искусственная стопа

Формула изобретения

Искусственная стопа, содержащая вкладыш, выполненный в виде упругого рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, голеностопный опорный элемент, отличающаяся тем, что в нее введен несущий элемент из композиционного материала, выполненный в виде пластины, края которой загнуты с образованием опорных площадок в пяточной области и области плюснефалангового сочленения, при этом вкладыш также выполнен с опорными площадками, параллельными площадкам несущего элемента, причем между несущим элементом и вкладышем расположен амортизирующий элемент, фиксированный при помощи винтов, установленных на опорных площадках несущего элемента, а голеностопный опорный элемент установлен на поверхности несущего элемента.

Описание изобретения к патенту

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). 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 площадок 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 движения для улучшения биомеханических характеристик ходьбы и надежности эксплуатации стопы.

При разработке протезов требуется соединение элементов стоп с обеспечением взаимной их подвижности при ослаблении действия нагрузки на культю инвалида в течение всего цикла движения и кратковременного резкого возрастания нагрузки до стопорения взаимному перемещению элементов протеза.

Известен протез стопы из упругого гибкого эластомера, отлитого в виде стопы человека. Внутри массы эластомера находится сердцевина в виде рамки из полимера, устройство, прикрепляющее рамку к протезу нижней конечности, устройство, соединяющее верхнюю и нижнюю части (пат. США 5376140, 27.12.1994 г. ).

Недостатком известного протеза является то, что не обеспечивается регулирование его жесткости для пациентов с различным весом, а эластомер в районе метатарзального сустава не обеспечивает возрастания усилия, необходимого при ходьбе, что не позволяет пациенту иметь устойчивую походку.

Известен протез стопы, который содержит большеберцовую кость, заднюю часть стопы с таранной костью, поверхность которой контактирует с поверхностью большеберцовой кости, эластичную связку, соединяющую большеберцовую кость и заднюю часть стопы (пат. США 5376139, от 27.12.1994 г.).

Недостатком такого протеза является то, что затруднена регулировка жесткостных характеристик устройства (угол поворота момент), необходимых для учета индивидуальных особенностей пациентов, требуется введение дополнительного стопорящего устройства при крайних положениях отклонения голеностопа, не исключено проскальзывание контактирующих поверхностей при повороте в сагиттальной и фронтальной плоскостях, что создает неуверенность при ходьбе пациента, а также сложность формы большеберцовой и таранной костей, имеющих криволинейную поверхность, т.е. требуется дорогостоящая пресс-форма или форма для литья.

Наиболее близким аналогом предложенной искусственной стопы является искусственная стопа, содержащая вкладыш, выполненный в виде упругорессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, голеностопный опорный элемент (см. авт. свид. СССР 1801417, 15.03.1991 г.).

К недостаткам известной искусственной стопы относятся следующие:

- неудовлетворительные биомеханические характеристики ходьбы;

- недостаточная эксплуатационная надежность;

- отсутствие регулировочных элементов для обеспечения требуемого углового перемещения во фронтальной и сагиттальной плоскостях, возможности регулирования жесткостных характеристик устройства в заданных пределах при безударном сопротивлении в конце хода.

Задачей предлагаемой искусственной стопы является обеспечение улучшения биомеханических характеристик ходьбы за счет регулирования положения стопы во фронтальной и сагиттальной плоскостях, повышение эксплуатационной надежности, обеспечение возможности регулирования жесткостных характеристик устройства.

Поставленные задачи решены предлагаемой искусственной стопой за счет того, что известная искусственная стопа, содержащая вкладыш, выполненный в виде упругого рессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки, амортизирующий элемент, голеностопный опорный элемент, отличается тем, что в нее введен несущий элемент из композиционного материала, выполненный в виде пластины, края которой загнуты с образованием опорных площадок в пяточной области и области плюснефалангового сочленения, при этом вкладыш также выполнен с опорными площадками, параллельными площадкам несущего элемента, причем между несущим элементом и вкладышем расположен амортизирующий элемент, фиксированный при помощи винтов, установленных на опорных площадках несущего элемента, а голеностопный опорный элемент установлен на поверхности несущего элемента.

Для получения ожидаемого технического результата в предлагаемое изобретение введен амортизирующий элемент из эластомера различной жесткости, что дает возможность изменять жесткостные характеристики стопы в широких пределах, обеспечивая индивидуальные запросы инвалидов.

Искусственная стопа (фиг.1) содержит вкладыш 1, выполненный в виде упругорессорного элемента и расположенный внутри эластичной облицовки 2, амортизирующий элемент 3, голеностопный опорный элемент 4. В стопу введен несущий элемент 5 из композиционного материала, например композита, углепластика, стеклопластика, стеклотрубки, выполненный в виде пластины, края которой загнуты с образованием опорных площадок 6, 7 в пяточной области и области плюснефалангового сочленения, при этом вкладыш 1 также выполнен с опорными площадками 6, 7 несущего элемента. Между несущим элементом 5 и вкладышем 1 расположен амортизирующий элемент 3, фиксированный при помощи винтов 10, 11, установленных на опорных площадках несущего элемента, а голеностопный опорный элемент 4 установлен на поверхности несущего элемента.

Винты 10, 11 расположены в сагиттальной плоскости в посадочных отверстиях на несущем элементе. Винт 10 ориентирован на пяточный отдел стопы, а винт 11 - на зону переката стопы. Вкладыш 1 изогнут по форме свода стопы. Выполнение опорных площадок 7, 9 и крепление амортизирующего элемента 3 при помощи винта 11 позволяет смоделировать работу плюснефалангового сочленения, так называемого сустава Шопаровского. Сменный амортизационный элемент позволяет использовать весь номенклатурный ряд протезов для разных весовых категорий людей, имеющих разные виды жизнедеятельности. Регулировочными винтами 10, 11 возможно обеспечивать нормированные углы в сагиттальной плоскости. Во фронтальной плоскости возможность угловых перемещений обеспечивается за счет амортизационного элемента 3 и облицовки протеза стопы.

Амортизационный элемент 3 выполнен из резины, сменным и выполняет амортизационные функции, которые меняются за счет воздействия регулировочных винтов 10, 11. Выполнение несущего элемента из композиционного материала 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 4, 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 вначале фазы опоры стопа недостаточно подвижна, то заменяет амортизирующий элемент или ослабляет винты 10, 11, делая его менее жестким. Если фронтальные движения в стопе недостаточны, т.е. опора идет преимущественно на край стопы (наружный или внутренний), то заменяют амортизирующий элемент или ослабляют винты 10, 11. Если перекат через стопу чрезмерно трудный, то заменяют амортизирующий элемент 3 на менее жесткий или ослабляют винт 10.

Предлагаемая стопа обладает возможностью регулирования углов установки стопы во фронтальной и сагиттальной плоскостях, что позволит улучшить биомеханические характеристики походки инвалида, а также увеличить функциональную надежность стопы.