DE2239679B2 - Oberschenkelprothese - Google Patents

Description

)ie I-rfindung bezieht sich auf eine Oberschenkelthese, die einen Oberschenkelrahmen mit einer in iem Inneren befindlichen stumpfaufnehmon-.lcn Hülse und einen Unterschenkel mit Fuß umfaßt, der mit dem Oberschenkelrahmen mittels eines Kniewerks mit nur einem Bewegungsfreiheitsgrad verbunden ist, das mit einem seine Rückwärtsknickung sichernden Halter versehen ist.

Eine solche Prothese ist z. B. in der US-PS 3316558 beschrieben.

Bei dieser bekannten Prothese besteht jedoch - wie übrigens bei Oberschenkelprothesen allgemein -

keine Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Oberschenkelrahmen und der in seinem Inneren befindlichen stumpfaufnehmenden Hülse; beide führen gemeinsame vom Oberschenkelstumpf bestimmte Bewegungen aus. Das Distalende des Oberschenkel-

!5 rahmens ist mit dem Proximalende des Unterschenkels mittels eines einachsigen Gelenkes verbunden, das ein Kniewerk mit nur einem einzigen Bewegungsfreiheitsgrad und mit einer passiven Verbindung zwischen dem Oberschenkelrahinen und dem Unter-

"ⁿ schenkel darstellt. Das Distalende des Unterschenkels ist mit dem Fuß verbunden und bildet somit den Untersehenkeltcil der Prothese. Das Kniewerk enthalt einen Halter, der die Kniegruppe vor einem Riickwärtsknicken sichert. Damit beim Gehen die Schwenkbewegung des Unterschenkeiteils siehergestellt wird, kann die Prothese mit einer Unterscheid kelaufklappvorrichtung versehen sein, beispielsweise mit einem Gunimizugstreifen oder einem den Unterschenkel aufklappenden Federwerk jeder bekannten Ausführung.

Im System »Patient-Prothese« stellt diese Konstruktion der Oberschenkelprothese em Werk odei Gelenk mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden, d. h. ein ebenes Doppelpendel dar. das aus den physikalischen Pendeln des Oberschenkel- bzw. Unterschenkelteils besteht.

Die Pendelbewegungen des Oberschenkelteils (1! s Oberschenkelrahmens) in der Sagittalehene um emc unbewegliche waagerechte Achse, die durch den Mi!

telpunktdes Hüftgelenk-Kopfes läuft, vollziehen, sieh unter Einwirkung von aktiven Kräften des Beinstumpfes, die an dem Oberschenkelrahmen (an der Wandung der stumpfaufnehmenden Hülse) angreifen. und unter dessen Eigengewicht. Die Häufigkeit und der Ausschlag dieser Pendelungen stehen unter Kontrolle des zentralen Nervensystems des Patienten.

Die Pendelbewegungen des Unterschenkels in der Sagittalebene bezüglich der durch die Achsenmitten vom Gelenk des Kniewerks laufenden waagerechten Achse entstehen unter Einwirkung von infolge ; ..r Schwenkbewegung der Gelcnkachse des Kniewerks auftretenden Trägheitskräften und unter der Wirkung des Ligengewichts sowie der elastischen Ktiifte der Unterschenke lauf kippvorrichtung.

Die Zeitdauer und der Ausschlag der Unterschenkelpendelungen in bezug auf den Oberschenkelrahmen können jedoch nicht im erforderliehen Maße durch das zentrale Nervensystem des Patienten kontrolliert und gesteuert werden.

Die bekannte Prothese ist auch dadurch nachteilig, daß in dieser eine passive Verbindung /.wischen dem Oberschenkelrahmen 11 ml dem Unterschenkel be steht, wodurch es dem Patienten nicht möglich ist. zwischen ihm und dem Unterschenkelteil der Prothese eine gerade und rückführende Verbindung /u verwirklichen und deni.-'ufolgc einen Zusammenhang det Schwenkung des U-ucrschenkels bezüglich des (">ber· schenkelrahmens /iistanck· zu bringen. Durch Uu se

.._issjve Verbindung entfällt jede Möglichkeit, ein vor-, ebenes Gesetz der Unterschenkelbewegung ab- - · ι vom Rhythmus und Charakter de- Gehens zu '-, d h. es ist nicht möglich, die Prothesenglieder

2in gesundes (zweites) Bein symmetrisch 5

^iUp_in weiterer Nachteil der bekannten Prothese ist, daß das System »Prothese-Patient« zwei Bewegungseitsgrad_nat_ _was einesteils keine Möglichkeit t eine verhältnismäßig zuverlässige Sicherheit ^lo eeeen Knickung im Kniewerk im Augenblick der Beinabstützung zu erreichen, anderenteils noch eine "es Aufwandes an innerer Energie des Pa-Stützfläche, wodurch der Verbrauch an innerer Energie des Patienten ansteigt.

