протез нижней конечности

Формула изобретения

Протез нижней конечности, содержащий голень, стопу и соединяющий их голеностопный шарнир, имеющий закрепленный в стопе корпус с гнездом и горловиной, шаровую головку, упруго связанную с гнездом, а также ее хвостовик с адаптером голени, отличающийся тем, что в корпусе со стороны стыка со стопой выполнена вторая горловина, закрытая заглушкой, а ось первой горловины отклонена от оси хвостовика к пятке, при этом хвостовик шаровой головки ввернут в нее до упора и имеет выше упорной площадки лыски, по которым он, а также адаптер сориентирован в сагиттальной плоскости, установлен на прокладке и закреплен на хвостовике с возможной подвижностью регулировки зазоров адаптера относительно корпуса, кроме того, первая горловина выполнена заедино с гнездом в корпусе, а обращенные друг к другу поверхности адаптера и этой горловины имеют контактные кромки, причем по кромке горловины установлена звукопоглощающая прокладка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к техническим средствам протезирования нижней конечности.

Известны протезы нижней конечности, имеющие резинометаллические голеностопные шарниры с тремя степенями подвижности.

Наиболее известным среди них является протез фирмы "Blatchford" Великобритания (см. патент 2161390, кл. A 61 F 2/66 и патент ЕП 0331468 от 01.03.89, кл. А 61 F 2/66). Устройство включает голень, стопу и их соединение в виде сочленения шарового и гнездового элемента, где гнездовой элемент содержит три части: основную из двух частей, в том числе первой, охватывающей шаровой элемент и упругий заполнитель вокруг него, и второй части, простирающейся за первой и охватывающей третью вспомогательную часть, а также дополнительный тороидальный амортизатор вокруг хвостовика шарового элемента, при этом гнездовой элемент включает соединительные элементы, удерживающие вспомогательную часть в гнезде и обеспечивающие общее соединение шарового и гнездового элементов.

Недостатком устройства является усложненность сочленения, вызванная особенностями компоновки, и по той же причине ограниченные возможности регулировки жесткости сочленения без разборки изделия в соединении со стопой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является принимаемый далее за прототип отечественный протез разработки РКК "Энергия" (патент RU 2062074, кл. А 61 F 2/60). Протез содержит голень, стопу и соединяющий их шарнир в виде сферической пары, имеющей корпус с гнездом, соединенный со стопой, и шаровую головку с хвостовиком, удерживаемые в гнезде стопорным элементом и соединенные с голенью, за счет чего дополнительный секционированный амортизатор, установленный над стопорным элементом, находится на горловине в зоне доступа, а регулировка жесткости осуществляется заменой секций. Вместе с тем, как показал опыт эксплуатации, описанное сочленение также нуждается в дальнейшей модернизации, поскольку горловина гнезда, подобна аналогу, переусложнена. Она включает как элементы монтажа и стопорения шаровой головки, так и элементы регулировки угловой подвижности шарнира, что в итоге приводит к увеличению его габаритов, не всегда оправданному в реальной эксплуатации.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков, его технический результат состоит в конструктивно-технологическом упрощении наружных соединений, повышении компактности и во многих случаях в улучшении эксплуатационных свойств голеностопного шарнира.

Сущность изобретения заключается в том, что в протезе нижней конечности, содержащем голень, стопу и соединяющий их голеностопный шарнир, имеющий закрепленный в стопе корпус с гнездом и горловиной, шаровую головку, упруго связанную с гнездом, а также ее хвостовик с адаптером голени, в корпусе со стороны стыка со стопой выполнена вторая горловина, закрытая заглушкой, а ось первой горловины отклонена от оси хвостовика к пятке, при этом хвостовик шаровой головки ввернут в нее до упора и имеет выше упорной площадки лыски, по которым он, а также адаптер сориентирован в сагиттальной плоскости, установлен на прокладки и закреплен на хвостовике с возможной подвижностью регулировки зазоров адаптера относительно корпуса, кроме того, первая горловина выполнена заедино с гнездом в корпусе, а обращенные друг к другу поверхности адаптера и этой горловины имеют контактные кромки, причем по кромке горловины установлена звукопоглощающая прокладка.

Предлагаемое устройство основывается, с одной стороны, на опыте автомобилестроения, в котором шарниры подвески и рулевых тяг изготавливаются как с одной, так и с двумя горловинами, как правило, в виде втулок с соосными отверстиями по концам (см., например, Ю.Яворский "Резина в автомобилях", Ленинград, "Машиностроение", 1980, стр. 155, 156, 217, 218). В результате достигаются конструкторско-технологические преимущества, компактность и надежность конструкции при работе в диапазоне упругих деформаций до 12^o, что примерно соответствует, как показано ниже, требуемому диапазону работы голеностопных шарниров.

С другой стороны, предлагаемое в устройстве угловое смещение горловины гнезда относительно хвостовика отражает известную, но до сих пор не реализовывавшуюся таким образом несимметрию задаваемых требований угловой подвижности в голеностопном шарнире - ГСШ протезов (см., например, Б.С.Фарбер, А. С. Витензон, И.Ш.Морейнис. "Теоретические основы построения протезов нижней конечности и коррекции движения", Москва, ЦНИИПП, 1995, книга третья, часть вторая, стр. 252). При этом уменьшаются размеры горловины и возрастает плотность компоновки, что может обосновываться следующим образом.

