Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для протезирования нижних конечностей.
Известна искусственная стопа, содержащая внешнюю оболочку с S-образным пружинящим вкладышем и дополнительными амортизационными эластичными элементами (RU 2051648 С1, 10.01.1996).
Известная искусственная стопа не имеет эффективных средств регулировки, позволяющих оптимизировать ее параметры в соответствии с физическими данными пользователя, и содержит S-образный вкладыш, который значительно усложняет изготовление и сборку всей конструкции.
Более близкой к предлагаемому изобретению можно считать искусственную стопу, содержащую внешнюю оболочку с верхним и нижним вкладышами в виде амортизирующих профилированных пластин, соединенных между собой внутри оболочки носочными частями через прокладки, и узел крепления к голени, расположенный на верхнем вкладыше (RU 2085155 С1, 27.07.1997).
Наличие двух вкладышей, выполненных в виде соединенных между собой пластин, упрощает конструкцию искусственной стопы и делает ее более доступной для пользователей, но отсутствие в стопе буфера не позволяет ее использовать пациентам с большим весом и высокой степенью активности.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи по созданию искусственной стопы, не имеющей недостатков известных конструкций и обеспечивающей максимальный комфорт пациенту.
Техническим результатом изобретения является возможность активного отдыха и занятий спортом для инвалидов 2-3 уровня активности, имеющих вес до 125 кг.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, в которой искусственная стопа, содержащая внешнюю оболочку, вкладыш из амортизирующих профилированных пластин, соединенных внутри оболочки носочными частями, и узел крепления к голени, размещенный на верхней пластине, отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно содержит буфер из эластичного материала, выполненный с верхней поверхностью по форме нижней поверхности верхней пластины, причем от 1/3 до 2/3 длины нижней поверхности буфера выполнено для взаимодействия с ответной частью верхней поверхности нижней пластины и имеет форму ответной части верхней поверхности нижней пластины, при этом буфер соединен с нижней поверхностью верхней пластины посредством клея, узел крепления к голени выполнен в виде адаптера, установленного на резьбовом соединении, а верхняя и нижняя пластины выполнены из слоистых композиционных материалов.
В частном случае выполнения или использования искусственная стопа может содержать оболочку из пенополиуретана; дополнительную верхнюю амортизирующую профилированную пластину, соединенную с верхней амортизирующей профилированной пластиной прокладками из полимерного материала или разделительным слоем из полимерного материала, причем верхняя амортизирующая профилированная пластина выполнена с передним продольным разрезом, имеющим длину, составляющую до 2/3 от длины дополнительной верхней амортизирующей профилированной пластины; нижнюю пластину, выполненную с продольным разрезом; нижнюю пластину, выполненную с передним продольным разрезом, имеющим длину, составляющую до 0,9 длины пластины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 дан продольный разрез искусственной стопы с верхней амортизирующей профилированной пластиной; на фиг. 2 дан продольный разрез искусственной стопы с дополнительной верхней амортизирующей профилированной пластиной, соединенной с верхней амортизирующей профилированной пластиной прокладками из полимерного материала; на фиг. 3-6 показаны варианты выполнения верхней амортизирующей профилированной пластины и на фиг. 7 и 8 - варианты выполнения нижней амортизирующей профилированной пластины.
Искусственная стопа содержит внешнюю оболочку 1, в которой размещен вкладыш из верхней амортизирующей профилированной пластины 2 и нижней амортизирующей профилированной пластины 3. Пластины 2 и 3 выполнены из слоистых композиционных материалов (например, из углепластика или из стеклопластика) и соединены между собой внутри оболочки 1 носочными частями через прокладки 4, например, при помощи заклепок 5.
