RU2678370C2 - Протез коленного сустава - Google Patents
Протез коленного сустава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678370C2 RU2678370C2 RU2016129109A RU2016129109A RU2678370C2 RU 2678370 C2 RU2678370 C2 RU 2678370C2 RU 2016129109 A RU2016129109 A RU 2016129109A RU 2016129109 A RU2016129109 A RU 2016129109A RU 2678370 C2 RU2678370 C2 RU 2678370C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hinge
- rotation
- hinge system
- link
- prosthesis
- Prior art date
Links
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 35
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 claims description 20
- 238000013150 knee replacement Methods 0.000 claims 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 210000003447 amputation stump Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/64—Knee joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/64—Knee joints
- A61F2/642—Polycentric joints, without longitudinal rotation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/64—Knee joints
- A61F2/642—Polycentric joints, without longitudinal rotation
- A61F2/644—Polycentric joints, without longitudinal rotation of the single-bar or multi-bar linkage type
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2002/5003—Prostheses not implantable in the body having damping means, e.g. shock absorbers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2002/5007—Prostheses not implantable in the body having elastic means different from springs, e.g. including an elastomeric insert
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2002/5007—Prostheses not implantable in the body having elastic means different from springs, e.g. including an elastomeric insert
- A61F2002/5009—Prostheses not implantable in the body having elastic means different from springs, e.g. including an elastomeric insert having two or more elastomeric blocks
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2002/5081—Additional features
- A61F2002/5087—Sound-damping or noise-reducing means
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине. Протез коленного сустава содержит верхнюю часть, нижнюю часть, крепежное устройство для проксимального элемента протеза, крепежное устройство для дистального элемента протеза и четырехзвенную шарнирную систему. Нижняя часть установлена с возможностью поворота относительно верхней части. Крепежное устройство для проксимального элемента протеза установлено на верхней части. Крепежное устройство для дистального элемента протеза установлено на нижней части. Четырехзвенная шарнирная система включает в себя четыре шарнирно прикрепленных друг к другу шарнирных звена, которые выполнены с возможностью поворота относительно друг друга вокруг оси поворота. Верхняя часть установлена на шарнирной системе. Шарнирная система опирается на нижнюю часть с возможностью поворота из исходного положения против силы упругости во время сгибания в опорной фазе, причем положение шарнирных звеньев относительно друг друга остается без изменения, и линия действия силы упругости направлена так, что имеется момент, противодействующий сгибанию внутрь шарнирной системы. Изобретение обеспечивает возможность сгибания внутрь протеза коленного сустава во время сгибания в опорной фазе. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение касается протеза коленного сустава, имеющего верхнюю часть, нижнюю часть, которая установлена с возможностью поворота на верхней части, установленное на верхней части крепежное устройство для проксимального элемента протеза, установленное на нижней части крепежное устройство для дистального элемента протеза и четырехзвенную шарнирную систему, включающую в себя четыре шарнирно прикрепленных друг к другу шарнирных звена, которые выполнены с возможностью поворота друг относительно друга вокруг оси поворота, при этом верхняя часть установлена на шарнирной системе.
EP 0 713 689 A1 показывает протез коленного сустава, имеющий верхнюю часть и шарнирно закрепленную на ней нижнюю часть. Соединение верхней части и нижней части осуществляется посредством многозвенной кинематической шарнирной цепи, включающей в себя по меньшей мере четыре шарнирных звена, в которой эти соответственно соединенные друг с другом звенья имеют одну общую ось вращения. Оси вращения проходят по существу параллельно друг другу, при этом в исходном положении многозвенной шарнирной системы одно шарнирное звено может выполнять два движения относительно соединенных с ним других звеньев, при этом по меньшей мере одно движение после его инициирования, по меньшей мере, преимущественно блокирует другое возможное движение. С помощью такого устройства можно реализовать сгибание в опорной фазе, не блокируя полностью сгибание внутрь протеза коленного сустава.
У протезов коленного сустава, имеющих шарнирные звенья с изменяющейся длиной, проблематичными являются относительно сложная конструкция и возможность наступления геометрической блокировки шарнирной системы при оседании во время сгибания в опорной фазе. Геометрическая блокировка протеза коленного сустава описана, например, в US-A-5,314,498, при этом принцип действия естественного коленного сустава должен моделироваться посредством полицентрической конструкции и простым образом достигаться автоматическое геометрическое замыкание.
Задачей настоящего изобретения является создание протеза коленного сустава, который имеет простое расположение компонентов и обеспечивает то, чтобы даже во время сгибания в опорной фазе было принципиально возможно сгибание внутрь протеза коленного сустава.
В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью протеза коленного сустава с признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, описании, а также на фигурах.
