CZ2020226A3

CZ2020226A3 - 3D printed prosthetic bed for amputation stump

Info

Publication number: CZ2020226A3
Application number: CZ2020226A
Authority: CZ
Inventors: Jiří ROSICKÝ; Jiří Ing. Rosický; Tomáš BOUMA; Tomáš Bc. Bouma; Aleš GRYGAR; Aleš MgA. Grygar
Original assignee: Ing Corporation, Spol. S R.O.; NG corporation, spol. s r.o.
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2021-03-03
Also published as: CZ309619B6

Abstract

Předmětem řešení je 3D tištěné protetické lůžko (1) pro amputační pahýl tvořené 3D tištěnou skořepinou. 3D tištěné protetické lůžko (1) zahrnuje distální konec (2) uzpůsobený pro připojení propojovacího adaptéru (3) lůžka a proximální konec (4) s otvorem uzpůsobeným pro zasunutí pahýlu. 3D tištěná skořepina zahrnuje první plášť (5) lůžka zahrnující vnitřní stěnu (7). 3D tištěné protetické lůžko zahrnuje druhý plášť (6), přičemž druhý plášť (6) je umístěn vně prvního pláště (5) a první plášť (5) a druhý plášť (6) jsou spojeny na distálním konci (2) protetického lůžka (1) a na proximálním konci (4) protetického lůžka (1) a přičemž mezi prvním pláštěm (5) a druhým pláštěm (6) je vzduchová mezera.The subject of the solution is a 3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump formed by a 3D printed shell. The 3D printed prosthetic bed (1) comprises a distal end (2) adapted to connect the connecting adapter (3) of the bed and a proximal end (4) with an opening adapted to insert the stump. The 3D printed shell comprises a first bed shell (5) comprising an inner wall (7). The 3D printed prosthetic bed comprises a second sheath (6), the second sheath (6) being located outside the first sheath (5) and the first sheath (5) and the second sheath (6) being connected at the distal end (2) of the prosthetic bed (1). and at the proximal end (4) of the prosthetic bed (1) and wherein there is an air gap between the first shell (5) and the second shell (6).

Description

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká 3D tištěného protetického lůžka pro amputační pahýl zhotoveného na míru.The invention relates to a 3D printed prosthetic bed for an amputation stump made to measure.

Dosavadní stav technikyState of the art

Kvalitní a dobře padnoucí protetická lůžka jsou základem pro pohodlný život pacienta s amputačním pahýlem. Vzhledem k individuálním parametrům každého amputačního pahýlu je nutné zhotovovat protetická lůžka vždy na míru konkrétnímu pacientovi. Funkce protetického lůžka je jednak nosná, přičemž je přenášena váha z amputačního pahýlu na samotnou protézu a jednak fixační, přičemž je nutné zajistit dostatečnou přilnavost lůžka k pahýlu, ale zároveň nesmí být lůžko pro pacienta nepohodlné. Protetická lůžka se zhotovují s ohledem na stav amputačního pahýlu, fyzickou aktivitu pacienta a jeho váhu. Jelikož se mohou tyto parametry během pacientova života v kratších, či delších intervalech měnit, je vhodné, aby byla výroba protetického lůžka co nej jednodušší a tím i méně nákladná.Quality and well-fitting prosthetic beds are the basis for a comfortable life for a patient with an amputation stump. Due to the individual parameters of each amputation stump, it is necessary to make prosthetic beds always tailored to the specific patient. The function of the prosthetic bed is both load-bearing, while the weight is transferred from the amputation stump to the prosthesis itself and fixation, while it is necessary to ensure sufficient adhesion of the bed to the stump, but at the same time the bed must not be uncomfortable for the patient. Prosthetic beds are made with regard to the condition of the amputation stump, the patient's physical activity and his weight. Since these parameters may change at shorter or longer intervals during the patient's life, it is advisable to make the production of a prosthetic bed as simple as possible and thus less expensive.

Většina protetických lůžek ze současného stavu techniky se vyrábí ve dvou krocích. Prvním krokem je vytvoření modelu amputačního pahýlu, a to buď ručně ve formě odlitku a fýzického modelu amputačního pahýlu, nebo digitálního CAD/CAM modelu, ze kterého je ve druhém kroku vytvořeno individuální protetické lůžko, nejčastěji laminováním, nebo termoplastickým tvarováním. Nevýhodou těchto řešení je časová náročnost návrhu a výroby a limitace konstrukčního provedení vzhledem k použité technologii.Most prior art prosthetic beds are manufactured in two steps. The first step is to create an amputation stump model, either manually in the form of a casting and a physical amputation stump model, or a digital CAD / CAM model, from which an individual prosthetic bed is created in the second step, most often by lamination or thermoplastic shaping. The disadvantage of these solutions is the time-consuming design and production and the limitation of the design due to the technology used.