Durch eine vorhandene, passive Verbindung zwischen dem Oberschenkelrahmen und dem Unterschenkelteil der Prothese besteht keine Mogiicmceii, eine Änderung des Gesetzes der Unterschenkelbewegungen je nach dem Rhythmus und Charakter des Gehens vorzunehmen. .

Infolge des vorhandenen zweiten Bewegungstreiheitsgrades im »Patient-Prothese «-System sowie durch das Fehlen einer geraden und rückführenden Verbindung des Patienten mit dem Kniewerk der Pro-

i»i r> »■ .ι- r» ~,m Her Prntne-

these muß der Patient d

-senden Sperrvorrichtungen erforderheh

ehe Aufg.be

j.jo Achse des Kniewerks eine konsUuUc Größe. ^l" Beim Pendeln um die Achse des Knicwcrks cuiste- |._s-n Trägheitskräfte, die eine Schwenkbewegung des rnterschenkels in relativ zur Bewegung des Ober-.c-lv'iil.clrahmens cntgegengcscizler Richtung hcwii keil' Daher werden die Winkelverschwenkungen des "Unterschenkels um so gi Wer. je weitet der Ausschlag ■ind kleiner die Pendelungspei iode des Oberschenkclrahmenssind. Dadurch erkläit sich auch eine Pha-._Cn-N:;cheilung der Uuterschenkelbewegung gegenüber der des Öbersclunkclrahmens und ferner eine Verlängerung der Pendelzcit aus der hinteren End- -tdlung in der Vorw ausrichtung.

Die\,:ibrcmsenden und den Unteischenkel auf-

Clllt-.lllV.il V.l.I^ v..»..-..

der Bewegung des Unterschcnkeiteils im Kniewerk der Prothese ermöglicht. Der Prothcs-Miträger soll von der Ausübung einer ständigen Kontrolle der Bewe-²S gung der Proihesenleile während des Gehens zugunsten eines automatischen Zwangslautes dieser Bewegung entlastet werden.

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs genannten Prothese dadurch gelöst, daß die Stumpfaultiahniehülsi. in dem Oberschenkelrahmen gelenkig und dieser gegenüber in der Sagitialebene veischwenkbar befestigt ist. und die Gelenkverbindungen der Hülse an ihrer Medial- und an ihrer Lateralseite in der Höhe ihres Proximalrandes liegen und die Gelenkachse!! para ' "''

!en behaftet.

Die Reibungskraft in den Bremsvorrichtungen, die in jedem konkreten Fall eine relativ konstante Größe ist. wirkt gegen die Trägheitskräfte und das Gewicht des Unterschenkelteils der Prothese (des Unlcrsehenk:'ls mit dem Fuß) und vermindert den S".hwenkungs· winkel des Unieischenkeltcils bezüglich des Oberschenkelrahmens. vergrößert aber gleichzeitig dessen Pendelungszeit in Vorwa'rtsrichlung.

Die Elastizitälskrätte der Unterschenkclaulklapp-■.orrichtungen behindern die Wirkung der Trägheitskräfte und üben einen zusätzlichen Einfluß im Sinne 5R .!er Verkleinerung des Unterschenkelschwenkwinkels aus, im Zusammenwirken aber mit dem Gewicht des Unterschenkels verursachen sie eine Verkleinerung seiner Pendc'ungszeil und rufen eine Steigerung der Winkelgeschwindigkeit bzw. eine Winkclbcschleuni- Γ>5 gung hervor, deren Höchstwert in der vorderen Endstellung des Unterschenkels im Augenblick der endgültigen Streckung dtr Prothese im Kniewerk erreicht wird. Diese Erscheinung begünstigt die Entstehung von zusätzlichen <!\ Hämischen Belastungen am Bein- ^⁰ si iiiiipf des Patienten und steige! ι die unrhythmi* ehe η Bewegungen 'dm ' iciien auf der l'ruhese.

Auf diese Weise ■ · ::.;■ ^'leni die Rcibung'A ^: .ific ·.!■. ■ Brenisvon ichtiiiiger, uno die Πlaslizi:.;.'ir I > >· κ dui Unterschenkel.lull·.¹;!)';¹¹ MiMcliluiigen. .ndcüi si.; den '■'■ Schwenkwink.-' i.^ Unte! -eheükcl·· -.. !mindern, die Ki :i' ibelastuii!. ■■ .im l>einstumpf in ilcr !hase des ι"Ίλι.ι-ιγ·.ηιγιι·- dl-·- f )tiers·. henkelprothcsL nber die

unteren Teil du· _Jlu,.._h .

