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Die Erfindung betrifft ein Fußgelenk für ein Oberschenkelprothesenpassteil zur Verbindung mit einem Oberschenkelschaft, mit
- - einem ersten Fußteilelement zur gelenkigen Verbindung mit einem ventralen Verbindungselement einer Unterschenkeleinheit,
- - einem zweiten Fußteilelement zur gelenkigen Verbindung mit einem dorsalen Verbindungselement der Unterschenkeleinheit und
- - einem mit dem ersten Fußteilelement und dem zweiten Fußteilelement verbundenen Fußgelenkgrundkörper.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Oberschenkelprothesenpassteil zur Verbindung mit einem Oberschenkelschaft, mit einem ein erstes Fußteilelement und ein zweites Fußteilelement aufweisenden Fußgelenk.
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Oberschenkelprothesen mit einem Oberschenkelprothesenpassteil zur Verbindung mit einem Oberschenkelschaft werden zur prothetischen Versorgung eines Patienten verwendet und ersetzen dabei einen nicht vorhandenen Unterschenkel einschließlich des menschlichen Kniegelenks. Oberschenkelprothesen weisen dabei neben dem Prothesenkniegelenk ein Fußgelenk auf, welches über eine Unterschenkeleinheit mit dem Prothesenkniegelenk verbunden ist. Das Prothesenkniegelenk ist darüber hinaus zur Befestigung der Prothese an einem Oberschenkelstumpf ausgebildet, wobei hierzu üblicherweise mit dem Oberschenkelprothesenpassteil im Bereich des Kniegelenks verbundene Oberschenkelschäfte verwendet werden, in welche der Oberschenkelstumpf eingeführt werden kann.
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Während der Nutzung der Oberschenkelprothese durch den Patienten durchläuft diese mehrere Bewegungsabschnitte einer Gangphase, die auch als Gangzyklus bezeichnet wird und eine Standphase und eine Schwungphase umfasst. Die Standphase beschreibt dabei den Bereich in dem Bodenkontakt über die Oberschenkelprothese besteht, wobei während der Schwungphase kein Bodenkontakt vorliegt. Während der Standphase, die mit dem Fersenkontakt der Oberschenkelprothese beginnt und mit der Zehenablösung endet, kann sich der Patient über die Oberschenkelprothese am Untergrund abstützen. An die Standphase schließt sich die Schwungphase an, während der die Oberschenkelprothese aus der Zehenablösung bis zum Fersenkontakt durchgeschwungen wird.
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Ein Problem für Patienten mit Oberschenkelprothesen besteht insbesondere darin, dass dieser während der Schwungphase beim Gehen mit dem gesunden Fuß eine stärkere Spitzfußstellung einnehmen muss, um den Prothesenfuß der Oberschenkelprothese beim erneuten Schritt nach vorne mit der Oberschenkelprothese durchpendeln zu lassen. Es ist insbesondere deshalb erforderlich, mit dem gesunden Fuß eine ausgeprägtere Spitzfußstellung einzunehmen, um zu verhindern, dass die Oberschenkelprothese während der Schwungphase durch bodenseitigen Kontakt des Prothesenfußes am Durchschwingen gehemmt wird. Diese Ausgleichsbewegung beim Gehen ist zwingend erforderlich, um das Durchschwingen zu ermöglichen und um einer gefühlten Beinverlängerung durch die Prothese am Anfang der Schwungphase entgegenzuwirken. Da abhängig von Kniegelenktyp eine gefühlte, für das Durchschwingen erforderliche Beinverkürzung erst ab einer Kniebeugung von 30° bis 50° eintritt, bedarf es eines hohen Energieaufwands durch den Patienten, um die erforderliche Bodenfreiheit zu erlangen und ein Stolpern zu verhindern. Da dieser Aufwand auf Dauer nicht vom Patienten geleistet werden kann, kommt es zu einer Ausgleichsbewegung mit einer kontralateralen Spitzfußstellung und einer Zirkumduktion der Prothesenseite. Alternativ kann die Prothese kürzer ausgeführt werden, was zu einem Hinken führt. Ein weiterer Nachteil des für das Durchpendeln notwendigen Bewegungsablaufs besteht in dessen unphysiologischen Bewegungsweise, welche eine stärkere Belastung der übrigen Körperpartien, insbesondere der Wirbelsäule zur Folge hat.
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Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, die Unterschenkeleinheit eines Oberschenkelprothesenpassteils derart auszugestalten, dass bei einer bei der Zehenablösung erfolgenden Beugung des Kniegelenks, d. h. also am Ende der Belastungsphase und zu Beginn der Schwungphase eine Dorsalextension des Fußteils erfolgt. Hierbei erfolgt eine Verschwenkung des mit herkömmlichen Prothesenfüßen verbindbaren Fußteils um die dorsalen und ventralen Fußgelenkachsen. Die bei der Dorsalextension stattfindenden Anhebung des Zehenbereichs in der Schwungposition, d. h. zu Beginn der Durchschwungphase der Oberschenkelprothese, führt zu einer Erhöhung des Abstands des Fußteils der Oberschenkelprothese von dem Boden und erlaubt es somit, auf eine Ausprägung der Spitzfußstellung mit dem gesunden Bein zu verzichten.
