Протез бедра с коленным шарниром бесступенчатой фиксации с зарессоренным подгибанием

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей. Протез бедра содержит последовательно соединенные: искусственную стопу, щиколотку, голень, одноосный коленный узел, выполненный без относа оси назад, бедро, приемную гильзу с прикрепленным к ней кожаным вертлугом с поясом, а также плечевой пояс, связанный через тягу с коленным узлом. Коленный узел состоит из корпуса (элемент голени), опоры бедра, оси, двух фрикционных втулок - вспомогательной и рабочей, где последняя имеет возвратную пружину и связана с управляющей тягой. Ось и вспомогательная втулка зафиксированы относительно корпуса. Опора бедра расположена на оси и своими фрикционными поверхностями взаимодействует с рабочей и вспомогательной втулками таким образом, что от усилия возвратной пружины при отсутствии управляющего воздействия рабочая втулка наворачивается по резьбе оси до контакта с опорой бедра, при повороте которой относительно голени (сгибании) силы трения, вращая рабочую втулку, замыкают опору бедра, при дальнейшем сгибании рычаг сжимает пружину, обеспечивая зарессоренное подгибание. Технический результат заключается в повышении подкосоустойчивости протеза бедра, т.е. равнонадежной фиксации с зарессоренным подгибанием коленного шарнира в любой момент и при любом положении голени относительно бедра. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей. Одним из способов повышения функциональности протезов нижних конечностей, отражающей в себе степень адекватности ходьбы на них к норме, а также их статические и динамические характеристики, является создание коленных узлов с автоматическим замком и зарессоренным подгибанием. Основными преимуществами таких коленных узлов являются: смягчение толчков в тазовый пояс и позвоночник, снижающее до минимума травматизацию органов и тканей инвалидов, нормализация гониограммы колена, большая плавность и непрерывность перемещения туловища инвалида, достижение более естественной симметрии и ритмичности ходьбы, снижение энергозатрат организма при ходьбе.

Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемой конструкции является протез бедра (авт. свид. N 1351600 A1 SU (Якобсон и др.)). Одноосный коленный узел этого протеза выполнен без относа оси назад, что позволяет избавиться от таких недостатков, как удлинение конечности в переносную фазу шага, подъема колена при сидении. Автоматическое срабатывание замка с зарессоренным подгибанием в фазу опоры упрощает пользование протезом и дает дополнительные преимущества, характерные для коленных узлов с зарессоренным подгибанием. Недостатком конструкции протеза бедра (авт. свид. N 1351600 A1 SU (Якобсон и др. )) является возможность автоматической фиксации лишь в крайнем разогнутом положении и при условии полного выброса вперед. Недовыброс голени по различным причинам приводит к отказу автоматической фиксации, в результате теряется подкосоустойчивость и возможно падение инвалида.

Целью изобретения является создание конструкции коленного шарнира, обеспечивающей при любом взаимном положении бедра относительно голени равнонадежную фиксацию с зарессоренным подгибанием.

Указанная цель достигается следующим образом. Протез бедра на фиг. 1 содержит последовательно соединенные: искусственную стопу 1, щиколотку 2, голень 3, одноосный коленный узел 4, бедро 5, приемную гильзу 6 с прикрепленным к ней кожаным вертлугом с поясом 7, а также плечевой пояс 8, связанный через тягу 9 с коленным узлом. Коленный узел показан на фиг. 2, включает в себя корпус 10 (элемент голени), опору бедра 11, ось 12, две фрикционные втулки: вспомогательную 13 и рабочую 14, причем последняя связана с управляющей тягой 9 и возвратной пружиной 15. Кроме того, поворачивающийся на некоторый угол относительно оси 12 рычаг 16 своим упором через шайбу 18 воздействует на буферное устройство 17, например пружину сжатия. Далее под "пружиной сжатия" имеется ввиду любой упругий элемент. Коленный узел выполнен без относа оси (поэтому при пользовании протезом, как и в протезе бедра (авт. свид. N 1351600 A1 SU (Якобсон и др.)), не происходит значительного удлинения конечности в переносную фазу шага, подъема колена при сидении и т. д.), а подкосоустойчивость обеспечивается замком в коленном шарнире с бесступенчатой фиксацией.

