CZ15933U1

CZ15933U1 - Kolenní ortéza

Info

Publication number: CZ15933U1
Application number: CZ200516928U
Authority: CZ
Inventors: Gerhard Lambert
Original assignee: Gerhard Lambert
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2005-10-17
Also published as: DE502005004172D1; EP1642554B1; EP1642554A3; EP1642554A2; US20060089581A1; DE102004046743A1; AT8816U8; ATE395886T1; AT8816U1

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká kolenní ortézy sestávající z femorální části a tibiální části, které jsou navzájem spojeny po stranách uspořádanými klouby, přičemž ohnutí v kloubech je definováno vždy dvěma vodícími dráhami, zejména vodícími výřezy a jim přiřazenými palci, zejména sledovacími kolíky.

Dosavadní stav techniky

Kolenní ortézy se používají terapeuticky a pooperačně k podpoření a zajištění kloubového systému kolene. Ortéza, která se za tím účelem pomocí nejméně jedné manžety připevňuje jak na stehnu, tak i na holeň, je opatřena kloubovým systémem, který by měl napodobovat anatomicky správný průběh pohybu kolenního kloubu. Podstatné přitom je, aby kolenní kloub, který je obvykle po zranění nebo operaci oslaben nebo poškozen, nebyl mechanicky stresován neshodou mezi funkční anatomií lidského kolenního kloubu a technickým vedením kloubu kolenní ortézy. Takové neshody mohou, pokud není zajištěno anatomicky správné vedení kloubu protézy, vést ke střihovému namáhání, pěchování a/nebo tažného namáhání lidského kolenního kloubu, což zejména když je ortéza na noze uchycena pevně, může v nejhorším případě vést k dalšímu poškozování kolenního kloubu, čemuž je bezpodmínečně třeba zabránit.

Anatomicky a funkčně správné napodobení průběhu pohybu v lidském kolenu je tudíž krajně obtížné, protože cirkutnference femorálního kloubního hrbolu je dvakrát tak dlouhá jako tibiální kloubní plocha, takže čistě odvalovací pohyb kloubu není možný. Zkoumání reálných průběhů pohybu mezi femorálním a tibiálním kloubním hrbolem ukazují, že femorální kloubní hrbol se na holenní kosti odvaluje a klouže, takže se předejde posteriomí luxaci. Při ohýbání je přitom cíleně namáhán přední zkřížený vaz, kterým je femorální kloubní hrbol tažen arteriomě, popřípadě přidržován arteriomě. Toto jinými slovy znamená, že při ohýbání je za klouzání femorálního kloubního hrbolu zodpovědný přední zkřížený vaz, zatímco zadní zkřížený vaz analogicky působí posteriomě při napřimování.

Aby se tento krajně komplexní průběh pohybu napodobil, používají se polycentrické klouby, které umožňují, aby se předešlo výše popsaným neshodám mezi funkční anatomií lidského kolenního kloubu a technickým vedením kloubu kolenní ortézy. Tyto polycentrické klouby nemají žádný pevně definovaný bod otáčení, nýbrž bod otáčení, jehož poloha se v průběhu ohýbání, popřípadě napřimování nohy spojitě mění. Poloha daného okamžitého bodu otáčení kolenního kloubu, popřípadě kloubu ortézy, který napodobuje průběh ohýbání v koleni, proto ve dvou- nebo třírozměrném prostoru závisí na úhlu ohnutí kloubu, přičemž řada jednotlivých bodů otáčení opisuje křivku, která se také označuje jako centroda.

Realizace takového polycentrického kloubového systému je popsána například v dokumentu EP 0 361 405 B1 a v jemu odpovídajícím dokumentu DE 689 28 511 T2, které se zabývají kolenní ortézou se řízeným pohybem ve více osách. Tamní kloubový mechanismus, který je znázorněn na obr. 9, obsahuje dvě vodicí dráhy 13a, 13b a dva sledovací kolíky A, B, které jsou připevněny na navzájem k sobě přiřazených částech 13, TI kloubu, přičemž první vodicí dráha 13a je uspořádána v příčné rovině a slouží k tomu, aby se umožnil dopředný pohyb horní části TI kloubu, zatímco druhá vodicí dráha 13b je orientována v podélném směru a představuje segment dlouhého oblouku pro unicentrickou fázi kinematiky kloubu. Na počátku ohýbání kolene se horní sledovací kolík B v tomto kloubovém mechanismu pohybuje směrem dolů a dopředu ve vodicí dráze 13b. která, zahnuta do oblouku, probíhá v podélném směru. V průběhu tohoto pohybu se horní sledovací kolík B přibližuje ke spodní vodicí dráze 13a, která je uspořádána ve vodorovné příčné rovině, přičemž v této spodní vodicí dráze 13a vedený sledovací kolík A se přemisťuje směrem dozadu.

