CN101938960A - 用于分解竖向负荷的膝盖人机工程学装置 - Google Patents
用于分解竖向负荷的膝盖人机工程学装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种装置包括股骨的支撑(1)和胫骨的支撑(2),它们通过侧面的铰合部和一或两个中间的铰合部连接在一起。存在于每个股骨臂(1.1、1.2)的圆形的远端上的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和开口(1.9、1.10)、以及存在于每个胫骨臂(2.1、2.2)的圆形的近端上的开口(2.4、2.5、2.6)和销钉(2.7、2.8),构成侧面的铰合部和近端的中间的铰合部。中间的胫骨臂可以分为两个部分:连接到胫骨的板块(2.11)的固定的中间的胫骨臂(2.12),以及通过远端的中间的铰合部固定到固定的中间的胫骨臂(2.12)的自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)。销钉(1.5、1.6、1.7、1.8、2.15、2.17)固定到板块(4、5)。本装置能够分解机械元件上的负荷,因此避免施加重量压力在由于病理学或者损伤导致的有缺陷的结构上。
Description
技术领域
该装置可被用于医学部门,作为支撑竖向负荷的膝盖支具,竖向负荷轴向地传递在软骨上。
背景技术
膝盖是下肢的中间关节。它的自由范围度允许弯曲-伸展运动。
关节的力学是复杂的,并且执行的这种类型的运动直接涉及膝盖的开度角。如果我们使伸展的下肢做为起点,小腿执行超过第一个25-30°的弯曲的纯旋转动作。从那个角度开始,一直到最大弯曲(大约135°),有旋转和滑动双重运动。更具体地说,在胫骨的托盘上的股骨髁初始一般的旋转之后,在弯曲运动进行时,滑动相对于旋转变成渐增地前进并占主导地位。关节的这样滑动运动被认为是旋转平移(roto-traslatory)。
而且,在弯曲-伸展期间,膝盖的横向和中间区室的不同解剖构造、引导胫骨相对股骨的自动的纵向旋转,一些作者估计为大约20度。
膝盖支具在遭受损伤后,针对包含膝盖的横向运动。
一般而言,普通的膝盖支具由股骨的支撑和胫骨的支撑组成。股骨的支撑包括侧面的股骨臂和中间的股骨臂,它们通过带子被固定到大腿,与它的纵向轴线平行。胫骨的支撑包含侧面的胫骨臂和中间的胫骨臂,它们通过带子被固定到小腿,与它的纵向轴线平行。
每个股骨臂在膝盖水平面通过铰合部和相应的胫骨臂联合,施加它的运动到整个关节。
参看图1和2,膝关节的更多完全分析示出了,按照关节面的圆形,仅仅有关节中的两个接触点(覆盖软骨);一个在股骨髁和中间区室中的胫骨托盘之间(A点),另一个在股骨髁和横向区室中的胫骨托盘之间(B点)。
因此,健康的膝盖总是保持在关节面之间的两个接触点,它们的距离保持完美地恒定。
当损伤和/或病理学影响例如韧带、半月板或者退化的关节软骨的关节部件的正常功能时,关节面之间的距离比率被折中,并且因此阻止了整个膝盖的正常功能。对交叉韧带造成的伤害不允许在弯曲-伸展期间、在胫骨的托盘上的股骨髁的旋转和滑动运动的适当控制。因此,发生了关节面的异常摩擦,并且磨损了软骨。
所有已知装置施加到关节的它们的轨线。如果该轨线不符合生理学的一个,传统的装置将在它自己的轨线上拖拉关节,因此在关节内部产生更多的拉伸,拉伸被传递到通过条件和/或损伤已经削弱的器官结构。
许多专利已经研究过这个问题,包括欧洲专利No.0361405、专利No.WO84/03433、专利No.WO92/15264和专利No.WO97/38759的申请。尤其是,专利No.WO97/38759描述了铰合部,其特征在于旋转平移运动。铰合部由两个板块组成,它们能够一个在另一个之上地自由旋转,每个装备有股骨臂和胫骨臂。第一板块具有两个开口,一个开口放置在中心,另一个开口在周围。该中心开口具有矩形形状,具有优选地圆形的远端。它的近端与位于板块本身中心的孔口一致。中心开口从这个中心孔口开始,并且沿着与胫骨臂的对称轴线一致的″a″轴线、开始朝向板块的外围。这第二开口的末端位于″b″轴线上,其从上述中心孔口的中心隔开一定距离″l″垂直于″a″轴线。第二开口的另一个末端以相对于引起第一末端的轴线130-140度被放置。周围开口具体成型为:最初,在从上述产生第一末端的轴线开始的第一个25-30度中,它是其中心与板块该中心一致的圆周,它的半径等于″l″;随后,在剩下的105-110度中,它是背向朝着板块的中心的螺旋头部。构成螺旋的纵向轴线的点的顺序从具有″l″长度的部分末端的点的顺序处获得,它的第二末端沿着中心开口的纵向轴线从板块中心移动到外面。
第二板块具有两个销钉,设置距离等于″l″,其中每个的纵向轴线垂直到板块的旋转面。第一销钉位于第二板块上的中心位置中,并且滑入第一板块的中心开口中。第二销钉位于外围位置中,并且滑入该周围开口中。它们两个都是穿销,并且安装有阻止两个板块分离的遥控约束。中心销钉的轴线定义为″c″轴线,并且与膝盖的初始旋转围绕的水平髁间的轴线一致。
导致的铰合部执行旋转平移运动。如果我们假定延伸的小腿做为起点,在第一个25-30度中,铰合部执行由滑入周围开口的圆截面中的第二销钉施加地完全的旋转运动,类似于膝盖在这个弧形运动中描述的旋转。由于发生弯曲,旋转运动、以渐增累进的方式、伴随着第二板块相对第一板块的滑动运动,当第二销钉沿着周围开口的螺旋形部分行进时,类似于发生在25-30°到135°范围内的在股骨髁和胫骨托盘之间。
到目前为止描述的铰合部的功能在于理论的膝盖。然而,表现关节面的交叉韧带的长度、它们的尺寸以及它们的插入点、却每个人都不相同。为了研究膝盖的真实的关节轮廓,将必须服从膝盖-踝距离的X-射线或者实验测量;因此,铰合部跟随的螺旋形通路将应被调节为每个单独的对象的膝盖运动。
专利No.WO 97/38759解决了膝盖的典型的旋转平移运动的问题,并且特别地指出横向地和前后地(antero-posteriorly)抑制膝盖,以防一般的韧带不足。然而,它没有考虑胫骨的纵向旋转,以及提供垂直支撑到膝盖以防半月板和关节软骨的损伤或者退化的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种膝盖装置,其能够追踪膝盖在弯曲-伸展期间执行的全部运动。
本装置还被设计成能分解通过在各个机械元件上的体重确定的负荷,其与膝盖本身平行,使得阻止负荷本身施加压力在通过病理的和/或外伤的原因而削弱的器官结构。
本装置由股骨的支撑和胫骨的支撑组成。
股骨的支撑包括侧面的股骨臂和中间的股骨臂,它们彼此平行并且平行于大腿的纵向轴线。它们通过刚性的或者半刚性的弧形板块和穿过位于股骨臂上的线性开口的带子被连接在一起。股骨臂还可以仅仅通过带子被连接在一起。
胫骨的支撑由侧面的胫骨臂和中间的胫骨臂组成,它们彼此平行并且平行于于小腿的纵向轴线。它们通过穿过位于胫骨臂上的线性开口的带子被连接在一起。胫骨臂还可以通过弧形板块和前述带子被连接在一起。这样的胫骨的板块还可以通过紧固件被固定到每个胫骨臂。
股骨臂的远端和胫骨臂的近端通过至少两个铰合部彼此铰接,一个铰合部相对于膝盖设置于侧面,另一个铰合部相对于膝盖设置在中间。构成铰合部的每个股骨臂的远端和每个胫骨臂的近端为圆板块形状。
每个股骨臂的圆形的远端容纳四个螺纹销钉和两个开口。第一销钉沿着与股骨臂本身的纵向对称的轴线一致的″a″轴线、在末端上被设置在中心。第二销钉设置在股骨臂的末端上的外围处,并且沿着垂直于″a″轴线的″b″轴线、相对于中心销钉隔开一定距离″l″。轴线″a″和″b″把股骨臂的末端理想地分成四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部。
第三销钉相对于前述销钉被接近地设置,并且在指向下肢的根部和小腿的后部的象限内。它被设置相对于中心销钉相隔距离″r″。穿过近端销钉的中心和中心销钉的中心的″d″轴线,偏离″a″轴线几度。第三销钉的周围边缘与″a″轴线本身相切。
″d″轴线朝向股骨臂的远端边缘的外围延伸。沿着这样的轴线,从中心销钉隔开一定距离″r″,设有第四销钉,相对于中心销钉在直径方面与近端销钉相对立。远端销钉的周围边缘与″a″轴线也相切。远端销钉位于指向脚和小腿的前部的象限内。
第一开口设置在股骨臂的圆形的远端的周围边缘附近,并且在指向小腿的后部的两个象限内被延伸。在这第一开口的起点,它的一个末端沿着″d1″轴线从中心销钉隔开一定距离″r″,″d1″轴线相对″a″轴线与″d″轴线完全对称。第一开口的第一末端的边缘与″a″轴线以及远端销钉的周围边缘相切。第一开口,在描述了初始的圆弧之后,变成靠近股骨臂的圆形的远端的螺旋。
