RU2092134C1

RU2092134C1 - Method and orthopedic apparatus for effecting backward push by weakened muscles of lower extremity's distal part

Info

Publication number: RU2092134C1
Application number: RU93053129A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Фарбер; М.В. Пластинин; Л.А. Прозоровский-Ременников; А.И. Суховерхова
Original assignee: Центральный Научно-Исследовательский Институт Протезирования И Протезостроения
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: medical engineering; orthopedic prostheses (ortheses) and orthopedic prosthetics. SUBSTANCE: invention novelty of proposed method resides in increasing distance between hip joint and foot toes. For this purpose, ankle joint is blocked, knee joint is deblocked, followed by causing muscles to generate moment of force in hip joint. method is practised with help of orthopedic apparatus, novelty of which resides in that its knee joint is made of lock-less-type and knee joint center is shifted forwards to distance 0≅X≅5 cm in relation to axial lines of splints applied onto hip and shin. These two splints are connected with respected head pieces of knee joint's hip and shin splints. Apparatus also comprises metal insole provided with spring device adapted to accommodate toes, and with positioners adapted to cooperate with ribs formed on shin splints, clearance between shin splint and forward positioner ranging between 3 and 5 mm. EFFECT: invention permits to use healthy proximal muscles of invalid's leg for effecting backward push during walking and to minimize [physical effort required for this purpose. 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ортезам и ортезированию. The invention relates to medical equipment, namely to orthoses and orthoses.

Известен способ осуществления заднего толчка путем приложения активного момента в голеностопном сочленении и увеличении при этом расстояния P между тазобедренным суставом и носком стопы. Имеются технические устройства, работающие в соответствии с указанным способом (1). There is a method of performing a back push by applying an active moment in the ankle joint and increasing the distance P between the hip joint and the toe of the foot. There are technical devices that work in accordance with the specified method (1).

Недостатком указанного способа является то, что он не позволяет реализовать задний толчок при ослабленной дистальной части конечности, а также то, что способ является энергоемким, поскольку, как следует из биомеханики ходьбы, для нормализации локомоций путем создания момента в голеностопном сочленении требуются весьма приличные (до 30%) затраты энергии (2); это можно объяснить тем, что при увеличении с помощью предложенного способа расстояния P (см. фиг. 1 и 2) на нижнюю конечность действуют значительные усилия, превышающие вес человека, а "плечо", определяемое расстоянием от центра вращения голеностопного сочленения до линии действия вектора опорной реакции с учетом его точки приложения, относительно невелико. Поэтому при организации требуемого двигательного акта приходится затрачивать дополнительную мощность. The disadvantage of this method is that it does not allow to realize a back push with a weakened distal part of the limb, and also that the method is energy-intensive, since, as follows from the biomechanics of walking, very decent ones are required to normalize locomotion by creating a moment in the ankle joint (up to 30%) energy costs (2); this can be explained by the fact that when the distance P is increased using the proposed method (see Figs. 1 and 2), considerable efforts are exerted on the lower limb, exceeding the weight of the person, and the “shoulder”, determined by the distance from the center of rotation of the ankle joint to the line of action of the vector the support reaction, taking into account its point of application, is relatively small. Therefore, the organization of the required motor act has to expend additional power.

Задачей изобретения является осуществление заднего толчка при поражениях дистальной части нижней конечности путем создания возможности использования проксимальных мышц опорно-двигательного аппарата человека. The objective of the invention is the implementation of the posterior impulse in lesions of the distal part of the lower limb by creating the possibility of using the proximal muscles of the musculoskeletal system of a person.

Указанная задача решается за счет того, что блокируют голеностопное сочлнение, деблокируют сочленение, развивают мышцами момент сил в тазобедренном сочленении. This problem is solved due to the fact that they block the ankle joint, release the joint, develop the moment of force in the hip joint with muscles.

Известен ортопедический аппарат на нижнюю конечность, содержащий гильзы и шины бедра и голени, связанные коленным шарниром без замка, голеностопный шарнир с башмачком, выполненный в виде кинематической пары пятого класса и содержащий металлическую стельку (3). Known orthopedic apparatus on the lower extremity, containing sleeves and splints of the thigh and lower leg connected by a knee joint without a lock, an ankle joint with a shoe, made in the form of a fifth kinematic pair and containing a metal insole (3).

Недостатком известного ортопедического аппарата на нижнюю конечность является отсутствие элементов, обеспечивающих осуществление заднего толчка при ходьбе инвалида в аппарате, что, в свою очередь вызывает перегрузку опорно-двигательного аппарата инвалида. A disadvantage of the known orthopedic apparatus on the lower limb is the lack of elements that ensure the implementation of the back push when walking the disabled person in the device, which, in turn, causes overload of the musculoskeletal system of the disabled person.

Задачей изобретения является осуществление заднего толчка при ослаблении мышц дистальной части нижней конечности путем включения в работу проксимальных мышц нижней конечности, а также уменьшение мощности, развиваемой человеком для осуществления заднего толчка. The objective of the invention is the implementation of the backward push when weakening the muscles of the distal part of the lower limb by including the proximal muscles of the lower limb, as well as reducing the power developed by a person to perform the backward push.

