством над коленным суставом;

фиг.4 – детальное представление детекторного устройства согласно фиг.3.

На фиг.1 и 2 представлен протез стопы, функциональная конструкция которого помещена в формирующую контур стопы косметическую оболочку 1. По существу, по всей длине стопы проходит подошвенная структура из полосовидной нижней подошвенной пружины 2 и расположенной над ней, проходящей также по длине стопы управляющей пружины 3. Обе пружины 2, 3 могут состоять из подходящего упругого материала, например из усиленного углеродным волокном полимерного материала. Над образованной обеими пружинами 2, 3 подошвенной структурой находится неподвижная верхняя часть стопы в форме рычага 4, на верхней стороне которого расположен адаптер (не показан), над которым возвышается юстировочная втулка 5 трубчатой части 6 голени. На нижнем конце юстировочной втулки 5 находятся четыре юстировочных винта J, посредством которых положение юстировочной втулки 5 и тем самым положение трубчатой части 6 голени относительно структуры стопы может регулироваться вследствие взаимодействия этих юстировочных винтов J с поверхностями в форме усеченной пирамиды (видно у адаптера согласно фиг.4).

Рычаг 4 верхней части стопы проходит от пяточного конца до находящегося приблизительно в центре стопы переднего конца, на котором рычаг 4 соединен с управляющей пружиной 3 и подошвенной пружиной 2 с промежуточным расположением соответствующего плоскостного амортизатора 7, 8. Соединение посредством оси 9 осуществляется так, что рычаг 4 относительно управляющей пружины 3 и относительно подошвенной пружины 2 и управляющая пружина 3 относительно подошвенной пружины 2 могут осуществлять поворотное движение в сагиттальной плоскости, в то время как в находящейся перпендикулярно к ней фронтальной плоскости предоставлена, по меньшей мере, уменьшенная свобода движения.

На пяточном конце рычаг 4 посредством фиксирующего установочного винта 10 соединен с задним концом управляющей пружины 3. Между задним концом управляющей пружины 3 и задним концом подошвенной пружины 2 вставлен пяточный амортизатор 11 в виде упругого блока из вспененного материала, который при наступании на пятку нагружается на сжатие и при обкатывании стопы через область пальцев – на растяжение. Растягивающая нагрузка ограничена обхватывающим соответственно снаружи подошвенную пружину 2 и управляющую пружину 3 ремнем 12, который не препятствует сжатию пяточного амортизатора 11, однако ограничивает удлинение пяточного амортизатора 11 при растягивающем воздействии.

На переднем конце в области пальцев подошвенная пружина 2 и управляющая пружина 3 соединены друг с другом другим амортизатором 13.

При наступании на пятку пяточный амортизатор 11 сжимается, вследствие чего позиция трубчатой части 6 голени голенного протеза поворачивается назад относительно подошвенных структур 2, 3, вследствие чего происходит желаемое подошвенное сгибание стопы относительно трубчатой части 6 голени. При этом управляющая пружина 3 действует как двуплечий рычаг, пяточный участок которого нажимается вниз относительно пяточного участка подошвенной пружины 2, вследствие чего управляющая пружина 3 поднимает подошвенную пружину 2 в обращенной к области пальцев области плюсны и таким образом имитирует обычное движение пальцев при наступании на пятку, которое облегчает обкатывание стопы. При обкатывании стопы через фазу стояния сформированная бочкообразно выпуклой к нижней стороне подошвенная пружина нагружается в области плюсны так, что подошвенная пружина 2 в области пятки нажимается вниз относительно рычага 4, вследствие чего пяточный амортизатор 11 разгружается или соответственно нагружается на растяжение. Эта нагрузка ограничивается гибким, но неупругим ремнем 12.

Конструкция представленной стопы основывается на том, что сформированная амортизаторами 7, 8 и осью 9 и образующая точку вращения шарнирная структура между рычагом 4 и подошвенной структурой 2, 3 находится на вертикальной линии 14 нагрузки пациента в стоячем положении, как это показано на фиг.2. В связи с этим центр тяжести пациента находится вертикально над точкой 7, 8, 9 вращения. Если это не соответствует действительности, поскольку центр тяжести пациента из-за установки протеза не находится вертикально над точкой 7, 8, 9 вращения, а образует с ней некоторый угол, как это пояснено линией 14′ нагрузки на фиг.2, то к рычагу 4 прикладывается вращающий момент так, что рычаг 4 своим свободным концом прижимается к верхней головной части винта 10. Если, наоборот, линия 14 нагрузки проходит вертикально через точку 7, 8, 9 вращения, то пяточный конец рычага 4 ненагружен, то есть рычаг 4 относительно точки 7, 8, 9 вращения свободен от вращающего момента.

