PL239076B1

PL239076B1 - Prosthetic limb for animals

Info

Publication number: PL239076B1
Application number: PL430562A
Authority: PL
Inventors: Kamila Dominika Borowska; Barbara Fiedoruk; Monika Izabela Grykin; Piotr Prochor; Piotr Borkowski
Original assignee: Politechnika Bialostocka
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-11-02
Also published as: PL430562A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest proteza kończyny dla zwierząt, zwłaszcza dla psa po amputacji kończyny.The present invention relates to a limb prosthesis for animals, in particular for an amputated dog.

Obecnie stosowane rozwiązania charakteryzują się prostotą, przez co nie są uniwersalne dla każdego użytkownika. Większość z nich wykonuje się indywidualnie dla konkretnego przypadku, nie uwzględniając możliwości zmian w wysokości protezy. W trakcie życia zwierzęcia dochodzi do zmian w jego parametrach zoometrycznych (m.in. wysokość kończyny), co skutkuje potrzebą częstej zmiany całej konstrukcji protezy kończyny. Protezy dostępne na rynku spełniają proste funkcje, umożliwiające przemieszczanie się zwierzęcia, jednak nie zapewniając jego odpowiedniej, zbliżonej do anatomicznej funkcjonalności. Dotychczas stosowane sztuczne kończyny przeznaczone dla zwierząt posiadały zawieszenie na szelkach. Obecnie proponowane są konstrukcje, polegające na bezpośrednim połączeniu protezy kończyny, których celem jest wyeliminowanie wad wynikających ze stosowania typowych protez mocowanych na szelkach, aby możliwie przywrócić zwierzęciu naturalny chód. Jednakże rozwiązania te wciąż cechują się pewnymi wadami, wśród których możemy zaliczyć bezpośrednie przenoszenie obciążeń na kość zaraz po operacji, bez umożliwienia dostosowania się kości do nowego sposobu przenoszenia obciążeń i zmienionych warunków biomechanicznych.Currently used solutions are characterized by simplicity, which is why they are not universal for every user. Most of them are made individually for a specific case, without taking into account the possibility of changing the height of the prosthesis. During the life of the animal, changes in its zoommetric parameters (including limb height) occur, which results in the need to frequently change the entire structure of the limb prosthesis. The prostheses available on the market fulfill simple functions that allow the animal to move around, but do not ensure its proper, anatomical-like functionality. The artificial limbs intended for animals used so far were suspended on harnesses. Currently, designs are proposed that consist of a direct connection of a limb prosthesis, the purpose of which is to eliminate the disadvantages resulting from the use of typical prostheses attached to braces, in order to restore the animal's natural gait as possible. However, these solutions still have some disadvantages, among which we can include direct transfer of loads to the bone immediately after surgery, without allowing the bone to adapt to the new method of load transfer and altered biomechanical conditions.

Patent CN204293315 U opisuje sztuczną tylną kończynę psa, w której można wyróżnić cylinder zapewniający odpowiednią długość kończyny psa i stopę zainstalowaną na dnie cylindra, która odpowiada w przybliżeniu kształtowi nogi psa. Tylna strona górnego otworu cylindra ma tak dopasowany kształt, aby umieścić w nim cześć kości piętowej psa. Przednia strona górnego cylindra jest niższa niż tylna strona otworu. Proteza ta jest zgodna z anatomiczną strukturą mechanicznej kończyny psa, która jest w stanie skutecznie chronić pozostałą kończynę psa i ma zalety prostej struktury.Patent CN204293315 U describes an artificial hind limb of a dog, in which a cylinder can be distinguished to provide a suitable length of the dog limb and a foot installed on the bottom of the cylinder which approximately corresponds to the shape of a dog's leg. The back side of the top cylinder opening is shaped to accommodate part of your dog's calcaneus. The front side of the top cylinder is lower than the rear side of the bore. This prosthesis follows the anatomical structure of a dog's mechanical limb which is able to protect the rest of the dog's remaining limb effectively and has the advantages of a simple structure.

Patent US20140148912 A1 opisuje protezę kończyny psa, zawieszaną na implancie, w której można wyróżnić komponent mocowany do kości promieniowej oraz komponent mocowany do kości łokciowej. Proteza jest tak skonfigurowana, aby umożliwić ruch drążka względem pierwszego i drugiego komponentu. Powiązanie obu elementów jest możliwe dzięki łącznikowi, który zapewnia zasadniczo sztywne połączenie podczas użytkowania.The patent US20140148912 A1 describes a dog limb prosthesis suspended on an implant, in which there can be distinguished a component that is attached to the radius and a component that is attached to the ulna. The prosthesis is configured to allow movement of the wand with respect to the first and second components. The coupling of the two elements is possible thanks to the connector which provides a substantially rigid connection in use.