Предлагаемый изобретением протез коленного сустава, имеющий верхнюю часть, нижнюю часть, которая закреплена с возможностью поворота на верхней части, установленное на верхней части крепежное устройство для проксимального элемента протеза, установленное на нижней части крепежное устройство для дистального протеза коленного сустава и четырехзвенную шарнирную систему, включающую в себя четыре шарнирно прикрепленных друг к другу шарнирных звена, которые выполнены с возможностью поворота друг относительно друга вокруг оси поворота, при этом верхняя часть установлена на шарнирной системе, предусматривает, что шарнирная система опирается на нижнюю часть с возможностью поворота из исходного положения против силы упругости во время сгибания в опорной фазе, и линия действия силы упругости направлена так, что имеется момент, противодействующий сгибанию внутрь шарнирной системы, в частности также при шарнирной системе, повернутой относительно исходного положения, или разогнутой шарнирной системе, которая прилегает к упору для вытягивания и в своей совокупности смещена относительно нижней части вследствие сил, возникающих при сгибании в опорной фазе. Благодаря этой направленности линии действия силы упругости, благодаря соответствующему расположению и ориентации центров шарнира, например, упругого элемента, который выполнен в виде шарнирного звена с изменяющейся длиной многорычажной системы, возможно, чтобы при сгибании в опорной фазе на шарнирную систему действовал предохраняющий момент, причем без наступления изменения геометрической структуры и взаимного расположения шарнирных звеньев в шарнирной системе. Шарнирная система в целом поворачивается без наступления сгибания внутрь протеза коленного сустава вследствие смещения шарнирных звеньев шарнирной системы друг относительно друга. Благодаря этому возможно, чтобы, несмотря на дополнительный момент при сгибании в опорной фазе против сгибания внутрь шарнирной системы, существовала принципиальная возможность, чтобы при приложении достаточно высокого момента сгибания, напр., момента сгибания бедра, протез коленного сустава сгибался внутрь, так чтобы не возникала геометрическая блокада, так называемый «geometric lock» (англ. «геометрическое замыкание»). Это достигается, в частности, за счет того, что шарнирные звенья шарнирной системы выполнены неизменяющимися по длине и установлены на нижней части с возможностью поворота в целом, в виде системы, без изменения их положения друг относительно друга.
Одно из усовершенствований изобретения предусматривает, что при возрастающем угле поворота шарнирной системы относительно нижней части при сгибании в опорной фазе повышается момент, который противодействует сгибанию внутрь шарнирной системы. При возрастающем угле поворота, наряду с увеличивающейся силой упругости, увеличивается также эффективное плечо рычага, вследствие чего получается двойное повышение момента, так что при максимальном сгибании внутрь в опорной фазе имеется максимально эффективный момент против сгибания внутрь протеза коленного сустава вследствие изменения положений шарнирных звеньев друг относительно друга. Хотя верхняя часть и нижняя часть вследствие оседания в направлении против силы упругости смещаются друг относительно друга, однако это не является сгибанием внутрь протеза коленного сустава вследствие изменения ориентации шарнирных звеньев шарнирной системы друг относительно друга.
Одно из усовершенствований изобретения предусматривает, что шарнирная система опирается на многорычажную систему, оси поворота которой не совпадают с осями поворота шарнирной системы. Это способствует корректировке мест опоры данных систем, то есть шарнирной системы и многорычажной системы, так что места опоры не находятся рядом друг с другом, и поэтому могут выбираться достаточно стабильные размеры ширины опор.
Шарнирная система может иметь механический упор для вытягивания, к которому шарнирная система прилегает в вытянутом, разогнутом положении. Сгибание в опорной фазе, как правило, будет наступать при вытянутом протезе коленного сустава, так что при так называемом «heel strike» (англ. «бег с пятки») шарнирная система прилегает к механическому упору. Это может происходить, например, таким образом, что одно из звеньев шарнира прилегает к механическому упору для вытягивания, и тем самым предотвращается дальнейшее смещение шарнирного звена в направлении разгибания и вместе с тем соответствующее относительное смещение шарнирных звеньев друг относительно друга.
Шарнирная система может иметь дистальное шарнирное звено, имеющее другую переднюю ось поворота, которая расположена дистально от передней оси поворота шарнирной системы и с возможностью поворота вокруг которой шарнирная система опирается на нижнюю часть. Это дистальное шарнирное звено имеет, таким образом, две функции, во-первых, соединения двух шарнирных звеньев шарнирной системы, то есть переднего и заднего шарнирного звена, и, кроме того, образования оси поворота или, соответственно, места опоры для оси поворота, для соединения шарнирной системы с нижней частью и тем самым создания многорычажной системы для опоры шарнирной системы с возможностью поворота на нижнюю часть.
