DE60216729T2

DE60216729T2 - Unterschenkelprothese

Info

Publication number: DE60216729T2
Application number: DE60216729T
Authority: DE
Inventors: W. Eric Salt Lake City RUBIE; J. Larry Mesquite HANSEN; A. Nathan Salt Lake City WILLIAMS; J. David Sandy WALL
Original assignee: Otto Bock Healthcare LP
Current assignee: Otto Bock Healthcare LP
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: ATE347869T1; EP1510191A1; EP1357867A1; ATE336210T1; CA2437752A1; ES2270264T3; US20020116072A1; WO2002064067A1; EP1357867B1; US6712860B2; EP1510191B1; CA2437752C; DE60214049D1; US20040215346A1; DE60214049T2; DE60216729D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Unterschenkelprothesen und im Besonderen Unterschenkelprothesen, die so ausgestaltet sind, dass sie die Leistungsmerkmale des menschlichen Fußes und des Fußgelenks natürlich nachvollziehen können.
In den letzten Jahren sind bedeutende Fortschritte auf dem technischen Gebiet der Unterschenkelprothesen gemacht worden, die größtenteils auf die Weiterentwicklung der Verbundmaterialientechnik zurückzuführen sind. Es sind Unterschenkelprothesen entwickelt worden, die Glasfaser-/Epoxidharz- und Kohlefaser-/Epoxidharz-Verbundmaterialien enthalten, welche die Leistungsmerkmale und das Wahrnehmungsgefühl eines menschlichen Fußes und des Fußgelenks nahezu duplizieren.
Eine Unterschenkelprothese in dieser Art wird von der Firma CRP, Inc. d/b/a Springlite unter der Bezeichnung „Advantage Low Profile" vertrieben. Diese Prothese enthält eine flexible, untere Platte und eine relativ starre, obere Platte, die über eine elastomere Zwischenschicht zusammengefügt sind. Ein Zehenabschnitt auf der unteren Platte ragt gegenüber zu einem vorderen Ende der oberen Platte hinaus, und ein Fersenabschnitt auf der unteren Platte steht gegenüber zu einem hinteren Ende der oberen Platte hervor. Die untere und die obere Platte sind aus einem hochfesten Kohlefaser-/Epoxidharz-Verbundmaterial hergestellt, und die Elastomerschicht ist aus einem Polyurethanmaterial mit hoher Dichte gebildet. Eine Befestigungspyramide wird auf der oberen Platte montiert, um die Unterschenkelprothese mit einer Steckhülse zur Aufnahme des restlichen Beingliedes des Amputierten zu befestigen, oder einer Zwischenprothese, wie beispielsweise mit einem Pylon. Eine Kreppsohle kann auf der Unterseite der unteren Platte aufgesetzt werden, und eine Schaumstoff-Fußschale oder eine Kosmetikplastik kann auf den Platten aufgebracht werden, um der Prothese das Aussehen eines echten, menschlichen Fußes zu verleihen.
Die Patentdokumentation US 5,701,686-A1 beschreibt eine Fußprothese, die eine Sohlenfederung mit einer integrierten Vorfußfeder und einer integrierten Fersenfeder aufweist.
Das internationale Patent WO 01/01896-A1 offenbart eine Unterschenkelprothese gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorstehend kurz erwähnte Prothese „Advantage Low Profile" erfreut sich bislang einem großen kommerziellen Erfolg. Trotzdem ist davon auszugehen, dass diese Prothese weiter verbessert werden kann, indem für deren Gebrauchsanwendung eine größere Stabilität bereitgestellt wird, insbesondere während des Fersen- und Zehenkappenabstoßes, und außerdem, indem ein größerer, multi-axialer Bewegungsumfang vorgesehen wird, um somit die Leistungsmerkmale und das Wahrnehmungsgefühl eines menschlichen Fußes und Fußgelenks noch besser nachvollziehen zu können. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Bedingungen und bietet weitere, einschlägige Vorteile.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird mit einer verbesserten Unterschenkelprothese ausgeführt, welche bei ihrem Anwendungsgebrauch ein verbessertes Wahrnehmungsgefühl während des Fersenabstoßes vorsieht, und welche eine verbesserte Inversions-/Eversionskonformität (Um-/Aufstellungseinhaltung) bereitstellt. Diese Prothese umfasst eine obere Fußplatte, eine Vorfußplatte und eine Fersenplatte, die alle zusammen entlang einer Längsachse fluchtend ausgerichtet sind. Eine elastomere Zwischenschicht befindet sich zwischen der oberen und der unteren Platte, um die Platten zu verbinden. Die elastomere Zwischenschicht ist so ausgelegt, dass sich die Vorfuß- und Fersenplatten in Bezug auf die obere Fußplatte im Wesentlichen unabhängig voneinander bewegen können.
