RU2092136C1

RU2092136C1 - Orthopedic prosthesis

Info

Publication number: RU2092136C1
Application number: RU94037625A
Authority: RU
Inventors: Виктор Абрамович Ишал
Original assignee: Виктор Абрамович Ишал
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1997-10-10
Also published as: RU94037625A

Abstract

FIELD: medical engineering; prosthetics; medico-technical rehabilitation of sick and disable people with help of prostheses of lower extremities. SUBSTANCE: orthopedic prosthesis (orthesis) is positionable on posterior surface of disable extremity. It comprises pivotal shaft with automatic positioner, shin- and hip-enveloping trough-shaped flat splints also disposed, both of them, on extremity's posterior surface, adjusting assembly connected with knee joint, and seat of variable form connected with hip splint. Orthesis also comprises talocrural stop member connected with shin splint and having no articulated joints. In process of manufacturing proposed orthesis, its hip splint may be provided with stump-accommodating appliance of any individually suited stiffness, and, instead of shin splint, orthesis may be equipped with shin-supporting arm (cantilever), shin's tubular segment and foot of any design. Cantilever is designed in such manner as to make possible rigid fixation of shin tubes of various diameters, adjustment of shin length and turning angle of distally fixed foot, latter being of various designs. Most important structural member of orthesis is knee joint consisting of shin and hip portions articulately interconnected by pivotal shaft. Shin portion is vertically movable in relation to shaft and hip portion within distance 2-4 mm with help of cup having two lugs for passage of shaft, also with help of rod having longitudinal groove and connected with pivotal shaft and with resilient elastic support. Shin portion also comprises two spring-urged washers disposed on both sides of rack-and-gear spring-urged transmission intended to ensure bending of orthesis and prosthesis in its knee joint at angle 95-110 deg., to make possible shin-advancing effect during walking, and to automatically fix knee joint with help of resilient elastic support as it is subjected to vertical load applied within vertical angular range 180-160 deg. EFFECT: invention offers multiple advantages: operations requiring handling of gypsum are fully eliminated; volume of fitter's and harness-maker's operations is considerably reduced; under optimum conditions orthesis can be manufactured in 2-3 h; proposed design makes possible to rapidly manufacture relatively light- weight hip prostheses, which fact is particularly important in primary and geriatric prosthetics. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к области медико-технической реабилитации больных при помощи ортезов. The invention relates to medical equipment, namely, to the field of medical and technical rehabilitation of patients using orthoses.

Известен аппарат, основу которого составляет металлический каркас, состоящий из шин, располагаемых по внутренней и наружной поверхности ноги и шарнирно соединяемых между собой в местах, соответствующих расположению суставов (1). A known apparatus, the basis of which is a metal frame, consisting of tires located on the inner and outer surfaces of the legs and pivotally connected to each other in places corresponding to the location of the joints (1).

Известен также не применяемый на практике ортопедический аппарат, в котором шины расположены по задней поверхности конечности и имеют коленный узел с автоматической фиксацией (2). An orthopedic apparatus is also not known in practice, in which the tires are located on the rear surface of the limb and have a knee assembly with automatic fixation (2).

Известен принцип автоматической фиксации коленного шарнира при вертикальной нагрузке, использованный в конструкции протеза бедра. The known principle of automatic fixation of the knee joint under vertical load, used in the design of the hip prosthesis.