Кроме того, шарнирная система может иметь заднее шарнирное звено, которое имеет проксимальную и дистальную ось поворота, при этом заднее шарнирное звено продолжено за дистальную ось поворота и в продолжении имеет проксимальную ось поворота для упругого элемента, который является частью многорычажной системы. Заднее шарнирное звено создает, таким образом, место опоры многорычажной системы, причем в области дистального продолжения за дистальной задней осью поворота шарнирной системы.
Упругий элемент может иметь дистальное место опоры, которое может быть расположено на нижней части, при этом соединительная линия проходит между этим дистальным местом опоры упругого элемента и проксимальной осью поворота многорычажной системы к дистальной оси поворота заднего шарнирного звена шарнирной системы. Тем самым гарантируется, что при приложении силы к упругому элементу при сгибании в опорной фазе посредством геометрического взаимного расположения и линии действия точек ввода силы создается момент, который противодействует сгибанию внутрь протеза коленного сустава, то есть повороту шарнирной системы и вместе с тем смещению и сгибанию внутрь верхней части относительно нижней части.
Упругий элемент, который опирает шарнирную систему на нижнюю часть и обеспечивает возможность оседания в опорной фазе, может быть выполнен не только в виде чистого упругого элемента, но и в виде упругого демпферного элемента или упругой демпферной системы, чтобы создавать восстанавливающую силу против оседания шарнирной системы. В одном из вариантов осуществления упругого элемента, имеющего демпферный компонент, демпфирование может осуществляться с помощью гидравлического демпфера или эластомерного демпфера. Эластомерный демпфер может иметь эластомерный элемент или состоять из эластомерноного элемента, который выполнен из полимерного композита. Эластомерный элемент может быть выполнен в виде тубуса или, по меньшей мере, содержать тубус, при этом возможно, чтобы несколько эластомерных элементов были расположены последовательно.
На дистальном шарнирном звене шарнирной системы может быть расположен упругий элемент, который опирается на проксимальное шарнирное звено шарнирной системы. Посредством этого упругого элемента можно влиять на поведение протеза коленного сустава при нормальном сгибании внутрь, то есть во время фазы маха или при сгибании внутрь протеза коленного сустава в пределах терминальной опорной фазы. Упругий элемент шарнирной системы, аналогично упругому элементу между шарнирной системой и нижней частью, может быть выполнен не только в виде чистого упругого элемента, но и в виде упругого демпферного элемента или упругой демпферной системы, создающей восстанавливающую силу, с помощью которой шарнирная система движется в исходное положение, в частности полностью разогнутое положение, когда на протез коленного сустава не действуют никакие другие силы. В одном из вариантов осуществления упругого элемента, имеющего демпферный компонент, демпфирование может осуществляться с помощью гидравлического демпфера или эластомерного демпфера. Эластомерный демпфер может иметь эластомерный элемент или состоять из эластомерноного элемента, который выполнен из полимерного композита. Эластомерный элемент может быть выполнен в виде тубуса или по меньшей мере иметь тубус, при этом возможно, чтобы несколько эластомерных элементов были расположены последовательно.
Шарнирная система предпочтительно опирается на нижнюю часть через упругий элемент, при этом места крепления упругого элемента не совпадают с осями поворота шарнирной системы, благодаря чему происходит рассредоточение мест опоры. Таким образом, никакое место опоры шарнирной системы не совпадает с местом опоры многорычажной системы, так что все места опоры или места соединения шарнирных звеньев, как шарнирной системы, так и многорычажной системы, выполнены отдельно и могут иметь достаточно большие размеры. Шарнирные звенья шарнирной системы предпочтительно имеют не изменяющуюся длину, в то время как по меньшей мере одно из шарнирных звеньев многорычажной системы имеет изменяющуюся длину, так что изменение геометрии многорычажной системы происходит не только путем вращения двух прикрепленных друг к другу шарнирных звеньев, но и путем изменения длины шарнирных звеньев и изменения расстояния между местами опоры одного шарнирного звена.
Если предусмотрен упругий элемент, он может быть выполнен в виде сжимаемого эластомерного элемента, благодаря чему можно при небольшой конструктивной высоте и при небольшом конструктивном пространстве создавать высокие силы упругости, кроме того, такой эластомерный элемент не требует технического обслуживания, является малошумным и очень легким. Упругий элемент может быть расположен как в шарнирной системе, так и в многорычажной системе.
Упругий элемент может быть выполнен с возможностью регулирования восстанавливающей силы для обеспечения возможности адаптации протеза к данному пациенту. Возможность регулирования может иметься у одного или обоих упругих элементов. Данный упругий элемент может быть предварительно напряжен и посредством предварительного сжатия влиять на сопротивление сгибанию внутрь или сопротивление оседанию шарнирной системы. У упругого элемента между шарнирной системой и нижней частью как части многорычажной системы степень предварительного сжатия, которая является регулируемой и изменяемой, может обеспечивать возможность адаптации к собственному весу пациента или к запроектированной нагрузке.
