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Die Erfindung betrifft einen Grundkörper für einen Prothesenfuß gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Prothesenfuß mit dem Grundkörper, gemäß Patentanspruch 20.
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Prothesenfüße werden oft aus Carbon-Laminaten gefertigt. Diese weisen abhängig vom Anwendergewicht, Aktivitätsniveau und vom Einbau in die Prothese charakteristische Abrolleigenschaften, insbesondere eine sich unter Gehbelastung einstellende, resultierende Abrollkurve, auf. Um nachträglich diese Abrolleigenschaften auf die Vorlieben des Anwenders einstellen zu können, gibt es Systeme bei denen Dämpfer in Form von Gummipuffern in verschiedenen Härten ausgewechselt bzw. verschoben werden können.
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So zeigt beispielsweise die Druckschrift
DE 101 078 38 A1 einen als Fußinnenteil bezeichneten Grundkörper für einen Prothesenfuß, der einen Fersenbereich hat, von dem der Grundkörper sich über einen Mittel- hin zu einem Vorderfußbereich erstreckt. Das Fußinnenteil ist dabei elastisch ausgebildet und weist dorsal Einschnitte auf, sodass Rippen, die etwa von medial nach lateral verlaufen, stehenbleiben. Auf diese Weise erhält das Fußinnenteil bereits eine gewisse Elastizität, aus der unter Gehbelastung eine Abrollkurve des Grundkörpers resultiert. In die Einschnitte können zylinderförmige Bauteile oder Module, die kompressionselastisch sind, eingesetzt werden, wodurch zwischen den einzelnen Rippen unter Gehbelastung Federkräfte wirken, die die resultierende Abrollkurve wiederum verändern.
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Nachteilig daran ist, dass zur Einstellung der Abrollkurve eine Vielzahl an kleinteiligen Kompressionselementen berechnet, vorgehalten und eingesetzt werden muss, was einen erheblichen Berechnungs-, Logistik- und Montageaufwand bedeutet.
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Die Druckschrift
DE 10 2014 006 687 A1 zeigt einen Prothesenfuß mit einem sich in Gehrichtung erstreckenden Mittelsteg mit einem wechselbaren Einlegeelement, das den Mittelsteg biegeelastisch versteift. Dabei ist die Versteifung im Mittelfußbereich derart ausgelegt, dass sich im Abrollvorgang ein Krafteinleitungspunkt nach anterior verschieben kann.
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Nachteilig hieran ist, dass über das Einlegeelement auf eine Abrollkurve nur im Vorderfußbereich Einfluss genommen werden kann.
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Dem gegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Grundkörper für einen Prothesenfuß mit einstellbarer Abrollkurve und kompakterem Aufbau zu schaffen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Prothesenfuß mit einem derartigen Grundkörper zu schaffen.
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Die erste Aufgabe wird gelöst durch einen Grundkörper für einen Prothesenfuß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite Aufgabe, durch einen Prothesenfuß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20.
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Ein Grundkörper für einen Prothesenfuß hat einen sich in Gehrichtung erstreckenden Mittelsteg. Der Mittelsteg hat dabei zumindest die Aufgabe, eine Funktion des natürlichen Mittelfußes nahezukommen oder abzubilden. Der Mittelsteg hat demgemäß einen nach plantar, also hin zum Boden, weisenden Abschnitt oder ist zumindest damit verbunden. Dabei ist der Grundkörper derart ausgestaltet, dass am Abschnitt unter Gehbelastung eine Abrollkurve resultiert. Die Abrollkurve hat dabei vorzugsweise einen Radius oder ist aus mehreren Radien zusammengesetzt. Dabei ist der oder sind die Radien vorzugsweise mittels der Theorie des sogenannten Roll-Over-Shapes von Hansen et. al. vorbestimmt. Um die Abrolleigenschaft des Grundkörpers, insbesondere die resultierende Abrollkurve, präzise auf Verhaltensweisen oder Eigenschaften des Benutzers der Prothese einstellen zu können, und dennoch eine kompakte Bauweise des Grundkörpers beizubehalten, ist am Grundkörper erfindungsgemäß wenigstens ein wechselbares Modul vorgesehen, das sich in Gehrichtung entlang einem überwiegenden Teil des Mittelsteges erstreckt.
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In einer Weiterbildung erstreckt sich das Modul in Gehrichtung sogar ein- oder beidseitig über den Mittelsteg hinaus.
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Insbesondere ist das Modul mit dem Mittelsteg lösbar verbunden, so dass es unter Gehbelastung gut befestigt, ansonsten aber gut auswechselbar ist.
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Besonders gut lässt sich die resultierende Abrollkurve einstellen, wenn das Modul in einer Weiterbildung zumindest abschnittsweise biegeelastisch und/oder torsionselastisch und/oder elastisch komprimierbar ausgestaltet ist.
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Das Modul kann prinzipiell beispielsweise aus einem metallischen oder synthetischen Werkstoff oder aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus Carbon gefertigt sein. Dabei ist beispielsweise eine plattenförmige oder eine stab-, insbesondere rundstabförmige Konstruktion möglich.
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In einer Weiterbildung ist eine Federsteifigkeit oder ein E-Modul des oder der genannten Module über eine Simulation vorbestimmt. Die Simulation erfolgt dabei in Abhängigkeit von Parametern, wie insbesondere Körpergewicht, Körpergröße und/oder einem Aktivitätsgrad (Gang, Lauf, Sprint, Sprung oder dergleichen) des Menschen.
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Über die Auswechslung und / oder Ergänzung des oder der Module ist die Abrollkurve gut feinabstimmbar.
