NL9400269A - Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting. - Google Patents

Description

Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting, zoals in het bijzonder een prothe-seknie voor beengeamputeerden, omvattende een kinematisch meerstangenmechanisme, met ten minste vier stangen, waarvan aangrenzende stangen een scharnierlijn gemeen hebben, en de scharnierlijnen zich in hoofdzaak onderling evenwijdig uitstrekken.

Het gebruik van meerstangenmechanismen ter vervanging resp. ondersteuning van de gewrichtsfunctie in orthopedische inrichtingen is reeds langer bekend, en wordt veelvuldig toegepast vanwege de voordelen die een dergelijk mechanisme heeft ten opzichte van de meer conventionele mechanismen met één vast zwenkpunt. Deze voordelen behelzen ondermeer een in vergelijking met een één-assig mechanisme beter volgen of nabootsen van de natuurlijke beweging van de ledematen en een vergrote en beter regelbare stabiliteit van het mechanisme wanneer het belast wordt, en worden bereikt door een geschikte keuze van de afmetingen en de onderlinge stand van de stangen van het mechanisme. Vooral wanneer een meerstangenmechanisme gebruikt wordt ter vervanging of ondersteuning van de kniefunctie is dit laatste van groot belang. Het is namelijk essentieel, dat aan het begin van een stapbeweging, wanneer het mechanisme gestrekt is, de hiel de grond raakt, en het mechanisme belast wordt door het gewicht van de gebruiker, het mechanisme niet direct begint te zwenken, omdat de gebruiker geen steun zou vinden en ten val zou komen. Dit kan in een één-assig mechanisme slechts voorkomen worden door toepassing van een complex en weinig betrouwbaar remmechanisme. In een meerstangenmechanisme daarentegen, kan deze eigenschap bereikt worden door de geometrie zo te kiezen, dat in de gestrekte toestand van het mechanisme het virtuele draaipunt waarom het onderbeen of de onderbeenprothese zwenkt achter de lijn ligt welke de twee belastingspunten (de hiel en het heupgewricht) verbindt.

Door een geschikte keuze van de geometrie van het meerstangenmechanisme kan bovendien bereikt worden dat het virtuele draaipunt aan het eind van een stapbeweging zo is gelegen, dat de prothese of orthese in vergelijking met een één-assig mechanisme eenvoudiger in een naar voren zwaaiende beweging gebracht kan worden. De te bereiken grote stabiliteit bij de aanvang van de stapbeweging, de eenvoudig op te wekken terugzwaaibeweging en de mogelijkheid om op eenvoudige wijze een goed compromis te vinden tussen deze beide eigenschappen maken het meerstangenmechanisme bij uitstek geschikt voor het vervangen of ondersteunen van een ge-wrichtsfunktie.

Een belangrijke vereiste van een kinematisch meerstangenmechanisme in dergelijke toepassingen is dat het een initiële inverende buiging vertoont zoals ook de menselijke knie die vertoont. Dit heeft onder meer tot gevolg dat de geringe initiële inverende buiging die het werkelijke gewricht vertoont wanneer het belast wordt, aanwezig is. De dempende invloed van het gewricht bij het belasten van het been voorkomt een schokkerige gangaard, die onaangenaam en op den duur zelfs pijnlijk kan zijn voor de gebruiker. De initiële buiging onder belasting voorkomt verder een beperking van de verticale beweging van het lichaamszwaartepunt, waardoor de voor het lopen benodigde energie beperkt blijft. Deze kniebuiging wordt "stance flexie" genoemd.

De bestaande inrichtingen voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting, zoals in het bijzonder een protheseknie voor beenge-amptueerden, hebben ais bezwaar dat de stance flexie beperkt is tot 3 a 4*. Om de genoemde voordelen van de stance flexie volledig te realiseren ts dit te weinig. Een ander nadeel wordt gevormd door het ver naar achter gelegen aansluitpunt van een prothese, Met name bij een zogeheten "knie-exartiku-latie" (een doorsnijding van het been in het kniegewricht, dal wil zeggen dat liet bovenbeen vanaf het kniegewricht volledig behouden is) levert dit het bezwaar op dat de prothese ontoelaatbaar ver naar achter komt te staan.