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Bekannte Fußgelenke entsprechender Oberschenkelprothesenpassteile weisen jedoch den Nachteil auf, dass das Ausmaß der Dorsalextension des Fußteils durch den Aufbau des Fußgelenks bzw. des Oberschenkelprothesenpassteils fest vorgegeben ist. Eine individuelle Anpassung der Dorsalextension des Fußteils an die Bedürfnisse des Patienten kann nur bedingt vorgenommen werden, was die Anpassbarkeit des Oberschenkelprothesenpassteils beeinträchtigt.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fußgelenk für ein Oberschenkelprothesenpassteil zur Verbindung mit einem Oberschenkelschaft sowie ein Oberschenkelprothesenpassteil bereitzustellen, welches die Einstellung der Dorsalextension ermöglicht.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Fußgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Oberschenkelprothesenpassteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen des Fußgelenks werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Eine Weiterbildung des Oberschenkelprothesenpassteils ist im Anspruch 8 angegeben.
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Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Fußgelenk ist, dass der Fußgelenkgrundkörper zur abstandsveränderlichen Anordnung des ersten Fußteilelements und zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass das Fußteil zweigeteilt ist und durch ein erstes Fußteilelement und ein zweites Fußteilelement gebildet wird, deren Position an dem Fußgelenkgrundkörper, welcher zur Verbindung mit bspw. einer Fußplatte ausgebildet ist, einstellbar ist. Über den Abstand zwischen dem ersten Fußteilelement und dem zweiten Fußteilelement lässt sich dadurch die Dorsalextension des Fußgelenkgrundkörpers in der Schwungphase festlegen. Diese resultiert dabei aus der durch die Beugung des Kniegelenks resultierende Übertragung der Beugebewegung über das mit dem ersten Fußteilelement verbundene ventrale Verbindungselement und das mit dem zweiten Fußteilelement verbundene dorsale Verbindungselement der Unterschenkeleinheit. Die Einstellbarkeit des Abstands zwischen dem ersten Fußteilelement und dem zweiten Fußteilelement an dem Fußgelenkgrundkörper ermöglicht es dabei bei gleichbleibender Verstellung von ventralem und dorsalem Verbindungselement die Dorsalextension in der gewünschten Weise anzupassen. So sinkt das Ausmaß der Dorsalextension mit zunehmendem Abstand des ersten Fußteilelements vom zweiten Fußteilelement, wohingegen die Dorsalextension durch eine Verringerung des Abstands der beiden Fußteilelemente gesteigert werden kann.
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Das erfindungsgemäße Fußgelenk ermöglicht es somit, ohne weitere Anpassungen an den Bauteilen des Oberschenkelprothesenpassteils die Dorsalextension in einer für den Patienten optimalen Weise einzustellen. In der eingestellten Position erfolgt eine Fixierung des ersten und zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper, sodass eine zuverlässige Funktion des Fußgelenks sowie eines mit dem Fußgelenk ausgestatteten Oberschenkelprothesenpassteils erreicht wird.
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Die Ausgestaltung der Verlagerbarkeit des ersten Fußteilelements gegenüber dem zweiten Fußteilelement kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. So können auch beide Fußteilelemente verstellbar an dem Fußgelenkgrundkörper angeordnet sein, wodurch eine hohe Einstellbarkeit des Fußgelenks erzielt wird. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das erste Fußteilelement ortsfest und das zweite Fußteilelement verstellbar an dem Fußgelenkgrundkörper angeordnet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das erste, ventrale Fußteilelement fest mit dem Fußgelenkgrundkörper verbunden und ist gegenüber diesem somit nicht in seiner Position verstellbar. Zur Einstellung der Dorsalextension ist dabei das zweite Fußteilelement relativ gegenüber dem ersten Fußteilelement an dem Fußgelenkgrundkörper in seiner Position einstellbar und nach der eingestellten Position in dieser festlegbar. Diese Ausgestaltung der Erfindung gewährleistet in besonders zuverlässiger Weise eine stabile Ausgestaltung des eingestellten Fußgelenks, wobei bei einer ausreichenden Verlagerbarkeit des zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper die Dorsalextension in ausreichendem Maße einstellbar ist, sodass eine optimale Anpassung für den Patienten erzielt werden kann.
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Die Verstellbarkeit der Fußteilelemente an dem Fußgelenkgrundkörper kann grundsätzlich in beliebiger Weise ausgestaltet sein. So können auch Einstellungen möglich sein, bei der die Fußteile in ihrer Position - senkrecht zur Laufrichtung betrachtet - an dem Fußgelenkgrundkörper verlagerbar ausgebildet sind. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das erste Fußteilelement zur um eine ventrale Fußgelenkachse drehgelenkigen Verbindung mit dem ventralen Verbindungselement und das zweite Fußteilelement zur um eine dorsale Fußgelenkachse drehgelenkigen Verbindung mit dem dorsalen Verbindungselement ausgebildet ist, wobei die erste Fußgelenkachse und die zweite Fußgelenkachse parallel zueinander ausgerichtet sind und das zweite Fußteilelement senkrecht zur ersten und zweiten Fußgelenkachse längsverstellbar an dem Fußgelenkgrundkörper angeordnet ist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Fußteil - bezogen auf die Laufrichtung - in Längsrichtung an dem Fußgelenkgrundkörper verstellbar angeordnet. Die dabei senkrecht zu den Fußgelenkachsen festgelegte Verstellbarkeit gewährleistet in besonderem Maße, dass eine ausreichende Stabilität gewährleistet ist und auch in einer beliebigen Position des zweiten Fußteils gegenüber dem ersten Fußteil ein reibungsfreier Betrieb des Oberschenkelprothesenpassteils vorliegt.
