ПРОТЕЗ СТОПЫ
FOOT PROSTHESIS

Изобретение относится к протезу стопы с сердечником, на котором расположено проксимальное крепежное приспособление для фиксирования протеза стопы на трубке голени или ножке голени, и который окружен оболочкой стопы, образующей полость, в которую вставлен сердечник.
Протезы стоп являются дистальными окончаниями протезных приспособлений нижней конечности и закрепляются или непосредственно на ножке голени или же на трубке голени, которая, в свою очередь, закреплена на протезе коленного сустава. Протезы стопы могут иметь самые различные формы и выполнять различные задачи. Наряду с очень сложными, приводными протезами стоп, имеющими лодыжечный сустав, существуют состоящие из нескольких частей пружинные конструкции, которые должны помочь пользователю в том, чтобы сделать возможной походку наиболее приближенной к естественной манере ходьбы. Сравнительно просто сконструированные протезы стопы - это так называемые SACH (Solid Ankle Cushioned Heel)-стопы, которые имеют жесткий лодыжечный сустав и пятку с подушкой. Такого рода протез стопы может иметь деревянный сердечник, полностью покрытый оболочкой из пеноматериала. Протез стопы воспроизводит внешнюю форму натуральной стопы, причем имеются различные размеры стоп, в которые могут быть помещены сердечники различных размеров.
Публикация US 8,128,709 В2 касается функциональной оболочки стопы, у которой подготовлена оболочка стопы, в которую введена насадка протеза стопы. Протез стопы имеет основную пружину и расположенный на ней на шарнирах лодыжечный элемент, который может крепиться на трубке голени. Оболочка протеза стопы имеет в области подошвы зоны различной эластичности для того чтобы, с одной стороны, смягчать удар пяткой при наступании протеза стопы и, с другой стороны, при перекатывании через переднюю часть стопы возвращать энергию для того чтобы влиять на манеру ходьбы соответственно желанию. Насадки материалов в оболочке стопы могут быть расположены как на внешней стороне, так и на внутренней стороне или залиты в форму. Манера перекатывания определяется, в значительной степени, основной пружиной насадки протеза стопы.
Задачей данного изобретения является подготовка протеза стопы, который может быть изготовлен доступным по цене и модульным, и с помощью которого может экономно производиться подгонка свойств стопы.
Публикация US 2005/0071018 A1 касается протеза стопы с лодыжечным модулем, на верхнем конце которого закреплены крепежные элементы для насаживания протеза стопы на трубку голени. На нижней стороне лодыжечного модуля закреплена подошвенная пластина из прочного, гибкого материала. Подошвенная пластина и лодыжечный модуль окружены косметическим материалом стопы, который располагается на передней и задней области подошвенной пластины. В области пальцев располагается элемент усиления.
В соответствии с изобретением данная задача решается с помощью протеза стопы с признаками основного пункта формулы изобретения. Предпочтительные формы исполнения и усовершенствования изобретения раскрываются в подпунктах формулы, в описании и на рисунках.
Протез стопы с сердечником, на котором расположено проксимальное крепежное приспособление для фиксации протеза стопы на трубке голени или на ножке голени и который окружен оболочкой стопы, образующей полость, в которую вставлен сердечник, предусматривает, что в области передней части стопы оболочки стопы сформирован отдельный приемный отдел с щелевидной выемкой, в которую введен язычок, расположенный на сердечнике.