V poslední době se začaly objevovat snahy o vytvoření 3D tištěných protetických lůžek pacientovi na míru na základě skenu amputačního pahýlu, skenu fýzického modelu amputačního pahýlu nebo měr amputačního pahýlu. Digitální model amputačního pahýlu je dle současného stavu techniky modifikován v počítači a na jeho základě je vytvořen CAD model lůžka, který je následně vytištěn na 3D tiskárně.Recently, efforts have begun to create 3D printed prosthetic beds tailored to the patient based on an amputation stump scan, an amputation stump physical model scan, or amputation stump measurements. According to the current state of the art, the digital model of the amputation stump is modified in a computer and a CAD model of the bed is created on its basis, which is then printed on a 3D printer.

Problémem tohoto řešení je na jedné straně požadavek na dostatečnou pevnost lůžka, tak na druhé straně požadavek na zajištění pohodlí pro amputační pahýl pro celodenní nošení. Pokud má být tedy lůžko dostatečně pevné, aby vyhovovalo pevnostním standardům kladeným na lůžka, je pro pacienta takové lůžko při objemových změnách pahýlu samo o sobě nepohodlné.The problem with this solution is, on the one hand, the requirement for sufficient strength of the bed, and, on the other hand, the requirement to ensure comfort for the amputation stump for all-day wear. Thus, if the bed is to be strong enough to meet the strength standards placed on the beds, such a bed is in itself uncomfortable for volume changes in the stump.

V současném stavu techniky je tento problém řešen například v patentovém dokumentu US20170246013, ve kterém se protetické lůžko skládá z vnitřního a vnějšího povrchu, mezi kterými jsou strukturální pružné prvky, umožňující snížení tlaku materiálu lůžka na amputační pahýl. Nevýhodou tohoto řešení je absence přizpůsobení flexibility lůžka konkrétnímu amputačnímu pahýlu, jelikož každá část amputačního pahýlů zahrnuje různě se v čase deformující měkké tkáně a kostní struktury.In the current state of the art, this problem is solved, for example, in patent document US20170246013, in which the prosthetic bed consists of an inner and an outer surface, between which there are structural resilient elements, allowing to reduce the pressure of the bed material on the amputation stump. The disadvantage of this solution is the absence of adaptation of the bed flexibility to the specific amputation stump, since each part of the amputation stump includes differently deforming soft tissues and bone structures over time.

V současném stavu techniky je odlehčení konkrétní části amputačního pahýlu řešeno vkládáním měkkých, například silikonových pelot na dotčené oblasti. Například v patentovém dokumentu US20160228266 je řešeno odlehčení konkrétních částí amputačního pahýlu pro větší pohodlí pacienta při nošení protézy pomocí vložených měkkých ztenčených flexibilních oblastí návleku amputačního pahýlu.In the current state of the art, the relief of a specific part of the amputation stump is solved by inserting soft, for example silicone pellets on the affected areas. For example, patent US20160228266 addresses the lightening of specific parts of the amputation stump for greater patient comfort when wearing the prosthesis by means of inserted soft thinned flexible areas of the amputation stump sleeve.

V současném stavu techniky se nevyskytuje žádné vnější nosné protetické lůžko, které by řešilo problém změkčení konkrétní oblasti v kontaktu s amputačním pahýlem u 3D tištěných vnější nosné protetických lůžek a které by zároveň splňovalo požadavky na pevnost, tuhost a nosnost.In the current state of the art, there is no external supporting prosthetic bed that solves the problem of softening a particular area in contact with the amputation stump in 3D printed external supporting prosthetic beds and which also meets the requirements for strength, rigidity and load-bearing capacity.

-1 CZ 2020 - 226 A3-1 CZ 2020 - 226 A3

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje 3D tištěné protetické lůžko dle předkládaného vynálezu, které zahrnuje druhý plášť nacházející se vně prvního pláště spojený s prvním pláštěm v proximální a distální oblasti lůžka, přičemž je tak mezi plášti vzduchová mezera. První a druhý plášť mohou být dále propojeny pomocí žeber, které poskytují protetickému lůžku dodatečnou pevnost. Pro odstranění podpůrného nebo nevyužitého tiskového materiálu během procesu výroby zahrnuje první plášť, nebo druhý plášť alespoň jeden otvor.The above-mentioned drawbacks are somewhat eliminated by the 3D printed prosthetic bed of the present invention, which includes a second shell located outside the first shell connected to the first shell in the proximal and distal regions of the bed, thereby having an air gap between the shells. The first and second shells may be further interconnected by ribs which provide additional strength to the prosthetic bed. To remove supporting or unused printing material during the manufacturing process, the first shell, or the second shell, includes at least one opening.

