Тазобедренный сустав для протеза ноги

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при протезировании инвалидов. Тазобедренный сустав содержит фронтальный и тыльный поводки, каждый своим верхним участком соответственно через первое и второе шарнирные сочленения шарнирно соединен с передним и задним участками верхнего поперечного поводка, а своим нижним участком соответственно через третье и четвертое шарнирные сочленения - с передним и задним участками нижнего поперечного поводка. Первое и третье шарнирные сочленения имеют в совокупности, по меньшей мере, пять степеней свободы. Второе шарнирное сочленение представляет собой шарнирную ось, которая своей осью вращения приблизительно перпендикулярна сагиттальной плоскости и имеет одну степень свободы. Четвертое шарнирное сочленение имеет медиолатерально и спереди назад наклоненную ось вращения с одной степенью свободы, в результате чего поворот относительно оси вращения второго шарнирного сочленения вызывает экзо(эндо)поворот и отведение (приведение) нижнего поперечного поводка. Технический результат заключается в обеспечении естественного движения при ходьбе. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение касается тазобедренного сустава для протеза ноги, в котором его верхняя сторона снабжена присоединительными средствами для крепления на протезном коробе, нижняя сторона сустава выполнена с возможностью разъемного крепления на протезе ноги, а упор разгибания определяет исходную позицию тазобедренного сустава в положении разгибания.

Такая форма выполнения описана в патенте ЕР 0093867 В1. В этом известном тазобедренном суставе первый шарнирный элемент, свинченный с присоединительным средством, через вращательный шарнир соединен со вторым шарнирным элементом, предназначенным для соединения с протезом ноги, при этом вращательное движение второго шарнирного элемента ограничено упорами для стоячего и сидячего положения протеза ноги. Тазобедренный сустав выполнен одноосным и имеет соответственно только одну степень свободы, причем второй шарнирный элемент или соединенный с ним протез ноги может поворачиваться только в одной плоскости. В противоположность этому гораздо более сложное движение естественного тазобедренного сустава осуществляется в трех плоскостях.

Форма выполнения, сравнимая с описанным выше тазобедренным суставом, представлена также в патенте ЕР 0285328 B1.

В основу изобретения положена задача создания тазобедренного сустава вышеуказанной конструкции, который в большей степени соответствует естественному режиму движения, обеспечивая тем самым наиболее комфортабельный характер ходьбы.

Эта задача решается согласно изобретению в тазобедренном суставе ранее указанного типа с помощью признаков, приведенных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Для оказания влияния на кинематику сочленений целесообразно, чтобы длина фронтального поводка или расстояние между первым и третьим шарнирным сочленением регулировались индивидуально для носителя протеза. За счет предварительной установки несколько большей длины фронтального поводка изменяются экзоротация и отведение в сторону. В измененном варианте может быть также предусмотрено выполнение фронтального поводка упругим в направлении тракции.

Исходя из положения разгибания (позиция 0^o) движение ноги назад представляет собой переразгибание (гиперэкстензию). Возникающая в процессе гиперэкстензии и сгибания ротация в трансверсальной и фронтальной плоскостях приближается к естественному движению бедра. При этом снижается нагрузка на протез ноги за счет торсионных моментов. Благодаря достигаемой вследствие этого более легкой походке уменьшается расход энергии при ходьбе. К тому же тазобедренный сустав, выполненный согласно изобретению, допускает удобную позицию при сидении.

Упор разгибания может быть выполнен твердым или упруго-эластичным. При этом положение разгибания может определяться длиной пружины, образующей упор разгибания. Если упор разгибания должен допускать гиперэкстензию, то его целесообразно выполнить в виде пружинного аккумулятора. Тогда нагружение пружинного аккумулятора, предварительно напряженного в случае необходимости, начинается в положении разгибания (позиция 0^o, если смотреть в сагиттальной плоскости) и увеличивается вплоть до максимального переразгибания; после сгибания в коленном суставе нагрузка на пружинный аккумулятор ослабляется и заканчивается при достижении положения разгибания (флексия 0^o). Таким образом, в упоре разгибания, выполненном в виде пружинного аккумулятора, при переразгибании накапливается энергия, которая вновь отдается в начале фазы маха и оказывается израсходованной при достижении положения разгибания (позиция 0^o).