Ниже один из примеров осуществления изобретения поясняется подробнее с помощью прилагаемых фигур. Показано:
фиг.1: схематичное изображение протеза коленного сустава в полностью разогнутом положении; а также
фиг.2: протез коленного сустава, имеющий шарнирную систему, смещенную относительно нижней части.
Показанный на фиг.1 пример осуществления протеза коленного сустава имеет верхнюю часть 10, на которой предусмотрено крепежное устройство 11 в виде соединительного пилона для дистального компонента 5 протеза, например, для крепления протеза коленного сустава к трубке бедра или к телу бедра. Крепежное устройство 11 может быть ввернуто в верхнюю часть 10 или выполнено на ней цельно. На верхней части 10 может быть расположено или выполнено первое шарнирное звено 30 четырехзвенной шарнирной системы 100. Проксимальное, по существу горизонтально ориентированное первое шарнирное звено 30 имеет переднюю ось 1 поворота и заднюю ось 2 поворота. На переднюю ось 1 поворота опирается с возможностью поворота переднее шарнирное звено 40, на заднюю ось 2 поворота опирается с возможностью поворота заднее шарнирное звено 50. Таким образом, посредством оси 1 поворота проксимальный конец переднего шарнирного звена 40, а посредством оси 2 поворота проксимальный конец заднего шарнирного звена 50 с возможностью поворота соединены с верхней частью 10 или, соответственно, проксимальным шарнирным звеном 30.
Дистальный конец переднего шарнирного звена 40 опирается с возможностью поворота на ось 3 поворота на дистальном шарнирном звене 60. На заднем конце дистального шарнирного звена 60 расположена четвертая ось 4 поворота, на которую опирается проксимальное место опоры заднего шарнирного звена 50 четырехзвенной шарнирной системы 100. Таким образом, шарнирная система 100 образуется четырьмя осями 1, 2, 3 и 4 поворота четырех шарнирных звеньев 30, 40, 50 и 60. Шарнирные звенья 30, 40, 50, 60 выполнены жесткими, так что расстояние между осями 1, 2, 3, 4 поворота в шарнирных звеньях 30, 40, 50, 60 остается неизменным, путем вращения шарнирных звеньев друг относительно друга можно сгибать внутрь верхнюю часть 10 для сгибания внутрь протеза коленного сустава, например, во время фазы маха. Сгибание внутрь может составлять почти 180°. Верхняя часть 10 сгибается внутрь относительно нижней части 20 путем смещения шарнирных звеньев 30, 40, 50, 60 четырехзвенной шарнирной системы 100. Нижняя часть 20, аналогично верхней части 10, имеет крепежное устройство 21, которое служит для крепления дистального элемента 25 протеза, например, протеза ступни или изображенной трубки голени.
Дистальное шарнирное звено 60 имеет, наряду с дистальной осью 3 поворота, другую ось 5 поворота, которая дистально удалена от оси 3 поворота, так что вся шарнирная система 100 может поворачиваться вокруг оси 5 поворота относительно нижней части 20, даже когда не происходит сгибание внутрь верхней части 10 путем смещения шарнирных звеньев 30, 40, 50, 60 шарнирной системы 100 друг относительно друга. Для этого предусмотрено, что дистально от дистальной, задней оси 4 поворота выполнено продолжение заднего шарнирного звена 50, на котором расположена дистальная, задняя ось 6 поворота, к которой прикреплен упругий элемент A, опирающийся в нижней части 20 на нижнюю ось 7 поворота. Таким образом, с помощью осей 5, 6, 7 поворота образуется многорычажная система, которая образуется из упругого элемента A, соединения между расположенными в нижней части 20 шарнирными осями 5, 7, а также соединением между проксимальной осью 5 поворота на нижней части 20 и дистальным продолжением заднего шарнирного звена 50 имеющейся там оси 6 поворота. Длина заднего шарнирного звена 50 многорычажной системы 200, которое находится между осями 6 и 7 поворота, является изменяющейся.
Упругий элемент A предпочтительно выполнен в виде эластомерного элемента и позволяет удерживать шарнирную систему 100 в исходном положении против силы упругости. Протез коленного сустава изображен в этом исходном положении, в котором как упругий элемент A прижимает шарнирную систему 100 в ее исходное положение, так и шарнирная система 100 максимально смещена в переднем направлении.
В изображенном исходном положении протез коленного сустава находится в максимально разогнутом положении, нет сгибания внутрь ни за счет сжатия упругого элемента A, ни за счет смещения шарнирных звеньев 30, 40, 50, 60 друг относительно друга. Протез коленного сустава максимально разогнут и прилегает к упору B для вытягивания, который в изображенном примере осуществления образован выступом на дистальном продолжении заднего шарнирного звена 50, прилегающим к нижней стороне дистального шарнирного звена 60. Принципиально возможно также другое размещение упора B для вытягивания.