Для проверки корректной юстировки трубчатой части 6 голени относительно рычага 4 фиксирующий винт 10 ослабляется так, что для пяточного конца рычага 4 задается вертикальная область движения, которая ограничивается сформированным посредством головки винта верхним упором 15 и сформированным посредством пяточного конца управляющей пружины 3 нижним упором 16. Если вертикальная линия 14 нагрузки находится вертикально над точкой 7, 8, 9 вращения, то пяточный конец рычага 4 не нагружен и поэтому может занимать равновесное положение внутри ограниченной упорами 15, 16 области движения. Если линия 14′ нагрузки, наоборот, проходит в точку 7, 8, 9 вращения под углом к вертикали, то к рычагу 4 прикладывается вращающий момент, который в случае линии 14′ нагрузки прижимает пяточный конец рычага 4 к верхнему упору 15. Следовательно, свободный пяточный конец рычага 4 остается при соответствующей некорректной (неправильной) юстировке у верхнего упора 15, даже если пациент в положении стоя производит обычное равновесно-компенсирующее движение.

Если, наоборот, юстировка является корректной или правильной так, что центр тяжести находится в пределах вертикальной линии 14 нагрузки, то равновесно-компенсирующее движение пациента приводит к движению пяточного конца рычага 4 между верхним упором и нижним упором, как это известно из рычажных весов. Упоры в случае равновесно-компенсирующих движений, которые осуществляются назад и вперед в сагиттальной плоскости, распознаваемы за счет соответствующего движения пяточного конца рычага 4 вверх и вниз в области движения, если юстировка осуществлена корректно. В противном случае из-за неправильной юстировки свободный конец рычага 4 остается у одного из упоров 15, 16.

Когда определена правильная юстировка, фиксирующий винт 10 может затягиваться, чтобы создать жесткое соединение рычага 4 с подошвенной структурой 2, 3 и чтобы не создавать для пациента во время ходьбы никакого ощущения неустойчивости в результате подвижного хода (игры) внутри конструкции стопы.

Другой пример осуществления изображен на фиг.3 и 4. Здесь видна косметическая оболочка 1 протеза стопы и подсоединенная к нему трубчатая часть 6 голени. На верхнем конце трубчатой части 6 голени расположен искусственный коленный сустав 17, который соединяет трубчатую часть 6 голени с приемной воронкой 18 для культи бедра пациента. На фиг.3 нанесена вертикальная линия 14 нагрузки, которая должна проходить в сагиттальной плоскости через центр тяжести пациента. В идеальном случае вертикальная линия 14 нагрузки проходит через точку 7, 8, 9 вращения протеза стопы и приблизительно в 20 мм впереди оси 19 вращения коленного сустава.

При использовании коленный сустав 17 посредством крепежного адаптера (не показан) жестко соединен с приемной воронкой 18. При этом крепежный адаптер может быть снабжен дополнительными функциями. Для проверки юстировки расположения протеза между коленным суставом 17 и приемной воронкой 18 вставлен адаптер 20 с детекторным устройством. Детекторное устройство имеет нижний рычаг 21 и верхний рычаг 22, которые своими фронтальными концами посредством шарнира 23 соединены друг с другом с возможностью поворота. Нижний рычаг снабжен адаптерной втулкой 24 с юстировочными винтами J для осуществления юстируемого подключения к трубчатой части голени, которая на верхней стороне снабжена адаптером с выполненной в виде усеченного конуса поверхностью. Верхний рычаг 22 проходит параллельно нижнему рычагу 21 и на своей верхней стороне снабжен адаптером 25, посредством которого снабженная у нижней стороны адаптерной втулочной частью (соответственно 24) для соединения с адаптером 25 приемная воронка (18) выполнена с возможностью юстируемого подключения.

Вращательный шарнир 23 расположен между обоими рычагами 21, 22 так, что находится на вертикальной линии 14 нагрузки, т.е. на 20 мм впереди оси 19 коленного сустава. Ориентированные назад (дорзально) свободные концы рычагов 21, 22 соединены друг с другом посредством расположенного между ними амортизатора 26, прикрепленного снаружи к верхнему рычагу 22 верхнего амортизатора 27, и прикрепленного снаружи к нижнему рычагу 21 наружного амортизатора 28, удерживаемых вместе в виде системы посредством стяжного устройства 29 с внешними упорными шайбами 30 так, что амортизаторы 26-28 соприкасаются, но не сжимаются. Если вращательный шарнир 23 своей осью вращения находится на вертикальной линии 14 нагрузки, то свободные концы рычагов 21, 22 не подвергнуты силовому воздействию так, что амортизаторы 26-28 остаются несжатыми.