Obecnie stosowane rozwiązania konstrukcyjne protez kończyn dla zwierząt charakteryzuje podstawowa wada, jaką jest brak uniwersalności oraz brak możliwości dostosowania różnych parametrów w jednej konstrukcji, między innymi poziomu amortyzacji i wysokości oraz masy protezy.The currently used construction solutions of limb prostheses for animals are characterized by the basic disadvantage, which is the lack of universality and the inability to adjust various parameters in one structure, including the level of depreciation, height and weight of the prosthesis.

Istotą wynalazku jest proteza kończyny dla zwierząt, zwłaszcza dla psa po amputacji kończyny, składająca się ze stopy protezowej, systemu regulacji wysokości, układu amortyzacji, systemu regulacji masy, implantu do bezpośredniego połączenia protezy z kością oraz obudowy do częściowego przenoszenia obciążeń w trakcie stabilizacji pierwotnej implantu. Proteza kończyny jest mocowana bezpośrednio w kości za pomocą implantu gwintowanego lub wciskowego. Zastosowanie dodatkowej, tymczasowej obudowy na czas stabilizacji pierwotnej implantu daje możliwość odciążenia implantu poprzez przeniesienie największych obciążeń na zewnętrzną obudowę, która mocowana jest za pomocą szelek do korpusu zwierzęcia. Po osiągnięciu prawidłowej osteointegracji możliwy jest nieskomplikowany demontaż obudowy, pozwalając na pełne przenoszenie obciążeń przez odpowiednio zakotwiczony implant. Zastosowane rozwiązanie uniemożliwia wystąpienie znacznego spadku gęstości kości wokół implantu, co ułatwia powstawanie impulsu biologicznego do przebudowy tkanki kostnej. Pozwala to na wyeliminowanie mikroprzemieszczeń implantu w kości powstających w skutek dużych obciążeń, które uniemożliwiałyby osiągnięcie prawidłowej osteointegracji. W wynalazku została zastosowana amortyzacja sprężynowa, której zadaniem jest łagodzenie wstrząsów, powstałych podczas lokomocji w różnych warunkach. Dzięki temu zwierzę dobrze znosi wszelkie niedogodności związane z nierównościami podłoża, bądź z wstrząsami w trakcie dynamicznego poruszania się. Dodatkową możliwością amortyzacji jest jej płynna regulacja uzyskana poprzez naciąg sprężyny, która daje możliwość indywidualnego dostosowania stopnia tłumienia. Przedstawiana sztuczna kończyna posiada również system regulacji wysokości, który pozwala na płynne dostosowanie wysokości protezy na wzór zdrowej kończyny psa. Celem zastosowanego systemu regulacji wysokości protezy jest również dopasowanie jej do kolejnych etapów rozwoju psa. Kolejnym elementem wynalazku jest system regulacji masy sztucznej kończyny. Pozwala on na dostosowanie masy protezy do jej anatomicznego odpowiednika, poprzez wypełnianie pustej przestrzeni trzpienia gwintu, który jest częścią systemu regulacji wysokości. Takie rozwiązanie pozwala na zapewnienie równowagi i lepsze odwzorowanie obciążenia zdrowej kończyny, przez co chód jest bardziej zbliżony doThe essence of the invention is a limb prosthesis for animals, especially for a dog after amputation of a limb, consisting of a prosthetic foot, a height adjustment system, a shock absorption system, a weight adjustment system, an implant for direct connection of the prosthesis with the bone and a housing for partial load transfer during the primary stabilization of the implant . The limb prosthesis is attached directly to the bone with a threaded or press-in implant. The use of an additional, temporary casing during the primary stabilization of the implant makes it possible to relieve the implant by transferring the greatest loads to the outer casing, which is attached to the animal's body with braces. Once correct osseointegration is achieved, the housing can be easily disassembled, allowing the full load transfer through a properly anchored implant. The applied solution prevents the occurrence of a significant decrease in bone density around the implant, which facilitates the formation of a biological impulse for bone tissue reconstruction. This allows to eliminate the micro-displacement of the implant in the bone resulting from high loads, which would prevent the achievement of correct osseointegration. The invention uses spring cushioning, the task of which is to mitigate shocks caused by locomotion in various conditions. Thanks to this, the animal can withstand all the inconveniences related to uneven ground or shocks during dynamic movement. An additional possibility of amortization is its smooth adjustment achieved by spring tension, which enables individual adjustment of the damping level. The presented artificial limb also has a height adjustment system, which allows for smooth adjustment of the height of the prosthesis to the pattern of a healthy dog limb. The purpose of the prosthesis height adjustment system used is also to adjust it to the next stages of the dog's development. Another element of the invention is the system for regulating the mass of the artificial limb. It allows you to adjust the mass of the prosthesis to its anatomical counterpart, by filling the empty space of the thread pin, which is part of the height adjustment system. This solution allows for balance and a better representation of the load on a healthy limb, which makes the gait more similar to

