ПРОТЕЗ БЕДРА Российский патент 1995 года по МПК A61F2/60 

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

Известен протез бедра, содержащий последовательно соединенные приемную гильзу бедра, искусственную стопу, искусственную голень, коленный узел, образованный из основного и дополнительного шарниров на общей оси, с промежуточным звеном, установленным на той же оси, с амортизатором коленного подгибания и замковым устройством, выполненным в виде фиксатора, подвижно установленного в корпусе, и упора, выполненного на промежуточном звене (Конструкции протезно-ортопедических изделий. Под ред. А.П.Кужекина. Москва, Легкая промышленность, 1984, с.71-72).

Недостатком этого протеза является то, что при его изготовлении необходимо обеспечить достаточно точную установку пелота в передней стенке гильзы бедра, что усложняет технологию изготовления протеза на протезно-сборочных предприятиях. Кроме того использование пелота снижает надежность управления фиксатором коленного узла при короткой культе бедра. Отсутствует возможность подстройки предохранительной пружины механизма расфиксации коленного узла.

Целью изобретения является достижение высокой эффективности протезирования пациентов путем повышения надежности управления коленным шарниром, упрощения технологии изготовления, сборки и регулировки протеза, а также обеспечения возможности подстройки предохранительной пружины механизма расфиксации коленного узла.

Поставленная цель достигается тем, что применен передаточный механизм от культи к фиксатору основного шарнира, причем вход передаточного механизма связан с передней стенкой приемной гильзы бедра, а выход с поворотным рычагом фиксатора; передаточный механизм выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, проксимальные шарниры которого связаны с приемной гильзой бедра, а дистальные шарниры с коленным узлом, причем коромысло четырехзвенника контактирует через предохранительную пружину с поворотным рычагом фиксатора, а мгновенный центр вращения шатуна (т.е. приемной гильзы бедра) четырехзвенника располагается в области тазобедренного сустава; введена эксцентричная втулка для обеспечения возможности подстройки предохранительной пружины механизма расфиксации коленного узла.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило 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 в сагиттальной плоскости; на фиг.2 вторая проекция коленного узла (во фронтальной плоскости).

Пpотез содержит корпус искусственного бедра 1, приемную гильзу 2 с верхним корпусом искусственного бедра, промежуточное звено 3, установленное на оси 4 коленного узла, механизм фиксации коленного узла, включающий фиксатор 5, установленный на оси 6 в корпусе искусственного бедра 1, возвратную пружину 7, упор А, составляющий одно целое с промежуточным звеном 3, механизм расфиксации коленного узла, включающий кривошип 8, посаженный на оси 9 и 4, и коромысло 10, посаженное на оси 11 и 6, шарнирного четырехзвенника, предохранительную пружину 12, поводок 13, сидящий на оси 6, эксцентрик 14, служащий для подстройки предохранительной пружины 12 и передачи усилия при повороте коромысла 10 через поводок 13 и предохранительную пружину 12 на поворотный рычаг фиксатора 5; искусственную голень 15, искусственную стопу 16, упругий ограничитель угла разгибания 17, амортизатор 18, с одной стороны поджатый промежуточным звеном 3 через вкладыш 19, а с другой стороны резьбовой крышкой 20, установленной в искусственной голени 15, упругую прокладку для устранения стука 21, неподвижный подшипник 22, подвижный подшипник 23, фрикционную шайбу внутреннюю 24, фpикционную шайбу наружную 25, упругую шайбу 26, винт 27, позволяющий регулировать силу трения между фрикционными шайбами, упругую прокладку 28 для фиксатора 5, шайбу 29 для устранения стука и скрипа при скольжении фиксатора 5 по угловой поверхности промежуточного звена 3, защитный передник 30, упругий элемент 31, возвращающий четырехзвенник в исходное положение.

Пpотез работает следующим образом.

В исходном положении (при стоянии) механизм фиксации коленного узла исключает подвижность в основном коленном шарнире (т.е. между корпусом искусственного бедра 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, когда пациент наступает пяткой протезированной конечности на опору, основной коленный шарнир заперт, но происходит подпружиненное подгибание колена в пределах до 18^о в дополнительном коленном шарнире относительно общей оси 4 коленного узла (т.е. между промежуточным звеном 3 и искусственной голенью 15). Указанное подпружиненное 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 18 накапливается потенциальная энергия, которая в следующую фазу опорного времени шага используется для выпрямления ноги в колене (полного разгибания) и далее способствует значительному увеличению силы отталкивания от опоры (так называемому заднему толчку).

При последующем перекате относительно переднего отдела стопы 16, когда линия действия силы тяжести, нагружающей протез, находится впереди оси коленного шарнира, а культя начинает сгибаться относительно тазобедренного сустава при одновременном отрыве пятки от опоры, происходит надавливание дистальной частью культи на переднюю стенку приемной гильзы 2, что сопровождается поворотом кривошипа 8 и коромысла 10 шарнирного четырехзвенника, при котором мгновенный центр поворота шатуна (т.е. приемной гильзы бедра в данном случае) четырехзвенника локализуется в области тазобедренного сустава.

