Протез бедра

Протез бедра

Реферат

 

Использование: в медицине для протезирования нижних конечностей. Сущность: протез содержит искуственное бедро 1 с приемной гильзой 2, промежуточное звено 3, установленное на оси 4 коленного узла, механизм фиксации коленного узла, включающий фиксатор 5, установленную на оси 6 в искуственном бедре 1, возвратную пружину 7, прикрепленную одним концом к оси 8 на фиксаторе 5, а вторым концом - к оси 9 на искусственном бедре 1, упор А, составляющий одно целое с промежуточным звеном 3, механизм расфиксации коленного узла, включающий предохранительную пружину 10, угловой рычаг 11, шарнирно закрепленный на искуственном бедре 1, гибкий трос или тяга 12, дистальным концом прикрепленный к угловому рычагу 11, а проксимальным концом - к передаточному механизму 13 пелота 14; запирающую кнопку 14, искусственную голень 16, искусственную стопу 17, упругий ограничитель угла разгибания 18, амортизатор 19, с одной стороны поджатый промежуточным звеном 3 через вкладыш 20, а с другой стороны - резьбовой крышкой 21, установленной в искусственной голени 16, упругий ограничитель угла подгибания 22, упругую прокладку для устранения стука 23, неподвижный подшипник, подвижный подшипник, фрикционную шайбу внутреннюю фрикционную шайбу наружную, упругую шайбу, винт, позволяющий регулировать силу трения между фрикционными шайбами, упругую прокладку 30 для фиксатора 5, детали амортизатора 19, выполненного в виде пневмоаккумулятора, состоящего из двух жестких дисков, резиновой армированной оболочки и штуцера. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей.

Известен протез бедра, содержащий искусственную стопу и трубку голени, коленный узел с промежуточным звеном, установленным на его оси, с замковым устройством, выполненным в виде кулачка и упора, неподвижно закрепленных на промежуточном звене, и защелки, подвижно установленной на искусственном бедре с возможностью переброса из положения фиксации колена в положение расфиксации и обратно, а также амортизатор подгибания и искусственное бедро с приемной гильзой [1] Недостатком этого протеза является то, что при быстрой ходьбе, сопровождаемой резким разгибанием голени со стопой, в них может накопиться избыток кинетической энергии, которая вызовет чрезмерную деформацию упругого ограничителя разгибания колена, что может привести к открытию замка в момент наступания на опору и, следовательно, к потере подкосоустойчивости.

Целью изобретения является: повышение надежности работы коленного узла путем обеспечения надежной подкосоустойчивости и удобства управления замковым устройством; обеспечение физиологичности походки; повышение удобства индивидуальной настройки жесткости амортизатора; повышение долговечности тормозного устройства коленного узла.

Достигается это тем, что в коленный узел введен пелот, установленный на передней стенке приемной гильзы, и угловой рычаг, расположенный на искусственном бедре, соединенные между собой гибкой связью, аварийная кнопка, установленная на бедре с возможностью ввода во взаимодействие с фиксатором, при этом угловой рычаг одним концом шарнирно соединен с бедром, а другим через предохранительную пружину с фиксатором, причем ось амортизатора располагается перпендикулярно продольной оси голени; коленный шарнир снабжен тормозным устройством, выполненным с возможностью регулирования силы трения, причем ось коленного шарнира расположена впереди линии, соединяющей центры тазобедренного сустава и голеностопного шарнира; амортизатор выполнен в виде двух жестких дисков с закрепленной на них резиновой армированной оболочкой, при этом один из дисков имеет штуцер, а полость амортизатора частично заполняется жидкостью; в тормозном устройстве коленного узла предусмотрена автоматическая выборка люфта путем применения упругой шайбы, стабилизирующей силу прижатия фрикционных шайб друг к другу.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображен протез бедра в разогнутом положении с зафиксированным коленным узлом; на фиг. 2 вторая проекция коленного узла (во фронтальной плоскости); на фиг.3 амортизатор в виде пневмоаккумулятора.

Протез содержит искусственное бедро 1 с приемной гильзой 2; промежуточное звено 3, установленное на оси 4 коленного узла; механизм фиксации коленного узла, включающий фиксатор 5, установленную на оси 6 в искусственном бедре 1 возвратную пружину 7, прикрепленную одним концом к оси 8 на фиксаторе 5, а вторым концом к оси 9 на искусственном бедре 1, упор А, составляющий одно целое с промежуточным звеном 3; механизм расфиксации коленного узла, включающий предохранительную пружину 10, угловой рычаг 11, шарнирно закрепленный на искусственном бедре 1, гибкий трос или тяга 12, дистальным концом прикрепленный к угловому рычагу 11, а проксимальным концом к передаточному механизму 13 пелота 14; запирающую кнопку 15, искусственную голень 16; искусственную стопу 17; упругий ограничитель угла разгибания 18, амортизатор 19, с одной стороны поджатый промежуточным звеном 3 через вкладыш 20, а с другой стороны резьбовой крышкой 21, установленной в искусственной голени 16; упругий ограничитель угла подгибания 22; упругую прокладку для устранения стука 23; неподвижный подшипник 24; подвижный подшипник 25, фрикционную шайбу внутреннюю 26; фрикционную шайбу наружную 27; упругую шайбу 28; винт 29, позволяющий регулировать силу трения между фрикционными шайбами; упругую прокладку 30 для фиксатора 5; детали амортизатора 19, выполненного в виде пневмоаккумулятора, состоящего из двух жестких дисков 31, резиновой армированной оболочки 32 и штуцера 33.