Указанная задача в части устройства достигается тем, что коленный узел выполнен замково-беззамковым, центр коленного узла выполнен смещенным вперед на расстояние 0≅X≅5 см относительно осевых линий шин бедра и голени, соединенных с соответствующими головками шин коленного узла - головками шин бедра и голени, металлическая стелька снабжена пружинящим носковым устройством и упорами, установленными с возможностью взаимодействия с ребрами шин голени, причем зазор между шиной голени и передним упором находится в пределах 3-5 мм. This task in terms of the device is achieved by the fact that the knee assembly is made lockless, the center of the knee assembly is shifted forward by a distance of 0XX5 cm relative to the axial lines of the thigh and lower leg tires connected to the corresponding tire head of the knee node - the thigh tire heads and the lower leg, the metal insole is equipped with a springy toe device and stops installed with the possibility of interaction with the ribs of the lower leg tires, and the gap between the lower leg tire and the front stop is within 3-5 mm.

Кроме того, коленный узел содержит ширнирно соединенные головки шин бедра и голени, подпружиненный упор, барабан с выемкой и окном, крепежную головку, первую и вторую зажимные головки, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины голени, головка шины бедра выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, охватывающего окном подпружиненный упор, а выемкой первую (внутреннюю) зажимную головку, и размещенного на фигурном выступе головки шины голени, являющимся первой крышкой коленного узла, вторая крышка которого съемная и прикреплена к крепежной головке, первой и второй зажимным головкам, у внутренних поверхностей обеих крышек помещены первая и вторая эластичные прокладки, третьей эластичной прокладкой снабжено окно барабана. In addition, the knee assembly includes hingedly connected heads of the thigh and lower leg tires, a spring-loaded stop, a drum with a recess and a window, a fastening head, first and second clamping heads, which are mounted together with a spring-loaded stop on the figured protrusion of the lower leg head, the thigh tire head is ring-shaped with the possibility of rotation around the drum, covering the window with a spring-loaded stop, and with a recess, the first (inner) clamping head, and placed on the curved protrusion of the tibial head, which is the first knee cap evil second cover which is removable and is fixed to the mounting head, the first and second clamping heads, at the inner surfaces of the two lids are placed first and second elastic spacers, the third elastic gasket is provided with a drum screen.

Также в коленном узле первая (внутренняя) и вторая (наружная) зажимные головки снабжены лысками. Also in the knee assembly, the first (inner) and second (outer) clamping heads are provided with flats.

Кроме того, в коленном узле центр первой (внутренней) зажимной головки находится на расстоянии 0,5-1,0 мм от осевой линии, на которой расположены центры подпружиненного упора и второй зажимной головки. In addition, in the knee assembly, the center of the first (inner) clamping head is located at a distance of 0.5-1.0 mm from the center line on which the centers of the spring-loaded stop and the second clamping head are located.

Также металлическая стелька голеностопного узла снабжена пружинящим носковым устройством в виде присоединенного к стельке хвостовика, в передней части которого укреплены 2-3 пластины из пружинящей стали, составляющие рессору. Also, the metal insole of the ankle assembly is equipped with a springy toe device in the form of a shank attached to the insole, in the front of which 2-3 spring steel plates are fixed that make up the spring.

Совокупность приведенных признаков для обеспечения реализации заднего толчка в науке и технике до даты подачи заявки не обнаружена, что соответствует требованию "новизна". The totality of the above characteristics to ensure the implementation of the back shock in science and technology before the filing date of the application is not found, which meets the requirement of "novelty."

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Инвалид Си-ов ранее пользовался беззамковым ортопедическим аппаратом типа АН8-01, состоявшим из металлического каркаса, гильз голени и бедра, башмака, пояса и кожаного вертлуга (диагноз: вялый паралич дистального отдела правой нижней конечности). Disabled Si-s previously used a lockless orthopedic device such as AN8-01, which consisted of a metal frame, shin and hip liners, shoe, belt and leather swivel (diagnosis: flaccid paralysis of the distal right lower limb).

Ему был изготовлен экспериментальный ортопедический аппарат с новым коленным модульным узлом с автоматической бесступенчатой фиксацией, с относом центра КШ вперед на 2,5 см, поскольку инвалид имел укорочение пораженной правой нижней конечности 3 см, был использован при сборке ортопедического аппарата голеностопный модуль 0700 с расположением оси ГСШ под металлической стелькой (под сводом стопы), к стельке было присоединено рессорное пружинящее носковое устройство. После нескольких недель эксплуатации экспериментального ортопедического аппарата инвалид Си-ов отмечает, что ему пользоваться этим аппаратом намного легче, чем прежним (АН8-01): меньше тратится сил на осуществление заднего толчка, легко блокируется голеностопное сочлнение, легко идет разблокировка коленного сочленения, коленный шарнир работает четко на заклинивание (фиксацию) и на разблокировку шарнира (расфиксация); пружинящее носковое устройство помогает осуществлять задний толчок и перенос пораженной конечности в экспериментальном ортопедическом аппарате. Субъективно инвалид чувствует, что энергозатрат на эксплуатацию ортопедического аппарата идет меньше, чем на эксплуатацию прежнего аппарата, мышцы тазобедренного сустава (поксимальный отдел пораженной конечности) стали крепче, лучше "работают". He made an experimental orthopedic apparatus with a new knee modular assembly with automatic stepless fixation, with a KS center forward 2.5 cm forward, since the disabled person had a 3 cm shortened right lower limb, was used to assemble the orthopedic apparatus ankle module 0700 with the axis GSH under the metal insole (under the arch of the foot), a spring spring sock device was attached to the insole. After several weeks of operation of the experimental orthopedic device, a disabled person C-s notes that it is much easier for him to use this device than the previous one (AN8-01): less effort is spent on the back push, the ankle joint is easily blocked, the knee joint is easily unlocked, the knee joint It works clearly for jamming (fixing) and unlocking the hinge (unlocking); a springy toe device helps to carry out the rear push and transfer of the affected limb in an experimental orthopedic apparatus. Subjectively, the disabled person feels that the energy consumption for the operation of the orthopedic apparatus is less than for the operation of the previous apparatus, the muscles of the hip joint (the paximal part of the affected limb) have become stronger, work better.

