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Die Erfindung betrifft ein Schaftsystem für eine Beinprothese, wobei das Schaftsystem einen Prothesenschaft aufweist, der eine Wandung hat aus faserverstärktem Kunststoff und der an seinem proximalen Ende eine Eintrittsöffnung und an seinem distalen Ende eine Halterung aufweist für den Anschluss von Prothesenkomponenten und für die Anbringung von Spannelementen und Prothesenfunktionsteilen wie Locks, Einzugs- und Verbindungselementen sowie von Spannelementen.
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Zudem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren für ein derartiges Schaftsystem.
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Es ist bekannt, dass Prothesen einen Prothesenschaft haben, der an einen Körperteil, wie z. B. einen Arm- oder Beinstumpf angepasst ist, wobei der Prothesenschaft eine den Körperteil im Wesentlichen umfassende Wandung aufweist, die aus thermoplastischem oder mit Fasern verstärktem Kunststoff besteht, wobei dieser Prothesenschaft insbesondere an seinem distalen Ende mit einer Halterung für ein Prothesenanschlusselement versehen ist, mittels dessen künstliche Gliedmaße wie Hände, Kniegelenke oder Füße an den Prothesenschaft angeschlossen sind.
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Die genannte Halterung am distalen Ende des Prothesenschaftes ist häufig als Adapterplatte z. B. in Form einer Vierlochanschlussplatte oder in Form einer Gewindeaufnahme M36 etc. fest und unlösbar in den Bereich am distalen Ende des Prothesenschaftes eingegossen. Mit der somit fest mit dem Prothesenschaft verbunden Halterung ist auch der statische Aufbau einer Prothese, also die relative Position des Prothesenschaftes zu den Prothesenkomponenten festgelegt.
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Der Amputationsstumpf ist zu seinem Schutz sehr häufig mit einem Silikon-Strumpf (Liner) überzogen, womit auch eine bessere Verbindung von Stumpf und Prothesenschaft hergestellt werden kann. Für Letzteres ist dieser sogenannte Liner z. B. mit Dichtlippen oder unterschiedlichen Verbindungselementen, wie beispielsweise mit einem Stift oder mit einem Einzugsband versehen, die in einem sogenannten Lock am distalen Prothesenschaftende verriegelt sind. Diese Haltevorrichtung (Lock) wird in sehr unterschiedlichen Varianten ausgeführt und ist bei einer konventionellen Prothese ebenfalls fest an dem distalen Ende eines Prothesenschaftes eingegossen oder wird mit einer am distalen Ende eingegossenen Adapterplatte verschraubt.
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Im Verlauf der Anpassung einer Beinprothese es dann sinnvoll, einem Anwender die Möglichkeit zu geben, verschiedene Prothesenanschlusselemente wie Einzugselemente, Locks oder Ventile zu testen. Dafür müssen üblicherweise Veränderungen am distalen Ende des Prothesenschaftes vorgenommen werden. Das am besten geeignete Prothesenanschlusselement und der im Rahmen der Anpassung zu ermittelnde statische Aufbau entscheiden sehr wesentlich über den Tragekomfort, die Handhabung und die Qualität einer Prothese.
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In diesem Zusammenhang sind besonders im Bereich des distalen Prothesenschaftendes häufig so aufwändige Änderungsarbeiten erforderlich, dass statt dieser oft auch die Herstellung eines neuen Prothesenschaftes in Erwägung gezogen wird.
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Die Prothesenanschlusselemente, die in den Prothesenschaft integriert werden, wie Vierlochanschlussplatten oder Lockgehäuse sind bisher nämlich immer mit Hinterschneidungen versehen, in die der Kunststoff der Prothesenschaftwandung so formschlüssig eingreift, dass ein ggf. auch wiederholter Austausch der Prothesenanschlusselemente oft nicht möglich ist, ohne den Prothesenschaft oder das Prothesenanschlusselement dabei zu beschädigen. Bei einem nicht vom Prothesenschaft lösbaren Prothesenanschlusselement wird deshalb oft auf eine eigentlich sinnvolle Nachjustierung der Prothese verzichtet, weil der Aufwand für die Umbauarbeiten am distalen Prothesenschaftende als zu hoch eingeschätzt wird.
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Trotz der beschriebenen sehr aufwändigen Verbindung von Prothesenschaft und Prothesekomponenten kommt es vor allem bei der Austestung einer Prothese häufig auch zu einer Lockerung oder zu einem Bruch an der Verbindungsstelle von Prothesenschaft und dem Prothesenanschlusselement. Die Verbindung von Prothesenschaft und Prothesenanschlusselementen ist somit insbesondere bei Beinprothesen häufig eine Schwachstelle, von der eine hohe Gefährdung für den Anwender ausgehen kann.
