DE3891184B4 - Fußprothese - Google Patents
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Abstract
Fußprothese
mit einem Fersenelement (12), das über ein erstes Gelenk (22)
mit einem Knöchelelement
(10) und über
ein zweites Gelenk (60) mit einem an seinem vorderen Abschnitt einen
Längsspalt
(86) aufweisenden Zehenelement (14) verschwenkbar verbunden ist,
wobei zwischen dem Fersenelement (12) und dem Zehenelement (14)
ein Anschlag (82, 84) und ein erstes elastisches Element (74, 78)
angeordnet sind, von denen der Anschlag (82, 84) eine abwärts gerichtete
Schwenkbewegung des Zehenelements (14) um das zweite Gelenk (60)
begrenzt, während
das erste elastische Element (74, 78) einer aufwärts gerichteten Schwenkbewegung
des Zehenelements (14) um das zweite Gelenk (60) einen Widerstand
entgegensetzt,
wobei die Unterseiten des Fersenelements (12) und des Zehenelements (14) einen längs verlaufenden konkaven Bogen beschreiben, an dessen hinterem Ende ein Gewichtsauflagepunkt (58) am Fersenelement (12) und an dessen vorderem Ende zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts (86) angeordnete Gewichtsauflagepunkte (88T, 90T) am Zehenelement (14) ausgebildet sind, um die...
wobei die Unterseiten des Fersenelements (12) und des Zehenelements (14) einen längs verlaufenden konkaven Bogen beschreiben, an dessen hinterem Ende ein Gewichtsauflagepunkt (58) am Fersenelement (12) und an dessen vorderem Ende zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts (86) angeordnete Gewichtsauflagepunkte (88T, 90T) am Zehenelement (14) ausgebildet sind, um die...
Description
- Der menschliche Fuß stellt eine komplexe Skelettstruktur mit zahlreichen Gelenken dar, die ihrerseits von einem komplexen Muskelsystem gesteuert werden. Während relativ naturgetreue mechanische Nachbildungen der Skelettstruktur des Fußes ohne große Schwierigkeiten konstruiert werden können, stellt die Bereitstellung eines Steuersystems, welches ein solches mechanisches System steuern kann, um die Funktion des menschlichen Fußes nachzuahmen, sowohl vom technologischen als auch vom finanziellen Standpunkt aus ein wesentliches größeres Problem dar.
- Folglich bestehen derzeit erhältliche Fußprothesen typischerweise aus zwei oder mehr Elementen, die zwecks einer elastisch begrenzten Dreh- oder Biegebewegung relativ zueinander miteinander verbunden sind und während der Bewegung ungefähr die Biegebewegung von Teilen des menschlichen Fußes imitieren. Nach dem bisherigen Stand der Technik gibt es viele Beispiele solcher Fußprothesen; wie jedoch in der US-PS 4,652,266 festgestellt wird, sind nur sehr wenige bei Prothesenträgern und -spezialisten auf uneingeschränkte Zustimmung gestoßen.
- Die grundlegenden Anforderungen an eine akzeptable Fußprothese bestehen darin, daß sie dem Prothesenträger während einer relativ großen Bandbreite von Aktivitäten einen festen Halt gewährt und es ihm ermöglicht, mit einem normalen Schritt zu gehen. Um diesen normalen Schritt zu erreichen, muß sich die Fußprothese während des Gehens biegen, wenn der Fuß kontinuierlich den Bewegungszyklus Ferse aufsetzen – Fuß flach aufsetzen – Zehen abrollen durchläuft. Zudem muß sie während des Zyklus eine Querstabilität gewähren, besonders beim Abrollen der Zehen, wenn das gesamte Gewicht des Prothesenträgers auf dem vorderen Teil der Fußprothese lastet. Herkömmliche Fußprothesen sind normalerweise in Querrichtung im wesentlichen unflexibel, was ein seitliches Ausbalancieren beim Gehen auf unebenen Flächen behindert. Im Gegensatz zum menschlichen Fuß nimmt die Fußprothese eine Unebenheit weder wahr noch gleicht sie sie aus, und eine unvorhergesehene seitliche Schrägstellung des Fußes beim Abrollen der Zehen resultiert in einem Ungleichgewicht während einer kritischen Phase des Schrittes.