Другие признаки изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы и в связи с другими преимуществами изобретения более подробно поясняются с помощью примеров выполнения.

Вариант выполнения изобретения, служащий в качестве примера, представлен на чертежах, на которых фиг. 1 показывает в схематичном изображении левый протез ноги, соединенный через тазобедренный сустав с протезным коробом, вид спереди; фиг. 2 - левый тазобедренный сустав в положении разгибания (позиция 0^o), сагиттальный вид; фиг. 3 - тазобедренный сустав согласно фиг.2 при переразгибании на 10^o, сагиттальный вид; фиг.4 - изображение согласно фиг.3, вид сзади; фиг. 5 - тазобедренный сустав согласно фиг.2 при сгибании на 20^o, сагиттальный вид; фиг.6 - изображение согласно фиг.5, вид сзади; фиг. 7 - тазобедренный сустав согласно фиг.2 при сгибании на 90^o, сагиттальный вид; фиг.8 - изображение согласно фиг.7, вид сзади.

Тазобедренный сустав, изображенный на фиг.2, содержит четыре шарнирных сочленения 1, 2, 3, 4 и имеет в целом одну степень свободы. Фронтальный поводок 5 и тыльный поводок 6 каждый своим верхним концом соответственно через первое и второе шарнирные сочленения 1, 2 шарнирно соединен с передним и задним участками верхнего поперечного поводка 7, а своим нижним концом соответственно через третье и четвертое шарнирные сочленения 3, 4 - с передним и задним участками нижнего поперечного поводка 8.

Верхний поперечный поводок 7 снабжен присоединительными средствами 9 для крепления на протезном коробе 11, а нижний поперечный поводок 8 оснащен переходным устройством 10 для разъемного крепления на протезе ноги 12 (см. также фиг.1).

Первое и третье шарнирные сочленения 1, 3 имеют в совокупности по меньшей мере пять степеней свободы и могут быть образованы каждый либо шаровым, либо карданным шарниром, причем в последнем случае требуется дополнительное поворотное соединение, предпочтительно образованное поворотным вокруг своей продольной оси фронтальным поводком 5, соединяющим оба карданных шарнира между собой. Возможно также сочетание шарового и карданного шарнира.

Второе шарнирное сочленение 2 образовано шарнирной осью, которая своей осью вращения 2а приблизительно перпендикулярна сагиттальной плоскости и имеет одну степень свободы.

Четвертое шарнирное сочленение 4 имеет медиолатерально и спереди назад наклоненную ось вращения 4а с одной степенью свободы, за счет чего поворот нижнего поперечного поводка 8 относительно этой оси вращения 4а по часовой стрелке вызывает экзоповорот присоединенного протеза ноги 12 с направленным наружу отведением в сторону, тогда как поворот против часовой стрелки приводит к эндоповороту и приведению (аддукции). Итак, если смотреть фронтально, латеральный конец оси вращения 4а лежит выше, чем медиальный конец, причем при фронтальном взгляде этот наклон составляет около 17,5^o. Указанный наклон влияет главным образом на экзо- и эндоротацию. Если смотреть сверху, латеральный конец оси вращения 4а лежит дальше во фронтальную сторону, медиальный же конец - дальше назад, причем этот перекос предпочтительно составляет около 17^o и в основном влияет на отведение и приведение. При нормальной ходьбе такая форма выполнения приводит к максимальной экзоротации протеза ноги, равной примерно 10^o, и к максимальному отведению в сторону, составляющему примерно 5^o. При этом тазобедренный сустав во время его разгибания приводит к уменьшению отведения, вследствие чего стопа устанавливается более плотно под центр тяжести тела.