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Die Ausgestaltung der Verstellbarkeit des zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper ist dabei frei wählbar. In seiner einfachsten Ausgestaltung können bspw. an dem Fußgelenkgrundkörper Markierungen vorgesehen sein, welche zur Ausrichtung des zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper genutzt werden können. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Fußgelenkgrundkörper eine Führungsschiene, insbesondere eine Schwalbenschwanzführung zur linearen Verstellbarkeit des zweiten Fußteilelements aufweist.
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Die Verwendung einer Führungsschiene gewährleistet in besonderem Maße, dass das zweite Fußteilelements gegen eine seitliche Verschiebung gesichert ist. Die Führungsschiene kann bspw. durch eine im Querschnitt U-förmige Aufnahme gebildet sein, innerhalb der das zweite Fußteilelement längsverschieblich angeordnet ist. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung stellt eine Schwalbenschwanzführung dar, welche zudem eine Abhebesicherung des zweiten Fußteilelements von dem Fußgelenkgrundkörper bildet und somit das zweite Fußteilelement in seiner Position senkrecht zum Fußgelenkgrundkörper in besonders zuverlässiger Weise sichert. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann somit die Zuverlässigkeit des Fußgelenks sowie einer mit dem Fußgelenk ausgestalteten Oberschenkelprothesenpassteils in ergänzendem Maße gesteigert werden.
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Zur Lagesicherung der eingestellten Position der Fußteilelemente an dem Fußgelenkgrundkörper, insbesondere des zweiten Fußteilelements ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das zweite Fußteilelement Sicherungselemente, insbesondere Sicherungsschrauben zur Festlegung des zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper in der eingestellten Position aufweist.
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Die Verwendung von Sicherungselementen gewährleistet eine zuverlässige Lagesicherung der eingestellten Position des zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper. Als Sicherungselemente können beliebige Bauteile, bspw. Klemmen, Bolzen oder dergleichen, verwendet werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind jedoch Sicherungsschrauben vorgesehen, welche in besonders zuverlässiger Weise eine Einstellung der eingestellten Position gewährleisten. Im Falle der vorteilhafter Weise vorgesehenen Verwendung einer Schwalbenschwanzführung besteht über die Sicherungsschrauben bspw. die Möglichkeit, diese zur klemmenden Fixierung des zweiten Fußteilelements an der Schwalbenschwanzführung zu verwenden, wobei die Schrauben derart angeordnet sind, dass diese sich an einem Grund der Führung abstützen und so zu einer Klemmung des zweiten Fußteilelements senkrecht zum Fußgelenkgrundkörper an der Schwalbenschwanzführung führen.
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Zur Verbindung des Fußgelenks mit einem Prothesenfuß ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Fußgelenkgrundkörper zur lösbaren Verbindung mit einer Fußplatte ausgebildet ist. Die Möglichkeit zur lösbaren Anordnung einer Fußplatte erlaubt es, eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Fußplatte mit dem Fußgelenkgrundkörper zu verbinden. Auch besteht die Möglichkeit durch Austausch der Fußplatte verschiedene Prothesenfüße mit hierfür unterschiedlich erforderlichen Fußplatten zu verwenden.
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Die Erfindung löst die Aufgabe ferner durch ein Oberschenkelprothesenpassteil zur Verbindung mit einem Oberschenkelschaft, aufweisend
- - ein zwischen einer Standposition und einer Schwungposition verschwenkbares Kniegelenk mit einem proximalen Kniegelenkoberteil und einem distalen Kniegelenkunterteil, die über einen ventralen Gelenkarm und einem dorsalen Gelenkarm verbunden sind, wobei
- - der ventrale Gelenkarm über eine ventrale, obere Kniegelenkachse gelenkig mit dem proximalen Kniegelenkoberteil und über eine ventrale, untere Kniegelenkachse gelenkig mit dem distalen Kniegelenkunterteil und der dorsale Gelenkarm über eine dorsale, obere Kniegelenkachse gelenkig mit dem proximalen Kniegelenkoberteil und über eine dorsale, untere Kniegelenkachse gelenkig mit dem distalen Kniegelenkunterteil verbunden ist und
- - einem Fußgelenk zur verschwenkbaren Verbindung eines Fußgelenkgrundkörpers mit einer mit dem Kniegelenk verbundenen Unterschenkeleinheit,
wobei
- - die Unterschenkeleinheit ein zur Übertragung von Schub- und Zugkräften ausgebildetes ventrales Verbindungselement und dorsales Verbindungselement aufweist.
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Kennzeichnend für das erfindungsgemäß Oberschenkelprothesenpassteil ist, dass das ventrale Verbindungselement derart einenends über eine erste ventrale Fußgelenkachse drehgelenkig mit einem ersten Fußteilelement und anderenends mit dem distalen Kniegelenkunterteil und das dorsale Verbindungselement einenends über eine zweite dorsale Fußgelenkachse mit dem zweiten Fußteilelement und anderenends über die dorsale, obere Kniegelenkachse gelenkig mit dem proximalen Kniegelenkoberteil und dem dorsalen Gelenkarm verbunden ist, dass eine Verstellung des Kniegelenks aus der Standposition in die Schwungposition eine Dorsalextension des Fußteils bewirkt, wobei der Fußgelenkgrundkörper zur abstandsveränderlichen Anordnung des ersten Fußteilelements und zweiten Fußteilelements an dem Fußgelenkgrundkörper ausgebildet ist.