- Bei einem einseitig (einbeinig) Amputierten ist es nicht möglich, den Schritt der Fußprothese dem des richtigen Fußes anzupassen, wenn nicht die Gewichtsverlagerung von den Auflagepunkten des Fußes bei der Fußprothese und bei dem richtigen Fuß übereinstimmend ist. Diese Anforderung wurde beim bisherigen Stand der Technik nicht ausreichend berücksichtigt, besonders was die Reproduktion der geometrischen Beziehung zwischen dem Schwerpunkt des Prothesenträgers und den Auflagepunkten während des Aufsetzens der Ferse, des Aufsetzens des flachen Fußes und des Abrollens der Zehen betrifft. Wenn z. B. das Aufsetzen der Ferse bei der Fußprothese nicht genau im gleichen Punkt des Bewegungsablaufs wie beim richtigen Fuß stattfindet, ist der Gang ungleichmäßig. Gleichermaßen ist der Gang ruckartig oder taumelnd, wenn nicht die Gewichtsverlagerung zum vorderen Teil der Fußprothese – Beginn des Zehenabrollens – mit der des richtigen Fußes übereinstimmt.
- In diesem Zusammenhang offenbart schließlich die US-PS 2,475,373 eine Fußprothese mit einem Fersenelement, das über ein erstes Gelenk mit einem Knöchelelement und über ein zweites Gelenk mit einem mittleren Fußteil verschwenkbar verbunden ist, wobei zwischen dem Fersenelement und dem mittleren Fußteil ein Anschlag und ein erstes elastisches Element angeordnet sind, von denen der Anschlag eine abwärts gerichtete Schwenkbewegung des mittleren Fußteils um das zweite Gelenk begrenzt, während das erste elastische Element einer aufwärts gerichteten Schwenkbewegung des mittleren Fußteils um das zweite Gelenk einen Widerstand entgegensetzt. Bei diesem Stand der Technik beschreiben ferner die Unterseiten des Fersenteils und des mittleren Fußteils einen längs verlaufenden konkaven Bogen, an dessen hinterem Ende ein Gewichtsauflagepunkt am Fersenteil (der Punkt, an dem das Fersenteil aufsetzt) und an dessen vorderem Ende zwei auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsachse der Fußprothese angeordnete Gewichtsauflagepunkte am mittleren Fußteil ausgebildet sind, um die Fußprothese bei flachem Aufsetzen an drei Punkten aufzulagern, wobei die Schwenkachsen beider Gelenke in Längsrichtung der Fußprothese vom ersten elastischen Element beabstandet hinter dem ersten elastischen Element liegen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Fußprothese zu schaffen, die dem Prothesenträger einen dem natürlichen Gang eines Menschen weiter angepaßten, stabileren Gang ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Fußprothese ein Fersenelement, das über ein erstes Gelenk mit einem Knöchelelement und über ein zweites Gelenk mit einem an seinem vorderen Abschnitt einen Längsspalt aufweisenden Zehenelement verschwenkbar verbunden ist, wobei zwischen dem Fersenelement und dem Zehenelement ein Anschlag und ein erstes elastisches Element angeordnet sind, von denen der Anschlag eine abwärts gerichtete Schwenkbewegung des Zehenelements um das zweite Ge lenk begrenzt, während das erste elastische Element einer aufwärts gerichteten Schwenkbewegung des Zehenelements um das zweite Gelenk einen Widerstand entgegensetzt, wobei die Unterseiten des Fersenelements und des Zehenelements einen längs verlaufenden konkaven Bogen beschreiben, an dessen hinterem Ende ein Gewichtsauflagepunkt am Fersenelement und an dessen vorderem Ende zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts angeordnete Gewichtsauflagepunkte am Zehenelement ausgebildet sind, um die Fußprothese bei flachem Aufsetzen an drei Punkten aufzulagern, wobei die Schwenkachsen beider Gelenke in Längsrichtung der Fußprothese vom ersten elastischen Element beabstandet hinter dem ersten elastischen Element liegen, und wobei das erste Gelenk einen Gelenkzapfen aufweist, der in axial beabstandeten Bohrungen in einem der Knöchel- und Fersenelemente aufgenommen ist, und eine an dem anderen der Knöchel- und Fersenelemente angebrachte Buchse hat, die mit den Bohrungen axial fluchtet und zwischen ihnen angeordnet ist, wobei die Buchse aus einem elastischen Material besteht, um eine begrenzte, elastisch aufgefangene Schwenkbewegung von Knöchel- und Fersenelement relativ zueinander zu gestatten.
