BRPI0617743A2

BRPI0617743A2 - processo para realização de uma análise funcional em uma extremidade artificial

Info

Publication number: BRPI0617743A2
Application number: BRPI0617743-3A
Authority: BR
Inventors: Martin Pusch
Original assignee: Bock Healthcare Ip Gmbh
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2011-08-02
Also published as: CN101296673B; TW200716069A; DE102005051496A1; CA2627005C; US20080287834A1; RU2402995C2; DE502006007497D1; JP4885970B2; JP2009513198A; EP1940325A1; JP5730725B2; RU2008120663A; CA2627005A1; CN101296673A; US8251928B2; ATE474529T1; WO2007048374A1; JP2012050825A; EP1940325B1

Abstract

<B>PROCESSO PARA REALIZAçãO DE UMA ANáLI- SE FUNCIONAL EM UMA EXTREMIDADE ARTIFICIAL<D>. A presente invenção refere-se a um processo para realização de uma análise funcional para uma pessoa equipada com uma extremidade artificial (30), sendo que a extremidade artificial (30) é ajustável em uma função básica e está formada modularmente, com pelo menos uma parte funcional (33) desmontável, particularmente, para possibilitar uma função adicional. Para realizar a análise sem o uso de aparelhos e dispositivos de me- dição externos, complexos, uma disposição de sensor (33'), cujo tamanho corresponde às dimensões relevantes para a instalação da parte funcional, é montada no lugar da parte funcional (3) desmontável. A disposição de sensor (33') mede, então, as forças, acelerações e/ou torques que ocorrem durante o uso da extremidade artificial (30), a fim de otimizar o ajuste da função básica da extremidade artificial. A disposição de sensor (33') é subseqüentemente substituida pela parte funcional (33), sob conservação do ajuste otimizado.

Description

A presente invenção refere-se a um processo para realização deuma análise funcional em uma pessoa equipada com uma extremidade arti-ficial, sendo que a extremidade artificial é ajustável em uma função básica eestá formada modularmente, com pelo menos uma parte funcional desmon-tável, para possibilitar uma função adicional.

Extremidades artificiais estão em uso em modalidades altamentedesenvolvidas. Para as próteses, particularmente importantes sob os aspec-tos de segurança do paciente, para extremidades inferiores, sob inclusão deuma articulação de joelho artificial, são usadas tecnologias refinadas, porexemplo, para as funções "andar" e "ficar parado", que possibilitam, por umlado, uma parada segura e, por outro lado, uma seqüência de movimentosao andar, adaptada o melhor possível a uma marcha natural. Para esse fim,é necessário, por exemplo, levando em consideração a força de ativaçãonormal do paciente, por exemplo, através do movimento do coto da coxa,possibilitar um avanço completo da perna e, nesse caso, no entanto, evitarum encosto violento da parte de perna em um esbarro que limita o movimen-to de extensão. Nesse caso, são usados, opcionalmente, amortecimentosprogressivos, mas que só garantem a função desejada quando estão ajusta-dos corretamente em sua dosagem de amortecimento para o respectivo pa-ciente. O similar vale para dar início ao movimento de marcha a partir daposição parada e para a passagem da marcha para a parada segura.

Já é conhecido controlar a função de uma prótese desse tipo porsensores, que determinam a passagem de uma fase do movimento de mar-cha para uma outra fase ou a passagem do movimento de marcha para ummovimento de parada e inversamente, com base em forças, acelerações,torques ou similar medidos, e executam ajustes da prótese para a fase defunção seguinte. Um exemplo de uma prótese desse tipo é a prótese de per-na desenvolvida e comercializada pelo depositante sob a designação de C-Leg. Mas, também uma prótese desse tipo, altamente desenvolvida, neces-sita de procedimentos de ajuste, para otimizar a adaptação da função daprótese ao respectivo paciente. Esses ajustes podem ser realizados levandoem consideração as impressões subjetivas do paciente no uso da prótese.Mas, nesse caso, é desvantajoso que as impressões subjetivas do pacienteoscilam, e que praticamente não é possível uma quantificação das impres-sões. A otimização do ajuste da prótese precisa dar-se, portanto, de acordocom o princípio de tentativa e erro, para, desse modo, aproximar-se de umajuste otimizado.