Благодаря фиксации сердечника с геометрическим замыканием посредством отдельного приемного отдела с введенным туда язычком в области передней части стопы возможно таким образом влиять на функцию стопы, как это желаемо. К функции стопы, в основном, причисляют поведение пятки, манеру перекатывания и поведение носка стопы. Поведения пятки и манера перекатывания вплоть до средней фазы положения стоя определяются характером деформации сердечника, если он способен деформироваться, а также соответственно характером имеющейся пяточной пружины или характером эластичности оболочки стопы. Поведение передней части стопы и манера перекатывания, начиная от средней фазы положения стоя, определяются опять-таки сердечником и эластичными свойствами оболочки стопы в области передней части стопы. Благодаря соединению с геометрическим замыканием передней части сердечника, которая сформирована в форме язычка, имеет выступ в форме язычка или на которой закреплен язычок, возможно путем изменения либо оболочки стопы, сердечника, приемного отдела, либо язычка, влиять на свойства, в частности, эффективную длину стопы. При этом эффективная длина стопы - это расстояние между точками приложения усилия при перекатывании, когда протез стопы как пяткой, так и носком стопы находится на земле. Эффективная длина стопы изменяется посредством жесткости в области передней части стопы. Если область передней части стопы мягче, то протез стопы ведет себя как укороченный протез стопы с неподвижной областью передней части стопы, если устанавливают более твердую или более жесткую область передней части стопы, то эффективная длина стопы увеличивается, тем самым, протез стопы ведет себя как сравнительно более длинный протез стопы. В щель на приемном отделе введен язычок, поэтому область передней части стопы может иметь жесткость, отличающуюся от жесткости остальной оболочки стопы, в которую не введен язычок или приемный отдел.
Приемный отдел дает возможность регулировать твердость носка стопы, не изменяя всей формы оболочки стопы или состава материала оболочки стопы. Исполнение приемного отдела в виде отдельного элемента способствует разделению по материалу оболочки стопы и сердечника, поэтому сокращаются напряжения в области подушечки стопы. Оболочка стопы и приемный отдел могут быть сформированы из пеноматериала. Путем разделения обоих пеноматериалов, которые, в частности, состыкованы друг с другом с геометрическим замыканием, сокращается механическая нагрузка, и повышается срок службы оболочки стопы и приемного отдела. К тому же, возможно создавать различные размеры стопы с помощью только одного модуля стопы или сердечника и различных оболочек стоп, заменяя и подгоняя приемный отдел под соответствующий размер стопы.
Отдельная форма исполнения оболочки стопы и приемного отдела дает возможность выставлять различные твердости носка стопы, используя различные материалы. Результатом этого является сокращение веса, поскольку оболочка стопы и приемный отдел могут быть изготовлены отдельно друг от друга и выбраны по функциональному совпадению. Как правило, оболочка стопы должна иметь по отношению к трению или износу большую механическую стабильность, чем приемный отдел, и наоборот, приемный отдел в отношении желаемой твердости или деформируемости должен легко регулироваться. Оптимальные для соответствующих требований материалы, как правило, различны и могут быть выбраны оптимально в отношении их плотностей, поэтому получается сокращение веса по сравнению с оболочкой стопы, состоящей из одной части, или сердечником, состоящим из одной части.
Приемный отдел увеличивает поверхность соприкосновения сердечника внутри оболочки стопы, поэтому, тем самым, сокращаются пики напряжения и увеличивается срок службы оболочки стопы.
Ремни или жесткие материалы, такие как искусственные или металлические пластины, могут быть расположены в оболочке стопы или на приемном отделе, в частности, залиты пеноматериалом, для того чтобы сделать возможным соответственно желаемое удлинение носка стопы при отталкивании.
Выемка для установки язычка сформирована на приемном отделе, который, опять-таки, может быть сформирован заполняющим область передней части стопы оболочки стопы. Таким образом, приемный отдел и, тем самым, область передней части стопы оболочки стопы полностью заполнены материалом, в котором сделана или сформирована щель. Посредством приемного отдела достигается достаточная механическая прочность, поэтому усилия могут быть переданы от язычка через приемный отдел на оболочку стопы, причем оболочка стопы образует внешнее окончание протеза стопы и имеет форму, приближенную к натуральной стопе. Оболочка стопы сформирована предпочтительно из эластичного искусственного материала, в частности, пеноматериала, который имеет достаточную прочность для восприятия и переноса усилий, достаточное сопротивление износу, а также желаемые эластичные и оптические свойства. Тем самым, область передней части стопы оболочки стопы сформирована сплошной, и в нее установлен язычок сердечника.