- Hierbei kann der Scheitelpunkt des konkaven Bogens derart angeordnet sein, daß er zusammen mit dem Schwerpunkt eines aufrecht stehenden Prothesenträgers im wesentlichen in einer vertikalen Ebene liegt, die in Querrichtung des Prothesenträgers verläuft.
- Ferner kann das erste elastische Element derart ausgebildet sein, daß es das Fersenelement und das Zehenelement auf Anschlag hält, wenn der Prothesenträger aufrecht steht.
- Des weiteren können dem ersten Gelenk zwischen dem Knöchelelement und dem Fersenelement ein zweites elastisches Element und ein drittes elastisches Element zugeordnet sein, von denen das zweite elastische Element in Längsrichtung der Fußprothese hinter der Schwenkachse des ersten Gelenks angeordnet ist, während sich das dritte elastische Element vor der Schwenkachse des ersten Gelenks befindet, wobei das zweite elastische Element weicher ist als das dritte elastische Element.
- Auch kann das einteilige Zehenelement einen Hauptteil aufweisen, der sich in Längsrichtung der Fußprothese gesehen hinter dem Längsspalt in Querrichtung erstreckt, sowie innere und äußere Zehenabschnitte haben, welche an ihren rückwärtigen Enden mit dem Hauptteil verbunden sind und sich vom Hauptteil aus auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts nach vorne erstrecken, wobei die Zehenabschnitte elastisch verbiegbar sind.
- Schließlich kann jeder der Zehenabschnitte an seinem vorderen Ende in einem relativ dünnen Zehenspitzenabschnitt auslaufen, der von dem vorderen Teil des jeweiligen Zehenabschnitts im wesentlichen horizontal vorsteht.
- Weitere Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen entnommen werden:
-
1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fußprothese, bei der die äußere Materialschicht weggeschnitten ist und die im Schnitt gezeigt ist; -
2 ist eine Schnittansicht der Fußprothese, die in einer mittig durch den Fuß verlaufenden Lot ebene aufgenommen ist und bei der ein Teil des Zehenbereichs aufgebrochen ist; -
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in1 ; -
4 ist eine Draufsicht auf das Zehenelement des Fußes; und -
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in4 . - Wie besonders aus den
1 und2 zu ersehen ist, umfaßt eine erfindungsgemäß ausgebildete Fußprothese ein Knöchelelement10 , ein Fersenelement12 und ein Zehenelement14 . Die Elemente10 ,12 und14 sind vorzugsweise aus einem geeigneten, relativ harten thermoplastischen Material, wie z. B. Nylon oder einem geeigneten Polyurethan, geformt. Nach dem Zusammenbau werden die Elemente10 ,12 und14 mit einer Außenschicht15 aus einem relativ festen, elastischen elastomeren Material umgeben, deren Umriß dem eines menschlichen Fußes entspricht. Ein geeignetes Befestigungselement16 ist fest an der Oberseite des Fersenelements10 befestigt, um eine Befestigung der Fußprothese am Beinstumpf oder an einem Teil einer Beinprothese des Amputierten zu ermöglichen. Mehrere bekannte Formen solcher Befestigungen, wie z. B. die endo- und exoskeletalen Otto-Bock-Systeme, sind im Handel erhältlich. Für den vorliegenden Zweck genügt die Feststellung, daß die Befestigung16 dazu dient, das Knöchelelement10 fest am unteren Ende einer Beinprothese oder eines Beinstumpfes zu befestigen. - Wie am deutlichsten aus den