São conhecidos dispositivos que possibilitam, de forma objetiva,uma análise de parada e marcha do paciente equipado com a prótese. Paraesse fim, são necessários sistemas de medição complexos e, portanto, ca-ros, que só podem ser oferecidos em alguns poucos laboratórios, por exem-plo, em centros de reabilitação. Para o ajuste-padrão de uma prótese pelomecânico de ortopedia esses sistemas de medição são inacessíveis, de mo·do que a adaptação-padrão dá-se sem a ajuda desses sistemas de medição,portanto, substancialmente, na base das impressões subjetivas do paciente.

A presente invenção tem por base a tarefa de possibilitar umaanálise funcional de uma extremidade artificial, sem aparelhos de mediçãocomplexos.

Para solução dessa tarefa, um processo do tipo mencionado ini-cialmente está caracterizado de acordo com a invenção pelo fato de que, emvez da parte funcional desmontável, é montada uma disposição de sensor,adaptada às dimensões relevantes para a montagem da parte funcional, quecom a disposição de sensor podem ser medidos forças, acelerações e/ou tor-que durante o uso da extremidade artificial e usados para o ajuste da funçãobásica da extremidade artificial, e que a disposição de sensor é subseqüen-temente substituída pela parte funcional, sob conservação do ajuste otimizado.

A presente invenção possibilita, desse modo, uma realização demedições na prótese completamente apta para a função, que está previstapara o uso pelo paciente e está adaptada ao paciente. Por esse motivo, aprótese pode ser usada pelo paciente por qualquer período longo desejado,com a disposição de sensor embutida, para poder verificar, pela avaliaçãodos valores de medição, se o ajuste da prótese ainda é otimizável e se, porexemplo, no caso de um uso mais longo da prótese, ocorrem modificaçõesdo comportamento de marcha do paciente e que, portanto, seriam conveni-entes outros ajustes da prótese.

É nisso que reside a diferença essencial em relação a prótesesde medição especiais, que são usadas normalmente, para obter primeirosvalores de medição para um paciente, para produção de uma prótese ade-quada. Uma prótese de medição desse tipo não está adaptada individual-mente ao paciente e, desse modo, só pode servir para obtenção de primei-ros pontos de orientação para o paciente específico. Por outro lado, de acor-do com a invenção, a prótese produzida para o paciente e totalmente adap-tada é usada em plena capacidade de função no que se refere à função bá-sica da prótese.

Por uma disposição de sensor, formada de modo compacto e quedetermina dados confiáveis, no âmbito da invenção é possível desmontar umaparte funcional da prótese prevista para uma função adicional e substituir amesma por uma disposição de sensor, adaptada em suas dimensões de monta-gem. Naturalmente, nesse caso, a disposição de sensor precisa estar formadade tal modo que para as medições ela não necessita de movimentos relativosperceptíveis para o uso. Por esse motivo, é preferida a formação da disposiçãode sensor com tiras de medição, elementos piezo ou similar, nos quais movimen-tos relativos ou deformações no âmbito de frações de um milímetro são suficien-tes para a geração dos sinais de medição.

Um exemplo para uma parte funcional desmontável em uma pró-tese de perna é um adaptador rotativo, que é usado imediatamente acima daarticulação do joelho, para possibilitar, particularmente ao sentar, uma rota-ção da perna em relação à coxa, com o que é facilitada, por exemplo, umaposição sentada com pernas cruzadas. Para a realização da análise funcio-nal, o paciente pode dispensar, com conforto, essa função adicional, quenão influencia a função básica da prótese de perna, a saber, durante o pro-cesso de andar e durante o estado de ficar de pé. Mas, naturalmente, tam-bém é possível, em uma prótese formada de modo modular, encurtar a peçatubular que forma a parte de perna e a parte de coxa exatamente pela medi-da que é necessária para a montagem da disposição de sensor. No caso deuma desmontagem da disposição de sensor, pode, então, ser unido porflange uma peça de prolongamento à peça tubular ou a peça tubular podeser substituída por uma peça tubular mais longa.

