DE2101303A1

DE2101303A1 - Sprunggelenk

Info

Publication number: DE2101303A1
Application number: DE19712101303
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Forschungsinstitut für Orthopädie Technik, Wien
Priority date: 1970-12-03
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1972-06-08
Also published as: AT308281B

Description

Sprunggelenk Die Erfindung betrifft ein Sprunggelenk mit einer Gelenkverbindung zwischen dem Fußteil und dem Unterschenkelteil einer Beinprothese und mit einer einerseits am Fußteil und anderseits am Unterschenkelteil angelenkten hydraulischen Dämpfungseinrichtung.
Die moderne Orthopädietechnik hat zahlreiche brauchbare 3 einprothesenkonstrukt ionen mit kUnst hohem Fußteil mit und ohne Sprunggelenk hervorgebracht. Die richtig abgestimmte Gelenksteifigkeit bzw. Elastizität dieser künstlichen Füße trägt bei günstigem Aufbau der Gesamtprothese ohne Zweifel zu einem ausgeglichenen Gangbild bei, solange die begangene Ebene waagrecht ist. Nur in diesem Sall sind die Voraussetzungen erfüllt, die beim Grundaufbau die Justierung der Prothese bestimmt haben.
Ganz anders liegen die Verhältnisse beim Gehen auf einer geneigten Ebene: Beim Bergabgehen muß ständig gegen ein Einknicken des Kniegelenkes gekämpft werden; beim Bergaufgehen sind häufig akrobatische Fähigkeiten erforderlich, um zu vermeiden, daß die Fußspitze in den Boden gerammt wird.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesen -in bergigen Gegenden schwerwiegenden - Mangel zu beheben, indem ermöglicht wird, daß sich die durch den statischen Aufbau festgelegte Lage des Fußteiles zum Unterschenkelteil sowohl plantar- als auch dorsalseitig verändern läßt, so daß eine Anpassung an geneigte Ebenen möglich ist, ohne daß dazu die jedem Fuß eigene Beweglichkeit bzw. Elastizität in der Sagittalebene herangezogen wird Da dem Versehrten kaum zugemutet werden kann, vor dem Begehen einer geneigten Ebene die Neigung zu schätzen und danach manuell eine Einstellung an der Prothese vorzunehmen, soll eine Konstruktion geschaffen werden, die diese Anpassung solbsttätig vollziehen kann.
Die Brfindung besteht bei einem Sprunggelenk der eingangs bezeichneten Art darin, daß die hydraulische Dämpfungseinriohtung von zwei gleichachsig angeordneten, durch einen Steuerblock getrennten Zylindern iit je einem Kolben gebildet ist, wobei die Kolben durch eine gemeinsame Kolbenstange verbunden sind und der Steuerblook zur Verbindung der zwischen den Kolben liegenden, inneren Zylinderräume zwei jeweils für eine Strömungerichtung vorgesehene Überströmltanäle mit verstellbarei Strömungequerschnitt aufweist. Beim erfindungggemäßen Sprunggelenk kann der Winkelbereich der plantar- und dorsalseitigen Verdrehung des Fußteiles gegenüber dem Unterschenkelteil sehr groß gehalten werden, eo daß auch sehr stark geneigte Bbenen begangen werden können.
Vorteilhaft sind die beiden Kolben und die Kolben stange von zumindest einer Bohrung durchsetzt, die die beiden äußeren Zylinderräuie verbindet.
Zweckmäßig sind in die beiden Überströmkanäle in verschiedener Richtung wirksame Rückschlagventile und Drosselventile eingebaut.
Die Erfindung und die dadurch erzielten Vorteile werden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Fig 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Sprunggelenkes in einem Gehäuse, dessen vordere Hälfte weggelassen ist. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die hydraulische Dämpfungseinrichtung des Sprunggelenkes in vergrößert er Darstellung. Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Grundplatte bezeichnet, welche mit dem nicht dargestellten Fußteil der Prothese mittels Schrauben 2, 3, 4 fest verbunden ist An der Grundplatte 1 sind mittels eines Bolzens 5 zwei seitliche Stützen 6 angelenkt, mit welchen-der in Fig. 1 nicht dargestellte Unterschenkelteil mittels Schrauben 7 fest verbunden ist. In Fig 1 ist nur die hintere stütze 6 eingezeichnet; beide Stützen 6 sind in Fig. 2 sichtbar. An der Grundplatte 1 einerseits und an den Stützen 6 anderseits ist eine hydraulische Dämpfungseinrichtung 8 angelenkt; der Drehbolzen, mittels dessen die Dämpfungseinrichtung 8 mit der Grundplatte 1 bzw.
den Stützen 6 verbunden ist, ist mit 9 bzw. 10 bezeichnet Das Sprunggelenk ist von einem aus Gießharz gefertigten Gehäuse 11 umgeben, welches in das untere Ende des Unterschenkelteils eingesetzt werden kann. Das Gehäuse 11 ist durch zwei Lagen Perlon, zwei Lagen Glasfasern, weitere zwei Lagen Perlon und seitlich eingelegte Bleche 12 (Fig 2) verstärkt und kann in bekannter Weise durch Unterdruck von einem Holzmodell abgeformt werden. Das Gehäuse 11 mit dem erfindungsgemäßen Sprunggelenk kann bei Beinprothesen anstelle des üblichen Knöchelholzes verwendet werden.
In Fig. 3, welche den Aufbau der Dämpfungseinrichtung 8 veranschaulicht, sind mit 13 und 14 zwei gleichachsig angeordnete Zylinder bezeichnet, welche durch einen Steuerblock 15 voneinander getrennt sind. Die Zylinder 13, 14 sind durch Schrauben 16 mit dem Steuerblock 15 verbunden und enthalten je einen verschiebbaren Kolben 17 bzw. 18; die Kolben 17, 18 sind durch eine gemeinsame Kolbenstange 19 verbunden, welche mit ihrem Endteil 20 an der Grundplatte 1 (Fig. -1) um den Bolzen 9 schwenkbar angelenkt ist.