PL 239 076 B1 prawidłowej lokomocji. Znajdująca się w protezie stopka umożliwia stabilne postawienie sztucznej kończyny zwierzęcia na podłożu oraz pełni funkcję dodatkowej amortyzacji. Specjalne jej wyprofilowanie daje możliwość ustawienia stopy w różnych pozycjach i pod różnymi kątami. Zastosowany materiał, jakim jest guma, zapewnia również funkcję antypoślizgową. Stopka po zużyciu może być wymieniona na nową bez konieczności wykorzystania względnie skomplikowanych czynności.PL 239 076 B1 proper locomotion. The foot located in the prosthesis allows for a stable positioning of the animal's artificial limb on the ground and serves as an additional cushioning. Its special profiling makes it possible to set the foot in different positions and angles. The material used, which is rubber, also provides an anti-slip function. Once worn, the foot can be replaced with a new one without the need for relatively complicated activities.

Przedmiot wynalazku pokazany jest na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój przez umowną oś wynalazku, a fig. 2 przedstawia widok zewnętrzny na przykład zastosowania wynalazku.The subject of the invention is shown in the drawings, in which Fig. 1 shows a cross-section through a conventional axis of the invention, and Fig. 2 shows an external view of an application of the invention, for example.

Proteza kończyny 1 składa się z implantu dokostnego 2, systemu amortyzacji 3, mechanizmu regulacji wysokości 4 i stopy protezowej 5. Połączenie protezy z kością 6 jest uzyskane za pomocą połączenia gwintowego lub wciskowego 7 między kością 6, a częścią dokostną trzpienia 7. Implant 2 złożony jest z dwóch części: dokostnej części trzpienia 7 i zewnętrznej części trzpienia 10, które są połączone ze sobą połączeniem gwintowym. Część dokostna trzpienia 7 zakończona jest porowatym kołnierzem 8 do przyrostu tkanek miękkich kikuta kończyny. Otwory 9 znajdujące się w kołnierzu 8 zapewniają odpowiednie kotwiczenie tkanek skóry, co zapobiega otwarciu powłoki ciała wokół trzpienia implantu. Dalszą część trzpienia zewnętrznego 10 stanowi nagwintowany sworzeń 11, pełniący rolę tłoka w systemie amortyzacji 3, zamkniętego w obudowie 17. Sprężyna walcowa 12 zapewniająca wynalazkowi cechy tłumienia w trakcie chodu, znajduje się w dopasowanej tulei 13 umieszczonej na zewnętrznej części regulacji wysokości 14, która chroni sprężynę przed wyginaniem się w kierunku prostopadłym do osi sprężyny. Na elemencie gwintowanym 11 znajdującym się na zewnętrznym trzpieniu 10, umieszczona jest nakrętka 15, której zadaniem jest regulacja wstępnego ugięcia sprężyny, co pozwala na uzyskanie wybranych stopni amortyzacji. W zewnętrznej części regulacji wysokości 14 znajduje się otwór 16, który umożliwia wejście w niego tłoka 11, co zwiększa zakres poziomu amortyzacji. Tuleja 13 oraz zamieszczona na niej gumowa zaślepka 18 chronią mechanizm amortyzacji przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z otoczenia. Mechanizm regulacji wysokości 4 składa się z części zewnętrznej regulacji 10 i części wewnętrznej regulacji 19. Wewnątrz nagwintowanego trzpienia 19 znajduje się wolna przestrzeń 24, w której można umieścić obciążniki 21 regulujące masę protezy. W celu uniemożliwienia wypadania obciążników została zastosowana zabezpieczająca zaślepka 22 wciśnięta w otwór 20. Proteza zapewnia płynną regulację za pomocą połączenia gwintowego 19 między zewnętrzną 14 a wewnętrzną częścią regulacji 23. Nagwintowany sworzeń 19 jest połączony z tuleją wewnętrzną 23 za pomocą śruby 24. Wysokość jest regulowana poprzez wzajemny obrót tulei zewnętrznej 14 i wewnętrznej 23. Za stabilizację i blokadę systemu regulacji wysokości odpowiada klamra zaciskowa 25 umieszczona na zewnętrznej tulei regulacji 14. Stopa protezowa 5 jest połączona połączeniem wciskowym z tuleją