На фиг. 1 изображено взаимное схематическое расположение (в сагиттальной плоскости) основных элементов ортопедического аппарата на нижнюю конечность в момент нахождения условного центра тазобедренного сустава и центра голеностопного шарнира на одной вертикали; на фиг. 2 то же, в момент заднего толчка; на фиг. 3 общий вид ортопедического аппарата (вид сбоку); на фиг. 4 пружинящее носковое устройство; на фиг. 5 общий вид коленного узла ортопедического аппарата (вид сбоку), где изображено положение головок шин бедра и голени (верхняя крышка и эластичная (второпластовая) прокладка условно не показаны) коленного узла ортопедического аппарата, надетого на пораженную конечность пациента, при вертикальном положении ортезированной конечности без нагрузки в фазу заднего толчка (начало фазы переноса); на фиг. 6 то же, но для положения "стоя" в фазу опоры и с нагрузкой; на фиг. 7 отдельные элементы, коленного узла верхняя, нижняя крышки, барабан, головка шины бедра, верхняя и нижняя эластичные (фторопластовые прокладки). In FIG. 1 shows a mutual schematic arrangement (in the sagittal plane) of the main elements of the orthopedic apparatus on the lower limb at the time of finding the conditional center of the hip joint and the center of the ankle joint on one vertical; in FIG. 2 the same, at the moment of a back push; in FIG. 3 general view of the orthopedic apparatus (side view); in FIG. 4 springy sock device; in FIG. 5 is a general view of the knee assembly of the orthopedic apparatus (side view), which shows the position of the heads of the thigh and lower leg splints (the upper cover and elastic (second-layer) spacer are not shown conventionally) of the knee assembly of the orthopedic apparatus worn on the affected limb of a patient, with the orthopedic limb vertical loads in the back shock phase (the beginning of the transfer phase); in FIG. 6 the same, but for the standing position in the support phase and with the load; in FIG. 7 individual elements, knee assembly upper, lower covers, drum, thigh splint, upper and lower elastic (fluoroplastic gaskets).

На фиг. 1 и 2 введены следующие обозначения: голеностопный шарнир 1, плюснефаланговый сустав 2, коленный шарнир 3, тазобедренный сустав 4. Суть заднего толчка, осуществляемого пораженной конечностью с надетым на нее ортопедическим аппаратом, состоит в увеличении расстояния между условным центром тазобедренного сустава и точкой опоры, которой в момент заднего толчка оказывается плюснефаланговый сустав (сочленение) 2 (см. фиг. 2). Это достигается соответствующим взаимным расположением элементов ортопедического аппарата. Взаимное расположение этих элементов в статике (сагиттальная плоскость) показано на фиг. 1, из рассмотрения которой видно, что в треугольнике с вершинами 2, 3 и 4 сторона P меньше суммы двух других сторон. Вес инвалида, приложенный к точке 4 и действующий вертикально вниз, создает относительно коленного шарнира 3 момент силы, направленной (см. фиг. 2) против часовой стрелки, это способствует при разблокировании коленного шарнира сгибанию пораженной конечности в ортопедическом аппарате, уменьшая расход энергии на выполнение этого перемещения. In FIG. 1 and 2, the following designations are introduced: ankle joint 1, metatarsophalangeal joint 2, knee joint 3, hip joint 4. The essence of the back push carried out by the affected limb with the orthopedic apparatus put on it is to increase the distance between the conditional center of the hip joint and the fulcrum, which at the time of the posterior shock is the metatarsophalangeal joint (joint) 2 (see Fig. 2). This is achieved by the corresponding mutual arrangement of the elements of the orthopedic apparatus. The relative position of these elements in statics (sagittal plane) is shown in FIG. 1, from the consideration of which it can be seen that in a triangle with vertices 2, 3, and 4, side P is less than the sum of the other two sides. The weight of the disabled person, applied to point 4 and acting vertically downwards, creates a counterclockwise moment of force relative to the knee hinge 3 (see Fig. 2), this helps to flex the affected limb in the orthopedic apparatus when the knee hinge is unlocked, reducing energy consumption for performing this move.

Ортопедический аппарат на нижнюю конечность для осуществления способа реализации заднего толчка содержит металлическую стельку 5, упоры 6, пружинящее носковое устройство 7, хвостовик 8, шины голени 9, шины бедра 10, коленный узел 3, который включает головку шины бедра 11, головку шины голени 12, барабан 13, упор 14, первую (внутреннюю) зажимную головку 15, вторую (наружную) зажимную головку 16, пружину 17, головку крепежную 18, эластичную (резиновую) прокладку 19, окно 20, выемку 21, первую крышку 22, первую эластичную (фторопластовую) прокладку 23, вторую крышку 24, вторую эластичную (фторопластовую) прокладку 25. An orthopedic apparatus for a lower limb for implementing a method of implementing a back push includes a metal insole 5, stops 6, a springy toe device 7, a shank 8, shin splints 9, thigh splints 10, a knee assembly 3 that includes a thigh splint head 11, a shank splint head 12 , drum 13, emphasis 14, first (inner) clamping head 15, second (outer) clamping head 16, spring 17, mounting head 18, elastic (rubber) gasket 19, window 20, recess 21, first cover 22, first elastic ( fluoroplastic) gasket 23, the second cover 2 4, the second elastic (PTFE) gasket 25.

Гильзы, голени, бедра, башмачок ("гильза" стопы), кожаные пояс и вертлуг на фиг. 3 условно не показаны. Sleeves, lower legs, hips, shoe (foot “sleeve”), leather belt and swivel in FIG. 3 conventionally not shown.