Внутри шарнирной системы 100 расположен другой упругий элемент 70 из сжимаемых эластомерных элементов, который проксимальным концом опирается на верхнюю часть 10, а дистальным концом - на дистальное шарнирное звено 60. Дистальное место 76 опоры находится между осями 3 и 4 поворота на дистальной части 60 шарнира. Проксимальный конец упругого элемента 70 расположен между проксимальными осями 1, 2 поворота. В изображенном примере осуществления места крепления упругого элемента не совпадают с осями 1, 2, 3, 4 поворота, принципиально возможно также, чтобы одно или оба места опоры упругого элемента 70 совпадали с одной или, соответственно, двумя осями поворота. Посредством упругого элемента 70 можно влиять на сгибание внутрь протеза коленного сустава во время фазы маха или терминальной опорной фазы.
Принцип действия протеза коленного сустава предусматривает, чтобы, напр., в конце фазы маха, в которой протез коленного сустава находится в максимально разогнутом состоянии, осуществлялся так называемый «heel strike» или толчок пяткой, при котором пятка ставится на пол при разогнутом протезе коленного сустава. Для восприятия этого толчка пяткой верхняя часть протеза коленного сустава, имеющая четырехзвенную шарнирную систему 100, полностью в разогнутом положении, в котором упор B для вытягивания прилегает к дистальному шарнирному звену 60, поворачивается вокруг оси 5 поворота и сжимает упругий элемент A. Поворот вокруг передней оси 5 поворота многорычажной системы 200 имеет следствием только небольшое смещение верхней части 10 относительно нижней части 20, угол сгибания 5° обычный. Уже в исходном положении, которое изображено на фиг.1, линия F действия силы, то есть соединительная линия между местами 6, 7 опоры упругого элемента A, находится перед или, соответственно, впереди дистальной, задней оси 4 поворота четырехзвенной шарнирной системы 100, так что при повороте вокруг оси 5 поворота создается сила, которая прижимает заднее шарнирное звено 50 к дистальному шарнирному звену 60. Вследствие этого возникает момент вокруг дистальной, задней оси поворота, так что осуществляется повышение момента, противодействующего сгибанию внутрь шарнирной системы 100. При возрастающем сгибании в опорной фазе, то есть при возрастающем угле поворота вокруг оси 5 поворота многорычажной системы 200, линия F действия силы упругости перемещается в переднем направлении, вследствие чего рычаг вокруг дистальной, задней оси 4 поворота увеличивается, так что при возрастающем угле поворота шарнирной системы 100 вокруг оси 5 поворота устанавливается увеличивающийся момент. Тем самым обеспечивается увеличение надежности протеза коленного сустава в отношении непреднамеренного сгибания внутрь вследствие относительного движения шарнирных звеньев 30, 40, 50, 60 друг относительно друга при повороте вокруг оси 1, 2, 3, 4 поворота. Однако это повышение надежности при возрастающем сгибании в опорной фазе, в частности при нагрузке на пятку, не приводит к геометрическому замыканию протеза коленного сустава, более того, он может продолжать сгибаться внутрь при приложении момента сгибания бедра вследствие изменения геометрии шарнирной системы 100, так что падение через вытянутую ногу может эффективно предотвращаться.
Предлагаемый изобретением протез коленного сустава предотвращает совпадение мест опоры отдельных компонентов, так что может получаться устойчивая и простая конструкция протеза коленного сустава. Благодаря переднему прохождению линии F действия силы многорычажной системы можно обеспечивать повышенную надежность во время сгибания в опорной фазе, в частности во время «heel strikes». Сгибание внутрь при приложении момента сгибания бедра, что, например, осуществляется также в конце опорной фазы, возможно без затруднений.
На крепежном устройстве 11 верхней части 10 в качестве верхнего соединительного средства обозначено тело 5 протеза для посадки ампутационной культи в качестве проксимального элемента протеза, в качестве дистального элемента 25 протеза на нижней части 20 на дистальном крепежном устройстве 21 установлена трубка голени.