1 und3 zu ersehen ist, sind an den gegenüberliegenden Seiten des Knöchelelements10 ein teilige, nach unten vorspringende Ösen18 ,20 ausgebildet. Ein starrer Gelenkzapfen22 ,3 , ist an seinen gegenüberliegenden Enden innerhalb koaxial ausgerichteter Bohrungen24 ,26 in den Ösen18 ,20 aufgenommen und verläuft auch durch eine Bohrung28 in einem aufwärts gerichteten Vorsprung30 , welcher einteilig mit dem Fersenelement12 geformt ist und sich nach oben mit einem kleinen Zwischenraum in die Aussparung zwischen den Ösen18 und20 erstreckt. Wie am deutlichsten aus3 ersichtlich ist, sind die gegenüberliegenden Enden der Bohrung28 durch das Fersenelement12 mit einwärts verlaufenden kegelförmigen Senkungen32 ausgebildet und eine Buchse34 aus einem Material mit einer gewissen Elastizität nimmt den Gelenkzapfen22 koaxial in der Bohrung28 auf. Die kegelstumpfförmigen Erweiterungen oder verdickten Abschnitte an den Enden der Buchse34 nehmen eine gewisse Biegebewegung des Fersenelementes12 relativ zum Knöchelelement10 um andere Achsen als die Achse des Zapfens22 auf, um ein seitliches Neigen (um eine längs des Fußes verlaufende Achse) oder ein Verdrehen (um eine vertikale Achse) des Fersenelementes12 relativ zum Knöchelelement10 bis zu einem gewissen Grade zu ermöglichen. - Wie insbesondere aus
2 hervorgeht, befindet sich ein elastisches Element oder Polster36 zwischen den gegenüberliegenden Flächen38 und40 des Fersenelements12 und des Knöchelelements10 vor dem Gelenkzapfen22 . Das Polster36 ist in einer Aussparung42 in einer Fläche40 des Knöchelelements10 gehalten, etwa durch einen geeigneten Klebstoff, und die Aussparung42 ist mit Schultern44 und46 versehen, um bei Kompression ein Heraustreiben des Polsters36 aus seiner Lage zwischen Fersen- und Knöchelelement nach außen zu verhindern. Die unterste Fläche des Polsters36 liegt auf der Fläche38 des Fersenelements12 auf, ist jedoch nicht an ihr befestigt. - Hinter dem Gelenkzapfen
22 ist ein weiteres elastisches Element oder Polster48 in einer sich nach unten öffnenden Aussparung50 in der unteren Fläche des Knöchelelements10 gehalten und liegt an einem ähnlichen Polster52 an, welches sich in einer nach oben öffnenden Aussparung54 in der oberen Fläche des Fersenelements12 befindet. Die aneinanderliegenden Flächen56 der Polster48 und52 liegen in einer ungefähr horizontalen Ebene, die sich in radialer Richtung vom Gelenkzapfen22 aus erstreckt. - Die Polster
36 ,48 und52 bestehen vorzugsweise aus einem geeigneten Urethan oder aus einem anderen gummiähnlichen Material, wobei das Polster36 wesentlich härter, d. h. weniger elastisch verformbar, ist als die Polster48 und52 . Die Polster sind so dimensioniert, daß sie geringfügig zusammengedrückt sind, wenn sich Fersenelement12 und Knöchelelement10 in der normalen, in2 dargestellten Ruheposition befinden. Die Kompressionscharakteristika des Polsters36 sind dergestalt, daß eine Drehbewegung des Knöchelelements10 im Uhrzeigersinn um die Achse des Gelenkzapfens22 auf einen solchen Betrag begrenzt ist, daß keine Trennung zwischen den hinteren Polstern48 und52 auftreten kann. Die hinteren Polster48 und52 sind jedoch ausreichend elastisch, um eine Drehbewegung des Knöchelelements10 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse des Gelenkzapfens22 in einem solchen Ausmaß zu ermöglichen, daß das Polster36 von der Fläche38 des Fersenelements12 abheben kann. Wenn sich das Fersenelement12 in seiner normalen, in2 dargestellten Position bezüglich des Knöchelelements10 befindet, erstreckt sich die Fläche38 des Fersenelements12 ungefähr in radialer Richtung von der Achse des Zapfens22 weg und ist nach oben und vorn hin unter einem Winkel von etwas weniger als 45° zur Horizontalen hin geneigt. - Ein elastisches Fersenpolster