Предлагаемый коленный узел, будучи помещен в ортопедический аппарат на нижнюю конечность согласно назначению врача-ортопеда, функционирует следующим образом. The proposed knee node, being placed in an orthopedic apparatus on the lower limb according to the appointment of an orthopedic surgeon, operates as follows.

Головка шины бедра 11 и головка шины голени 12 кинематически соединены между собой промежуточным звеном барабаном 13, который устанавливается на фигурном выступе головки шины голени 12, являющимся первой крышкой 22 коленного узла, на которой запрессованы упор 14 и первая (внутренняя) и вторая (наружная) зажимные головки 15 и 16. Эти элементы имеют цилиндрическую форму и расположены так, что центры второй зажимной головки 16 упора 14 и центр барабана 13 находятся на одной прямой. Центр первой (внутренней) зажимной головки 15 смещен относительно этой прямой в сторону движения головки шины бедра 11 по часовой стрелке на величину 0,1-1,0 мм с целью обеспечения надежной фиксации коленного узла. С этой же целью на зажимных головках 15 и 16 сделаны лыски в кинематически обоснованных местах. The head of the thigh tire 11 and the head of the shin tire 12 are kinematically connected to each other by an intermediate link drum 13, which is mounted on the figured protrusion of the shin tire head 12, which is the first cover 22 of the knee assembly, on which the stop 14 and the first (internal) and second (external) are pressed clamping heads 15 and 16. These elements have a cylindrical shape and are located so that the centers of the second clamping head 16 of the stop 14 and the center of the drum 13 are on a straight line. The center of the first (inner) clamping head 15 is offset relative to this straight line in the direction of movement of the head of the tire of the thigh 11 clockwise by a value of 0.1-1.0 mm in order to ensure reliable fixation of the knee assembly. For the same purpose, flats were made on the clamping heads 15 and 16 in kinematically sound places.

Внутренняя поверхность кольца головки шины бедра 11, будучи при сборке коленного узла надета на барабан 13 должна легко, но без люфта вращаться вокруг барабана 13 в тех пределах, которые обусловлены конструкцией коленного узла, что в свою очередь определено физиологическим состоянием коленного сустава и окружающих его мышц пораженной конечности пациента; в корпусе барабана 13 имеется окно 20, в которое при сборке коленного узла должны быть вставлены кроме упора 14 еще и пружина 17, и эластичная (резиновая) прокладка 19; первая (внутренняя) зажимная головка 15 и вторая (наружная) зажимная головка 16 снабжены резьбовыми отверстиями, при помощи которых и соответствующими винтами крепится вторая крышка 24, не дающая возможности сойти при вращении кольцу головки шины бедра 11 с барабана 13. Таким образом, у головок шин бедра 11 и голени 12 остается возможность двигаться друг относительно друга только за счет скольжения внутренней поверхности кольца головки шины бедра 11 по наружной цилиндрической поверхности барабана 13; эффект скольжения со стороны взаимодействующих поверхностей кольца головки шины бедра 11 и барабана 13 усиливается размещением с внутренних сторон первой и второй крышек 22 и 24 соответственно первой и второй эластичных, например фторопластовых, прокладок 23 и 25. The inner surface of the ring of the head of the tire of the thigh 11, being put on the drum 13 during assembly of the knee assembly, should easily but without play rotate around the drum 13 to the extent determined by the design of the knee assembly, which in turn is determined by the physiological state of the knee joint and the muscles surrounding it the affected limb of the patient; in the drum body 13 there is a window 20 into which, when assembling the knee assembly, in addition to the stop 14, a spring 17 and an elastic (rubber) gasket 19 must be inserted; the first (inner) clamping head 15 and the second (outer) clamping head 16 are provided with threaded holes, with which the second cover 24 is fastened with the corresponding screws, which prevents the thigh tire head ring 11 from coming off the drum 13. Thus, the heads have tires of the thigh 11 and lower leg 12, it remains possible to move relative to each other only by sliding the inner surface of the ring of the head of the tire of the thigh 11 on the outer cylindrical surface of the drum 13; the sliding effect on the side of the interacting surfaces of the ring of the head of the tire of the thigh 11 and the drum 13 is enhanced by placing on the inner sides of the first and second covers 22 and 24, respectively, the first and second elastic, for example fluoroplastic, gaskets 23 and 25.

В корпус головки шины голени 12 (на первой крышке 22) запрессована еще одна головка крепежная 18, в которой также есть резьбовое отверстие для осуществления дополнительного крепежа второй крышки 24 к корпусу головки шины голени 12 с помощью соответствующего крепежного винта. Another head fastening 18 is pressed into the shin tire head housing 12 (on the first cover 22), in which there is also a threaded hole for additional fastening of the second cover 24 to the shin tire head housing 12 with the corresponding fixing screw.