De uitvinding heeft tot doel een inrichting van het in de aanhef genoemde type te verschaffen waarmee een stance flexie gerealiseerd kan worden die zo groot is dat het mogelijk is er natuurlijk mee te lopen en waarbij de ene beweging (stance flexie) de andere beweging (swing flexie) blokkeert. De uitvinding heeft verder tot doel een inrichting te verschaffen waarmee het mogelijk is het aansluitpunt voor een orthopedische inrichting, ook in het geval van een knie-exartikulatie, voldoende ver naar voren te plaatsen. Weer een ander doel van de uitvinding is een inrichting te verschaffen die eenvoudig van constructie is en betrouwbaar in het gebruik.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in de aanhef genoemde type, met het kenmerk, dat een stang slechts met een bovenste uitgaande stang en met een onderste uitgaande stang zwenkbaar verbonden is, en een in looprichting achter de stang geplaatste stang aan een zijde zwenkbaar verbonden is met de bovenste uitgaande stang en aan een andere zijde zodanig met de onderste uitgaande stang verbonden is, dat deze achterstang bij het zwenken van de inrichting een gedwongen beweging ten opzichte van de onderste uitgaande stang uitvoert die naast rotatie ook translatie omvat. Deze inrichting verschaft een gewenste funktiona-liteit, een relatief grote stance flexie in combinatie met belemmering van een tweede bewegingsvrijheidsgraad, die eenvoudig realiseerbaar is.

Een voorkeursuitvoering van de inrichting wordt gekenmerkt doordat de achterstang onder tussenkomst van ten minste één koppelstang met de onderste uitgaande stang is verbonden, waarbij de koppelstang zowel zwenkbaar met de achterstang als met de onderste uitgaande stang is verbonden. Een andere voorkeursuitvoering wordt gekenmerkt doordat de achterstang onder tussenkomst van twee koppelstangen met de onderste uitgaande stang is verbonden, waarbij beide koppelstangen zowel zwenkbaar met de achterstang als met de onderste uitgaande stang zijn verbonden en de stangen een zogeheten zes-stangenmechanisme van Stephenson vormen. In de eenvoudige inrichting met twee koppelstangen kan de ac hterstang zonder extra maatregelen een gedwongen roterende en translerende beweging uitvoeren. Bij de inrichting met één koppelstang is nog een extra maatregel benodigd om de gedwongen roterende en translerende beweging te verkrijgen.

Een andere voorkeursuitvoeirng wordt gekenmerkt doordat de achterstang onder tussenkomst van ten minste één driestangsmechanisme met de onderste uitgaande stang is verbonden, welk driestangsmechanisme bestaat uit een zwenk-baar met de achterstang verbonden stang, welke stang op twee posities zwenkbaar verbonden is met twee verbindingsstangen die beide zwenkbaar verbonden zijn met de onderste uitgaande stang. Een nog meer specifieke voorkeursuitvoering wordt gekenmerkt doordat de achterstang onder tussenkomst van twee driestangsmechanisme met de onderste stang is verbonden. Dit zijn varianten op de in conclusies 2 en 3 genoemde inrichtingen waarbij de koppelstangen vervangen zijn door de driestangsmechanismen.

Weer een andere voorkeursuitvoering wordt gekenmerkt doordat de achterstang door middel van ten minste één pen/sleufverbinding met de onderste uitgaande stang is verbonden. Een specifieke uitvoering hiervan wordt gevormd doordat de achterstang door middel van twee pen/sleufverbin-dingen met de onderste uitgaande stang verbonden is. Bij deze inrichtingen is bijv. een in de conclusies 2 en 3 genoemde koppelstang of een in de conclusies 4 en 5 genoemd driestangenmechanisme vervangen door een pen/sleufverbinding. Ook bij deze maatregelen kan de achterstang een gedwongen roterende en translerende beweging uitvoeren.

Een voorkeursuitvoering van de inrichting wordt gekenmerkt doordat ten minste één van de stangen meervoudig is uitgevoerd. Deze meervoudig uitgevoerde stangen vergroten de stevigheid van de inrichting.

De inrichting omvat bij voorkeur ten minste één verend element dat met ten minste twee van de stangen is verbonden. Een voorkeursuitvoering van dit verend element omvat een demper. De veer kan bijv. worden gebruikt voor het gemakkelijk naar voren brengen van het onderbeen aan het eind van de zwaaifase. De demper kan bijv. worden gebruikt voor het in de zwaaifase dissipièren van energie.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in de navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: fig. 1 een zijaanzicht op een prothese voor been- geamputeerden, fig. 2 een perspektivisch gedeeltelijk opengewerkt aanzicht op een deel van de in fig. 1 weergegeven inrichting, figuren 3-9 schematische weergaven van een zes-stangenmechanisme overeenkomstig de uitvinding, fig. 10 een alternatief schematisch stangenmecha-nisme voorzien van twee pen/sleuf-verbindingen, en fig. 11 een ander alternatief stangenmechanisme voorzien van tien stangen.