A parte funcional substituída pela disposição de sensor tambémpode ser uma peça de módulo de suporte, tal como, por exemplo, um módu-lo tubular. A peça modular substituída não é determinante para a função bá-sica, tal como seria, por exemplo, uma articulação de joelho ou a parte deum pé artificial que determina o processo de rolamento. Desse modo, a dis-posição de sensor também pode estar formada em combinação com umaparte de módulo restante, sendo que o peso e a distribuição de peso devemcorresponder substancialmente ao da peça de módulo substituída. Um e-xemplo de uma disposição de sensor desse tipo é um sensor de mediçãocom um tubo de perna restante, com o que é substituído um tubo de pernacompleto de uma prótese de perna.

Embora na descrição acima tenha sido feita referência, em pri-meira linha, a uma prótese para uma extremidade inferior, é perfeitamenteconcebível que a invenção também pode ser usada, com vantagem, para ouso de próteses para as extremidades superiores, portanto próteses de bra-ço, próteses de mão e próteses de ombro.

Em todos os casos, podem ser obtidos pela própria disposiçãode sensor ou também por sensores inseridos adicionalmente na prótese da-dos de medição adicionais, tais como, por exemplo, velocidades de rotação,posições angulares e modificações angulares etc.

A invenção é explicada a seguir mais detalhadamente por meiode uma modalidade representada no desenho e pela descrição de uma dis-posição de sensor particularmente apropriada para a execução da invenção.Mostram:

Figura 1 uma vista lateral em perspectiva sobre uma primeiraparte de uma disposição de sensor;

Figura 2 uma vista em perspectiva, obliquamente por baixo, so-bre a primeira parte de acordo com a figura 1;

Figura 3 uma vista lateral em perspectiva da segunda parte deuma disposição de sensor;

Figura 4 uma vista em perspectiva, obliquamente por baixo, dasegunda parte de acordo com a figura 3;

Figura 5 uma vista lateral em perspectiva da disposição de sen-sor composta pelas duas partes;

Figura 6 uma vista em perspectiva, obliquamente por baixo, dadisposição de sensor de acordo com a figura 5;

Figura 7 uma representação em corte esquemática da disposi-ção de sensor para uma carga axial (direção z), com uma representaçãoesquemática de regiões de compressão em forma de linhas sobre o segundoflange;

Figura 8 uma representação de acordo com a figura 7 para umtorque em torno de um eixo horizontal (eixo x);

Figura 9 uma representação esquemática de acordo com a figu-ra 7 para a carga de uma força lateral;

Figura 10 uma representação esquemática de acordo com a fi-gura 7 para um torque em torno de um eixo vertical (eixo z);

Figura 11 uma vista lateral de uma prótese de perna com umadaptador de rotação;

Figura 12 uma vista lateral de acordo com a figura 11, na qual oadaptador de rotação foi substituído pela disposição de sensor de acordocom as figuras 1 a 10.

As figuras 1 a 6 ilustram a formação de uma modalidade de umadisposição de sensor de acordo com a invenção. A mesma consiste em umaprimeira parte 1, que está constituída de uma conexão 2 cilíndrica, em formade chapéu, e um flange 3 quadrado, que se anexa à mesma. O flange 3quadrado apresenta furos de passagem 4 em seus cantos para parafusos defixação (não representados).

A conexão 2 em forma de chapéu está formada com uma paredede proteção 5, na qual se encontram furos roscados 6, em cada caso, deslo-cados por um ângulo de rotação de 90°. A conexão 2 em forma de chapéuapresenta em seu lado superior um fundo 7 cilíndrico de base circular e emseu lado inferior um rebordo 8 em forma de coroa circular, que está unidoem uma só peça com o flange 3 quadrado e reforça o mesmo.

A figura 2 ilustra que a conexão 2 em forma de chapéu apresen-ta um espaço de alojamento 9 formado de modo aproximadamente retangu-lar, que serve para o alojamento de um adaptador de ajuste, que apresentaquatro superfícies de ajuste situadas obliquamente, contra as quais se com-primem os parafusos de ajuste aparafusados através dos furos roscados 6.

Um adaptador de ajuste 10 desse tipo está formado na segundaparte 11 da disposição de sensor. A segunda parte 11 apresenta um segun-do flange 12 quadrado, cujas medidas correspondem às medidas do primei-ro flange 3. Os dois flanges 3, 12 estão unidos um ao outro por nervuras 13formadas em uma só peça na segunda parte, que nos cantos do segundoflange 12 estendem-se para baixo, de modo que as nervuras apóiam-se so-bre o primeiro flange 3 radialmente por fora da conexão 12 em forma dechapéu. As nervuras 13 estão dotadas, em cada caso, de um furo cego ros-cado a partir de seu lado inferior, que podem estar alinhados com os furosde passagem 4 do primeiro flange 3.