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung eine Unterschenkelprothese bereit mit einer Vorfußplatte und einer Fersenplatte, die entlang einer Längsachse fluchtend ausgerichtet sind, wobei die Vorfuß- und Fersenplatten zusammen einen Zehenabschnitt, einen mittleren Fußabschnitt und einen Fersenabschnitt umfassen, mit einer oberen Fußplatte, die oberhalb der Vorfuß- und Fersenplatten angeordnet ist, und mit einer elastomeren Zwischenschicht, um die obere Fußplatte mit den Vorfuß- und Fersenplatten befestigend zu verbinden, und um die Vorfuß- und die Fersenplatten auseinander und von der oberen Fußplatte – unterhalb dieser – beabstandet zu halten; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorfuß- und Fersenplatten als separate Komponenten ausgebildet und durch einen Spalt voneinander getrennt sind, der sich im mittleren Fußabschnitt befindet; und dadurch, dass die elastomere Zwischenschicht einen vorderen Abschnitt umfasst, der zwischen der oberen Platte und der vorfußplatte angeordnet ist, sowie einen hinteren Abschnitt, der zwischen der oberen Platte und der Fersenplatte ausgerichtet ist, wobei ein Innenspalt zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt ausgebildet ist, der zu dem Spalt zwischen der Vorfußplatte und der Fersenplatte angrenzend angeordnet ist, wodurch sich die Vorfuß- sowie die Fersenplatte in Bezug auf die obere Fußplatte im Wesentlichen unabhängig voneinander bewegen können. Der Spalt zwischen der Vorfuß- und der Fersenplatte weist bevorzugt eine im Wesentlichen einheitliche Breite im Bereich von 1 bis 12 mm auf. Der Spalt zwischen den vorderen und hinteren Abschnitten der Polyurethanschicht besitzt bevorzugt einen im Wesentlichen runden Querschnitt, der sich mit der unteren Fläche der oberen Platte und mit den oberen Flächen der Vorfuß- und Fersenplatten gleichmäßig verbindet.
Die Vorfußplatte, die Fersenplatte und die obere Fußplatte werden allesamt bevorzugt aus einem Verbundmaterial hergestellt, das hochfeste Fasern oder Filamente enthält, wie beispielsweise Karbonfasern oder Fiberglasfasern, und sie sind so konfiguriert, um sich in den Richtungen entlang der Längsachse flexibel bewegen zu können. Die Vorfußplatte kann eine Dicke aufweisen, die entlang ihrer Länge, von einem Maximum an ihrem vorderen Ende zu einem Minimum an ihrem hinteren Ende variiert, und gleichermaßen kann die Fersenplatte eine Dicke umfassen, die entlang ihrer Länge von einem Minimum an ihrem vorderen Ende zu einem Maximum an ihrem hinteren Ende variiert. Die obere Fußplatte kann eine Dicke beinhalten, die sich an ihrem vorderen Ende zu einem Minimum verjüngt.
Die elastomere Zwischenschicht enthält vorzugsweise ein festes Polyurethan hoher Dichte. Sie weist eine bevorzugte Dicke von mindestens ca. 2 mm auf. Bei Anwendungen einerseits, die kein Pylon umfassen, das in der oberen Fußplatte integriert ist, weist die elastomere Zwischenschicht eine am meisten bevorzugte Dicke auf, die im Bereich von etwa 2 cm liegt, der an die Vorfußplatte angrenzt, bis zu etwa 3 cm, der an die Fersenplatte angrenzt. Andererseits im Falle von Prothesen, die ein Pylon integriert haben, das in die obere Fußplatte eingebaut ist, besitzt die Elastomerschicht eine am meisten bevorzugte Dicke, die im Bereich von etwa 0,5 cm liegt, der an die Vorfußplatte angrenzt, bis zu einem Bereich von etwa 8 cm, der an die Fersenplatte angrenzt.
Vorteilhafterweise bilden die Vorfuß- und Fersenplatten zusammen eine untere Fußplatte mit einem Außenumfangsbereich aus, der sich über den Außenrand der oberen Platte hinaus erstreckt, und die elastomere Zwischenschicht erstreckt sich dabei vollständig über einen wesentlichen Abschnitt auf der oberen Fläche von dieser unteren Fußplatte, wobei sie einen wesentlichen Abschnitt des Außenumfangsbereichs der unteren Platte umfasst. Der Bereich des Elastomerschichtabschnitts, der sich über die Peripherie der oberen Fußplatte hinaus erstreckt, weist bevorzugt eine einheitliche Dicke von mindestens ca. 2 mm auf.
Weitere kennzeichnende Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Zusammenhang mit den exemplarischen Zeichnungen hervor, welche die erfindungsgemäßen Grundsatzlehren veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fußprothese gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei diese Prothese eine zweiteilige, untere Fußplatte und eine obere Fußplatte umfasst, welche über eine elastomere Zwischenschicht miteinander verbunden sind.
2 ist eine vordere Aufrissansicht der Fußprothese von 1.
3 ist eine seitliche Aufrissansicht der Fußprothese von 1.
4 ist eine untere Draufsicht auf die Fußprothese von 1.
5 ist eine obere Draufsicht auf die Fußprothese von 1.
Die 6 bis 9 sind eine Serie von seitlichen Aufrissansichten der Fußprothese von 1, welche die Prothese in einer Abfolge von Stadien während eines normalen Schrittes zeigen, die das volle Gewicht auf der Ferse (6), in der Schrittmittelstellung (7), das volle Gewicht auf dem Zehenbereich (8) und beim Zehenkappenabstoß (9) beinhalten.