Knieschwenkachse liegenden Bereich des Unter schcnkclteils ein Koppelungselement derart angeordnet ist, daß eine Vorwärtsschwenkung der Stumpfhülse gegenüber dem Oberschenkelrahmen eine Rüekwärtsschwenkung des Unterschenkelteils bewirkt.

Die mit den vorstehenden Maßnahmen erreichte

Wirkung ist folgende:

Durch die bewegliche Verbindung der Stumpfaufnahmehülse mit dem Oberschenkellahmen wird dei Ausschlag der Pendelungen des Gesamtschwerpunktes der Prothese in der Vertikalebene und dci Zwangschwankungen des Oberschcnkeirahmens in der Sagittalcbene vermindert.

Die Phasen-Nacheilung der Bewegung des Unterschenkels gegenüber der Bewegung des Oberschenkelrahmens, die durch Massenkräfte und im System eventuell vorgesehene Bremsvorrichtungen entsteht. wird vermieden.

Die beim üblichen freien Ausschwingen des Unterschenkels bzw. Ix im V.iffan'-e:! dieser Bewegung be der Annäherung an «.lic vordere Endstellung des Un terschenkelieils entstehenden Massenkräfte und da mit zusammenhängende dynamische Belastungen de P'.-.hcienträgers werden \«.:-iiiedcn.

Durch wahlweise Bemessung von Konstruktions elementen ist die Festlegung bzw. anpassende Ände rung ties Bewegungsgesetzes für den Unterschenkel teil möglich.

Durch automatischen Zwangslauf der Bewegun

der Prothesenteile wird der Träger von einer ständigen Kontrolle der Bewegung beim Gehen entlastet.

Es ist zweckmäßig, das an der Stumpfhülse angreifende Koppelungsglied als eine Zugstange auszubilden, die mit ihrem oberen Ende an das untere Hülsenende und mit ihrem unteren Ende an das obere Ende des Unterschenkelteils angeschlossen ist.

Ist das Kniegelenk ein einachsiges Gelenk, das den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkelteil vcr bindet, so ist es vorteilhaft, daß das untere Ende der Zugstange an einem Zusatzhebelarm angelenkt ist, der am Unterschenkelteil starr befestigt ist und dessen mit der Zugstange verbundener Gelenkteil oberhalb des Kniegelenkes mit zu ihm paralleler Achse angeordnet ist.

Bei der Schwenkbewegung des Unterschenkels mit dem Fuß um die Kniewerksachse tritt eine Vergrößerung der funktioneilen Prothesenlänge während der Bewegung der Prothese über die Stützfläche auf. Durch diesen Umstand entsteht die Notwendigkeit, die Länge der Prothese gegenüber dem gesunden Bein zu verkürzen, was einen gesteigerten Verbrauch an innerer Energie des Patienten beim Hochheben des Eigengewichtes mit dem gesunden Bein während des Gehens, um die Prothese, ohne den Boden zu streifen, ²"> nach vorne zu bringen, bewirkt.

Dieser Mangel läßt sich an sich durch Verwendung der bekannten meist zweiachsigen sogenannten physiologischen Kniegelenke beheben.

Bekannt ist ferner eine Oberschenkelprothesc -<^r (λInformationsblatt für Prothesenkonstruktion und -bau«, Moskau, ZNIIPP. 1957, Bd. 2, Seiten 16 bis 19), die ebenfalls einen Obcrschenkelrahmen, in de rem Inneren sich eine den Oberschenkelstumpf aufnehmende Hülse befindet und den Unterschenkel mit :<s Fußeinschließt, welche aneinander mit Hilfe von zwei Schäkeln angelenkt sind. Diese Schäkel sind an einem Ende mit dem Distalende des Oberschenkelrahmens gelenkig verbunden und am zweiten an dem Proximalende des Unterschenkels angelenkt, wobei sie ein viergüedriges, polyzentrisches Kniewerk bilden.

Einerder Schäkel tritt mit dem Distalteil des Oberschenkelrahmens in Berührung, wobei er dadurch einen Halter herstellt, der das Kniewerk vor Rückwärtsknickung bewahrt.

