RO131371A2 - Metodă de proiectare a calapoadelor pentru încălţămintea terapeutică pe baza principiilor biomecanice - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă de proiectare a calapoadelor pentru încălţămintea terapeutică, pe baza principiilor biomecanice care definesc funcţionarea normală a sistemului osteo-musculo-ligamentar al piciorului, calapoadele fiind destinate obţinerii încălţămintei folosite ca parte integrantă a tratamentului patologiilor de natură mecanică ale picioarelor şi membrelor inferioare, astfel încât să favorizeze procesul de vindecare a părţilor afectate, precum şi funcţionarea eficientă a mecanismelor acestui sistem. Metoda conform invenţiei are următoarele etape: a. secţionarea părţii concave a suprafeţei (3) plantare, a calapodului iniţial care trebuie modificat, la o distanţă cuprinsă în intervalul 2...5 mm faţă de curba ce rezultă din intersecţia suprafeţei (3) plantare cu suprafaţa laterală a calapodului, măsurată către interiorul suprafeţei (3) plantare; b. torsionarea calapodului iniţial în plan frontal, cu un unghi cuprins în intervalul -15...+15°, astfel încât bisectoarea suprafeţei posterioare a calapodului să fie orientată faţă de suprafaţa de sprijin la un unghi egal cu valoarea unghiului ce caracterizează poziţia relaxată a calcaneului în poziţie ortostatică bilaterală, pentru condiţiile patologice în care calcaneul nu poate adopta o poziţie verticală; c. încovoierea calapodului iniţial în plan transversal, cu un unghi cuprins în intervalul 5...45° în raport cu poziţia axei articulaţiei mediotarsiene, determinată în cadrul examenului biomecanic; d. reducerea strângerii în zona articulaţiei metatarso-falangiene la o valoare minimă cuprinsă în intervalul 1...3 mm, şi transferul acestei strângeri în zona proximală articulaţiilor metatarso-falangiene cu valori cuprinse în intervalul 3...10 mm.

Description

METODĂ DE PROIECTARE A CALAPOADELOR PENTRUINCALȚAMINTEA TERAPEUTICĂ PE BAZA PRINCIPIILOR BIOMECANICE

Invenția se referă la o metodă de proiectare a calapoadelor pentru încălțămintea terapeutică pe baza principiilor biomecanice ce definesc funcționarea normală a sistemului osteo-musculo-ligamentar al piciorului și destinate obținerii încălțămintei folosită ca parte integrantă a tratamentului patologiilor de natură mecanică ale picioarelor și membrelor inferioare. încălțămintea terapeutică are rolul de a asigura modificarea forțelor de reacțiune care acționează asupra sistemului osteo-musculo-ligamentar astfel încât să favorizeze procesul de vindecare a părților anatomice afectate și funcționarea eficientă a mecanismelor acestui sistem. Acțiunea terapeutică se poate exercita atât prin intermediul elementelor constructive ale încălțămintei cât și prin intermediul dispozitivelor medicale introduse în încălțăminte. Calapodul reprezintă fundația pe baza căreia se proiectează și realizează încălțămintea. Conform practicii anterioare, calapodul este definit ca o forma realizată din diverse materiale și care reprezintă morfologia piciorului, fiind utilizată pentru producția încălțămintei. Corespondența calapod-picior se realizează pe baza unui sistem ortogonal de axe a cărui origine se află în punctul extrem posterior al amprentei plantare a piciorului, format din: axa varf-calcai situată în plan transversal și trecând prin punctul extrem posterior al amprentei plantare și vârful degetului 2, o axă perpendiculară pe axa vârf-călcâi și intersectându-se cu aceasta în punctul extrem posterior al suprafeței plantare și situată în planul transversal și o axă perpendiculară pe celelalte două în origine. Rolul terapeutic al încălțămintei a impus redefinirea calapodului astfel încât în proiectarea acestuia să se țină cont și de alte principii decât cele morfologice. Astfel, calapodul reprezintă o formă tridimensională modificată în raport cu forma piciorului, realizată din diferite materiale și utilizată în producția încălțămintei terapeutice, proiectată pe baza informațiilor antropometrice, morfologice, biomecanice, estetice și tehnologice necesare pentru ca încălțămintea să-și atingă obiectivele pentru care a fost prescrisă și proiectată în cadrul tratamentului conservator al patologiilor aparatului locomotor. Suprafața plantară a calapodului reprezintă suprafața de sprijin pentru dispozitivele introduse în încălțăminte. Proiectarea și realizarea calapodului poate pleca atât de la mulajul pozitiv al piciorului cât și de la modificarea unui calapod existent, denumit calapod inițial, in funcție de mărimea deformațnlor structurii osoase a piciorului. Utilizarea sistemelor CAD-CAM permite flexibilizarea procesului de producție și reducerea timpului de livrare a produsului final către pacient. în cazul încălțămintei terapeutice individualizate, parametrii de prescripție ai acesteia se obțin pe baza examenului biomecanic al cărui rol este acela de a identifica atât poziția axelor de bază ale piciorului precum axa articulației mediotarsiene sau axa articulației subtalare cât și tipul de picior, pe baza relației dintre antepicior și retropicior. Poziția axelor principale ale articulațiilor piciorului este evaluată și în raport cu calapodul inițial. în fig. 1 este prezentată o imagine a unui calapod standard. In fig.2 este reprezentată secțiunea care definește zona articulațiilor metatarso-falangiene, secțiune în care se transpune perimetrul la degete, masurat pe picior. Astfel, un calapod este compus din trei suprafețe: platforma superioară 1, suprafața laterală 2 și suprafața plantară 3. Platforma superioară 1 este o suprafață plană avand rolul de a permite sprijinul în cazul operațiilor de formare pe calapod a fețelor de încălțăminte. Suprafața laterală 2 este o suprafață având o formă complexă obținută prin modificări repetate în raport cu suprafața corespondentă a piciorului. Suprafața plantară 3 a calapodului este o suprafață concavă caracterizată printr-o sageata cuprinsă între 2 și 4 mm în zona axei longitudinale a calapodului. Săgeata este simbolizată cu s în fig.2. Din considerente estetice, reducerea perimetrului calapodului în zona articulațiilor metatarsofalangiene în raport cu perimetrul secțiunii corespunzătoare a piciorului și forma concavă a secțiunii frontale a calapodului în aceeași zonă permit crearea unui aspect suplu al formei la vârf a calapodului. Din punct de vedere funcțional, această reducere de perimetru are, în mod tradițional, rolul de a asigura stabilitatea piciorului în încălțăminte prin strângerea pe care o