Fig. 1 toont een prothese 1 voor beengeamputeerden waarin een stangenmechanisme 2 de funktie van kniegewricht vervult. De prothese 1 omvat voorts een kunstonderbeen 3 met kunstvoet 4 en middelen 5 voor het aan een beenstomp bevestigen van de prothese 1.

Fig. 2 toont in detail het stangenmechanisme 2.

Het in deze figuur weergegeven zes-stangenmechanisme 2 wordt gevormd door een bovenste uitgaande stang 6 - die verbonden is met de middelen 5 voor het aan een beenstomp bevestigen van de prothese 1 -, een onderste uitgaande stang 7 - die verbonden is met het kunstonderbeen 3 -, een slechts met de genoemde stangen 6, 7 zwenkbaar verbonden stang 8, een in looprichting achter de stang 8 gelegen achterstang 9 - die zwenkbaar met de bovenste uitgaande stang 6 is verbonden -, en twee koppelstangen 10, 11, die beide zwenkbaar met de achterstang 8 en de onderste uitgaande stang 7 zijn verbonden. De koppelstangen 10, 11 zijn dubbel uitgevoerd voor een grotere stevigheid van het stangenmechanisme 2. De figuur toont tevens veermiddelen 12 voor het gemakkelijker naar voren brengen van het kunstonderbeen 3. De stang 8 is voor zien van een knieschijfvormige voorzijde 13 om het uiterlijk ervan op het uiterlijk van een menselijke knie te laten lijken. De werking van dit stangenmechanisme 2 zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de volgende figuren.

De figuren 3-5 tonen schematisch het stangenmechanisme 2 uit fig. 2 in zijaanzicht. De in fig. 3 weergegeven stand is de uitgangsstand. In deze stand wordt het stangenmechanisme 2 niet belast (er wordt niet op de beenstomp met prothese 1 gesteund) en de prothese l ligt in het verlengde van de beenstomp (het "been” is gestrekt). De onderzijde van de achterstang 9 bevindt zich in de uitgangsstand in het hoogste baanpunt. Fig. 4 toont het stangenmechanisme 2 in een begintoestand van de normale kniebuiging, de zogeheten "swing flexie". De onderzijde van de achterstang 9 heeft zich ten opzichte van de stand in fig. 3 naar beneden en naar links verplaatst. Deze verplaatsing vindt tegen de voorspanning van veermiddelen 12 in, waardoor op het stan-genmechanisrae een zodanige kracht uitgeoefend wordt dat het stangenmechanisme 2 indien er geen externe kracht op uitgeoefend worden, naar de begintoestand zal terugkeren. Fig. 5 geeft het stangenmechanisme 2 weer bij het begin van de standfase, dat wil zeggen vanaf het hielcontact en gedurende de standfase, deze stand is de zogeheten "stance flexie". Deze stand draagt onder andere zorgt voor schokabsorptie en een natuurlijk looppatroon, Deze figuur geeft het begin van de. stance flexie weer. De onderzijde van de achterstang 9 heeft zich ten opzichte van de stand in fig. 3 naar beneden en naar rechts verplaatst

Fig. 6 toont het stangenmechanisme 2 in een verder dan in fig. 5 weergegeven doorgezette stance flexie. Voorts is een beugel 14 zichtbaar die het stangenmechanisme 2 met name geschikt maakt voor gebruik door een patiënt met een knie-exartikulatie. Een knie-exartikulatie is een amputatie, letterlijk doorsnijding in het kniegewricht. Fig. 7 toont het stangenmechanisme 2 met de beugel 14 in een swing flexie die verder is doorgezet dan de in fig. 4 weergegeven swing flexie. Fig. 8 toont hetzelfde stangenmechanisme 2 in een nog verder dan in fig. 7 doorgezette swing flexie. Fig. 9 toont het stangenmechanisme 2 in de maximaal gebogen stand. In de in figuren 8 en 9 weergegeven ver doorgezette swing flexie is het duidelijk zichtbaar dat de stang 8 fungeert als "knieschijf”. Het stangenmechanisme 2 is zodanig uitgevoerd dat het zelfs mogelijk is te steunen op de stang 8 zonder dat het mechanisme 2 daarvan nadelige invloed ondervindt. Hierbij dient bijv. gedacht te worden aan knielen.