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Um die verschiedene Prothesenanschlusselemente ausprobieren und außerdem den statischen Aufbau einer Prothese noch mit einem angemessenen Aufwand ermitteln zu können, sollten alle am distalen Prothesenschaft angeordneten Prothesenanschlusselemente und Funktionsteile komplett austauschbar und veränderbar montiert sein, ohne dass bei deren Austausch eine Beschädigung oder eine Veränderung an dem eigentlichen Prothesenschaft vorgenommen werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässige Verbindung des Prothesenschaftes und der Prothesenkomponenten bereitzustellen, die auch einen schnellen Austausch aller Prothesenanschlusselemente und Prothesenfunktionsteile ermöglicht, ohne bei einem Austausch den Prothesenschaft zu beschädigen.
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Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren soll dafür eine zuverlässige Verbindung im Sinne optimaler Stabilität, Präzision und Nachjustierbarkeit mit einer optisch gut erscheinenden Oberfläche ohne Nacharbeiten am Prothesenschaft gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Halterung, die für das Prothesenanschlusselement in der Wandung des Prothesenschaftes vorgesehen ist, eine Durchgangsöffnung aufweist zur Befestigung eines Anschlussstutzens, wobei an dieser Durchgangsöffnung wenigstens ein Verstärkungselement vorzugsweise aus Metall, Kunststoff oder Kompositwerkstoff vorgesehen ist, das mit einer hohen Festigkeit mit dem Kunststoff des Prothesenschaftes verbunden ist.
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Eine solche Durchgangsöffnung hat den besonderen Vorteil, dass über diese Durchgangsöffnung Prothesenanschlussteile lösbar an der Wandung des Prothesenschaftes angebracht werden können und damit in ihrer relativen Stellung zur Prothese insbesondere verdrehbar sind.
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Damit kann die Durchgangsöffnung insbesondere eine ausreichende Größe haben, um in ihr als Verstärkungselement für die Durchgangsöffnung ein die Randung der Durchgangsöffnung übergreifendes Spannelement vorzusehen. Dieses hat insbesondere einen im Bereich der Durchgangsöffnung liegenden freien Querschnitt, in dem Prothesenfunktionsteile anzuordnen sind. Diese sind somit über das Spannelement bzw. über den bei dieser vorhandenen freien Querschnitt in einer besonders bevorzugten Ausführung an der Durchgangsöffnung drehbar z. B. zur Stumpfachse und in einer beliebigen Drehposition arretierbar fest zu verankern.
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Die primäre Aufgabe dieses Verstärkungselementes am distalen Ende des Prothesenschaftes besteht darin, die einwirkenden Kräfte der Prothesenkomponenten wie Kniegelenk oder Prothesenfuß auf den insbesondere faserverstärkten Kunststoff der Schaftwand sicher zu übertragen.
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Dafür kann die Verstärkung bei einer alternativen Ausführungsform in das Kunststoffmaterial um die Durchgangsöffnung herum eingebettet sein und so tiefgreifend und unlösbar mit der Faserverstärkung der Schaftwandung verbunden und zusätzlich zwischen nachjustierbaren Spannelementen verspannt werden.
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Alle Prothesenanschlusselemente sind auch so lösbar mit der Durchgangsöffnung am distalen Ende des Prothesenschaftes verbunden und können bei Bedarf von diesem gelöst und somit in ihrer Stellung bzw. Position umfassend verändert werden.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass am distalen Ende des Prothesenschaftes so ein Verstärkungselement insbesondere aus Metall, Kunststoff oder Kompositwerkstoff mit dem Kunststoff des Prothesenschaftes mit hoher Festigkeit verbunden werden kann. Insbesondere ermöglicht ein solches Verstärkungselement dann eine ausreichende Größe der Durchgangsöffnung für die Einführung eines Anschlussstutzens in diese, wobei ein solcher Anschlussstutzen üblicherweise an Prothesenanschlusselementen und/oder Prothesenfunktionsteilen zu finden ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das durch die Durchgangsöffnung verlaufende Teil des Prothesenanschlusselementes drehbar und arretierbar zur Stumpfachse fest an der Durchgangsöffnung in der Wandung des Prothesenschaftes verankert.
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Wie erläutert kann in der Durchgangsöffnung insbesondere auch ein Prothesenfunktionsteil wie ein Lock, ein Einzugs- und Verbindungselement sowie auch ein Klemmelement zur Fixierung eines Anschlussstutzens o. Ä. vorgesehen sein, womit insbesondere die für Prothesenanbauteile vorzusehende Bauhöhe optimiert wird.