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In einer Weiterbildung ist das oder sind die Module, mittel- oder unmittelbar am Mittelsteg schwimmend, d. h., insbesondere geringfügig verschiebbar, gelagert. Insbesondere kann zu diesem Zweck eine vorzugsweise elastische Schicht zwischen dem Modul und dem Mittelsteg angeordnet oder eingebracht sein. Auf diese Weise ist eine Relativbewegung des oder der Module gegen einen Rest des Grundkörpers möglich.
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Vorzugsweise ist die lösbare Befestigung des oder der Module kraft- und / oder formschlüssig.
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Zu diesem Zweck weist eine Weiterbildung wenigstens einen Freiraum, insbesondere einen Schlitz oder ein Fach, auf, in den das Modul eingeschoben ist. Eine Öffnung des Freiraums kann dabei nach ventral oder dorsal oder lateral oder medial, oder einer Kombination aus mehreren davon, weisen.
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In einer Variante kann der Mittelsteg derart weitergebildet sein, dass er unter Gehbelastung biegeelastisch ist. Auf diese Weise resultiert die Abrollkurve aus der biegeelastischen Verformung des Mittelsteges und der des Moduls oder der Module. Dadurch kann ein grundlegendes Abrollverhalten oder eine grundlegende Abrollkurve weitgehend durch das biegeelastische Verformungsverhalten des Mittelsteges vorgegeben sein, wodurch die Module oder das Modul zur Feineinstellung der schlussendlich resultierenden Abrollkurve klein ausgelegt sein können.
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Zum vorgenannten Zweck kann der Mittelsteg glatt, ähnlich einem Stab oder einer Platte ausgestaltet sein, wohingegen er in einer anderen Variante beispielsweise dorsal und/oder plantar einen oder mehrere Einschnitte quer zur Gehrichtung aufweist. Zum einen bringen diese Einschnitte eine Gewichtseinsparung. Zum anderen tragen sie aber auch zur Definition der Biegeelastizität des Mittelsteges bei. Die Biegeelastizität kann dabei über die Breite und Tiefe der Einschnitte eingestellt sein.
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In einer anderen Variante ist der Mittelsteg unter Gehbelastung im Wesentlichen biegesteif ausgestaltet. Die resultierende Abrollkurve hängt damit weit überwiegend nur von der Verformung des biegeelastischen oder der biegeelastischen Module ab.
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In einer Weiterbildung dieser Variante erweist sich der Mittelsteg als besonders steif, wenn er zudem torsionssteif ausgebildet ist.
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Bei der Variante mit biegesteifem Mittelsteg erweist es sich als vorteilhaft, wenn dessen plantarer Abschnitt belastungsfrei, also bei fehlender Gehbelastung, eine vorbestimmte, plantare Abrollkurve aufweist. Auch diese kann bereits nach dem genannten Verfahren gemäß Hansen et al. ausgestaltet sein.
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In einer Weiterbildung des Grundkörpers ist der nach plantar weisende Abschnitt des Mittelsteges zumindest abschnittsweise über das Modul selbst ausgebildet. Vorzugswiese hat das Modul dann eine plantare, insbesondere vergleichsweise harte, Abrollschicht und ergänzend dazu eine, insbesondere am Mittelsteg anstehende oder gelagerte, Dämpfungsschicht.
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Anders als die vorgenannten Weiterbildungen bildet das Modul somit auch ein Teil einer Kontaktschicht des Prothesenfußes aus, die über das Abrollen in Kontakt mit dem Boden gelangt.
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In einer Weiterbildung verfestigt sich die Dämpfungsschicht insbesondere durch die äußere Krafteinwirkung unter Gehbelastung. Auf diese Weise kann sich die Abrollkurve in Abhängigkeit der Gehgeschwindigkeit an diese mit einer Änderung des Radius automatisch anpassen.
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In einer Weiterbildung, mit der die Abrollkurve zusätzlich beeinflussbar ist, keilt das Modul nach anterior oder posterior aus.
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Das oder die Module können beispielsweise die Form einer Stab- oder Blattfeder oder einer Anordnung aus diesen aufweisen. Die Feder oder die Federn können sich dabei nach anterior und / oder nach posterior erstrecken. Bei Erstreckung nach anterior und posterior ist die resultierende Abrollkurve vom Rück- über den Mittelfuß bis hin zum Vorderfuß einstellbar.
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Bei Ausbildung mit einer Anordnung von Federn können diese sich in einer Weiterbildung kreuzen.
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In einer Weiterbildung des Grundkörpers ist das oder sind die Module, sowie der Mittelsteg, konstruktiv aufeinander derart abgestimmt, dass sie zumindest abschnittsweise parallel oder in gleicher oder überwiegend gleicher Form ausgestaltet sind. Insbesondere sind sie in diesem Fall übereinander geschichtet angeordnet. Dabei können das Modul, die Module und / oder der Mittelsteg beispielsweise eine flächige Form, eine Bügelform, eine U-Form, eine O-Form, eine Steigbügelform oder eine gitterartige oder eine Fachwerkform aufweisen.
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In einer Weiterbildung des Grundkörpers hat dieser einen Adapter zur proximalen Befestigung an einem Bein oder an einer Prothese davon.
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In einer Weiterbildung erstreckt sich der Mittelsteg vom Adapter zumindest nach anterior, wodurch eine Funktion des Mittelfußes gut nachgebildet ist. Erstreckt er sich in einer Weiterbildung nach anterior und posterior, ausgehend vom Adapter, so ist eine Funktion eines Mittelfußes und einer Ferse nachgebildet.
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Insbesondere zur Ausbildung eines Gelenkes mit dem Bein oder der Prothese des Beines, weist der Grundkörper in einer Weiterbildung proximal einen entweder konvexen oder konkaven Adapter oder Gelenkabschnitt zur Verbindung mit einem entsprechend invers ausgebildeten Gelenkabschnitt auf.