На верхней пластине 2 вкладыша размещен узел крепления к голени, выполненный в виде адаптера 6, установленного на резьбовом соединении 7. Толщина верхней пластины 2 равна 8-10 мм в пяточной части, 3-5 мм в носочной части и 8,5-13 мм на участке взаимодействия с буфером 8. Толщина нижней пластины 3 равна 3-5 мм в пяточной и в носочной части и имеет максимальный размер 6-10 мм на участке взаимодействия с буфером 8. Буфер 8 из эластичного материала выполнен с верхней поверхностью по форме нижней поверхности верхней пластины 2. От 1/3 до 2/3 длины нижней поверхности буфера 8 выполнено для взаимодействия с ответной частью верхней поверхности нижней пластины 3 и имеет форму ответной части верхней поверхности нижней пластины 3. Буфер 8 соединен с нижней поверхностью верхней пластины 2 посредством клея.
В частных случаях выполнения или использования искусственная стопа может содержать оболочку 1 из пенополиуретана; дополнительную верхнюю амортизирующую профилированную пластину 9, соединенную с верхней амортизирующей профилированной пластиной 2 прокладками 4 из полимерного материала или разделительным слоем из полимерного материала, причем верхняя амортизирующая профилированная пластина 2 может быть выполнена с передним продольным разрезом 10, имеющим длину, составляющую до 2/3 от длины верхней амортизирующей профилированной пластины 2; нижнюю пластину 3, выполненную с продольным разрезом 11, и нижнюю пластину 3, выполненную с передним продольным разрезом 11, имеющим длину, составляющую до 0,9 длины пластины 3.
Искусственная стопа крепится к гильзе протеза посредством адаптера 6, установленного на резьбовом соединении 7.
При использовании искусственной стопы инвалидом в переднем толчке нагрузка прикладывается на пяточную часть нижней амортизирующей профилированной пластины 3 и переходит в крутящий момент в сагиттальной плоскости, что обеспечивает прогиб стопы в носочной части и плавный переход к фазе опоры с последующим переходом в фазу переката без отрыва подошвы внешней оболочки 1.
В задней части искусственной стопы аккумулируется энергия (эффект энергосбережения), которая способствует усилению энергии в фазе переката и фазе заднего толчка.
Геометрия сочленяющихся поверхностей верхней пластины 2 и нижний пластины 3, которые могут иметь продольные разрезы 10 и 11, и плотное соединение в носочной части, достигаемое за счет прокладок 4, решают задачу синтеза работы двух, трех и четырех независимых участков гибких пластин с заданным моментом сопротивления при изгибе.
Когда голеностопный угол изменяется, нижняя поверхность верхней пластины 2 деформируется и перемещается относительно верхней поверхности нижней пластины 3, деформируя буфер 8. Крутящий момент, сила и величина деформации в фазе движения от носка до оси голеностопа происходит с переменной величиной, создавая эффект пропеллера, вальгус-варусные и ротационные перемещения, обеспечивая смягчение удара в фазе опоры.
В фазе опоры буфер 8 деформируется также под весом тела. Момент сопротивления сгибанию зависит от динамической нагрузки, установленной жесткости буфера и длины продольного разреза 10 верхней пластины 2. В свою очередь момент сопротивления определяет силовое взаимодействие между гильзой протеза и культей. Таким образом, устанавливается связь между настройкой начальной жесткости и удобством ходьбы.
Буфер 8 выполняет роль амортизатора (успокоителя) величин перемещения верхней пластины 2 и нижней пластины 3 во всех фазах движения.
Продольные разрезы 10 и 11 верхней пластины 2 и нижней пластины 3 обеспечивают комфорт пациентам с большим весом и высокой степенью активности, так как за счет своей геометрии жесткость и прочность вкладыша увеличивается в 2 раза из-за уменьшения сдвиговых нагрузок.
За счет подбора нужной твердости эластичного материала буфера 8 достигается интегрированная биомеханическая характеристика стоп и наименьшая пиковая нагрузка на культю, что взаимосвязано с наивысшим из возможных уровнем комфорта.
Совокупность параметров стопа - голеностопный узел, используемая в данной конструкции, перемещение верхней пластины 2 и нижней пластины 3, соединенных в носочной части, представляет собой кинематические пары, обеспечивающие плавность переходов во всех фазах движения. Паз 10, выполненный в верхней пластине 2, и паз 11, выполненный в нижней пластине 3, способствуют плавности таких переходов.