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Bei der Herstellung eines Prothesenschaftes aus faserverstärktem Kunststoff wird üblicherweise das Prothesenanschlusselement für Prothesenkomponenten am distalen Ende des Formmodells angebracht. Das Prothesenanschlusselement ist dabei häufig als kombinierte Funktionseinheit mit mechanischen Verbindungselementen wie Liner-Lock und Einzugselementen und zusätzlich mit einer standardisierten Vierlochaufnahme für den Anschluss von Prothesenanbauteilen ausgebildet und besteht zumindest teilweise oder ganz aus Metall.
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Für die Schaftherstellung wird üblicherweise an einem Formmodell eines Amputationsstumpfes ein Prothesenanschlusselement am distalen Ende angebracht und mit einer Faserverstärkung des Kunststoffes verbunden, aus dem der Prothesenschaft besteht. Diese Faserverstärkung liegt dabei bei der Herstellung der Prothese in Form eines Gewebeschlauches vor.
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Bei der Herstellung des Prothesenstumpfes wird eine Überlänge des Gewebeschlauches in voller Länge des Formmodels belassen. Im Bereich des Prothesenanschlusselements wird die Faserverstärkung bisher mit einer händisch angebrachten Schnürung in eine Vertiefung am Umfang des Prothesenanschlusselementes fest eingeschnürt. Mit dieser Schnürung wird der Gewebeschlauch fest mit dem Prothesenanschlusselement verbunden. Die erwähnte Überlänge des Gewebeschlauches wird dann über die genannte Schnürung umgeschlagen und zurück über das Formmodell geführt.
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Für eine zusätzliche Verstärkung in Umfangsrichtung des Prothesenschaftes werden anschließend um das Prothesenanschlusselement in Umfangsrichtung verlaufende Fasern insbesondere in Form speziell passender Zuschnitte gelegt. Diese Schritte werden bei der Herstellung eines Prothesenschaftes mehrmals wiederholt.
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Ein Nachteil dieses Herstellverfahrens ist dabei, dass die peripher angebrachten Lagen der Faserverstärkung und somit wesentliche Bestandteile der Schaftwandung nicht unmittelbar in die Vertiefung des Prothesenanschlusselementes eingreifen können. Deshalb besteht die Verbindung des faserverstärkten Kunststoffes der Schaftwandung und der Vertiefung an dem Prothesenanschlusselement nur über die ersten Lagen des faserverstärkten Kunststoffes, die unmittelbar an dem Prothesenanschlusselement angelegt sind.
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Für das bei der Prothesenherstellung üblicherweise angewandte Gießharzverfahren wird dann das wie oben beschrieben drapierte Fasermaterial mit einem Vakuumschlauch umschlossen und mit einer Kunststoffmatrix befüllt. Diese Kunststoffmatrix reagiert bei ihrer Erwärmung. Da Metallteile des Prothesenanschlusselementes und der am Umfang des Prothesenanschlusselementes anliegende Kunststoff der Schaftwandung unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, kommt es bei Temperaturschwankungen zwangsläufig zu einer Relativbewegung und damit zu einer unerwünschten Lockerung der Verbindung der miteinander verbundenen Materialien.
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Bei einer starken Beanspruchung des Prothesenanschlusselementes kann es auch zu einer Delaminierung des faserverstärkten Kunststoffes und so zu einer Lockerung der Verbindung des Prothesenanschlusselementes mit dem Prothesenschaft kommen.
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Der Erfindung liegt somit auch der Gedanke zu Grunde, dass eine optimierte Verbindung des faserverstärkten Kunststoffes der Schaftwandung mit dem Prothesenanschlusselement nur dann gewährleistet ist, wenn jede einzelne Faser des faserverstärkten Kunststoffes des Prothesenschaftes mit ihrer maximalen mechanischen Belastbarkeit an dem Prothesenanschlusselement verankert ist und zur Wirkung kommen kann.
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Da der faserverstärkte Kunststoff eines Prothesenschaftes grundsätzlich in einzelnen Lagen oder Schichten aufgebracht wird, wird daher vorgeschlagen, jede dieser Lagen unmittelbar mit einem Verstärkungselement zu verbinden, das in den Rand der Durchgangsöffnung integriert ist, und so eine Verbindung solcher Verstärkungselemente mit dem Prothesenschaft in Schichtbauweise aufzubauen.
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Eine derart optimierte Verbindung des Prothesenschaftes und der Verstärkungselemente wird somit erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, indem jede einzelne Lage des Fasergewebes jeweils durch eine die Durchgangsöffnung am distalen Ende des Prothesenschaftes umgebende als Verstärkungselement fungierende Ringlamelle geführt ist. Später werden dann diese Fasern von der sie umhüllenden Kunststoffmatrix geschützt und können sich auch formschlüssig mit der Ringlamelle verbinden. Unabhängig von den Klebeeigenschaften der dabei kombinierten Materialien, ist durch den Formschluss der umschlingenden Faser mit des z. B. als Ringlamelle ausgebildeten Verstärkungselementes eine sichere mechanische Verbindung der Verstärkungselemente mit dem faserverstärkten Kunststoff gewährleistet.