Fig. 10 toont een alternatief stangenmechanisme 28 in de uitgangsstand. De onderste uitgaande stang 7 is voorzien van sleuven 15, 16 die samenwerken met pennen 17, 18 die bevestigd zijn aan de onderzijde van de achterstang 9. Bij het zwenken van het stangenmechanisme 28 zal de achterstang 9 een gedwongen beweging ten opzichte van de onderste uitgaande stang 7 maken doordat de pennen 17, 18 in de sleuven 15, 16 bewegen.

Fig. 11 toont weer een ander uitgevoerd stangenmechanisme 19 overeenkomstig de uitvinding. In dit mechanisme is de achterstang 9 onder tussenkomst van twee extra drie-stangsmechanismen 20, 21 met de onderste uitgaande stang 7 verbonden. Deze driestangsmechanismen 20, 21 bestaan uit zwenkbaar met de achterstang 9 uit een zwenkbaar met de achterstang 9 verbonden stang 20, 23 en twee met de stang 22, 23 verbonden verbindingsstangen 24, 25, 26, 27 die tevens zwenkbaar verbonden zijn met de onderste uitgaande stang 7. Het moge duidelijk zijn dat het ook mogelijk is maatregelen uit de in deze figuur getoonde stangenmechanis-men 2, 28, 19 te combineren. Zo is het bijv. mogelijk een koppelstang 10, 11 te combineren met een sleuf 15, 16 en pen 17, 18 of een driestangsmechanisme 20, 21. Een voorbeeld van een andere combinatie bestaat uit een stangenmechanisme 2, 28, 19 met een sleuf 15, 16 en pen 17, 18 in combinatie met een driestangsmechanisme 20, 21.

Claims (10)

1. Inrichting voor het onderling zwenkbaar verbinden van delen van een orthopedische inrichting, zoals in het bijzonder een protheseknie voor beengeamputeerden, omvattende een kinematisch meerstangenmechanisme, met ten minste vier stangen, waarvan aangrenzende stangen een scharnierlijn gemeen hebben, en de scharnierlijnen z.ich in hoofdzaak onderling evenwijdig uitstrekken, met het kenmerk, dat een stang (8) slechts met een bovenste uitgaande stang (6) en met een onderste uitgaande stang (7) zwenkbaar verbonden is, en een in looprichting achter de stang (8) geplaatste stang (9) aan een zijde zwenkbaar verbonden is met de bovenste uitgaande stang (6) en aan een andere zijde zodanig met de onderste uitgaande stang (7) verbonden is, dat deze achter-stang (9) bij het zwenken van de inrichting een gedwongen beweging ten opzichte van de onderste uitgaande stang (7) uitvoert die naast rotatie ook translatie omvat.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de achterstang (9) onder tussenkomst van ten minste één koppelstang (10, 11) met de onderste uitgaande stang (7) is verbonden, waarbij de koppelstang (10, 11) zowel zwenkbaar met de achterstang (9) als met de onderste uitgaande stang (7) is verbonden.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de achterstang (9) onder tussenkomst van twee koppelstangen (10, 11) met de onderste uitgaande stang (7) is verbonden, waarbij beide koppelstangen (10, 11) zowel zwenkbaar met de achterstang (9) als met de onderste uitgaande stang (7) zijn verbonden en de stangen (6, 7, 8,9, 10, 11) een zogeheten zes-stangsmechanisme (2) van Stephen- > son vormen.

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de achterstang (9) onder tussenkomst van ten minste één driestangsmechanisme (20, 21) met de onderste uitgaande stang (7) is verbonden, welk driestangsmechanisme i (20, 21) bestaat uit een zwenkbaar met de achterstang (9) verbonden stang (22, 23), welke stang (22, 23) op twee posities zwenkbaar verbonden is met twee verbindingsstangen (24, 25, 26, 27) die beide zwenkbaar verbonden zijn met de onderste uitgaande stang (7).

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de achterstang (9) onder tussenkomst van twee driestangsmechanismen (20, 21) met de onderste stang (7) is verbonden.

6. Inrichting volgens één der conclusies 1, 2 of 4, met het kenmerk, dat de achterstang (9) door middel van ten minste één pen/sleuf-verbinding (15, 17; 16, 18) met de onderste uitgaande stang (7) is verbonden.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de achterstang (9) door middel van twee pen/sleuf-verbindingen (15, 17; 16, 18) met de onderste uitgaande stang is verbonden.

8. Inrichting volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat ten minste één van de stangen (6, 7, 8, 9, 10, 11) meervoudig is uitgevoerd.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste één verend element (12) omvat dat met ten minste twee van de stangen (6, 7, 8, 9, 10, 11) is verbonden.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het verend element (12) een demper omvat.