Коленный узел для ортезов и протезов

 

Использование: коленный узел для ортезов и протезов относится к области медицинской техники, в частности, к конструкциям коленных узлов для ортопедических аппаратов и шинно-кожаных протезов нижней конечности. Существо изобретения: коленный узел для ортезов и протезов, включающий соосно соединенные головки шин бедра 1 и голени 2, подпружиненный упор 4, содержащий барабан 3 с выемкой 11 и окном 10, крепежную головку 8, первую и вторую зажимные головки 5 и 6 с лысками, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины голени, головка шины бедра выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, охватывающего окном подпружиненный упор, а выемкой - первую зажимную головку, и размещенного на фигурном выступе головки шины голени, являющемся первой крышкой 12 коленного узла, вторая крышка которого - съемная и прикреплена к крепежной головке, первой и второй зажимным головкам, у внутренних поверхностей обеих крышек помещены первая и вторая эластичные (фторопластовые) прокладки, окно барабана имеет эластичную (резиновую) прокладку 9. Центр первой (внутренней) зажимной головки находится на расстоянии 0,5-1,0 мм от осевой линии, на которой расположены центры подпружиненного упора и второй зажимной головки. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности, к конструкциям коленных узлов для ортопедических аппаратов и шинно-кожаных протезов нижней конечности.

Известен коленный узел, примененный в протезе нижней конечности, содержащем приемную гильзу бедра, с чашкой, связанной с трубкой голени и со стопой через коленный механизм, выполненный из кольцевого барабана с наружным и внутренним зажимными элементами, а также нажимной ролик с упругим элементом, центрирующую втулку, установленную внутри кольцевого барабана и проушину, соединенную с чашкой приемной гильзы, причем кольцевой барабан соединен с трубкой голени, а внутренний и наружный зажимные элементы и нажимной ролик установлены на проушине, при этом нажимной ролик с упругим элементом установлен внутри полости центрирующей втулки, а между наружным и внутренним зажимными элементами расположена стенка кольцевого барабана /1/.

Недостатком этой конструкции является ее громоздкость, а также возможность ее использования только в протезе нижней конечности с трубкой голени.

Наиболее близким по технической сущности является коленный узел для ортезов и протезов, содержащий шарнирно соединенные головки шин бедра и голени, подпружиненный упор /2/.

Недостатком его является то, что он не обеспечивает фиксацию шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга, фиксация же может выполняться только дискретно, через определенные углы поворота шин бедра и голени.

Задачей изобретения является обеспечение фиксации шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном угле их сгибания друг относительно друга, при приложении нагрузки, направленной вдоль оси шины бедра, прикрепленной к головке шины бедра, к центру коленного узла.

Указанная задача достигается за счет того, что в коленном узле для ортезов и протезов, содержащем шарнирно соединенные головки шин бедра и голени, подпружиненный упор, отличительной особенностью является то, что в него введены барабан с выемкой и окном, крепежная головка, внутренняя и наружная зажимные головки, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины голени, головка шины бедра выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, охватывающего окном подпружиненный упор, а выемкой внутреннюю зажимную головку, и размещенного на фигурном выступе головки шины голени, образующем одну из крышек коленного узла, причем другая крышка коленного узла съемная и прикреплена к крепежной головке, внутренней и наружной зажимным головкам, при этом на внутренних поверхностях обеих крышек и в окне барабана установлены эластичные прокладки.

Кроме того, внутренняя и наружная зажимные головки снабжены лысками.

А также, центр внутренней зажимной головки расположен на расстоянии 0,5-1,0 мм от осевой линии, на которой расположены центры подпружиненного упора и наружной зажимной головки.

Совокупность приведенных признаков для обеспечения фиксации шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга при приложении нагрузки, направленной вдоль оси шины бедра, прикрепленной к головке шины бедра, к центру коленного узла, в науке и технике до даты подачи заявки не обнаружена, что соответствует требованию "новизна".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено положение головок шин бедра и голени /верхняя крышка и эластичная /фторопластовая/ прокладка условно не показаны/ коленного узла ортопедического аппарата, надетого на пораженную конечность пациента, при вертикальном положении ортезированной конечности без нагрузки в фазу переноса на фиг. 2 - то же, но при сидении /без нагрузки/ на фиг. 3 то же, но для положения "стоя" в фазу опоры и с нагрузкой на фиг. 4 то же, но при любом согнутом положении ортезированной конечности при приложении нагрузки в направлении вдоль оси шины бедра к центру коленного узла; на фиг. 5 отдельные элементы коленного узла верхняя, нижняя крышки, барабан, головка шины бедра, верхняя и нижняя эластичные /фторопластовые/ прокладки.