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Der Adapter oder Gelenkabschnitt des Grundkörpers kann dabei beispielsweise kalottenabschnittförmig oder zylinderabschnittförmig ausgebildet sein. Bei konkaver Ausgestaltung kann er die Form einer kalottenförmigen Ausnehmung oder zylinderförmigen Ausnehmung aufweisen.
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Insbesondere bei zylinderförmiger Ausgestaltung sind bei einer Weiterbildung am Adapter, zur Kopplung mit dem distalen Gelenkabschnitt der Unterschenkelprothese, Hinterschneidungen vorgesehen.
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In einer Weiterbildung hat der Adapter eine Aufnahmemöglichkeit, insbesondere eine Durchgangsausnehmung für eine Achsverbindung.
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In einer Weiterbildung weist der nach plantar weisende Abschnitt des Mittelsteges einen oder mehrere, insbesondere im Mittelsteg zumindest abschnittsweise aufgenommene, Anschläge auf, an dem das Modul abstützbar oder abgestützt ist. Auf diese Weise ist die resultierende Abrollkurve durch jeden einzelnen der Anschläge eingestellt.
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In einer Weiterbildung weist der Grundkörper wenigstens einen, insbesondere distal-proximal verstellbaren Einstellmechanismus auf. Insbesondere ist dies einer des oder der Anschläge. Über den Einstellmechanismus ist dann das Modul verformbar und in Folge die resultierende Abrollkurve einstellbar. Vorzugsweise ist der Einstellmechanismus über eine im Grundkörper aufgenommene oder versenkte, nach distal-proximal verstellbare Vorrichtung ausgebildet.
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In einer Weiterbildung weist der Grundkörper einen Verbindungsabschnitt auf, der zur Befestigung einer Fußkosmetik geeignet ist. Der Verbindungsabschnitt kann zur Verbindung beispielsweise eine Einkerbung und / oder einen Vorsprung oder mehrere Einkerbungen, mehrere Vorsprünge aufweisen.
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In einer Weiterbildung ist der Verbindungsabschnitt zumindest teilumfänglich am Grundkörper, insbesondere etwa in einer Transversalebene ausgebildet. Er kann beispielsweise als teil- oder vollumfängliche Nut oder als teil- oder vollumfänglicher, radial hervorspringender Steg ausgestaltet sein.
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Ein erfindungsgemäßer Prothesenfuß hat einen Grundkörper, der gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Aspekte ausgestaltet ist.
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In einer Weiterbildung ist der Prothesenfuß mit einer Fußkosmetik versehen, die insbesondere am Verbindungsabschnitt des Grundkörpers mit einem adäquaten Verbindungsabschnitt befestigt ist.
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Die Fußkosmetik spiegelt dabei die Form eines erhaltenen Fußes des Menschen wieder.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Fußkosmetik eine rutschfeste plantare Fläche oder Sohle auf, so dass die Benutzung des Prothesenfußes ohne Schuhwerk auch bei glattem oder nassen Untergrund eine gute Haftung bietet.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Grundkörpers für einen Prothesenfuß, sowie ein Ausführungsbeispiel eines Prothesenfußes mit angrenzender Unterschenkelprothese sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Grundkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 in einem Längsschnitt den Grundkörper gemäß 1 mit schematisierter Abrollkurve,
- 3 den Grundkörper gemäß 2 mit eingesetztem Modul,
- 4, in einer perspektivischen Ansicht einen Grundkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 5 in einem seitlichen Längsschnitt den Grundkörper gemäß 4 mit resultierender Abrollkurve,
- 6 in einer perspektivischen Ansicht den Grundkörper gemäß den 4 und 5 mit eingesetztem Modul,
- 7 in einer perspektivischen Ansicht einen Grundkörper gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
- 8 in einem seitlichen Längsschnitt den Grundkörper gemäß 7 mit resultierender Abrollkurve,
- 9 den Grundkörper gemäß den 7 und 8 mit eingesetzten Modulen,
- 10 den Grundkörper gemäß den 4 bis 6 in einem seitlichen Schnitt mit einem Detail seines Mittelsteges und Moduls,
- 11 in einem Längsschnitt einen Grundkörper gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
- 12 den Grundkörper gemäß 11 mit angesetztem Modul,
- 13 den Grundkörper gemäß 12 mit Radien der vorbestimmten und der resultierenden Abrollkurve,
- 14 in einem Längsschnitt einen Grundkörper gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel mit einem Einstellmechanismus für die resultierende Abrollkurve,
- 15 den Grundkörper gemäß 14 mit verstellter, resultierender Abrollkurve,
- 16 in einem Längsschnitt einen Grundkörper eines sechsten Ausführungsbeispiels mit gedämpftem Modul,
- 17 einen Adapter des Grundkörpers gemäß den 4 bis 6 in einer Seitenansicht,
- 18 einen Prothesenfuß mit einem siebten Ausführungsbeispiel eines von einer Fußkosmetik umschlossenen Grundkörpers, in zwei teiltransparenten, perspektivischen Ansichten und in einer Ansicht von plantar,
- 19 in einer Seitenansicht einen Grundkörper gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, mit einem Adapter mit konkavem Gelenkabschnitt,
- 20 in perspektivischer Ansicht den Grundkörper gemäß 19 mit verbundener Unterschenkelprothese,
- 21 in einer Ansicht von dorsal, den Grundkörper gemäß den 19 und 20,
- 22 ein Detail des Grundkörpers gemäß 21,
- 23 in zwei perspektivischen Ansichten und einem in einer Sagittalebene geführten Querschnitt, den Grundkörper gemäß den 19 bis 22.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1 eines Prothesenfußes. Der Grundkörper 1 hat einen nur teilweise dargestellten, proximalen Adapter 2 zur Verbindung mit einer Unterschenkelprothese. Der Adapter 2 fußt ist einer Adapterplatte 4, die etwa den Querschnitt eines Fußes in einer Transversalebene aufweist, die etwas unterhalb eines Fußgelenkes angeordnet ist. An der Adapterplatte 4 umlaufend ist außenumfänglich ein als Umfangsnut ausgebildeter Verbindungsabschnitt 5 zur Anbindung einer Fußkosmetik (nicht dargestellt) ausgebildet. Distal an der Adapterplatte 4 ist mit dieser ein Basis- oder Wurzelstück 6 verbunden, von dem ausgehend sich nach dorsal ein Fersensteg 8 und nach ventral ein Mittelsteg 10 erstrecken. Mit dem Mittelsteg 10 und auch mit dem Fersensteg 8 ist ein nach plantar weisender Abschnitt 12 verbunden, der im Wesentlichen einen in transversaler Ebene verlaufenden Umriss einer Standfläche eines menschlichen Fußes, bzw. Prothesenfußes aufweist. Demgemäß hat der plantare Abschnitt 12 einen Großzehabschnitt 14, der ebenso wie ein Kleinzehabschnitt 16 ventral über den Mittelsteg 10 übersteht.