Cț- 2 01 5 - - 0 0 1 9 0 | 3 -13- 2515

realizează în zona menționată. Această reducere a perimetrului este denumită strângere și are valori curpinse între 6-10 mm in zona articulațiilor metatarso-falangiene și între 2-4 mm in zona cuprinsa între zona articulațiilor metatarso-falangiene și zona articulației Chopart. Forma concava a suprafeței plantare a calapodului determina existenta unui singur punct de contact a calapodului cu suprafața de sprijin in zona articulațiilor metatarso-falangiene, punct numit punct de echilibru. Punctul de echilibru este reprezentat cu cifra 5 in fig.2.

Se cunoaște o metoda de construcție a încălțămintei și a calapodului (US2160991) care constă in proiectarea unui calapod ca baza de fabricație a unei încălțăminte utilizata pentru a compensa deficientele produse de abaterile de la aliniamentul normal al axelor și morfologiei piciorului, prin: realizarea echilibrului funcțiilor piciorului aflat sub sarcina, menținerea posturii, prevenirea pronatiei excesive, asigurarea unei propulsii corecte și reducerea oboselii manifestata in faza de sprijin unilateral a mersului. Pentru îndeplinirea acestor funcții, in invenția sus menționata, calapodul este modificat astfel incat sa asigure controlul calcaneului prin înclinarea bazei calapodului, denumita branțul calapodului, către partea laterala, din zona posteriara a calapodului pana in zona proximala a articulațiilor metatarsofalangiene, pastrandu-le pe acestea in plan orizontal.

Dezavantajele majore ale acestei metode constău in faptul ca prin aceasta construcție spațiul interior al încălțămintei nu permite introducerea dispozitivelor medicale de tipul ortezelor in timp ce bisectoarea pârtii posterioare a calapodului este menținută verticala și in situațiile in care, datorita patologiei existente de tip varus sau valgus necompensat, calcaneul nu mai poate atinge o astfel de postura. Aceste deficiente influențează negativ flexibilitatea procesului de utilizare al calapodului și limitează posibilitățile de utilizare ale încălțămintei construite pe baza lui.