3D tištěné protetické lůžko dle předkládaného vynálezu zahrnuje v distální oblasti odlehčenou konstrukci navrženou na základě alespoň jednoho parametru z množiny obsahující alespoň hmotnost pacienta, stupeň jeho aktivity, délka amputačního pahýlu, jeho geometrie, velikost protetického chodidla, typ protetického chodidla a celková délka protézy. Jelikož distální konec tvoří značnou část objemu lůžka, dojde optimalizací odlehčené konstrukce ke snížení hmotnosti celého lůžka a tím ke zvýšení komfortu pacienta s amputačním pahýlem a úspoře materiálu.The 3D printed prosthetic bed of the present invention includes a lightweight structure in the distal region designed based on at least one parameter from at least a patient's weight, activity, amputation stump length, geometry, prosthetic foot size, prosthetic foot type, and total prosthesis length. Since the distal end forms a significant portion of the bed volume, optimizing the lightweight construction will reduce the weight of the entire bed and thus increase patient comfort with an amputation stump and save material.

3D tištěné protetické lůžko dle předkládaného vynálezu je uzpůsobené pro spojení s krytem protézy, která zahrnuje připojovací prvky z množiny kolík, otvor, pero, drážka, šroubovice, svěmý spoj, závit, šroub a nýt.The 3D printed prosthetic bed according to the present invention is adapted for connection to a prosthesis cover, which comprises connecting elements from a plurality of pin, hole, tongue, groove, helix, clamp, thread, screw and rivet.

V dalším výhodném provedení je 3D tištěné protetické lůžko zhotoveno z jednoho druhu materiálu. Alternativně je možné zhotovit 3D tištěné protetické lůžko dle tohoto vynálezu ze dvou a více druhů materiálu, přičemž je tak možné upravit tuhosti jednotlivých oblastí prvního pláště protetického lůžka.In another preferred embodiment, the 3D printed prosthetic bed is made of one type of material. Alternatively, it is possible to make a 3D printed prosthetic bed according to the invention from two or more types of material, thus making it possible to adjust the stiffness of the individual areas of the first shell of the prosthetic bed.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Podstata vynálezu j e dále obj asněna na příkladech j eho uskutečnění, které j sou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:The essence of the invention is further explained by examples of its embodiment, which are described with the aid of the accompanying drawings, where:

obr. 1 je znázorněna transtibiální protéza zahrnující 3D tištěné protetické lůžko a na něj navazující protetické díly, obr. 2 je znázorněna transfemorální protéza zahrnující 3D tištěné protetické lůžko a na něj navazující protetické díly, obr. 3 je znázorněn průřez 3D tištěným protetickým lůžkem s prvním pláštěm zahrnujícím otvory pružné oblasti, a odlehčenou konstrukci distálního konce, obr. 4 je znázorněn detail uspořádání druhého pláště k prvnímu plášti 3D tištěného protetického lůžka, obr. 5 je znázorněno 3D tištěné protetické lůžko se dvěma plášti a otvory druhého pláště, obr. 6 je znázorněn příklad umístění žeber mezi prvním a druhým pláštěm 3D tištěného protetického lůžka, obr. 7 je znázorněn detail připojení krytu protézy k 3D tištěnému protetickému lůžku, obr. 8 je znázorněna realizace pružné oblasti pomocí pružných prvků ve vyhloubení ve vnitřní stěně 3D tištěného protetického lůžka.Fig. 1 shows a transtibial prosthesis comprising a 3D printed prosthetic bed and adjoining prosthetic parts, Fig. 2 shows a transfemoral prosthesis comprising a 3D printed prosthetic bed and adjoining prosthetic parts, Fig. 3 shows a cross section of a 3D printed prosthetic bed with the first Fig. 4 shows a detail of the arrangement of the second shell to the first shell of the 3D printed prosthetic bed, Fig. 5 shows a 3D printed prosthetic bed with two shells and openings of the second shell, Fig. 6 is a Fig. 7 shows a detail of the connection of the prosthesis cover to the 3D printed prosthetic bed, Fig. 8 shows the realization of the elastic area by means of elastic elements in the recess in the inner wall of the 3D printed prosthetic bed.

- 2 CZ 2020 - 226 A3- 2 CZ 2020 - 226 A3

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.These embodiments illustrate exemplary embodiments of the invention, which, however, have no limiting effect on the scope of protection.