В результате указанного поворота коромысло 10 шарнирного четырехзвенника эксцентриком 14 надавливает на поводок 13, который через предохранительную пружину 12 давит на поворотный рычаг фиксатора 5, обеспечивая расфиксацию основного шарнира, вслед за чем начинается сгибание в основном коленном шарнире еще до начале переноса протеза над опорой, что соответствует биомеханике ходьбы здоровых людей.

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 нажиме эксцентрика 14 на поводок 13. Предохранительная пружина 12 более сильная, чем возвратная пружина 7, не мешает сжатию последней.

Если же линия действия силы тяжести, нагружающей протез, проходит позади оси 4 коленного шарнира (например, при наступлении на пятку), то в этом случае сила предохранителной пружины 12 оказывается меньше суммарной силы возвратной пружины 7 и силы трения между упором А на промежуточном звене 3 и выступом фиксатора 5. В результате фиксатор 5 не повернется, так как сработает (будет сжата) предохранительная пружина 12 и, таким образом, расфиксации основного коленного шарнира не произойдет. Этим исключается подкашивание в колене при 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: 1) линия действия силы тяжести, нагружающей протез, должна быть перенесена вперед по отношению к оси 4 коленного шарнира; 2) культя должна развить сгибательный момент относительно тазобедренного сустава, надавливая своей дистальной частью за переднюю стенку приемной гильзы бедра.

После окончания сгибания голени 15 в колене силовое воздействие культи на переднюю стенку приемной гильзы бедра прекращается и фиксатор 5 под действием возвратной пружины 7 опускается на радиусную поверхность промежуточного звена 3 и в процессе сгибания скользит по ней.

Пpи завершении разгибания в колене после переноса конечности над опорой фиксатор 5 под действием пружины 7 западает в уступ промежуточного звена 3 и упирается своим торцом в упор А промежуточного звена 3, для устранения стука установлена упругая прокладка 28.

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. Резьбовая крышка 20 позволяет осуществлять быструю замену или настройку амортизатора 18 с учетом веса пациента и особенностей его походки, а также регулировать степень предварительного сжатия амортизатора.

По сравнению с прототипом данный протез бедра повышает удобство и надежность управления фиксатором основного коленного шарнира, упрощается технология изготовления, сборки и регулировки протеза, допускается подстройка предохранительной пружины механизма расфиксации коленного узла, в приемной гильзе бедра нет необходимости устанавливать механизм пелота.

Клинический пример.

Пациент Акиньшин А. А. г.р. 1971, получивший заявленный протез бедра, отмечает удобство и надежность, ощущаемую им при ходьбе на этом протезе. Походка плавная, мягкая. Протез допускает быструю ходьбу. Пациент отмечает 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:
необременительная для пациента система управления механизмом замка повышенной надежности;
значительное упрощение технологии изготовления, сборки и регулировки протеза бедра на протезно-ортопедических предприятиях;
отсутствие каких-либо дополнительных устройств на приемной гильзе бедра; вся система управления движением, фиксацией и расфиксацией искусственного колена размещена внутри коленного узла;
возможна подстройка предохранительной пружины фиксатора.

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию и протезостроению. Достигается высокая эффективность протезирования пациентов путем повышения надежности управления коленным шарниром, упрощения технологии изготовления, сборки и регулировки протеза, а также обеспечения возможности подстройки предохранительной пружины механизма расфиксации коленного узла. Сущность: протез бедра содержит передаточный механизм от культи к фиксатору основного шарнира, причем вход передаточного механизма связан с передней стенкой приемной гильзы, а выход с поворотным рычагом фиксатора, в частности, передаточный механизм выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, проксимальные шарниры которого связаны с приемной гильзой бедра, а дистальные с коленным узлом, причем коромысло четырехзвенника контактирует через поводок и предохранительную пружину с поворотным рычагом фиксатора, а мгновенный центр вращения шатуна (т.е.приемной гильзы бедра) четырехзвенника располагается в области тазоедренного сустава, введен установленный на коромысле эксцентрик. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. ПРОТЕЗ БЕДРА, содержащий соединенные приемную гильзу бедра, корпус бедра, искусственные голень и стопу, коленный узел, образованный из основного и дополнительного шарниров на общей оси, с промежуточным звеном, установленным на той же оси с амортизатором коленного подгибания и замковым устройством, выполненным в виде фиксатора, подвижно установленного в корпусе бедра, и упора, выполненного на промежуточном звене, отличающийся тем, что в него введен передаточный механизм, соединяющий переднюю стенку приемной гильзы с поворотным рычагом фиксатора. 2. Протез по п.1, отличающийся тем, что передаточный механизм выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, проксимальные шарниры которого связаны с приемной гильзой бедра, а дистальные шарниры с коленным узлом, причем коромысло четырехзвенника контактирует через поводок и предохранительную пружину с поворотным рычагом фиксатора, а на коромысле установлен эксцентрик.