58 ist fest am hinteren Teil des Fersenelements12 angebracht. Das Fersenpolster58 dient in erster Linie als Dämpfungspolster, das den Aufprall beim Aufsetzen der Ferse während des Gehens dämpft. Das Polster58 ist durch beliebige Mittel fest in der in2 dargestellten Position am Fersenelement12 gehalten. - Wie am besten aus
3 hervorgeht, verläuft ein starrer Gelenkzapfen60 durch fluchtende Bohrungen62 und64 auseinander- und gegenüberliegender hinterer Vorsprünge66 und68 , welche einteilig mit dem Zehenelement14 ausgebildet sind, und durch eine fluchtende Bohrung70 in einem unteren Vorsprung72 , welcher einteilig an der Unterseite des Fersenelements12 ausgebildet ist, um das Fersenelement12 und das Zehenelement14 drehbar miteinander zu verbinden. Im Gegensatz zu der Gelenkverbindung zwischen Fersenelement12 und Knöchelelement10 ist die Gelenkverbindung zwischen Fersenelement12 und Zehenelement14 so ausgebildet, daß eine Relativbewegung zwischen Fersen- und Zehenelement12 bzw.14 auf eine Drehbewegung um die Achse des Gelenkzapfens60 begrenzt ist. - Oberhalb des Gelenkzapfens
60 , mit Zwischenraum nach vorn angeordnet, ist ein elastisches Element oder Polster74 in einer Aussparung76 gehalten, welche von dem Fersenelement12 nach vorn und etwas nach unten weist. Das Polster74 liegt flächig an einem ähnlichen Element oder Polster78 an, welches in einer Aussparung80 im Zehenelement14 gehalten ist. Wie1 zeigt, liegt am hinteren Ende des hinteren Vorsprungs66 des Zehenelements14 eine geneigte, ebene Fläche82 an einer entsprechend geneigten Widerlagerfläche84 am Fersenelement12 an. Die Berührung zwischen diesen beiden Flächen82 und84 sorgt, wie aus1 hervorgeht, für eine kraftschlüssige Begrenzung der Uhrzeigersinndrehung des Zehenelements14 relativ zum Fersenelement12 , und die Abmessungen und das elastische Verhalten der Polster74 und78 sind derart, daß die Flächen82 und84 normalerweise elastisch in den in1 dargestellten Eingriff vorgespannt sind. Der andere hintere Vorsprung68 des Zehenelements14 ist mit einer ähnlichen Widerlagerfläche82a (4 ) ausgestattet, welche an einer entsprechenden Widerlagerfläche am Fersenelement12 anliegt. -
4 , die eine Draufsicht auf ein Zehenelement14 eines linken Fußes darstellt, zeigt, daß sich ein längs verlaufender Spalt86 vom vorderen Teil des Zehenelements14 über eine erhebliche Länge (etwa über die Hälfte der Länge des Zehenelements14 ) nach hinten erstreckt, um den vorderen Teil des Zehenelements14 in einen inneren88 und einen äußeren90 Zehenabschnitt zu teilen. Das Zehenelement14 ist als monolithisches oder einteiliges Element aus einem thermoplastischen Material, wie z. B. Nylon, geformt, welches relativ hart ist, jedoch genügend Elastizität besitzt, um den verlängernden, herauskragenden Zehenabschnitten88 und90 eine gewisse Biegebewegung relativ zum Hauptteil92 des