Aus den Fig. 4 und 5 sind im Steuerblock 15 vorgesehene Uberströskanäle 21, 22 ersichtlich, die aus einem Querkanal mit verstellbarem Querschnitt und zwei daran anschließenden in Längsrichtung der Zylinder 13, 14 verlaufenden Kanälen bestehen. In Fig. 5 ist der Querkanal des ffberströmkanals 21 mit 21a und sind die beiden Längskanäle mit 21b bezeichnet; der Querschnitt des Querkanals 21a ist durch ein Drosselventil 23 mittels einer von außen zugänglichen Schraube 24 verstellbar. In den Querkanal 21a ist außerdem ein Rtickschlagventil 25 eingesetzt, welches durch eine Schraube 26 mit einer Bohrung 27 gehalten ist. Das Rückschlagventil 25 bewirkt, daß die Hydraulikflüssigkeit im Uberströmkanal 21 nur vom oberen, zwischen den Kolben 17, 18 liegenden Zylinderraum 28 in den unteren Zylinderraum 29 fließen kann (Fig 3). Der zweite Überströmkanal 22 ist im Prinzip gleich aufgebaut wie der berströmkanal 21, d. h.
er besteht ebenso aus einem Querkanal und zwei Längskanälen und enthält die gleichen Ventile; der einzige Unterschied besteht lediglich darin, daß der nach oben führende Längskanal (nicht dargestellt) vom linken Ende und der nach unten führende Längskanal (nicht dargestellt) vom rechten Ende des Querkanals 22a ausgeht Dadurch kann im Überströmkanal 22 die Hydraulikflüssigkeit nur vom unteren Zylinderraum 29 in den oberen Zylinderraum 28 fließen.
Wie aus Fig 3 hervorgeht, ist in der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 8 noch ein weiteres (äußeres) Überströmsystem vorgesehen, welches jedoch nicht regelbar ist Die Kolbenstange 19 und der Kolben 17 ist von einer in den oberhalb des Kolbens 17 befindlichen Zylinderraum 30 einmündenden Längsbohrung 31 durchsetzt, welche mit dem unterhalb des Kolbens 18 befindliehen Zylinderraum 32 über zwei Schrägbohrungen 33 in Verbindung steht.
Zur Funktion des Sprunggelenkes ist folgendes zu sagen : Die Anpassung des Fußteiles an eine geneigte Ebene bewirkt -e-ine plantar- bzw. dorsalseitige Verdrehung der mit dem Fußteil verschraubten Grundpltte 1 aus der Orthogonal- bzw. Normallage gegenüber den seitlich im Unterschenkelteil befestigten Stützen 6. Diese Verdrehung, die 2. B. bei einem Winkelbereich von max. # 20°, auch das Begenen sehr stark geneigter Ebenen zuläßt (20° # 36,4 % Eteigung bzw. Gefälle), wird in eine Hubbewegung der Kolbenstange 19 umgesetzt ; bel Fersenlast wird die Kolbenstange in die Zylinder eingesenoben und bei Ballenlast aus den Zylindern ausgeschoben. Die Größe des Hubes richtet sich naen den durch die verstellbaren Drosselventile 23 bestimmten Strömungsquerschnitten in den Überströmkanälen 21, 2 des bteuerblockes 15, durch die die Hydraulikflüssigkeit (Silikon@l) des inneren Überströmsystems (zwischen den inneren Zylinderraumen 28, 29) hindurchtreten muß. Durch die Rückschlagventile b ist in jeder Stromungsrichtung nur ein Überströmkanal 21 bzw. 22 wirksam, Auf diese Weise könnan die plantar- und die dorsalseitige Dämpfung das inneren Überströmsystems getrenat eingentellt werden.
Das äußere Überströmsystem, d. h. das Überströmsystem zwischen den äußeren Zylinderräumen -30 und ) ist nur zu etwa einem Drittel mit Öl gefüllt und dient der Endlagendämpfung. So wird auch bei "weich' eingeatellter Hydran«ik ein hartes Anschlagen der Kolben an dsie Zylinderköpfe beim Erreichen der Endlagen vermieden Bei richtiger Einstellung der Drosselventile 25 im Steuerblock tritt beim Gehen auf waagrechter Ebene, bedingt durch das Nachgeben der Hydraulik, eine leichte und zu der durch den statischen Aufbau bestimmten Normal-bzw. Mittellage symmetrische Pendelbewegung des Fußteiles in der Sagittalebene auf. Beim Uebergang auf eine geneigte Ebene verlagert sichdiese Mittellage plantar- oder dorsalseitig, bis sich in der hydraulischen Dämpfungseinrichtung nach zwei bis drei Doppelschritten eine neue, der Neigung angepaßte Mittellage eingestellt hat. Auch jetzt kann eine leichte Pendelbewegung des Fußteiles festgestellt werden, jedoch um eine Mittellage, die durch eine deutliche Spitz-bzw. Hakenfußstellung gekennzeichnet ist. Das elastische Verhalten des Fußteiles in der Sagittalebene wird von diesem Anpassungsvorgang nicht beeinflußt.
Die praktische Erprobung hat gezeigt, daß das erfindungsgemäße Sprunggelenk äußerst zufriedenstellend arbeitet.
Die mit dem erfindungsgemäßen Sprunggelenk ausgestattete Beinprothese ist um etwa 200 g schwerer als eine vergleichbare Normalausführung, Bei der Erprobung ist weder dieses Zusatzgewicht noch der etwas tiefer liegende Schwerpunkt des Unterschenkei-Fuß-Systems als strend empfunden worden.
Bei entsprechend "harter" Einsteltung kann das erfindungsgemaße Sprunggelenk auch im Versehrten-Skisport eingesetzt werient um die erforderliche Knievorlage zu erreichen. Dadurch werden die zu diesem Zweck bisher meist verwendeten Fersenkeile überflüssig, die - lose in den Schuh eingelegt - zwar den gewünschten Effekt gebracht haben, gleichzeitig aber zu einer störenden Unterschenkelverlängerung geführt und ab einer gewissen Höhe Schwierigkeiten mit- dem-Schuhverschluß ausgelöst haben.

