RU183424U1 - Активный тяговый протез кисти - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и техническим средствам реабилитации пациентов. Активный тяговый протез кисти используется при полном или частичном отсутствии пальцев кисти при условии сохранения части ладони. Протез кисти приводится в действие движением лучезапястного сустава. Задачей предлагаемой полезной модели является создание надежного, бюджетного активного протеза кисти, обладающего базовой хватательной функцией и функцией тренировки мышц культи.Технический результат достигается за счет использования современных технологий 3D-печати, 3D-сканирования, компьютерного моделирования, а также применения особо прочных материалов (пластиков), легированных углеродом. Использование вышеперечисленных технологий и материалов позволило значительно снизить себестоимость изделия, уменьшить вес, увеличить прочность деталей и точность их изготовления, при этом сократить сроки индивидуального проектирования и производства протезного изделия. Упрощенное масштабирование, которое стало возможно благодаря использованию технологии компьютерного моделирования, а также низкая себестоимость позволит менять тяговый протез практически каждый год, что актуально для детей. Конструктивно предлагаемая полезная модель отличается от предшественников использованием шарового крепления вместо шарнирного между культеприемной гильзой и гильзой предплечья. Предложена конструкция пальцев протеза, которая содержит ограничитель, позволяющий более эффективно перераспределять нагрузку между деталями протеза. Протезу не требуется косметическая эластичная оболочка, т.к. он изготовлен при помощи технологии 3D-печати из однородного материала и имеет косметический внешний вид. Для лучшего захвата объектов увеличена длина пальцев протеза. 1 з.п. ф-лы.

Description

Кисть человека - это сложнейший инструмент, в случае утраты которого невозможно полностью восполнить все его функции даже при помощи самой современной и дорогой протезной продукции. К сожалению, большая часть выпускаемой в РФ протезов верхних конечностей - это косметические протезы, другими словами - обычные нефункциональные муляжи.

Современные бионические протезы рук разрабатываются исключительно для взрослых, это современные функциональные изделия, цена которых достигает 1.5-2.5 млн. руб. Протезирование рук осложнено у детей, так как в связи с быстрым ростом ребенка требуется частая смена протеза - не менее одного раза в год, что накладывает определенные ограничения на стоимость протеза, а подвижный образ жизни ребенка обуславливает повышенные требования к прочности протеза.

Главная задача, с которой должен справляться тяговый протез кисти - это хватательная функция. Однако помимо его основного предназначения есть еще несколько немаловажных функций:

1. Функция тренировки мышц культи. Если ребенок будет пользоваться только здоровой рукой, и не будет пользоваться мышцами культи, то развить эти мышцы в более взрослом возрасте будет очень сложно. Тяговый протез позволяет тренировать мышцы культи, более того, сила сгибания протеза может регулироваться.

2. Психологическая функция. Немаловажным является психологическое состояние пациента. Хорошо известны случаи суицида после ампутации, которая сопровождается тяжелейшей психологической травмой, тесно связанной с непониманием, а иногда даже травлей со стороны окружения, особенно это касается детей. Необходимо отвлечь внимание окружающих людей от физического недостатка человека. Отсюда следуют высокие требования к дизайну протеза: он должен выглядеть современно и технологично.

Поэтому тяговые протезы кисти являются практически безальтернативным решением для детей. Тяговый протез кисти приводится в действие движением лучезапястного сустава, что решает проблему с тренировкой мышц культи. Протезы данного типа можно изготовить при помощи технологии SD-печати, что значительно снижает их себестоимость.

Одни из первых тяговых протезов появились благодаря разработкам советского конструктора Григория Трофимовича Руденко еще в 1960-ых годах. Однако, в связи с недостатком финансирования протезы Руденко выпускались ограниченными, можно сказать даже штучными партиями и данное направление не получило своего развития. Более современные тяговые протезы кисти, полученные при помощи аддитивных технологий (3D-печати), появились благодаря разработкам Ричарда Ван Эса и Айвана Оуэна, которые ввели в эксплуатацию модель под названием "Robohand". Широкое распространение тяговые протезы получили благодаря благотворительной организации «Е-nable», которая на базе протеза "Robohand" разработала и ввела в эксплуатацию две новые модели - "Cyborg Beast" и "Raptor Hand". Вышеперечисленные модели тяговых протезов не отличаются элегантностью и имеют довольно примитивное устройство.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является полезная модель: активный протез кисти "Левша", патент РФ №156238, МПК A61F 2/54 опубликованная 10.11.2015 г. Главными недостатками данного протезного изделия являются:

1. При захвате объекта движение лучезапястного сустава происходит только в одной фиксированной плоскости, что обусловлено шарнирным соединением культеприемной гильзы с гильзой предплечья.

2. Некоторые детали протеза изготовлены из препрега, для обработки которого требуются дорогостоящая и сложная обработка при помощи специальных вакуумных печей.

3. Т.к. протез изготавливается из различных неоднородных материалов, то для придания протезу косметического вида приходится использовать дополнительную эластичную косметическую оболочку.