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Das Kniegelenk des erfindungsgemäßen Oberschenkelprothesenpassteils ist durch die Verwendung eines proximalen Kniegelenkoberteils und eines distalen Kniegelenkunterteils, und deren Verbindung über einen ventralen und einen dorsalen Gelenkarm als polyzentrisches Drehgelenk ausgebildet. Damit ergibt sich der Drehpunkt des Kniegelenks aus dem Schnittpunkt der Längsachsen der Gelenkarme, welche sich bei dem ventralen Gelenkarm durch die ventrale, obere und ventrale, untere Kniegelenkachse und bei dem dorsalen Gelenkarm durch die dorsale, obere und dorsale, untere Kniegelenkachse erstrecken. Der Vorteil eines derartigen polyzentrischen Kniegelenks besteht darin, dass konstruktiv hierdurch schon der wirksame Drehpunkt des Kniegelenks so angepasst werden kann, dass dieser während der Gangphase im Bereich zwischen dem Fersenkontakt bis kurz vor der Zehenablösung, d. h. während die Oberschenkelprothese durch den Patienten beim Gehen belastet wird und sich das Kniegelenk im Streckanschlag befindet, hinter der sich im Gebrauch der Oberschenkelprothese ergebenden Belastungslinie angeordnet ist.
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Erst beim tatsächlichen Erreichen der Zehenablösung, d. h. am Ende der Belastungsphase der Oberschenkelprothese und mit Beginn der Schwungphase bei der die Oberschenkelprothese unbelastet unter dem Körper durchgependelt wird, verläuft die Belastungslinie ggf. vor dem Drehpunkt des Kniegelenks, wodurch eine Beugung des Kniegelenks bewirkt wird und sich die Durchschwungphase bis zum erneuten Fersenkontakt anschließen kann. Die Ausrichtung des Drehpunkts kann auch derart erfolgen, dass während der gesamten Standphase der Drehpunkt hinter der Belastungslinie verläuft. Das Kniegelenk sich im Streckanschlag befindet und dann die Schwungphase aktiv durch den Patienten über einen gewissen Widerstand eingeleitet werden muss, der von der Lage des Drehpunkts gegenüber der Belastungslinie abhängig ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass die Unterschenkeleinheit sowohl ein ventrales als auch ein dorsales Verbindungselement aufweist, welche Schub- und Zugkräfte übertragen können. Das ventrale und das dorsale Verbindungselement sind dabei über eine ventrale bzw. dorsale Fußgelenkachse gelenkig mit dem ersten Fußteilelement bzw. zweiten Fußteilelement verbunden. An ihren den Fußteilelementen gegenüberliegenden Enden ist das ventrale Verbindungselement mit dem distalen Kniegelenkunterteil und das dorsale Verbindungselement über die dorsale, obere Kniegelenkachse gelenkig mit dem proximalen Kniegelenkoberteil sowie dem dorsalen Gelenkarm verbunden.
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Die Verbindung über die Unterschenkeleinheit ist dabei dergestalt, dass bei einer bei der Zehenablösung erfolgenden Beugung des Kniegelenks, d. h. also am Ende der Belastungsphase und zu Beginn der Schwungphase, eine Dorsalextension des Fußteils erfolgt. Die bei der Dorsalextension stattfindenden Anhebung des Zehenbereichs in der Schwungposition, d. h. zu Beginn der Durchschwungphase der Oberschenkelprothese führt zu einer Erhöhung des Abstands des Fußteils der Oberschenkelprothese von dem Boden und erlaubt es somit, auf eine Spitzfußstellung mit dem gesunden Bein zu verzichten. Das erfindungsgemäße Fußgelenk des Oberschenkelprothesenpassteils erlaubt es dabei aufgrund der Einstellung des Abstands des ersten Fußteilelements vom zweiten Fußteilelement an dem Fußgelenkgrundkörper das Ausmaß der Dorsalextension ohne eine weitere Anpassung des Oberschenkelprothesenpassteils einzustellen und somit das Oberschenkelprothesenpassteil optimal an die Bedürfnisse des Patienten anzupassen.