Claims

Patentanspr\x'che:

(9 Sprunggelenk mit einer Gelenkverbindung zwischen dem Fußteil und dem Unterschenkelteil einer Beinprothese und mit einer einerseits am Fußteil und anderseits am Unterschenkelteil angelenkten hydraulischen Dämpfungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Dämpfungseinrichtung (8) von zwei gleichachsig angeordneten, durch einen Steuerblock (15) getrennten Zylindern (13, 14) mit je einem Kolben (17, 18) gebildet ist, wobei die Kolben (17, 18) durch eine gemeinsame Kolbenstange (19) verbunden sind und der Steuerblock (15) zur Verbindung der zwischen den Kolben (17, 18) liegenden, inneren Zylinderräume (28, 29) zwei jeweils für eine Strömungsrichtung vorgesehene Itberströmkanäle (21, 22) mit veratellbarem Strömungsquerschnitt aufweist.
2. Sprunggelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (17, 18) und die Kolbenstange (19) von zumindest einer Bohrung (31, 33) durchsetzt sind, die die beiden äußeren Zylinderräume (30, 32) verbindet.
3. Sprunggelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden ilberströ:ikanäle (21, 22) in verschiedener Richtung wirksame Xückschlagventile (25) ud Drosselventile (23) eingebaut sind.