На фиг.2 показан изображенный на фиг.1 протез коленного сустава в состоянии, в котором не измененная внутри себя шарнирная система 100 повернута вокруг оси 5 поворота, расположенной дистально от передней, дистальной оси 3 поворота на дистальном шарнирном звене 60. Шарнирная система 100, имеющая оси 1, 2, 3, 4 поворота и не измененные друг относительно друга по сравнению с фиг.1 шарнирные звенья 30, 40, 50, 60, была повернута вокруг оси 5 поворота в направлении часовой стрелки. Поворот осуществлялся вследствие изменения длины упругого элемента A многорычажной системы 200, например, вследствие «heel strikes» или во время стояния при нагрузке на пятку. На фиг.2 начерчены две линии F действия силы упругости, то есть первоначальная линия F1 действия в соответствии с фиг.1 и фактически действующая линия F2 действия, которая представляет собой продолжение соединительной линии между дистальной и проксимальной осями 6 и 7 поворота многорычажной системы 200. На фиг.2 можно видеть, что действующая линия F2 действия по сравнению с первоначальной линией F1 действия смещена в переднем направлении относительно задней, дистальной оси 4 поворота шарнирной системы 100. Благодаря этому увеличивается плечо рычага вокруг оси 4 поворота, также как и сила упругости как таковая, благодаря чему получается момент, который противодействует сгибанию внутрь протеза коленного сустава вследствие изменения взаимного расположения шарнирных звеньев 30, 40, 50, 60 шарнирной системы 100. Чем больше смещение шарнирной системы 100 вокруг оси 5 поворота в направлении часовой стрелки, тем больше сила упругости, действующая на шарнирную систему 100 через дистальное продолжение проксимального шарнирного звена 50, и, вследствие геометрического взаимного расположения, тем больше эффективное плечо рычага линии F действия силы вокруг задней, дистальной оси 4 поворота, и тем больше момент, противодействующий сгибанию внутрь шарнирной системы.
Claims (15)
1. Протез коленного сустава, имеющий
- верхнюю часть (10),
- нижнюю часть (20), которая установлена с возможностью поворота относительно верхней части (10),
- установленное на верхней части (10) крепежное устройство (11) для проксимального элемента протеза,
- установленное на нижней части (20) крепежное устройство (21) для дистального элемента протеза,
- четырехзвенную шарнирную систему (100), включающую в себя четыре шарнирно прикрепленных друг к другу шарнирных звена (30, 40, 50, 60), которые выполнены с возможностью поворота относительно друг друга вокруг оси (1, 2, 3, 4) поворота, при этом верхняя часть (10) установлена на шарнирной системе (100), отличающийся тем, что шарнирная система (100) опирается на нижнюю часть (20) с возможностью поворота из исходного положения против силы упругости во время сгибания в опорной фазе, причем положение шарнирных звеньев (30, 40, 50, 60) относительно друг друга остается без изменения, и линия (F) действия силы упругости направлена так, что имеется момент, противодействующий сгибанию внутрь шарнирной системы (100).
2. Протез коленного сустава по п.1, отличающийся тем, что при возрастающем угле поворота шарнирной системы (100) относительно нижней части (20) увеличивается момент, противодействующий сгибанию внутрь.
3. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная система (100) опирается на многорычажную систему (200), оси (5, 6, 7) поворота которой не совпадают с осями (1, 2, 3, 4) поворота шарнирной системы (100).
4. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная система (100) имеет механический упор (B) для вытягивания.
5. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная система (100) имеет дистальное шарнирное звено (60), которое опирается на нижнюю часть (20) вокруг передней оси (5) поворота, расположенной дистально от передней оси (3) поворота шарнирной системы (100).
6. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная система (100) имеет заднее шарнирное звено (50), которое продолжено за дистальную ось (4) поворота и в продолжении имеет проксимальную ось (6) поворота для упругого элемента (A).
7. Протез коленного сустава по п.6, отличающийся тем, что упругий элемент (A) имеет дистальное место (7) опоры и соединительная линия проходит между этим дистальным местом (7) опоры и проксимальной осью (6) поворота перед дистальной осью (4) поворота заднего шарнирного звена (50).
8. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что на дистальном шарнирном звене (60) шарнирной системы (100) расположен упругий элемент (70), который опирается на проксимальное шарнирное звено (30) шарнирной системы (100).
9. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная система (100) опирается на нижнюю часть (20) через упругий элемент (A) и места (6, 7) крепления упругого элемента (A) не совпадают с осями (1, 2, 3, 4) поворота шарнирной системы (100).