相对于″a″轴线在直径方面与第一开口相对立的第二开口位于指向小腿的前部的两个象限中。在第二开口的起点,一个它的末端从中心销钉隔开一定距离″r″,并且从股骨臂的纵向轴线″a″偏离几度。第二开口的第一末端的边缘与″a″轴线以及近端销钉的周围边缘相切。第二开口,在描述了初始的圆弧之后,与第一开口相反,变成远离股骨臂的圆形的远端的中心的螺旋。
每个胫骨臂的近端具有三个开口和两个销钉。第一胫骨开口具有矩形的形状和圆形的远端。它的近端通过在每个胫骨臂的近端的中心产生孔口而获得,然后沿着胫骨臂的纵向的对称的″a1″轴线朝向脚进行。
第二开口在每个胫骨臂的近端上被设置在外围,并且延伸130°-140°。这个周围开口的第一末端位于“b1”轴线上,“b1”轴线垂直于“a1”轴线,从上述中心孔口的中心隔开一定距离“l”,第一开口从上述中心孔口开始。第二胫骨的开口的另一个末端以相对于引起第一末端的轴线130-140度被放置。周围开口,在描述了其中心与中心开口的近端一致并且其半径等于“l”的初始圆周之后,变成朝向板块的中心返回的螺旋形。
″a1″和″b1″轴线将每个胫骨臂的近端理想地分为四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部。中心开口位于指向脚的两个象限内,第二胫骨的开口位于指向下肢的根部的两个象限内。
延伸了130°-140°的第三胫骨的开口、具有第一半圆形的末端,第一半圆形的末端被设置从在指向脚和小腿的前部的象限内的″a1″和″b1″轴线的交叉点隔开一定距离″r″,并且从″a1″轴线偏离几度。第三胫骨的开口的末端的边缘与″a1″轴线相切。第三胫骨的开口,在描述了初始圆弧形之后,变成靠近胫骨臂的圆形的近端螺旋形。
第一胫骨销钉位于相对于中心开口的远侧,在指向脚和小腿的后部的象限内,从″a1″和″b1″轴线的交叉点隔开一定距离″r″。穿过销钉的中心和″a1″、″b1″轴线的交叉点的″d2″轴线从″a1″轴线偏离几度。第一胫骨销钉的周围边缘与″a1″轴线本身和第二个周围的胫骨的开口的第一末端相切。
第二胫骨销钉相对″a1″轴线在直径方面与第一胫骨销钉相对立;因此,穿过销钉本身的中心和″a1″、″b1″轴线的交叉点的轴线从″a1″轴线偏离几度,但是在相反方向上。第二胫骨销钉的周围边缘也与″a1″轴线相切。第二胫骨销钉位于指向下肢的根部和小腿的前部的象限中。
胫骨臂的端部的周围边缘在指向小腿的后部的象限内延伸,并且以这种特别的方式构形,它的初始部分在指向下肢的根部的象限内延伸,描述了圆弧形状。周围边缘的连续部分在指向脚的后面的象限中延伸,形成为趋向离开板块的中心的螺旋形状。在后者相对于股骨臂的旋转平移运动期间,股骨臂的近端销钉的周围表面保持与胫骨臂的周围边缘的恒定接触。
侧面的铰合部的中心销钉的纵向轴线和中间的铰合部的中心销钉的纵向轴线是共轴的。这样的轴线与″c″轴线一致,″c″轴线穿过股骨髁并且围绕该″c″轴线发生膝盖的初始旋转状态。
中间的胫骨臂可以分为两个部分:(固定到胫骨的板块)的固定的中间的胫骨臂、以及通过第二中间的铰合部装枢轴于固定臂本身上的自由-移动的中间的胫骨臂。胫骨臂是弧形的,由具有好的谐波响应的刚性材料组成,并且追踪小腿的前部。可移动的中间的胫骨臂由在中间的股骨臂和固定的中间的胫骨臂之间延伸的直线板块组成。股骨的支撑的中间的股骨臂通过上述中间的铰合部被固定到自由-移动的中间的胫骨臂的近端。可移动的中间臂的远端设有孔口(沿着可移动的臂本身的对称轴线设置),孔口接合销钉,销钉设置在胫骨的板块的对称轴线和固定的中间的胫骨臂的对称轴线之间的交叉点。弧形的开口在相对于孔口的最近位置,沿着可移动的中间的胫骨臂的对称轴线设置。这个开口容纳第二销钉,第二销钉被固定到固定的中间的胫骨臂,并且相对于在固定的中间的胫骨臂本身的对称轴线上的销钉被接近地放置。这些元件形成第二中间的铰合部。
更多的弧形开口和更多的孔口可以沿着自由-移动的中间的胫骨臂的对称轴线设置在自由-移动的中间的胫骨臂上。开口的半圆形的远端的中心沿着相同的对称轴线设置。
侧面的胫骨臂还可以分为近端的侧面的胫骨臂和远端的侧面的胫骨臂。近端的侧面的胫骨臂具有细长的形状,并且远端的侧面的胫骨臂被固定到胫骨的板块。至少三个等距的孔口位于近端的侧面的胫骨臂的延长部分上,并且沿着它的对称轴线。远端的侧面的胫骨臂容纳至少两个螺纹孔,至少两个螺纹孔与位于近端的侧面的胫骨臂上的至少两个孔口共轴。两个螺钉穿过近端的侧面的胫骨臂的孔口,并且被固定在远端的侧面的胫骨臂的两个螺纹孔中。
股骨臂的远端和固定的中间的胫骨臂的销钉通过紧固件被固定在每个铰合部的外部的板块上。在每个板块上,具有与股骨臂和固定的中间的胫骨臂的销钉共轴的孔口。销钉本身的自由端或者前述接合销钉的紧固件穿过每个板块的这些孔口,因此,固定每个板块到每个股骨臂和固定的中间的胫骨臂,并阻止它们的分离。紧固件可以是螺钉用于接合销钉或者铆钉的螺纹孔口,它们的自由端接合在销钉或者螺母的孔口中,销钉或者螺母的孔口接合销钉的外部螺纹。销钉的高度大于胫骨臂的厚度。
本装置即使在承受体重的状况下,也可以保持较好间隔的关节表面,虽然关节表面承受趋向于彼此压缩的人体的体重。
膝盖的支撑在它的前后(antero-posterior)弯曲-伸展运动中追踪膝盖,同时,阻止了由伴随损伤的有缺陷的关节结构确定的膝盖的横向的和前后的运动。
本装置允许膝盖执行人机工程学运动,与最好的已知装置施加的运动相反,其完全遵循生理学,特别是根据胫骨的纵向自动旋转。
附图说明
本发明的更多特征将由装置的优选但不是除外的示例实施方式的描述而显现,通过示例而非限制的附图所图解,附图中:
图1是下肢的正视图;
图2是沿着膝盖的横截面从胫骨的托盘的上面看的正视图,显示了具有股骨髁的接触点和″c″轴线;
图3是膝盖的正视图;
图4是沿着膝盖的横截面从胫骨的托盘的上面看的正视图,显示了具有股骨髁的接触点;
图5显示下肢在伸展位置中,示出了纵向轴线、横向轴线和前部平面;
图6是从膝盖的骨骼部分上面看的正视图,显示了膝盖的关节表面和该正视图之间的接触点;
图7显示了下肢在弯曲位置中,示出了大腿的前部平面和小腿的前部平面;
图8是从膝盖在90度弯曲的骨骼部分上面看的正视图,显示了膝盖的关节表面之间的接触点、小腿的正视图和大腿的正视图;
图9是本发明的第一优选示例实施方式的侧视图,从中间透视固定到佩带者的下肢;
图10是图9示出的装置的正视图,从前面看固定到佩带者的下肢;
图11是装置的股骨臂的侧视图;
图12是装置的胫骨臂的侧视图;
图13是图11中示出的同样的股骨臂的侧视图,具有一些结构的示意图;
图14是图12中示出的同样的胫骨臂的侧视图,具有一些结构的示意图;
图15、16、17和18显示了装置的铰合部的运动;
图19显示了当使用本装置时在小腿上的负荷分布;
图20是第二优选示例实施方式中的装置的股骨支撑的透视图;
图21是第二优选示例实施方式中的装置的自由-移动的中间臂的透视图;
图22是第二优选示例实施方式中的装置的胫骨支撑的透视图;
图23是第二优选示例实施方式中的装置的侧视图,从中间看固定到佩带者的下肢;
图24是第二优选示例实施方式中的装置的侧视图,从侧向看固定到佩带者的下肢;
图25是第二优选示例实施方式中的装置的正视图,从前面看固定到佩带者的下肢;
图26是自由-移动的胫骨臂的正视图;
图27显示了第二优选示例实施方式的装置,没有护板,在相应于当固定到伸展位置中的小腿时采用的位置中;
图28显示了相同的装置,没有护板,在相应于当固定到在15度弯曲处的小腿时采用的位置中;
图29显示了相同的装置,没有护板,在相应于当固定到在35度弯曲处的小腿时采用的位置中;
图30显示了相同的装置,没有护板,在相应于当固定到弯曲90度以上的小腿时采用的位置中;
图31是改进的自由-移动的胫骨臂的正视图;
图32是改进的近端的侧面的胫骨臂的侧视图,其与远端的侧面的胫骨臂分离;
图33是改进的远端的侧面的胫骨臂的侧视图;
图34显示了在铰合部上的力的分布,对于软骨病的情形;
图35显示了在铰合部上的力的分布,对于膝后交叉韧带的伤害或者损伤的情形。
具体实施方式
如图3到8所示,本发明的第一优选示例实施方式由股骨的支撑1和胫骨的支撑2组成。
股骨的支撑1包含侧面的股骨臂1.1和中间的股骨臂1.2,它们彼此平行并且平行于大腿的纵向轴线,并且通过弧形的刚性的或者半刚性的板块1.3以及通过带子3连接在一起。
股骨的板块1.3的内表面追踪小腿的前部。线性开口1.4设置在每个股骨臂1.1、1.2上。具有由维可牢商标的尼龙制成面部的带子3穿过这样的线性开口1.4。带子先前地和后来地全部绕大腿缠绕,因此和板块1.3一起固定股骨的支撑1.1到大腿上。胫骨的支撑2由侧面的胫骨臂2.1和中间的胫骨臂2.2组成,它们彼此平行并且平行于小腿的纵向轴线。线性开口2.3也设置在胫骨臂2.1、2.2上。具有由维可牢商标的尼龙制成面部的带子3穿过这样的线性开口2.3,并且全部绕小腿缠绕,因此固定胫骨的支撑2到小腿本身。