Se mai cunoaște un procedeu de proiectare a tălpilor pentru încălțăminte (US 4597195) care sa favorizeze mișcarea de plantarflexie a primului metatarsian in faza de propulsie a mersului și sa faciliteze funcționarea mecanismului “scripete” prin care banda mediala a aponevrozei plantare se infasoara in jurul primei articulații metatarso-falangiene contribuind la transformarea piciorului intr-un braț rigid și transferul corect al greutății corpului de pe un picior pe celalalt. Dezavantajul acestei metode este acela ca invenția prezentata nu ia in calcul parametrii tehnici ai calapodului pe care se va construi talpa conform invenției, respectiv forma concava a suprafeței plantare a calapodului. Datorita acestei forme, articulațiile metatarso-falangiene se poziționează in raport cu forma concava a secțiunii suprafeței plantare din zona corespunzătoare a calapodului astfel incat, articulațiile metatarso-falangiene 1 și 5 vor fi poziționate mai sus in raport cu articulația metatarso-falangiana 3 comparativ cu situația in care toate articulațiile se sprijină pe o suprafața plana. In aceasta situație, datorita efectului săgeții curbei suprafeței plantare a calapodului, efectul indus de soluția tehnica a brevetului sus menționat poate fi anulata.

Se mai cunoaște un procedeu de realizare a unei încălțăminte cu talpa rigidizată (118559 Bl), aplicat la construcția încălțămintei cu toc și al cărei scop este redistribuirea presiunilor între antepicior și calcai prin asigurarea unui sprijin suplimentar retropiciorului prin poziționarea acestuia cat mai paralel cu suprafața de sprijin. Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul ca nu ia în considerare parametrii constructivi ai calapodului pe care se formează încălțămintea, respectiv forma conturului secțiunii longitudinale a calapodului. Spre exemplu, invenția sus menționata descrie ca și parte esențiala un element rigid format dintr-o cupa pentru calcai și o parte arcuita conforma pârtii de dedesubt a piciorului și construit din material plastic și fixat pe branțul de calapod prin intermediul unui adeziv. Datorita faptului ca elementele ansamblului intermediar al încălțămintei (branț, întaritura de branț, glenc) se formează pe calapod, forma acestora trebuie sa fie identica cu forma conturului secțiunii longitudinale a calapodului. Necorelarea formei ansamblului intermediar al încălțămintei cu forma suprafeței plantare a calapodului poate conduce la neîndeplinirea de către încaltmainte a rolului pentru care a fost proiectata.

2/7

Sucursala

I- ' ‘

Ș· îc>.i· £//

București 4?//' ¢¢- 2015-- 00190I 3 -ΙΙ3- 258 J

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în stabilirea modificărilor calapodului inițial pe baza principiilor biomecanice, astfel încât calapoadul pentru încălțămintea terapeutică obtinut conduce la un produs funcțional destinat utilizării în cadrul tratamentului conservator al patologiilor de natură mecanica ale picioarelor și membrelor inferioare.

Metoda de proiectare, conform invenției, înlătură dezavantajele soluțiilor cunoscute și rezolva problema tehnica menționata prin aceea ca etapele de proiectare cuprind unul sau mai multe din următoarele procedee:

- realizarea unei suprafețe plantare a calapodului, fara concavitate, obtinuta prin secționarea suprafeței plantare a calapodului inițial după o curba paralela cu curba obtinuta prin intersecția suprafeței laterale cu suprafața plantara și situata la o distanța cuprinsa între 25 mm fata de aceasta și masurata către interiorul suprafeței. Prin îndepărtarea pârtii concave a suprafeței plantare inițiale punctul de echilibru va fi înlocuit de o linie de echilibru,

- torsionarea calapodului inițial în plan frontal astfel încât bisectoarea suprafeței posterioare a calapodului sa fie orientata fata de suprafața de sprijin la un unghi egal cu valoarea unghiului ce caracterizează poziția relaxata a calcaneului pentru condițiile patologice în care calcaneul nu poate adopta o postura verticala,

-încovoierea calapodului inițial în plan transversal în raport cu poziția axei articulației mediotarsiene determinata în cadrul examenului biomecanic,

-reducerea strângerii în zona articulației metatarso-falangiene la o valoare minima cuprinsa în intervalul de 1-3 mm și transferul acestei strângeri în zona proximala delimitată de articulațiile metatarso-falangiene și articulația Chopart, cu valori curpinse între 3-10 mm,

Metoda, conform invenției, prezintă ca avantaje :

- datorita eliminării concavitatii suprafeței plantare a calapodului, articulația metatarsofalangiana 1 se sprijină pe un plan situat la același nivel cu planul de sprijin al articulațiilor metatarso-falangiene 2-5, favorizând în acest fel funcționarea normala a mecanismului scripete prin care aponevroza plantara se înfasoara pe capetele distale ale metatarsienelor,

- datorita eliminării concavitatii suprafeței plantare a calapodului, dispozitivele medicale introduse în încălțăminte se vor poziționa pe o suprafața stabila permițând realizarea obiectivelor pentru care acestea au fost prescrise, cum ar fi plantarflexia primei raze sau asigurarea domeniului necesar de pronatie în faza de contact a ciclului de mers,