10. Протез коленного сустава по п.1 или 2, отличающийся тем, что упругий элемент (70, A) выполнен в виде сжимаемого эластомерного элемента.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014000020.6 | 2014-01-03 | ||
DE102014000020.6A DE102014000020B4 (de) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | Prothesenkniegelenk |
PCT/EP2014/003483 WO2015101417A1 (de) | 2014-01-03 | 2014-12-31 | Prothesenkniegelenk |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016129109A RU2016129109A (ru) | 2018-02-08 |
RU2016129109A3 RU2016129109A3 (ru) | 2018-06-27 |
RU2678370C2 true RU2678370C2 (ru) | 2019-01-28 |
Family
ID=52282676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016129109A RU2678370C2 (ru) | 2014-01-03 | 2014-12-31 | Протез коленного сустава |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10251761B2 (ru) |
EP (1) | EP3089711B2 (ru) |
CN (1) | CN105873546B (ru) |
DE (1) | DE102014000020B4 (ru) |
PL (1) | PL3089711T3 (ru) |
RU (1) | RU2678370C2 (ru) |
WO (1) | WO2015101417A1 (ru) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014000020B4 (de) * | 2014-01-03 | 2021-03-11 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Prothesenkniegelenk |
WO2018087997A1 (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 国立大学法人東京大学 | 膝継手 |
US10524950B2 (en) | 2017-02-15 | 2020-01-07 | The Regents Of The University Of California | Modular semi-active joint exoskeleton |
US11766350B2 (en) * | 2017-10-10 | 2023-09-26 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for a passive knee joint |
DE102017126396B4 (de) * | 2017-11-10 | 2020-02-06 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | Federeinrichtung und Hydraulikaktuator |
DE102018118363B3 (de) * | 2018-07-30 | 2019-10-02 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Prothesenschaftes an einem Prothesenkniegelenk und Prothesenkniegelenk |
GB2576372B (en) * | 2018-08-17 | 2023-02-01 | Blatchford Products Ltd | Lower limb prosthesis |
US20210259905A1 (en) * | 2018-10-09 | 2021-08-26 | Uchida Co., Ltd. | Walking assistance mechanism and walking assistance device |
DE102018131698A1 (de) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Dämpfersystem |
JP7346093B2 (ja) * | 2019-06-20 | 2023-09-19 | ナブテスコ株式会社 | 義足膝継手 |
CN110211467A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-06 | 姜文晓 | 一种运动医学研究用膝关节模拟假肢 |
DE102019121797A1 (de) * | 2019-08-13 | 2021-02-18 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | System aus Federadapter und orthopädietechnische Gelenkeinrichtung sowie Federadapter |
DE102020004339B4 (de) | 2020-07-20 | 2022-03-03 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese |
DE102022134110A1 (de) | 2022-12-20 | 2024-06-20 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | Hydraulikdämpfer |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6808540B1 (en) * | 1999-11-23 | 2004-10-26 | Gramtec Innovation Ab | Device at a knee joint prosthesis |
RU47732U1 (ru) * | 2005-05-04 | 2005-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Нейроортопедический центр "ОртоС" | Модуль коленный |
US7044983B1 (en) * | 2003-07-24 | 2006-05-16 | Chia Pao Cheng | Positioning and buffering device for artificial knee joint |
RU2294715C2 (ru) * | 2002-06-20 | 2007-03-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Полицентрический коленный шарнир |
RU74291U1 (ru) * | 2008-01-31 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Опора" (ООО "Опора") | Коленный шарнир |
DE102009053128A1 (de) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Cheng, Chia-Pao, Shu Lin | Pufferstruktur für ein Kniegelenk |
US20130085580A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Fu-Kuo Wu | Four-Link Hydraulic Buffer Knee Joint Assembly |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL9000195A (nl) | 1990-01-26 | 1991-08-16 | Bock Orthopaed Ind | Zwenkbare verbindingsinrichting voor prothese- of orthesedelen. |
SE469739B (sv) | 1990-04-02 | 1993-09-06 | Finn Gramnaes | Artificiell knaeled |
NL9400269A (nl) | 1994-02-22 | 1995-10-02 | P G Van De Veen Consultancy B | Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting. |
NL9401975A (nl) | 1994-11-25 | 1996-07-01 | P G Van De Veen Consultancy B | Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting. |
US5728173A (en) | 1996-04-08 | 1998-03-17 | Chen; Sen-Jung | Artificial knee joint |
JP3245828B2 (ja) | 1998-04-03 | 2002-01-15 | 株式会社ナブコ | 伸展補助機構を備える義足 |
NL1017771C2 (nl) * | 2001-04-04 | 2002-10-07 | Otto Bock Austria Ges M B H | Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van een orthopedische inrichting. |