Область передней части стопы и/или приемный отдел может состоять или из такого же материала, из которого состоит остальная оболочка стопы, но также возможно, что область передней части стопы и/или приемный отдел имеет жесткость, отличающуюся от жесткости остальной оболочки стопы, тем самым, возможна подгонка жесткости передней части стопы и эластичности оболочки стопы под пациента или достижение желаемых свойств протеза стопы. Тем самым возможно, чтобы оболочки стоп одинакового размера оснащались одинаковыми по конструкции сердечниками и имели различное поведение при перекатывании, например, придавая приемным отделам различную жесткость. Приемный отдел может быть вставлен в оболочку стопы и там удерживаться посредством сил сцепления, приклея или элементов геометрического замыкания. Предпочтительно приемный отдел сформирован как сменный или извлекаемый из оболочки стопы, для того чтобы можно было произвести простую подгонку под соответствующие требования. Также возможно, чтобы приемный отдел был заформован в оболочке стопы или наформован на нее, например, в рамках способа первичного формообразования при отливке или литье под давлением оболочки стопы. В качестве дополнения или альтернативы этому применению возможно, чтобы приемный отдел был вклеен в оболочку стопы. Сначала приемный отдел изготавливается из материала с желаемыми эластичными и механическими свойствами, и затем на него наформовывается остальная оболочка стопы с полостью для установки сердечника или, наоборот, приемный отдел заливается в полости.
Предпочтительным образом сердечник установлен в оболочке стопы с возможностью замены и сформирован как извлекаемый. Предпочтительно сердечник удерживается в оболочке стопы и/или в приемном отделе исключительно геометрическим замыканием, поддерживаемый силами сцепления, которые возникают благодаря свойствам материала оболочки стопы или, соответственно, приемного отдела. В частности, для этого в области пятки предусмотрены элементы геометрического замыкания на сердечнике и сопряженные элементы геометрического замыкания на оболочке стопы, например, в форме пазов и выступов или задних разрезов, в которые зацепляются соответственно сопряженные элементы геометрического замыкания других компонентов, поэтому на сердечнике легко можно производить фиксацию оболочки стопы с возможностью замены и с геометрическим замыканием. То же самое может быть сформировано также и для приемного отдела в оболочке стопы и язычке в приемном отделе.
Сердечник может иметь пластинчатую пружину, передний конец которого образует язычок. Также возможно, чтобы на сердечнике был закреплен язычок, причем язычок выдается над передним концом сердечника. Таким образом, на сердечнике язычок закреплен как отдельный конструктивный элемент. Также возможно, что пластинчатая пружина образует сердечник, поэтому на пластинчатой пружине в качестве сердечника может быть закреплен язычок, как отдельный конструктивный элемент. Благодаря форме исполнения сердечника в виде пластинчатой пружины или оснащению сердечника пластинчатой пружиной возможно далее дифференцировать манеру перекатывания и обеспечить дополнительную эластичность, превышающую эластичность оболочки стопы. Тем самым, может быть достигнута улучшенная подгонка под естественную манеру перекатывания.
Сердечник может иметь пяточную подушку, состоящую или из пеноматериала, которая, наряду с эластичными свойствами, обеспечивает также и амортизацию. Также возможно предусмотреть пяточную пружину, характер амортизации которой, как правило, отличен от характера амортизации тела из пеноматериала.
Язычок может быть сформирован в виде ремня или пластинчатой пружины, причем в качестве материала ремня может быть предусмотрена высокопрочная ткань достаточной жесткости. Имеется возможность сформировать язычок в приемном отделе и в последствии зафиксировать на сердечнике, если он вставляется в полость. Также возможно в оболочке стопы расположить язычок вместе с отдельно сформированным приемном отделом при введении вместе с сердечником и там зафиксировать.