Если, наоборот, в результате неправильной юстировки вертикальная линия 14 нагрузки расположена дорзально относительно вращательного шарнира 23, то оба рычага 21,22 прижимаются друг к другу своими свободными концами так, что средний амортизатор 26 сжимается. Приводящее к деформации среднего амортизатора 26 сжатие легко различимо, так что средний амортизатор 26 служит в качестве индикатора смещения назад вертикальной линии 14 нагрузки.

Если, наоборот, вертикальная линия 14 нагрузки находится фронтально перед вращательным шарниром 23, то возникает оттесняющий друг от друга свободные концы рычагов 21, 22 крутящий момент так, что наружные амортизаторы 27, 28 сжимаются и тем самым деформируются. Таким образом, наружные амортизаторы 27, 28 служат в качестве индикаторов смещения вперед линии 14 нагрузки до расположения перед идеальным положением.

Сразу видно, что амортизаторы 26, 28 могут заменяться электронными датчиками усилия (датчиками натяжения, датчиками ускорения) для определения действующих на рычаги 21, 22 крутящих моментов. Поскольку эти электронные датчики усилия работают с невоспринимаемыми измерительными расстояниями, то такого вида детекторное устройство может оставаться в протезе во время его нормального использования, так как измерительное устройство не приводит к зазору в протезном устройстве.

Более простое и более дешевое выполнение детекторного устройства с амортизаторами 26-28, наоборот, потребует замену детекторного устройства на адаптерную вставку для нормального использования протезного устройства.

Также в одном простом варианте осуществления вращательный шарнир 23 может быть образован недеформируемым шарниром. При этом индикаторы также могут выполняться в виде переключателей.

Формула изобретения

1. Ортопедически-техническое вспомогательное средство, в частности протез конечности, с, по меньшей мере, одним юстируемым элементом для реализации надлежащей ориентации, отличающееся детекторным устройством, которое позиционировано и выполнено так, что один участок в надлежащей ориентации и во время устойчивого статичного нагруженного положения в плоскости измерения является свободным от крутящих моментов, а при незначительных отклонениях от этого стабильного нагруженного положения создает крутящие моменты в плоскости измерения, и которое имеет индикаторы (15, 16, 26, 27, 28) для индикации возникающих в плоскости измерения в двух противоположных друг другу направлениях крутящих моментов.

2. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.1, отличающееся тем, что детекторное устройство имеет, по меньшей мере, один выполненный с возможностью поворота вокруг точки (7, 8, 9, 23) вращения рычаг (4, 21, 22), причем точка (7, 8, 9, 23) вращения находится на линии (14) нагрузки стабильного нагруженного положения.

3. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.2, отличающееся тем, что рычаг (4, 21, 22) имеет точку (7, 8, 9, 23) вращения на одном конце и вращающийся свободный конец, который образует упомянутый участок.

4. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.3, отличающееся тем, что свободный конец при использовании вспомогательного средства посредством фиксирующего средства (10) жестко соединен с конструкцией ортопедически-технического вспомогательного средства и для проверки надлежащей ориентации выполнен с возможностью разъединения на небольшую величину, чтобы обеспечить возможность поворота участка рычага (4) в плоскости измерения в обоих направлениях.

5. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.4, отличающееся тем, что выполнено в форме протеза стопы.

6. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что детекторное устройство включает в себя два соединенных друг с другом посредством точки (23) вращения рычага (21, 22) со свободными концами, которые в надлежащей ориентации во время стабильного нагруженного положения формируют участки, которые не создают относительно друг друга крутящие моменты, и что индикаторы образованы действующими противоположно относительному движению свободных концов упорами (26, 27, 28).

7. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.6, отличающееся тем, что индикаторы представляют собой электронные датчики усилия.

8. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.6, отличающееся тем, что индикаторы представляют собой упругие амортизаторы (26, 27, 28), которые выполнены с возможностью деформирования в результате относительного движения свободных концов.

9. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.1, отличающееся тем, что детекторное устройство выполнено в виде сменного адаптера (20) и выполнено с возможностью встраивания в ортопедическое вспомогательное средство только для проверки надлежащей ориентации вместо такого же по величине конструктивного элемента.

10. Ортопедически-техническое вспомогательное средство по п.6, отличающееся тем, что оно представляет собой протез с коленным суставом (17).

РИСУНКИ