-1 CZ 15933 Ul

Nevýhodou této konstrukce je skutečnost, že při ohybu femorální a tibiální části 11, 11 ortézy navzájem se v příslušných vodicích dráhách 13a, 13b současně pohybují oba sledovací kolíky A, B v různých směrech, které jsou předurčeny vodicími dráhami 13a, 13b. Přesné dodržení drah sledovacích kolíků A, B ve vodicích dráhách 13a, 13b je možné jen tehdy, když sledovací kolíky

A, B klouzají podél bočních hran vodicích drah 13a, 13b, přičemž dochází ke tření sledovacích kolíků A, B s okraji vodicích drah 13a, 13b, což brzdí pohyb a je nevyhnutelně spojeno s opotřebením sledovacích kolíků A, B a zmíněných okrajů. Z obr. 9 je dále patrné, že spodní sledovací kolík A, pohybující se ve vodorovné příčné rovině, je při počínajícím ohýbání nohy z napřímené polohy nejdříve tlačen do na výkresu znázorněného pravého spodního rohu vodorovné vodicí ío dráhy 13a, přičemž je vyvozován vysoký tlak na spodní hranu vodicí dráhy 13a, takže je třeba se obávat zablokování ohýbání. Tento problém se zvětšuje s pokračujícím používání popsané kolenní ortézy, protože v důsledku pokračujícího tření se ve zvětšující se míře zvětšuje i opotřebení. V důsledku toho není dlouhodobě zajištěna funkceschopnost kolenní ortézy, která je popsána v dokumentu EP 0 361 405 Bl, přičemž je zapotřebí poměrně častá výměna použitého kloubové15 ho mechanismu.

Úkolem vynálezu je nalezení konstrukce kolenní ortézy s polycentrickým vedením kloubu, jejíž pomocí bude zajištěn anatomicky správný průběh ohýbání a při cenově příznivé výrobě budou současně odstraněny zmíněné problémy.

Podstata technického řešení

Tento úkol je vyřešen kolenní ortézou podle nároku 1.

Úkol je vyřešen zejména kolenní ortézou sestávající z femorální části a tibiální části, které jsou navzájem spojeny po stranách uspořádanými klouby, přičemž ohnutí v kloubech je definováno vždy dvěma vodicími dráhami, zejména vodicími výřezy a jim přiřazenými palci, zejména sledovacími kolíky, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že vodicí dráhy, zejména vodicí výřezy, probíhají podél dvou v průsečíku se protínajících pólových křivek, zejména pólových kruhů.

Podstatná skutečnost spočívá podle tohoto technického řešení v tom, že vodicí výřezy jsou provedeny jako pólové kruhy s jednotným poloměrem, podél kterých se vždy pohybuje k pólovému kruhu přiřazený sledovací kolík.

V jednom z provedení kolenní ortézy obě vodicí dráhy, zejména vodicí výřezy, tvoří spojité trojúhelníkové vedení a probíhají vždy až k průsečíku příslušných pólových křivek. Kromě toho, od průsečíku pólových křivek odvrácené konce obou vodicích drah, zejména vodicích výřezů, a průsečík se nacházejí ve vrcholech myšleného rovnostranného trojúhelníku, přičemž vzdálenost mezi oběma palci, zejména sledovacími kolíky, odpovídá délce ramen myšleného rovnostran35 ného trojúhelníku.

Tímto mimořádně jednoduchým způsobem je zajištěno, že při ohýbání kloubu ortézy se na koncentrické dráze, tj. na vodicí dráze přiřazeném úseku pólové kružnice, pohybuje jen jeden sledovací kolík, přičemž zbylý sledovací kolík tvoří okamžitý bod otáčení. Takto je spolehlivě vyloučeno vzájemné zablokování sledovacích kolíků.

Protože průběh pohybu ve vodicí dráze se pohybujícího sledovacího kolíkuje přesně definován jeho spojením s částí ortézy a se zbylým sledovacím kolíkem, který slouží jako bod otáčení, není dosednutí pohybujícího se sledovacího kolíku na okraje vodícího výřezu nevyhnutelně nutné, takže je zabráněno opotřebení sledovacího kolíku a okrajů.