股骨臂1.1、1.2的远端和胫骨臂2.1、2.2的近端通过两个铰合部连接在一起,一个铰合部相对于膝盖设置于侧面,另一个铰合部设置在中间。每个股骨臂1.1、1.2的远端和每个胫骨臂2.1、2.2的近端,构成铰合部,形状为板状并且是圆的。
出于清楚的目的,让我们认为铰合部仅仅存在于膝盖的中间区室:四个销钉1.5、1.6、1.7、1.8被固定在中间的股骨臂1.2的圆形的远端;两个开口1.9、1.10也还存在于中间的股骨臂1.2的相同的端部。
第一销钉1.5设置在中间的股骨臂1.2的末端上,并且沿着与中间的股骨臂1.2本身的纵向对称的轴线一致的″a″轴线、被放置在中心。
第二销钉1.6设置在中间的股骨臂1.2的末端上,并且沿着垂直于″a″轴线的″b″轴线、相对于中心销钉1.5隔开一定距离″l″而被放置在周围。
轴线″a″和″b″理想地将中间的股骨臂1.2的末端分为四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部。
在指向下肢的根部和小腿的后部的象限内,第三销钉1.7相对于前述销钉1.5、1.6被接近地设置。它相对于中心销钉1.5隔开一定距离″r″设置。穿过近端销钉1.7的中心和中心销钉1.5的中心的″d″轴线从″a″轴线偏离几度。近端销钉1.7的周围边缘与″a″轴线本身相切。
穿过近端销钉1.7的中心和中心销钉1.5的中心的″d″轴线、朝向中间的股骨臂1.2的周围的远端边缘延伸它的路径。沿着这样的轴线,从中心销钉1.5隔开一定距离″r″,有第四销钉1.8,相对于中心销钉1.5在直径方面与销钉1.7相对立。远端销钉1.8的周围边缘与″a″轴线也相切。远端销钉1.8位于指向脚和小腿的前部的象限内。
第一开口1.9设置在中间的股骨臂1.2的圆形的远端的周围边缘附近,并且在指向小腿的后部的两个象限内被延伸130-140度。开口1.9的第一半圆形的末端的中心沿着″d1″轴线从中心销钉1.5隔开一定距离″r″,″d1″轴线相对″a″轴线与″d″轴线完全对称。开口1.9的第一半圆形的末端的边缘与″a″轴线以及远端销钉1.8的周围边缘相切。开口1.9具有特殊的形状:从第一末端开始超过第一个25-30度,它描述了圆弧形;从其上的25-30度,一直到130-140度,它变成靠近中间的股骨臂1.2的圆形的远端的螺旋形。更具体地说,构成这个螺旋形的纵向轴线的点、位于从中间的股骨臂1.2的圆形的远端的中心的渐增地较低距离,同时它们靠近也是半圆的第二末端。
相对于″a″轴线在直径方面与开口1.9相对立的第二开口1.10位于指向小腿的前部的两个象限中。开口1.10的第一半圆形的末端的中心沿着″d1″轴线从中心销钉1.5隔开一定距离″r″。开口1.10的第一半圆形的末端的边缘与″a″轴线以及近端销钉1.7的周围边缘相切。开口1.10也描述了从第一末端开始超过第一个25-30度的圆弧形。然而,与开口1.9相反,从其上的25-30度,一直到130-140度,它变成远离中间的股骨臂1.2的圆形的远端的中心的螺旋形。更具体地说,构成这个螺旋形的纵向轴线的点、位于从圆形的远端的中心的渐增地较大的距离,同时它们靠近第二末端。
位于中间的胫骨臂2.2的近端的板块具有三个开口2.4、2.5、2.6和两个销钉2.7、2.8。
第一个胫骨的开口2.4具有矩形的形状和圆形的远端。第一个胫骨的开口2.4通过在中间的胫骨臂2.2的近端的板块的中心产生孔口而获得,然后沿着中间的胫骨臂2.2的纵向的对称的″a1″轴线朝向脚进行。该孔口是第一胫骨的开口2.4的近端。第二开口2.5位于中间的胫骨臂2.2的近端上的周围,并且被延伸130°-140°。这第二开口2.5的第一末端位于″b1″轴线,″b1″轴线垂直于″a1″轴线,从上述中心孔口的中心隔开一定距离″l″,第一开口2.4从上述中心孔口指向小腿的前部。周围开口2.5的另一个末端相对于″b1″轴线被设置在130-140度。周围开口2.5具有特殊的形状:从前述″b1″轴线开始超过第一个25-30度,它描述了圆周形,圆周形的中心与产生中心开口的孔口一致,并且圆周形的半径等于″l″。随后,对于剩下的105-110度,它变成一个朝向板块的中心返回的螺旋形。这样的螺旋形的纵向轴线做为具有长度″l″的部分端部的点的顺序而被获得,第二端部沿着中心开口2.4的纵向轴线(从板块中心到周围)进行。
″a1″和″b1″轴线理想地将每个中间的胫骨臂2.2的近端分为四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部。
中心开口2.4位于指向脚的两个象限中。第一周围开口2.5位于指向下肢的根部的两个象限中。
第三开口2.6的第一半圆形的末端的中心,延伸130-140度,被设置从在指向脚和小腿的前部的象限内的″a1″、″b1″轴线的交叉点隔开距离″r″,并且从″a1″轴线偏离几度。开口2.6的末端的边缘与″a1″轴线相切。在第一个25-30度之上,开口2.6描述了圆弧形,然而从25-30度一直到130-140度,它变成靠近中间的胫骨臂2.2的圆形的近端的中心的螺旋形。更具体地说,构成这样的螺旋形的纵向轴线的点、位于从圆形的近端的中心的渐增地较低距离,同时它们靠近第二末端。
第一胫骨销钉2.7位于相对于中心开口2.4的远侧,在指向脚和小腿的后部的象限内,从″a1″和″b1″轴线的交叉点隔开一定距离″r″。穿过销钉2.7的中心和″a1″、″b1″轴线的交叉点的″d2″轴线从″a1″轴线偏离几度。第一胫骨销钉2.7的周围边缘与″a1″轴线和第二周围开口2.6的第一末端相切。
″d2″轴线继续朝向中间的胫骨臂2.2的近端的周围边缘。第二销钉2.8位于这样的轴线,相对于″a1″、″b1″轴线的交叉点隔开一定距离″r″。销钉2.8相对于″a1″轴线在直径方面与销钉2.7相对立;因此,穿过销钉2.8的中心和″a1″、″b1″轴线的交叉点的″d2″轴线从″a1″轴线偏离几度,但是在相反方向上。销钉2.8的周围边缘与″a1″轴线相切。销钉2.8位于指向下肢的根部和小腿的前部的象限中。
胫骨臂2.1、2.2的两个周围开口2.5的末端位于″b1″轴线之上,垂直于″a1″轴线。两个周围开口2.5朝向膝盖的前部延伸,相对于膝盖本身完全对称。类似地,胫骨臂2.1、2.2的两个周围开口2.6朝向膝盖的前部延伸,相对于膝盖本身完全对称。类似地,侧面的胫骨臂2.1的销钉2.7、2.8完全地对称于中间的胫骨臂2.2的销钉2.7、2.8。
类似地,侧面的股骨臂1.1的开口1.9、1.10和销钉1.6、1.7、1.8完全对称于中间的股骨臂1.2开口1.9、1.10和销钉1.6、1.7、1.8。
存在于中间的股骨臂1.2上的销钉1.5、1.6、1.7、1.8指向中间的胫骨臂2.2的圆形的近端,然而,存在于中间的胫骨臂2.2上的销钉2.7、2.8指向中间的股骨臂1.2的圆形的远端。
中间的股骨臂1.2的中心销钉1.5接合在中间的胫骨臂2.2的中心开口2.4中;中间的股骨臂1.2的销钉1.6接合在中间的胫骨臂2.2的第一周围开口2.5中;中间的股骨臂1.2的远端销钉1.8接合在中间的胫骨臂2.2的第二周围开口2.6中;中间的胫骨臂2.2的远端销钉2.7接合在中间的股骨臂1.2的开口1.9中;中间的胫骨臂2.2的近端销钉2.8接合在中间的股骨臂1.2的开口1.10中。
中间的胫骨臂2.2的端部的周围边缘,在指向小腿的后部的象限内延伸,具有一个特殊的形状:周围边缘2.9的初始部分,在指向下肢的根部的象限内延伸,描述了圆弧形。周围边缘2.10的连续部分,在指向脚的后面的象限内延伸,构造为趋向从板块中心离开的螺旋形。更具体地说,构成这样的螺旋形的纵向轴线的点、位于从中间的胫骨臂2.2的圆形的近端的中心的渐增地较大的距离,同时它们靠近第二末端。中间的股骨臂1.2的近端销钉1.7的周围的表面保持与中间的胫骨臂2.2的周围边缘2.9、2.10的恒定接触,在后者相对中间的股骨臂1.2的旋转平移运动期间。
存在于中间的股骨臂1.2的圆形的远端上的销钉1.5、1.6、1.7、1.8和开口1.9、1.10、存在于中间的胫骨臂2.2的圆形的远端上的开口2.4、2.5、2.6和销钉2.7、2.8、构成了装置的中间的铰合部。类似地,存在于侧面的股骨臂1.1的圆形的远端上的销钉1.5、1.6、1.7、1.8和开口1.9、1.10、存在于侧面的胫骨臂2.1的圆形的远端上的开口2.4、2.5、2.6和销钉2.7、2.8、构成了装置的侧面的铰合部。
侧面的铰合部的中心销钉1.5的纵向轴线和中间的铰合部的中心销钉1.5的纵向轴线是共轴的。这样的轴线与″c″轴线一致,″c″轴线穿过股骨髁并且围绕该″c″轴线发生膝盖的旋转。