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Das erfindungsgemäße Oberschenkelprothesenpassteil ermöglicht somit einen natürlichen Gang, wobei gleichzeitig durch die einstellbare Dorsalextension die Gangsicherheit gesteigert wird, nachdem einem möglichen Stolpern infolge eines zu geringen Bodenabstands des Fußteils beim Durchschwingen wirksam vorgebeugt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Fußgelenks für ein Oberschenkelprothesenpassteil;
- 2 eine Schnittansicht des Fußgelenks von 1;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Oberschenkelprothese mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Fußgelenk;
- 4 eine Seitenansicht der Oberschenkelprothese von 3 in der Standposition;
- 5 eine Rückansicht der Oberschenkelprothese von 3 in der Standposition;
- 6 eine Seitenansicht der Oberschenkelprothese von 3 mit einem gebeugten, in einer Schwungposition angeordneten Kniegelenk;
- 7 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Oberschenkelprothese mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Fußgelenk am Ende einer Standphase;
- 8 eine weitere perspektivische Ansicht der Oberschenkelprothese von 7 in der Standposition des Kniegelenks;
- 9 eine Seitenansicht der Oberschenkelprothese von 7 in der Standposition des Kniegelenks;
- 10 eine Seitenansicht der Oberschenkelprothese von 7 in einer Schwungposition des Kniegelenks;
- 11 eine Seitenansicht der Oberschenkelprothese von 7 mit einem in einer Sitzstellung angeordneten proximalen Kniegelenkoberteil;
- 12 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten in einer Neutralstellung;
- 13 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten zum Standphasenbeginn einer Gangphase;
- 14 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten während der Standphasenmitte einer Gangphase;
- 15 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten zum Standphasenende einer Gangphase;
- 16 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten in der Schwungphase einer Gangphase;
- 17 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten in einer Sitzstellung und
- 18 die Oberschenkelprothese von 7 an einem Patienten in einer Stolperstellung.
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In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fußgelenks 3c einer Fußteileinheit 6c eines hier nicht dargestellten Oberschenkelprothesenpassteils dargestellt.
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Das Fußgelenk 3c weist einen Fußgelenkgrundkörper 43 auf, welcher zur Verbindung mit einer Fußplatte 9 einen lösbar an dem Fußgelenkgrundkörper 43 angeordneten Fußplattenadapter 49 aufweist. Zur Verbindung des Fußgelenks 3c mit einem Kniegelenk 2a, 2b sind an dem Fußgelenkgrundkörper 43 ein erstes Fußteilelement 44 sowie ein zweites Fußteilelement 45 angeordnet. Das erste Fußteilelement 44 ist dabei ortsfest an dem Fußgelenkgrundkörper 43 befestigt, wohingegen das zweite Fußteilelement 45 an einem Schlitten 46 befestigt ist, welcher innerhalb einer durch eine im Querschnitt U-förmige Aufnahmeöffnung gebildete Führungsschiene 47 längsverschieblich gelagert ist. Über die Längsverschiebbarkeit des zweiten Fußteilelements 45 gegenüber dem ersten Fußteilelement 44 ist der Abstand zwischen den beiden Fußteilelementen 44, 45, und damit eine Dorsalextension des Fußgelenkgrundkörpers 43 bei einer Beugung eines Kniegelenks 2a, 2b des Oberschenkelprothesenpassteils 1a, 1b einstellbar.
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Zur Lagesicherung des zweiten Fußteilelements 45 in seiner Position relativ gegenüber dem ersten Fußteilelement 44 sind an dem Schlitten 46 Sicherungsschrauben 48 vorgesehen, welche eine Klemmung des Schlittens 46 in der als Schwalbenschwanzführung ausgebildeten Führungsschiene 47 bewirken, wobei sich die Sicherungsschrauben 48 an einem Grund Führungsschiene 47 abstützen und den Schlitten 46 innenseitig in der Schwalbenschwanzführung klemmen.
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Zur Verbindung mit einer ventralen Unterschenkelstange weist das erste Fußteilelement 44 des Fußteils 10c ein ventrales Fußelement 12b auf, welches um eine ventrale Fußgelenkachse 38 drehgelenkig mit dem ersten Fußteilelement 44 verbunden ist. Das zweite Fußteilelement 45 des Fußteils 10c ist über eine dorsale Fußgelenkachse 39 mit einem dorsalen Fußelement 13b drehgelenkig verbunden, wobei das dorsale Fußgelenk 13b zur Verbindung mit einer dorsalen Unterschenkelstange 42 des Oberschenkelprothesenpassteils 1a, 1b ausgebildet ist. Die ventrale Unterschenkelstange 41 bildet dabei das ventrale Verbindungselement 15 des Oberschenkelprothesenpassteils, wohingegen die dorsale Unterschenkelstange 42 das dorsale Verbindungselement 16 des Oberschenkelprothesenpassteils 1a, 1b bildet.
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Die in den 3 bis 18 dargestellten Oberschenkelprothesenpassteile 1a, 1b weisen ein nicht erfindungsgemäßes Fußgelenk 3a, 3b auf. Ein hier nicht dargestelltes erfindungsgemäßes Oberschenkelprothesenpassteil unterscheidet sich von den in den 3 bis 18 dargestellten Oberschenkelprothesenpassteil 1a, 1b durch das in den 1 und 2 dargestellte Fußgelenk 3c, welches alternativ zu den an den dargestellten Oberschenkelprothesenpassteilen 1a, 1b angeordneten Fußgelenken 3a, 3b verwendet wird. Im Übrigen unterscheidet sich die Funktion des hier nicht dargestellten Oberschenkelprothesenpassteils mit einem Fußgelenk 3c gemäß 1 und 2 nicht in seiner Funktion von den in den 3 bis 18 dargestellten Oberschenkelprothesenpassteilen 1a, 1b, deren Funktion nachstehend erläutert wird und die auf das nicht dargestellte Oberschenkelprothesenpassteil übertragbar ist.
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Ein in 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestelltes Oberschenkelprothesenpassteil 1a weist als wesentliche Baugruppen ein Kniegelenk 2a, eine Fußteileinheit 6a mit einem Fußgelenk 3a sowie eine Unterschenkeleinheit 7 auf.