Настоящая конструкция ортез обеспечивает возможность быстрого изготовления ортезов для больных с различными параличами нижних конечностей, при этом применено новое решение автоматической фиксации коленного шарнира и используют ограниченный набор (комплекс) вновь предлагаемых деталей (модулей). В коленном комплексе использованы основные принципы конструкций известных и упомянутых аналогов: заднее расположение шины в ортезе и принцип автоматической фиксации коленного узла при вертикальной нагрузке. Вместе с тем, коленный комплекс в сочетании с новыми конструктивными решениями обеспечивает принципиально новый совокупный медико-технический эффект. Так, при изготовлении ортеза полностью исключаются гипсовые работы и значительная часть слесарных и шорных работ, что позволяет при оптимальных условиях изготовить аппарат в течение 1-3 ч (обычный аппарат технологически изготавливается не менее недели 10 дней). Изготовление аппарата не потребует в большинстве случаев консервативной или оперативной подготовки больных к ортезированию, ибо сам аппарат может являться одним из средств такой подготовки. Аппарат должен быть значительно легче и существенно косметичнее обычного. The present construction of the orthosis provides the ability to quickly manufacture orthoses for patients with various paralysis of the lower extremities, while a new solution for automatic fixation of the knee joint is used and a limited set (complex) of newly proposed parts (modules) is used. In the knee complex, the basic principles of the constructions of the known and mentioned analogues are used: the rear arrangement of the tire in the orthosis and the principle of automatic fixation of the knee assembly under vertical load. At the same time, the knee complex in combination with new design solutions provides a fundamentally new cumulative medical and technical effect. Thus, in the manufacture of an orthosis, gypsum work and a significant part of locksmith and saddlery are completely excluded, which allows under optimal conditions to produce the apparatus within 1-3 hours (a conventional apparatus is technologically manufactured for at least a week 10 days). The manufacture of the apparatus will in most cases not require conservative or operational preparation of patients for orthosis, because the apparatus itself may be one of the means of such preparation. The device should be much lighter and significantly more cosmetic than usual.

На фиг. 1 представлен чертеж коленного узла (разрез сбоку), при этом имеется в виду, что конечность на чертеже расположена слева от коленного узла; на фиг. 2 коленный узел в разрезе С-С в фазе опоры конечности (вертикальная нагрузка); на фиг. 3 коленный узел в разрезе С-С в фазе переноса конечности (без нагрузки по вертикали); на фиг. 4 компановка ортеза в двух проекциях. In FIG. 1 is a drawing of a knee assembly (side view), it being understood that the limb in the drawing is located to the left of the knee assembly; in FIG. 2 knee node in section CC in the phase of limb support (vertical load); in FIG. 3 knee node in the section CC in the phase of limb transfer (without vertical load); in FIG. 4 line-up of an orthosis in two projections.

Важнейшую конструктивную часть коленного комплекса составляет коленный узел, изображенный на фиг. 1, 2, 3. Он состоит (фиг. 1) из бедренной части 1 и голенной части 2, соединенных между собой осью 3, которая зафиксирована от продольных перемещений шплинтом 4. Ось 3 установлена в двух отверстиях, расположенных в ушках бедренной части коленного узла. На оси 3 установлены две шестеренки 5 с распорными шайбами 6; шестеренки 5 входят в зубчатое зацепление с рейками 7, которые подпружинены пружинами 8, а рейки 7 установлены в отверстиях в корпусе бедренной части 1 коленного узла и имеют возможность двигаться вдоль оси отверстия под воздействием пружины. Усилие пружины B регулируется при помощи винта 9 и комплекта сменных втулок 10, имеющих различную высоту, равную, например, 3 или 4 значениям. Каждая шестерня 5 имеет на одном торце два выступа одинаковой ширины с плоскими боковыми поверхностями, которыми при сборке их устанавливают в прямоугольные пазы, расположенные в стакане 11 (фиг. 1 и 2). Стакан 11 по свободной посадке установлен в корпусе 2 голенной части коленного узла и зафиксирован от возможности вращательного движения двумя винтами 12, которые свободно входят своими цилиндрическими частями в пазы, изготовленные вдоль оси стакана 11 таким образом, что позволяют стакану 11 перемещаться вдоль оси в глухом отверстии в корпусе 2 голенной части коленного узла (фиг.2) в пределах 3 мм в обе стороны (вверх и вниз). Стакан 11 подпружинен двумя пружинными шайбами 13. The most important structural part of the knee complex is the knee assembly shown in FIG. 1, 2, 3. It consists (Fig. 1) of the femoral part 1 and the tibial part 2, interconnected by an axis 3, which is fixed from longitudinal movements by cotter pin 4. Axis 3 is installed in two holes located in the ears of the femoral part of the knee assembly . On the axis 3 there are two gears 5 with spacers 6; gears 5 are in gearing with racks 7, which are spring-loaded with springs 8, and rails 7 are installed in holes in the body of the femoral part 1 of the knee assembly and are able to move along the axis of the hole under the influence of the spring. The force of the spring B is regulated by means of a screw 9 and a set of interchangeable bushings 10 having different heights equal to, for example, 3 or 4 values. Each gear 5 has at one end two protrusions of the same width with flat side surfaces, which, when assembled, are installed in rectangular grooves located in the cup 11 (Figs. 1 and 2). The glass 11 for free landing is installed in the body 2 of the lower leg part of the knee assembly and is fixed from the possibility of rotational movement by two screws 12, which freely enter their cylindrical parts into the grooves made along the axis of the glass 11 in such a way that they allow the glass 11 to move along the axis in the blind hole in the body 2 of the ankle of the knee assembly (figure 2) within 3 mm in both directions (up and down). The glass 11 is spring-loaded with two spring washers 13.