Автоматическая фиксация коленного шарнира с зарессоренным подгибанием осуществляется следующим образом. Рабочая втулка под действием пружины 15 наворачивается по резьбовой части оси до соприкосновения собственной фрикционной поверхностью с фрикционной поверхностью опоры бедра (управляющее воздействие через тягу отсутствует). Таким образом, при повороте бедра относительно голени (сгибании в колене) опора бедра 11 за счет сил трения увлекает за собой рабочую втулку 14, вызывает ее движение по резьбе оси 12, выбирая зазор между опорой бедра и вспомогательной втулкой, тем самым обеспечивая их фрикционное взаимодействие. Бедро оказывается зажатым на оси 12 между двумя втулками. Продольная нагрузка в протезе, линия действия которой проходит за осью коленного шарнира, создает момент, вызывающий дополнительное сгибание в нем на некоторый угол, где зажатая втулками 13 и 14 опора бедра 11 вместе с осью 12 зафиксированным от проворота на ней рычагом 16, воздействует на буферное устройство 17 - осуществляется зарессоренное подгибание.

Указанное подгибание ограничивается ходом (параметром жесткости) буферного устройства 17 и может изменяться в пределах 10^o...25^o. Оптимальный угол (жесткость) подгибания колена с учетом индивидуальных особенностей инвалида обеспечивается регулировочным винтом 19 буферного устройства 17.

Для расфиксации шарнира необходимо натянуть тягу 9, рабочая втулка 14, растянув пружину 15, повернется, образуя необходимые для свободного движения в коленном шарнире зазоры между фрикционными парами. При освобождении тяги 9 под действием возвратной пружины 15 замкнутся фрикционные поверхности втулки 14 и опоры бедра 11. Коленный шарнир подготовлен к автоматической фиксации с зарессоренным подгибанием. Следует отметить, что коленный шарнир фиксируется только на сгибание, а разгибание (тяга 9 не натянута) остается возможным и при условии обеспечения культей бедра момента разгибания.

Протез работает следующим образом. В положении "стоя" (без опоры на протез) тяга 9 не натянута. В начальный момент шага за счет движения плеча вверх (близкому к естественному при ходьбе) через натяжение тяги 9 осуществляется расфиксация коленного шарнира и голень беспрепятственно поворачивается относительно бедра. После отрыва протеза от опоры происходит дальнейшее сгибание в колене и голень выбрасывается вперед.

Перед наступанием пяткой на опору воздействие с тяги снимается - опускается плечо, рабочая втулка 14 под действием пружины 15 замкнет фрикционные поверхности (собственную и опоры бедра 11), коленный шарнир оказывается подготовленным к автоматической фиксации. Линия действия продольной нагрузки на протез проходит сзади от оси коленного шарнира, и дальнейшее движение инвалида (перенос массы тела на протез) вызовет некоторое сгибание в коленном шарнире и его фиксацию с последующим зарессоренным подгибанием, при котором рычаг 16 под действием продольной нагрузки (веса инвалида) воздействует на буферное устройство. Накопленная в результате сжатия упругого элемента буферного устройства потенциальная энергия, стремясь освободится, разгибает колено, способствуя его выходу из подгибания, тем самым облегчая перекат, проходящий при зафиксированном коленном шарнире.

Перед отрывом протеза от опоры при естественном поднятии плеча натягивается тяга и поворачивается рабочая втулка - происходит расфиксирование коленного шарнира с последующим переносом протеза над опорой при согнутом колене с последующим выбросом голени вперед.

Данная конструкция протеза бедра с бесступенчато фиксируемым замком и зарессоренным подгибанием позволяет равнонадежно фиксировать коленный шарнир в любой момент и при любом положении бедра относительно голени по типу активного замыкания суставов, тем самым повышая подкосоустойчивость протезов при меняющихся условиях ходьбы (неровность почвы, толчки окружающих и т.п.), дает дополнительные возможности инвалиду в преодолении препятствия определенной высоты, самообслуживании, а также позволяет сделать движение инвалида плавным, более естественным при ходьбе, смягчить толчки в тазовый пояс и позвоночник, повысить комфортность пользования протезом.

Формула изобретения

Протез бедра, содержащий последовательно соединенные: искусственную стопу, щиколотку, голень, коленный узел, бедро, приемную гильзу, кожаный вертлуг с поясом, а также плечевой пояс, связанный через тягу с коленным узлом, отличающийся тем, что коленный узел состоит из корпуса (элемент голени), опоры бедра, оси, двух фрикционных втулок - вспомогательной и рабочей, причем последняя, связанная с управляющей тягой, под действием возвратной пружины при отсутствии управляющего воздействия находится в контакте с опорой бедра, которую при сгибании зажимает, фиксируя ее положение относительно оси и рычага, опирающегося на упругий элемент буферного устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2