10 ist eine seitliche Aufrissansicht einer Unterschenkelprothese gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei diese Prothese sich von 1 dahingehend unterscheidet, dass deren obere Fußplatte einen integrierten Pylon enthält.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug nun auf die veranschaulichenden Zeichnungen, und insbesondere auf die 1 bis 5, wird eine Fußprothese gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Prothese enthält eine zweiteilige, untere Fußplatte 10 und eine obere Fußplatte 12, welche über eine elastomere Zwischenschicht 14 in einem beabstandeten Bezug zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die zweiteilige, untere Fußplatte umfasst eine Vorfußplatte 10a und eine Fersenplatte 10b, die entlang einer Längsachse 16 fluchtend ausgerichtet sind. Desgleichen enthält die elastomere Zwischenschicht zwei Abschnitte, die entlang dieser Längsachse ausgerichtet sind, und weist ferner einen vorderen Abschnitt 14a auf, der mit der oberen Fußplatte 12 zur Vorfußplatte 10a verbunden ist, sowie einen hinteren Abschnitt 14b, wobei die obere Fußplatte mit der Fersenplatte 10b verbunden ist. Eine Anschlussvorrichtung 18 ist auf der oberen Fläche der oberen Fußplatte montiert, und zwar an deren hinterem Ende, um für die Anwendung die Prothese mit einer Steckhülse zur Aufnahme des restlichen Beingliedes des Amputierten zu befestigen, oder mit einer Zwischenprothese, wie beispielsweise mit einem herkömmlichen, röhrenförmigen Pylon. Eine herkömmliche Kosmetikplastik aus Schaumstoff (nicht dargestellt) kann auf den oberen und unteren Fußplatten aufgebracht werden, um der Prothese das Aussehen eines natürlichen, menschlichen Fußes zu verleihen.
Wie in den 1, 3 und 5 am besten gezeigt wird, weisen die Vorfußplatte 10a und die Fersenplatte 10b zusammen eine Größe und eine Umfangsform aus, welche im Allgemeinen denen des menschlichen Fußes mit Fersen-, Mittelfuß- und Zehenabschnitten entsprechen. Ein Spalt in Form eines Schlitzes 20 im mittleren Fußbereich trennt die Vorfußplatte 10a von der Fersenplatte 10b. Dieser Schlitz weist vorteilhafterweise eine einheitliche Breite im Bereich von 1 bis 12 mm auf, am meisten bevorzugt etwa 5 mm. Alternativ können auch andere Formen für diesen Spalt angewendet werden, einschließlich Formen, die asymmetrisch oder anderweitig ungleichförmig sind.
Die Querbreite im mittleren Abschnitt der Vorfußplatte 10a ist vorzugsweise etwas erweitert in einem Bereich, der im Allgemeinen mit dem Ballen des menschlichen Fußes übereinstimmt. Die Prothese in den 1 bis 5 ist zum Einsatz sowohl für den linken als auch für den rechten Fuß konfiguriert. Positiv anzumerken ist jedoch die Tatsache, dass alternativ die Formgebungen der Vorfußplatte 10a, der Fersenplatte 10b und der oberen Fußplatte 12 speziell für eine Anwendung sowohl als ein linker Fuß als auch als ein rechter Fuß ausgestaltet werden können.
Die obere Fußplatte 12 ist so bemessen, dass sie in Bezug auf die Länge und die Breite etwas kleiner als die kombinierte Vorfuß-/Fersenplatte 10a und 10b geformt ist. Insbesondere endet das vordere Ende der oberen Fußplatte ca. 2,5 cm vor der Zehenspitzenkappe 22 der Vorfußplatte 10a und ist somit kürzer, wobei das hintere Ende der oberen Fußplatte 12 ca. 2,5 cm vor der Fersenkappenspitze 24 der Fersenplatte 10b abschließt. Das vordere Ende der oberen Fußplatte wird von einem kreisförmigen Bogen definiert, der mit jenem kreisförmigen Bogen allgemein konzentrisch verläuft, den das vordere Ende der Vorfußplatte bildet. Bezüglich der Platten können alternativ auch andere Ausgestaltungen angewendet werden, einschließlich solcher Konfigurationen, in denen die Vorfußplatte und/oder die Fersenplatte nicht über die Peripherie der oberen Platte hinausragen. Die obere Fußplatte könnte außerdem so aufgebaut sein, dass sie mehrere Platten beinhaltet, wie dies bei der zweiteiligen, unteren Fußplatte bevorzugt ist.
Die obere Fußplatte 12, die Vorfußplatte 10a und die Fersenplatte 10b sind allesamt vorzugsweise aus einem konventionellen Epoxidharz-/Kohlefaser-Verbundmaterial hergestellt. Bevorzugt weist jede Platte über deren Gesamtlänge einen rektangulären Querschnitt auf. Die Dicke der oberen Fußplatte ist entlang deren hinterer Hälfte im Wesentlichen gleichförmig, verjüngt sich jedoch an deren vorderem Ende zu einem Minimum. Die relativ größere Dicke in der oberen Fußplatte entlang deren hinterer Hälfte – in Zusammenhang mit einem Vorhandensein einer Anschlussvorrichtung 18 an dieser Stelle – macht die hintere Hälfte der oberen Fußplatte überwiegend starr und inflexibel. Wie nachstehend beschrieben, ist die hintere Hälfte der oberen Platte jedoch so konfiguriert, dass sie sich bei Gebrauch der Prothese erheblich durchbiegt, kurz anhält und dabei Energie in einer Weise zurückführt, welches die Leistungsmerkmale der Prothese erheblich verbessert.