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2 zeigt den Grundkörper 1 gemäß 1 in einem sagittal geführten Querschnitt in einer Ansicht von medial nach lateral. Dabei ist der Grundkörper 1, wie bereits in 1, noch unbelastet, das heißt es ist keine Gehbelastung wirksam.
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Erfindungsgemäß hat der Grundkörper 1 eine unter Gehbelastung resultierende Abrollkurve 18. Diese Abrollkurve 18 nimmt der nach plantar weisende Abschnitt 12 unter Gehbelastung ein. Dieser Zusammenhang ist in 2 jedoch rein schematisch durch die Kurve 18 repräsentiert, wobei der Grundkörper 1 nach wie vor unverformt abgebildet ist.
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Bei Betrachtung der 1 fällt im Mittelfußbereich des nach plantar weisenden Abschnitts 12 ein spaltartiger Freiraum 20 auf, der nach ventral geöffnet und nach dorsal verschlossen ist. Er ist nach plantar von einem hohlen, nach medial und lateral offenen Kompressionsbalg 22 und nach proximal von einer Mittelfußplatte 24 des plantaren Abschnitts 12 begrenzt. In den Freiraum 20 ist gemäß 3, die der Ansicht gemäß 2 entspricht, ein als Carbonplatte ausgestaltetes Modul 26 eingeschoben. Über das Modul 26 ist aufgrund von dessen Biegeelastizität die resultierende Abrollkurve 18 feinabgestimmt auf ein Gewicht und ein Nutzungsverhalten des betreffenden Patienten. Die resultierende Abrollkurve 18 ist dabei gemäß der Roll-Over-Shapes von Hansen et al. bestimmt.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1 für einen Prothesenfuß zeigen die 4 bis 6. Dabei ist der Adapter 2, den auch das erste Ausführungsbeispiel hat, das erste Mal vollständig dargestellt.
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Der Grundkörper 1 gemäß 4 hat einen vom ersten Ausführungsbeispiel abweichend ausgestalteten Mittelsteg 10, der analog zum ersten Ausführungsbeispiel im Bereich eines Mittelfußknochens ausgebildet ist. Zur Darstellung einer Biegeelastizität und zum Ermöglichen einer resultierenden Abrollkurve 18, wie sie in 5 gezeigt ist, weist der Mittelsteg 10 dorsale Einschnitte 28 auf, die sich quer zu einer Gehrichtung, die in 4 durch den Pfeil symbolisiert ist, erstrecken. Durch derartige Einschnitte ist zum einen eine Gewichtsersparnis des Grundkörpers 1 und zum andern die genannte Biegeelastizität hergestellt. Bei fehlender Gehbelastung, wie dies 4 zeigt, ist ein plantarer Abschnitt 12 des Grundkörpers 1 im Wesentlichen planar, d. h., eben ausgestaltet. Dazu weist der plantare Abschnitt 12 eine flache Mittelfußplatte 24 auf, die ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel die Außenkontur eines menschlichen Fußes aufweist.
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Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist der plantare Abschnitt 12 lediglich mit dem Mittelsteg 10 verbunden. Ein Fersensteg 8 erstreckt sich vom Adapter 2 als etwa kreisbogenförmiger Abschnitt entgegen der Gehrichtung in Richtung eines Fersenbereiches des plantaren Abschnitts 12. Allerdings bewahrt dieser bei fehlender Gehbelastung zur Mittelfußplatte 24 einen Winkelabstand α von etwa 25°.
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Ein Verhalten des Grundkörpers 1 unter Gehbelastung, genauer gesagt die voll ausgebildete, resultierende Abrollkurve, zeigt 5. Bei Gehbelastung nimmt somit der plantare Abschnitt 12 etwa den Radius der Abrollkurve 18 ein.
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In diesem Fall rücken Segmente 30 des Mittelsteges 10 aufgrund der resultierenden Krümmung der Mittelfußplatte 24 derart zusammen, dass die Einschnitte 28 im Wesentlichen geschlossen sind. Dann bilden die Segmente 30 Anschläge aus, über die eine weitere Krümmung des Mittelsteges und damit der resultierenden Abrollkurve 18 begrenzt ist.
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Analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 weist der Grundkörper 1 gemäß den 4 bis 6 einen als Fach ausgestalteten Freiraum 20 auf (vgl. 4), in den ein plattenförmiges Carbonmodul 26 gemäß 6 eingeschoben ist. Das Fach 20 erstreckt sich dabei in einer Plantarebene, innerhalb der Mittelfußplatte 24, von den Zehabschnitten 14, 16 bis hin zum Fersenbereich der Mittelfußplatte 24, unterhalb des Fersensteges 8.