Im Vergleich mit der eingangs beschriebenen weist die Prothese dieser Ausführung eine verhältnismäßig hohe Sicherheit gegen Knickung im Kniewerk während der Abstützung auf die Prothese und eine funktionelle Verkürzung der Längengrößen der Prothese bei deren Hinübertragen über die Stützfläche auf, die die Herstellung einer Prothese mit gleicher Länge wie beim gesunden Bein ermöglicht.

Jedoch sind auch für diese Oberschenkelprothese mit dem polyzentrischen Kniewerk solche Nachteile kennzeichnend wie Ausfall der geraden und rückführenden Verbindung zwischen den Prothesengliedern und dem Patienten, eine vom Patienten beim Gehen nicht beherrschbare Bewegung des Unterschenkel teils sowie auch nicht ausreichende Sicherheit gegen Knikkung. Diese Oberschenkelprothese, wie auch die mit dem einachsigen Gelenk des Kniewerks, ist mit einer Asymmetrie der Prothesenbewegung gegenüber dem gesunden Bein behaftet.

Bei einer solchen Ausführung einer Oberschenkelprothese wird das als Zugstange ausgeführte Koppelungsglied in vorteilhafter Weise wie folgt verwendet: Das untere Ende der Zugstange ist an einem Zusatzhebelann angelenkt, tier am Vorderschäkel des viergliedrigen Kniegelenks starr befestigt ist und mit dem genannten Vorderschäkel einen doppelarmigen Hebel bildet, derart, daß der mit der Zugstange verbundene Gelenkteil, Gelenkbolzen od. dgl. oberhalb der Drehachse des Doppelhebels und parallel zu ihr ungeordnet ist.

Schließlich ist es zweckmäßig, die Zugstange bezüglich der Stumpfaufnahmehulse in Richtung der Streckung der Prothese durch eine Feder od. dgl. zu belasten.

Das Gehen auf Oberschenkelprolhesen nach der Erfindung wird von einem minimalen Aufwand der inneren Energie des Patienten begleitet, während die Bewegungskenngrößen der Prothesenglieder mil wichen der Glieder des gesunden Beines weitgeheno übereinstimmen, unabhängig davon, wie der Rhvihmus und Charakter des Gehens sind.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand vim Aus führungsbeispielenundder Zeichnungen eriauteii. E* zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgcmal.k überscnenkei|.u these mit einachsigem Kniegelenk in schemaii-.i.rn.: Darstellung.

Fig. 2 dieselbe in einer der dynamischen Si«.·Uviiigen,

Fig. 3 eine erfinüungsgemaße Oberschenke'pri· these mit Vierglicdwerk der Kniegruppe

Tig. 4 dieselbe in einer de: ü) !Klinischen Su.,ι... gen.

Die Oberschenkelprothese emhaii cine Stump;.,;,: nahmehulse 1 (Fig. 1. 2), in ;!-. ·: ein .-.iumpfiiii¹' ■ ■-'■ mender Hohlraum ausgespart ist, lük! einen >.·>■■■ ; -.chenkelrahmen 2, die beide rniuiiiäiiüer uurei' .
Gelenke 3 verbunden sind, die an dji Medial ; . ■« Laieraiseite der Stumpfaufnahmehuise 1 liegen, μ .·. .·. einen Unterschenkel 4 mit dem FuB.

Eine ideale Anordnungsstelle der Gelenke 3 a*. .a ; Siiiinpfaufnahmeliüise I wäre die Höhe des nai. ii chen Hüftgelenks. Bei Herstellung der Prothese ■■■ itdie optimale Anordnungssteile der Gelenkt. 3 _i Höhe des Proximalrandes der Stumpfaufna'nmt hülse 1 an deren Medialseite. Werden als Gelenke -^: sphärische Lager oder Lager mit schwimmendem In nenring eingebaut, so kann das Gelenk 3 auf der Laie ralseite über der Anordnungshöhe des Gelenks 3 au der Medialseite der Stumpfaufnahmehülse 1 ange ordnet werden.

Der Oberschenkelrahmen 2 ist mit dem Unter schenkel 4 durch ein einachsiges Gelenk 5 verbunden das eben das Kniewerk der Prothese darstellt. Di« Stumpfaufnahmehülse 1, des Oberschenkelrah mens 2, das Einachsgelenk 5 und der Unterschenkel < mit dem Fuß bilden das Traggerüst der Beinprothese

Die Stumpfaufnahmehülse 1 weist in ihrem Distal teil ein Gelenk 6 auf, mit dem an sie mit ihrem einei Ende eine Zugstange 7 angelenkt ist. und eine Aus nehmung zur Unterbringung eines Dämpfers 8.