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Grundsätzlich können die am Ende in Axialrichtung nebeneinander liegenden Verstärkungselemente nicht nur als derartige Ringlamellen ausgebildet sein, sondern es ist auch im Bereich der Erfindung, diese Verstärkungselemente als Schnurschlaufen auszugestalten. Diese können sowohl vorgefertigt sein als auch individuell gebunden werden. Wesentlich ist dabei, dass sie am Ende in Axialrichtung im Wesentlichen hintereinander liegen und nicht in Radialrichtung im Wesentlichen übereinander angeordnet werden.
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Es ist erfindungsgemäß, dass die Randung der Durchgangsöffnung mit Spannelementen zusammengehalten werden kann, was einer eventuellen Delaminierung zusätzlich entgegenwirkt. Bei einer Lockerung kann die Verbindung durch Nachspannen der Spannelemente sehr einfach und effektiv auch nachträglich wieder verfestigt werden.
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Diese Spannelemente können ggf. auch zusätzlich vorgesehen sein, wenn die Randung der Durchgangsöffnung mit integrierten Verstärkungselementen versehen ist, um den hier vorhandenen starken Verbund von Fasern und Ringlamellen o. Ä. weiter zu stärken.
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Diese Spannelemente können dabei z. B. durch ein zentrales Spann- oder Klemmelement, das durch die Durchgangsöffnung geführt wird oder aber durch Schraubelemente gebildet werden, die durch Bohrungen innerhalb der Verstärkungselemente hindurchgeführt werden.
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Indem der Faserverlauf der Schaftwandung durch die Öffnung in der Mitte der Verstärkungselemente, also z. B. einer Ringlamelle oder einer Schnurschlaufe geführt ist und dadurch die Verstärkungselemente sehr innig mit dem Kunststoff und der Faserverstärkung der Schaftwandung verbunden ist, wird die Auswirkung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff zu einem Vorteil genutzt: Indem sich das zirkuläre Maß des Verstärkungselementes, das vorzugsweise z. B. durch eine aus Metall bestehende Ringlamelle gebildet wird, bei dem Herstellungsprozess erweitert und dann bei der Abkühlung verringert, wird erreicht, dass sich die Kunststoffmatrix formschlüssig mit hoher Kraft an dieses z. B. als Ringlamelle ausgebildete Verstärkungselemente anlegt.
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Somit wird durch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren eine gleichbleibende Qualität der Verbindung von Verstärkungselementen mit dem Prothesenschaft sichergestellt.
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Dafür wird bei der Herstellung der Durchgangsöffnung an Stelle eines Anschlussstutzens ein Platzhalter an der distalen Spitze des Positivmodells angebracht. Damit wird zunächst die Stelle für die Durchgangsöffnung am distalen Schaftende freigehalten. Dieser Platzhalter sowie das Formmodell werden in bekannter Weise zuerst mit einer Unterfolie und dann mit einer ersten Lage einer als Schlauch gewebten Armierungsfaser für den zu verstärkenden Kunststoff umkleidet. Auch hier bleibt ein Überstand von einer ganzen Länge des Formmodells.
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Es ist erfindungsgemäß, dass für die Umlenkung des Fasergewebes an Stelle einer Schnürung nun ein Verstärkungselement, insbesondere eine Ringlamelle oder aber auch eine Schnurschlaufe über dem Platzhalter angebracht wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die genannte Ringlamelle aus Metall oder einem Kompositwerkstoff mit Metallanteilen und weist eine hohe Festigkeit auf, so dass dieses Element geeignet ist, die von Gewindeeinsätzen und/oder Spannelementen aufgebrachten Kräfte aufzunehmen.
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Das Verstärkungselement, insbesondere in Form einer Ringlamelle umschließt somit mindestens eine Lage des Fasergewebeschlauches der Schaftwandung.
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Es ist auch erfindungsgemäß, unterschiedlich ausgestaltete Verstärkungselemente entsprechend der Zweckmäßigkeit zu kombinieren.
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In einer bevorzugten Ausführung weist ein als Ringlamelle ausgestaltetes Verstärkungselement mindestens einen sich in Radialrichtung erstreckenden Ausläufer auf, der zwischen den Lagen der Faserverstärkung an die Kontur des Formmodells angelegt werden kann.
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Dadurch wird eine solche Ringlamelle großflächiger mit dem faserverstärkten Kunststoff verbunden. Damit kann das Verstärkungselement auch bedarfsgerecht stabilisiert und modifiziert werden.