US6819960B1 (en) * | 2001-08-13 | 2004-11-16 | Rockwell Software Inc. | Industrial controller automation interface |
US6706074B1 (en) | 2003-04-22 | 2004-03-16 | Sen-Jung Chen | Artificial knee joint assembly capable of maintaining a knee angle between a lower leg and a thigh when the assembly stands on a horizontal or inclined surface |
US7087091B1 (en) * | 2005-12-07 | 2006-08-08 | Sen-Jung Chen | Artificial knee joint having a minimum knee angle |
DE102010031723B4 (de) | 2010-07-21 | 2012-08-02 | Otto Bock Healthcare Gmbh | Prothesenkniegelenk |
DE102010050318B4 (de) | 2010-11-05 | 2017-05-24 | Otto Bock Healthcare Gmbh | Gelenkeinrichtung |
EP2713959B1 (en) * | 2011-05-31 | 2015-03-18 | Össur HF | Prosthetic knee |
TWM429467U (en) * | 2011-10-25 | 2012-05-21 | Chien-Wen Chen | Artificial limb of knee joint |
DE202011108817U1 (de) * | 2011-12-08 | 2012-01-25 | Chien-Cheng Chen | Kniegelenkprothese |
TWM427921U (en) * | 2011-12-29 | 2012-05-01 | Chien-Wen Chen | Knee joint with shock absorbing effect |
DE102014000020B4 (de) * | 2014-01-03 | 2021-03-11 | Ottobock Se & Co. Kgaa | Prothesenkniegelenk |
-
2014
- 2014-01-03 DE DE102014000020.6A patent/DE102014000020B4/de active Active
- 2014-12-31 CN CN201480072090.3A patent/CN105873546B/zh active Active
- 2014-12-31 WO PCT/EP2014/003483 patent/WO2015101417A1/de active Application Filing
- 2014-12-31 EP EP14823911.4A patent/EP3089711B2/de active Active
- 2014-12-31 RU RU2016129109A patent/RU2678370C2/ru active
- 2014-12-31 PL PL14823911T patent/PL3089711T3/pl unknown
- 2014-12-31 US US15/109,365 patent/US10251761B2/en active Active
-
2019
- 2019-04-05 US US16/377,057 patent/US11298247B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6808540B1 (en) * | 1999-11-23 | 2004-10-26 | Gramtec Innovation Ab | Device at a knee joint prosthesis |
RU2294715C2 (ru) * | 2002-06-20 | 2007-03-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Полицентрический коленный шарнир |
US7044983B1 (en) * | 2003-07-24 | 2006-05-16 | Chia Pao Cheng | Positioning and buffering device for artificial knee joint |
RU47732U1 (ru) * | 2005-05-04 | 2005-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью Нейроортопедический центр "ОртоС" | Модуль коленный |
RU74291U1 (ru) * | 2008-01-31 | 2008-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Опора" (ООО "Опора") | Коленный шарнир |
DE102009053128A1 (de) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | Cheng, Chia-Pao, Shu Lin | Pufferstruktur für ein Kniegelenk |
US20130085580A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Fu-Kuo Wu | Four-Link Hydraulic Buffer Knee Joint Assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10251761B2 (en) | 2019-04-09 |
US20190231560A1 (en) | 2019-08-01 |
RU2016129109A (ru) | 2018-02-08 |
WO2015101417A1 (de) | 2015-07-09 |
EP3089711A1 (de) | 2016-11-09 |
EP3089711B1 (de) | 2017-12-06 |
DE102014000020B4 (de) | 2021-03-11 |
EP3089711B2 (de) | 2024-01-03 |
DE102014000020A1 (de) | 2015-07-09 |
CN105873546A (zh) | 2016-08-17 |
US20160324665A1 (en) | 2016-11-10 |
PL3089711T3 (pl) | 2018-06-29 |
RU2016129109A3 (ru) | 2018-06-27 |
US11298247B2 (en) | 2022-04-12 |
CN105873546B (zh) | 2017-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2678370C2 (ru) | Протез коленного сустава | |
US11730611B2 (en) | Orthopedic device | |
CA2440268C (en) | Device for pivotably connecting parts of an orthopaedic device | |
EP2879623B1 (en) | Prosthetic ankle module | |
US6187051B1 (en) | Pivot device between parts of an orthopedic aid | |
US8979782B2 (en) | Hinge used for the treatment of anterior and posterior cruciate ligament injury and method for using the same | |
US5545232A (en) | Device for mutual pivoting connection of parts of an orthopaedic apparatus | |
US9788986B2 (en) | Hinge for an orthopedic device | |
US20210267777A1 (en) | Orthopedic device having a foot part, a lower-leg part and a thigh part | |
CN1197533C (zh) | 人工下假肢髋关节 | |
US20160089243A1 (en) | Injection mouldable polymeric composite based passive polycentric knee joint | |
RU2505272C1 (ru) | Механизм коленного шарнира | |
US20060100559A1 (en) | Orthesis with multiple hinge | |
Aragón et al. | Bionic hip prosthesis based on polycentric mechanisms | |
GB2327044A (en) | Orthopaedic hinge | |
US20210236308A1 (en) | Fastening device for fastening a prosthesis shaft to a prosthetic knee joint, and prosthetic knee joint | |
Orozco et al. | Polycentric mechanisms used to produce natural movements in a hip prosthesis | |
CA2251142A1 (en) | Single jointed knee brace | |
Hekman et al. | An inverted multi-axial knee-prosthesis: influences on gait | |
JP2004243114A (ja) | 多節機構として並進運動および回転運動する結合体 |