СПОСОБ СОЗДАНИЯ МОДЕЛИ СТОПЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ОРТОПЕДИЧЕСКИХ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ СТЕЛЕК (ПОЛУСТЕЛЕК) С ПОЛНЫМ КОНТАКТОМ СО СТОПОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК A61F5/14 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано при изготовлении индивидуальных ортопедических стелек(полустелек).

Индивидуальные ортопедические стельки изготовляются по позитивным моделям стоп пациента. В общем виде процесс изготовления индивидуальной модели стопы включает снятие мерки и диагностику состояния подошвенной поверхности стопы пациента, являющиеся предварительными операциями, и собственно процесс изготовления, состоящий из получения негатива подошвенной поверхности стопы, его корректировки, примерки готового негатива и получения по нему позитива. В частности, известен процесс изготовления индивидуальных ортопедических стелек(полустелек) [1], в котором для получения негативных и позитивных моделей применяют гипс. Согласно этому способу пациента ставят на гипсовый раствор, на котором он стоит до полного его застывания. Полученные гипсовые негативные модели корректируют срезанием со слепка избыточной гипсовой массы или наращиванием ее с учетом предварительной диагностики стоп пациента, сушат и осуществляют примерку негативов. По откорректированным и подогнанным негативным моделям стоп изготовляют гипсовые позитивные модели. После доведения поверхностей полученных позитивных моделей до необходимого качества по ним изготовляют стельки.

Способ не требует сложного аппаратурного оснащения для своей реализации. Однако процесс изготовления гипсовых негативных моделей и их корректировка длительны по времени и утомительны для пациента. Изготовление негативных моделей из гипса, что является промежуточной технологической операцией, увеличивает материалоемкость способа и удорожает его. Использование жидкого гипсового раствора увеличивает трудоемкость и снижает культуру производства.

Однако рассмотренный способ имеет главный недостаток, который заключается в том, что он позволяет получить позитивную модель только ненагруженной стопы, без учета опорных реакций и биомеханики стопы и тела пациента.

Более совершенным является способ, в котором негативную модель подошвенной области стопы получают формованием из сыпучего материала при вакуумном упрочнении. В частности, в соответствии с [2] изготовление модели стопы включает формование из сыпучего материала негатива подошвенной области поверхности стопы при вакуумном упрочнении, его коррекцию и последующее получение позитива. Это решение является прототипом заявляемого изобретения.

В устройстве, реализующем данный способ, сыпучий формовочный материал размещен внутри вакуумной опоки, которая связана через ресивер с вакуумным насосом. Пациент помешает стопу в оболочку и нагружает ее силой собственного веса. При этом сыпучий материал приобретает форму подошвенной области стопы. После этого осуществляют вакуумирование внутреннего объема оболочки, вследствие чего происходит отвердение формовочного материала.

Таким образом получают негативную модель подошвенной области стопы. Затем пациент снимает ногу с оболочки, на поверхности негатива производят необходимые по состоянию деформации коррекции свода стопы и проводят примерку путем повторной установки стопы на корректированную модель и нагружения ее. Состояние стопы при этом контролируется по известным в ортопедии критериям или по индивидуальным ощущениям пациента. По откорректированной негативной модели получают позитивную модель подошвенной области стопы, которую и используют для изготовления индивидуальных ортопедических стелек(полустелек).

Благодаря получению негативной модели путем формования сыпучего формовочного материала при вакуумном упрочнении данный способ не имеет недостатков, присущих способу с использованием гипсового раствора. Однако в данном способе степень необходимой коррекции негативной модели определялась по визуальной оценке изменения состояния стопы и тела пациента, а также по ощущениям пациента, что не позволяло точно оценить изменившиеся в результате коррекции биомеханические характеристики стопы и тела пациента.

Однако существует способ оценки биомеханики стопы и тела пациента при помощи биомеханической компьютерной системы для оценки величин приложенного давления, т.е. распределения нагрузок по поверхности стелек, содержащих датчики нагрузок (далее везде по тексту просто "компьютерная биомеханическая система"), который является самым емким и информативным на сегодняшний день [3] . Согласно этому сообщению, применение такой системы для оценки биомеханических параметров пациентов очень полезно при многих ортопедических нарушениях и заболеваниях.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ изготовления индивидуальной модели стопы, который позволял бы учесть и изменить биомеханические характеристики стопы и биомеханические характеристики статической позы пациента, находить оптимальное соответствие между приемлемой комфортабельностью и необходимой лечебной коррекцией как формы стопы, так и статической позы еще на этапе получения негативного оттиска стопы до изготовления самих стелек(полустелек).