Протез работает следующим образом. В исходном положении (при стоянии) механизм фиксации коленного узла исключает подвижность в основном коленном шарнире (т. е. между искусственным бедром 1 и промежуточным звеном 3). Это достигается тем, что фиксатор 5 своим торцом упирается в упор А промежуточного звена 3, сохраняя это положение с помощью возвратной пружины 7.

В процессе ходьбы, всегда пациент наступает пяткой протезированной конечности на опору, основной коленный шарнир заперт, но происходит зарессоренное подгибание колена в пределах 10-18^о в дополнительном коленном шарнире (т. е. между промежуточным звеном 3 и искусственной голенью 16). Указанное подгибание колена происходит в фазу так называемого переднего толчка под действием силы, нагружающей протез. Линия действия этой силы в указанную фазу проходит позади оси 4, общей для обоих коленных шарниров (основного и дополнительного). В фазу подгибания в амортизаторе 19 накапливается потенциальная энергия, которая в следующую фазу опорного времени шага используется для выпрямления ноги в колене (полного разгибания) и способствует началу отталкивания от опоры. В качестве амортизатора применен пневмоаккуумулятор, выполненный в виде двух жестких дисков 31, на которые с натягом надета резиновая армированная оболочка 32; при этом герметичность обеспечивается благодаря гладкой посадочной поверхности дисков и эластичности резины оболочки, подобно бескамерной шине автомобиля. Регулировка жесткости пневмоаккумулятора достигается путем заполнения части его объема жидкостью через штуцер 33. Кроме того, предусмотрено применение нескольких типоразмеров пневмоаккумуляторов в зависимости от веса пациента.

При последующем перекате относительно переднего отдела стопы 17, когда линия действия силы тяжести, нагружающей протез, находится впереди оси 4 коленного шарнира, а культя начинает сгибаться относительно тазобедренного сустава при одновременном отрыве пятки от опоры, происходит надавливание дистальным концом культи на пелот 14, что сопровождается выборкой троса 12. С этой целью применен передаточный механизм 13, преобразующий перемещение пелота 14 в сагиттальном направлении в движение троса 12 вверх. В результате такого воздействия культей на пелот 14 происходит поворот углового рычага 11 по часовой стрелке, что сопровождается поворотом фиксатора 5 против часовой стрелки. Благодаря этому основной коленный шарнир (между искусственным бедром 1 и промежуточным звеном 3) освобождается от фиксации и начинается сгибание в основном коленном шарнире еще до начала переноса протеза над опорой.

Непременным условием расфиксации основного коленного шарнира является перенос линии действия силы тяжести, нагружающей протез, вперед относительно оси 4 коленного шарнира. В этом случае фиксатор 5 освобождается от силы трения между упором А промежуточного звена 3 и выступом фиксатора 5, надавливающим на этот упор. Усилие сравнительно слабой возвратной пружины 7 легко преодолевается при выборке троса 12. Предохранительная пружина 10 более сильная, чем возвратная пружина 7, не мешает растяжению последней.

Если же линия действия силы тяжести, нагружающей протез, проходит позади оси 4 коленного шарнира (например, при наступании на пятку), то в этом случае сила предохранительной пружины 10 оказывается меньше суммарной силы возвратной пружины 7 и силы трения между упором А на промежуточном звене 3 и торцом фиксатора 5. В результате фиксатор 5 не повернется, т.к. сработает (растянется) предохранительная пружина 10 и таким образом расфиксация основного коленного шарнира не произойдет. Этим исключается подкашивание в колене при случайном сгибании культи в фазу, когда линия действия силы тяжести, нагружающей протез, проходит позади оси 4 коленного шарнира.

Таким образом достигается двойная гарантия подкосоустойчивости, поскольку расфиксация основного коленного шарнира может произойти лишь при выполнении двух условий: линия действия силы тяжести, нагружающей протез, должна быть перенесена вперед по отношению к оси 4 коленного шарнира; культя должна развить сгибательный момент относительно тазобедренного сустава, надавливая своим дистальным концом на пелот 14.

После начала сгибания в колене силовое воздействие культи на пелот 14 прекращается, натяжение троса 12 ослабевает и фиксатор 5 под действием возвратной пружины 7 опускается на радиусную поверхность промежуточного звена 3 и в процессе сгибания скользит по ней.