Zehenelements14 zu ermöglichen, mit welchem sie an ihren rückwärtigen Enden einteilig verbunden sind. Das Biegeverhalten der Zehenabschnitte88 und90 wird durch die Form der Abschnitte bestimmt, vorzugsweise durch das Vorsehen von Nuten88a ,88b ,90a und90b (siehe5 ), über deren Breite, Tiefe und Länge sich die gewünschte Biegung erzielen läßt. Wie am besten aus den1 und2 hervorgeht, erstreckt sich vom vorderen Teil der entsprechenden Zehenabschnitte88 und90 ein relativ dünner Zehenspitzenabschnitt88c ,90c nach vorn, wobei im vorderen Teil des entsprechenden Zehenabschnittes an der Verbindungsstelle zwischen den Zehenspitzenabschnitten88c und90c und dem Hauptteil der Zehenabschnitte88 und90 jeweils eine Längsnut88d ,90d vorgesehen ist. Die Nuten88d ,90d bilden ein sogenanntes natürliches Scharnier, welches es den Zehenspitzenabschnitten88c ,90c ermöglicht, beim Abrollen der Zehen relativ zum übrigen Teil des Zehenabschnittes nach oben zu schwenken, in Nachahmung des Zehenkrümmens beim menschlichen Fuß während des Abrollens der Zehen. - Die vorstehend beschriebenen Konstruktionsmerkmale des Zehenelements
14 bieten mehrere Vorteile. Aus naheliegenden Gründen wird die Gesamtlänge der Fußprothese bei einem einseitig (einbeinig) Amputierten der des verbliebenen Fußes angepaßt. Die Fußgröße eines Menschen ist jedoch nicht bestimmend für sein Gewicht oder seine anderen Körpermaße, und ein schwerer Mensch benötigt z. B. eine Fußprothese mit einer höheren Steifigkeit als ein Mensch, der weniger wiegt. Die vorstehend beschriebene Konstruktion macht es möglich, daß alle Zehenelemente14 für Füße einer bestimmten Größe einheitlich in einem Formverfahren hergestellt werden können, und daß dann die Steifigkeit des Zehenelements verringert wird, indem je nach Bedarf Material, z. B. von den verschiedenen Nuten weggenommen wird. - Die zweigeteilten inneren und äußeren Zehenabschnitte
88 ,90 können relativ zum Hauptteil92 eine unabhängige Biegebewegung ausführen; wenn daher einer der Zehenabschnitte88 ,90 auf eine kleine Unebenheit oder ein Steinchen auftreffen sollte, so kann sich dieser Zehenabschnitt nach oben biegen, um zumindest einen Teil dieser Unebenheit auszugleichen und so ein Kippen des ganzen Fußes so gering wie möglich zu halten. Die zweigeteilten Zehenabschnitte sorgen für zwei seitlich auseinanderliegende Auflagepunkte am vorderen Teil des Fußes, wenn der Fuß flach aufliegt und wenn die Zehen abrollen, und wirken mit den Auflagepunkten unter dem Fersenelement12 zusammen, um eine stabile Dreipunktauflage zu gewährleisten, wenn der Fuß flach aufliegt. - Der zweigeteilte Zehenabschnitt des Zehenelements
14 gewährleistet diese Dreipunktauflage des flachen Fußes auf eine Weise, die am besten aus2 ersichtlich ist. Wie aus2 hervorgeht, bilden die Unterseiten von Fersenelement12 und Zehenelement14 beim flachen Aufliegen der Fußprothese einen nach oben gerichteten, konkaven Bogen, dessen vorderes Ende am Bereich T und dessen hinteres Ende am Bereich H endet. Die Bereiche H und T stellen die den Boden berührenden Bereiche oder Gewichtsauflagepunkte des Fußes dar, wenn er flach aufliegt. Die vorderen Auflagepunkte am Bereich T befinden sich auf der Unterseite eines jeden Zehenabschnittes88 ,90 und liegen, wie am deutlichsten aus5 hervorgeht, in der