Поставленная задача решается тем, что предложен способ изготовления индивидуальной модели стопы, включающий формование из сыпучего материала негатива поверхности стопы при вакуумном упрочнении, его коррекция и получение стельки, в котором новым является то, что коррекции негатива производятся с учетом показаний компьютерной биомеханической системы анализа распределения давлений на поверхности с датчиками, выполненной в виде стелек соответствующих размеров.

Биомеханические характеристики, к примеру распределение давлений под стопой пациента, расположение проекции общего центра масс, исследуются до начала формирования негатива с целью диагностики и, по необходимости, неоднократно во время формирования негатива, после каждой из проведенных коррекций негатива, с целью получения оптимальной лечебной коррекции формы стопы пациента и, к примеру, изменения положения проекции общего центра масс в необходимом направлении, что требуется для лечебных воздействий на статическую позу пациента.

Для этого при получении негативного оттиска стоп туда вкладывается гибкая поверхность с датчиками, выполненная в виде стельки соответствующего размера. Пациент становится на нее и исследуется при помощи компьютерной вычислительной обработки, к примеру, путем оценки распределения давлений под стопой и расчета проекции общего центра масс на горизонтальную плоскость и других биомеханических параметров. При необходимости производятся новые лечебные коррекции и исследование повторяется до получения оптимальных результатов.

Благодаря такому решению получаемая негативная модель стопы точно учитывает биомеханику пациента и имеет оптимальные лечебные коррекции.

Сущность настоящего изобретения более подробно разъясняется нижеследующими примерами, подтверждающими возможность его осуществления.

Фиг. 1 схематично изображает общий вид вакуумных опок с формовочным материалом для получения негативной модели, а также гибкую поверхность с датчиками компьютерной биомеханической системы, выполненную в виде стельки; аксонометрия;
фиг. 2 схематично изображает общую схему устройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ изготовления индивидуальной модели стопы включает формование из сыпучего формовочного материала негатива поверхности стопы при вакуумном упрочнении, его коррекцию с учетом показаний компьютерной биомеханической системы и получение негатива. Заявляемый способ подробно рассматривается на примере изготовления индивидуальной модели подошвенной области стопы.

Негатив стопы получают с помощью вакуумных опок 12 (фиг. 1 и 2), заполненных сыпучим формовочным материалом 11. Вакуумная опока 12 представляет собой квадратную опоку с жесткими боковыми стенками и эластичным дном 13 и верхом 1, выполненными из тонкого эластичного материала, например резины. Размер опоки превышает по длине и ширине размеры стопы, а по толщине превышает высоту ее подсводной области. Сыпучий формовочный материал 11 должен обладать низким коэффициентом трения между частицами и, в то же время эти частицы не должны иметь острых кромок, которые могли бы разрушить целостность эластичных дна и верха вакуумной опоки 12. На одном из торцов вакуумной опоки 12 имеется горловина, внутри которой размещается полая пробка 5 с фильтром (не показан) и воздухоотводящей трубкой 4. На трубку 4 надевается шланг с краном 9, соединяющий внутреннюю полость вакуумной опоки 12 с ресивером 8 и вакуумным насосом 7. Операции получения негативной модели стопы и ее корректирования осуществляют на прочной горизонтальной поверхности 6, способной выдержать вес пациента, на которой размещаются вакуумные опоки 12. Таким образом вакуумная опока 12 может свободно перемещаться по поверхности 6, а находящийся в ней сыпучий формовочный материал 11 может подвергаться силовому воздействию как со стороны эластичного верха, так и со стороны эластичного дна.

Для получения негативной модели пациент помещает стопу на вакуумную опоку 12, внутренняя полость которой сообщена с атмосферой, и нагружает ее силой собственного веса. Под действием веса пациента стопа погружается в сыпучий формовочный материал 11, деформируя эластичную поверхность 1 вакуумной опоки 12. При этом сыпучий материал 11 приобретает форму подошвенной области стопы. После этого при помощи вакуумного насоса из вакуумной опоки 12 откачивают воздух и в ней образуется вакуум. Под действием перепада давлений происходит отвердевание формовочного материала 11. Материал 11 в вакуумной опоке 12 сохраняет полученную форму подошвенной области стопы, образуя ее негативную модель.

