ОРТОПЕДИЧЕСКИЙ ВКЛАДЫШ Российский патент 2003 года по МПК A61F5/14 

Изобретение относится к медицине, конкретно к ортопедии, и может использоваться для лечения искривлений стоп.

При реализации человеком способности к передвижению стопа выполняет три важные функции: рессорную, обусловленную способностью к упругому распластыванию, балансировочную, обусловленную ведущим участием в регуляции позы при движении, и толчковую, обусловленную сообщением ускорения общему центру масс. Заболевания стоп, возникающие вследствие их перегрузки, приводят к развитию целого ряда заболеваний, распространяющихся на верхние отделы опорно-двигательного аппарата. К ним относятся болезни коленного сустава (деформирующий артроз коленного сустава, воспаление менисков, синовит, разболтанность связок), болезни таза (сакроилеит, коксартроз-артроз тазобедренного сустава), болезни позвоночника (остеохондроз, грыжи дисков, радикулит). В связи с этим большое значение в ортопедии имеют лечение и профилактика деформаций стоп, осуществляемые чаще всего с использованием ортопедической обуви.

Деформации типа плоскостопия, характеризуемые главным образом вертикальным смещением элементов стопы, корректируют при помощи вкладных стелек (супинаторов). Более сложные деформации, характеризуемые поперечными искривлениями (вальгус, варус), требуют более сложной техники для лечения или по крайней мере для уменьшения дискомфорта при ходьбе. Лечение искривлений стопы возможно главным образом в детском возрасте, когда процесс формирования стопы поддается коррекции. В более позднем возрасте, когда процесс формирования завершен, возможно лишь предотвращение развития последствий деформации путем компенсации перегрузки отдельных частей стопы. Во всех случаях основными задачами ортопедического приспособления являются: создание корригирующего воздействия, удержание стопы в корригированном состоянии, уменьшение энергозатрат на перемещение и стабилизацию общего центра масс. Ортопедическими приспособлениями, как правило, приходится пользоваться постоянно в течение длительного времени, так что большое внимание уделяется обеспечению удобства для пациента.

При конструировании ортопедических приспособлений большое значение имеет выбор формы изделия и применяемых материалов, обеспечивающих физиологичность, удобство пользования и достаточную прочность в условиях статических и динамических нагрузок.

Уровень техники
Известен целый ряд ортопедических приспособлений, выпускаемых протезно-ортопедическими предприятиями [1, 2] . Они подразделяются на ортопедическую обувь и ортопедические вкладыши.

Наиболее радикальное корригирующее воздействие оказывает специально проектируемая ортопедическая обувь. Однако она, являясь штучным изделием, обладает большой сложностью в изготовлении и дороговизной, в связи с чем больной ограничен в ее разнообразии и смене, например, по эстетическим соображениям.

Менее дорогими, хотя функционально менее универсальными, являются ортопедические вкладыши. Они позволяют пользоваться ширпотребной сменной обувью, обеспечивая больному больший эстетический комфорт без дополнительных затрат на заказ штучной обуви.

Основой конструкции ортопедического вкладыша является закрепленный между слоями облегающего покрытия жесткий элемент, рельеф которого выбирается в соответствии с выработанной методикой [3]. Вкладыш поддерживает и корригирует конфигурацию стопы, в результате чего снижается дискомфорт от поперечного искривления, ослабляются болевые ощущения и уменьшается утомляемость. Известным устройствам присущи недостатки. Вкладыш выполняют из материала, сохраняющего форму при всех нагрузках, включая статические и динамические. Ввиду жесткости вкладыша его рельеф остается неизменным во всех фазах ходьбы, что не вполне соответствует физиологическим требованиям. Так, если в статической фазе рельеф обеспечивает равномерное распределение нагрузки, то в динамической фазе тот же рельеф создает перегрузки в зоне выпуклости. Более физиологичен вкладыш, способный деформироваться при динамической нагрузке подобно тому, как деформируются связки здоровой стопы. Этому требованию частично соответствует вкладыш [4] , содержащий рельеф, повторяющий анатомическую форму стопы и выполненный из упругопрочного материала. Однако такой вкладыш при известном уровне техники неудобен в пользовании. Неудобство обусловлено тем, что применяемые в ортопедии материалы по своим деформационным свойствам таковы, что возвращающая сила у них прямо пропорционально связана с деформацией. При снятии динамической нагрузки возвращающая сила продолжает действовать, оказывая избыточное давление, неадекватное состоянию опорных отделов стопы. Таким образом, мышцы и связки стопы и голеностопного сустава испытывают дополнительное напряжение, создающее дискомфорт и повышающее утомляемость. Помимо указанного обстоятельства необходимо отметить, что традиционные материалы обладают малым сроком службы, разрушаясь под действием многократной деформации. На это указывает, например, применение приформовывающихся по рельефу стелек в [2], где напрямую используется явление износа и разрушения в наиболее нагружаемых участках.

