Протез коленного сустава

СОЮ.3 СОВЕСКИХСОЦИАЛ ИС ГИНЕ СКИРЕСГ)УБЛИК 17793 61 Р 2/64 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ 14 ТВЕДОМСТВО СССР(56) Каталог " Бюл. М. 15канское пртезист"смуратов мышл нное обье Р. Карим цо Вос 1, модель ,3 К 1, ФРГ го сусЦель - унции, ематименьи, пр овани оверх ез ко хнее 1 задние 8 ежду со ев и при ротеза полнено, сис иков),1 аналогом (прототихзвенный коленный зводящийся фирмой жащий верхнее, нижее звенья, шарнирно собой, ограничитель присоединительные Изобретение относи протезам и приспосоЬл ния их на теле, коленны Известны конструкц коленных модулей, пре использования в сгставе пример, коленный модул дя щейся фирмой Великобритания, колен"ОПо ВосИ ФРГ, тся к медицине ениям для крепл м сусгавам,ии четырехзвенных дназначенных для протеза бедра, наь 019144, произво"В атс Ь 1 огс)" ые модули фирмы Наиболее близкиьпом) является четырмодуль М ЗК 21, проиОпо ВосК" ФРГ, содернее, передние и заднсоединенные междуповорота звеньев иэлементы модуля.К недостаткам прсти: применение для тотипа можно отнесоединения звеньев(54) ПРОТЕЗ КОЛЕННОГО СУСТАВ (57) Использование: протез коленн тава, ортопедия и протезостроение повышение технологи ности конс уменьшение массы, обеспечение ки ческого коленооткидн эго эффекта шение энергозатрат при пользояа расширении возможности испсль протеза при хождении по неровной ности, Сущность изобретения: пр ленного сустава содержит вер нижнее 2, переднее 7 (передние) и звенья, ширнирно соединенные м бой, ограничитель 9 поворота звень соединительные элементы и шарнирное соединени звеньев вы на сферических шарни ах (наприм пользованием специальных подши элементы конструкции, воспринимающие преимущественно иэгибные нагрузки при отсутствии значительных контактных напряжений, выполнены из материала с низкой плотностью (например, фитинги верхнего и нижнего звеньев и заднее звено из сплава Д 16 Т), переднее звено наклонено в сагитальной плоскости кзади на угол не меньший, чем угол между линией тазобедренный шарнир - носок стопь 4 и вертикалью, нижнее звено выполнено длиннее верхнего, причем соотношение длин верхнего и нижнего звеньев такое, что обеспечивается наклон заднего звена кзади, переднее звено выполнено большей длины, чем остальные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала (например, полиуретана), расположен на оси шарниров, соединяющих переднее и верхнее звенья, с возможностью взаимодействия со специальным упором, выполненным на заднем звене, присоединительные элементы модуля выполнены в виде отдельных деталей и установлены в отверстиях фитингов верхнего и нижнего звеньев, 3 ил, 1779362510 15 20 25 30 35 40 50 конструкции цилиндрических (с одной степенью свободы) шарниров, выполненных в виде конических втулок, взаимодействующих с конусами, что требует очень высокой степени точности изготовления и, следовательно, повышенных затрат в производстве; выполнение звеньев модуля преимущественно (за исключением нескольких деталей) из титанового сплава, что кроме увеличения стоимости(высокая цена титана) невольно приводит к нерациональному использованию материала и, следовательно, к увеличению массы (титановые сплавы обладают очень высокой прочностью, использование которой не представляется возможным, так как не все элементы конструкции достаточно нагружены); соотношение длин звеньев, примененное в прототипе, позволяет достигать уменьшения функциональной длины протеза на величину около 15% от длины переднего звена при мекзвенном угле бедро-голень 120, причем уменьшение функциональной длины происходит очень плавно, т,е. основное п реимущество (умен ьшение фун кционал ьной длины) может быть эффективно только при хождении по достаточно плоской поверхности; кроме того, характер изменения величины функциональной длины (фиг, 3) .предопределяет возникновение, в фазе заднего толчка, дополнительной силы (за счет незначительного увеличения функциональной длины в начале) вращающий голень на сгибание (так как величина изменения межзвенного угла в зоне перехода кривой с увеличения функциональной длины на уменьшение больше, чем угол между линией шарнир - кончик стопы и голенью), такая особенность требует увеличение мощности голенооткидного ус ройства, ухудшает косметические характеристики и динамику ходьбы на протезе; конструктивное исполнение ограничителя поворота звеньев в виде дополнительных элементов, выполненных на деталях, усложняет изготовление, кроме того, выполнение ограничителя с возможностью регулирования малоопоавдано, так как позволяет изменить подкасоустоичивость в очень ограниченных пределах, в то же время, выполнение модуля смаксимально достижимыми (пределами регулировки подкосоустойчивостью не оказывает отрицательного влияния на характеристики протеза; к недостакам можно отнести и выполнение присоединительных элементов замонолит с фитингами верхнего и нижнего звеньев, так как это ограничивает воэможности рационального применения материалов (слишком различный характер нагружения у фитингов и у присоединительных элеменпгов) и, естественно, усложняет производство, понижает технологичность конструкции.Целью изобретения является повышение технологичности конструкции, уменьшение массы, обеспечение кинематического голенооткидного эффекта и уменьшение энергозатрат при пользовании, при расширении возможности использования протеза при хождении по неровной поверхности.