V průběhu ohýbání kloubu ortézy slouží jeden sledovací kolík jako bod otáčení pro pohyb zbylé45 ho sledovacího kolíku podél vodícího výřezu tak dlouho, dokud pohybující se sledovací kolík, vycházejíc od průsečíku obou vodicích výřezů, nedosáhne příslušného konce k tomuto sledovacímu kolíku přiřazeného vodícího výřezu, načež se od konce vodícího výřezu, který je k němu

-2CZ 15933 Ul přiřazen, pohybuje směrem k průsečíku pólových křivek zbylý sledovací kolík, který až dosud sloužil jako bod otáčení.

Protože oba vodicí výřezy jsou tvořeny segmenty pólových kruhů se shodnými poloměry, jejichž střed je vždy dán koncovou oblastí protilehlého vodicího výřezu, je, co se týká sledovacích kolíků a vodicích výřezů, možný a předem zadán harmonický průběh pohybu téměř bez tření, který odpovídá anatomicky správnému průběhu ohýbání lidského kolena.

Protože v průběhu ohýbání se vjemu přiřazeném vodicím výřezu pohybuje vždy jen jeden sledovací kolík, není podle tohoto technického řešení možné zablokování, uvíznutí nebo vzpříčení jako ve stavu techniky, který je znázorněn na obr. 9.

V jednom z provedení kolenní ortézy leží průsečík k oběma vodicím drahám přiřazených pólových křivek anterior a tímto průsečíkem procházející osa úhlu mezi oběma vodícími dráhami je ve směru od posterior k anterior skloněna směrem dolů. Takto je umožněno vzpřímené stání a protažení nohy až do hyperextenze v úWu -10°.

Dále, osa úhlu svírá s podélnou osou napřímené kolenní ortézy na anteriomí straně úhel a od 100° do 120°, zejména přibližně 110°.

Obě vodicí dráhy sledovacích kolíků probíhají podle tohoto technického řešení po obloukovém úhlu β až 60°, takže je možné bezpřechodové přemístění bodu otáčení. Toto přemístění bodu otáčení proběhne s výhodou tehdy, kdy je kolenní kloub ohnut do poloviny mezi maximálním napřímením a maximálním ohnutím. Přemístění bodu otáčení takto proběhne v poloze minimálního zatížení kolenního kloubu, což výrazně přispívá k lehkosti chodu a omezení opotřebení kloubu ortézy podle tohoto technického řešení.

Jak již bylo zmíněno, je u kolenní ortézy podle tohoto technického řešení možná hyperextenze až do -10°. Je toho dosaženo tím, že poloha obou vodicích drah, popřípadě jim přiřazených sledovacích kolíků je taková, že je možná hypertenze až -10°. Spojovací přímka mezi oběma palci, zejména sledovacími kolíky, v napřímeném stavu kolenní ortézy je ve směru od posterior k anterior skloněna směrem nahoru, zejména pod úhlem (γ) od přibližně 5° do 20°, s výhodou přibližně 8° až 12° a zejména přibližně 10°.

Dále budiž zmíněno, že vodicí dráhy, popřípadě spojité vedení, jsou částí první kolejnice, která je přiřazena k femorální částí nebo tibiální části ortézy, a sledovací kolíky jsou částí vždy ke zbylé části ortézy přiřazené druhé kolejnice. Toto jinými slovy znamená, že vedení, jak je toto podle technického řešení znázorněno na výkresech, může být uspořádáno na tibiální části ortézy, zatímco palce či sledovací kolíky jsou umístěny na femorální části ortézy.

Funkce kolenní ortézy podle tohoto technického řešení je však zajištěna i tehdy, jestliže vedení je uspořádáno na femorální části ortézy a příslušné palce či sledovací kolíky jsou uspořádány na tibiální části ortézy. Takto je funkčnost kolenní ortézy podle tohoto technického řešení nezávislá na gravitační síle a ortéza je použitelná také pro ležící pacienty nebo pacienty s vyzdviženou nohou, aniž by bylo třeba se obávat zaseknutí nebo nechtěného zaskočení kloubu.

Dále, u kolenní ortézy podle tohoto technického řešení jsou k nejméně jednomu kloubu přiřazeny posteriomí a/nebo anteriomí dorazové prostředky k vymezení ohnutí a/nebo napřímení. Tyto dorazové prostředky jsou v jednom z provedení technického řešení tvořeny jednoduchými otvory, které jsou vytvořeny v příslušných částech ortézy a umožňují zasunutí omezovacího kolíku, na který dosednou příslušné vnější hrany femorální, popřípadě tibiální části ortézy. Otvory jsou vytvořeny tak, že mohou být fixována prakticky všechna ortopedem za účelná považovaná omezení úhlu ohnutí a/nebo napřímení, popřípadě ohýbání nebo napřimování kolenního kloubu je možné pouze v předem zadaných mezích, takže kolenní ortéza může být individuálně nastavena na nejrůznější podpůrné funkce.