Protetické lůžko 1 dle předkládaného vynálezu, jako je zobrazeno na obr. 1 a na obr. 2, je tvořeno z pevného materiálu pomocí technologie 3D tisku, čímž vznikne souvislá a jednodílná skořepina s dutinou pro amputační pahýl. Ve výhodném provedení dosahuje modul pružnosti v tahu použitého materiálu 1.000 až 4.000 MPa při pokojové teplotě. Alternativně může být protetické lůžko 1 zhotoveno současným jednodílným tiskem vícero druhů materiálů, přičemž materiály mohou vzájemně přecházet spojitě i skokově.The prosthetic bed 1 according to the present invention, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, is formed of a solid material by means of 3D printing technology, thereby forming a continuous and one-piece shell with a cavity for the amputation stump. In a preferred embodiment, the tensile modulus of the material used reaches 1,000 to 4,000 MPa at room temperature. Alternatively, the prosthetic bed 1 can be made by simultaneous one-piece printing of several types of materials, the materials being able to pass through each other continuously or in steps.

V tomto příkladném provedení je modul pružnosti v tahu prvního materiálu 1.000 až 4.000 MPa při pokojové teplotě a modul pružnosti v tahu dalšího materiálu 3 až 200 MPa při pokojové teplotě. V jiném příkladném provedení je protetické lůžko 1 složeno z více částí a není tedy jednodílné. V tomto provedení jsou alespoň dvě části protetického lůžka J spojeny a zajištěny vhodným spojovacím mechanismem, přičemž alespoň jedna část vícedílného protetického lůžka J je zhotovena technologie 3D tisku. V prvním příkladném provedení, které je zobrazeno na obr. 1 a na obr. 2, zahrnuje protetické lůžko J distální konec 2 uzpůsobený pro připojení modulárních dílů 15 protézy dolní končetiny a proximální konec 4 s otvorem pro zasunutí pahýlu, mezi nimiž se nachází středová část protetického lůžka L V jiném příkladném provedení je distální konec 2 uzpůsobený pro připojení protetického kolenního kloubu 20. V příkladném provedení, které je zobrazeno na obr. 4, je středová část zhotovena jako dvouplášťová, přičemž ve výhodném provedení zahrnuje středová část první plášť 5 a druhý plášť 6, mezi nimiž se nachází volný prostor ohraničený těmito plášti. Minimální tloušťka prvního pláště 5 je 1 mm, minimální tloušťka druhého pláště 6 je 1 mm a minimální vzdálenost mezi prvním pláštěm 5 a druhým pláštěm 6 je 1 mm. Protetické lůžka 1 podle předkládaného vynálezu je zhotoveno na 3D tiskárně některou z metod 3D tisku: SLA, SLS, FDM, MJF, DLP, 3DP, PJF, CLIP. Jeden nebo více materiálů, ze kterých je protetické lůžko 1 vyrobeno náleží do množiny PA, ABS, PLA, PE, PP, CPP, HPP, TPU, TPE, fotopolymery a další materiály vhodné pro výše zmíněné metody 3D tisku. Vybraný materiál je možné také vyztužit vlákny skleněnými, uhlíkovými, uhlíkovými nanovlákny, nebo jakýmikoliv jinými vhodnými vlákny.In this exemplary embodiment, the tensile modulus of the first material is 1,000 to 4,000 MPa at room temperature and the tensile modulus of the other material is 3 to 200 MPa at room temperature. In another exemplary embodiment, the prosthetic bed 1 is composed of several parts and is therefore not one-piece. In this embodiment, at least two parts of the prosthetic bed J are connected and secured by a suitable connecting mechanism, wherein at least one part of the multi-part prosthetic bed J is made by 3D printing technology. In the first exemplary embodiment shown in Fig. 1 and Fig. 2, the prosthetic bed J comprises a distal end 2 adapted to connect the modular parts 15 of the lower limb prosthesis and a proximal end 4 with a stump insertion hole, between which the central part is located. of the prosthetic bed LV in another exemplary embodiment, the distal end 2 is adapted to connect a prosthetic knee joint 20. In the exemplary embodiment shown in Fig. 4, the central part is made as a double shell, in a preferred embodiment the central part comprises a first shell 5 and a second shell 6, between which there is a free space bounded by these shells. The minimum thickness of the first shell 5 is 1 mm, the minimum thickness of the second shell 6 is 1 mm and the minimum distance between the first shell 5 and the second shell 6 is 1 mm. The prosthetic bed 1 according to the present invention is made on a 3D printer by one of the 3D printing methods: SLA, SLS, FDM, MJF, DLP, 3DP, PJF, CLIP. One or more materials from which the prosthetic bed 1 is made belong to the set of PA, ABS, PLA, PE, PP, CPP, HPP, TPU, TPE, photopolymers and other materials suitable for the above-mentioned 3D printing methods. The selected material can also be reinforced with glass, carbon, carbon nanofibers, or any other suitable fibers.