При завершении разгибания в колене после переноса конечности над опорой фиксатор 5 под действием возвратной пружины 7 западает в уступ промежуточного звена 3 и упирается своим торцом в упор А промежуточного звена 3. Для устранения стука установлена упругая прокладка 30.

Вслед за этим пациент вновь наступает пяткой на опору при закрытом замке в основном коленном шарнире и с одновременным зарессоренным подгибанием в дополнительном коленном шарнире, т.е. начинается следующий цикл двойного шага.

В фазу наступания на пятку пациент расслабляет мышцы культи (не нажимает культей на заднюю стенку приемной гильзы бедра), чтобы не препятствовать зарессоренному подгибанию в дополнительном коленном шарнире.

Для тех случаев, когда встречается необходимость полностью исключить подвижность в основном коленном шарнире (при неудобной для передвижения опорной поверхности или при выходе из строя возвратной пружины 7), предусмотрена передвижная запирающая кнопка 15, которая передвигается вручную в положение запирания или обратно. Фиксированное положение кнопки обеспечивается с помощью шарикового фиксатора. Подвижность в дополнительном шарнире (зарессоренное подгибание) при этом сохраняется.

Чтобы исключить соударение частей амортизатора 19 в случае избыточного подгибания, в искусственной голени 16 закреплен упругий ограничитель угла подгибания 22, в который может упираться вкладыш 20. Резьбовая крышка 21 позволяет осуществлять быструю замену или настройку амортизатора 19 с учетом веса пациента и особенностей его походки, а также регулировать степень предварительного сжатия амортизатора.

По сравнению с прототипом данный протез бедра обеспечивает безотказность работы коленного узла, дает пациентам двойную гарантию подкосоустойчивости, оснащен надежной, удобной и необременительной для пациента системой управления механизмом замка. Наряду с этим нормализуется перенос протеза над опорой при различных темпах ходьбы, а также нормализуется ускоренная ходьба.

Клинический пример. Пациенты Миллер В.А. Набатов В.Н. получившие предлагаемый протез бедра, отмечают удивительную легкость, удобство, уверенность и надежность, ощущаемую ими при ходьбе на этом протезе. Походка плавная, мягкая. Протез допускает быструю ходьбу. Пациенты отмечают надежную подкосоустойчивость, удобство ходьбы по наклонной поверхности, значительно меньшее утомление при длительной ходьбе, отсутствие толчков в тазовый пояс и позвоночник благодаря зарессоренному подгибанию в фазу переднего толчка, облегченный перенос протеза над опорой при равной длине протезированной и сохранившейся конечностей.

Преимущества предлагаемого протеза бедра перед базовым объектом следующие: двойная гарантия подкосоустойчивости при любых условиях передвижения; надежная и необременительная для пациента система управления механизмом замка; нормализация ускоренной ходьбы; нормализация переноса протеза над опорой при различных темпах ходьбы; повышение долговечности коленного узла; удобство индивидуальной настройки жесткости амортизатора коленного подгибания.

Формула изобретения

1. ПРОТЕЗ БЕДРА, содержащий последовательно соединенные искусственные стопу, голень в виде трубки, коленный узел, включающий промежуточное звено, установленное на оси коленного шарнира, бедро с приемной гильзой, замковое устройство, расположенное в бедре и состоящее из фиксатора и возвратной пружины, установленный в голени амортизатор, выступ, выполненный на промежуточном звене для взаимодействия коленного узла при его подгибании с амортизатором, установленный в бедре фиксатор с возможностью поворота, один конец которого связан с предохранительной и возвратной пружинами, а другой кинематически связан с промежуточным звеном, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе коленного узла путем обеспечения надежной подкосоустойчивости и удобства управления замковым устройством, в него введены пелот, установленный на передней стенке приемной гильзы, и угловой рычаг, расположенный на искусственном бедре, соединенные между собой гибкой связью, аварийная кнопка, установленная на бедро с возможностью ввода во взаимодействие с фиксатором, при этом угловой рычаг одним концом шарнирно соединен с бедром, а другим через предохранительную пружину - с фиксатором, причем ось амортизатора располагается перпендикулярно к продольной оси голени.

2. Протез по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения физиологичности походки, коленный шарнир снабжен тормозным устройством, выполненным с возможностью регулирования силы трения, причем ось коленного шарнира расположена впереди линии, соединяющей центры тазобедренного сустава и голеностопного шарнира.

3. Протез по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства индивидуальной настройки жесткости амортизатора, последний выполнен в виде двух жестких дисков с закрепленной на них резиновой армированной оболочкой, при этом один из дисков имеет штуцер, а полость амортизатора частично заполняется жидкостью.

4. Протез по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности коленного узла путем автоматической выборки люфта в тормозном устройстве, в коленный узел введена упругая шайба, установленная на оси коленного узла с возможностью взаимодействия с шайбой для стабилизации силы прижатия фрикционных шайб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3