Konečně, klouby jsou s výhodou opatřeny nejméně jedním bočním zakrytím, například pomocí zaskočení, zavěšení nebo zapadnutí. V úvahu přicházejí zejména stiskací knoflíky nebo také jednoduché suché zipy.

-3CZ 15933 Ul

Další provedení technického řešení vyplývají ze závislých nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále popsáno na základě příkladů jeho provedení, které jsou blíže vysvětleny na základě připojených výkresů, které znázorňují:

na obr. 1 schematické vyobrazení tibiální části ortézy;

na obr. 2 schematické vyobrazení femorální části ortézy;

na obr. 3 až 8 schematické vyobrazení kolenní ortézy podle technického řešení v různých úhlech ohybu;

na obr. 9 kloub kolenní ortézy podle dosavadního stavu techniky.

Příklady provedení technického řešení

Na obr. 1 je znázorněna tibiální část 20 ortézy s podélnou osou 100 a dvěma vodícími výřezy 40 a 50. Tyto vodicí výřezy 40 a 50 probíhají po částech příslušných pólových kruhů 70, 80 a protínají se v průsečíku 60. Na k průsečíku 60 protilehlých stranách vodicích výřezů 40, 50 se nacházejí příslušné konce 41, 51 těchto vodicích výřezů 40, 50, které slouží jako dorazy a body otáčení pro ve vodicích výřezech 40. 50 běhající palce, zejména sledovací kolíky 45, 55. Průsečíky pólových kruhů 70. 80. jakož i průsečíkem 60 vodicích výřezů 40, 50. prochází osa 90 úhlu. Úhel, který svírá osa 90 úhlu s podélnou osou 100 kolenní ortézy, činí 110°. Mezi oběma vodícími drahami, popřípadě vodícími výřezy 40, 50, je na obr. 1 označen úhel β oblouků. Tento úhel β činí 60° a definuje vždy jednu stranu rovnostranného trojúhelníku.

Na obr. 2 je znázorněna k tibiální části 20 ortézy z obr. 1 přiřazená femorální část 10 ortézy se zakreslenou podélnou osou 100 kolenní ortézy. Femorální část 10 ortézy je opatřena dvěma vrtáními 46, 56 pro uchycení palců, popřípadě sledovacích kolíků 45, 55, které jsou uspořádány na spojovací přímce HO. Tato spojovací přímka 110 svírá s vodorovnou přímkou, která je kolmá k podélné ose 100 kolenní ortézy, úhel γ přibližně 15°. Femorální část 10 ortézy je dále opatřena dorazovými prostředky 120 ve formě vrtání, do kterých lze vložit a v nich aretovat neznázoměný omezovači kolík. V této souvislosti budiž zmíněno, že k vytvoření kolenní ortézy jsou s výhodou na každé straně ortézy uspořádány dvě femorální části 10 ortézy, mezi kterými je pomocí vodicích výřezů 40, 50 a sledovacích kolíků 45, 55 vedena tibiální část 20 ortézy, takže omezovači kolík, který je zasunut do jednoho z dorazových vrtání 120, je po prostrčení kolem tibiální části 20 ortézy uchycen v dalším dorazovém vrtání 120 druhé přiřazené femorální části 10 ortézy a je takto v dorazových vrtáních 120 ukotven oběma svými konci.

Je výhodné, jestliže kolenní ortéza je na obou stranách opatřena kloubovou konstrukcí, která sestává ze dvou femorálních částí JO a jedné tibiální části 20 ortézy, přičemž při příslušně tuhém provedení kolenní ortézy může případně ke stabilizaci a vedení kolenního kloubu postačit také jednostranné vedení kloubu.

Obr. 3 až 8 schematicky znázorňují kloub 30 kolenní ortézy v dílčím řezu, přičemž na femorální části 10 ortézy jsou umístěny dva sledovací kolíky 45, 55, které běhají ve vodicích výřezech 40, 50, vytvořených na tibiální části 20 ortézy. Na obr. 3 je kloub 30 kolenní ortézy znázorněn ve svém maximálním ohybu, kdy se sledovací kolík 55 nachází v konci 51 vodícího výřezu 50, zatímco sledovací kolík 45 se nachází v průsečíku 60 obou vodicích výřezů 40, 50. Jak je patrné z obr. 4, 5 a 6, přemisťuje se sledovací kolík 45 při napřimování kloubu 30 kolenní ortézy podél vodícího výřezu 40 dozadu směrem ke konci 41 vodícího výřezu 40, zatímco sledovací kolík 55, který se nachází v konci 51 vodícího výřezu 50, slouží jako bod otáčení pro pohyb sledovacího kolíku 45 podél úseku pólového kruhu 80, podél kterého je vytvořen vodicí výřez 40.