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Die 7 bis 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1. Ausgehend vom proximalen Adapter 2 schließt distal die Adapterplatte 4 an, wie sie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Entgegen der Gehrichtung setzt an der Adapterplatte 4 nach distal der Fersensteg 8 an und erstreckt sich ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel in Richtung Boden.
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Vom Fersensteg 8 ausgehend erstreckt sich ein Gelenkspalt 32 nach ventral, leicht nach proximal ansteigend. Der Gelenkspalt 32 weist im Bereich des Fersenstegs 8 eine augenförmige Erweiterung 34 zur Minderung einer Kerbwirkung in diesem Bereich auf. Über den Gelenkspalt 32 und die Erweiterung 34 ist die Adapterplatte 4 vom Fersensteg 8 wippenartig am Rest des Grundkörpers 1 gelagert, wodurch ein elastisches Einfedern unter Schienbeinvorlage ermöglicht ist.
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Nach plantar, ausgehend vom Gelenkspalt 32 erstreckt sich der Grundkörper 1 mit einer etwas komplexeren Anordnung des Mittelsteges 10 und der Mittelfußplatte 24 als in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Der Mittelsteg 10 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen sich vom Rückfuß zum Vorderfuß erstreckenden, vorderen Abschnitt 10a und einen, sich vom Mittelfuß hin zum Rückfuß erstreckenden, hinteren Abschnitt 10b auf. Beide Abschnitte, 10a, 10b sind gemäß den 7, 8 und 9 in einem Bereich etwa lotrecht des Adapters 2 gekreuzt. Dabei erstrecken sich der vordere Abschnitt 10a und der hintere Abschnitt 10b des Mittelstegs 10 hin zur planar ausgebildeten Mittelfußplatte 24, wobei der hintere Abschnitt 10b in einen dorsalen Endabschnitt und der vordere Abschnitt 10a in einen ventralen Endabschnitt der Mittelfußplatte 24 einlaufen.
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Gemäß den 7 bis 9 weist der Grundkörper 1 analog zur Anzahl der Abschnitte 10a, 10b des Mittelstegs zwei Freiräume 20a und 20b zum Einschub eines jeweiligen Moduls 26a, bzw. 26b auf. Bei Betrachtung von 9 ist ersichtlich, dass in jeden der Freiräume 20a, 20b das zugeordnete Modul 26a, 26b eingeschoben ist. Dabei weisen die Freiräume 20a, 20b in der in den 7 und 9 gezeigten Ruheform (keine Gehbelastung) einen nach plantar konvexen Querschnitt auf.
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Beide Module 26a, 26b sind biegeelastisch ausgestaltet und als Blattfeder jeweils mit einer Durchgangsausnehmung 36a, 36b ausgestaltet. Dabei durchstößt ein fersennaher Endabschnitt des Moduls 26a die Durchgangsausnehmung 36b des Moduls 26b und taucht in den fersennahen Endabschnitt des Freiraums 20a ein.
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Eine Fixierung der Lage des Moduls 26a im Freiraum 20a ist über einen federelastischen Niederhalter 38 gemäß 7 und 8 sichergestellt. Dieser erstreckt sich gemäß 7 ausgehend von einem Spannteil 40 des Grundkörpers 1 nach dorsal und plantar im Wesentlichen ringförmig. Dabei ist der Niederhalter 38 gegen den vorderen Abschnitt 10a des Mittelsteges 10 vorgespannt, so dass er bei nichtmontiertem Modul 26a gemäß 8 mit dem vorderen Abschnitt 10a in Anlage ist. Die Lage des rückwärtigen Moduls 26a ist gemäß 9 über den fersennahen Endabschnitt des Moduls 26a fixiert, da dieser die Durchgangsausnehmung 36b des rückwärtigen Moduls 26b durchsetzt und letztgenanntes Modul 26b somit in seiner Lage fixiert.
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Die 7 bis 9 zeigen, dass abweichend von den ersten beiden Ausführungsbeispielen das Modul 26 mehrteilig, beispielsweise mit einem vorderen Abschnitt 26a und einem rückwärtigen Abschnitt 26b, ausgeführt sein kann. Dabei erstreckt sich der vordere Abschnitt 26a nach anterior und der hintere Abschnitt 26b nach posterior. Die beiden Abschnitte 26a, 26b sind gekreuzt. Auffällig bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass die geometrische Ausgestaltung des Moduls 26, insbesondere der Abschnitte 26a und 26b, der geometrischen Ausgestaltung der zugeordneten Abschnitte 10a, 10b des Mittelstegs 10 nachempfunden ist. So sind die Abschnitte 10a und 26a, sowie 10b und 26b im Wesentlichen geometrisch parallel zueinander und in überwiegend gleicher Form ausgestaltet.
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10 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bis 6 in einem sagittalen Schnitt und ein Detail A davon in einer Vergrößerung. Gut zu erkennen ist, dass sich der Mittelsteg 10 zunächst von seinem rückwärtigen Teil, oder Fersensteg 8, in einem im Wesentlichen kreisförmigen Bogen nach proximal, über einen proximalen Scheitelpunkt hinweg, zu einem mittleren Bereich der Mittelfußplatte 24 erstreckt. Von diesem mittleren Bereich ausgehend erstreckt sich der Mittelsteg 10 weiterhin nach ventral mit seinen fächerförmig angeordneten Segmenten 30, die von den Einschnitten 28, die von medial nach lateral verlaufen, getrennt sind. Das Detail A in 10 rechts zeigt, dass die Segmente 30 an ihrer nach plantar weisenden Basis miteinander verbunden sind, wodurch im Prinzip die proximale Seite der Mittelfußplatte 24 ausgebildet ist. Von den genannten Verbindungsstegen zwischen den Segmenten 30 erstreckt sich nach proximal jeweils ein Einschnitt 28. Die Einschnitte 28 sind im Bereich der Verbindungsstege aufgeweitet und verjüngen sich, wie dies in 10 links zu erkennen ist, hin zum dorsalen Rücken der Segmente 30.