4. Разработчики протеза пытались вписать протез в габариты нормальной анатомии кисти. Однако в случае сгиба человеческой кисти в кулак, помимо пальцев сгибу подвергается также и часть ладони. Однако, в протезном изделии деталь ладони (в данном случае культеприемная гильза) всегда неподвижна и сгибу подвергаются только пальцы, длины которых оказывается недостаточной для успешного выполнения захвата объекта.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка дешевого и надежного тягового протеза кисти, в конструкции которого повышено удобство использования и прочность.

Технический результат достигается за счет того, что в известный активный протез кисти с сохранившейся или созданной хирургическим путем первого (большого) пальца, включающий гильзу предплечья шарнирно соединенную с культеприемной гильзой, выполненной по индивидуальному слепку руки пациента из композитного материала, манжету с возможностью ее крепления на руке и подвижные выполненные из пластичного материала протезы второго-пятого пальцев с индивидуальной приводной тягой, закрепленной одним концом в искусственном пальце, а другим - в проксимальной части гильзы предплечья с возможностью регулирования усилия схвата, и возможностью возврата каждого искусственного пальца в исходное положение за счет гибкой связи, соединяющая каждый искусственный палец с культиприемной гильзой внесены следующие конструктивные изменения: культеприемная гильза соединяется с гильзой предплечья через шаровое крепление, что позволяет увеличить количество степеней свободы лучезапястного сустава во время использования протеза, а конструкция искусственных пальцев, содержит ограничитель, позволяющий более эффективно перераспределять нагрузку между деталями протеза. Активный протез кисти предлагается изготавливать при помощи технологии 3D-печати, из прочного пластика, легированного углеродом благодаря чему протез имеет косметический вид и не требует использования дополнительной эластичной косметической оболочки. Схема разработанного тягового протеза представлена на фигуре 1:

1. Дистальная фаланга протеза пальца.

2. Проксимальная фаланга протеза пальца.

3. Металлический ограничитель.

4. Культеприемная гильза.

5. Отверстия для ленты Velcro.

6. Шаровое крепление.

7. Блок регулировки тросов.

8. Гильза предплечья.

Для индивидуального проектирования протеза получают 3D модель культи и части предплечья. Для этого при помощи альгината и гипса изготавливается высокоточный слепок части предплечья и культи. Затем при помощи профессионального лазерного сканнера получают пространственную полигональную модель слепка в цифровом виде с точностью 0,4 мм. Имея цифровой образ слепка культи кисти и части предплечья в CAD системах с высокой точностью моделируется тяговый протез, который учитывает анатомическую форму культи и части предплечья.

Предлагаемый тяговый протез работает следующим образом: культеприемная гильза (4), соединяется с гильзой предплечья (8) через шаровое крепление (6), на культеприемной гильзе (4) через металлические штифты шарнирно закреплены протезы пальцев, каждый из которых состоит из дистальной фаланги (1), проксимальной фаланги (2), и металлического ограничителя (3), проходящего через проксимальную фалангу (2) и закрепленного штифтами с культеприемной гильзой (4) и дистальной фалангой (1). Ограничитель (3) перераспределяет нагрузку между деталями протеза, а также ограничивает крайние положения пальцев протеза при сгибании и разгибании. В культеприемной гильзе (4) и гильзе предплечья (8), традиционно для этого типа протезов, предусмотрены отверстия (5) для ленты Velcro, при помощи которой протез крепится к культе и предплечью. Сгибание пальцев протеза осуществляется за счет движения лучезапястного сустава, при котором происходит натяжение тросов. Одни концы тросов закреплены на проксимальных фалангах (2), вторые зафиксированы в блоке регулировки тросов (7), который расположен на гильзе предплечья (8). Тросы проходят через специальные каналы в культеприменой гильзе (4). Предусмотрена возможность регулировки положения каждого пальца по отдельности. Пальцы протеза возвращаются в исходное положение при помощи резинового жгута. Существует возможность использования металлической пружины вместо жгута.

Claims (2)

1. Активный тяговый протез кисти для протезирования кисти с сохранившимся или созданным хирургическим путем первым (большим) пальцем, включающий гильзу предплечья, шарнирно соединенную с культеприемной гильзой, выполненной по индивидуальному слепку руки пациента из композитного материала, и подвижные, выполненные из пластичного материала протезы второго, третьего, четвертого и пятого пальцев, протезы пальцев шарнирно закреплены на культеприемной гильзе, протезы пальцев содержат индивидуальную приводную тягу, закрепленную одним концом в искусственном пальце, а другим - в проксимальной части гильзы предплечья с возможностью регулирования усилия схвата и возможностью возврата каждого искусственного пальца в исходное положение за счет гибкой связи, соединяющей каждый искусственный палец с культеприемной гильзой, отличающийся тем, что культеприемная гильза соединена с гильзой предплечья через шаровое крепление, конструкция искусственных пальцев содержит ограничитель, ограничивающий крайние положения пальцев протеза при их сгибании и разгибании.

2. Активный протез кисти по п. 1, отличающийся тем, что протез изготовлен при помощи технологии 3D-печати из пластика, легированного углеродом.

Images