diese Punkte als88T und90T bezeichnet sind, seitlich voneinander beabstandet auf den entgegengesetzten Seiten des Längsspalts86 . Die Punkte88T und90T befinden sich auf einer Linie, welche in der Ebene der Schnittlinie 5-5 liegt, die von der Mittellinie des Fußes nach hinten und nach außen geneigt ist, wie am besten aus4 hervorgeht. Die Auflagepunkte bei88T befinden sich ungefähr in einer Position, die der des menschlichen Fußballens entspricht, und die Neigung der Schnittlinie 5-5 in bezug auf die längs verlaufende Mittellinie des Fußes entspricht einer ähnlichen Linie der Gewichtsverlagerung beim menschlichen Fuß. Die Seitenstabilität der Fußprothese wird durch den seitlichen Abstand zwischen den Punkten88T und90T gewährleistet (5 ). - Beim unbeweglichen Stehen des Prothesenträgers auf dem flachen Fuß erfordert es die Stabilität vorn und hinten am Fuß, daß die Stirnebene, die in vertikaler Richtung durch den Schwerpunkt des Prothesenträgers verläuft, vertikal zwischen den vorderen und hinteren Auflagepunkten des Fußes, H und T, hindurch verlaufen sollte, wobei der optimale Gleichgewichtszu stand dann erreicht ist, wenn die Schwerpunktsebene, in den
1 und2 mit CG angegeben, in Längsrichtung der Fußprothese gleich weit von den Punkten H und T entfernt ist, d. h. durch die Mitte des Bogens verläuft. Wie am besten aus2 zu ersehen ist, verläuft die Schwerpunktebene CG ein gutes Stück vor den Gelenkzapfen22 und60 und teilt die aneinanderliegenden Flächen der Polster74 und78 ungefähr vertikal. Wenn der Prothesenträger aufrecht auf dem flachen Fuß steht, werden infolge dieser Beziehung 50 % des Körpergewichts, mit dem die erfindungsgemäße Fußprothese belastet wird, auf den Fersenauflagepunkt H übertragen, während der Rest des Körpergewichts gemeinsam von den vorderen Auflagepunkten88T und90T getragen wird. Wie bereits erwähnt, wird die Vorspannung der Polster74 und78 , die die Widerlagerflächen82 und84 (1 ) am Fersen- und Zehenelement12 ,14 gegeneinander preßt, so angepaßt, daß die Flächen82 und84 trotz des Körpergewichts gerade nur in Berührung miteinander gehalten werden. Wenn der Prothesenträger aufrecht und unbeweglich steht, sind die Gewichtsauflagepunkte H und T der Fußprothese denen des menschlichen Fußes geometrisch angepaßt und zu ihnen symmetrisch. - Da die Beziehung zwischen den Auflagepunkten der Fußprothese und dem Schwerpunkt des Prothesenträgers der des menschlichen Fußes angepaßt ist, entspricht auch die Berührung der Fußprothese mit dem Boden beim Gehen der eines menschlichen Fußes. Die Winkelstellung des Beines, an dem die Fußprothese befestigt ist, stimmt beim Aufsetzen der Ferse mit der des menschlichen Fußes überein, und da die Länge der Wölbung der Fußprothese mit der des menschlichen Fußes übereinstimmt, setzt die Ferse der Fußprothese an der entsprechenden Stelle auf wie die Ferse des menschlichen Fußes. Das ist von großer Wichtigkeit, da sonst ein ungleichmäßiges Hinken die Folge ist. Wie beim menschlichen Fuß bewirkt die Kraft, die beim Aufsetzen der Ferse ausgeübt wird, auch bei der Fußprothese gemäß der vorliegenden Erfindung, daß der vordere Teil der Fußprothese nach unten schwenkt, um den zeitlichen Abstand zwischen dem Aufsetzen der Ferse und dem Aufsetzen des flachen Fußes so gering wie möglich zu halten.