Der Unterschenkel 4 ist in seinem Proximalteil ai der Hinterfläche mit einem Zusatzhebel 9 versehen der mit dem Unterschenkel 4 einen Doppelhebel bil det. Am Zusatzhebel 9 wird durch ein Gelenk 1Oi das zweite Ende der Zugstange 7 befestigt.

An Stelle der Zugstange 7 können zur Verbindunj des Distalendes der Stumpfaufnahmehülse 1 mit den Proximalende des Unterschenkels 4 auch andere ki nematische Paare, beispielsweise eine Verzahnung (ii der Zeichnung nicht angedeutet) verwendet werden

Die Zugstange 7 muß in bezug auf die Stumpfaufnahmehülse 1 mittels eines elastischen Gliedes, beispielsweise durch eine Feder 10, in Richtung der Prothesenstreckung abgefedert sein.

Die Kraftwirkung des elastischen Gliedes 10 kann beim Anpassen der Prothese je nach der Gewichtsgröße des Unterschenkels 4 und der Gangart des Patienten nachgestellt werden. Im statischen Zustand muß die Federkraft des Gliedes 10 am geringsten sein.

Der Oberschenkelrahmen 2 ist mit einem Halter 11 versehen, der mit einem Dämpfer 12, welcher im Proximalteil des Unterschenkels 4 eingebaut ist und die Rückwärtsknickung der Kniegruppe verhütet, zusammenwirkt.

Zur Vergrößerung seiner Steifigkeit ist der Ober- ¹S schenkelrahmen 2 mit einem Halbring 13 bestückt, der gleichzeitig auch die Funktion eines Bewegungsbegrenzers der Stumpfaufnahmehülse 1 bei ihrer Rückwärtsschwenkung gegenüber dem Oberschenkelrahmen 2 erfüllt. Das Prothesengerüst ist von außen mit einem elastischen Material überzogen, dessen Form und Abmessungen dem gesunden Bein ähneln.

Die Oberschenkelprothese kann auch eine Kniegruppe besitzen, die zwei Gelenkschäkel 14 und 15 (Fig. 3, 4) enthält, die mit dem Oberschenkelrahmen 16 und dem Unterschenkel 17 ein Viergliedwerk der Kniegruppe bilden. Die Stumpfaufnahmehülse 18 dieser Prothesenausführung, in welcher auch der stumpfaufnehmende Hohlraum ausgebildet ist, ist mit dem Oberschenkelrahmen 16 mittels zweier Gelenke

19 verbunden, die den Gelenken 3 der in Fig. 1 und Fig. 2 wiedergegebenen Oberschenkelprothese entsprechen.

Der Vorderschäkel 14 (Fig. 3, 4) des Viergliedwerks der Kniegruppe ist mit einem Zusatzhebelarm

20 versehen, der mit dem Vorderschäkel 14 zusammen einen Doppelhebel bildet.

Der Zusatzarm 20 des Doppelhebels ist am beweglichen Distalende der Stumpfaufnahmehülse 18 durch eine Zugstange 21 angelenkt.

Die Stumpfaufnahmehülse 18, der Oberschenkelrahmen 16, der Vorderschäkel 14 mit dem Zusatzhebelarm 20, der Hinterschäkel 15 und der Unterschenkel 17 mit dem Fuß stellen das Traggerüst der Prothese dar.

Am Vorderschäkel 14 des Viergliedwerkes der Kniegruppe ist ein Halter 22 vorhanden, der mit einem Dämpfer 23 an dem Oberschenkelrahmen 16 zusammenwirkt und zur Verhütung der Rückwärtsknikkung der Kniegruppe dient.

Die Zugstange 21 ist mit Hilfe eines elastischen Gliedes 24 in bezug auf die Stumpf aufnahmehülse 18 in Richtung der Streckung der Prothese federbelastet.

Die Kraftwirkung dieses elastischen Gliedes 24 kann genauso wie die des elastischen Gliedes 10 (Fig. 1) beim Anpassen der Prothese nachgestellt werden.

Der Oberschenkelrahmen 16 (Fig. 3) enthält einen Halbring 25, der die Steifheit der Karkasse 16 vergrö-Bert und gleichzeitig zur Bewegungsbegrenzung der Stumpf aufnahmehülse 18 bei ihrer Rückwärtsschwenkung gegenüber dem Oberschenkelrahmen 16 dient.

Bei den Prothesen für Patienten im Kindes- und jungendlichen Aller kann der Unterschenkel 4 (Fig. 1) bzw. 17 (Fig. 3) auch auseinanderschiebbar ausgeführt werden.