Als Alternative können auch andere Materialien in Bezug auf die obere Fußplatte 12, die Vorfußplatte 10a und die Fersenplatte 10b verwendet werden, einschließlich Metall- und Kunststoffmaterialien. Falls erforderlich, können Riemenvorrichtungen, elastische Bänder oder andere Komponenten einbezogen werden, um ein exzessives Bewegen oder Biegen der Platten in irgendeine bestimmte Richtung zu begrenzen. Des Weiteren können die Platten aus einem Material hergestellt werden, das im Wesentlichen inflexibel ist, wobei in diesem Fall die gewünschte, unabhängige Bewegung zwischen der Vorfußplatte und der Fersenplatte allein von der elastischen Zwischenschicht bereitgestellt würde.
Die elastomere Zwischenschicht 14 ist bevorzugt aus einem Polyurethanmaterial mit hoher Dichte gebildet, wenngleich auch alternative Elastomermaterialien, einschließlich Schaumstoffe, verwendet werden können. Wie bereits vorstehend erwähnt, verbindet der vordere Abschnitt 14a in der elastomeren Zwischenschicht die obere Fußplatte 12 mit der Vorfußplatte 10a, wogegen deren hinterer Abschnitt 14b die obere Fußplatte mit der Fersenplatte 10b verbindet. Als Alternative kann mit den Platten auch keine dauerhafte, sondern einzelne Verbindung mit der elastomeren Zwischenschicht angewendet werden. Ein Innenspalt 25 trennt den vorderen und den hinteren Abschnitt in der elastischen Zwischenschicht. Dieser Innenspalt weist bevorzugt einen gleichmäßigen, im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit bietet. Positiv bewertet wird aber die Tatsache, dass in Bezug auf den Innenspalt auch alternative Querschnittsformen, wie beispielsweise ovale, vieleckige oder zickzackförmige Querschnitte, angewendet werden könnten. Außerdem ist positiv anzumerken, dass dieser Innenspalt in der elastomeren Zwischenschicht gänzlich weggelassen werden kann, wobei diese Elastomerschicht selbst so ausgestaltet wird, dass sie sich zu dem zusätzlichen Spalt 20 hin verlängert, der zwischen der Vorfuß- und der Fersenplatte ausgebildet ist.
Wie am besten in den 1 bis 3 gezeigt wird, erstreckt sich die elastomere Zwischenschicht 14 mit deren Gesamthöhe zwischen den oberen und den unteren Platten 10 und 12 nur in einem Bereich, der sich innerhalb der oberen Plattenperipherie befindet. Außerhalb dieses Bereiches bedeckt die elastomere Schicht die gesamten oberen Flächen der Vorfuß- und Fersenplatten 10a und 10b mit einer einheitlichen Dicke im Bereich von etwa 2 bis 3 mm. Selbstverständlich ist diese Konfiguration der elastomeren Zwischenschicht lediglich die bevorzugte Ausgestaltung; die Elastomerschicht muss diesen gesamten Außenbereich nicht unbedingt bedecken, und sie muss auch keine einheitliche Dicke aufweisen.
Wie am besten in den 1 bis 3 dargestellt ist, sind die seitlich abdeckenden Flächen des Abschnitts der elastomeren Schicht 14, der sich über die Gesamthöhe zwischen der oberen Platte 12 und den Vorfuß- und Fersenplatten 10a und 10b erstreckt, konkav verlaufend. Diese seitlichen Bereiche bilden einen harmonischen Übergang zu dem planen Abschnitt, der an die Außenumfangsbereiche der Vorfuß- und Fersenplatten angrenzt, und ebenso einen harmonischen Übergang zur Periphere der oberen Fußplatte. Der vordere Abschnitt 14a der elastomeren Zwischenschicht ist so bemessen, dass die obere Fußplatte 12 oberhalb der Vorfußplatte 10a mit einem gleichmäßigen Abstand von etwa 2 cm räumlich eingeteilt ist, wogegen deren hinterer Abschnitt 14b so bemessen ist, um die obere Fußplatte oberhalb der Fersenplatte 10b mit einem Zwischenraum anzuordnen, der, angrenzend an den Spaltschlitz 20, im Bereich von etwa 2 cm liegt, bis hin zu etwa 3 cm zum hinteren Ende der oberen Fußplatte. Positiv zu bewerten ist die Tatsache, dass der Abstand zwischen der oberen und den unteren Platten von diesen Werten auch abweichen kann. Außerdem ist positiv zu bewerten, dass die seitlich abdeckenden Flächen der elastomeren Zwischenschicht nicht unbedingt konkav sein müssen; es kann auch eine konvexe Ausgestaltung, die über die Abschnitte des Außenumfangs der oberen Fußplatte hinausragt, als Alternative zur Anwendung kommen.