В стакане 11 установлен по свободной посадке стержень 14, который жестко прикреплен винтом 15 к корпусу голенной части 2 коленного узла (фиг.2). Стержень 14 упирается в опору 16, изготовленную из эластичного материала с высокими фрикционными свойствами, например, из резины. Стержень 14 имеет овальный паз шириной, позволяющей свободное движение стержня 14 относительно оси 3 вдоль оси стакана 1 в пределах 3 мм вверх и вниз. In the glass 11 is installed on a loose-fitting rod 14, which is rigidly attached by a screw 15 to the body of the lower leg part 2 of the knee assembly (Fig. 2). The rod 14 abuts against a support 16 made of an elastic material with high frictional properties, for example, rubber. The rod 14 has an oval groove width that allows the free movement of the rod 14 relative to the axis 3 along the axis of the glass 1 within 3 mm up and down.

Сборку корпусов 1 и 2 бедренной и голенной частей коленного узла производят следующим образом. В корпус 1 бедренной части в отверстия вставляют вместе с пружинами 8 зубчатые рейки 7. Винт 9 и втулку 10 предварительно устанавливают в корпус 1 бедренной части, а затем струбциной сжимают пружины B через зубчатые рейки 7 до получения необходимой величины воздействия на торец зубчатой рейки 7 (фиг. 1). В корпусе 1 бедренной части коленного узла в посадочное место на клею устанавливают упругую опору 16, затем в корпусе 2 голенной части узла устанавливают пружинные шайбы 13, на них устанавливают стакан 11, его фиксируют от вращательных движений по двум продольным пазам двумя винтами 12; в стакан 11 устанавливают стержень 14 и закрепляют его винтом 15 жестко относительно корпуса 2 голенной части узла (фиг. 1 и 2). Затем в поперечные прямоугольные пазы, расположенные в проушинах стакана 11, вставляют с двух сторон выступами шестерни 5, вводят их зубцы в зацепление рейки 7 и по свободной посадке устанавливают ось 3 последовательно в отверстия; проушины в корпусе 1 бедренной части узла, шайбы 6, проушины стакана 11, в продольный паз стержня 14, затем соответственно в отверстия второй половины корпуса 1 бедренной части узла. А затем на оси 3 закрепляют шплинт 4 и уже после этого снимают струбцину. The assembly of buildings 1 and 2 of the femoral and lower leg parts of the knee assembly is as follows. Toothed rails 7 are inserted into the holes in the femoral part 1 together with the springs 8. The screw 9 and the sleeve 10 are pre-installed in the femoral part 1, and then the springs B are pressed through the gear racks 7 to obtain the required magnitude of the impact on the end face of the gear rack 7 ( Fig. 1). In the housing 1 of the femoral part of the knee assembly, an elastic support 16 is installed on the adhesive, then spring washers 13 are installed in the housing 2 of the tibial part of the assembly, a cup 11 is mounted on them, it is fixed from rotational movements along two longitudinal grooves with two screws 12; the rod 14 is installed in the glass 11 and fixed with a screw 15 rigidly relative to the body 2 of the ankle of the node (Fig. 1 and 2). Then, in the transverse rectangular grooves located in the eyes of the glass 11, gears 5 are inserted from both sides by the protrusions of the gear 5, their teeth are engaged into the engagement of the rack 7, and the axis 3 is sequentially installed in the holes for free landing; the eyes in the housing 1 of the femoral part of the node, the washer 6, the eyes of the glass 11, in the longitudinal groove of the rod 14, then, respectively, in the holes of the second half of the housing 1 of the femoral part of the node. And then the cotter pin 4 is fixed on the axis 3 and after that the clamp is removed.