每个销钉1.5、1.6、1.7、1.8都设有沿着它们的纵向轴线的螺纹孔。
铰合部的外部包括具有孔口的板块4,孔口与中间的股骨臂1.2的销钉1.5、1.6、1.7、1.8的内部纵向孔口共轴。板块4的孔口容纳螺钉,螺钉接合销钉1.5、1.6、1.7、1.8的螺纹孔,因此固定板块4到中间的股骨臂1.2并且阻止从中间的股骨臂1.2分离中间的胫骨臂2.2。销钉1.5、1.6、1.7、1.8的高度大于中间的胫骨臂2.2的厚度,因此能够在板块4和中间的股骨臂1.2之间自由地移动。
考虑到胫骨臂2.1、2.2的销钉2.7、2.8和股骨臂1.1、1.2的销钉1.6、1.7、1.8是完全对称的,两个铰合部的板块4也具有完全对称的孔口。
关于该运动,详细地,起点是在中间的股骨臂1.2和胫骨臂2.2之间的对准。在这个条件下,与中间的股骨臂1.2对称的″a″轴线是与胫骨臂2.2对称的″a1″轴线成一直线。
在小腿在膝盖上弯曲0°到30°的第一个阶段期间:
-中间的股骨臂1.2的中心销钉1.5,在胫骨臂2.2的中心开口2.4的近端内,通过设置在中间的胫骨臂2.2的圆形的近端的中心的孔口而旋转;
-中间的股骨臂1.2的销钉1.6滑入中间的胫骨臂2.2的开口2.5的圆形部分中;
-中间的股骨臂1.2的近端销钉1.7在中间的胫骨臂2.2的圆形周围边缘2.9上滑动;
-中间的股骨臂1.2的远端销钉1.8滑入中间的胫骨臂2.2的开口2.6的圆形部分中;
-中间的胫骨臂2.2的远端销钉2.7滑入中间的股骨臂1.2的开口1.9的圆形部分中;
-中间的胫骨臂2.2的近端销钉2.8滑入中间的股骨臂1.2的周围开口1.10的圆形部分中。
在这个运动阶段中,铰合部执行类似于膝盖在第一个30度弯曲期间的旋转运动,通常是当脚完全地在地上时的阶段。
受治疗者的体重,在这个阶段全部地保持在下肢上,通过(固定到大腿上的)侧面的1.1和中间的1.2股骨臂被传递到(固定到小腿上的)侧面的2.1和中间的2.2胫骨臂。尤其是,体重施加在位于股骨臂1.1、1.2的末端的销钉1.7、1.8和位于胫骨臂2.1、2.2的近端的销钉2.7、2.8上。
正如已经指出的那样,膝关节仅仅具有两个接触点:一个在股骨髁和在中间区室的胫骨托盘之间(点A),另一个在股骨髁和在横向区室的胫骨托盘之间(点B)。
多亏了议论中的装置,体重不但被分配到生理学的接触点A和B,而且还被分配到设置在膝盖本身的两边上的中间的铰合部的四个销钉和侧面的铰合部的四个销钉。每个铰合部的四个销钉都传递在它们的接触各自的开口2.6、1.9、1.10和边缘2.9的点上的负荷。
贯穿该运动的各个阶段,在销钉和开口之间的每个单独的接触点的特殊位置都保证了抑制在销钉和铰合部的中心之间的距离确定的任何旋转。
以防较差的稳定性,膝盖通常不能坚持圆形的轨线,因此更改在关节表面与特别是垂直距离之间的关系。多亏了议论中的装置,圆形的轨线被保存在第一个30度上,因此避免了通过受治疗者的体重产生的膝盖的病理过载。
在小腿在大腿上弯曲30°到135°的第二个阶段中:
-中间的股骨臂1.2的中心销钉1.5沿着中间的胫骨臂2.2的中心开口2.4滑动,并且达到它的远端末端;
-中间的股骨臂1.2的销钉1.6滑入中间的胫骨臂2.2的开口2.5的螺旋部分中;
-中间的股骨臂1.2的近端销钉1.7在中间的胫骨臂2.2的螺旋周围边缘2.10上滑动;
-中间的股骨臂1.2的远端销钉1.8滑入中间的胫骨臂2.2的开口2.6的螺旋部分中;
-中间的胫骨臂2.2的远端销钉2.7滑入中间的股骨臂1.2的开口1.9的螺旋部分中;
-中间的胫骨臂2.2的近端销钉2.8滑入中间的股骨臂1.2的周围开口1.10的螺旋部分中。
在这个运动阶段中,铰合部执行联合渐增地递增滑动的旋转运动,类似于发生在关节表面之间的,在健康的膝盖中通过交叉韧带保持它们的固有的关系。在这个运动的阶段通常没有膝盖过载。
然而,以防较差的稳定性,膝盖通常不能坚持旋转平移轨线,因此更改在关节表面之间的关系。因此,对这个端部特别重要的是,通过位于股骨臂1.1、1.2的末端的销钉1.7、1.8和位于胫骨臂2.1、2.2的近端的销钉2.7、2.8,由装置的两个铰合部施加到关节的导向功能。
以防有缺陷的前十字韧带,在弯曲-伸展期间,引导胫骨的前面的滑动(或者股骨髁的后面的滑动),能够移除销钉1.7、2.7,因此产生了滑入它们各自开口2.6、1.10的前面的销钉1.8、2.8的分力,趋向分解在关节上的承重为指向铰合部的中心的分力,因此偏移胫骨的托盘的前面的滑动。在这种情况下,股骨的板块1.3的内表面追踪小腿的后部。
以防有缺陷的膝后交叉韧带,在弯曲-伸展期间,引导胫骨的后面的滑动(或者股骨髁的前面的滑动),能够移除前面的销钉1.8、2.8,因此产生了沿着边缘2.9、2.10滑入开口1.9的后面的销钉1.7、2.7的分力,趋向分解在关节上的承重为指向铰合部的中心的分力,因此偏移胫骨的托盘的后面的滑动。
在本发明的第二示例实施方式中,中间的股骨臂1.2比侧面的股骨臂1.1略长。
胫骨的支撑2由侧面的胫骨臂2.1和中间的胫骨臂2.2组成,它们彼此平行并且平行于小腿的纵向轴线。然而,通过由谐波钢制成的弧形胫骨板2.11将它们连接在一起。相对于胫骨的支撑2设置在中心的胫骨的板块2.11追踪小腿的前部。胫骨的板块2.11的对称轴线平行于股骨的板块1.3的对称轴线。
中间的胫骨臂2.2由两个部分组成:固定到胫骨的板块2.11的固定的中间的胫骨臂2.12,以及通过第二中间铰合部连接到固定的中间的胫骨臂2.12的自由-移动的中间的胫骨臂2.13。
自由-移动的中间的胫骨臂2.13由在中间的股骨臂1.2和固定的中间的胫骨臂2.12之间延伸的直线板块组成。股骨的支撑1的中间的股骨臂1.2,通过本发明的第一示例实施方式描述的中间的铰合部连接自由-移动的中间的胫骨臂2.13的近端。
连接到第一中间的铰合部的自由-移动的中间的胫骨臂2.13的端部具有板块形状,并且容纳前述开口2.4、2.5、2.6以及两个销钉2.7、2.8。存在于中间的股骨臂1.2的圆形的远端上的销钉1.5、1.6、1.7、1.8和开口1.9、1.10、以及存在于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的圆形的近端上的开口2.4、2.5、2.6和销钉2.7、2.8,构成装置的中间的铰合部。也在这种情况下,自由-移动的中间的胫骨臂2.13的端部的周围边缘2.9、2.10,在指向小腿的后部的象限内延伸,具有特殊的形状。中间的股骨臂1.2的近端销钉1.7的周围的表面保持与自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围边缘2.9、2.10的恒定接触,在后者相对于中间的股骨臂1.2的旋转平移运动期间。
自由-移动的中间的胫骨臂2.13的末端是圆的,并且具有在自由-移动的中间的胫骨臂2.13本身的对称轴线上的孔口2.14,孔口2.14接合销钉2.15,销钉2.15位于胫骨的板块2.11的对称轴线和固定的中间的胫骨臂2.12的对称轴线之间的交叉点。
侧面的胫骨臂2.1的近端上设置的板块容纳三个前述开口2.4、2.5、2.6。两个销钉2.7、2.8还固定到板块本身。存在于侧面的股骨臂1.1的圆形的远端上的销钉1.5、1.6、1.7、1.8和开口1.9、1.10、以及存在于侧面的胫骨臂2.1的圆形的近端上的开口2.4、2.5、2.6和销钉2.7、2.8,构成装置的侧面的铰合部。
然而,分别位于在胫骨的支撑2的侧面的胫骨臂2.1上和在自由-移动的中间的胫骨臂2.13上的两个周围开口2.5之间,有一些差异。位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.5的圆形部分具有大约15°-20°的宽度,然而,位于侧面的胫骨臂2.1的开口2.5的圆形部分具有大约25°-30°的宽度。自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.5的螺旋形部分延伸大约115°-120°,然而,位于侧面的胫骨臂2.1的周围开口2.5的螺旋形部分延伸大约105°-110°。而且,侧面的胫骨臂2.1的周围开口2.5的螺旋形部分朝向板块的中心、返回了比自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.5的螺旋形部分更大的程度。在被布置自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.5的结构的时候,这个返回的精确程度能够被确认为放射线学的研究或者人体测量的估量的结果。