При отсутствии нагрузки на ортезированную ногу (например в момент заднего толчка, в самом начале фазы переноса) пружина 17, являющаяся пружиной сжатия, давит на упор 14 и этим жестко прижимает к нему через эластичную (резиновую прокладку) 19 соответствующую часть окна 20 в корпусе барабана 13. В итоге воображаемая прямая, проходящая через центр второй (наружной) зажимной головки 16 и центр упора 14, будет проходить и через центр 0₁ барабана 13 (см. фиг. 5). В этот момент конструкционный зазор между первой и второй зажимными головками 15 и 16 будет больше, чем толщина кольцеобразной части головки шины бедра 11 в зазоре между казанными выше первой и второй зажимными головками 15 и 16. Величина Δ C B (см. фиг. 5) и соответствует интервалу 0,4.0,65 мм. Это дает возможность свободного поворота головки шины бедра 11 фактически вокруг центра О₁ центра барабана 13. В таком состоянии своего механизма коленный узел находится в фазе начала заднего толчка и переноса, аналогичное состояние механизма коленного узла может наблюдаться и при положении пациента "стоя", при котором вся нагрузка перенесена на здоровую (без ортопедического аппарата) ногу, а ортезированная конечность (в аппарате) находится как бы во "взвешенном" состоянии. Также, если бедро при этом слегка отведено назад, то механизм коленного узла принимает положение, изображенное на фиг. 5. В фазу споры (см. фиг. 6 и для сравнения фиг. 5) головка шины бедра 11 под действием веса инвалида, распределяющегося и на ортезированную конечность, опускается вниз и соответствующими частями цилиндрических поверхностей первой (внутренней) зажимной головки 15 и упора 14 давит на соприкасающиеся с ними элементы конструкции коленного узла: первая (внутренняя) зажимная головка 15 в точке 0₂ на твердую внутреннюю поверхность кольцевого отверстия в головке шины бедра 11, а упор 14 давит на пружину 17. В точке 0₂ возникает сила трения, не дающая свободно поворачиваться головке шины бедра 11 вокруг барабана 13. С дальнейшим увеличением прилагаемой силы в точке 0₂ возникает сильное торможение, и кольцеобразная часть головки шины бедра 11 вместо того, чтобы опускаться или поворачиваться вокруг барабана 13, начинает перемещаться только со стороны упора 14 вокруг точки 0₂ как мгновенного центра вращения. Одновременно на определенном очень малом участке внутренней поверхности кольцевого отверстия головки шины бедра 11 происходит перемещение этой поверхности относительно точки 0₂ зажимной головки 15 вместе с барабаном 13 вокруг центра 0₃. Происходит проскальызвание в районе точки 0₂ и при этом в первый момент действия силы тяжести инвалида (ортопедический аппарат, надетый на пораженную конечность, воспринимает часть веса инвалида в фазу споры), точка 0₂ перемещается по поверхности кольцевого отверстия в головке шины бедра 11 на очень малую величину. Когда действие силы тяжести (веса) достигает максимума, точка 0₂ фиксируется окончательно, и условно вокруг нее барабан 3 (за счет конструктивных зазоров механизма) вместе со своим центром 0₁ смещается по часовой стрелке (см. фиг. 6), в то же время соответствующий наружный участок кольцеообразной части головки шины бедра 11 упирается в край лыски наружной зажимной головки 16. Таким образом, часть кольцеобразного участка головки шины бедра 11 зажимается между краями лысок двух специально предназначенных для этого, первой и второй, зажимных головок 15 и 16, и заклинивается. При этом обеспечивается надежная спороспособность ортезированой конечности.In the absence of load on the orthopedic leg (for example, at the moment of the back push, at the very beginning of the transfer phase), the spring 17, which is the compression spring, presses on the stop 14 and thereby rigidly presses the corresponding part of the window 20 in the drum body through the elastic (rubber gasket) 19 13. As a result, an imaginary straight line passing through the center of the second (outer) clamping head 16 and the center of the stop 14 will also pass through the center 0 _{1 of the} drum 13 (see Fig. 5). At this point, the structural clearance between the first and second clamping heads 15 and 16 will be greater than the thickness of the annular portion of the thigh tire head 11 in the gap between the first and second clamping heads 15 and 16 shown above. The value Δ CB (see FIG. 5) and corresponds to an interval of 0.4.0.65 mm. This makes it possible to freely turn the head of the tire of the thigh 11 practically around the center О _{1 of the} center of the drum 13. In this state of its mechanism, the knee assembly is in the phase of the beginning of the back push and transfer, a similar state of the mechanism of the knee assembly can also be observed when the patient is standing, in which the entire load is transferred to a healthy leg (without orthopedic apparatus), and the orthopedic limb (in the apparatus) is in a “suspended" state. Also, if the hip is slightly retracted, the knee assembly mechanism assumes the position shown in FIG. 5. In the spore phase (see Fig. 6 and for comparison of Fig. 5), the head of the thigh tire 11 under the influence of the weight of the disabled person, which is also distributed on the orthopedic limb, goes down and the corresponding parts of the cylindrical surfaces of the first (inner) clamping head 15 and stop 14 presses on the structural elements of the knee assembly in contact with them: the first (inner) clamping head 15 at point 0 ₂ on the hard inner surface of the annular hole in the head of the thigh tire 11, and the stop 14 presses on the spring 17. At point 0 ₂ there is friction force, not giving freely Dial Rotate the femoral head tire 11 around the drum 13. With a further increase of the applied force at the point of 0 _2, a strong inhibition of the thigh and the annular tire head 11 instead lowered or rotated around the drum 13 only starts to move from the lock 14 about the point 0 ₂ as an instantaneous center of rotation. At the same time, on a very small area of the inner surface of the annular hole of the head of the tire of the thigh 11, this surface moves relative to the point 0 _{2 of the} clamping head 15 together with the drum 13 around the center 0 ₃ . Slippage occurs in the region of point 0 _2, and at the same time, at the first moment of the gravity of the disabled person (the orthopedic apparatus worn on the affected limb perceives part of the weight of the disabled person in the spore phase), point 0 ₂ moves along the surface of the annular hole in the head of the hip tire 11 to a very small size. When the action of gravity (weight) reaches its maximum, point 0 ₂ is finally fixed, and conditionally around it, drum 3 (due to constructive clearances of the mechanism) together with its center 0 ₁ moves clockwise (see Fig. 6), at the same time, the corresponding outer portion of the annular portion of the head of the tire of the thigh 11 abuts against the edge of the flats of the outer clamping head 16. Thus, the portion of the annular portion of the head of the tire of the thigh 11 is clamped between the edges of the flats of the two clamping heads specially designed for this purpose to 15 and 16, and wedged. This ensures reliable spore ability of the orthopedic limb.