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Das Kniegelenk 2a besitzt ein proximales Kniegelenkoberteil 4a, welches gelenkig mit einem distalen Kniegelenkunterteil 5a verbunden ist. Das proximale Kniegelenkoberteil 4a weist dabei eine Schaftaufnahme 8a auf, über welches das Oberschenkelprothesenpassteil 1a über bspw. einen hier nicht dargestellten Oberschenkelschaft mit dem Patienten verbunden wird. Die Schaftaufnahme 8a ist einstückig ausgebildet und über eine ventrale, obere Kniegelenkachse 34 mit zwei an gegenüberliegenden Seiten der Schaftaufnahme 8a angeordneten ventralen Gelenkarmen 19 gelenkig verbunden. Eine Sicherung der Gelenkarme 19 an der Schaftaufnahme 8a erfolgt dabei über Senkschrauben 21. Darüber hinaus ist die einstückig ausgebildete Schaftaufnahme 8a über eine dorsale, obere Kniegelenkachse 36 gelenkig mit einem im Querschnitt U-förmigen, dorsalen Gelenkarm 20a verbunden, wobei die Position der Schaftaufnahme 8a an dem dorsalen Gelenkarm 20a über Flachkopfschrauben 14 gesichert ist.
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Die Gelenkarme 19 sind an ihren der Schaftaufnahme 8a gegenüberliegenden Enden wiederum über eine durch eine Welle 24 gebildete ventrale, untere Gelenkachse 35 gelenkig mit einem Knieunterteil 11 des distalen Kniegelenkunterteils 5a verbunden, wobei auch die der Schaftaufnahme 8a gegenüberliegenden Enden der Gelenkarme 19 in ihrer Position über Senkschrauben 21 gesichert sind. Das Knieunterteil 11 ist darüber hinaus ebenfalls über eine dorsale, untere Kniegelenkachse 37 mit dem dorsalen Gelenkarm 20a verbunden. Das derart aufgebaute Kniegelenk 2a stellt somit ein polyzentrisches Gelenk dar, dessen Drehpunkt sich durch den Schnittpunkt der sich in Längsachsenrichtung durch die ventralen Gelenkarme 19 und den dorsalen Gelenkarm 20a verlaufenden Geraden ergibt.
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Das vorstehend ausgebildete Kniegelenk 2a ist an seinem distalen Ende über ein ventrales Verbindungselement 15 sowie ein dorsales Verbindungselement 16 mit einem Fußteil 10a verbunden. Das dorsale Verbindungselement 16 weist dabei eine dorsale Unterschenkelstange 42 auf, die einenends mit einem Kopplungselement 17 verbunden ist, welches an seinem der dorsalen Unterschenkelstange 42 gegenüberliegenden Ende über die dorsale, obere Kniegelenkachse 36 mit der Schaftaufnahme 8a verbunden ist. Die dorsale Unterschenkelstange 42 ist dabei zur Verstellung in Längsachsenrichtung in das Kopplungselement 17 einschraubbar wobei die eingestellte Position gegenüber dem Kopplungselement 17 durch eine Sechskantmutter 22 gesichert wird.
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An ihrem dem Kopplungselement 17 gegenüberliegenden Ende ist die dorsale Unterschenkelstange 42 in ein dorsales Fußelement 13a eingeschraubt, wobei über die Einschraublänge die wirksame Längserstreckung der dorsalen Unterschenkelstange 42 einstellbar ist. Eine Sicherung der Position der dorsalen Unterschenkelstange 42 an dem dorsalen Fußelement 13a erfolgt über eine Sechskantmutter 22. Das dorsale Fußelement 13a ist seinerseits über eine dorsale Fußgelenkachse 39 gelenkig und über Flachkopfschrauben 14 gesichert mit dem Fußteil 10a verbunden.
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Das Knieunterteil 11 ist ferner über zwei sich parallel zueinander erstreckende ventrale Unterschenkelstangen 41 des ventralen Verbindungselements 15 mit einem ventralen Fußelement 12a verbunden, wobei sich über eine Einschraubbarkeit der ventralen Unterschenkelstangen 41 in das Knieunterteil 11 sowie das ventrale Fußelement 12a die wirksame Längserstreckung der ventralen Unterschenkelstangen 41 zwischen dem Knieunterteil 11 und dem ventralen Fußelement 12a festlegen lässt. Die eingestellte Position der ventralen Unterschenkelstangen 41 an dem Knieunterteil 11 und dem ventralen Fußelement 12a wird über Sechskantmuttern 22 gesichert. Wie auch das dorsale Fußelement 13a so ist auch das ventrale Fußelement 12a über eine ventrale Fußgelenkachse 38 gelenkig mit dem Fußteil 10a verbunden, wobei die Position des ventralen Fußelements 12a an dem Fußteil 10a über Flachkopfschrauben 14 gesichert ist. An dem Fußteil 10a ist starr eine Fußplatte 9 befestigt, über die der Bodenkontakt hergestellt wird.