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Das Detail A gemäß 10 zeigt das in den Freiraum 20 eingeschobene Modul 26. Distal und proximal des Moduls 26 ist jeweils eine Dämpfungsschicht 42, die kompressionselastisch ausgestaltet ist, angeordnet, wodurch das Modul 26 in dem Freiraum 20 im Wesentlichen schwimmend gelagert ist. Auf diese Weise ist die zwischen dem Modul 26 und dem Rest des Grundkörpers 1 auftretende Schubspannung bei Gehbelastung verringert und ein Verschleiß im Bereich des Freiraums 20 ebenso.
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Die 11 bis 13 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1, das das dritte Ausführungsbeispiel gemäß den 7 bis 9 etwas abwandelt. Dabei ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf die Mittelfußplatte 24, die in 7 bis 9 noch gezeigt ist, verzichtet. Dadurch entfallen auch die nach ventral und dorsal auskragenden Abschnitte 10a, 10b des Mittelstegs 10 gemäß 7 bis 9. Es verbleibt damit ein Grundkörper 1, der im Wesentlichen den biegesteifen Spannteil 40 des dritten Ausführungsbeispiels gemäß den 7 bis 9 und dessen Fersensteg 8 aufweist. Dazwischen erstreckt sich ein Mittelteil des Grundkörpers 1, weit überwiegend demjenigen des drittens Ausführungsbeispiels ähnlich, was im Schnitt der 11 bis 13 insbesondere an der Adapterplatte 4, dem Gelenkspalt 32 und dessen Erweiterung 34 zu erkennen ist. Im Ausführungsbeispiel der 11 bis 13 ist somit der Mittelsteg definiert über den sich zwischen dem Spannteil 40 und den Fersensteg 8 erstreckenden Block 44. Der plantare Abschnitt 12 dieses Blocks 44 weist eine vorbestimmte Abrollkurve 18a auf. Über sie ist ein wesentlicher Anteil des Abrollverhaltens des Grundkörpers 1 bereits vorgegeben. Die Einstellung der schlussendlich resultierenden Abrollkurve 18b, wie sie 13 zeigt, erfolgt durch Ansetzen eines nach dorsal auskeilenden Moduls 26, wie es die 12 und 13 zeigen.
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14 bis 16 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1, der weit überwiegend aus einem biegesteifen Block 44 steht. Der Block 44 der 14 bis 16 ist damit gleichbedeutend mit dem bisher als Mittelsteg bezeichneten Abschnitt 10. Ähnlich dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel hat der Block 44 gemäß den 14 bis 16 eine vorbestimmte Abrollkurve 18a. Diese ist durch die plantare Oberfläche des Mittelstegs 10 vorgegeben, da der Mittelsteg 10 dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen biegesteif ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 14 und 15 ist plantar am Mittelsteg 10 ein wechselbares Modul 26 angesetzt. Dessen Form ist über einen im Mittelsteg 10 in einem Vorderfußbereich geführten Einstellmechanismus 46 nach distal (plantar) und proximal abschnittsweise verstellbar. Auf diese Weise ist die vorbestimmte Abrollkurve 18a in die resultierende Abrollkurve 18b veränderbar.
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Eine abgewandelte Lösung ohne Einstellmechanismus zeigt die 16. Hier weist das Modul 26 proximal eine kompressionselastische Dämpfungsschicht 42 auf, die am Mittelsteg 10 bzw. Block 44 befestigt ist. Distal an die Dämpfungsschicht 42 angesetzt ist eine Abrollschicht 48 des Moduls 26, die zwar biegeelastisch aber vergleichsweise hart gegenüber der Dämpfungsschicht 42 ausgestaltet ist. Die Dämpfungsschicht 42 komprimiert sich und verfestigt sich dabei unter Gehbelastung in Abhängigkeit der Gehgeschwindigkeit bzw. Bodenreaktionskraft, so dass sich unter Gehbelastung eine im Wesentlichen geschwindigkeitsabhängige, resultierende Abrollkurve 18b gemäß 16 einstellt. Diese hat beispielsweise gemäß 16 einen zwar etwas größeren Radius als die vorbestimmte Abrollkurve 18a, jedoch einen etwas kleineren Radius als die Abrollschicht 48 des Moduls 26.
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17 zeigt den in allen bisherigen Ausführungsbeispielen verwendeten, insbesondere in den 4 und 10 gezeigten, Adapter 2, über den eine gelenkige Verbindung mit einem proximal angeordneten Prothesenabschnitt, beispielsweise einer Unterschenkelprothese, herstellbar ist. Zur Ausbildung des Gelenkes hat der Adapter 2 eine im Wesentlichen teilzylindrische, konvexe Außenmantelfläche 50. Diese kann in ein entsprechendes konkaves Gegenstück, das an der Unterschenkelprothese ausgebildet ist (nicht dargestellt), eintauchen. Der Adapter 2 hat dabei konzentrisch zur Außenmantelfläche 50 eine Durchgangsausnehmung 52, in die ein Achselement oder eine Achsverbindung zur Verbindung mit der Unterschenkelprothese anordenbar ist.
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Die Außenmantelfläche 50 weist konkave, teilzylindrische Ausbrüche auf, die sich im Wesentlichen parallel zur Durchgangsausnehmung 52 erstrecken. Einer der Ausbrüche 54 ist dabei an einem proximalen Scheitel des Adapters 2, der andere in einem zum Rückfuß weisenden Bereich angeordnet.