Перед корректировкой негативной модели с учетом биомеханического статуса пациента определяется тактика ортопедического воздействия. Для этого на негативную модель накладывается стелька 2 подходящего размера с датчиками, с кабелем 3 к компьютерной биомеханической системе. Пациент становится на стельки 2, лежащие на негативной модели. Измеряется и оценивается изменившееся распределение нагрузок по рельефной поверхности негативного оттиска стопы пациента. С учетом этих результатов исследования и клинических показаний вырабатывается тактика лечебных коррекций.

Для осуществления корректировки негативной модели формовочный материал 2 переводят из твердого состояния в пластилинообразное путем снижения степени вакуума внутри вакуумной опоки 12. При этом перепад давлений устанавливают в пределах 0,25 - 0,35 кг/см. Зоны модели либо углубляют пестиком или надавливанием пальцами, либо приподнимают выдавливанием с противоположной стороны, со стороны эластичного дна 13, на каком-либо упоре или продавливая пальцами, исходя из того, что именно требуется для лечебных коррекций. Размеры пестиков и упоров выбираются топографией стопы с учетом показаний биомеханической компьютерной системы.

После этого осуществляют упрочнение негативной модели в вакуумной опоке предельным вакуумом и производят примерку на пациенте, вкладывая стельки с датчиками 2 в откорректированный негативный оттиск. Результаты ортопедического воздействия оценивают по известным в ортопедии критериям, по индивидуальным ощущениям пациента и по новым показаниям компьютерной биомеханической системы. При необходимости коррекция может быть уточнена операциями, рассмотренными выше, и произведена новая примерка. Таким образом обеспечивается возможность внесения корректировок, учитывающих все индивидуальные особенности стопы пациента, с высокой степенью точности и формализации биомеханических результатов коррекции.

После окончания корректировки негативной модели по ней получают позитивную модель любым известным методом. Полученную позитивную модель можно применять для изготовления ортопедических стелек (полустелек) с использованием любой штатной технологии.

Заявляемый способ прост в реализации, обладает высокой технологичностью и производительностью, позволяет исключить из производства невосстанавливаемые промежуточные материалы, например гипс и т.п., повышает культуру производства. Ортопедические изделия, получаемые с использованием позитивных моделей, изготавливаемых в соответствии с заявляемым способом, обладают высокой эффективностью лечебного и профилактического воздействий.

В соответствии с [3] для диагностики ортопедических нарушений следует эффективно исследовать и походку пациента при помощи биомеханической компьютерной системы, для чего удобно использовать бегущую дорожку (тредбан), с другой стороны, для эргономичности работы по коррекции негативных оттисков необходимо, чтобы горизонтальная поверхность 6, на которой находятся вакуумные опоки и пациент, была поднята над уровнем пола на определенную высоту, поэтому, с целью возможности использования биомеханической системы для предварительного диагностического исследования походки пациента, экономии рабочего пространства и удобства в работе, в качестве горизонтальной поверхности, на которой находится пациент и где производится работа по корректированию негатива, используется бегущая дорожка (тредбан), смонтированная на необходимой высоте (не показана).

С целью снижения габаритов и стоимости устройства для осуществления изложенного способа предлагается следующее решение: использовать упомянутый вакуумный насос как источник давления для известного устройства тарировки датчиков в компьютерной биомеханической системе (не показано), в то время, когда не работают с вакуумными опоками.

Для возможности выполнения более точных коррекций путем продавливания снизу формовочного материала вакуумной опоки в пластилинообразном состоянии предлагается использовать меньшие по толщине вакуумные опоки, установленные друг на друге, по типу бутерброда, для каждой стопы (не показаны).

Все вышеизложенное обеспечивает получение негативной модели, которая дает возможность изготовить ортопедическое изделие, обладающее высокой эффективностью лечебного воздействия.

Источники информации
1. Справочник по протезированию. Под редакцией В.И.Филатова. -Л.: Медицина, 1978 г., с.219-220.

2. Авторское свидетельство N 1466742, кл. A 61 F 5/14. Опубл. 23.03.89. Бюл N 11.

3. Черкес-Заде, Каменев Хирургия стопы. - М.: Медицина, 1995, стр. 22-23.