Die Befestigung der Prothese am Beinstumpf kann auf jede bekannte Weise, beispielsweise mit Hilfe von Vakuumklappen, Bandagen- oder Gürtelaufhängungen usw. erfolgen.

Die Oberschenkelprothese funktioniert folgendermaßen:

Die Stumpfaufnahmehülse 1 (Fig. 1) kann bei der Wechselwirkung der aktiven Kräfte des Beinstumpfes, des Eigengewichts von Prothesengliedern und der Trägheitskräfte beherrschbare Schwenkbewegungen gegenüber dem Oberschenkelrahmen 2 mit dem Schwenkmittelpunkt in den Gelenken 3 ausführen.

Die aktiven Krafteinwirkungen des Beinstumpfes sind in ihrer Größe und Richtung veränderlich, und die Kenngrößen dieser aktiven Kräfte stehen unter Kontrolle des zentralen Nervensystems des Patienten. Das Eigengewicht der Prothesenglieder bleibt in jedem betreffenden Fall konstant und demzufolge ist auch das Massenträgheitsmoment um die Achse des Kniewerks eine Konstante.

Bei Verschwenkung der Stumpf aufnahmehülse 1 in Vorwärtsrichtung in der Sagittalebene gegenüber dem Oberschenkelrahmen 2 verleiht deren Distalende der Zugstange 7 eine Bewegung, die ihrerseits den Unterschenkel 4 in entgegengesetzter, der Biegung der Prothese entsprechender Richtung verschwenkt.

Auf diese Weise ruft jede Verschwenkung der Slumpfaufnahmehülse 1 in der Sagittalebene eine dieser nach der Größe und Richtung entsprechende Verschwenkung des Unterschenkels 4 hervor.

Mit der Zunahme des Biegewinkels im Kniewerk bremst das elastische Glied 10 die Schwenkbewegungen des Unterschenkels 4 und der Stumpfaufnahmehülse 1 ab und speichert die Energie zur Verschwenkung des Unterschenkels 4 in Vorwärtsrichtung.

Hiernach vollführt der Unterschenkel 4 unter Einwirkung der aktiven Stumpfkräfte, des elastischen Gliedes 10 und des Eigengewichts der Prothesengiieder eine Verschwenkung in Vorwärtsrichtung, es erfolgt eine Streckung des Unterschenkels 4.

Der Dämpfer 8 ermöglicht bei seiner Zusammenwirkung mit dtm Unterschenkel 4 eine stoßfreie Berührung des Halters 11 mit dem Dämpfer 12 während der Streckung der Prothese, wobei der Halter 11 und der Dämpfer 12 die Stellung des Unterschenkels 4 gegenüber dem Oberschenkelrahmen 2 fixieren und eine Rückwärtsknickung im Kniewerk verhindern Beim Zusammendrücken des Dämpiers 8 findet eine Zusatzverstellung des Distalendes der Stumpfaufnahmehülse 1 in Rückwärtsrichtung statt, was eine zu sätzliche Verschwenkung des Unterschenkels 4 ii Vorwärtsrichtung bewirkt, die eine Biegung der Pro these in der Abstützungsperiode eines Schrittes aus schließt und die Prothese zu einer standfesten, stati sehen Stütze macht, die die Druck- und Biegebela stungen aushalten kann.

Infolge der elastischen Verformung gewinnt de Dämpfer 8 einen Energievorrat, um dann beim Hoch heben der Prothese über der Stützfläche während de nächstfolgenden Schrittperiode diese festgehalten Stellung der Prothese aufschließen zu können. Dies Aufschließung der fixierten Prothesenstellung erfolj unter Zusammenwirken der aktiven Stumpfkräfte un der elastischen Kräfte des Dämpfers 8 bei kleins möglichem Verbrauch an innerer Energie des Patiei ten.

Auf diese Weise steht der Patient in aktiver Wecl

/nn π **w-

selwirkung mit der Stumpfaufnahmehülsc 1 und bringt über den Oberschenkelrahmen 2, die Zugstange 7 und das elastische Glied 10 die gerade Verhindung mit dem Kniewerk der Prothese zustande und beherrscht beim Gehen die Bewegung des Unterschenkelteils der Prothese - des Unterschenkels 4 mit dem FuB, was ihm die Möglichkeit bietet, die Bewegungsart der Prothese mit der des gesunden Beins bei jedem Rhythmus und Charakter seiner Gangart in Übereinstimmung zu bringen.