В представленном на фиг.2 изображении поворот нижнего поперечного поводка 8 относительно оси вращения 4а по часовой стрелке вызывает флексию протеза ноги 12. Если после определенной флексии дальнейший поворот по часовой стрелке больше не возможен, направление поворота меняется на противоположное и он, следовательно, происходит при дальнейшей флексии против часовой стрелки. В результате уменьшается экзоповорот и отведение в сторону, благодаря чему достигается нормальная позиция при сидении. Иными словами, поворот тыльного поводка 6 вокруг оси вращения 4а против часовой стрелки приводит к увеличению угла между тыльным поводком 6 и нижним поперечным поводком 8. Этот угол достигает максимума и затем снова уменьшается. После дальнейшего увеличения угла флексии всего тазобедренного сустава угол, заключенный между тыльным поводком 6 и нижним поперечным поводком 8, вновь приблизительно достигает своего исходного значения, что примерно соответствует позиции при сидении, в которой протез ноги имеет незначительное отведение и экзоротацию.

В тазобедренном суставе, показанном на фиг.2, виден также упор разгибания 13, определяющий исходную позицию тазобедренного сустава при 0^o, то есть положение разгибания.

Дополнительно может предусматриваться еще один упор, ограничивающий фазу маха. Кроме того, тазобедренный сустав может быть оснащен амортизацией.

Формула изобретения

1. Тазобедренный сустав для протеза ноги (12), содержащий присоединительные средства (9) для крепления на полукорсете (11), причем нижняя сторона сустава выполнена с возможностью разъемного крепления на протезе ноги, а упор разгибания (13) определяет исходную позицию тазобедренного сустава в положении разгибания, отличающийся тем, что фронтальный поводок (5) и тыльный поводок (6) каждый своим верхним участком соответственно через первое (1) и второе (2) шарнирное сочленение шарнирно соединен с передним и задним участком верхнего поперечного поводка (7), а своим нижним участком соответственно через третье (3) и четвертое (4) шарнирное сочленение - с передним и задним участком нижнего поперечного поводка (8), верхний поперечный поводок (7) снабжен присоединительными средствами (9) для крепления на протезном коробе (11), а нижний поперечный поводок (8) оснащен переходным устройством (10) для разъемного крепления на протезе ноги (12), первое и третье шарнирные сочленения (1, 3) имеют в совокупности, по меньшей мере, пять степеней свободы, второе шарнирное сочленение (2) представляет собой шарнирную ось, которая своей осью вращения (2а) приблизительно перпендикулярна сагиттальной плоскости и имеет одну степень свободы, четвертое шарнирное сочленение (4) имеет наклоненную ось вращения (4а) с одной степенью свободы, в результате чего поворот относительно оси вращения (2а) второго шарнирного сочленения (2) вызывает поворот и отведение нижнего поперечного поводка (8).

2. Тазобедренный сустав по п.1, отличающийся тем, что первое и третье шарнирные сочленения (1, 3) образованы каждое шаровым шарниром.

3. Тазобедренный сустав по п.1, отличающийся тем, что первое и третье шарнирные сочленения (1, 3) образованы каждое карданным шарниром и оба сочленения соединены между собой фронтальным поводком (5), который выполнен поворотным вокруг продольной оси.

4. Тазобедренный сустав по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что длина расстояния между первым и третьим шарнирными сочленениями (1, 3) регулируется индивидуально для носителя протеза.

5. Тазобедренный сустав по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что фронтальный поводок (5) выполнен упругим в направлении тракции.

6. Тазобедренный сустав по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что упор разгибания (13) выполнен упругоэластичным.

7. Тазобедренный сустав по п.6, отличающийся тем, что положение разгибания определяется длиной пружины, образующей упор разгибания (13).

8. Тазобедренный сустав по п.7, отличающийся тем, что упор разгибания (13) выполнен в виде пружинного аккумулятора.

9. Тазобедренный сустав по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что ось вращения (4а) четвертого шарнирного сочленения (4), если смотреть фронтально, имеет наклон около 17-18°.

10. Тазобедренный сустав по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что ось вращения (4а) четвертого шарнирного сочленения (4), если смотреть сверху, имеет перекос около 17°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8