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано при изготовлении индивидуальных ортопедических стелек(полустелек). Способ включает в себя формование из сыпучего материала негатива поверхности стопы при вакуумном упрочнении, его коррекцию и получение стельки. Коррекцию негатива производят с учетом показаний компьютерной биомеханической системы, анализа распределения давлений на поверхности с датчиками, выполненной в виде стелек соответствующих размеров. Вакуумная опока, в которой формируют негатив, имеет не только эластичный верх, но и эластичное дно, выполненные из эластичной пленки для удобства лечебных коррекций негатива стопы, путем продавливания его со стороны дна, когда сыпучий материал в опоке находится в пластилинообразном состоянии. Технический результат заключается в том, что модель стопы точно учитывает биомеханику пациента и имеет оптимальные лечебные коррекции. 4 с. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания модели стопы для изготовления индивидуальных ортопедических биомеханических стелек (полустелек) с полным контактом со стопой, включающий формование из сыпучего формовочного материала негатива поверхности стопы при вакуумном упрочнении, отличающийся тем, что при получении негативного оттиска подошвенной области стопы пациента, внутри негативного оттиска стопы пациента на вакуумной опоке (т.е. его следа), размещают стельку с датчиками нагрузки или давления компьютерной биомеханической системы и коррекции негатива стопы производят с учетом показаний этой системы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выполнение лечебных коррекций на негативе стопы осуществляют путем продавливания снизу материала вакуумной опоки в пластилинообразном состоянии, для чего дно опоки, так же как и верх, выполнено из эластичного материала. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что лечебные коррекции негатива производят на горизонтальной поверхности, в качестве которой используют бегущую дорожку (тредбан), в статичном состоянии, смонтированную на соответствующей высоте над уровнем пола. 4. Способ создания модели стопы для изготовления индивидуальных ортопедических биомеханических стелек (полустелек) с полным контактом со стопой, включающий формование из сыпучего формовочного материала негатива поверхности стопы при вакуумном упрочнении, отличающийся тем, что выполнение лечебных коррекций на негативе стопы осуществляют путем продавливания снизу материала вакуумной опоки в пластилинообразном состоянии, для чего дно опоки, так же как и верх, выполнено из эластичного материала. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при получении негативного оттиска подошвенной области стопы пациента внутри негативного оттиска стопы пациента на вакуумной опоке (т.е. его следа), размещают стельку с датчиками нагрузки или давления компьютерной биомеханической системы и коррекции негатива стопы производят с учетом показаний этой системы. 6. Способ по пп.4 и 5, отличающийся тем, что лечебные коррекции негатива производят на горизонтальной поверхности, в качестве которой используют бегущую дорожку (тредбан), в статичном состоянии, смонтированную на соответствующей высоте над уровнем пола. 7. Устройство для создания модели стопы для изготовления индивидуальных ортопедических биомеханических стелек (полустелек) с полым контактом со стопой, содержащее вакуумный насос, ресивер, соединенные шланги с кранами, вакуумные опоки, отличающееся тем, что в него входит компьютерная биомеханическая система для оценки распределения нагрузок по поверхности стелек, содержащих датчики нагрузок. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дно вакуумных опок выполнено из эластичного материала. 9. Устройство по пп.7 и 8, отличающееся тем, что вместо одной вакуумной опоки для каждой стопы используют две, имеющие меньшую толщину, и установленные друг на друге "по типу бутерброда". 10. Устройство для создания модели стопы для изготовления индивидуальных ортопедических биомеханических стелек (полустелек) с полным контактом со стопой, содержащее вакуумный насос, ресивер, соединительные шланги с кранами, вакуумные опоки, отличающееся тем, что дно опок выполнено из эластичного материала. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в него входит компьютерная биомеханическая система для оценки распределения нагрузок по поверхности стелек, содержащих датчики нагрузок. 12. Устройство по пп.10 и 11, отличающееся тем, что вместо одной вакуумной опоки для каждой стопы используют две, имеющие меньшую толщину, и установленные друг на друге "по типу бутерброда". 13. Устройство по пп.7 - 9, отличающееся тем, что в качестве горизонтальной поверхности для работы с вакуумными опоками и размещения пациента используется бегущая дорожка (тредбан) в статичном состоянии, смонтированная на соответствующей высоте над уровнем пола. 14. Устройство по пп.7 - 9 и 13, отличающееся тем, что вакуумный насос служит источником давления для устройства тарировки датчиков в компьютерной биомеханической системе, в то время когда не работают с вакуумными опоками. 15. Устройство по пп. 10 - 12, отличающееся тем, что в качестве горизонтальной поверхности для работы с вакуумными опоками и размещении пациента используется бегущая дорожка (тредбан) в статичном состоянии, смонтированная на соответствующей высоте над уровнем пола. 16. Устройство по пп.10 - 12 и 15, отличающееся тем, что вакуумный насос служит источником давления для устройства тарировки датчиков в компьютерной биомеханической системе, в то время когда не работают с вакуумными опоками.