Пусть - достаточный диапазон тыльного движения ГСШ, равный 8-12^o (здесь и далее значения задаваемых величин по упомянутой книге Фарбера Б.С. и др. ), - достаточный диапазон подошвенного движения ГСШ, равный 12-18^o, диапазон подвижности в поперечных направлениях и разнонаправленной ротации 5-10.

Если горловина гнезда выполняется по оси хвостовика (до сих пор это правило), а ее диаметр определяется подвижностью хвостовика в подошвенном направлении хотя бы -_min, то ее геометрические возможности в тыльном направлении, так же _min, излишни. Вероятно, поэтому в аналоге ход хвостовика ограничивается путем повышения жесткости передней части дополнительного амортизатора за счет внедрения в его резину металлических пластинок, а в прототипе передний сектор дополнительного амортизатора выполняют, как правило, из жесткого материала. Естественно, что в подошвенном направлении картина обратная и работает, как правило, только амортизатор шаровой головки в гнезде. Таким образом, в обоих случаях геометрические возможности горловины в тыльном направлении полностью не используются, а горловина гнезда предлагаемого устройства, выполняемая в этом направлении по параметру _min, компактнее, поскольку _min+_min<2_min, что с учетом конструктивных запасов обеспечивается смещением горловины относительно хвостовика на величину не более = c_p-c_p = 5. Нижняя граница величины смещений = 0,5(_min+_min)-_min = 2 вряд ли оправдана в реализации по конструктивно-технологическим соображениям. Заданный диапазон подвижности в поперечных направлениях и разнонаправленной ротации обеспечивается в любом случае.

Конструктивное исполнение предлагаемого устройства показано на чертеже.

Протез содержит голень 1, стопу 2, соединяющий их голеностопный шарнир 3, имеющий закрепленный в стопе 2 корпус 4 с гнездом 5 и горловиной 6, шаровую головку 7, привулканизированную эластомером 8 в гнезде 5 корпуса 4, хвостовик 9, адаптер 10 для крепления голени 1 через втулку 11 и другие детали сборки 12.

Горловина 6 выполнена заедино с гнездом 5 в корпусе 4, при этом ось 13 горловины 6 отклонена от оси 14 хвостовика 9 к пятке 15 стопы 2 для примера на угол около 5^o в исполнении конструкции, показанной на чертеже.

Со стороны стыка со стопой гнездо 5 имеет вторую горловину 16, закрытую заглушкой 17. Размеры шаровой головки 7-d₀, горловины 6-d₁, второй горловины 16-d₂ выполнены по соотношению d₁<d<d и удовлетворяют конструктивно-технологическим ограничениям, принятым для таких конструкций.

Обращенные друг к другу поверхность 18 адаптера 10 и поверхность 19 горловины 6 имеют контактные кромки 20 и соответственно 21, причем по кромке 21 установлена звукопоглощающая невыпадающая прокладка 22.

Хвостовик 9 шаровой головки 7 ввернут в нее до упора, как шпилька, по резьбе 23, которая с противоположной стороны шаровой головки 7 заглушена пробкой 24. Выше упорной площадки 25 хвостовик имеет лыски 26, по которым он, а затем адаптер 10 сориентирован в сагиттальной плоскости, установлен на прокладки 27 и закреплен на хвостовике 9 с помощью гайки 28 с пружинной шайбой 29 с возможной подвижностью адаптера 10 для регулировки зазоров 30 относительно корпуса 4.

При изготовлении голеностопного шарнира 3 шаровая головка 7 с хвостовиком 9 помещается в гнездо 5 через горловину 16, центрируется в гнезде 5, а хвостовик 9 снаружи технологически фиксируется относительно горловины 6, затем горловина 16 закрывается заглушкой 17.

В процессе сборки и настройки протеза регулировочные операции на голеностопном шарнире 3 при необходимости включают:

- во-первых, изменение объема движения за счет величины кругового зазора 30 между контактными кромками 20, 21 путем перемещения адаптера 10 и установки или снятия прокладок 27. Для обеспечения этого отсоединяется втулка 11 от голени 1 без нарушения угловой юстировки адаптера 10 в стыке со втулкой 11 и отворачивается гайка 28. По завершении работ осуществляется сборка в обратном порядке;

- во-вторых, в отдельных случаях корректировку жесткостных характеристик путем фиксации на проточке 31 адаптера 10 внутри контактной кромки 20 дополнительного упругого уплотнителя.

При ходьбе на протезе устройство работает в фазе опоры при перекате через стопу. При этом обеспечивается амортизирующая подвижность при переднем толчке в пределах зазоров 30 в подошвенном направлении, адаптация к условиям переката за счет поперечной и ротационной подвижности, амортизированный выбор зазоров 30 в тыльном направлении до упора кромки 20 в кромку 21 и задний толчок.

До настоящего времени изделия с высококачественными голеностопными шарнирами 3^х степенной подвижности в отечественном протезировании довольно редки. Предложенное устройство, учитывая опыт, накопленный при создании и эксплуатации прототипа, позволяет предполагать существенное расширение использования таких функциональных узлов, повышенной надежности и компактности.