Die elastomere Zwischenschicht 14 bildet ferner einen Keilprofilabschnitt 26, der sich von der Unterseite des hinteren Endes der oberen Fußplatte 12 zur Kappenspitze 24 der Fersenplatte 10b erstreckt. Dieser unterstützt die Stoßabdämpfung beim Fersenabstoß.
Die Längenausdehnung der elastomeren Zwischenschicht 14 über die gesamten, oberen Flächen der Vorfußplatte 10a und der Fersenplatte 10b verteilt die Belastungen zwischen den Platten und der Elastomerschicht noch effektiver. Dadurch können die Platten etwas dünner hergestellt werden, und sie bieten zudem eine höhere Flexibilität und Haltbarkeit.
Zu den 1 und 3 sei angemerkt, dass die Vorfußplatte 10a ein Dickenprofil aufweist, das entlang deren Länge variiert, wobei es an der Zehenspitzenkappe 22 am dicksten und angrenzend an den Spalt 20 am dünnsten ist. In ähnlicher Weise umfasst die Fersenplatte 10b ein Dickenprofil, das entlang deren Länge variiert, wobei es an der Fersenkappenspitze 24 am dicksten und angrenzend an den Spalt am dünnsten ist. Diese Konfiguration reduziert das Spannungsniveau in den Plattenabschnitten, die an den Spalt angrenzen. Positiv zu bewerten ist, dass auch andere Dickenprofile als Alternative eingesetzt werden können.
Die Anschlussvorrichtung 18 wird auf dem hinteren Ende der oberen Fußplatte 12 montiert, wobei vier Schrauben 28 und ein Paar Einschraubunterlegstreifen 30 verwendet werden. Die Schrauben haben ihren Sitz in den einzelnen Aussparungen 32, die in der Anschlussvorrichtung ausgebildet sind, wobei die Unterlegstreifen die Aufgabe haben, die von den Schrauben ausgehenden Druckkräfte über vergrößerte Bereiche zu verteilen. In Bezug auf die Schrauben und Einlegstreifen können vielerlei konventionelle Alternativen verwendet werden. Eine Pyramide 34 befindet sich auf der Oberseite der Anschlussvorrichtung, um die Prothese mit einer Steckhülse zur Aufnahme des restlichen Beingliedes des Beinamputierten zu befestigen, oder mit einer Zwischenprothese, wie beispielsweise mit einem Pylon. Positiv zu bewerten ist die Tatsache, dass auch andere herkömmliche Anschlussvorrichtungen verwendet werden können, die ein direktes Verbinden oder Verbolzen mit einer Steckhülse bereitstellen.
Die Anschlussvorrichtung 18 ist allgemein keilförmig, so dass deren untere Fläche mit der abfallenden Oberfläche der oberen Fußplatte 12 konform geht, wobei sich deren obere Fläche allgemein horizontal orientiert. Die Anschlussvorrichtung kann aus jedem beliebig geeigneten Material hergestellt sein, das metallische Materialien, wie beispielsweise Edelstahl oder Titan, einschließt sowie Keramiken, Verbundmaterialien und Kunststoffe. Um das Gewicht zu reduzieren, kann ein Ausschnitt 36 in der Vorderseite der Vorrichtung gebildet werden.
Das Herstellen der unteren Fußplatte 10 als separate Vorfuß- und Fersenplatten 10a und 10b und das Bereitstellen der elastomeren Zwischenschicht 14 mit separaten, vorderen sowie hinteren Abschnitten 14a und 14b bietet gleich mehrere, wesentliche Vorteile. Zunächst stellt diese Ausgestaltung der Prothese eine erheblich verbesserte Stabilität während deren Anwendungsgebrauch her. Beim Fersenabstoß zum Beispiel biegt sich das vordere Ende der Fersenplatte zum Kontakt am Boden 38 viel schneller durch als dies geschehen würde, wenn die untere Fußplatte als einstückige, druckbezogene Platte hergestellt wäre. Ebenso bleibt beim Zehenkappenabstoß das hintere Ende der Vorfußplatte viel länger mit dem Boden durchgebogen in Kontakt als dies der Fall ist, wenn die untere Fußplatte als einstückige, druckbezogene Platte hergestellt wäre. Dies gewährleistet, dass während eines jeden Schrittes ein größerer Flächenbereich auf der Unterseite der Prothese mit dem Boden sehr viel länger in Kontakt bleibt, wobei demzufolge die Stabilität der Prothese erheblich verbessert und dementsprechend auch die Gefühlssicherheit des Prothesenanwenders während des Gebrauchs der Prothese erhöht wird.
Dieser Vorteil in Bezug auf eine erhöhte Stabilität geht aus den 6 bis 9 klar hervor, welche die Prothese während vier sukzessiven Abfolgen eines Schrittvorgangs darstellen. Im Einzelnen zeigt 6 die Prothese im Anfangsstadium des Schrittvorgangs, wobei der Benutzer ein großes Gewicht auf die Fersenplatte 10b beaufschlägt. Dabei biegt sich das hintere Ende der Platte nach oben durch, so dass der hintere Abschnitt des elastomeren Zwischenschichtabschnittes 14b zusammengepresst wird, während sich gleichzeitig die Vorderseite der Platte nach unten durchbiegt, so dass sich der vordere Abschnitt des Elastomerschicht dehnt. Mit Bezug auf 6 ist das vordere Ende der Fersenplatte zum Kontakt mit dem Boden 38 ganz nach unten durchgebogen. Dabei wird eine höhere Fußsohlenflexionsstabilität (Beugungsstabilität des Fußes nach der Fußsohle) erreicht, selbst wenn die Vorfußplatte 10a der Prothese noch nicht den Boden berührt hat. Die Vorfußplatte bleibt im Wesentlichen unbelastet.