Ортез компануется (кроме собственно коленного узла) сиденьем 17, желобовидной широкой шиной 18, юстировочным устройством 19, голенной желобовидной шиной и голеностопным упором 20, а также фиксируется ремнями 21 и 22 и эластичным креплением 23 (фиг. 4). The orthosis is equipped (except for the knee assembly itself) with a seat 17, a grooved wide tire 18, an alignment device 19, an ankle grooved tire and an ankle stop 20, and also is fixed with straps 21 and 22 and elastic fastening 23 (Fig. 4).

Все вышеперечисленные модули целесообразно иметь, например, трех- или четырех типов размеров, чтобы обеспечивать и детское и взрослое ортезирование. All of the above modules, it is advisable to have, for example, three or four types of sizes, to provide both child and adult orthosis.

Ортез работает следующим образом. The orthosis works as follows.

В фазе опоры конечности на ортез (фиг. 1 и 2) вес человека передается через проушины бедренной части 1 коленного узла, через ось 3 и стакан 11 на две пружинные шайбы 13, при этом стакан 11 перемещается вдоль оси стержня 14 на величину, например, 3 мм, которая регламентируется длиной продольного паза в стержне 14, а через паз пропущена ось 3. Поскольку стержень 14 закреплен винтом 15 неподвижно относительно голенной части 2 коленного узла и другим своим концом упирается в упругую эластичную опору 16, то при вертикальном движении вниз бедренной части 1 коленного узла, опора 16 сжимается и упорные поверхности у (фиг. 1 и 2) на проушинах бедренной части 1 и голенной части 2 коленного узла соприкасаются и создают жесткую опору, при этом стержень 14 углубляется в эластичную опору на 3 мм и сила трения между ними прочно удерживает ортез от подгибания в коленном шарнире. In the phase of limb support on the orthosis (Figs. 1 and 2), the weight of a person is transmitted through the eyes of the femoral part 1 of the knee assembly, through the axis 3 and the cup 11 to two spring washers 13, while the cup 11 moves along the axis of the shaft 14 by an amount, for example, 3 mm, which is regulated by the length of the longitudinal groove in the shaft 14, and the axis 3 is passed through the groove. Since the shaft 14 is fixed with a screw 15 motionless relative to the lower part 2 of the knee assembly and rests against the elastic elastic support 16 with its other end, then with the vertical movement down the femoral part 1 knee of the second node, the support 16 is compressed and the abutment surfaces (Fig. 1 and 2) on the eyes of the femoral part 1 and the ankle part 2 of the knee assembly are in contact and create a rigid support, while the rod 14 is deepened into the elastic support by 3 mm and the friction force between them firmly holds the orthosis from bending in the knee joint.

Для исключения стука в коленном шарнире на упорную поверхность у голенной части 1 коленного узла наклеивается эластичная прокладка толщиной 2-3 мм. To exclude knocking in the knee hinge, an elastic gasket of 2-3 mm thickness is glued to the thrust surface at the ankle part 1 of the knee assembly.

