ИСКУССТВЕННАЯ СТОПА Российский патент 2003 года по МПК A61F2/66 A61F2/60 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и предназначено для протезирования нижних конечностей.

Известна искусственная стопа, содержащая вкладыш, эластичную облицовку, амортизатор, закрепленный на вкладыше в носковой части стопы и выполненный в виде ступенчатого элемента из материала, имеющего с облицовкой одинаковое относительное удлинение (см. авт. свид. СССР 736974, 30.05.1980 г.). Стопа предназначена для изготовления протезов на вычленение бедра, протезов бедра и голени и состоит из деревянного вкладыша и полиуретановой облицовки. Для повышения жесткости каркаса в местах "пальцевого сгиба" и опорных площадках проложены специальные пластины из корда. Стопа обладает повышенными физико-механическими характеристиками, имеет сравнительно небольшую массу и косметична. Пенополиуретановую стопу рекомендуется назначать при любом уровне ампутации.

Однако известная стопа не обладает достаточной эксплуатационной надежностью, связанной с тем, что амортизатор меняет свою конфигурацию в процессе ходьбы и, перемещаясь относительно окружающего его эластичного материала, разрушает искусственную стопу. В известной стопе отсутствуют регулировочные элементы, позволяющие осуществлять угловые перемещения, обеспечивающие требуемые углы вальгуса или варуса для улучшения биомеханических характеристик ходьбы.

Известна искусственная стопа, включающая щиколотку, соединенную голеностопным шарниром с задним отделом посредством шарового подшипника, задний буфер, а также упругий элемент в виде комплекта тарельчатых пружин, установленных на толкателе для накопления потенциальной энергии при перекате относительно переднего отдела стопы (патент РФ 2092135, A 61 F 2/66, 1997). К недостаткам конструкции следует отнести ее сложность, приводящую к повышенному весу, а также постоянное точечное скольжение дистального конца толкателя относительно упорной плоской площадки переднего отдела стопы, что вызывает износ площадки и дополнительные потери энергии на трение.

Наиболее близким аналогом предложенной искусственной стопы является искусственная стопа, содержащая вкладыш, выполненный в виде упруго-рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, голеностопный опорный элемент (см. авт. св. СССР 1801417 от 15.03.1991 г.).

К недостаткам известной искусственной стопы относятся следующие:
- неудовлетворительные биомеханические характеристики ходьбы;
- недостаточная эксплуатационная надежность;
- отсутствие регулировочных элементов для обеспечения углового перемещения с целью обеспечения необходимого вальгуса и варуса.

Задачей предлагаемой искусственной стопы является обеспечение улучшения биомеханических характеристик ходьбы, повышение эксплуатационной надежности за счет регулировки вальгуса и варуса.

Поставленная задача решена в предлагаемой искусственной стопе за счет того, что в искусственной стопе, содержащей вкладыш, выполненный в виде упруго-рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, голеностопный опорный элемент, дополнительно введен несущий элемент из композиционного материала, выполненный в виде пластины с изгибом в области плюсне-фалангового сочленения и расположенный внутри эластичной облицовки, при этом амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, выполнен в виде двух сменных упругих элементов, расположенных в посадочных резьбовых отверстиях несущего элемента и облицовки, опирающихся на поверхность вкладыша и фиксируемых при помощи регулировочных гаек, при этом между несущим элементом и вкладышем в пяточной части установлен упругий элемент при помощи резьбового соединения, а голеностопный опорный элемент установлен на поверхности несущего элемента.

На фиг.1 представлен общий вид предложенной искусственной стопы, на фиг. 2 - вид сверху при снятой облицовке.

Искусственная стопа содержит вкладыш 1, выполненный в виде упругого-рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки 2, амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, голеностопный опорный элемент 3. В стопу дополнительно введен несущий элемент 4 из композиционного материала, выполненный в виде пластины с изгибом 5 в области плюсне-фалангового сочленения и расположенный внутри эластичной облицовки 2. Амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, выполнен в виде двух сменных упругих элементов 6, 7, расположенных в посадочных резьбовых отверстиях несущего элемента и облицовки, опирающихся на поверхность вкладыша 1 и фиксируемых при помощи регулировочных гаек 8, 9. При этом между несущим элементом 4 и вкладышем 1, в пяточной части установлен упругий элемент 10 при помощи резьбового соединения. Голеностопный опорный элемент 3 установлен на поверхности несущего элемента 4. Резьбовое соединение выполнено в виде регулировочной гайки 11, расположенной в резьбовом отверстии несущего элемента 4. Регулировочная гайка 11 служит для стягивания всей конструкции в пяточной части. Голеностопный опорный элемент 3 позволяет обеспечить стыковку предлагаемой стопы к стандартному протезу. Две регулируемые гайки 8, 9 во фронтальной плоскости позволяют регулировать угловое перемещение (вальгуса и варуса). Вкладыш 1 изогнут по форме свода стопы. Выполнение на несущем элементе 4 изгиба 5 позволяет смоделировать работу плюсне-фалангового сочленения, так называемого сустава Шопаровского. Конструкция в пяточной части обеспечивает необходимую амортизацию, которая может регулироваться за счет резьбового соединения 11. Все упругие элементы 6, 7, 10 выполнены сменными и выполняют амортизационные функции. Они изготавливаются из резины или полужесткого полиуретана. Они позволяют использовать весь номенклатурный ряд протезов для разных весовых категорий людей, имеющих разные виды жизнедеятельности. Регулировочными гайками 8, 9, 11 возможно обеспечивать нормированные углы в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Выполнение несущего элемента из композиционного материала, например, из композита углепластика, стеклопластика, стеклотрубки, делает стопу легкой и прочной.