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18 zeigt mehrere teiltransparente Darstellungen eines Prothesenfußes 56, der einen Grundkörper 1 beinhaltet, der in weiten Teilen dem Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß den 4 bis 6 und 10 entspricht. Dabei ist der Grundkörper 1 von einer transparent dargestellten Fußkosmetik 58 ummantelt. Die Fußkosmetik 58 weist dabei plantar eine rutschfeste Sohle 60 auf, die plantar fein verteilte Noppen hat. Vorderfußseitig hat die Fußkosmetik 58 einen Großzehabschnitt 62, der über einen Einschnitt 64 von einem Kleinzehabschnitt 66 getrennt ist.
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Die 19 bis 23 zeigen eine andere Ausgestaltung eines Adapters 2 eines Grundkörpers 1. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ist der Fersensteg 8 des Grundkörpers 1 gemäß den 19 bis 23 nach proximal offen ausgestaltet. Des Weiteren ist der Adapter 2 gegenüber dem bisher gezeigten Adapter 2 abgewandelt ausgestaltet. Er ist fest mit dem Mittelsteg 10 verbunden. Dabei hat der Adapter 2 im Wesentlichen die Form einer sich kreissegmentförmig und konkav nach proximal erstreckenden Schiene oder eines sich entsprechend erstreckenden Profils.
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20 zeigt den Grundkörper 1 gemäß 19 zusammengesetzt mit einem Grundkörper 68 einer passenden Unterschenkelprothese. Dabei ist gut zu sehen, dass der Grundkörper 68 ein in die Konkavseite den Adapters 2 eingreifendes Gegenstück 70 hat. Das Gegenstück 70 ist dabei entsprechend konvex ausgestaltet.
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Die 21 und 22 zeigen, auf welche Art und Weise der Adapter 2 mit dem Gegenstück 70 verbindbar ist. Hierzu weist der Adapter 2 in Drehrichtung des Gegenstücks 70 ausgerichtete Nuten 72 auf, die nach medial und lateral jeweils eine Hinterschneidung 74 aufweisen. Über diese Hinterschnitte ist das Gegenstück 70 gemäß 20 sicher in Drehrichtung und medial und lateral, und insbesondere gegen ein proximales Ausheben aus dem Adapter 2, gesichert. Zur noch besseren und stabileren medial-lateralen Führung des Gegenstücks 70 im Adapter 2, weist letztgenannter eine zwischen den Nuten 72 parallel verlaufende, rechtwinklig ausgeformte Zentralnut 76 auf.
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23 zeigt einen weiteren Aspekt der Erfindung, über den der Grundkörper 1, und damit der Prothesenfuß, am Grundkörper 68 der Unterschenkelprothese in einer Neutralstellung, die in etwa dem aufrechten Stand entspricht, arretierbar ist. Hierzu ist an einem proximalen Endabschnitt des Adapters 2 ein Kopplungsabschnitt 78 vorgesehen, normal zu dem und an dem ein Kopplungsvorsprung 80, in Form eines etwa kreiszylindrischen Knopfes, angeordnet ist. Als Gegenstück zum Knopf 80 weist der Grundköper 68 gemäß den 20 und 23 eine fest mit dem Gegenstück 70 verbundene, in den Nuten 72 geführte Schiene 82 auf, die eine an den Knopf 80 angepasste Durchgangsausnehmung 84 hat, in die der Knopf 80 einrasten kann. Das Einrasten erfolgt, wenn die Durchgangsausnehmung 84 den Knopf 80 überfährt, diesen dabei in Richtung des Drehpunktes dieses Fußgelenkes zurückdrückt, bis der Knopf 80 mit der Durchgangsausnehmung 84 in Deckung gerät und einrasten kann. Diesen Zustand zeigen die 23 links und mittig.
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Eine andere Extremstellung des Grundkörpers 1 des Prothesenfußes relativ zum Grundkörper 68 der Unterschenkelprothese zeigt 20 und ebenso die 23 rechts. In diesem Zustand ist der Fuß, besser gesagt der Grundkörper 1 des Prothesenfußes, gegen den Grundkörper 68 der Unterschenkelprothese maximal überstreckt.
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Bei einer erfindungsgemäßen Vorgehensweise werden Grundkörper von Prothesenfüßen gefertigt die über ihre Konstruktion einen definierten Abrollradius aufweisen (2, 8) bzw. über die Einleitung der Bodenreaktionskraft einnehmen (5). Dafür wird ein Mittelsteg eingesetzt, der sich vom Rück- zum Vorfuß streckt (8) aber auch unterteilt sein kann (2, 5). Der Radius wird mit der Theorie des sogenannten roll-over-shapes von Hansen et. al. bestimmt.
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Um jetzt die Abrolleigenschaft beeinflussen zu können, werden Federelemente in Form von z.B. Carbonplatten oder Rundstäben in die Konstruktion eingeschoben und fixiert (3, 6, 9). Die Fixierung ist vorzugsweise so gestalten, dass eine Relativbewegung gegenüber dem Grundkörper möglich ist. Dafür wird eine elastische Schicht zwischen Federelement und Fußkonstruktion eingebracht (10). Diese Zwischenschicht sorgt somit für eine schwimmende Lagerung des Federelementes.
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Die Federsteifigkeit wird durch Simulationen im Vorfeld grob bestimmt und basiert auf diversen Parametern wie z.B. Körpergewicht, Körpergröße und Aktivitätsgrad. Die Feinabstimmung erfolgt dann durch Auswechselung der Federelemente, die unterschiedliche E-Module aufweisen. Weiterhin kann durch modulare Bauteile der Abrollradius verändert werden. Zum einen kann der Radius in seiner Größe verändert, aber auch in seinem Zentrum verschoben werden.