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Zur Festlegung des Drehpunkts des Kniegelenks 2a, welcher sich aus dem Schnittpunkt der Geraden ergibt, die sich durch die ventrale, obere Kniegelenkachse 34 und die ventrale, untere Kniegelenkachse 35 einerseits und die dorsale, obere Kniegelenkachse 36 und dorsale, untere Kniegelenkachse 37 andererseits erstrecken, ist an dem dorsalen Gelenkarm 20a ein als Stellschraube 23 ausgebildetes Stellelement angeordnet. Die Stellschraube 23 ist dabei innerhalb einer ein Gewinde aufweisenden Durchgangsbohrung des Gelenkarms 20a angeordnet und steht in Abhängigkeit von der Einschraubtiefe mit ihrem ventralen Ende in Richtung auf eine Anlagefläche 33 des Kopplungselements 17 vor. In Abhängigkeit von der Einschraubtiefe erfolgt somit eine Verstellung der Längsausrichtung des Gelenkarms 20a und darüber hinaus über die Verbindung des Gelenkarms 20a mit dem Knieunterteil 11 eine Verstellung der Längsausrichtung der Gelenkarme 19, wodurch insgesamt der den Drehpunkt des Kniegelenks 2a definierende Schnittpunkt dieser Geraden verschoben werden kann.
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Das Oberschenkelprothesenpassteil 1a ist zwischen der in den 3 bis 5 dargestellten Standposition des Kniegelenks 2a und der in 6 dargestellten Schwungposition des Kniegelenks 2a verstellbar. Im Gebrauch des Oberschenkelprothesenpassteils 1a, d. h. in seiner Position an einem Oberschenkelstumpf eines Patienten, erfolgt eine Verschwenkung des Kniegelenks 2a aus der Standposition in die Schwungposition, d. h. eine Beugung des Kniegelenks 2a, wenn sich der Vektor aus dem Körperschwerpunkt zum Kontaktpunkt am Boden des Oberschenkelprothesenpassteils 1a hinter dem Drehpunkt des Kniegelenks 2a befindet. In dieser gebeugten Position des Kniegelenks 2a befindet sich ein außenseitig an dem dorsalen Gelenkarm 20a angeordneter Beugeanschlag 18 in außenseitiger Anlage an der Schaftaufnahme 8a und beschränkt somit den maximal möglichen Beugewinkel des Kniegelenks 2a. In der in 6 dargestellten gebeugten Position des Kniegelenks 2a, in der dieses sich in der Schwungposition befindet, erfolgt über die Verbindung mit dem Fußteil 10a eine Dorsalextension des Fußteils 10a, wodurch die Fußspitze angehoben wird und so ein einfaches Durchschwingen des Oberschenkelprothesenpassteils 1a möglich ist.
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In den 7 bis 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Oberschenkelprothesenpassteils 1b dargestellt, das im Grundaufbau und Funktionsweise weitestgehend des in den 3 bis 6 dargestellten Oberschenkelprothesenpassteils 1a entspricht. Das Fußgelenk 3b der Fußteileinheit 6b unterscheidet sich von dem Fußgelenk 3a des Oberschenkelprothesenpassteils 1a lediglich durch eine alternative Ausgestaltung des Fußteils 10b der Fußteileinheit 6b. Im Bereich des Kniegelenks 2b weist das distale Kniegelenkunterteil 5b aufgrund einer verkürzten Ausgestaltung des Gelenkarms 20b einen geringfügigen Unterschied gegenüber dem distalen Kniegelenkunterteils 5a des Oberschenkelprothesenpassteils 1a auf. Darüber hinaus ist an dem Knieunterteil 11 eine Federaufnahme 26 angeordnet.
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Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch in dem Aufbau des proximalen Kniegelenkoberteils 4b. Im Gegensatz zu dem proximalen Kniegelenkoberteil 4a der Oberschenkelprothese 1a ist die Schaftaufnahme 8b nicht einstückig ausgebildet, sondern über die ventrale, obere Kniegelenkachse 34 gelenkig mit einem Träger 25 verbunden, welcher an seinem der Schaftaufnahme 8b gegenüberliegenden Ende wiederum über die dorsale, obere Kniegelenkachse 3b gelenkig mit dem dorsalen Gelenkarm 20b und dem sich aus Kopplungselement 17 und dorsaler Unterschenkelstange 42 zusammensetzenden dorsalen Verbindungselement 16 verbunden ist. Die gelenkige Verbindung von Schaftaufnahme8b und dorsalem Träger 25 erlaubt es, die Schaftaufnahme 8b gegenüber den Träger 25 zwischen der in den 7 bis 10 dargestellten Laufstellung und der in 11 dargestellten Sitzstellung zu verschwenken.
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Die Schaftaufnahme 8b ist über einen Riegelkörper 30 in der Laufstellung verriegelbar, wobei der Riegelkörper 30 durch ein Federelement 28 belastet in einer Rastausnehmung 31 angeordnet ist. Für eine Verschwenkung der Schaftaufnahme 8b um die ventrale obere Kniegelenkachse 34 ist eine Verschiebung des Riegelkörpers 30 in einem Langloch 29 aus der Rastausnehmung 31 entgegen der durch das Federelement 28 bereitgestellten Federkraft erforderlich, wobei dabei der Riegelkörper 30 in dem Langloch 29 verlagert wird. In der entriegelten Stellung ist eine Verschwenkung der Schaftaufnahme 8b aus den in den 7 - 10 dargestellten Laufstellung in die in 11 dargestellte Sitzstellung möglich, bei der die Schaftaufnahme 8b um die ventrale, obere Kniegelenkachse 34 verschwenkt wird. Ein Federelement 40 erstreckt sich ferner zwischen der Federaufnahme 26 an dem Knieunterteil 11 und einer Federaufnahme 27 am Träger 25.