Die rückführende Verbindung der Prothese mit dem Patienten - eine Art Rückkoppelung - findet durch Einwirkung der Stumpfaufnahmehülse, deren Stellung einer bestimmten Stellung des Kniewerks entspricht, auf den Beinstumpf des Patienten statt.

Das Kniewerk dieser Prothese bewirkt eine Vergrößerung der funktioneilen Prothesenlänge beim Hinübertragen der Prothese über die Stützfläche, wodurch eine bedingte Verkleinerung der Längengrößen der Prothese in bezug auf das gesunde Bein im Bereich von 1 cm vorgenommen werden muß.

Durch diesen Umstand nimmt der Verbrauch an innerer Energie des Patienten beim Heben des Eigengewichtes zu und es wird gewissermaßen die Schönheit des Gehens verletzt infolge beim Gehen hervorgerufener, im Vergleich mit dem Normalzustand größerer Schwankungen des Patientenkörpers in der Vertikalebene; jedoch erfordert die in der beschriebenen Oberschenkelprothese erreichte große Sicherheit und Stabilität im Kniewerk immer noch einen minimalen Verbrauch an innerer Energie des Patienten beim Gehen, wodurch diese Prothese sich auch für Patienten im Kindes- und Greisenalter sowie mit schwacher Körperkondition und Gesundheit empfiehlt.

Schwenkt nun die Stumpfaufnahmehülse 18 der in Fig. 3 und 4 abgebildeten Oberschenkelprothese gegenüber dem Oberschenkelrahmen 16 in Vorwärtsrichtung, so verschwenkt deren Distalende über die Zugstange 21 den aus dem Vorderschäkel 14 und dem Zusatzhebelarm 20 zusammengesetzten Doppelhebel, was eine Verschwenkung des Unterschenkels 17 in der der Bewegung der Stumpfaufnahmehülse 18 entgegengesetzten Richtung bewirkt, durch welche eine Verstellung des Hinterschäkels 17 und eine Biegung der Prothese im Kniewerk stattfinden.

Auf diese Weise ruft die Verschwenkung der Stumpfaufnahmehülse 18 eine ihr nach der Größe und Richtung entsprechende Verstellung der Schäkel 14 und 15 sowie des Unterschenkels 17 hervor.

Mit der Vergrößerung des Biegewinkels der Prothese im Kniewerk bremst das elastische Glied 24 die Schwenkbewegung des Vorderschäkels 14 und Unlerschenkels 17 ab und erlangt einen Energievorrat zur nachfolgenden Verschwenkung des Unterschenkels 17 und des Vorderschäkels 14 in umgekehrter (Vorwärts-jRichtung. Durch das elastische Glied 24 wird auch die Stoßfreiheit der Verschwenkung des Unterschenkels 17 in der abschließenden Etappe des Prothesenzusammenbiegens gesichert sowie ein rechtzeitiger Kraftimpuls zur umgekehrten Unterschenkelverschwenkung in Vorwärtsrichtung gegenüber dem Oberschenkelrahmen 16 erreicht.

Der Dämpfer 23 wirkt in der Endphase des Prothe senauseinanderbiegens mit dem Halter 22 zusammei und ermöglicht somit ein stoßfreies Inkontakttreter des Unterschenkels 27 mit dem Oberschenkeirahmei 16 sowie fixiert die Stellung des Unterschenkels 1" gegenüber dem Rahmen 16, wodurch eine Rückwärtsknickung im Kniewerk verhindert wird.

Vom Maß des Zusammendrückens des Dämpfen 23 hängt auch die Bewegung des Distalendes der Stumpfaufnahmehülse 18 in Rückwärtsrichtung ab. Dabei sichern die optimalen Winkelverhältnisse zwischen der Stumpfaufnahmehülsc 18, der Zugstange 21 und dem Vorderschäkel 14 eine stabile Feststellung des Kniewerks bei der abstützenden Schrittphase und

¹S machen die Prothese zu einer standfesten Stütze, welche die jeweiligen Druck- und Biegebelastungen aufnehmen kann.

Infolge der elastischen Verformung gewinnt der Dämpfer 23 einen Energievorrat, um dann die erreichte stabile Feststellung des Kniewerks im Augenblick des Prothesenhebens über der Stützfläche (in der Endphase des Schrittes) zwecks rechtzeitiger Durchführung des nächsten Schrittvorganges aufzuschließen oder zu öffnen.

Die Aufschließung der stabilen Feststellung des Gelenkwerkes im Knie erfolgt unter Zusammenwirken der aktiven Beinstumpfkräfte und elastischen Kräfte des Dämpfers 23 bei geringstem Aufwand an innerer Energie des Patienten.