As figuras 3 e 4 mostram, ainda, que as nervuras 12 apresentamuma seção transversal retangular e que se estreitam em direção às suasextremidades livres, portanto, para baixo, por uma obliqüidade 16 apontadapara um espaço intermediário 15 entre duas nervuras 13.

O adaptador de ajuste 10 encontra-se no lado superior 17 dosegundo flange 12, afastado das nervuras. Ele está formado, de modo co-nhecido, na forma de um tronco de pirâmide invertido e, desse modo, apre-senta quatro superfícies de ajuste 18 planas, estendidas obliquamente, quepodem interagir com parafusos de ajuste, para fins de ajuste. O adaptadorde ajuste 10 passa para um pedestal 19 com diâmetro ampliado, que comuma superfície curvada produz uma passagem para o segundo flange 12quadrado.

O adaptador de ajuste 10 forma uma segunda conexão da dis-posição de sensor. Entre essa segunda conexão 10 e as nervuras 13 dispos-tas nos cantos do segundo flange 12 encontra-se, desse modo, na direçãodiagonal do segundo flange 12 quadrado, em cada caso, uma cavidade 20na forma de um furo de passagem, pela qual pode ser influenciada a forma-ção, descrita mais detalhadamente abaixo, de regiões de compressão ouexpansão.

As figuras 5 e 6 mostram a disposição de sensor composta dasduas partes 1, 11, em estado montado (mas sem parafusos de fixação). Po-de ser visto que entre o espaço de alojamento 9 da primeira conexão e oadaptador de ajuste 10, que forma a segunda conexão, é necessária umaaltura de construção de apenas 2 a 3 cm.

As figuras 7 a 10 mostram, esquematicamente, em cada caso, umcorte vertical pela disposição de sensor de acordo com as figuras 1 a 6, mascom uma representação esquemática das tiras de edição de expansão 21 co-ladas sobre as duas superfícies do flange 12 como elementos de sensor.

A vista de cima, que se encontra, em cada caso, sob as figuras 7a 10, ilustra o posicionamento das tiras de medição de alongamento 21, detal modo que elas são modificadas em seu comprimento por regiões decompressão 22 ou regiões de expansão 23 em forma de linha, de modo queresulta uma resistência modificada.

A figura 7 ilustra o caso de uma solicitação de força na direção z,portanto, na direção axial de uma prótese de esqueleto tubular para umaperna. As tiras de medição de alongamento 21, que se encontram no ladosuperior 17 do segundo flange 12, encontram-se, nesse caso, em regiões decompressão 22, que se estendem em forma de linha dos furos de passagem20, paralelamente às bordas do segundo flange 12, em cada caso, à bordaadjacente. As tiras de medição de alongamento 21, alinhadas de modo cor-respondente, modificam, desse modo, seu valor de resistência na direção dacompressão.

De acordo com a figura 8, o adaptador de ajuste 10 é solicitadocom um torque em torno de um eixo situado perpendicularmente ao plano dodesenho (direção χ). O torque leva a tira de medição de alongamento 21,que se encontra no lado superior 17, a uma compressão no lado para o qualo torque está dirigido (compare a seta Mx inscrita na figura 8), enquanto nolado oposto, ele leva à formação de regiões de expansão 23.

A figura 9 mostra uma força lateral que atua sobre o adaptador de ajuste 10 no plano de desenho (direção y), pela qual são formadas asregiões de expansão 23 e regiões de compressão 22, que se encontramperpendicularmente à força de solicitação, enquanto as tiras de medição dealongamento 21 restantes sobre o lado superior 17 do segundo fIange 12ficam sem sinal de medição. Em um torque Mz em ação, representado na figura 10, formam-se na direção z, em cada cavidade 20, uma região de compressão 23 e umaregião de expansão 22, sendo que, vista na direção do torque Mz, a região,de compressão 23 avança à frente da região de expansão 22 por, em cadacaso, 90°.