7 zeigt die Prothese in einem Folgestadium während des Schrittvorgangs, wobei sie den Zustand einer Mittestellung erreicht. In diesem Stadium werden sowohl der vordere Abschnitt 14a als auch der hintere Abschnitt 14b der Elastomerschicht 14 leicht zusammengepresst, jedoch sind die obere Fußplatte 12 und die Vorfuß- und Fersenplatten 10a, 10b im Wesentlichen ungebeugt. Beim Übergang aus der Position in 6 zur Position in 7 wird die in der Fersenplatte gespeicherte Energie und die in dem hinteren Abschnitt der Elastomerschicht gespeicherte Energie wiedergewonnen und so bereitgestellt, dass sie den Benutzer vorwärts antreibend unterstützt.
Infolgedessen, wie in 8 dargestellt ist, verlegt sich das Gewicht des Benutzers auf der Vorfußplatte 10a nach vorne und die Fersenplatte 10 hebt vom Boden 38 ab. Hierbei werden die Vorfußplatte und der vordere Abschnitt der oberen Platte 12 größtenteils durchgebogen. Der vordere Abschnitt des Elastomerabschnittes 14a wird zusammengepresst, wobei sich der hintere Abschnitt in diesem Elastomerabschnitt verlängert.
Schließlich wird gemäß 9 der Schrittvorgang beendet, wenn die Zehenspitzenkappe 22 der Vorfußplatte 10a den Endkontakt mit dem Boden 38 wieder herstellt. Hierbei trägt die Prothese das geringste Gewicht, wobei auch die verschiedenen Platten insgesamt im Wesentlichen unbelastet sind, und wobei die elastomere Zwischenschicht nicht zusammengepresst wird. Beim Übergang aus der in 8 dargestellten Position zur Position in 9 wird die in der Vorfußplatte und in der oberen Platte 12 gespeicherte Energie sowie die in dem vorderen Abschnitt 14a der Elastomerschicht 14 gespeicherte Energie wiedergewonnen und so bereitgestellt, dass sie den Benutzer vorwärts antreibend unterstützt.
Ein weiteres nützliches Leistungsmerkmal, das aus dem Herstellen der unteren Fußplatte 10 als zweiteilige Komponente resultiert – mit einer Vorfußplatte 10a und einer Fersenplatte 10b -, besteht in der unabhängigen Bewegungsmöglichkeit dieser beiden Teile. Diese versetzen die Prothese in die Lage, sich in einem unebenen Terrain besser anpassen zu können, als dies mit ähnlichen Prothesen möglich ist, die eine einstückig druckbezogene, untere Fußplatte besitzen.
Noch ein weiteres, nützliches Leistungsmerkmal, das aus dem Bereitstellen der unteren Fußplatte 10 in zwei Teilen resultiert, besteht in einem reduzierten Widerstand, wenn sich der Benutzer um eine vertikale Achse dreht. Dieser reduzierte Widerstand wird besonders deutlich erkennbar, wenn nur die Fersenplatte 10b oder nur die Vorfußplatte 10a den Boden 38 kontaktiert, welches typisch für das Ausführen einer Drehbewegung ist. Genauer erklärt, wenn sich der Benutzer mit dem Abheben der Vorfußplatte nach links oder nach rechts drehen möchte, ist diese Drehbewegung zur Vorfußplatte nur über die obere Platte 12 und den vorderen Abschnitt 14a der elastomeren Zwischenschicht 14 gekoppelt. Während dieser Drehbewegung leisten der hintere Abschnitt 14b der Elastomerschicht und die Fersenplatte 10b keinen Widerstand.
Es wird noch ein weiteres, nützliches Leistungsmerkmal mit dieser Prothese durch die Ausgestaltungsanordnung der elastomeren Zwischenschicht 14 zur Verfügung gestellt, und insbesondere durch deren wesenhafte Dicke in Verbindung mit deren gesamten Längenverlauf. Diese Dicke ermöglicht eine verbesserte Inversionsbewegung sowie Eversionsbewegung der oberen Platte 12 in Relation zu den Vorfuß- und Fersenplatten 10a und 10b. Dadurch kann die Prothese die Bewegung des menschlichen Fußes viel besser natürlich nachvollziehen.
Ein praktisches und vereinfachtes Verfahren in Bezug auf das Herstellen der Prothese besteht darin, zunächst die Vorfußplatte 10a und die Fersenplatte 12 als einstückige, unitäre Platte zu formen, und diese einstückige Platte unter Anwendung der elastomeren Zwischenschicht 14 mit der oberen Fußplatte 12 zu verbinden. Nachdem ein solcher Aufbau konstruiert worden ist, wird die unitäre, untere Platte aufgeschnitten, um die Vorfußplatte und die Fersenplatte zu formen, die dann durch diesen aufgeschnittenen Spalt 20 getrennt sind. Diese Verfahrenstechnik stellt sicher, dass die Vorfuß- und Fersenplatten korrekt miteinander ausgerichtet werden.