Ремень или пластинчатая пружина могут быть интегрированы в приемный отдел и/или в оболочку стопы, для того чтобы обеспечить расширенную возможность настройки в отношении жесткости оболочки стопы или косметического материала стопы.
Предпочтительным образом язычок закреплен на нижней стороне сердечника, т.е. на той стороне, которая повернута к подошве или земле. Чтобы достичь максимального влияния на манеру перекатывания, предпочтительным образом предусмотрено, что язычок вдается внутрь области пальцев, причем может быть предусмотрено, что язычок имеет ширину, изменяемую по длине, для того чтобы достичь подгонки по форме стопы и геометрическим Фактическим данным. Например, если язычок должен вдаваться только в переднюю области большого пальца, то необходимо ограничить ширину. В основном, также возможно сформировать язычок из нескольких частей или с возможностью раздвигаться, чтобы одна часть язычка проходила в область большого пальца, а другая часть проходила в остальную область пальцев.
Оболочка стопы или косметический материал стопы может иметь в области передней части стопы усиление также в дополнение к язычку, который проходит в области передней части стопы, для того чтобы иметь возможность по желанию выставить соответственно желаемую жесткость оболочки стопы и, тем самым, также всего протеза стопы.
Вариант изобретения предусматривает, что в области передней части стопы, например, в оболочке стопы или же в приемном отделе расположен отдельный вкладыш, который имеет жесткость, отличающуюся от жесткости оболочки стопы или приемного отдела, для того чтобы иметь возможность сформировать оболочку стопы как функциональный конструкционный элемент. Благодаря вкладышу возможно подогнать оболочку стопы именно по жесткости, например, закрепляя вкладыш с возможностью замены внутри оболочки стопы или приемного отдела. Приемный элемент в приемном отделе или в оболочке стопы может быть вложен, вклеен или для длительного нахождения в оболочке стопы, в приемном отделе, но, в любом случае, в области передней части стопы вложен, вклеен или заформован.
Усиление сформировано предпочтительным образом так, что во время терминальной фазы положения стоя в процессе перекатывания точка приложения усилия сдвигается вперед, для того чтобы увеличить эффективную длину стопы.
Наряду с формой исполнения протеза стопы с отдельным приемным отделом, область передней части стопы оболочки стопы может иметь щелевидную выемку, в которую вставлен язычок, расположенный на сердечнике, причем область передней части стопы имеет жесткость, отличающуюся по сравнению с жесткостью остальной оболочкой стопы. Область передней части стопы может быть сформирована сплошной.
Далее примеры исполнения изобретения подробнее поясняются с помощью приложенных чертежей. Показано:
фигура 1 - схематичное изображение поперечного сечения протеза стопы;
фигура 2 - вариант с измененным приемном отделом;
Фигура 3-  вариант с отдельным язычком;
Фигура 4 - вариант согласно фигуре 2 с отдельным язычком;
Фигура 5 - вариант фигуры 1 с отдельным вкладышем; а также
Фигура 6 - вариант фигуры 5.
На фигуре 1 на схематичном изображении в разрезе представлен протез 1 стопы с сердечником 2, который имеет проксимальное крепежное приспособление 3 с винтовым пилоном 31 и крепежным адаптером 32 закреплен на винтах 33. Крепежный адаптер 32 закреплен на сердечнике 2 с возможностью замены, для того чтобы иметь возможность подгонки под различных пользователей, высоты каблуков, формы обуви и проч. Сердечник 2 имеет пластинчатую пружину 25, на верхней стороне которого закреплено крепежное приспособление 3. На нижней стороне пластинчатой пружины 25, т.е на той стороне, которая направлена к подошве или к полу, расположена пяточная подушка 7 из пеноматериала. На приведенном примере исполнения пяточная подушка 7 склеена с пластинчатой пружиной, состоящей из армированного волокном искусственного материала, например, армированного угле-волокном искусственного материала. Верхняя сторона пяточной подушки 7 по всей поверхности склеена с нижней стороной пластинчатой пружины 25, предусмотрены выемки для винта 33 или винтов 33 для крепления крепежного адаптера 32. В пяточной области 21 протеза 1 стопы в пяточной подушке 7 сформирован паз 71, в который зацепляется выступ 47, который сформирован на внутренней стороне оболочки 4 стопы, и фиксирует пяточную область оболочки 4 стопы с геометрическим замыканием на пяточной области 21 сердечника 2.