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Die Kontur der lichten Öffnung an der Ringlamelle verläuft dabei entlang der Außenkontur des Platzhalters, der genau die Form des später dort zu platzierenden Anschlussstutzens hat. Unabhängig welche Form der Platzhalter aufweist, wird zwischen Ringlamelle und Platzhalter die dazwischen angelegte Faserverstärkung für den Kunststoff positioniert. Der oben erwähnte Überstand des Fasergewebes wird nun an der Ringlamelle umgelenkt und als zweite Lage über dem Formmodell angebracht.
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Dieser Vorgang kann mit gleichbleibenden Arbeitsschritten und gleichbleibender Qualität und Festigkeit beliebig oft wiederholt werden. Dabei wird mit jeder weiteren Schicht die Stabilität der Verbindung von faserverstärktem Kunststoff mit den Verstärkungselementen bzw. Ringlamellen kontinuierlich und berechenbar gesteigert.
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Die Außenkontur des Fasergewebes bildet dabei eine gleichmäßig endgeformte Oberfläche auch am distalen Anschlussbereich des Prothesenschaftes mit der dort gebildeten Durchgangsöffnung, die keiner Nachbearbeitung bedarf.
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Erfindungsgemäß wird abschließend von distal ein Formteil z. B. in Form eines Anschlussstutzens über dem dort überstehenden Platzhalter angebracht und mit einer proximal ausgerichteten Formfläche an die um die Verstärkungselemente bzw. Ringlamellen geführte Faserverstärkung angelegt. Über dieses Formteil und über das so drapierte Fasergewebe wird abschließend ein Vakuumschlauch angebracht, der mit der Kunststoffmatrix befüllt wird. Die Anlagefläche des Formteils prägt dabei automatisch eine gleichmäßige z. B. im rechten Winkel zur Stumpfachse angelegte Anlagefläche, über die Prothesenanschlussteile präszise an der Wandung des Prothesenschaftes zu fixieren sind.
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Es entsteht somit sowohl eine präzis geformte Durchgangsöffnung am distalen Prothesenschaftende, die versehen mit der vollen Stabilität der Verbindung der Ringlamellen mit der Schaftwandung in letztere eingeformt ist, als auch insbesondere parallel zur Innen und Außenseite verlaufende Anlageflächen, die ideale Voraussetzungen bieten für das Anschließen von Anschlussstutzen und weiterführenden Prothesenelementen. Alle Anschlusskomponenten bleiben somit auswechselbar.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Schaftsystem in einer perspektivischen Ansicht mit teilweisem Schnitt durch die Durchgangsöffnung,
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2 das distale Schaftende mit Durchgangsöffnung in perspektivischer Ansicht,
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3 ein Verstärkungselement mit schematisch dargestelltem Verlauf von Fasern für den faserverstärkten Kunststoff eines Prothesenschaftes,
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4 die Schnittdarstellung eines Verstärkungselementes mit um es herumlaufenden Fasern,
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5 eine perspektivische Darstellung von Verstärkungselementen mit Bohrungen entsprechend einer Vierlochplatte,
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6 das distale Ende eines Prothesenschaftes mit Durchgangsöffnung und einem in diese eingesetzten Prothesenanschlusselement,
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7 einen Prothesenschaft während seiner Herstellung,
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8 einen Prothesenschaft während eines weiteren Schrittes seiner Herstellung,
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9 ein Ausführungsbeispiel eines Verstärkungselementes mit einem Ausleger,
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10 ein Ausführungsbeispiel eines Verstärkungselementes in perspektivischer Darstellung
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11 eine Aufsicht auf ein Verstärkungselement in einer anderen Ausführung
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1. zeigt ein Schaftsystem 1 für eine Prothese gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Man erkennt einen Prothesenschaft für einen Ober- oder einen Unterschenkelstumpf mit einer Schaftwandung 2 aus mit Fasern 3 verstärktem Kunststoff.
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Dieser Prothesenschaft hat eine proximale Öffnung 4 für den Eintritt eines Amputationsstumpfes und ein distales Ende 5 mit einer Durchgangsöffnung 7. Im hier dargestellten Beispiel ist diese Durchgangsöffnung 7 im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Sie kann aber auch eine ovale oder eine polygonale bzw. eckige Form haben.
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Am distalen Ende 5 erkennt man in einem teilweise aufgebrochenen Schnitt die schematisch dargestellten Kunststofffasern 3 der Schaftwandung 2 im Verlauf um mehrere Verstärkungen 10, die um die Durchgangsöffnung 7 herum angeordnet sind und diese so zu einem Abschlusswulst 6 verstärken.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in dem Abschlusswulst 6 vier Verstärkungen 10 integriert. Im Idealfall ist jeder Schicht der den Kunststoff verstärkenden Fasern 3 einer Verstärkung 10 zugeordnet, indem das Fasergewebe 3 um diese Verstärkungen 10 herumgelegt wird und so diese Verstärkungen 10 jeweils möglichst vollflächig umschließt. Dabei entsteht ein nicht trennbarer Verbund zwischen den den Kunststoff verstärkenden Fasern 3 des Prothesenschaftes 2 und den im Wesentlichen aufeinander liegenden Verstärkungen 10, mit denen der Anschlusswulst 6 aufgebaut ist.