Коленный узел для ортезов и протезов содержит головку шины бедра 1, головку шины голени 2, барабан 3, упор 4, внутреннюю зажимную головку 5, наружную зажимную головку 6, пружину 7, головку крепежную 8, эластичную /резиновую/ прокладку 9, окно 10, выемку 11, первую крышку 12, первую эластичную /фторопластовую/ прокладку 13, вторую крышку 14, вторую эластичную /фторопластовую /прокладку 15.

Предложенный коленный узел, будучи помещен в ортопедический аппарат на нижнюю конечность согласно назначению врача-ортопеда, функционирует следующим образом.

Головка шины бедра 1 и головка шины голени 2 кинематически соединены между собой промежуточным звеном барабаном 3, который устанавливается на фигурном выступе головки шины голени 2, являющемся первой крышкой 12 коленного узла, на который запрессованы упор 4 и внутренняя и наружная зажимные головки 5 и 6. Эти элементы имеют цилиндрическую форму и расположены так, что центры наружной зажимной головки 6, упора 4 и центр барабана 3 находятся на одной прямой. Центр внутренней зажимной головки 5 смещен относительно этой прямой в сторону движения головки шины бедра 1 по часовой стрелке на величину 0,5-1,0 мм с целью обеспечения надежной фиксации коленного узла. С этой же целью на внутренней и наружной зажимных головках 5 и 6 сделаны в кинематически обоснованных местах лыски. Внутренняя поверхность кольца головки шины бедра 1, будучи при сборке коленного узла надета на барабан 3, должна легко, но без люфта, вращаться вокруг барабана 3 в тех пределах, которые обусловлены конструкцией коленного узла, что, в свою очередь, определено физиологическим состоянием коленного сустава и окружающих его мышц пораженной конечности пациента; в корпусе барабана 3 имеется окно 10, в которое при сборке коленного узла должны быть вставлены, кроме упора 4, еще и пружина 7, и эластичная /резиновая/ прокладка 9, внутренняя зажимная головка 5 и наружная зажимная головка 6 снабжены резьбовыми отверстиями, при помощи которых и соответствующих винтов крепится вторая крышка 14, не дающая возможности сойти при вращении кольцу головки шины бедра 1 с барабана 3. Таким образом, у головок шин бедра 1 и голени 2 остается возможность двигаться друг относительно друга только за счет скольжения внутренней поверхности кольца головки шины бедра 1 по наружной цилиндрической поверхности барабана 3, эффект скольжения со стороны взаимодействующих поверхностей кольца головки шины бедра 1 и барабана 3 усиливается размещением с внутренних сторон первой и второй крышек 12 и 14 соответственно первой и второй эластичных, например, фторопластовых, прокладок 13 и 15.

В корпус головки шины голени 2 /на первой крышке 12/ запрессована еще одна головка головка крепежная 8, в которой также есть резьбовое отверстие для осуществления дополнительного крепежа второй крышки 14 к корпусу головки шины голени 2 с помощью соответствующего крепежного винта.

При ходьбе в надетом на пораженную нижнюю конечность ортопедическом аппарате предлагаемый коленный узел работает следующим образом.

В любой момент при отсутствии нагрузки на ортезированную ногу пружина 7, являющаяся пружиной сжатия, давит на упор 4 и этим жестко прижимает к нему через эластичную /резиновую/ прокладку 9 соответствующую часть окна 10 в корпусе барабана 3. В итоге воображаемая прямая, проходящая через центр второй /наружной/ зажимной головки 6 и центр упора 4, будет проходить и через центр О₁ барабана 3 /см. фиг.1/. В этот момент конструкционный зазор между первой и второй зажимными головками 5 и 6 будет больше на величину Δ /"дельта"/, чем толщина кольцеобразной части головки шины бедра 1 в зазоре между указанными выше внутренней и наружной зажимными головками 5 и 6. Величина D = C - B /см. фиг.1/ и соответствует интервалу 0,4.0,65мм.

Это дает возможность свободного поворота головке шины бедра 1 фактически вокруг центра О₁ центра барабана 3. В таком состоянии своего механизма коленный узел находится в фазу переноса ортезированной нижней конечности при подготовке к положению "сидя" и при самом положении "сидя/ см. фиг.2/. Аналогичное состояние механизма коленного узла может наблюдаться и при положении пациента "стоя", при котором вся нагрузка перенесена на здоровую /без ортопедического аппарата/ ногу, а ортезированная конечность находится как бы во "взвешенном" состоянии. Если бедро при этом слегка отведено назад, то механизм коленного узла принимает положение, изображенное на фиг.1. Если при таком положении механизма коленного узла принять условно положение оси шины голени и, следовательно, головки шины голени 2 вертикально вниз, то ось головки шины бедра 1 по отношению к оси головки шины бедра 1 по отношению к оси головки шины голени 2 будет наклонена вперед до упора, обусловленного конструкцией узла, на угол порядка 3^o /так называемая рекурвация/.