Der Aufbau des polyzentrischen Kniewerks dieser Oberschenkelprothese ermöglicht auch eine selbsttätige funktionell Verkürzung der Längengrößen der Prothese während des Prothesenübertragens über der Stützfläche. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Prothese in ihrer Länge dem gesunden Bein anzupassen.

Die Gleichheit der Längen bewirkt eine Verkleinerung des Schwankungsausschlages des Gesamtschwerpunktes des Patienten in der Vertikalebene.

wodurch der Verbrauch an innerer Energie des Patienten zum Heben seines Eigengewichtes beim Gehen entfällt.

Dabei wirkt der Patient aktiv auf die Stumpfaufnahmehülse 18 ein und bringt weiter über die Zug-

stange 21 und den Vorderschäkel 14 eine direkte Verbindung mit dem Kniewen; zustande. Er beherrscht dadurch die Bewegungen des Unterschenkelteils der Prothese einschließlich des Fußteüs beim Gehen, die er in Abhängigkeit vom Rhythmus und Charakter seiner eigenen Gangart dem Bewegungsablauf des gesunden Beins annähern kann.

Durch mechanische Einwirkungen treffen am Beinstumpf des Patienten Signale über das Arbeitsverhalten des Kniewerks ein, was die rückführende Verbindung - eine Art Rückkoppelung - der künstlichen Extremität mit bzw. zum lebenden Organismus bedeutet.

Die erfindungsgemäße Oberschenkelprolhese kann den Patienten aller Altersgruppen männlichen und weiblichen Geschlechts unabhängig von ihrem Gesundheitszustand unter Berücksichtigung der medizinischen Faktoren empfohlen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1.Oberschenkelprothese, die einen Oberschenkelrahrnen mit einer in seinem Inneren befindlichen stumpfaufnehmenden Hülse und einen Unterschenkel mit Fuß umfaßt, der mit dem Oberschenkelrahmen mittels eines Kniewerks mit nur einem Bewgungsfreiheitsgrad verbunden ist, das mit einem seine Rückwärtsknickung sichernden Halter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stumpfaufnahmehülse (1, 18) in dem Oberschenkelrahmen (2,16) gelenkig und dieser gegenüber in der Sagittalebene verschwenkbar befestigt ist, und die Gelenkverbindungen (3, 19) der Hülse in ihier Medial- und an ihrer Lateralseite in der Höhe ihres Proximalrandes liegen und die Gelenkachsen parallel zu der durch die beiden natürlichen Hüftgelenke des Prothesenträgers gelegten Horizontalachsc verlauten, und daß zwischen dem unteren Teil der Stumpfhülse (1, 18) und einem oberhalb der Knieschwenkachse liegenden Bereich des Unterschenkelteils (4, 17) ein Koppelungselement (7, 21) derart angeordnet ist. daß eine Vorwärtsschwenkung der Stumpfhülse (1, 18) gegenüber dem Oberschenkelrahmen (2, 16) eine Rückwärtsschwenkung des Unterschenkelteils bewirkt.

2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelungsglied (7, 21) eine Zugstange ist, die mit ihrem oberen Ende an das untere Hülsenende und mit ihrem unteren Ende an das obere Ende des Unterschenkelteils gelenkig angeschlossen ^:st.

3. Prothese nach Anspruch 1, bei der das Kniewerk ein einachsiges, den Oberschenkelrahmen und den Unterschenkeltei! verbindendes Gelenk darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Zugstange (7) an einem Zusatzhebeiarm (9) angelcnkt ist, der am Unterschenkelteil (4) starr befestigt ist und dessen mit der Zugstange verbundener Gelenkteil (10a) oberhalb des Kniegelenkes (5) mit zu ihm paralleler Achse angeordnet ist.

4. Prothese nach Anspruch 2, bei der das Kniewerk zwei mit dem Oberschenkelrahmsn (16) und dem Unterschenkelteil ein Viergliedwerk bildende Gelenkschäkel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Zugstange (21) an einem Zusatzhebelarm (20) angelenkt ist, der am Vorderschäkel (14) des viergliedrigMi Kniegelenks starr befestigt ist und mit dem genannten Vorderschäkel (14) einen doppelarmigen Hebel (14, 20) bildet, derart, daß der mit der Zugstange verbundene Gelenkteil, Gelenkbolzen od. dgl. oberhalb der Drehachse des Doppelhebels und parallel zu ihr angeordnet ist.

5. Prothese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (7, 21) bezüglich der Stumpfaufnahmehülse (1. 18) in Richtung der Streckung der Prothese federbelastet ist.