Der Innenspalt 25 zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 14a und 14b in der elastomeren Zwischenschicht 14 kann dann sehr praktisch ausgebildet werden, sobald die elastomere Zwischenschicht geformt werden soll, indem in der vorgeschriebenen Position ein Passstift zwischen der oberen Platte 12 und den beiden unteren Platten 10a und 10b platziert wird, bevor das Polyurethanmaterial eingegossen oder anderweitig eingeführt wird. Ein Silikonbearbeitungswerkzeug kann angewendet werden, um den Zwischenraum zu definieren, in den das Polyurethanmaterial eingefügt werden soll. Es ist von Vorteil, wenn der Passstift so bemessen ist, dass sich das Polyurethanmaterial mit der oberen und den unteren Platten gleichmäßig verschmelzen bzw. verbinden kann. Der sich dann in der Polyurethanschicht ergebende Spalt weist eine im Wesentlichen kreisförmige Ausgestaltung auf und besitzt einen relativ großen Radius, wobei dies alles dazu dient, die Haltbarkeit der Schicht zu verbessern.
Die Größenausgestaltung des Innenspalts 25, so dass er sich gänzlich zwischen der oberen Platte 12 und der unteren Platte 10 erstrecken kann, lässt außerdem während des Fersenkappen- bzw. Zehenkappenabstoßes eine maximale, vertikale Verschiebung bzw. Verlängerung der elastomeren Zwischenschicht 14 zu. Diese stellt wiederum im Vergleich zu ähnlichen Prothesen, die lediglich eine einstückig druckbezogene, untere Fußplatte besitzen, eine verbesserte Stoßabdämpfung beim Fersenabstoß zur Verfügung. Die verbesserte Stoßabdämpfung wird auch bei eventuellen Vollbelastungen offensichtlich.
Mit Bezug nun auf 10 wird eine alternative Ausführungsform einer Unterschenkelprothese gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Elemente in dieser alternativen Ausführungsform, die mit den Elementen der Ausführungsform in den 1 bis 5 übereinstimmen, werden mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, aber mit einem Asterix' versehen. Die alternative Ausführungsform der 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform in den 1 bis 5 dahingehend, dass sie eine obere Platte 12' umfasst, in die ein vertikaler Pylon 40 integriert ist. Bei dieser alternativen Ausführungsform krümmt sich der hintere Abschnitt der oberen Platte nach oben, um den Pylon auszubilden. Eine konventionelle Anschlussvorrichtung (nicht dargestellt) lagert das obere Ende des Pylons ein, um die Prothese in einer Steckhülse befestigen zu können. Viele Formen und Ausgestaltungen des Pylons können für diese Ausführungsform verwendet werden.
In den weiteren Aspekten ähnelt die Prothese der 10 im Wesentlichen der Prothese in den 1 bis 5. Es sei jedoch angemerkt, dass der Innenspalt 25' zwischen dem vorderen Abschnitt 14a' und dem hinteren Abschnitt 14b' in der elastomeren Zwischenschicht 14 einen ovalförmigen Querschnitt besitzt, und dass er sich nicht ganz zur Unterseite der oberen Platte 12' hinauf erstreckt. Außerdem sei angemerkt, dass der vordere Abschnitt 14a' eine überwiegend gleichförmige Dicke von etwa 0,5 cm besitzt, und dass der hintere Abschnitt 14b' eine Dicke aufweist, die im minimalen Bereich, angrenzend an den Spalt 25', etwa 0,5 cm beträgt und sich bis zu einem maximalen Bereich von etwa 8 cm erweitert.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist die Tatsache positiv zu bewerten, dass die vorliegende Erfindung eine verbesserte Unterschenkelprothese zur Verfügung stellt, die während der Gebrauchsanwendung verbesserte Leistungsmerkmale bietet, welche eine verbesserte Stabilität und eine verbesserte, multiaxiale Bewegungskonformität beinhalten. Die Prothese weist eine zweiteilige, untere Fußplatte auf, in die eine Vorfußplatte und eine Fersenplatte integriert ist, sowie eine obere Fußplatte, die über eine zweiteilige, elastomere Zwischenschicht mit der Vorfußplatte und der Fersenplatte verbunden ist. Das jeweils zweiteilige Herstellen der unteren Fußplatte und der elastomeren Zwischenschicht gewährleistet, dass die Vorfußplatte und die Fersenplatte im Wesentlichen unabhängig voneinander funktionieren, welches erheblich zu einer verbesserten Stoßabdämpfung beim Fersenabstoß und zu einer verbesserten Stabilität während eines ablaufenden Schrittvorgangs führt.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen in den Einzelheiten beschrieben worden ist, wird es bei den Fachleuten auf diesem Gebiet Zustimmung finden, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung durch die anhängenden Patentansprüche genau definiert.