В фазу опоры /см. фиг.3 и для сравнения фиг.1/ головка шины бедра 1 под действием веса пациента, распределяющегося и на ортезированную конечность, опускается вниз, и, соответствующими частями цилиндрических поверхностей внутренней зажимной головки 5 и упора 4 давит на соприкасающиеся с ними элементы конструкции коленного узла: внутренняя зажимная головка 5 в точке О₂ на твердую внутреннюю поверхность кольцевого отверстия в головке шины бедра 1, а упор 4 давит на пружину 7. В точке О₂ возникает сила трения, не дающая свободно поворачиваться головке шины бедра 1 вокруг барабана 3. С дальнейшим увеличением прилагаемой силы в точке О₂ возникает сильное торможение, и кольцеобразная часть головки шины бедра 1 вместо того, чтобы опускаться или поворачиваться вокруг барабана 3, начинает перемещаться только со стороны упора 4 вокруг точки О₂ как мгновенного центра вращения. Одновременно на определенном, очень малом, участке внутренней поверхности кольцевого отверстия головки шины бедра 1 происходит перемещение этой поверхности относительно точки O₂ зажимной головки 5 вместе с барабаном 3 вокруг центра О₃. Происходит проскальзывание в районе точки О₂ и при этом в первый момент действия силы тяжести инвалида / так как ортопедический аппарат, надетый на пораженную конечность, воспринимает часть веса инвалида в фазу опоры/ точка О₂ перемещается по поверхности кольцевого отверстия в головке шины бедра 1 на очень малую величину. Когда действие силы тяжести достигает максимума, точка O₂ фиксируется окончательно и условно вокруг нее барабан 3 /за счет конструктивных зазоров механизма/ вместе со своим центром О₁ смещается по часовой стрелке /см. фиг.3/, в то же время соответствующий наружный участок кольцеобразной части головки шины бедра 1 упирается в край лыски наружной зажимной головки 6. Таким образом, часть кольцеобразного участка головки шины бедра 1 зажимается между краями лысок двух, специально предназначенных для этого, внутренней и наружной, зажимных головок 5 и 6, и заклинивается. При этом обеспечивается надежная опороспособность ортезированной конечности.

В фазу опоры при положении ортезированной нижней конечности " стоя" состояние механизма коленного узла изображено на фиг. 3, а при опоре на ортезированную нижнюю конечность при ее полусогнутом положении на фиг. 4.

Предлагаемый коленный узел для ортезов и протезов обеспечивает фиксацию шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, узле их сгибания друг относительно друга.

Выпускаемые в настоящее время коленные узлы для ортопедических аппаратов на нижнюю конечность /ОАНК/ делятся по функциональному назначению на замковые и беззамковые, причем 75% от всех узлов приходится на долю замковых. Предлагаемый коленный узел должен объединить в себе функции беззамкового и замкового узлов. Это позволит обеспечить ряду пациентов, ранее пользовавшихся беззамковым аппаратом, страховку от возможного падения при ходьбе по резкопересеченной местности или по скользкой поверхности,а значительному контингенту инвалидов, которым показан замковый аппарат, проводить тренировку ослабленных мышц в определенные фазы шага. ОАНК с бесступенчатой фиксацией в коленных шарнирах может использоваться в качестве лечебно-тренировочного, например, больными, перенесшими травму коленного сустава; ОАНК с предлагаемым коленным узлом пригоден как для детей и подростков, так и для пожилых инвалидов, ранее пользовавшихся беззамковыми аппаратами, в связи с возрастным ослаблением функционального состояния пораженных мышц.

Предполагаемая потребность в новом коленном узле для ОАНК по России составляет только для взрослых больных от 14 до 18 тысяч штук, что соответствует 25-32% от общего количества взрослых больных, нуждающихся в ортезировании ОАНК.

Формула изобретения

1. Коленный узел для ортезов и протезов, содержащий шарнирно соединенные головки шин бедра и голени, подпружиненный упор, отличающийся тем, что в него введены барабан с выемкой и окном, крепежная головка, внутренняя и наружная зажимные головки, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины голени, головка шины бедра выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, охватывающего окном подпружиненный упор, а выемкой зажимную головку, и размещенного на фигурном выступе головки шины голени, образующем одну из крышек коленного узла, причем другая крышка коленного узла съемная и прикреплена к крепежной головке, внутренней и наружной зажимным головкам, при этом на внутренних поверхностях обеих крышек и в окне барабана установлены эластичные прокладки.

2. Коленный узел по п.1, отличающийся тем, что внутренняя и наружная зажимные головки снабжены дисками.

3. Коленный узел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центр внутренней зажимной головки расположен на расстоянии 0,5-1,0 мм от осевой линии, на которой расположены центры подпружиненного упора и наружной зажимной головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5