Оболочка 4 стопы, которая сформирована из пеноматериала, образует полость 41, в которую вставлен сердечник 2, который на представленном примере исполнения состоит из пластинчатой пружины 25 и пяточной подушки 7. В области 42 передней части стопы оболочки 4 стопы имеется приемный отдел 6, в котором сформирована щелевидная выемка 45. В эту щелевидную выемку 45 зацепляется передний конец пластинчатой пружины 25, которая сформирована в виде язычка 5 и выдается над передним концом пяточной подушки 7. Язычок простирается из области плюснефалангового сустава в среднюю область 43 пальцев и удерживает сердечник 2 с геометрическим замыканием в области 42 передней части стопы оболочки 4 стопы. Приемный отдел 6 полностью заполнен материалом остальной оболочки 4 стопы и обеспечивает достаточную механическую стабильность, для того чтобы при нагрузке на переднюю часть стопы переносить на пол усилия пользователя протезом стопы. Благодаря исполнению с геометрическим замыканием и возможностью замены крепления сердечника 2 внутри оболочки 4 стопы при помощи язычка 5 и щелевидной выемки 45 возможно относительное движение при деформации эластичной оболочки 4 стопы и пластинчатой пружины 25 во время процесса перекатывания, поэтому создается только малая скалывающая нагрузка внутри оболочки 4 стопы.
4
Фигура 2 показывает вариант изобретения согласно фигуре 1, в котором вместо формы исполнения оболочки 4 стопы в виде одной детали с приемным отделом 6 отдельный приемный отдел 6 расположен внутри оболочки 4 стопы. На остальной оболочке 4 стопы приемный отдел 6 может быть наформован, наклеен или закреплен с геометрическим замыканием. Приемный отдел 6 имеет жесткость и характер эластичности, отличные от свойств обычной оболочки 4 стопы, поэтому благодаря отдельному приемному отделу 6 или заформованному, или наформованному приемному отделу 6 из другого материала достигается изменение характера эластичности протеза 1 стопы. Приемный отдел 6 простирается в переднюю область 43 пальцев, поэтому может быть использована вся длина протеза 1 стопы, для того чтобы оказывать влияние на манеру ходьбы. Чем жестче сформирован приемный отдел 6, тем больше эффективная длина стопы. Отдельный приемный отдел 6 может быть вставлен совместно с сердечником 2 в полость 41 оболочки 4 стопы во время окончательной сборки протеза 1 стопы. Также возможно, что отдельный приемный отдел 6 сначала вводится в оболочку 4 стопы и там фиксируется с геометрическим замыканием, с силовым замыканием или неразъемно. Затем язычок 5 в виде передней части пластинчатой пружины 25 вводится в выемку 45, для того чтобы вместе с геометрическим замыканием в пяточной области 21 через паз 71 и выступ 47 способствовать механическому запиранию язычка 5 и, тем самым, сердечника 2 в полости 41 оболочки  стопы.