Nezávisle na provedení středové části zahrnuje protetické lůžko J vnitřní střenu 7, která je v kontaktu s pahýlem a má funkci nosnou a odlehčovací, a tuhou stěnu 8, která má funkci nosnou a estetickou a je dále reprezentací vnějšího tvaru lůžka protézy a současně je uzpůsobena pro tvarové vyrovnání protézy vzhledem k vyosení pahýlu vůči ose protézy. Středová podélná osa vnitřního prostoru protetického lůžka J odpovídá ose pahýlu a středová podélná osa vnějšího povrchu sleduje osu protézy. Vzájemná poloha osy vnitřního prostoru a osy vnějšího povrchu je u většiny pacientů rozdílná, přičemž středová podélná osa vnitřního prostoru a středová osa vnějšího povrchu svírají úhel z množiny 0° až 90°, nej častěji však 0° až 45°. U některých pacientů jsou osy shodné a řešení dle tohoto vynálezu lze aplikovat i na tyto případy.Regardless of the design of the central part, the prosthetic bed J comprises an inner wall 7, which is in contact with the stump and has a load-bearing and relieving function, and a rigid wall 8, which has a load-bearing and aesthetic function and further represents the outer shape of the prosthesis bed. shape alignment of the prosthesis due to the offset of the stump relative to the prosthesis axis. The central longitudinal axis of the inner space of the prosthetic bed J corresponds to the axis of the stump and the central longitudinal axis of the outer surface follows the axis of the prosthesis. The relative position of the inner axis axis and the outer surface axis is different in most patients, with the central longitudinal axis of the inner space and the central axis of the outer surface making an angle of 0 ° to 90 °, but most often 0 ° to 45 °. In some patients the axes are identical and the solution according to the invention can be applied to these cases as well.

Protetické lůžko J je uzpůsobeno k přenosu zatížení z pahýlu na osu protézy spojující protetické lůžko 1 s protetickým chodidlem 19. Z důvodů anatomie stavby pahýlu je nutné odlehčit některé jeho oblasti, tzn. umožnit jejich tvarovou a objemovou roztažnost a zajistit prostor pro případné otoky a zamezit nechtěným otlakům měkkých tkání. Toho je dosaženo zahrnutím alespoň jedné pružné oblasti 10 do konstrukce protetického lůžka J, která dosahuje maximálně 85% tuhosti tuhé oblasti 9 při pokojové teplotě. Ve výhodném provedení je tuhost pružné oblasti 10 v rozmezí od 5 % do 85 % tuhosti tuhé oblasti 9 při pokojové teplotě. Alternativně zahrnuje protetické lůžko 1 dvě pružné oblasti 10, a to v oblasti posterolaterální aposteromediální. V dalším příkladném provedení může být pružná oblast 10 lůžka umístěna i v posteriomí oblasti, anteriomí oblasti, mediální oblasti nebo laterální oblasti. V jiném příkladném provedení zahrnuje středová část pmžné oblasti 10 libovolně dle individuálních proporcí pacienta, amputačního pahýlu nebo konstrukčního typu protetického lůžka L V příkladném provedení, ve kterém je protetické lůžko 1 zhotoveno jakoThe prosthetic bed J is adapted to transfer the load from the stump to the axis of the prosthesis connecting the prosthetic bed 1 with the prosthetic foot 19. Due to the anatomy of the stump structure, it is necessary to relieve some of its areas, ie. to allow their shape and volume expansion and to provide space for possible swelling and to prevent unwanted soft tissue bruising. This is achieved by including at least one resilient region 10 in the construction of the prosthetic bed J, which reaches a maximum of 85% of the rigidity of the rigid region 9 at room temperature. In a preferred embodiment, the stiffness of the resilient region 10 is in the range of 5% to 85% of the stiffness of the rigid region 9 at room temperature. Alternatively, the prosthetic bed 1 comprises two resilient regions 10, in the posterolateral aposteromedial region. In another exemplary embodiment, the resilient region 10 of the bed may also be located in the posterior region, anterior region, medial region, or lateral region. In another exemplary embodiment, the central part of the prosthetic area 10 optionally comprises according to the individual proportions of the patient, the amputation stump or the construction type of the prosthetic bed L. In the exemplary embodiment in which the prosthetic bed 1 is made as