- prin încovoierea calapodului în jurul axei articulației mediotarsiene relativ la planul transversal, cu un unghi cuprins între +5 și +45 grade, se obține o relație fiziologică a antepiciorului în raport cu retropiciorul în planul transversal, asigurându-se în acest fel un confort sporit al încălțămintei terapeutice prin favorizarea unei corespondente morfologice imbunatatite a volumului interior al încălțămintei în raport cu piciorul,

-prin torsionarea pârtii posterioare a calapodului în jurul axei mediotarsiene relativ la planul frontal, cu un unghi cuprins între -15 și +15 grade se obține alinierea acesteia cu partea posterioara a piciorului. Aceasta aliniere este necesara în cazul patologiilor de tip varus / valgus necompensat în care retropiciorul nu mai poate adopta o postura verticala,

- prin realizarea unei strângeri minimale cuprinsa între 2-5 mm în zona articulațiilor metatarso-falangiene și a unei strângeri mai accentuate cuprinsa între 5-10 mm în zona delimitată de articulațiile metatarso-falangiene distal și articulația Chopart proximal, se favorizează mobilitatea fiziologica a articulațiilor metatarso-falangiene în timpul ciclului de mers asigurandu-se în același timp și o stabilitate imbunatatita a retropiciorului și articulațiilor mediotarsiene.

Se dau în continuare 2 exemple de realizare a invenției

I. Conform unui exemplu de realizarea invenției, metoda cuprinde realizarea unui calapod pentru condiția patologica hallux limitus funcțional realizat prin operații manuale:

1. se selectează calapodul inițial real din baza de calapoade. Acesta este ales atat pe baza criteriilor de natură dimensionala tradiționale cat și a celor e natură estetica rezultate din consultarea pacientului,

3/7 ar 1015 - - 80190I 3 -132. se modifica acest calapod conform metodelor tradiționale pentru a se obține corespondenta dimensionala picior calapod în acord cu standardele dimensionale de referința,

3. se poziționează calapodul în sistemul de fixare astfel încât suprafața plantara sa fie orientata în plan orizontal deasupra platformei superioare,

4. fata de curba rezultata din intersecția suprafețelor laterala și plantara ale calapodului se traseaza către interior o curba paralela cu aceasta, la o distanța de 3 mm, denumita în continuare curba de delimitare. Aceasta distanța este calculata astfel încât centrele articulațiilor metatarso-falangiene sa se poziționeze pe linia de echilibru rezultata prin îndepărtarea pârtii concave a suprafeței plantare,

5. cu calapodul fixat ferm în poziția descrisa la punctul 3 se îndepărtează materialul situat pe suprafața plantara a calapodului și mărginit la exterior de curba de delimitare descrisa la punctul 4.

6. cu calapodul astfel modificat și pozițional normal, respectiv cu suprafața plantara orientata în jos se verifica planeitatea liniilor de contur 6 , fig.2, rezultate din intersecția secțiunilor frontale ale calapodului cu suprafața plantara,

7. acolo unde planeitatea liniilor de contur nu este realizata se trece la rectificarea zonei respective prin adaugare sau îndepărtare de material pana ce planeitatea este obtinuta.

II. Conform unui al doilea exemplu de realizare a invenției, procedeul cuprinde realizarea unui calapod pentru un picior prezentând valgus necompensat de 8 grade și funcțional hallux limitus. In aceasta situație este utilizat un sistem CAD-CAM:

1. se selectează din baza de date calapodul virtual inițial. Acesta este ales atat pe baza criteriilor de natură dimensionala tradiționale cat și a celor e natură estetica rezultate din consultarea pacientului,

2. se modifica din punct de vedere dimensional calapodul astfel încât acesta sa corespunda standardelor dimensionale în vigoare,

3. se delimitează suprafața posterioară a calapodului corespunzătoare retropiciorului,

4. se traseaza poziția axei mediotarsiene în funcție de orientarea rezultata în urma examenului biomecamc,

5. se torsionează partea posterioară a calapodului în jurul direcției axei mediotarsiene astfel încât bisectoarea suprafeței posterioare sa fie orientata la 8 grade valgus în plan frontal. In situația în care soluția software nu are funcții care sa permită o astfel de modificare se identifica acea funcție care poate permite o modificare cat mai apropiată în sensul dorit,

6. se realizează o netezire a zonei intermediare, de tranziție, cuprinsă între partea posterioară și partea anterioara a calapodului,