Claims

Unterschenkelprothese mit: – einer Vorfußplatte (10a) und einer Fersenplatte (10b), die entlang einer Längsachse (16) ausgerichtet sind, wobei die Vorfuß- und Fersenplatten zusammen einen Zehenabschnitt, einen mittleren Fußabschnitt und einen Fersenabschnitt aufweisen, – einer oberen Fußplatte (12), die oberhalb der Vorfuß- und Fersenplatten angeordnet ist, und – einer elastomeren Zwischenschicht (14), um die obere Fußplatte (12) mit den Vorfuß- und Fersenplatten (10a, 10b) zu verbinden, und um die Vorfuß- und die Fersenplatten auseinander und von der oberen Fußplatte unter dieser beabstandet zu halten; dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorfuß- und Fersenplatten (10a, 10b) als separate Komponenten ausgebildet und durch einen Spalt (20) voneinander getrennt sind, der sich im mittleren Fußabschnitt befindet, und dadurch, dass – die elastomere Schicht (14) einen vorderen Abschnitt (14a) umfasst, der zwischen der oberen Platte (12) und der Vorfußplatte (10a) angeordnet ist, sowie einen hinteren Abschnitt (14b), der zwischen der oberen Platte (12) und der Fersenplatte (10b) ausgerichtet ist, wobei ein Innenspalt (25) zwischen den vorderen und hinteren Abschnitten (14a, 14b) ausgebildet ist, der an den Spalt (20) zwischen den Vorfuß- und Fersenplatten angrenzt; – gekennzeichnet dadurch, dass sich die Vorfuß- und Fersenplatten 10a, 10b) in Bezug auf die obere Platte im Wesentlichen unabhängig voneinander bewegen können.
Unterschenkelprothese gemäß Anspruch 1, wobei der die Vorfuß- und Fersenplatten trennende Spalt (20) im Wesentlichen eine einheitliche Breite im Bereich von 1 bis 12 mm aufweist.
Unterschenkelprothese gemäß Anspruch 1, wobei der Spalt (25), der die vorderen (14a) und hinteren Abschnitte (14b) in der elastomeren Schicht (14) trennt, einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist.
Unterschenkelprothese gemäß Anspruch 1, wobei sich der Spalt (25), der die vorderen und hinteren Abschnitte (14a, 14b) in der elastomeren Schicht (14) trennt, mit der unteren Oberfläche der oberen Platte (12) und den oberen Oberflächen der Vorfuß- und Fersenplatten (10a, 10b) harmonisch verbindet.
Unterschenkelprothese gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastomere Schicht (14) ein Polyurethan hoher Dichte enthält.
Unterschenkelprothese gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastomere Schicht (14) eine Dicke von mindestens ca. 2 mm aufweist.
Unterschenkelprothese gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastomere Schicht (14) eine Dicke aufweist, die angrenzend an die Vorfußplatte (10a) im minimalen Bereich etwa 2 cm beträgt, und angrenzend an die Fersenplatte (10b) im maximalen Bereich von etwa 3 cm liegt.
Unterschenkelprothese gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, – wobei die obere Fußplatte (12) mit dem allgemein vertikal ausgerichteten Pylon integriert ist, und – wobei die elastomere Schicht (14) eine Dicke aufweist, die angrenzend an die Vorfußplatte (10a) im minimalen Bereich etwa 0,5 cm beträgt, und angrenzend an die Fersenplatte (10b) im maximalen Bereich von etwa 8 cm liegt.
Unterschenkelprothese gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, – wobei sowohl die Vorfußplatte (10a) als auch die Fersenplatte (10b) aus einem Verbundmaterial hergestellt sind, das hochfeste Fasern enthält, und die in Richtungen entlang der Längsachse flexibel sind; – wobei die Vorfußplatte (10a) eine Dicke aufweist, die entlang ihrer Länge, von einem Maximum an ihrem vorderen Ende zu einem Minimum an ihrem hinteren Ende variiert, und – wobei die Fersenplatte (10b) eine Dicke aufweist, die entlang ihrer Länge von einem Minimum an ihrem vorderen Ende zu einem Maximum an ihrem hinteren Ende variiert.
Unterschenkelprothese gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, – wobei die Vorfuß- und Fersenplatten (10a, 10b) zusammen einen Außenumfangsbereich aufweisen, der sich über den Außenrand der oberen Platte (12) hinaus erstreckt, und – wobei sich die elastomere Schicht (14) auf den oberen Flächen der Vorfuß- und Fersenplatten (10a, 10b) erstreckt, bis hin zu einem Hauptabschnitt der Außenumfangsbereiche der Vorfuß- und Fersenplatten.
Unterschenkelprothese gemäß Anspruch 10, wobei die elastomere Schicht (14) eine Dicke von mindestens ca. 2 mm über deren Teilbereiche aufweist, die sich über den Außenumfang der oberen Platte (12) hinaus erstrecken.
Unterschenkelprothese gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, – wobei die obere Platte (12) aus einem Verbundmaterial hergestellt ist, das hochfeste Fasern enthält, und – wobei die obere Platte (12) eine Dicke aufweist, die sich von einem Maximum an ihrem hinteren Ende zu einem Minimum an ihrem vorderen Ende verjüngt, so dass sie in Richtungen entlang der Längsachse flexibel ist.