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Je nach Anforderungen kann die Anzahl von aufeinanderliegenden Verstärkungen 10 entsprechend erhöht werden, wobei mit jeder so angelegten Schicht die Stabilität des Abschlusswulstes 6 reproduzierbar gesteigert wird.
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An dem Anschlusswulst 6 ist eine Anlagefläche 16 zu erkennen, die auf der Innenseite des Prothesenschaftes angeordnet ist und deren Kontur bei dem unten beschriebenen Herstellungsverfahren erzeugt wird, um ein insbesondere in seiner Form definiertes Widerlager für eine hier anliegende Klemmplatte 8 eines Anschlusselementes 9 zu erreichen, wie dies in 6 gezeigt und unten näher erläutert wird.
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Bei dem hier insbesondere in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchgangsöffnung 7 und der Abschlusswulst 6 rund ausgeformt, wodurch alle Anschlusselemente in jede beliebige Position drehbar und arretierbar zu dem Prothesenschaft 1 gelagert sind.
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Alle an den Prothesenschaft anzukoppelnden Prothesenkomponenten können so einfach montiert und demontiert werden.
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Die in schichtweise angeordneten Verstärkungselemente 10 können aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind sie in Metall ausgeführt, um eine hohe Festigkeit und eine geringe Bauhöhe zu erreichen. Damit kann auch die Bauhöhe des Abschlusswulstes 6 bei einer optimalen Anbindung an die Schaftwandung 2 aus faserverstärktem Kunststoff möglichst gering gehalten werden.
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2. zeigt in einer perspektivischen Ansicht das distale Ende 5 eines Prothesenschaftes 2, wobei außen am Abschlusswulst 6 eine Anlagefläche 15 zu erkennen ist, an der ein Prothesenanschlusselement wie in der 6 dargestellt in der Durchgangsöffnung 7 am Anschlusswulst 6 zu befestigen ist.
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3. zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein schematisch dargestelltes Verstärkungselement 10 in Form einer Ringlamelle mit einer ohne Unterbrechung durch das Innere des Ringes durchgeführten Faser 3. Eine zentral angelegte Öffnung 11 bietet ausreichend Platz für diese Durchführung des gesamten Gewebes aus Fasern 3 und einer Kunststoffmatrix des Prothesenschaftes sowie auch für die Durchführung von Funktionsteilen 17, Spannelementen 14 und für den Anschluss von Prothesenkomponenten 9, wie dies in der 6 gezeigt ist.
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Bei einer Ausführung des Verstärkungselementes 10 aus Metall wird bei Abbinden und Erwärmung des Gewebes aus Fasern 3 bei der folgenden Abkühlung der Verstärkungselementes 10 zirkulär um den umspannten Kunststoff formschlüssig angelegt.
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4. zeigt einen Schnitt durch eine Verstärkung 10 mit dem Verlauf der um ein Verstärkungselement 10 herumgelegten Fasern 3. Man erkennt, wie die Fasern 3 an allen Wänden des Verstärkungselementes 10 eng vorbeilaufen und ohne Unterbrechung angelegt sind. Die enge Verbindung der der Fasern 3 mit dem Verstärkungelement 10 ist dabei so stark ausgeprägt, dass eine zusätzliche Verklebung der Fasern mit dem Verstärkungselement 10 nicht notwendig ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch eine Durchführung eines Spannelementes 14 zu erkennen. Mit diesem Spannelement 14 können mehrere Schichten der ummantelten und aufgeschichteten Verstärkungselemente 10 bedarfsweise verspannt und zusammengehalten werden.
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5. zeigt hierzu eine bevorzugte Ausführung von Verstärkungselementen 10, die quasi wie eine bekannte Vierlochplatte ausgestaltet sind mit einer großen zentralen Öffnung 11 durch die bei der Herstellung des Prothesenschaftes die Fasern 3 zur Verstärkung des diesen bildenden Kunststoffes geführt sind.
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Die Verstärkungselemente sind mit Löchern 13 versehen. Diese sind für die Durchführung von Spannelementen 14 vorgesehen und können auch benutzt werden für den Anschluss von Prothesenkomponenten, die hier nicht abgebildet sind. Diese Löcher 13 werden bei dem Herstellungsprozess des Verbindungselementes mit Platzhaltern für derartige Spannelemente 14 freigehalten.
