Протез коленного сустава

 

Использование протез коленного сустава ортопедия и протезостроение Цель - повышение технологи ности конструкции уменьшение массы обзспечение кинемати ческого коленооткиднjro эффекта и уменьшение энергозатрат при пользовании при расширении возможности использования протеза при хождении по неровной поверхности Сущность изобретения протез коленного сустава содержит верхнее 1 нижнее 2 переднее 1 (передние и задние 8 звенья ширнирно соединенные между собой ограничитель 9 поворота звеньев и присоединительные элементы протеза шарнирное соединение звеньев выполнено на сферических шарнирах (например с ис пользованием специальных подшипников) Изобретение относится к медицине к протезам и приспособлениям для крепления их на теле коленным сусгарам Известны конструкции четырехзвенных коленных модулей предназначенных для использования в составе протеза бедра например коленный модуль 019144 производящейсяфирмоиLatchford Великобритания коленные модули фирмы Otto Bock ФРГ элементы конструкции воспринимающие преимущественно изгибные нагрузки при отсутствии значительных контактных на пряжений выполнены из материала с низ кой плотностью (например фитинги верхнего и нижнего звеньев и заднее звено из сплава Д16Т) переднее звено наклонено в сагитальнои плоскости кзади на угол не меньший чем угол между линией тазобедренный шарнир - носок стопы и вертикалью нижнее звено выполнено длиннее верхнего причем соотношение длин верх него и нижнего звеньев такое что обеспечивается наклон заднего звена кзади переднее выполнено большей длины чем остальные верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально ограничитель поворота звеньев выполнен в втулки из упругого материала (например полиурета на) расположен на оси шарниров соединя ющих переднее и верхнее звенья с возможностью взаимодействия со специальным упором выполненным на заднем звене присоединительные элементы моду ля выполнены в виде отдельных деталей и установлены в отверстиях фитингов верхнего и нижнего звеньев 3 ил Наиболее близким аналогом (прототипом ) является четырехзвенный коленный модуль № 3R21 производящийся фирмои Otto Bock ФРГ содержащий верхнее, нижнее передние и заднее звенья шарнирно соединенные между собой ограничитель поворота звеньев и присоединительные элементы модуля К недостаткам прототипа можно отнести применение для соединения звеньев (Л С VJ -vl ю со о ю

COLO.3 СОВЕ!СКИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕ КИХ

РЕСГ1УБЛИК

1779362 А1 (51) А 61 F 2/64

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО ССС, (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCjt OMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918854/14 (22) 06. 12.90 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 15 (71) Республиканское промышл нное обьединение "Протезист" (72) М.M.Äóñìóðàòîв, С. Р. Каримов и

В.В,Хван (56) Каталог "Otto Bock, модель .1К21, ФРГ. (54) ПРОТЕЗ КОЛЕННОГО СУСТАВА (57) Использование: протез коленного сустава, ортопедия и протезостроение. Цель— повышение технологи ности конструкции, уменьшение массы, oCзспечение кинематического коленооткидн эго эффекта и уменьшение энергозатрат при пользовании, при расширении возможности использования протеза при хождении по неровной поверхности. Сущность изобретения: протез коленного сустава содержит верхнее 1, нижнее 2, переднее 7 (передние и задние 8 звенья, ширнирно соединенные между собой, ограничитель 9 поворота звеньев и присоединительные элементы протеза, шарнирное соединени звеньев выполнено на сферических шарни >ах (например, с использованиемм специал ьн ых подшип ников}, Изобретение относится к медицине, к протезам и приспособлениям для крепления их на теле, коленным сусгавам.

Известны конструкции четырехзвенных коленных модулей, предназначенных для использования в сгставе протеза бедра, например, коленный модуль 019144, производя щейся фирмой "В ate hfor d"

Великобритания, коленные модули фирмы

"Otto Bock ФРГ. элементы конструкции, воспринимающие преимущественно иэгибные нагрузки при отсутствии значительных контактных напряжений, выполнены из материала с низкой плотностью (например, фитинги верхнего и нижнего звеньев и заднее звено из сплава Д16Т), переднее звено наклонено в сагитальной плоскости кзади на угол не меньший, чем угол между линией тазобедренный шарнир — носок стопы и вертикалью, нижнее звено выполнено длиннее верхнего, причем соотношение длин верхнего и нижнего звеньев такое, что обеспечивается наклон заднего звена кзади, переднее звено выполнено большей длины, чем остальные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала (например, полиуретана). расположен на оси шарниров. соединяющих переднее и верхнее звенья, с возможностью взаимодействия со специальным упором, выполненным на заднем звене, присоединительные элементы модуля выполнены в виде отдельных деталей и установлены в отверстиях фитингов верхнего и нижнего звеньев. 3 ил.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является четырехзвенный коленный а модуль ¹ 3R21, производящийся фирмой