Таким образом, коленный узел, представленный в заявке, является как бы беззамковым (когда пораженная конечность в надетом на нее ортопедическим аппарате находится как бы во "взвешенном" состоянии, т.е. нагрузка, направленная вдоль оси шины бедра к центру коленного узла, не подается и соответственно узел не заклинивается, а может беспрепятственно обеспечивать вращение головки шины бедра относительно головки шины голени), но, в то же время он является и замковым, т.е. обеспечивающим замыкание (заклинивание) - прекращение вращения (головки) шины бедра относительно (головки) шины голени при подаче нагрузки, направленной вдоль оси шины бедра к центру коленного узла, например, в фазу опоры, хотя в принципе эту нагрузку можно подать при необходимости в любой нужный момент (при ходьбе по лестнице, по неровной или скользкой поверхности) с целью обеспечения так называемой подкосоустойчивости страховки от падения. Thus, the knee assembly presented in the application is as if lockless (when the injured limb in the orthopedic apparatus put on it is in a “suspended” state, that is, the load directed along the axis of the femoral tire to the center of the knee assembly is not and, accordingly, the assembly is not jammed, but can freely provide rotation of the femoral head relative to the tibial head), but at the same time it is also locking, i.e. providing closure (jamming) - the termination of rotation (of the head) of the thigh tire relative to the (head) of the tibial tire when applying a load directed along the axis of the thigh tire to the center of the knee assembly, for example, in the support phase, although in principle this load can be applied if necessary at any the right moment (when walking up the stairs, on an uneven or slippery surface) in order to ensure the so-called under-stability of the fall insurance.

В предлагаемом аппарате осуществлен также вынос центра коленного шарнира вперед, учитывая, что замыкание данного коленного узла, например опоры, в любой необходимый момент обеспечивает практически мгновенно желаемую подкосоустойчивость. In the proposed apparatus, the center of the knee hinge is also carried forward, given that the closure of this knee assembly, for example, the support, at any necessary time provides almost instantly the desired strut resistance.

Традиционно беззамковые (т. е. с беззамковым коленным узлом) ортопедические аппараты могут собираться либо по т.н. "нулевой" схеме, когда центры тазобедренного, коленного и голеностопного шарниров (ТБШ, КШ и ГСШ) совпадают с условными центрами соответствующих крупных суставов нижней конечности (тазоберденным, коленным и голеностопным) ТБС, КС и ГСС, либо по т.н. "схеме ЦНИИПП", где центры ТБШ и ГСШ выносят вперед на 1-2 см по отношению к условным центрам ТБС и ГСС; как правило при "нулевой" схеме сборки ортопедического аппарата центр КШ относят назад относительно условного центра КС для обеспечения необходимой подкосоустойчивости. Traditionally, lockless (i.e., with a lockless knee assembly) orthopedic devices can be assembled either according to the so-called "zero" scheme, when the centers of the hip, knee and ankle joints (TBS, KSh and GSSh) coincide with the conditional centers of the corresponding large joints of the lower limb (hip, knee and ankle) TBS, KS and GSS, or the so-called "TsNIIPP scheme", where the centers of TBS and GSSh are carried forward 1-2 cm forward in relation to the conditional centers of TBS and GSS; as a rule, with a “zero” orthopedic apparatus assembly scheme, the KS center is carried back relative to the conditional center of the KS in order to provide the necessary sub-stability.

Диапазон смещения центра коленного аппарата подробно описан в (4). Во всех существующих конструкциях беззамковых аппаратов относ центра коленного шарнира (КШ) от условного центра коленного сустава (КС) делался назад (из соображений обеспечения подкосоустойчивости), диапазон же относа определялся эмпирически и, как правило, произвольно. Относ центра КШ от условного центра КС вперед в коленном узле по данной заявке проводится исходя из критерия минимума энергозатрат (см. 4), а верхняя граница диапазона определяется из соображений косметичности (важно, чтобы корпус коленного узла не выступал далеко вперед и не был бы виден под одеждой, например под брюками). Сам же коленный узел по своей сути при приложении инвалидом нагрузки, направленной вдоль оси бедра по направлению к центру коленного узла, мгновенно самофиксирует (заклинивается), тем самым обеспечивая требуемую подкосоустойчивость. The range of displacement of the center of the knee apparatus is described in detail in (4). In all existing designs of lockless devices, the relative center of the knee hinge (KS) from the conditional center of the knee joint (KS) was made backwards (for reasons of ensuring under-stability), the range of the relative was determined empirically and, as a rule, arbitrarily. The relocation of the center of the CW from the conditional center of the CW forward in the knee node according to this application is based on the criterion of minimum energy consumption (see 4), and the upper limit of the range is determined for reasons of cosmeticity (it is important that the body of the knee node does not protrude far ahead and is not visible under clothing, such as under trousers). The knee node itself, by its very nature, when a disabled person applies a load directed along the axis of the thigh towards the center of the knee node, instantly self-fixes (wedges), thereby ensuring the required sub-stiffness.