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6. zeigt einen Schnitt durch das distale Ende 5 des Schaftsystems. Zu erkennen ist der Abschlusswulst 6 mit mehreren übereinander geschichteten Verstärkungselementen 10 und die schematisch dargestellte Verstärkung mit Fasern 3 der Schaftwandung, die in dem Abschlusswulst 6 angelegt ist.
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Der hier dargestellte Abschlusswulst 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an seiner Außenseite und auf seiner Innenseite mit Stufen versehen und bietet damit einen passenden Sitz für eine aus proximaler Richtung angebrachte Klemmplatte 8 und ein mit dieser korrespondierendes, aus distaler Richtung angebrachtes Anschlusselement 9, zwischen denen der Abschlusswulst 6 und die in diesem befindlichen Verstärkungselemente 10 über die Klemmplatte 8 und das Anschlusselement 9 mittels diese verbindenden Spannelemente 14 verspannt sind.
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Bei dieser Variante sind also nicht nur die Fasern 3, die den Kunststoff des Prothesenschaftes verstärken, durch die Öffnung 11 der Verstärkungselemente 10 geführt, sondern gleichermaßen werden auch die Spannelemente 14 durch die Durchgangsöffnung 7 geführt, die durch die Öffnung 11 gebildet wird.
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Bei der hier dargestellten Ausführungsvariante ist das Anschlusselement 9, das mit der Klemmplatte 8 über die Spannelemente 14 in Form von Schrauben anziehbar verbunden ist, auch noch mit einem Funktionsteil 17, z. B. in Form eines hier dargestellten Liner-Locks ausgeführt, was lediglich schematisch dargestellt ist.
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Das Anschlusselement 9 ist für den Anschluss von Prothesenkomponenten vorgesehen, die hier nicht abgebildet sind. Deutlich wird bei dieser Darstellung, dass nur die Verstärkungselemente 10 mit der Schaftwandung 2 eine untrennbare Verbindung eingehen, während das Anschlusselement 9 und somit alle über dieses an dem Prothesenschaft anzubringenden und so bei diesem Schaftsystem 1 verwendeten Prothesenelemente lösbar mit diesem zu verbinden sind.
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Es sei aber auch darauf hingewiesen, dass bei einer alternativen Ausführungsform es auch möglich ist, dass das Anschlusselement 9 und die Klemmplatte 8, die durch die Spannelemente 14 verbunden sind, gemeinsam als Verstärkungselement vorgesehen sein können, die dann den Rand der Durchgangsöffnung 7 umgreifen, dies insbesondere auch wenn in diesem Rand keine Ringlamellen 10 integriert sind.
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7. zeigt in einer perspektivischen Darstellung das Schaftsystem 1 während seiner Herstellung.
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In einem ersten Herstellungsschritt ist auf ein Formmodell 20 eines Amputationsstumpfes ein Platzhalter 19 angebracht am distalen Ende 5 des späteren Schaftes.
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Das Formmodell 20 und der Platzhalter 19 werden mit einem Schlauchgewebe aus Fasern 3 überzogen, wobei ein Überstand 21 belassen wird. Über diesen Überstand wird ein Verstärkungselement 10 in Form einer Ringlamelle an dem Platzhalter 19 angelegt, der auch „Dummy” genannt wird. Dieses Verstärkungselement 10 fixiert dabei den Gewebeschlauch aus Fasern 3 mit seinem Überstand 21 und auch ggf. angebrachte zusätzliche Verstärkungsstreifen 18 an dem Platzhalter 19.
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Zu erkennen ist in der 7 auch ein sich in Radialrichtung erstreckender Ausläufer 12, der an dem als Ringlamelle ausgebildeten Verstärkungselement 10 angeformt ist. Dieser Ausläufer 12 wird an das Formmodell 20 angelegt und bewirkt so eine zusätzliche Stabilisierung des Abschlusswulstes 6.
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Im weiteren des Herstellungsverfahrens wird der Überstand 21 des Fasergewebes über das Verstärkungselement 10 und über das Formmodell 20 zurück geführt, wobei das Verstärkungselement 10 von den Fasern 3 des Fasergewebes vollständig ummantelt wird, damit es später ohne Unterbrechung der Kunststoffstruktur fest mit dem faserverstärkten Kunststoff der Schaftwandung verbunden ist.
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Dieser Vorgang wird nach Bedarf beliebig oft wiederholt, so dass beliebige viele Schichten an Fasern 3 im Bereich des Abschlusswulstes 6 gebündelt werden können.
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Es ist auch möglich, statt eines Gewebeschlauches einzelne Gewebestreifen 22 vorzusehen, um gezielte Verstärkungen der Schaftwandung ermöglichen zu können
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8. zeigt in einer perspektivischen Ansicht den schematisch dargestellten letzten Herstellungsschritt.