-3CZ 2020 - 226 A3 dvouplášťové, zahrnuje pružnou oblast 10 pouze první plášť 5. V tomto příkladném provedení je druhý plášť 6 hermeticky uzavřen a jeho tuhost dosahuje alespoň 90 % tuhosti použitého materiálu při pokojové teplotě. V příkladném provedení, které je zobrazeno na obr. 5, zahrnuje druhý plášť 6 alespoň jeden otvor 13 druhého pláště, který je libovolného tvaru, přičemž otvor 13 druhého pláště je uzpůsoben pro odvádění vlhkosti, provzdušnění protetického lůžka j. k pahýlu, odstranění přebytečného materiálu při výrobě, snížení hmotnosti druhého pláště 6, nebo má estetickou funkci, nebo je uzpůsoben pro umístění podtlakového ventilu, zámku nebo jiného upevňovacího mechanizmu neboje uzpůsobený pro libovolnou kombinaci funkcí ze zmíněného výčtu.-3GB 2020 - 226 A3 double skin, the resilient region 10 comprises only the first skin 5. In this exemplary embodiment, the second skin 6 is hermetically sealed and its stiffness reaches at least 90% of the stiffness of the material used at room temperature. In the exemplary embodiment shown in Fig. 5, the second shell 6 comprises at least one second shell opening 13 which is of any shape, the second shell opening 13 being adapted to remove moisture, aerate the prosthetic bed to the stump, remove excess material in manufacture, reducing the weight of the second casing 6, or has an aesthetic function, or is adapted to house a vacuum valve, lock or other fastening mechanism, or is adapted to any combination of functions from said list.

Pružná oblast 10 zahrnuje v prvním příkladném provedení množinu tvarových otvorů 14. Příkladné provedení tvarových otvorů 14 je vyobrazeno na obr. 3, přičemž tvarové otvory 14 mohou být i vzájemně propojené a tvořit tak komplexnější obrazce. Otvory mohou mít i další jiné, různorodé tvary plnící definovaný účel. V závislosti na konkrétním tvaru, vzdálenosti a velikosti snižují tvarové otvory 14 tuhost pružné oblasti 10 a poskytují jí směrovou roztažnost. Ve výhodném provedení je pružná oblast JO roztažná současně do více směrů, tj. má zápornou hodnotu Poissonova čísla. V jednom z příkladných provedení mají všechny tvarové otvory 14 množiny stejný tvar a spojitě se mění jejich velikost a vzdálenost, přičemž směrem ke středu pružné oblasti 10 se jejich velikost zvětšuje. V alternativních provedeních je možné kombinovat odlišné tvarové otvory 14 a libovolně měnit jejich velikost a vzdálenost nezávisle na poloze v pružné oblasti 10. Alternativně je možné zhotovit pružnou oblast 10 pomocí tvarového vyhloubení do vnitřní stěny 7 protetického lůžka J, jako je zobrazeno na obr. 8. Do vyhloubení ve vnitřní stěně 7 jsou v tomto provedení umístěny pružné prvky 12. které v závislosti na tvaru, velikosti a vnitřní struktuře při zatížení pruží. V tomto příkladném provedení je v místě pružných prvků 12 dosaženo požadované nižší tuhosti protetického lůžka J a nižšího zatížení pahýlu.In the first exemplary embodiment, the resilient region 10 comprises a plurality of shaped holes 14. An exemplary embodiment of the shaped holes 14 is shown in FIG. 3, wherein the shaped holes 14 can also be interconnected to form more complex patterns. The openings can also have other, diverse shapes that serve a defined purpose. Depending on the particular shape, distance and size, the shaped holes 14 reduce the rigidity of the elastic region 10 and provide it with directional expansion. In a preferred embodiment, the elastic region JO is expandable in multiple directions simultaneously, i.e. it has a negative Poisson's value. In one exemplary embodiment, all of the shaped holes 14 of the plurality have the same shape and their size and distance vary continuously, with their size increasing toward the center of the resilient region 10. In alternative embodiments, it is possible to combine different shaped openings 14 and arbitrarily change their size and distance regardless of the position in the elastic region 10. Alternatively, it is possible to make the elastic region 10 by means of a recess in the inner wall 7 of the prosthetic bed J, as shown in Fig. 8. In this embodiment, resilient elements 12 are arranged in the recess in the inner wall 7, which, depending on the shape, size and internal structure, spring under load. In this exemplary embodiment, the desired lower stiffness of the prosthetic bed J and a lower stump load are achieved in place of the resilient elements 12.