Следующий вариант изобретения представлен на фигуре 3, на которой конструкция, в основном, соответствует таковой на фигуре 1, поэтому на нее дается ссылка целиком по содержанию. На нижней стороне пластинчатой пружины 25 в области 42 передней части стопы расположен отдельный язычок 5, который заходит в переднюю область 43 пальцев оболочки 4 стопы. Отдельный язычок 5 может быть сформирован в виде пластинчатой пружины с жесткостью пружины, отличающейся по сравнению с пластинчатой пружиной 25 сердечника 2, также возможно, что язычок 5 выполнен в виде ремня, ленты или другой вставной части, которая расположена на нижней стороне пластинчатой пружины 25 и там зафиксирована. Фиксация может производиться, например, путем приклеивания, сварки или с помощью механических крепежных средств, таких как винты, заклепки, зажимы и проч. Исполнение с отдельным язычком имеет то преимущество, что может быть просто и экономично увеличено разнообразие при исполнении и установке протеза стопы.
Фигура 4 показывает вариант согласно фигуре 2 с отдельным язычком 5. Передающее усилие соединение между отдельными язычками 5 и соответствующим сердечником 2 или пластинчатой пружиной 25 позволяет выставить эффективную длину стопы. При этом удлинение эффективной длины стопы может проводиться до передней области пальцев включительно, поэтому может быть достигнута максимальная эффективная длина стопы.
На примерах исполнения сердечник 2 сформирован в виде пружинного элемента 25 из угле-волоконного составного конструктивного элемента с пяточной подушкой 7. Пяточная подушка 7 в значительной степени влияет на свойства протеза 1 стопы от наступания на пятку вплоть до средней фазы положения стоя. Пяточная подушка 7 простирается примерно до 2/3 всей длины стопы от пятки в направлении передней части стопы. Длина пяточной подушки 7 соответствует примерно 75% длины пластинчатой пружины 25. Крепежное приспособление 3 и сердечник 2 из пластинчатой пружины 25 и пяточной подушки 7 создают модуль стопы, который, со своей стороны, вставлен в сопряженно сформированную полость 41 оболочки стопы и удерживается там посредством элементов 71, 47, 45, 5 геометрического замыкания. Соединение между оболочкой 4 стопы и модулем стопы непостоянно, более того, оболочка 4 стопы закреплена на модуле стопы с возможностью съема. Оболочка 4 стопы может состоять из одного пеноматериала или же иметь различные пеноматериалы. Пеноматериалы могут иметь различные плотности и твердости, также возможно, что различные пеноматериалы или одинаковые пеноматериалы имеют различные твердости и плотности только локально.
Путем управления жесткостью оболочки 4 стопы или приемного отдела 6 в области передней части стопы можно влиять на эффективную длину стопы.
На фигуре 5 представлено схематичное изображение варианта фигуры 1, у которого в область 42 передней части стопы вложен отдельный вкладыш 51, простирающийся вплоть до области 43 пальцев. Вкладыш 51 может быть выполнен в виде пластинчатой пружины, ремня или элемента из пеноматериала с прочностью, которая отличается от прочности материала в области 42 передней части стопы, в частности, в заполненной передней области 42 передней части стопы, для того чтобы таким образом во взаимодействии с пластинчатой пружиной 25 иметь возможность влиять на эффективную длину стопы. На представленном примере исполнения вкладыш 51 заформован в пеноматериал, альтернативно он может быть вставлен или вклеен с возможностью замены.
Следующий вариант показан на фигуре 6, причем отдельный вкладыш 51 расположен на нижней стороне приемного отдела 6. Вкладыш 51 с возможностью замены может быть вложен или вклеен в выемку внутри приемного отдела 6 и, затем, покрыт оболочкой стопы и надежно удерживаться на приемном отделе 6. Также возможно, что вкладыш 51 наформован или заформован, причем материалы и, тем самым, и жесткость вкладыша 51 зависят от того, какие эластичные свойства должны быть достигнуты в области 42 передней части стопы, и какая эффективная длина стопы должна быть выставлена с помощью вкладыша 51. Вкладыш 51 выступает над передним кончиком язычка 5 и, тем самым, также над передним кончиком пластинчатой пружины 25. Также возможно, что отдельный вкладыш 51 применяется в соединении с отдельным язычком 5, как он показан на фигурах 3 и 4.