"Otto Bock" ФРГ, содержащий верхнее, нижнее, передние и заднее звенья, шарнирно соединенные между собой, ограничитель поворота звеньев и присоединительные элементы модуля.

К недостаткам прототипа можно отнести: применение для соединения звеньев

1779362

10

40

50 конструкции цилиндрических (с одной степенью свободы) шарниров, выполненных в виде конических втулок, взаимодействующих с конусами, что требует очень высокой степени точности изготовлеl èÿ и, следовательно, повышенных затрат в производстве; выполнение звеньев модуля преимущественно (за исключением нескольких деталей) из титанового сплава, что кроме увеличения стоимости(высокая цена титана) невольно приводит к нерациональному использованию материала и, следовательно, к увеличению массы (титановые сплавы обладают очень высокой прочностью, использование которой не представляется возможным, так как не все элементы конструкции достаточно нагружены); соотношение длин звеньев, примененное в прототипе, позволяет достигать уменьшения функциональной длины протеза на величину около 15; от длины переднего звена при ме>кзвенном угле бедро-голень 120, причем уменьшение функциональной длины происходит очень плавно, т.е. основное п реимущество (умен ьшение фун кционал ьной длины) может быть эффективно только при хождении по достаточно плоской поверхности; кроме того, характер изменения величины функциональной длины (фиг. 3) .предопределяет возникновение, в фазе заднего толчка, дополнительной силы (за счет незначительного увеличения функциональной длины в начале) вращающий голень на сгибание (так как величина изменения межзвенного угла в зоне перехода кривой с увеличения функциональной длины на уменьшение больше, чем угол между линией шарнир — кончик стопы и голенью), такая особенность требует увеличение мощности голенооткидного ус> ройcòва, ухудшает косметические характеристики и динамику ходьбы на протезе; конструктивное исполнение ограничителя поворота звеньев в виде дополнительных элементов, выполненных на деталях, усложняет изготовление, кроме того, выполнение ограничителя с возможностью регулирования малооправдано, так как позволяет изменить подкасоустоичивость в очень ограниченных пределах, в то же время, выполнение модуля с максимально достижимыми (пределами регулировки подкосоустойчивостью не оказывает отрицательного влияния на характеристики протеза; к недоста кам можно отнести и выполнение присоединительных элементов замонолит с фитингами верхнего и нижнего звеньев, так как это ограничивает воэможности рационального применения материалов (слишком различный характер нагружения у фитингов и у присоединительных элеменпгов) и, естественно, усложняет производство, понижает технологичность конструкции.

Целью изобретения является повышение технологичности конструкции, уменьшение массы, обеспечение кинематического голенооткидного эффекта и уменьшение энергозатрат при пользовании, при расширении возможности использования протеза при хождении по неровной поверхности.

Укаэанные цели достигаются тем, что в четырехзвенном коленном модуле, содержащем верхнее, нижнее, переднее (передние) и заднее звенья, шарнирно соединенные между собой, ограничитель поворота звеньев и присоединительные элементы модуля, шарнирное соединение звеньев выполнено на сферических шарнирах(например, с использованием специальных подшипников серий Ш или ШС), что позволяет обеспечить сборку и функционирование модуля при значительно меньшей, чем в прототипе, потребной точности выполнения деталей; элементы конструкции, воспринимающие преимущественно изгибные нагрузки при отсутствии значительных