Přenos zatížení v distálním konci 2 lůžka protézy J je realizován odlehčenou konstrukcí 11. která je zobrazena na obr. 3. Taje navržena pomocí metody konečných prvků výpočtem optimálního rozložení materiálu vzhledem ke geometrii protézy a celkovému přenášenému zatížení. Toto zatížení vychází z individuálních parametrů každého pacienta, přičemž individuální parametry jsou z množiny obsahující alespoň pacientova hmotnost, fyzická aktivita, délka pahýlu, geometrie pahýlu, velikost protetického chodidla 19, typ protetického chodidla 19 a celková délka protézy, která zahrnuje protetické lůžko J, připojovací adaptér 3, modulární díly 15 protézy a protetické chodidlo 19. přičemž v jiném příkladném provedení zahrnuje i kryt 17 protézy. V jiném příkladném provedení zahrnuje protéza i kolenní kloub 20. Samotné uspořádání odlehčené konstrukce 11 ie navržené i s ohledem na potřebu odstranění nepotřebného materiálu po 3D tisku, nezahrnuje tudíž žádný uzavřený prostor, ze kterého by po výrobě nešel odstranit nevyužitý tiskový materiál.The load transfer at the distal end 2 of the prosthesis bed J is realized by a lightweight structure 11, which is shown in Fig. 3. It is designed using the finite element method by calculating the optimal material distribution with respect to the prosthesis geometry and the total load transferred. This load is based on the individual parameters of each patient, the individual parameters being from at least the patient's weight, physical activity, stump length, stump geometry, prosthetic foot size 19, prosthetic foot type 19 and total prosthesis length that includes prosthetic bed J, connecting the adapter 3, the modular parts 15 of the prosthesis and the prosthetic foot 19, wherein in another exemplary embodiment it also comprises a cover 17 of the prosthesis. In another exemplary embodiment, the prosthesis also includes a knee joint 20. The lightweight structure arrangement 11 itself, designed with the need to remove unnecessary material after 3D printing, does not include any enclosed space from which unused printing material could not be removed after manufacture.

Protetické lůžko 1 je v prvním příkladném provedení připojeno k ostatním částem protézy pomocí šroubového spojení, přičemž je v tomto příkladném provedení součástí distálního konce 2 alespoň jeden otvor pro závit. Alternativně lze využít jiné konstrukční spoje jako například hřeby, závitové vložky, kolíky, vruty, lamely, spojovací kování, nebo také lepení.In the first exemplary embodiment, the prosthetic bed 1 is connected to the other parts of the prosthesis by means of a screw connection, wherein in this exemplary embodiment the distal end 2 comprises at least one threaded hole. Alternatively, other structural connections can be used, such as nails, threaded inserts, pins, screws, lamellae, connecting fittings, or even gluing.

V jednom z příkladných provedení zahrnuje protetické lůžko J distální konec 2 a proximální konec 4, mezi nimiž se nachází středová část zahrnující první plášť 5 a druhý plášť 6. Mezi prvním pláštěm 5 a druhým pláštěm 6 se v tomto příkladném provedení nachází zpevňující konstrukce složená z žeber 16. tak jak je zobrazeno na obr. 6.In one exemplary embodiment, the prosthetic bed J comprises a distal end 2 and a proximal end 4, between which there is a central part comprising a first shell 5 and a second shell 6. Between the first shell 5 and the second shell 6 there is in this exemplary embodiment a reinforcing structure consisting of ribs 16 as shown in Fig. 6.

V příkladném provedení, zobrazeném na obr. 7, je vyobrazena sestava protetického lůžka J s krytem 17 protézy. Protetické lůžko J zahrnuje v tomto příkladném provedení připojovací prvek 18 pro připojení krytu 17 protézy. Kryt 17 protézy je souvislý a jednodílný a je tvořen z pevného nebo pružného materiálu pomocí technologie 3D tisku. Funkce krytu 17 protézy je estetická, přičemž zakrývá modulární díly 15 protézy, v jiném příkladném provedení zakrývá i kolenní kloub 20. V tomto příkladném provedení zahrnuje kryt 17 protézy z vnitřní strany okraje pro připojení k protetickému lůžku J alespoň jeden prvek uzpůsobený pro spojení s připojovacím prvkem 18, přičemž se jedná o otvor, drážku, nebo jakýkoliv jiný prvek odpovídající svým tvarem vnějšímuIn the exemplary embodiment shown in Fig. 7, a prosthetic bed assembly J with a prosthesis cover 17 is shown. In this exemplary embodiment, the prosthetic bed J comprises a connecting element 18 for connecting the prosthesis cover 17. The prosthesis cover 17 is continuous and one-piece and is made of a rigid or flexible material using 3D printing technology. The function of the prosthesis cover 17 is aesthetic, covering the modular parts 15 of the prosthesis, in another exemplary embodiment it also covers the knee joint 20. In this exemplary embodiment the prosthesis cover 17 comprises at least one element adapted for connection to the prosthetic bed J element 18, being an opening, a groove, or any other element corresponding in shape to the outer one