Вкладыш 1 также может быть изготовлен из аналогичного композиционного материала. Эластичная облицовка 2 изготавливается из пенополиуретана.

Искусственная стопа работает следующим образом.

Монтаж стопы к протезу выполняется посредством голеностопного опорного элемента 3, который обеспечивает регулирование положения стопы в протезе. После придания стопе правильного положения выполняется пробная ходьба, при которой изучаются движения стопы (визуально, посредством датчиков и др.), а также оцениваются субъективные ощущения и пожелания инвалида. По результатам пробной ходьбы выполняется раздельное индивидуальное регулирование функциональных движений стопы. Например, если в начале фазы опоры стопа недостаточно подвижна, т.е. не "прислаивается" всей подошвой при переднем толчке, то заменяют упругие элементы 6, 7, 10 или ослабляют регулировочные гайки 8, 9, 11, делая их менее жесткими. Если фронтальные движения в стопе недостаточны, т. е. опора идет преимущественно на край стопы (наружный или внутренний), то заменяют один из упругих элементов 6, 7 или ослабляют гайки 8, 9. Если перекат через стопу чрезмерно трудный, то заменяют упругие элементы 6, 7, 10 на менее жесткие или ослабляют гайки 6, 7, 11.

В процессе выполнения шага возникают и ротационные движения, причем вначале опоры, когда происходит подошвенное сгибание, они ограничены сжатыми упругими элементами 6, 7. В завершающей фазе шага, когда опора происходит на передний отдел стопы, ротационные движения также ограничены сжатыми упругими элементами 6, 7.

Применение предлагаемой стопы позволяет увеличить как горизонтальную, так и вертикальную составляющие вектора опорной реакции, что вызывает приращение главного вектора опорных реакций. При этом обеспечивается высокое качество ходьбы с активной толчковой функцией и минимальными затратами энергии, а также снижается износ стопы.

Вначале опоры передний толчок амортизируется за счет упругости пятки. Подвижность заднего отдела стопы относительно щиколотки осуществляется только в сагиттальной плоскости, что обеспечивает надежную устойчивость в наиболее опасный начальный период опоры на протез. При дальнейшем перекате на всей стопе и затем относительно ее переднего отдела достигается плавность и естественность движения, благодаря тому, что передний отдел стопы имеет три степени упругой подвижности относительно заднего отдела. Это достигается применением трех упругих элементов 6, 7, расположенных в области, которая в естественной стопе соответствует местоположению поперечного сустава предплюсны (Шопарова сустава). Находится примерно над вершиной продольного свода. Указанная подвижность переднего отдела стопы обеспечивает удобство передвижения по неровной и наклонной поверхностям, хорошую адаптацию к любой опорной поверхности.

При перекате относительно переднего отдела упругие элементы 6, 7 (выполненные из резины или полиуретана) в процессе сжатия и изгиба накапливают потенциальную энергию, которая в заключительную фазу отталкивания протезом от опоры способствует усилению "заднего толчка".

Учет массы пациента и динамичности его ходьбы осуществляется путем изменения предварительного поджатия упругих элементов за счет регулировки гаек.

Преимущество предлагаемой искусственной стопы перед аналогом заключается в возможности регулирования упругой характеристики упругих элементов в зависимости от массы и походки пациента.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить ее, повысить надежность в эксплуатации и функциональные показатели.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и предназначено для протезирования нижних конечностей. Стопа содержит вкладыш, выполненный в виде упруго-рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, голеностопный опорный элемент. В нее дополнительно введен несущий элемент из композиционного материала, выполненный в виде пластины с изгибом в области плюсне-фалангового сочленения и расположенный внутри эластичной облицовки. Амортизирующий элемент выполнен в виде двух сменных упругих элементов, расположенных в посадочных резьбовых отверстиях несущего элемента и облицовки, опирающихся на поверхность вкладыша и фиксируемых при помощи регулировочных гаек, при этом между несущим элементом и вкладышем в пяточной части установлен упругий элемент при помощи резьбового соединения, а голеностопный опорный элемент установлен на поверхности несущего элемента. Технический результат заключается в улучшении биомеханических характеристик ходьбы, повышении эксплуатационной надежности за счет регулировки вальгуса и варуса. 2 ил.

Искусственная стопа, содержащая вкладыш, выполненный в виде упругорессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, голеностопный опорный элемент, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен несущий элемент из композиционного материала, выполненный в виде пластины с изгибом в области плюсне-фалангового сочленения и расположенный внутри эластичной облицовки, при этом амортизирующий элемент, расположенный в области опоры плюсневых костей, выполнен в виде двух сменных упругих элементов, расположенных в посадочных резьбовых отверстиях несущего элемента и облицовки, опирающихся на поверхность вкладыша и фиксируемых при помощи регулировочных гаек, при этом между несущим элементом и вкладышем в пяточной части установлен упругий элемент при помощи резьбового соединения, а голеностопный опорный элемент установлен на поверхности несущего элемента.