KQMTBKTHblx напря>кений, выполнены из материала с низкой плотностью (например, фитинги верхнего и нижнего звена и заднее звено из высокопрочного термообработанного сплава Д16Т), что позволяет получить выигрыш в массе по сравнению с деталями из титанового сплава за счет меньшей плотности — прямой выигрыш в зоннах, где материал недогружен и выигрыш за счет возможности увеличения поперечника сечения в зонах, нагруженных преимущественно изгибом (момент сопротивления сечения при изгибе пропорционален кубу поперечного линейного размера, а объем и, следовательно масса, квадрату), таким образом. возможно достижение двух преимуществ— снижение массы и повышение технологичности за счет лучшей обрабатываемости алюминиевых сплавов; элементы модуля соотносятся следующим образом: переднее звено наклонено в сагитальной плоскости на угол не меньший, чем угол между линией тазобедренный шарнир — носок стопы и вертикалью, нижнее звено выполнено длинее верхнего, причем соотношение длин верхнего и нижнего звеньев такое, что обеспечивается наклон заднего звена кзади, переднее звено выполнено большей длины, чем остальные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала (например, полиуретана), расположен на оси шарниров, соединя1779362

45 ющих переднее и верхнее звенья с возможностью взаимодействия со сп циальным упором, выполненным на эад-.ем звене, этим самым удается упростить ко -IcTpgKTUIB ное исполнение ограничителя по зорота, используя основные элементы модуля без существенного их изменения; присоединительные элементы модуля выпогнены в виде отдельных деталей и установлены в отверстиях фитингов верхнего л нижнего звеньев, что позволяет зыполнить их из различных материалов (например, <митинги из алюминиевого сплава, а присоединительные детали из титана), т.е. более выгодно испольэовать свойства материалов и, следовательно, кроме повышения технологичности за счет раздель oãо изготовления деталей, добиться сни кения мас:ы.

На фиг. 1 изображен протез коленного сустава; на фиг, 2 — шарнирное соединение звеньев протеза; на ф г. 3 — кризые зависимостей изменения функциональной длины протеза (в процентах от длины переднего звена) от изменения межзвенно о угла бедро — голень (в градусах, при выпрямленном протезе угол 180 ), сплошная лиvèÿ — характеристика протеза,штоиховая — прототипа, вверх — уменьшение функциональной длины. вниз — увеличение.

Протез коленногс сустава содержит верхнее 1 и нижнее 2 звенья, выполненные в виде фитингов 3 и 4 соответственно, шарнирно соединенные посредством подшипников 5 и осей б с передними 7 и задними 8 звеньями, ограничител. поворо1а звеньев, выполненный в виде вгулки 9, надетой на ось б, взаимодействующей со специальным упором 10 на заднем звене 8, кроме того, протез, протез снабжен присоединительными элементами: фик втором 1 I, опорой— для голени (на чертежах не показана), болтом 12, шайбой 13, шиной 14 и гайкой — для бедра (на чертежах не показано). Протез коленного сустава обеспечивает устойчивое положение протезированного в ныпрямленНоМ положении протеза (соответствует положению на фиг. 1) за счет взаимодействия втулки 9 и упора 10, of ð, íè÷èâàþùèõ взаимное перемещение звеньев 1, 2, 7 и 8; позволяет осуществить изменение межзвенного угла бедро — голень при шагании эа счет взаимного перемещения звеньев 1, 2, 7 и 8 за счет поворота на подшипниках 5.

Применение изобретения позволит упростить и удешевить производство. обеспечить улучшение косметических и динамических характеристик протеза, облегчить хождение на протезе. Изготовленный образец коленного модуля по предлагаемому изобретению был изготовлен на обычном универсальном оборудовании без применения сложных технологий и позволил (по сравнению с прототипом) снизить массу с 500 до 250 г, оказался удобным в эксплуатации (при опытном протезировании с использованием предлагаемой конструкции).

Формула изобретения

Протез коленного сустава, содержащий верхнее, нижнее, переднее и заднее звенья, шарнирно соединенные между собой, ограничитель поворота звеньев и присоединительные элементы протеза, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат при пользовании путем обеспечения кинематического голенооткидного эффекта, шарнирное соединение звеньев выполнено в виде сферического шарнира, причем переднее звено наклонено в сагитгальной плоскости кзади на угол, равный или больший угла между линией тазобедренный шарнир — носок стопы и вертикалью, нижнее звено выполнено длинее верхнего для обеспечения наклона заднего звена кзади, при этом переднее звено выполнено большей длины, чем остальные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала, расположен на оси шарниров, соединяющих переднее и верхнее звенья, с возможностью взаимодействия с упором, выполненным на заднем звене, а присоединительные элементы протеза установлены в отверстиях фитингов верхнего и нижнего звена.

1779362

1779362 я%

Составитель М.Дусмуратов

Техред М.Моргентал

Корректор И.Филатов

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5