Свободным от недостатков, связанных с жесткостью и постоянным утомляющим давлением, является вкладыш [5], выполненный на основе никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности. В нем продольно ориентированные дугообразные пластины из указанного материала закреплены между слоями облегающего покрытия. Выбор в качестве материала пластин никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности, обеспечивает повышение удобства пользования за счет автоматической регуляции нагрузок в статической и динамической фазах. Как известно [6, стр. 122-124], эффект сверхэластичности характеризуется тем, что сила сопротивления при деформации изделия значительно превышает возвращающую силу при удержании и при снятии нагрузки. Подбором толщины пластин обеспечивается необходимое усилие для поддержания свода в статике. При динамической нагрузке сила сопротивления материала возрастает и оказывает дополнительное поддерживающее действие, предотвращая растяжение и перенапряжение мышечно-связочного аппарата стопы. По окончании динамической фазы возвращающее усилие уменьшается до исходной величины, соответствующей статической фазе. В процессе ходьбы происходит циклическая саморегуляция корригирующего воздействия: увеличение в моменты увеличения нагрузки и автоматическое уменьшение, как только нагрузка начинает уменьшаться. Положительный эффект от авторегуляции наиболее существенен при переходах между фазами, так как указанные переходы, занимая относительно небольшое время, связаны с наибольшим напряжением мышц и связок.

Заявители считают данный вкладыш наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту и предлагают его в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является ограниченная область применения: он регулирует распределение только вертикальных нагрузок, являясь по существу супинатором, применяемым при плоскостопии. Коррекция поперечных искривлений стопы невозможна. Это обусловлено одномерным характером рабочего изгиба вкладыша. Для коррекции поперечных искривлений требуется сочетание эластичных по характеру воздействия изгибов в двух плоскостях, то есть устройство должно иметь пространственную конфигурацию. Аналоги, обладающие способностью к эластичному прогибу независимо в двух измерениях, сочетающие коррекцию поперечных деформаций с простотой, удобством и легкостью, заявителям неизвестны.

Сущность изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения с обеспечением коррекции поперечных искривлений стопы при сохранении удобства пользования.

В соответствии с поставленной задачей у известного ортопедического вкладыша, содержащего набор продольно ориентированных, закрепленных между слоями облегающего покрытия дугообразно изогнутых пластин из никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности, ширина выбрана превышающей поперечный размер подошвы, а в наборе пластин на уровне, соответствующем боковому краю подошвы, выполнен продольный просвет.

Перечень фигур чертежей
Фиг.1 - ортопедический вкладыш;
фиг.2 - ортопедический вкладыш в рабочем состоянии.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Связь заявляемых признаков с возможностью осуществления задач изобретения обусловлена следующим.

Выбор ширины вкладыша, превышающей поперечный размер подошвы, обеспечивает установку его в обувь с изгибом по линии края подошвы. При этом часть дугообразно изогнутых пластин, приходящаяся на подошву, оказывает корригирующее воздействие в вертикальном направлении, поддерживая свод стопы. В то же время те пластины, которые приходятся на отогнутый вдоль борта участок вкладыша, оказывают корригирующее воздействие в поперечном направлении, компенсируя вальгусную или варусную деформацию.

Выполнение набора пластин с просветом в области, соответствующей краю подошвы, обеспечивает легкость перегиба вкладыша, поскольку в перегибе участвуют только слои облегающего покрытия (например, кожи). Участок, свободный от заполнения сверхэластичными пластинами, легко деформируется во всех направлениях, обеспечивая независимые прогибы пластин в двух измерениях: прогиб подошвенной части в сагиттальной плоскости и прогиб боковой части в горизонтальной плоскости.