V poloze poloviny maximálního ohybu kolenní ortézy se oba sledovací kolíky 45 a 55 nacházejí v příslušných koncích 41, 5J. příslušných vodicích výřezů 40, 50. Při dalším napřimování kloubu 30 kolenní ortézy slouží pak jako bod otáčení sledovací kolík 45, nacházející se v konci 41 vodi-4CZ 15933 Ul čího výřezu 40, přičemž sledovací kolík 55 se v průběhu dalšího napřimování pohybuje podél vodícího výřezu 50 až k průsečíku 60 vodicích výřezů 40, 50. Protože osa 90 úhlu mezi vodícími výřezy 40, 50 je skloněna směrem dolů a spojovací přímka 110 mezi sledovacími kolíky 45, 55 v napřímeném stavu probíhá posterior-anterior směrem nahoru, je možná hyperextenze až -10°. Taková hyperextenze je znázorněna na obr. 8.

Na tomto místě je ještě třeba podotknout, že jako pro technické řešení podstatné se nárokují všechny výše popsané prvky samotné a v libovolné kombinaci, zejména pak detaily znázorněné na výkresech. Obměny těchto řešení jsou pro odborníka běžnou záležitostí.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Kolenní ortéza sestávající z femorální části (10) a tibiální části (20), které jsou navzájem spojeny po stranách uspořádanými klouby (30), přičemž ohnutí v kloubech (30) je definováno vždy dvěma vodicími dráhami, zejména vodícími výřezy (40, 50), a jim přiřazenými palci, zejména sledovacími kolíky (45, 55), vyznačující se tím, že vodicí dráhy, zejména vodicí výřezy (40, 50), probíhá i podél dvou v průsečíku (60) se protínajících pólových křivek, zejména pólových kruhů (70, 80).
2. Kolenní ortéza podle nároku 1, vyznačující se tím, že obě vodicí dráhy, zejména vodicí výřezy (40, 50), tvoří spojité trojúhelníkové vedení a probíhají vždy až k průsečíku (60) příslušných pólových křivek.
3. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že od průsečíku (60) pólových křivek odvrácené konce (41,51) obou vodicích drah, zejména vodicích výřezů (40, 50), a průsečík (60) se nacházejí ve vrcholech myšleného rovnostranného trojúhelníku.
4. Kolenní ortéza podle nároku 3, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi oběma palci, zejména sledovacími kolíky (45, 55), odpovídá délce ramen myšleného rovnostranného trojúhelníku.
5. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že průsečík (60) k oběma vodicím drahám přiřazených pólových křivek leží anterior a tímto průsečíkem (60) procházející osa (90) úhlu mezi oběma vodicími dráhami je ve směru od posterior k anterior skloněna směrem dolů.
6. Kolenní ortéza podle nároku 5, vyznačující se tím, že osa (90) úhlu svírá s podélnou osou (100) napřímené kolenní ortézy na anteriomí straně úhel a od 100° do 120°, zejména přibližně 110°.
7. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že obě vodicí dráhy (40, 50) probíhají po obloukovém úhlu až 60°.
8. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že poloha obou vodicích drah (40, 50), popřípadě jim přiřazených sledovacích kolíků (45, 55), je taková, že je možná hypertenze až -10°.
9. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že spojovací přímka (110) mezi oběma palci, zejména sledovacími kolíky (45, 55), v napřímeném

-5CZ 15933 Ul stavu kolenní ortézy je ve směru od posterior k anterior skloněna směrem nahoru, zejména pod úhlem (γ) od přibližně 5° do 20°, zejména přibližně 10°.
10. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vodicí dráhy (40, 50), popřípadě spojité vedení, jsou částí první kolejnice, která je přiřazena k femorální části (10) nebo tibiální části (20) ortézy, a sledovací kolíky (45, 55) jsou částí vždy ke zbylé části ortézy přiřazené druhé kolejnice.
11. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nejméně jednomu kloubu (30) jsou přiřazeny posteriomí a/nebo anteriomí dorazové prostředky (120) k vymezení ohnutí a/nebo napřímení.
12. Kolenní ortéza podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že kloubům (30) je přiřazeno nejméně jedno boční zakrytí, například pomocí zaskočení, zavěšení nebo zapadnutí.