类似地,位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的开口2.6呈现了不同于侧面的胫骨臂2.1的开口的形状。位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.6的圆形部分具有大约15°-20°的宽度,然而,位于侧面的胫骨臂2.1的开口2.6的圆形部分具有大约25°-30°的宽度。自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.6的螺旋形部分延伸大约115°-120°,然而,位于侧面的胫骨臂2.1的周围开口2.6的螺旋形部分延伸大约105°-110°。而且,侧面的胫骨臂2.1的周围开口2.6的螺旋形部分朝向板块的中心、返回了比自由-移动的中间的胫骨臂2.13的周围开口2.6的螺旋形部分更大的程度。侧面的胫骨臂2.1的开口2.4比自由-移动的中间的胫骨臂2.13的开口更长。
自由-移动的中间的胫骨臂2.13的板块的中心开口2.4接合中间的股骨臂1.2的中心销钉1.5。自由-移动的中间的胫骨臂2.13的板块的周围开口2.5接合中间的股骨臂1.2的周围销钉1.6。自由-移动的中间的胫骨臂2.13的板块的周围开口2.6接合中间的股骨臂1.2的周围销钉1.8。
设置在侧面的股骨臂1.1的开口1.9和1.10不同于设置在中间的股骨臂1.2的开口1.9和1.10。位于侧面的股骨臂1.1的开口1.9的圆形部分具有大约25°-30°的宽度,然而,位于中间的股骨臂1.2的开口1.9的圆形部分具有大约15°-20°的宽度。位于侧面的股骨臂1.1的开口1.9的螺旋形部分延伸大约105°-110°,然而,位于中间的股骨臂1.2的开口1.9的螺旋形部分延伸大约115°-120°。
位于中间的股骨臂1.2的开口1.9的螺旋形部分相对于位于侧面的股骨臂1.1的开口1.9朝向板块的中心回到更少的程度。位于中间的股骨臂1.2的开口1.10的螺旋形部分相对于位于侧面的股骨臂1.1的开口1.10朝向板块的中心回到更大的程度。位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13上的弧形周围边缘2.9具有大约15°-20°的宽度,然而,位于侧面的胫骨臂2.1上的弧形周围边缘具有大约25°-30°的宽度。位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的端部上的螺旋形周围边缘2.10具有大约115°-120°的宽度,然而,位于侧面的胫骨臂2.1上的螺旋形周围边缘具有大约105°-110°的宽度。位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13上的周围边缘2.10的螺旋形部分相对于位于侧面的胫骨臂2.1上的周围边缘2.10的螺旋形部分朝向板块本身的中心回到更大的程度。
具有圆形的远端的弧形开口2.16,在相对孔口2.14的近端的位置中,位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的对称轴线上。开口2.16的末端的中心位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的对称轴线上。开口2.16朝前面的方向延伸。
这样的开口2.16接合第二销钉2.17,第二销钉2.17被固定到中间的胫骨臂2.12,并且相对于在固定的中间的胫骨臂2.12本身的对称轴线上的销钉2.15被接近地放置。每个销钉2.15、2.17都具有沿着它们的纵向轴线的螺纹孔。
固定到固定的中间的胫骨臂2.12的两个适当的销钉2.15、2.17、以及自由-移动的中间的胫骨臂2.13的孔口2.14和弧形开口2.16构成第二中间的铰合部。
第二中间的铰合部也在外表上呈现具有孔口的板块5,孔口与固定的中间的胫骨臂2.12的销钉2.15、2.17的内部纵向孔口共轴。板块5的孔口容纳螺钉,然后螺钉接合销钉2.15、2.17的螺纹孔,固定板块5到固定的中间的胫骨臂2.12并且避免从固定的中间的胫骨臂2.12分离自由-移动的中间的胫骨臂2.13。销钉2.15、2.17的高度大于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的厚度,因此能够在板块5和固定的中间的胫骨臂2.12之间自由地移动。
位于自由-移动的中间的胫骨臂2.13上的开口2.4、2.5、2.6与位于侧面的胫骨臂2.1上的开口之间的形状差异,确定了在自由-移动的中间的胫骨臂2.13和侧面的胫骨臂2.1之间的轨线的差异。侧面的胫骨臂2.1施加它的轨线到固定的中间的胫骨臂2.12,侧面的胫骨臂2.1通过胫骨的板块2.11连接固定的中间的胫骨臂2.12。
在弯曲0到15-20度期间,自由-移动的中间的胫骨臂2.13的对称轴线与固定的中间的胫骨臂2.12的对称轴线共轴。两者平行于侧面的胫骨臂2.1的对称轴线。
弯曲15-20°到135°,自由-移动的中间的胫骨臂2.13的对称轴线相对于固定的中间的胫骨臂2.12的对称轴线而变化它的角度。自由-移动的中间的胫骨臂2.13开始通过它的开口2.5、2.6施加旋转平移轨线,然而当侧面的胫骨臂2.1的开口2.5、2.6是一直到30度的弧形时,固定中间的胫骨臂2.12保持了圆形轨线。
对称轴线之间的这样的角度变化的支点,在于固定的中间的胫骨臂2.12的销钉2.15上,销钉2.15在自由-移动的中间的胫骨臂2.13的孔口2.14内旋转,并在自由-移动的中间的胫骨臂2.13内被接合,然而,固定中间的胫骨臂2.12的销钉2.17滑入自由-移动的中间的胫骨臂2.13的开口2.16内。
类似于在人的膝盖中发生的,所述的装置能够追踪胫骨的自动的纵向旋转。
生理学的运动使小腿和各自的脚在外表上旋转,因此还改变了小腿本身的纵向轴线的位置,总是保持彼此平行。
在侧面的胫骨臂2.1和固定的中间的胫骨臂2.12之间的相同的平行型通过装置被保存,然而,通过等于形成在自由-移动的中间的胫骨臂2.13的对称轴线和固定中间的胫骨臂2.12的对称轴线之间的余弦角、乘以在取决于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的″a1″、″b1″轴线的交叉点与孔口2.14的中心之间的长度构成的范围,能够在弯曲-伸展期间旋转,孔口2.14接合位于固定的中间的胫骨臂2.12的销钉2.15,以这样的一种方式,固定中间的胫骨臂2.12的对称轴线和侧面的胫骨臂2.1的对称轴线总是被完全地添加到小腿的各自的纵向轴线,它们被固定到小腿上。
纵向旋转角度能够通过改变在取决于自由-移动的中间的胫骨臂2.13的″a1″、″b1″轴线的交叉点和固定的中间的胫骨臂2.12的销钉2.15的中心之间的距离,该距离必须等于在取决于侧面的胫骨臂2.1的″a1″、″b1″轴线的交叉点、与胫骨的板块2.11的对称轴线和侧面的胫骨臂2.1的对称轴线之间的交叉点、之间的距离。
为了改善装置的调整,自由-移动的中间的胫骨臂2.13的末端容纳沿着它的对称轴线的三个孔口2.18和三个弧形开口2.19。因此,自由-移动的中间的胫骨臂2.13的位置能通过改变孔口2.18和开口2.19而相对于胫骨的板块2.11而被调整,孔口2.18和开口2.19接合固定的中间的胫骨臂2.12的销钉2.15、2.17。
为了进一步增加所述设备的调整,侧面的胫骨臂2.1也由近端的侧面的胫骨臂2.20和远端的侧面的胫骨臂2.21组成。近端的侧面的胫骨臂2.20具有细长的形状,并且远端的侧面的胫骨臂2.21被固定到胫骨的板块2.11。三个等距的孔口2.22位于近端的侧面的胫骨臂2.20的延长部分上,并且沿着它的对称轴线。远端的侧面的胫骨臂2.21容纳两个螺纹孔2.23,与位于近端的侧面的胫骨臂2.20上的至少两个孔口2.22共轴。两个螺钉穿过近端的侧面的胫骨臂2.20的孔口2.22,并且接合远端的侧面的胫骨臂2.21的两个螺纹孔2.23。因此,远端的侧向臂2.21的位置能通过允许螺钉每次接合在远端的侧面的胫骨臂2.21的不同的孔口2.23上,相对于胫骨的板块2.11而被调整。
Claims (10)