В предлагаемом ортопедическим аппарате металлическая стелька 5 снабжена пружинящим носковым устройством 7 (фиг. 4), обеспечивающим рекуперацию энергии в фазу заднего толчка и после деблокировки (расфиксации) коленного узла 3 (после снятия нагрузки) в свободный перенос ноги в ортопедическим аппарате. In the proposed orthopedic apparatus, the metal insole 5 is equipped with a springy toe device 7 (Fig. 4), which provides energy recovery in the phase of the back push and after the release (release) of the knee assembly 3 (after unloading) into the free transfer of the leg in the orthopedic apparatus.

Упорами 6, установленными с возможностью взаимодействия с ребрами шин голени, могут в частности быть упоры голеностопного узла 0700, выпускаемого ММОЗ имени Н.А. Семашко (теперь МПО "Металлист"). На фиг. 3 центр голеностопного шарнира (ГСШ) не совпадает с центром голеностопного сустава (ГСС); голеностопный узел 0700 состоит из литого корпуса с упорами и с отверстием для оси, снизу заклепками присоединенного к металлический стельке, а ось с обоих концов прикреплена к шинам голени внутренней (медиальной) и наружной (латеральной) /5/. На фиг. 3 утрированно показан относ центра коленного шарнира (КШ) относительно условного центра коленного сустава (КС); относ обозначен на фиг. 3 символом "Х", условный центр КС находится на пересечении осевой линии (линии Микулича см. например, /6/ и горизонтальной линии, проведенной через центр КШ перпендикулярно линии Микулича. The stops 6, which are installed with the possibility of interaction with the ribs of the shin splints, may in particular be the stops of the ankle assembly 0700, manufactured by M.A. N.A. Semashko (now MPO Metallist). In FIG. 3 the center of the ankle joint (GSH) does not coincide with the center of the ankle joint (GSS); the ankle assembly 0700 consists of a cast body with stops and with a hole for the axis, bottom riveted to a metal insole, and the axis at both ends is attached to the shin splints of the inner (medial) and outer (lateral) / 5 /. In FIG. 3 exaggerated shown relative to the center of the knee hinge (KS) relative to the conditional center of the knee joint (KS); the relative is indicated in FIG. 3 by the symbol "X", the conditional center of the CS is located at the intersection of the center line (for the Mikulich line, see, for example, / 6 / and the horizontal line drawn through the center of the CS perpendicular to the Mikulich line.

При перекате в голеностопном шарнире (ГСШ) имеется свободная подвижность. Работают тазобедренный сустав (ТБС), коленный сустав (КС), "схваченный" коленным шарниром (КШ) ортопедического аппарата (см. фиг. 2). Зазор (промежуток) "Д" (см. фиг. 3) между шиной голени и передним упором, установленным на металлической стельке, выбран так, что в определенный момент времени поворот шины относительно стельки прекращается, срабатывает упор, установленный на металлической стельке. Проксимальное звено ортопедического аппарата движется по инерции, после фазы заднего толчка начинается фаза переноса пораженной нижней конечности в ортопедическом аппарате. Зазор "Д" на фиг. 3 изображен утрированно. Роль зазора Д состоит в ограничении тыльного и подошвенного сгибания при разных фазах положения пораженной конечности с надетым на нее ортопедическим аппаратом, а также для улучшения заднего толчка. When rolling in the ankle joint (GSH) there is free mobility. The hip joint (TBS), the knee joint (KS), "grabbed" by the knee joint (KS) of the orthopedic apparatus (see Fig. 2) work. The gap (gap) "D" (see Fig. 3) between the lower leg tire and the front stop mounted on the metal insole is selected so that at a certain point in time the tire rotates relative to the insole, the stop mounted on the metal insole is triggered. The proximal link of the orthopedic apparatus moves by inertia, after the back shock phase, the phase of transfer of the affected lower limb in the orthopedic apparatus begins. The clearance "D" in FIG. 3 is shown exaggerated. The role of the gap D is to limit the back and plantar flexion at different phases of the position of the affected limb with an orthopedic apparatus put on it, as well as to improve the back push.

При использовании обычного беззамкового аппарата (как, например, в прототипе) реализация заднего толчка осуществляется таким образом, что опорная реакция в указанный период значительно меньше нормы. В предложенном техническом решении за счет изменения кинетического момента при разблокировании коленного сочленения, в соответствии с законами механики, увеличивается вертикальная составляющая опорной реакции. Для усиления эффекта необходимо коленный шарнир (КШ) ортопедического аппарата выносить вперед на указаний в зачвке диапазон. В противном случае перемещение условного центра тазобедренного сустава будет осуществлять не по нарастающей, а по ниспадающей траектории (имеется в виду движение в фазу опоры). Развитие мышцами момента сил в тазобедренном сочленении идет на увеличение кинетического момента, что в конечном счете вызывает усиление заднего толчка, т.е. "работает на цель". В этом "направлении" "работает" и пружинящее носковое устройство 7, будучи хвостовиком 8 прикреплено к металлической стельке 5. В фазу заднего толчка рессора, плавно изгибаясь в области плюснефалангового сочленения (поз. на фиг. 1 и 2), рекуперирует энергию в ортопедическом аппарате. В определенную четко заданную фазу шага вектор силы смещается из заданного относительно коленного шарнира положения вперед. При этом меняется знак момента сил и происходит разблокирование коленного шарнира. When using a conventional lockless apparatus (as, for example, in the prototype), the backward push is implemented in such a way that the support reaction in the indicated period is much less than the norm. In the proposed technical solution, due to a change in the kinetic moment when the knee joint is unlocked, in accordance with the laws of mechanics, the vertical component of the support reaction increases. To enhance the effect, it is necessary to move the knee joint (KS) of the orthopedic apparatus forward to the indications in the set range. Otherwise, the displacement of the conditional center of the hip joint will be carried out not along the increasing, but on the falling path (meaning movement to the support phase). The development of moment of force by the muscles in the hip joint increases the kinetic moment, which ultimately causes an increase in the back push, i.e. "works for the goal." In this "direction", the springy toe device 7 also works, being a shank 8 attached to the metal insole 5. During the phase of the rear push, the spring, smoothly bending in the region of the metatarsophalangeal joint (pos. In Figs. 1 and 2), recovers energy in the orthopedic apparatus. In a certain clearly defined phase of the step, the force vector is shifted forward from the position relative to the knee joint. In this case, the sign of the moment of forces changes and the knee joint is unlocked.