wewnętrzną 23. Jej charakterystyczna, symetryczna geometria zapewnia równowagę oraz równomierne przenoszenie obciążeń. Wykonana jest z gumy, co zapewnia dodatkową amortyzację oraz pełni funkcję antypoślizgową. Obudowa 26 jest dodatkową częścią protezy, którą umieszcza się zaraz po przeprowadzonej operacji wszczepienia trzpienia w kończynę zwierzęcia. Zbudowana jest ona z trzech części. Dwie główne części 26 są połączone ze sobą za pomocą połączenia wciskowego. Trzecią częścią jest gumowa obręcz 27 na samej górze obudowy, która ma na celu dodatkowo zabezpieczać przed rozłączeniem. Na ścianach przedmiotu są wykonane wycięcia rozmieszczone równomiernie po obwodzie złożonej obudowy, przez które należy przełożyć zapięcia rzepowe 28, żeby przymocować szelki 29.The prosthesis of the limb 1 consists of an intraosseous implant 2, a depreciation system 3, a height adjustment mechanism 4 and a prosthetic foot 5. The connection of the prosthesis with the bone 6 is obtained by means of a threaded or press-fit connection 7 between the bone 6 and the intraosseous part of the stem 7. Implant 2 assembled it is in two parts: the intraosseous part of the pin 7 and the outer part of the pin 10 which are threaded together. The periosteal part of the stem 7 ends with a porous collar 8 for the growth of soft tissues of the limb stump. The holes 9 in the flange 8 provide adequate anchoring of the skin tissue, which prevents the opening of the body shell around the implant pin. A further part of the outer pin 10 is a threaded pin 11, which acts as a piston in the cushioning system 3, enclosed in the housing 17. The cylindrical spring 12, which provides the invention with shock damping features, is contained in a mating sleeve 13 located on the outer height adjustment portion 14, which protects the spring against bending in a direction perpendicular to the spring axis. A nut 15 is placed on the threaded element 11 on the external pin 10, the task of which is to adjust the initial deflection of the spring, which allows to obtain selected levels of shock absorption. In the outer part of the height adjustment 14 there is an opening 16 which allows the piston 11 to be received therein, which increases the range of the level of cushioning. The sleeve 13 and the rubber plug 18 arranged thereon protect the cushioning mechanism from environmental contamination. The height adjustment mechanism 4 consists of an outer adjustment part 10 and an internal adjustment part 19. Inside the threaded pin 19 there is a free space 24 in which weights 21 can be placed to regulate the weight of the prosthesis. In order to prevent the weights from falling out, a safety plug 22 has been inserted, pressed into the hole 20. The prosthesis provides smooth adjustment by means of a threaded connection 19 between the outer 14 and the inner part of the adjustment 23. The threaded pin 19 is connected to the inner sleeve 23 by means of a screw 24. The height is adjustable. by mutual rotation of the outer 14 and inner sleeve 23. The clamping buckle 25 placed on the outer adjustment sleeve 14 is responsible for the stabilization and blocking of the height adjustment system. loads. It is made of rubber, which provides additional shock absorption and has an anti-slip function. The housing 26 is an additional part of the prosthesis that is placed immediately after the operation of implanting the pin into the animal's limb. It is made of three parts. The two main parts 26 are connected to each other by a press fit. The third part is a rubber rim 27 at the very top of the housing, which is to additionally protect against disconnection. On the walls of the object there are cutouts evenly spaced around the perimeter of the folded housing, through which Velcro fasteners 28 should be inserted to fix the harness 29.