1.一种目的在于分解竖向负荷的人机工程学膝盖装置,其包括股骨的支撑(1)和胫骨的支撑(2);所述股骨的支撑(1)包括侧面的股骨臂(1.1)和中间的股骨臂(1.2),所述侧面的股骨臂(1.1)和所述中间的股骨臂(1.2)彼此平行并且平行于大腿的纵向轴线,而且所述侧面的股骨臂(1.1)和所述中间的股骨臂(1.2)由能够将所述股骨的支撑(1)固定于大腿的长度可调整紧固件而连接在一起;所述胫骨的支撑(2)包括侧面的胫骨臂(2.1)和至少一个中间的胫骨臂(2.2、2.12、2.13),所述侧面的胫骨臂(2.1)和所述至少一个中间的胫骨臂(2.2、2.12、2.13)彼此平行并且平行于小腿的纵向轴线;所述股骨臂(1.1、1.2)和所述胫骨臂(2.2、2.12)通过带子(3)和板块(1.3、2.11)分别地固定到大腿和小腿,所述带子(3)具有尼龙/维可牢商标尼龙搭扣的表面并且穿过在所述股骨臂(1.1、1.2)和所述胫骨臂(2.1、2.2)上制成的线性开口(1.4、2.3);由刚性的或者半刚性的材料制成并具有弧形的所述板块(1.3)以其内表面贴着大腿的前部;所述股骨臂(1.1、1.2)的远端和所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端通过至少两个铰合部连接在一起,一个铰合部相对于膝盖设置于侧面,另一个铰合部相对于膝盖设置在中间;构成所述铰合部的每个所述股骨臂(1.1、1.2)的远端和每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端为板状并且是圆的;所述装置的特征在于,每个所述股骨臂(1.1、1.2)的圆形的远端容纳四个销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和两个开口(1.9、1.10);第一销钉(1.5)沿着″a″轴线于中心位置设置在每个所述股骨臂(1.1、1.2)的末端,所述″a″轴线与所述股骨臂(1.1、1.2)本身的纵向对称轴线一致;第二销钉(1.6)于外围位置设置在每个所述股骨臂(1.1、1.2)的末端上,并且沿着垂直于所述″a″轴线的″b″轴线相对于所述中心销钉(1.5)隔开距离″l″;所述″a″轴线和所述″b″轴线把所述侧面的股骨臂(1.1)的末端和所述中间的股骨臂(1.2)的末端理想地分成四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部;第三销钉(1.7)相对于前述销钉(1.5、1.6)靠近端设置,并且在所述的指向下肢的根部和小腿的后部的象限内;所述近端销钉(1.7)设置成相对于所述中心销钉(1.5)相隔距离″r″;穿过所述近端销钉(1.7)的中心和所述中心销钉(1.5)的中心的″d″轴线,偏离所述″a″轴线几度,并且所述近端销钉(1.7)的周围边缘与所述″a″轴线本身相切;所述第四销钉(1.8)位于指向脚和小腿的前部的象限内,在相对于所述中心销钉(1.5)隔开一定距离″r″的所述″d″轴线的延长部分上;所述远端销钉(1.8)的周围边缘与所述″a″轴线相切,并且在径向上相对于所述中心销钉(1.5)与所述近端销钉(1.7)相对;所述第一开口(1.9)位于每个所述股骨臂(1.1、1.2)的圆形的远端的周围边缘附近,并且向指向小腿的后部的两个象限内延伸130°-140度;所述开口(1.9)的第一半圆形的末端的中心设置为沿着″d1″轴线从所述中心销钉(1.5)隔开距离″r″,所述″d1″轴线关于所述″a″轴线与所述″d″轴线完全对称;所述第一开口(1.9)的第一半圆形的末端的边缘与所述″a″轴线以及所述远端销钉(1.8)的周围边缘相切;从所述第一末端开始的第一个25-30度,所述第一开口(1.9)具有圆弧形状;从25-30度直到130-140度,所述第一开口(1.9)具有螺旋形状,所述螺旋形状靠近所述侧面的股骨臂(1.1)的圆形的远端的中心和所述中间的股骨臂(1.2)的圆形的远端的中心;所述第二开口(1.10)在径向上相对于所述″a″轴线与所述第一开口(1.9)相对,并且位于指向小腿的前部的两个象限中;所述第二开口(1.10)的第一末端的中心设置成从所述中心销钉(1.5)沿着所述″d1″轴线隔开距离″r″;所述第二开口(1.10)的第一半圆形的末端的边缘与所述″a″轴线以及所述近端销钉(1.7)的周围边缘相切;从所述第一半圆形的末端开始的第一个25-30度,所述第二开口(1.10)具有圆弧形状;从25-30度直到130-140度,所述第二开口(1.10)具有螺旋形状,与所述第一开口(1.9)不同的是,所述第二开口(1.10)具有的螺旋形状远离所述股骨臂(1.1、1.2)的圆形的远端的中心;每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端上存在的板块容纳三个开口(2.4、2.5、2.6)和两个销钉(2.7、2.8);第一个胫骨的开口(2.4)包括具有圆形的末端的矩形形状,并且通过在所述中间的胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端的板块的中心上制成孔、以及沿着所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的纵向对称的″a1″轴线朝向脚前进而获得;第二开口(2.5)延伸大约130-140度,并且在每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端上被设置在外围上;这样的第二周围开口(2.5)的第一末端位于″b1″轴线上并在开始所述第一开口(2.4)的上述中心孔口的中心隔开距离″l″,所述″b1″轴线垂直于″a1″轴线;第二胫骨的开口(2.5)的另一末端相对于所述″b1″轴线设置在130-140度;从所述″b1″轴线开始的第一个25-30度,所述第二胫骨的开口(2.5)具有圆弧形状,所述圆弧形状的中心与产生所述中心的胫骨的开口(2.4)的孔口的中心一致,并且所述圆弧形状的半径等于″l″;从25-30度到余下的105-110度,所述第二胫骨的开口(2.5)具有螺旋形状,所述螺旋朝向每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端的中心返回;所述螺旋的纵向轴线是具有长度″l″的部分的末端所覆盖的点的顺序的结果,所述部分的第二末端从每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的中心沿着所述中心开口(2.4)的纵向轴线前进到外围;前述″a1″轴线和前述″b1″轴线将每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端理想地分为四个象限:第一个象限指向脚和小腿的后部;第二个象限指向脚和小腿的前部;第三个象限指向下肢的根部和小腿的后部;第四个象限指向下肢的根部和小腿的前部;所述中心的胫骨的开口(2.4)位于指向脚的两个象限内,而所述第二胫骨的开口(2.5)位于指向下肢的根部的两个象限内;第三开口(2.6)的第一半圆形的末端的中心定位成在指向脚和小腿的前部的象限内从所述″a1″轴线与所述″b1″轴线的交叉点隔开距离″r″,并且从所述″a1″轴线偏离几度;所述第三胫骨的开口(2.6)的末端的边缘与所述″a1″轴线相切;所述第三胫骨的开口(2.6)延伸大约130-140度,并且在第一个25-30度具有圆弧形,而从25-30度一直到130-140度,表现为靠近每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的圆形的近端的中心的螺旋形;第一胫骨销钉(2.7)位于相对于所述中心开口(2.4)的远侧,并且在指向脚和小腿的后部的象限内,从所述″a1″轴线与″b1″轴线的交叉点隔开距离″r″;穿过销钉(2.7)的中心和所述″a1″轴线与″b1″轴线的交叉点的″d2″轴线从所述″a1″轴线偏离几度;所述第一胫骨销钉(2.7)的周围边缘与所述″a1″轴线本身和第三胫骨开口(2.6)的第一末端相切;所述″d2″轴线朝向所述中间的胫骨臂(2.2)的近端的周围边缘延伸;第二胫骨销钉(2.8)位于所述″d2″轴线上并且相对于所述″a1″轴线与″b1″轴线的交叉点隔开距离″r″;所述第二胫骨销钉(2.8)在直径方向上关于所述″a1″轴线与所述第一胫骨销钉(2.7)相对,因此,穿过销钉(2.8)的中心和所述″a1″轴线与″b1″轴线的交叉点的所述″d2″轴线从所述″a1″轴线偏离几度,但是在相反方向上;所述第二胫骨销钉(2.8)的周围边缘也与所述″a1″轴线相切;所述第二近端胫骨销钉(2.8)位于指向下肢的根部和小腿的前部的象限中;所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的两个周围开口(2.5)的末端位于垂直于所述″a1″轴线的所述″b1″轴线上;两个周围开口(2.5)朝向膝盖的前部延伸,并且相对于膝盖本身完全对称;所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的两个周围开口(2.6)朝向膝盖的前部延伸,并且相对于膝盖本身完全对称;类似地,所述侧面的胫骨臂(2.1)的销钉(2.7、2.8)完全地对称于所述中间的胫骨臂(2.2、2.13)的销钉(2.7、2.8),并且,