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Durch Einbringen von stoßabsorbierenden Materialien, die sich bei einem Stoß in Abhängigkeit von der Auftrittskraft verfestigen, wird der Abrollradius in Abhängigkeit von der Gehgeschwindigkeit vergrößert, bzw. verkleinert. (16)
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In der vorangegangenen Beschreibung wurden verschiedene Konstruktionen gezeigt, die diese Merkmale aufweisen.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit die Adapter so zu gestalten, dass es möglich ist den Prothesenfuß abzuwinkeln, um das Schwimmen zu ermöglichen. (17,19,20)
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Folgende Aspekte der Erfindung sind weiterhin zu nennen:
- A. Zum Prothesenfuß oder zur Fuß-Konstruktion
- - Grundkörper, der Freiräume zum Einschieben von Federelementen aufweist
- - Freiraum, in dem das Federelement verschiebbar / schwimmend gelagert ist
- - Prothesenfuß mit einem fest verbundenen Adapter (4) der proximal vollflächig abgerundet ist und kreisrunde Einschnitte aufweist (17)
- - Prothesenfuß mit einem konkav abgerundeten Adapter (19)
- - Prothesenfuß mit Hinterschneidungen am Adapter zur Kopplung am Prothesenschaft (21, 22)
- - Prothesenfuß mit einem fest verbundenen Adapter, der eine Aufnahmemöglichkeit für eine Achsverbindung im Zentrum der Flächenverrundung zur Prothese aufweist (17)
- - Prothesenfuß, der eine Befestigungsmöglichkeit in Form einer Einkerbung für eine Fußkosmetik aufweist (18)
- - Fußkosmetik, welche die Form des erhaltenen Fußes wiederspiegelt
- - Fußkosmetik mit einer rutschfesten Sohlengestaltung (10)
- B. Zum Mittelsteg, der einen Abrollradius beschreibt
- - Mittelsteg, der einen festen, zuvor bestimmten Radius aufweist (8)
- - Mittelsteg, der erst unter Belastung einen definierten Radius einnimmt (5)
- - Mittelsteg, der über mehrere Anschläge nahezu einen Radius beschreibt (5)
- - Mittelsteg, der sich vom Rück- zum Vorfuß streckt (8)
- - Mittelsteg, bei dem durch Einstellmechanismen eine Materialverformung vorgenommen werden kann und der dadurch seinen Radius verändert. (14, 15)
- C. Zum Mittelsteg, der durch das Aufbringen bzw. Abtragen von modularen Bauteilen seinen Radius verändern kann
- - Modulares Bauteil für eine Abrollfläche eines Prothesenfußes (11, 12, 13)
- - Modulares Bauteil, welches mindestens auf einer Seite einen Radius bzw. eine Abrollkurve beschreibt
- - Modulares Bauteil für einen Mittelsteg, welches lösbar mit dem Grundkörper verbunden ist
- - Mittelsteg, bei dem zwischen Fußgrundkörper und modularer Abrollfläche eine stoßabsorbierende Zwischenschicht eingebracht ist (16)
- - Mittelsteg mit einer stoßabsorbierenden Zwischenschicht, welche sich durch äußere Krafteinwirkung verfestigt
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Offenbart ist ein Grundkörper für einen Prothesenfuß mit einem sich in Gehrichtung erstreckenden Mittelsteg, der einen nach plantar weisenden Abschnitt hat oder der mit einem solchen Abschnitt verbunden ist. Am Abschnitt resultiert unter Gehbelastung dabei eine Abrollkurve oder ein Abrollradius. Dabei ist die Abrollkurve oder der Abrollradius über wenigstens ein wechselbares Modul fein einstellbar, das sich, insbesondere in Gehrichtung, zumindest über einen größeren oder überwiegenden Abschnitt des Mittelsteges erstreckt. Offenbart ist weiterhin ein Prothesenfuß mit einem derartigen Grundkörper.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Adapter
- 4
- Adapterplatte
- 5
- Verbindungsabschnitt
- 6
- Wurzelstück
- 8
- Fersensteg
- 10
- Mittelsteg
- 10a
- vorderer Abschnitt Mittelsteg
- 10b
- rückwärtiger Abschnitt Mittelsteg
- 12
- plantarer Abschnitt
- 14
- Großzehabschnitt
- 16
- Kleinzehabschnitt
- 18a
- vorbestimmte Abrollkurve
- 18, 18b
- resultierende Abrollkurve
- 20a, 20b, 20
- Freiraum
- 22
- Kompressionsbalg
- 24
- Mittelfußplatte
- 26
- Modul
- 26a
- vorderer Modulabschnitt
- 26b
- rückwärtiger Modulabschnitt
- 28
- Einschnitt
- 30
- Segment
- 32
- Gelenkspalt
- 34
- Erweiterung
- 36a, 36b
- Durchgangsausnehmung
- 38
- Niederhalter
- 40
- Spannteil
- 42
- Dämpfungsschicht
- 44
- Block
- 46
- Einstellmechanismus
- 48
- Abrollschicht
- 50
- Außenmantelfläche
- 52
- Durchgangsausnehmung
- 54
- Ausbruch
- 56
- Prothesenfuß
- 58
- Fußkosmetik
- 60
- Sohle
- 62
- Großzehbereich
- 64
- Einschnitt
- 66
- Kleinzehbereich
- 68
- Grundkörper Unterschenkelprothese
- 70
- Gegenstück
- 72
- Nut
- 74
- Hinterschneidung
- 76
- Zentralnut
- 78
- Kopplungsabschnitt
- 80
- Kopplungsvorsprung
- 82
- Schiene
- 84
- Durchgangsausnehmung