7. se modifica secțiunile pârtii posterioare, rotite astfel încât curba rezultată din intersecția suprafeței laterale a calapodului cu suprafața plantara sa fie echilibrata. Echilibrarea înseamnă ca punctele rezultate din intersecția secțiunilor frontale cu suprafața plantara sunt la aceeași înălțime fata de suprafața de sprijin,

8. fata de curba rezultata din intersecția suprafețelor laterala și plantara a calapodului se traseaza în interior o curba echidistanța cu aceasta la o distanța de 4 mm fata de partea mediala și 2 mm fata de partea laterala, denumita în continuare curba de delimitare. Aceasta distanța este calculata astfel încât centrele articulațiilor metatarso-falangiene sa se poziționeze pe linia de echilibru rezultata prin îndepărtarea pârtii concave a suprafeței plantare,

9. se îndepărtează virtual zona situata pe suprafața plantara a calapodului și mărginită la exterior de curba de delimitare descrisa la punctul 8,

10. se creeaza o suprafața mărginită la exterior de curba de deimitare avand ca și caracteristica principala planeitatea liniilor de contur 6 , fig.2, rezultate din intersecția secțiunilor frontale ale calapodului cu suprafața plantara,

11. se modifica perimetrele secțiunilor frontale astfel încât strângerea sa se încadreze între 1-3 mm în zona articulațiilor metatarso-falangiene și între 3-10 mm în zona delimitată de articulațiile metatarso-falangiene distal și articulația Chopart proximal,

12. calapodul astfel proiectat se compara virtual cu piciorul subiectului,

4/7

A Sucursala

t.C.F!

Λ A Buc.;j ^-2015--001801 3 -03- uii5

13. daca în urma comparației cu piciorul se constată faptul că morfologia calapodului corspunde prescripției se trece la realizarea calapodului real prin tehnologii de tip CAM. In caz contrar, procesul de modificare se reia pana ce se atinge gradul de corespondenta dorit între calapod și picior.

Claims (2)

1. Revendicări

   1. Metoda de proiectare a calapoadelor pentru încălțămintea terapeutică pe baza principiilor biomecanice, caracterizata prin aceea ca: /

   -secționarea pârtii concave a suprafeței plantare, a calapodului initial/de modificat la o distanța cuprinsa între 2-5 mm fata de curba care rezulta din intersecția sriprafetei plantare cu suprafața laterala a calapodului, masurata către interiorul suprafeței phmare,

   -torsionarea calapodului inițial în plan frontal, cu un unghi cup^ns între -15 și +15 grade, astfel încât bisectoarea suprafeței posterioare a calapodului sa fie orientata fata de suprafața de sprijin la un unghi egal cu valoarea unghiului ce ca<terizeaza poziția relaxata a calcaneului în poziție ortostatica bilaterala, pentru conditiUe patologice în care calcaneul nu poate adopta o poziție verticala, /

   -încovoierea calapodului inițial în plan transvers<cu un unghi cuprins între +5 și +45 grade în raport cu poziția axei articulației mediotarsiene determinata în cadrul examenului biomecanic, /

   -reducerea strângerii în zona articulatiej/metatarso-falangiene la o valoare minima cuprinsa în intervalul de 1-3 mm și transferul acestei strângeri în zona proximala articulațiilor metatarso-falangienecu valoficurpinseîntre3-10mm
2. 2. Metoda, conform revendicării 1 caracterizata prin aceea ca asigura:

   -funcționarea normala a mecaiusmului ‘scripete’ al piciorului prin poziționarea articulației metatarso-falangiene Lm același plan cu articulațiile metatarso-falangiene 2-5,

   -orientarea pârtii posterioare a calapodului în concordanta cu partea posterioara a piciorului în cazul în care papfea posterioara a piciorului nu poate adopta o postura verticala în timpul staticii sau în consuli dinamice,

   -o dinamica funcționala a articulațiilor metatarso-falangiene în plan frontal prin aplicarea unei strângeri minim^e în zona articulațiilor metatarso-falangiene în același timp cu aplicarea unei strângeri mai accentuate în zona dîntre articulațiile metatarso-falangiene și articulația Chopart,

   -o încovoiere fiziologica a calapodului în plan transversal în raport cu poziția axei mediotarsiene determinata în cadrul examenului biomecanic,

   -stabilitatea dispozitivelor medicale introduse în încălțămintea terapeutică,

   5/7

   13. daca în urma comparației cu piciorul se constata faptul că morfologia calapodului corspunde prescripției se trece la realizarea calapodului real prin tehnologii de tip CAM. In caz contrar, procesul de modificare se reia panșude se atinge gradul de corespondenta dorit între calapod și picior. /