所述侧面的股骨臂(1.1)的开口(1.9、1.10)和销钉(1.6、1.7、1.8)完全对称于所述中间的股骨臂(1.2)的开口(1.9、1.10)和销钉(1.6、1.7、1.8);在每个所述股骨臂(1.1、1.2)上设置的所述销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)指向每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的圆形的近端,而在每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)上设置的销钉(2.7、2.8)指向每个所述股骨臂(1.1、1.2)圆形的远端;在指向下肢的根部的象限内延伸的每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的端部的周围边缘(2.9)的第一部分具有圆弧形状;在它的在指向脚的后面的象限中延伸的第二部分中,周围边缘(2.10)具有螺旋形状,所述螺旋相对于每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的端部的中心趋向离开;在每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)相对于每个所述股骨臂(1.1、1.2)的旋转平移运动期间,每个所述股骨臂(1.1、1.2)的所述近端的销钉(1.7)的周围的表面保持与每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的周围边缘(2.9、2.10)的恒定接触;每个所述股骨臂(1.1、1.2)的中心销钉(1.5)接合每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的中心开口(2.4);每个所述股骨臂(1.1、1.2)的第二销钉(1.6)接合每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的第一周围开口(2.5);每个所述股骨臂(1.1、1.2)的远端的销钉(1.8)接合每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的第二周围开口(2.6);每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的远端的销钉(2.7)接合每个所述股骨臂(1.1、1.2)的第一开口(1.9),并且每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的近端的销钉(2.8)接合每个所述股骨臂(1.1、1.2)的第二开口(1.10);存在于所述侧面的股骨臂(1.1)的圆形的远端上的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和开口(1.9、1.10)、以及存在于所述侧面的胫骨臂(2.1)的圆形的近端上的开口(2.4、2.5、2.6)和销钉(2.7、2.8),构成所述装置的侧面的铰合部;类似地,存在于所述中间的股骨臂(1.2)的圆形的远端上的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和开口(1.9、1.10)、以及存在于所述中间的胫骨臂(2.2、2.13)的圆形的近端上的开口(2.4、2.5、2.6)和销钉(2.7、2.8),构成所述装置的中间的铰合部;所述股骨臂(1.1、1.2)的远端的所述销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)固定到板块(4)上,所述板块(4)通过紧固件从外部设置于每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13);每个所述板块(4)具有与每个所述股骨臂(1.1、1.2)的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)共轴线的孔口;所述板块(4)的所述孔口容纳销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)本身的自由端或者前述的与销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)接合的紧固件,从而固定每个所述板块(4)到每个所述股骨臂(1.1、1.2)并避免其从相应的所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的分离;前述销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)的高度大于每个所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的厚度,使得所述胫骨臂(2.1、2.2、2.13)能够在所述板块(4)和所述股骨臂(1.1、1.2)之间自由地移动。
2.根据权利要求1所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述侧面的胫骨臂(2.1)和所述中间的胫骨臂通过弧形胫骨板块(2.11)连接在一起,所述弧形胫骨板块(2.11)由具有好的谐波响应的类似谐波钢的刚性材料制成;相对于所述胫骨的支撑(2)设置在中心位置的所述胫骨的板块(2.11)贴着小腿的前部;所述胫骨的板块(2.11)的对称轴线平行于所述股骨的板块(1.3)的对称轴线;所述中间的胫骨臂包括两个部分:固定到所述胫骨的板块(2.11)的固定的中间的胫骨臂(2.12),以及通过第二中间铰合部固定到所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的自由-移动的中间的胫骨臂(2.13);所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)包括在所述中间的股骨臂(1.2)和所述固定的中间的胫骨臂(2.12)之间延伸的直线板块;所述股骨的支撑(1)的所述固定的中间的股骨臂(1.2)通过中间的铰合部连接到所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的近端,所述中间的铰合部包括存在于所述中间的股骨臂(1.2)的圆形的远端上的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和开口(1.9、1.10)、以及存在于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的圆形的近端上的开口(2.4、2.5、2.6)和销钉(2.7、2.8);所述自由-移动的中间臂(2.13)的远端是圆的,并且具有位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)本身的对称轴线上的孔口(2.14),其接合销钉(2.15),所述销钉(2.15)设置在所述胫骨的板块(2.11)的对称轴线与所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的对称轴线之间的交叉点;具有圆弧形并且具有圆形的末端的开口(2.16)位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的对称轴线上,并且接近孔口(2.14);所述开口(2.16)的末端的中心位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的对称轴线上;所述开口(2.16)在前部延伸到膝盖;所述开口(2.16)容纳第二销钉(2.17),其固定到所述固定的中间的胫骨臂(2.12)并且相对于在所述固定的中间的胫骨臂(2.12)本身的对称轴线上的销钉(2.15)靠近端设置;固定到所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的两个销钉(2.15、2.17)、以及所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的孔口(2.14)和弧形开口(2.16)构成第二中间的铰合部;所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的所述销钉(2.15、2.17)通过紧固件固定到外部板块(5);所述板块(5)具有与销钉(2.15、2.17)共轴线的孔口;所述板块(5)的所述孔口容纳销钉(2.15、2.17)本身的自由端或者前述接合销钉(2.15、2.17)的紧固件,其固定所述板块(5)到所述固定的中间的胫骨臂(2.12)并阻止所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)从所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的分离;前述销钉(2.15、2.17)的高度大于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的厚度,因此其能够在所述板块(5)和所述固定的中间的胫骨臂(2.12)之间自由地行进;所述中间的股骨臂(1.2)比所述侧面的股骨臂(1.1)略长。