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Die Funktionsweise des Oberschenkelprothesenpassteils 1b ist in den 12 bis 18 in unterschiedlichen Stellungen der Gangphase eines Patienten dargestellt. In der in 12 dargestellten Neutralstellung verläuft der Vektor aus dem Körperschwerpunkt zum Kontaktpunkt am Boden vor dem Drehpunkt des Kniegelenks 2b, welcher sich aus dem Schnittpunkt der Linien (in den Figuren gestrichelt dargestellt) ergibt, die sich einerseits durch die ventrale, obere und ventrale, untere Kniegelenkachse 34, 35 und andererseits durch die dorsale obere und dorsale untere Kniegelenkachse 36, 37 erstrecken.
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In 13 ist die Position eines Patienten bei einem Fersenauftritt dargestellt. Der Vektor aus dem Körperschwerpunkt zum Kontaktpunkt am Boden befindet sich deutlich vor dem Drehpunkt und gewährleistet somit eine stabile Abstützung über das Oberschenkelprothesenpassteil 1b.
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Auch in der in 14 dargestellten Standphasenmitte verläuft der resultierende Vektor der Bodenreaktionskräfte deutlich vor dem Drehpunkt des Kniegelenks 2b und gewährleistet weiterhin eine stabile Abstützung über das Oberschenkelprothesenpassteil 1b.
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In 15 ist der Zeitpunkt kurz vor der Zehenablösung dargestellt. Der momentane Drehpunkt ist auch in dieser Position immer noch in einem sicheren Bereich. Jedoch nähert sich der Drehpunkt bei Vorfußlast, verbunden mit einem geringen Hüftbeugemoment schnell dem resultierenden Vektor der Bodenreaktionskräfte und überschreitet diesen anschließend, wodurch es zu einer in 16 dargestellten Beugung des Kniegelenks 2b kommt, in der das Oberschenkelprothesenpassteil 1b in der Schwungphase angeordnet ist, bei der eine Dorsalextension des Fußteils 10b aufgrund des erhöhten Bodenabstands ein sicheres Durchschwingen erlaubt.
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Am Ende der Schwungphase erfolgt wiederum ein Fersenkontakt wie dieser in 13 dargestellt ist, wobei dann das Kniegelenk 2b wieder in der Standposition angeordnet ist und dem Nutzer eine sichere Abstützung gewährleistet.
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In der in 17 dargestellten Position befindet sich die Schaftaufnahme 8b in einer gegenüber dem Träger 25 verschwenkten Sitzposition. Zur Erreichung dieser Position erfolgt eine Entriegelung, bei der der Riegelkörper 30 manuell aus der Rastausnehmung 31 herausbewegt wird. Nach Beendigung der Sitzposition gelangt die Schaftaufnahme 8b in seine Ausgangsposition, in der aufgrund der Federvorspannung des Riegelkörpers 30 dieser selbsttätig in die Rastausnehmung 31 gelangt.
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In 18 ist die Situation des Oberschenkelprothesenpassteils 1b bei einem Stolpern des Patienten dargestellt. Aufgrund des Beugeanschlags 18 ist die Kniebeugung beschränkt, sodass auch bei einem Stolpern durch die durch den Beugeanschlag 18 begrenzte Beugung des Kniegelenks 2b eine stabile Abstützung in dieser Position gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1a, 1b
- Oberschenkelprothesenpassteil
- 2a, 2b
- Kniegelenk
- 3a, 3b, 3c
- Fußgelenk
- 4a, 4b
- proximales Kniegelenkoberteil
- 5a, 5b
- distales Kniegelenkunterteil
- 6a, 6b, 6c
- Fußteileinheit
- 7
- Unterschenkeleinheit
- 8a, 8b
- Schaftaufnahme
- 9
- Fußplatte
- 10a, 10b, 10c
- Fußteil
- 11
- Knieunterteil
- 12a, 12b
- ventrales Fußelement
- 13a, 13b
- dorsales Fußelement
- 14
- Flachkopfschrauben
- 15
- ventrales Verbindungselement
- 16
- dorsales Verbindungselement
- 17
- Kopplungselement
- 18
- Beugeanschlag
- 19
- ventraler Gelenkarm
- 20a, 20b
- dorsaler Gelenkarm
- 21
- Senkschraube
- 22
- Sechskantmutter
- 23
- Stellelement/Stellschraube
- 24
- Welle
- 25
- Träger
- 26
- Federaufnahme
- 27
- Federaufnahme
- 28
- Federelement
- 29
- Langloch
- 30
- Riegelkörper
- 31
- Rastausnehmung
- 33
- Anschlagfläche
- 34
- ventrale, obere Kniegelenkachse
- 35
- ventrale, untere Kniegelenkachse
- 36
- dorsale, obere Kniegelenkachse
- 37
- dorsale, untere Kniegelenkachse
- 38
- ventrale Fußgelenkachse
- 39
- dorsale Fußgelenkachse
- 40
- Federelement
- 41
- ventrale Unterschenkelstange
- 42
- dorsale Unterschenkelstange
- 43
- Fußgelenkgrundkörper
- 44
- erstes Fußteilelement
- 45
- zweites Fußteilelement
- 46
- Schlitten
- 47
- Führungsschiene
- 48
- Sicherungselement/ Sicherungs schraube
- 49
- Fußplattenadapter