Stosowane obecnie rozwiązania konstrukcyjne protez kończyn dla zwierząt nie uwzględniają szybkiego powrotu do mobilności oraz zmniejszenia bólu. W przypadku zwierzęcia, zwłaszcza psa proces rekonwalescencji wiąże się z wieloma trudnościami, wynikającymi z natury zwierzęcia, między innymi z potrzebą szybkiego powrotu do ruchu.The currently used design solutions of limb prostheses for animals do not take into account the quick return to mobility and the reduction of pain. In the case of an animal, especially a dog, the recovery process is associated with many difficulties resulting from the nature of the animal, including the need to quickly return to movement.

Opracowany wynalazek umożliwia poruszanie się zaraz po operacji poprzez zastosowanie tymczasowej obudowy. Element ten ma na celu zmniejszenie przenoszonego obciążenia przez kończynę, w czasie rekonwalescencji po zabiegu, co za tym idzie zmniejszenie bólu pooperacyjnego. Dodatkowa opcja ma na celu skupić się tylko na częściowym przenoszeniu obciążenia, ponieważ nie można wykluczyć całkowicie trzpienia z tej funkcji, gdyż tkanki w połączeniu z trzpieniem muszą się stopniowo zrastać, a przy całkowitym unieruchomieniu ten proces zanika. Po czasie rekonwalescencji obudowę można w łatwy i prosty sposób zdemontować. Proteza kończyny dla zwierząt zwłaszcza dla psa po amputacji kończyny to wynalazek służący do zastąpienia kończyny obarczonej wrodzoną niepełnosprawnością jak i tej, której pełna sprawność została utracona np. w wyniku uszkodzeń mechanicznych lub chorób najczęściej nowotworowych, jak kostniakomięsak (łac. osteosarcoma). Zastosowanie protezy pozwala na odzyskanie utraconej mobilności, komfortu, funkcjonalności i jakości życia zwierzęcia.The developed invention allows mobility immediately after surgery through the use of a temporary casing. This element is aimed at reducing the load transferred through the limb during recovery after surgery, thus reducing postoperative pain. An additional option is to focus on partial load transfer only, as the stem cannot be completely excluded from this function, as the tissues in conjunction with the stem must gradually heal, and when completely immobilized, this process disappears. After the recovery time, the housing can be easily and easily removed. A limb prosthesis for animals, especially for an amputated dog, is an invention used to replace a limb with congenital disability as well as the one whose full efficiency has been lost, e.g. as a result of mechanical damage or cancer diseases, such as osteosarcoma (Latin osteosarcoma). The use of a prosthesis allows the animal to regain its lost mobility, comfort, functionality and quality of life.

Claims

PL 239 076 B1

Patent claims

1. Prosthetic limb for animals, especially for a dog after limb amputation, characterized in that the prosthesis (1) consists of an endosteal implant (2), a depreciation system (3), a height adjustment mechanism (4), a weight adjustment system (20), prosthetic foot (5) and housing (26).

2. The limb prosthesis according to claim The shank according to claim 1, characterized in that the intraosseous implant (2) consists of an intraosseous portion of the shank (7), an outer portion of the shank (10) and a collar (8) disposed on the intraosseous portion of the shank.

3. The limb prosthesis according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the shock-absorbing system (3) is enclosed in the housing (17) and consists of a threaded pin (11) acting as a piston and a cylindrical spring (16) placed in a mating sleeve (13) and a nut (15), through which selected levels of depreciation can be obtained.

4. The limb prosthesis according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the height adjustment mechanism comprises an outer adjustment part (14), an inner adjustment part (23), a threaded spindle (19) connecting both parts of the adjustment mechanism, and a clamp buckle (25) located on the outer adjustment part.

5. The limb prosthesis according to claim 1, The weight adjustment system according to claim 1, characterized in that the weight adjustment system is located in the inner adjustment part of the height adjustment mechanism (4) and consists of a free space (20) in the threaded pin (19), a weight (21) and a plug (22) pressed into the hole.

A limb prosthesis according to claim 1, The prosthetic foot (5) is connected to the inner sleeve (23) by means of a press fit connection, and its structure enables the foot to be safely placed in various positions and ensures stability through the anti-skid function.

7. The limb prosthesis according to claim 1, A device as claimed in claim 1, characterized in that the casing (26) is an additional prosthesis part attached to the dog's body by means of a harness, which consists of two parts (26) connected to each other by an interference fit and a rubber rim to prevent disengagement.