3.根据权利要求2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)上的周围开口(2.5)的圆形部分具有大约15°-20°的宽度,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的开口(2.5)的圆形部分具有大约25°-30°的宽度;所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的周围开口(2.5)的螺旋形部分延伸大约115°-120°,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的周围开口(2.5)延伸大约105°-110°;所述侧面的胫骨臂(2.1)的周围开口(2.5)的螺旋形部分朝向所述板块的中心返回比所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的周围开口(2.5)的螺旋形部分更大的程度;位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)上的周围开口(2.6)的圆形部分具有大约15°-20°的宽度,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的开口(2.6)的圆形部分具有大约25°-30°的宽度;所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的周围开口(2.6)的螺旋形部分延伸大约115°-120°,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的周围开口(2.6)延伸大约105°-110°;所述侧面的胫骨臂(2.1)的周围开口(2.6)的螺旋形部分朝向所述板块的中心返回比所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的周围开口(2.6)的螺旋形部分更大的程度;所述侧面的胫骨臂(2.1)的开口(2.4)具有比所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的开口更长的形状;位于所述侧面的股骨臂(1.1)上的开口(1.9)的圆形部分具有大约25°-30°的宽度,而位于所述中间的股骨臂(1.2)上的开口(1.9)的圆形部分具有大约15°-20°的宽度;位于所述侧面的股骨臂(1.1)上的开口(1.9)的螺旋形部分延伸大约105°-110°,而位于所述中间的股骨臂(1.2)上的开口(1.9)的螺旋形部分延伸大约115°-120°;所述侧面的股骨臂(1.1)的周围开口(1.9)的螺旋形部分朝向所述板块的中心返回比所述中间的股骨臂(1.2)的周围开口(1.9)的螺旋形部分更大的程度;位于所述侧面的股骨臂(1.1)上的开口(1.10)的圆形部分具有大约25°-30°的宽度,而位于所述中间的股骨臂(1.2)上的开口(1.10)的圆形部分具有大约15°-20°的宽度;位于所述侧面的股骨臂(1.1)上的开口(1.10)的螺旋形部分延伸大约105°-110°,而位于所述中间的股骨臂(1.2)上的开口(1.10)的螺旋形部分延伸大约115°-120°;所述侧面的股骨臂(1.1)的周围开口(1.10)的螺旋形部分朝向所述板块的中心返回比所述中间的股骨臂(1.2)的周围开口(1.10)的螺旋形部分更少的程度;位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的端部上的弧形周围边缘(2.9)具有15°-20°的宽度,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的弧形周围边缘具有25°-30°的宽度;位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的端部上的螺旋形周围边缘(2.10)具有115°-120°的宽度,而位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的螺旋形周围边缘具有105°-110°的宽度;位于所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)上的周围边缘(2.10)的螺旋形部分朝向所述板块本身的中心相比位于所述侧面的胫骨臂(2.1)上的螺旋形周围边缘(2.10)返回更大的程度。
4.根据权利要求1和2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述股骨臂(1.1、1.2)的远端的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的销钉(2.15、2.17)每个都具有沿着它们的纵向轴线的螺纹孔;所述板块(4、5)的所述孔口容纳与所述销钉(1.5、1.6、1.7、1.8、2.15、2.17)的螺纹孔接合的螺钉。
5.根据权利要求1和2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述股骨臂(1.1、1.2)的远端的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的销钉(2.15、2.17)每个都具有沿着它们的纵向轴线的孔口;所述板块(4、5)的孔口容纳铆钉,所述铆钉的自由端与所述销钉(1.5、1.6、1.7、1.8、2.15、2.17)的所述孔口接合。
6.根据权利要求1和2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述股骨臂(1.1、1.2)的远端的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8)和所述固定的中间的胫骨臂(2.12)的销钉(2.15、2.17)每个都具有在它们的自由端上的外部螺纹;每个所述螺纹接合螺母。
7.根据权利要求1所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述股骨臂(1.1、1.2)和所述中间的胫骨臂(2.1、2.2、2.13)的销钉(1.5、1.6、1.7、1.8、2.15、2.17)能够在特殊病状的情况下被移除。
8.根据权利要求2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述胫骨的板块(2.11)能够通过紧固件连接于每个所述胫骨臂(2.2、2.3)。
9.根据权利要求2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述自由-移动的中间的胫骨臂(2.13)的远端容纳沿着其对称轴线的多个孔口(2.18)和多个弧形开口(2.19);所述开口(2.19)的半圆形的末端的中心沿着相同的对称轴线设置。
10.根据权利要求2所述的人机工程学膝盖装置,其特征在于,所述侧面的胫骨臂包括近端的侧面的胫骨臂(2.20)和远端的侧面的胫骨臂(2.21);所述近端的侧面的胫骨臂(2.20)具有细长的形状,并且所述远端的侧面的胫骨臂(2.21)固定到所述胫骨的板块(2.11);至少三个等距的孔口(2.22)设置在所述近端的侧面的胫骨臂(2.20)的延长部分上并且沿着其对称轴线;至少两个螺纹孔(2.23)设置在所述远端的侧面的胫骨臂(2.21)上并且与位于所述近端的侧面的胫骨臂(2.20)上的至少两个所述孔口(2.22)共轴线;两个螺钉接合所述近端的侧面的胫骨臂(2.20)的孔口(2.22),并且固定在所述远端的侧面的胫骨臂(2.21)的所述两个螺纹孔(2.23)中。
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