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Hier sind bereits mehre, nicht mehr separat zu erkennende Schichten aus insbesondere in Gewebeschläuchen verarbeiteten Fasern 3 über mehrere Verstärkungselemente 10 an das Formmodell 20 angelegt. Die übereinander liegenden Gewebeschläuche bilden am distalen Ende 5 des Schaftes eine gleichmäßige Struktur, wobei der Platzhalter 19 an dem distalen Ende 5 frei liegt und aus der Wandung des Schaftes herausragt.
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Über den Platzhalter 19 wird ein Formteil 23 gestülpt und an das Gewebe aus Fasern 3 angelegt.
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Für das anschließende Vergießen mit Kunststoff wird ein Vakuumschlauch 24 an dem vorbereiteten, mit Gewebe überzogenen Schaftrohling angebracht.
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Bei dem anschließenden Gießverfahren bildet sich aufgrund der Innenform des Formteils 23 und der Form des Dummies und des Platzhalters an dem Abschlusswulst 6 mehrere ausgeformte Anlageflächen 15, 16 am distalen Ende 5 des Prothesenschaftes aus.
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Überschüssiges Gießharz wird durch das Formteil 23 dabei von dem Prothesenschaft isoliert, wodurch Nacharbeiten wie beispielsweise ein Abschleifen des Abschlusswulstes zur Erzeugung planer Anlageflächen entfallen.
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Nach dem Gießen werden das Formteil 23 und der Platzhalter 19 entfernt.
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Das einfache Herstellungsverfahren erzeugt ohne Nacharbeiten einen fertig ausgebildeten Abschlusswulst 6 um eine Durchgangsöffnung 7 mit präzise ausgeformten Anlageflächen 15, 16 für eine formschlüssige und hochbelastbare Verbindung des Prothesenschaftes mit anzubauenden Prothesenkomponenten.
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9. zeigt eine Aufsicht auf ein Verstärkungselement 10 mit einem Ausläufer 12 und das Prinzip der durch die zentrische Öffnung 11 des als Ringlamelle ausgeführten Verstärkungselementes 10 hindurchgeführten Fasern 18, die so innig an das Verstärkungselement 10 angelegt werden.
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Das Verstärkungselement 10 kann auch mit mehreren Auslegern 12 versehen sein. Grundsätzlich handelte es sich bei den Verstärkungselementen 10 um kostengünstig herstellbare Formteile, die nicht für eine Wiederverwendung vorgesehen sind und in dem Prothesenschaft verbleiben. Bei besonders bevorzugten Varianten werden diese Teile gestanzt oder aber im Spritzgussverfahren hergestellt.
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10. zeigt in einer perspektivischen Ansicht den schematischen Aufbau im Inneren des Abschlusswulstes 6 mit zwei bezogen auf die Durchgangsöffnung 7, die von dem Abschlusswulst umgeben wird, im Wesentlichen axial geschichteten Verstärkungselementen 10 und den Verlauf der zwischen diesen durchgeführten Fasern 3. Bei einer besonders effektiven Ausführung wird jede einzelne Schicht der den Kunststoff des Prothesenschaftes später verstärkenden Fasern 3 zusammen mit zusätzlichen Verstärkungsstreifen oder -bändern 18 jeweils um ein Verstärkungselement 10 gelegt.
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11. zeigt in einer Draufsicht den schematischen Aufbau bei einer anderen Ausgestaltung im Inneren des Abschlusswulstes 6 mit in Radialrichtung übereinander angeordneten Verstärkungselementen 10. Diese haben jeweils größer werdende freie Innendurchmesser, so dass die inneren Öffnungen 11 jeweils etwas kleinere Verstärkungselemente mit darum gelegten Fasern bzw. Verstärkungsbändern aufnehmen können. Diese Bauweise ist besonders geeignet, wenn eine niedrige Bauhöhe für einen Abschlusswulst gefordert ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird jede einzelne Schicht der Kunststoffverstärkenden Fasern 3 mit zusätzlichen Verstärkungsbändern 18 jeweils um ein Verstärkungselement 6 gelegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaftsystem
- 2
- Schaftwandung
- 3
- Fasern
- 4
- proximale Öffnung
- 5
- distales Ende
- 6
- Abschlusswulst
- 7
- Durchgangsöffnung
- 8
- Klemmplatte
- 9
- Anschlusselement
- 10
- Verstärkungen
- 11
- zentral angelegte Öffnung
- 12
- Ausläufer
- 13
- Löcher
- 14
- Spannelemente
- 15
- Anlagefläche
- 16
- Anlagefläche
- 17
- Funktionsteile
- 18
- zusätzliche Verstärkungsstreifen
- 19
- Platzhalter
- 20
- Formmodell
- 21
- Überstand
- 22
- Gewebestreifen
- 23
- Formteil