Укаэанные цели достигаются тем, что в четырехзвенном коленном модуле, содержащем верхнее, нижнее, переднее (передние) и заднее звенья, шарнирно соединенные между собой, ограничитель поворота звеньев и присоединительные элементы модуля, шарнирное соединение звеньев выполнено на сферических шарнирах(например, с использованием специальных подшипников серий Ш или ШС), что позволяет обеспечить сборку и функционирование модуля при значительно меньшей, чем в прототипе, потребной точности выполнения деталей; элементы конструкции, воспринимающие преимущественно изгибные нагрузки при отсутствии значительных контактных напрякений, выполнены из материала с низкой плотностью (например, фитинги верхнего и нижнего звена и заднее звено из высокопрочного термообработанного сплава Д 16 Т), что позволяет получить выигрыш в массе по сравнению с деталями из титанового сплава за счет меньшей плотности - прямой выигрыш в зоннах, где материал недогружен и выигрыш за счет возможности увеличения поперечника сечения в зонах, нагруженных преимущественно изгибом (момент сопротивления сечения при изгибе пропорционален кубу поперечного линейного размера, а объем и, следовательно масса, квадрату), таким образом, возможно достижение двух преимуществ - снижение массы и повышение технологичности за счет лучшей обрабатываемости алюминиевых сплавов; элементы модуля соотносятся следующим образом; переднее звено наклонено в сагитальной плоскости на угол не меньший, чем угол между линией тазобедренный шарнир - носок стопы и вертикалью, нижнее звено выполнено длинее верхнего, причем соотношение длин верхнего и нижнего звеньев такое, что обеспечивается наклон заднего звена кзади, переднее звено выполнено большей длины, чем остАльные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала (например, полиуретана), расположен на оси шарниров, соединя 17793625 10 15 20 25 30 35 40 45 ющих переднее и верхнее звенья с возможностью взаимодейстрия со сп циальным упором, выполненным на эад-.ем звене, этим самым удается упростить ко структивное исполнение ограничителя по зорота, используя основные элементы модуля без существенного их изменения; присоедини- тельные элементы модуля выпогнены в виде отдельных деталей и установлены в отверстиях фитингов верхнего л нижнего звеньев, что позволяет зыполнить их из различных материалов (например, митинги из алюминиевого сплава, а присоединительные детали из титана), т.е. более выгодно испольэовать свойства материалов и, следовательно, кроме повышения технологичности за счет раздель ого изготовления деталей, добиться сни кения мас:ы.На фиг, 1 изображен протез коленного сустава; на фиг, 2 - шаонирное соединение звеньев протеза; на ф г, 3 - кризые зависимостей изменения функциональной длины протеза (в процентах от длины переднего звена) от изменения межзвенноо угла бедро - голень (в градусах, при выпрямленном протезе угол 180), сплошная линия - характеристика протеза, штоиховая - прототипа, вверх - уменьшение функциональной длины, вниз - увеличение.Протез коленногс сустава содержит верхнее 1 и нижнее 2 звенья, выполненные в виде фитингов 3 и 4 соответственно, шарнирно соединенные посредством подшипников 5 и осей б с передними 7 и задними 8 звеньями, ограничителповоро 1 а звеньев, выполненный в виде егулки 9, надетой на ось б, взаимодействующей со специальным упором 10 на заднем звене 8, кроме того, протез, протез снабжен присоединитель- ными элементами: фик:втором 1 1, опорой - для голени (на чертежах не показана), болтом 12, шайбой 13, шиной 14 и гайкой - для бедра (на чертежах не показано). Протез коленного сустава обеспечивает устойчивое положение протезированного в выпрямленном положении протеза (соответствует положению на фиг. 1) за счет взаимодействия втулки 9 и упора 10, ограничивающих взаимное перемещение звеньев 1, 2, 7 и 8; позволяет осуществить изменение межзвенного угла бедро - голень при шагании эа счет взаимного перемещения звеньев 1, 2, 7 и 8 за счет поворота на подшипниках 5.Применение изобретения позволит упростить и удешевить производство. обеспечить улучшение косметических и динамических характеристик протеза, облегчить хождение на протезе. Изготовленный образец коленного модуля по предлагаемому изобретению был изготовлен на обычном универсальном оборудовании без применения сложных технологий и позволил (по сравнению с прототипом) снизить массу с 500 до 250 г, оказался удобным в эксплуатации (при опытном протезировании с использованием предлагаемой конструкции),Формула изобретения Протез коленного сустава, содержащий верхнее, нижнее, переднее и заднее звенья, шарнирно соединенные между собой, ограничитель поворота звеньев и присоедини- тельные элементы протеза, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат при пользовании путем обеспечения кинематического голенооткидного эффекта, шарнирное соединение звеньев выполнено в виде сферического шарнира, причем переднее звено наклонено в сагитгальной плоскости кзади на угол, равный или больший угла между линией тазобедренный шарнир - носок стопы и вертикалью, нижнее звено выполнено длинее верхнего для обеспечения наклона заднего звена кзади, при этом переднее звено выполнено большей длины, чем остальные, верхнее и нижнее звенья расположены горизонтально, ограничитель поворота звеньев выполнен в виде втулки из упругого материала, расположен на оси шарниров, соединяющих переднее и верхнее звенья, с возможностью взаимодействия с упором, выполненным на заднем звене, а присоединительные элементы протеза установлены в отверстиях фитингов верхнего и нижнего звена.1779362 о% Ю Составитель М.Дусмуратовор С,Кулакова Техред М.Моргентал Корректор И,филат Ре роизводственно-издательский комбинат "Патент город, ул.Гагарина, 1 аз 4401 ВНИИП Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45