Заявляемые признаки устройства обеспечивают реализацию его пространственной конфигурации в рабочем положении и соответственно сочетание корригирующих воздействий в двух плоскостях. Тем самым достигается расширение области применения с обеспечением коррекции поперечных деформаций стопы. Удобство пользования, присущее прототипу, сохраняется, поскольку устройство, наделенное новыми признаками, сохраняет принцип работы, основанный на автоматической регуляции нагрузок: повышенное сопротивление искривлению в динамической фазе и снижение силы сопротивления при снятии нагрузки. Удобство заявляемого устройства состоит также в том, что вкладыш допускает установку в различную сменяемую обувь.

Изобретение поясняется чертежами фиг.1, 2. На фиг.1 приведен внешний вид ортопедического вкладыша в нерабочем состоянии. Он содержит набор дугообразных пластин 1 из никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности, продольно ориентированных и закрепленных между слоями облегающего покрытия 2. В области, приходящейся на боковой край подошвы, в наборе пластин сделан просвет 3. На фиг.2 изображен ортопедический вкладыш в рабочем положении, то есть установленный в обувь. В рабочем положении вкладыш изогнут вдоль края подошвы, причем область изгиба приходится на участок 3, свободный от металлических пластин. Стрелкой условно показано направление действия корригирующего усилия.

Толщины пластин и радиусы их изгибов выбираются соответственно величине искривления и поддаются дозированию, исходя из известных механических констант материала пластин, а также из характера и величины ортопедического дефекта. Например, если не требуется поддержка свода стопы, то в подошвенной части вкладыша пластины выполняются без изгиба (с бесконечно большим радиусом изгиба). Тем не менее наличие пластин в подошвенной части необходимо для предотвращения соскальзываний вкладыша. Типичное значение толщины пластин составляет 0,5 мм.

Действие устройства основано на различии между силой, требуемой для деформации пластин вкладыша, и возвращающей силой при удержании пластин в деформированном состоянии и после снятии нагрузки. За счет различия этих сил корригирующее действие супинатора автоматически регулируется соответственно чередованию фаз ходьбы. Диапазон изменения корригирующих усилий составляет несколько раз. В безопорной фазе отогнутая вверх часть вкладыша создает относительно малое поперечное корригирующее усилие. В опорной фазе сопротивление многократно возрастает, препятствуя поперечному искривлению. По окончании опорной фазы реакция сверхэластичных пластин уменьшается до исходного уровня. Автоматическое регулирование жесткости вкладыша уменьшает нагрузку на мышечно-связочный аппарат стопы и повышает удобство для пациента.

Источники информации
1. Конструирование и технология ортопедической обуви. Уч. пособие. Санкт-Петербург, 1996 г., стр. 106-112.

2. Санкт-Петербургский НИИ протезирования. Отдел ортопедической обуви. /Каталог продукции. Внешторгиздат, 1992 г.

3. Инструкция по назначению и изготовлению вкладных стелек и ортопедической обуви при плоскостопии. - ЦНИИ протезирования и протезостроения. Москва, 1963, стр. 12-15.

4. Плоскостопие. Следствия плоскостопия. Рекламный проспект Медицинского центра ортопедии "Труфит" Санкт-Петербург, 1999, 2 стр.

5. Патентная заявка 2000104245 (004315) РФ, МКИ А 61 F 5/14. Супинатор. /В.Э. Гюнтер, В.Ф. Саврасов и др. - прототип.

6. Медицинские материалы и имплантанты с памятью формы. /Гюнтер В.Э., Дамбаев Г.Ц., Сысолятин П.Г. и др. Томск, изд-во Том. ун-та, 1988, 487 стр.

Изобретение относится к медицине, конкретно к ортопедии, и может использоваться для лечения искривлений стоп. Ортопедический вкладыш содержит набор продольно ориентированных дугообразно изогнутых пластин, выполненных из никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности, и закрепленных между слоями облегающего покрытия. Ширина вкладыша выбрана превышающей поперечный размер подошвы, а в наборе пластин на уровне, соответствующем боковому краю подошвы, выполнен продольной просвет. Технический результат заключается в расширении области применения с обеспечением коррекции поперечных искривлений стопы при сохранении удобства пользования. 2 ил.

Ортопедический вкладыш, содержащий набор продольно ориентированных, закрепленных между слоями облегающего покрытия дугообразно изогнутых пластин из никелида титана, проявляющего эффект сверхэластичности, отличающийся тем, что он выполнен составленным из подошвенной и боковой частей, при этом в наборе пластин в области края подошвенной части со стороны боковой части выполнен продольный просвет.