Por meio dos exemplos representados é visível que com as tirasde medição de alongamento 21 como elementos de sensor, as diversas for-ças e torques que ocorrem são claramente detectáveis.

As tiras de medição de alongamento 21 no lado inferior do se-gundo fIange 12 produzem, em cada caso, sinais, que são complementares aos sinais das tiras de medição de alongamento 21 no lado superior 17 dosegundo flange 12, de modo que, a uma adição apropriada, elas podem con-tribuir para um sinal de medição intensificado.

A figura 11 mostra uma prótese de perna 30 conhecida, com umfunil de alojamento 31 para um coto de coxa. No funil de alojamento está inserido um forro 32 compatível com a pele, que produz um contato livre dequeixas com o coto da coxa.

Na extremidade inferior do funil de alojamento 31 está ligado umadaptador de rotação através de uma pirâmide de ajuste usual. A ligação doadaptador de rotação 33 com uma parte de perna 34 dá-se igualmente atra- vés de uma pirâmide de ajuste.

A parte de perna 34 está formada como parte de prótese contro-lada por computador, tal como é conhecido sob a designação de "C-Leg" daOtto Bock HeaIthCare GmbH. A parte de perna 34 contém uma articulaçãode joelho 35 policêntrica, que está formada de modo conhecido como cor-rente de quatro articulações. À parte de perna 34 anexa-se, para baixo, umtubo modular 36, que estabelece uma ligação com um pé artificial 37, semarticulação, cuja estrutura possível também é conhecida e não precisa serexplicada mais detalhadamente aqui. Tanto o pé artificial 37 como também aprótese de perna estão dotados de um revestimento cosmético 38, 39.

A função principal da prótese 30 consiste em possibilitar umcomportamento de marcha o mais natural possível e uma posição paradasegura, bem como um ato de sentar confortável para o usuário individual daprótese 30. O adaptador de rotação 33 está travado durante a função princi-pal da prótese 30 e pode ser destravado quando nenhuma carga é exercidasobre a parte de perna 34. Pelo adaptador de rotação 33 a perna da prótese30 pode ser girada em relação à coxa, particularmente, quando o usuário daprótese 30 está sentado.

Para a adaptação da prótese 30 e, opcionalmente, em um está-gio posterior para a análise da prótese 30, o adaptador de rotação 33 podeser substituído pela disposição de sensor, aqui designada com 33', tal comofoi explicada nas figuras 1 a 10. Pela troca do adaptador de rotação 33 peladisposição de sensor 33' a função básica da prótese 30 permanece inaltera-da, quando as medidas de montagem da disposição de sensor 33' corres-pondem às do adaptador de rotação 33. Apenas a função adicional da rota-ção da perna em relação à coxa é suprimida, com o que, no entanto, a fun-ção principal da prótese 30, a saber, o comportamento ao andar, parar esentar não é prejudicada. Por meio da disposição de sensor 33', podem, por-tanto, ser determinados os dados necessários para uma avaliação da funçãoda prótese 33 na prótese 30, individualmente adaptada ao paciente e complena capacidade de função. A disposição de sensor 33' é, nesse caso, tãoútil para a primeira adaptação da prótese, portanto para um uso de curtoprazo, como para uma análise de longo prazo dos movimentos do pacientecom a prótese 30 adaptada e ajustada especialmente para o mesmo.

Claims

1. Processo para realização de uma análise funcional em umapessoa equipada com uma extremidade artificial (30), sendo que a extremi-dade artificial (30) é ajustável em uma função básica e está formada modu-larmente, com pelo menos uma parte funcional (33) desmontável, particu-larmente, para possibilitar uma função adicional, caracterizado pelo fato deque, em vez da parte funcional (33) desmontável, é montada uma disposiçãode sensor (33'), adaptada às dimensões relevantes para a montagem daparte funcional, que com a disposição de sensor (33') são medidas forças,acelerações e/ou torques durante o uso da extremidade artificial (30) e sãousados para otimização do ajuste da função básica da extremidade artificiale que a disposição de sensor (33') é subseqüentemente substituída pela par-te funcional (33), sob conservação do ajuste otimizado.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que como extremidade artificial (30) é usada uma prótese de perna.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que a disposição de sensor (33') é adaptada às dimensões de umadaptador de rotação (33), disposto acima de uma articulação de joelho arti-ficial.