В фазе переноса конечности (фиг. 1 и 3) вес человека переносится на вторую конечность и поэтому под воздействием ранее сжатых пружинных шайб 13 стержень 14 перемещается относительно стакана 11 на 3 мм вниз и соответственно перемещает голенную часть 2 коленного комплекса, при этом между упорными поверхностями У на проушинах бедренной части 1 и голенной части 2 коленного узла образуется зазор, равный 3 мм. Но под действием пружины В через зубчатую рейку 7, шестерню 5 и стакан 11, через плечо Г создается крутящий момент, благодаря которому голенная часть 2 поворачивается относительно оси 3 и бедренной части 1 на величину зазора 3 мм между поверхностями У на проушинах, и тем самым происходит голеновыкидной эффект. При перемещении стержня 14 относительно стакана 11 под воздействием пружинных шайб 13 между опорой 16 и опорной поверхностью стержня 14 образуется зазор примерно 1-2 мм и это обеспечивает свободное смещение вокруг оси 3 голенной части 2 относительно бедренной части 1 коленного узла при движении. In the phase of limb transfer (Figs. 1 and 3), a person’s weight is transferred to the second limb and, therefore, under the influence of previously compressed spring washers 13, the rod 14 moves 3 mm downward relative to the cup 11 and accordingly moves the lower part 2 of the knee complex, while between the abutment surfaces On the eyes of the femoral part 1 and the tibial part 2 of the knee node, a gap of 3 mm is formed. But under the action of the spring B through the gear rack 7, gear 5 and the cup 11, a torque is created through the shoulder Г, due to which the lower part 2 is rotated relative to the axis 3 and the femoral part 1 by a gap of 3 mm between the surfaces Y on the eyes, and thereby there is a goof-bump effect. When moving the rod 14 relative to the cup 11 under the influence of spring washers 13 between the support 16 and the supporting surface of the rod 14, a gap of about 1-2 mm is formed and this provides free movement around the axis 3 of the lower part 2 relative to the femoral part 1 of the knee assembly during movement.

В фазе максимального сгибания ортеза (положение сидя) для исключения металлического стука опорные поверхности O коленного узла необходимо обклеивать, например, резиной толщиной 2-3 мм. In the phase of maximum bending of the orthosis (sitting position), to exclude metallic knocking, the supporting surfaces O of the knee assembly must be glued, for example, with rubber with a thickness of 2-3 mm.

Таким образом достигается основная задача ортеза замена существующих громоздких, чрезвычайно трудоемких при изготовлении и некосметичных аппаратов нижних конечностей. Thus, the main task of the orthosis is achieved by replacing the existing bulky, extremely laborious in the manufacture and inconsistent apparatus of the lower extremities.

Claims

1. An orthosis containing the ankle and femoral parts, interconnected by a hinge with automatic fixation under vertical load, characterized in that the ankle and femoral parts located on the rear surface of the limb have the possibility, in addition to bending, of vertical movement relative to the axis of the hinge by means of a glass with two eyelets for an axis, a rod with a longitudinal groove connected with a hinge axis and an elastic elastic support, a double rack and pinion spring-loaded gear, providing the possibility of an orthosis at an angle of 95 110 ^o , an ejection effect when walking, as well as automatic fixation with a vertical load on the orthosis in the range from 180 to 160 ^o vertically, while an adjustment device is provided in the femoral part of the knee assembly to adjust the orthosis assembly scheme.

2. The orthosis according to claim 1, characterized in that an adjustment device is installed in the femoral part of the orthosis above the knee hinge, consisting of two disks in contact with each other by corrugated surfaces, while one of the disks is a single unit with the femoral part of the knee hinge, and the other is a single unit with a grooved femoral splint, while the disks are interconnected by a bolt to adjust their position during alignment.

3. The orthosis according to claim 1, characterized in that the seat obligatory in the manufacture of the orthosis has at least three sizes, each of which is equipped with adjustable standard joints, allowing individual adjustment of the seat according to the patient.

4. The orthosis according to claim 1, characterized in that the ankle tires are easily adjustable in length using bolted joints, and the original form of the ankle stops have at least three sizes.