-4CZ 2020 - 226 A3 povrchu připojovacího prvku 18. Připojovací prvek 18 je v tomto příkladném provedení kolík přibližně válcového tvaru, kolmý na vnitřní stěnu 7 krytu 17 protézy. Alternativně je připojovací prvek 18 proveden jako pero, svorka, alespoň 1 mm vysoká hrana, kolmá na vnitřní stěnu 7 krytu 17 protézy, do ztracena zúžený okraj krytu 17 protézy, nebo jakýkoliv jiný vhodný rozebíratelný 5 spoj. Protetické lůžko 1 zahrnuje v tomto příkladném provedení zahloubení odpovídající tvaru a tloušťce okraje stěny krytu 17 protézy, přičemž při jejich spojení vznikne bezešvý spoj, který nevytváří žádný přesah mezi lůžkem 1 a krytem 17 protézy.-4CZ 2020 - 226 A3 surface of the connecting element 18. In this exemplary embodiment, the connecting element 18 is an approximately cylindrical pin perpendicular to the inner wall 7 of the prosthesis cover 17. Alternatively, the connecting element 18 is designed as a tongue, clamp, at least 1 mm high edge, perpendicular to the inner wall 7 of the prosthesis cover 17, to the lost tapered edge of the prosthesis cover 17, or any other suitable detachable joint. In this exemplary embodiment, the prosthetic bed 1 comprises a recess corresponding to the shape and thickness of the wall edge of the prosthesis cover 17, the connection of which creates a seamless joint which does not create any overlap between the bed 1 and the prosthesis cover 17.

Výroba 3D tištěného protetického lůžka 1 dle předkládaného vynálezu je realizována pomocí ίο systému komunikačně vzájemně propojeného 3D skeneru, počítačového zařízení a 3D tiskárny a zahrnuje krok získání digitálního obrazu amputačního pahýlu, krok úpravy plochy digitálního obrazu amputačního pahýlu a návrh skořepiny protetického lůžka 1 a krok výroby protetického lůžka 1 na 3D tiskárně.The production of the 3D printed prosthetic bed 1 according to the present invention is realized by a system of interconnected 3D scanner, computer device and 3D printer and comprises the step of obtaining a digital image of the amputation stump, the step of adjusting the area of the digital image of the amputation stump and prosthetic bed 1 on a 3D printer.

Claims

PATENT CLAIMS

A 3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump comprising a 3D printed shell comprising a distal end (2) adapted to connect a bed connecting adapter (3) and a proximal end (4) with an opening adapted to receive the stump, the shell comprising a first shell ( 5) a bed comprising an inner wall (7), characterized in that it comprises a second shell (6), the second shell (6) being located outside the first shell (5) and the first shell (5) and the second shell (6) being connected at the distal end (2) of the prosthetic bed (1) and at the proximal end (4) of the prosthetic bed (1) and wherein there is an air gap between the first sheath (5) and the second sheath (6).

3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to claim 1, characterized in that in the space between the first shell (5) and the second shell (6) there is a plurality of ribs (16) connecting the first shell (5) and the second shell (6).

3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to claims 1 and 2, characterized in that the second shell (6) comprises openings (13) of the second shell.

A 3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to any one of the preceding claims, characterized in that the distal end (2) of the prosthetic bed (1) comprises a lightweight structure (11) designed based on at least one parameter from at least: weight patient, degree of patient activity, stump length, stump geometry, prosthetic foot size (19), prosthetic foot type (19), total prosthesis length.

A 3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to any one of the preceding claims, characterized in that the shell comprises at least one resilient region (10) comprising a plurality of at least three resilient elements (12).

3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to any one of the preceding claims, characterized in that the shell of the prosthetic bed (1) is made of one type of material.

3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to any one of the preceding claims, characterized in that the shell of the prosthetic bed (1) is made of two or more kinds of material.

A 3D printed prosthetic bed (1) for an amputation stump according to any one of the preceding claims and a prosthesis cover (17) comprising connecting elements (18) from the inner wall 7 of the prosthesis cover (17), characterized in that the connecting element (18) for connecting the prosthesis cover (17) to the prosthetic bed (1) there is a plurality of pin, hole, tongue, groove, outer helix, inner helix, its joint, thread, screw and connecting rivet and wherein the prosthetic bed (1) is adapted for connection with connecting element (18).