Применение предложенного способа реализации заднего толчка и ортопедического аппарата для его осуществления дает возможность использовать работу проксимальных мышц (при ослаблении мышц дистальной части нижней конечности), а также уменьшить мощность, развиваемую инвалидом для осуществления заднего толчка. The application of the proposed method for the implementation of the posterior jerk and orthopedic apparatus for its implementation makes it possible to use the work of the proximal muscles (when the muscles of the distal part of the lower limb are weakened), and also to reduce the power developed by the disabled person for the implementation of the back jerk.

Источники информации:
1. SU, авторское свидетельство 835441, кл. A 61 F 5/01, 1981.Information sources:
1. SU, copyright certificate 835441, cl. A 61 F 5/01, 1981.

2. Кужекин А. П. Биомеханические и энергетические обоснования характеристик активных элементов протезов бедра в кн. "Медицинская биомеханика", т. III, Рига, 1986, с. 195-200. 2. Kuzhekin AP Biomechanical and energy studies of the characteristics of the active elements of hip prostheses in the book. "Medical Biomechanics", vol. III, Riga, 1986, p. 195-200.

3. Справочник по протезированию. / Под ред. Филатова В.И. Л.Медицина, 1978, с.212, 3-й абзац сверху (аппарат АН8-01) и рис. 117, "г" с.211 (аналог устройства). 3. Handbook of prosthetics. / Ed. Filatova V.I. L.Meditsina, 1978, p.212, 3rd paragraph from above (AN8-01 apparatus) and Fig. 117, "g" p. 211 (analogue device).

4. Фабер Б.С.и др. Исследование влияния схемы построения ортопедического аппарата на энерготраты при ходьбе. В сб. трудов "Протезирование и протезостроение", М.ЦНИИПП, 1988 вып. 84, с. 70-78. 4. Faber B.S. et al. Study of the influence of the construction scheme of an orthopedic apparatus on energy expenditures when walking. On Sat Proceedings "Prosthetics and Prosthetics", M. TsNIIPP, 1988 issue. 84, p. 70-78.

5. Суховеркова А. И. др. Методические рекомендации "Выбор модулей для изготовления ортопедических аппаратов больным с вялыми параличами нижних конечностей", М.ЦНИИП, 1989, с. 12. 5. Sukhoverkova A.I. et al. Methodological recommendations "The choice of modules for the manufacture of orthopedic devices for patients with flaccid paralysis of the lower extremities", M. TsNIIIP, 1989, p. 12.

6. Руководство по протезированию./Под ред. проф. Кондрашина Н.И. М.Медицина, 1988, с. 9. 6. Guide to prosthetics. / Ed. prof. Kondrashina N.I. M.Meditsina, 1988, p. 9.

Claims

1. The way to implement the back push when weakening the muscles of the distal part of the lower limb equipped with an orthopedic apparatus, consisting in the development by the muscles of the affected lower limb of the moment of force in the joints of its segments, characterized in that when operating the orthopedic apparatus in the phase of the back push, the distance between the conditional center of the hip is increased joint and toe of the foot, use the work of the proximal muscles, develop a moment of force in the hip joint, for which they block the ankle and release the knees new joint.

2. An orthopedic apparatus containing hip and lower leg tires connected by a knee hinge without a lock, an ankle assembly made in the form of a fifth-class kinematic pair with a metal insole, characterized in that the knee assembly is lockless, the center of the knee assembly is shifted forward by a distance of 0 ≅ X ≅ 5 cm relative to the axial lines of the thigh and lower leg tires connected to the corresponding tire heads of the knee assembly - the thigh and lower leg, the metal insole is equipped with a springy toe device and stops installed with the possibility of interaction with the ribs of the shin splints, the gap between the shin splint and the front stop being within 3 5 mm.

3. The apparatus according to claim 2, characterized in that the knee assembly comprises articulated heads of the thigh and lower leg tires, a spring-loaded stop, a drum with a recess and a window, a mounting head, first and second clamping heads, which are mounted together with the spring-loaded stop on a figured protrusion the head of the shin splint, the head of the thigh splint is made annular with the possibility of rotation around the drum, covering the spring-loaded stop with a window, and the first (inner) clamping head, and placed on the figured protrusion of the shin splint, which is the first cover of the knee assembly, the second cover of which is removable and attached to the mounting head, the first and second clamping heads, the first and second elastic gaskets are placed on the inner surfaces of both covers, the drum window is provided with a third elastic gasket.

4. The apparatus according to claims. 2 and 3, characterized in that in the knee assembly the first (internal) and second (external) clamping heads are provided with flats.

5. The apparatus according to PP.2 to 4, characterized in that the center of the first (inner) clamping head in the knee assembly is at a distance of 0.5-1.0 mm from the center line on which the centers of the spring-loaded stop and the second clamping head are located.

6. The apparatus according to PP.2 to 5, characterized in that the metal insole of the ankle assembly is equipped with a springy toe device in the form of a shank attached to the insole, in the front of which 2 to 3 spring steel plates are mounted that make up the spring.