- Bei der vorliegenden Fußprothese wird das Fersenelement
12 beim Aufsetzen der Ferse, wie in den1 und2 dargestellt, im Uhrzeigersinn um den Gelenkzapfen22 gedreht, wobei dieser Drehbewegung durch die relativ weichen, gegenüberliegenden Polster48 und52 hinter dem Gelenkzapfen22 Widerstand entgegengesetzt wird. Die Drehung des Fersenelements12 im Uhrzeigersinn wird direkt auf das Zehenelement14 übertragen, wobei das Fersen- und das Zehenelement12 ,14 durch die Vorspannung der Polster74 und78 , die die Berührungsflächen82 und84 zwischen Fersen- und Zehenelement12 ,14 gegeneinander preßt, die in den1 und2 dargestellte Winkelstellung beibehalten. - Wenn der Schritt fortschreitet bis zum Aufsetzen des flachen Fußes hin und darüber hinaus nehmen Knöchel- und Fersenelement
10 und12 wieder die in den1 und2 dargestellte Beziehung zueinander ein; und in dem Maße, wie sich der Schwerpunkt mit fortschreitendem Schritt nach vorn verlagert, nimmt der Anteil des Gewichts, welcher am vorderen Auflagepunkt T der Fußprothese getragen wird, zu. Diese progressive Zunahme bewirkt eine Drehvorspannung, die darauf abzielt, das Zehenelement14 im Gegenuhrzeigersinn um den Gelenkzapfen60 zu drehen. Dieses Moment wird über die Polster78 und74 auf das Fersenelement12 übertragen, und in diesem Stadium des Schrittes wirken dem Moment die Kräfte, die durch den nach vorn verlagerten Schwerpunkt auf das Knöchelelement ausgeübt werden, direkt entgegen. Das zwischen Knöchelelement10 und Fersenele ment12 eingespannte Polster36 ist besonders fest, so daß zwischen dem Knöchel- und Fersenelement10 ,12 praktisch keine Drehbewegung stattfindet, wenn der Fuß sich aus der flach aufliegenden Position in eine Position bewegt, in der die Zehen abrollen. Einer Biegung des Zehenelements14 relativ zu dem nun im wesentlichen steifen Fersen- und Knöchelelement10 ,12 wird durch die Polster74 und78 entgegengewirkt. Das Maß, in dem diese Widerstandskraft zwischen den Polstern74 und78 zunimmt, wird durch die Elastizität oder Steifigkeit des Materials dieser Polster74 ,78 bestimmt und kann auch durch die Querschnittsform der Polster74 ,78 beeinflußt werden. Mit zunehmender Druckkraft treten schließlich Kräfte auf, die ausreichen, um eine Biegung der zweigeteilten Zehenabschnitte88 ,90 zu bewirken; und sobald der Punkt erreicht ist, an dem die Zehen abrollen, beginnen die Zehenabschnitte88 ,90 Gewicht zu tragen und sich entsprechend durchzubiegen. Im Endstadium des Zehenabrollens, wenn das gesamte Gewicht auf dem Zehenelement14 lastet, tragen die Zehenabschnitte88c und90c neben der Unterseite oder dem Ballen der Fußprothese das Gewicht mit und verteilen dieses auf eine größere Fläche, um beim Abrollen der Zehen eine höhere Stabilität zu gewährleisten.
Claims (6)
- Fußprothese mit einem Fersenelement (
12 ), das über ein erstes Gelenk (22 ) mit einem Knöchelelement (10 ) und über ein zweites Gelenk (60 ) mit einem an seinem vorderen Abschnitt einen Längsspalt (86 ) aufweisenden Zehenelement (14 ) verschwenkbar verbunden ist, wobei zwischen dem Fersenelement (12 ) und dem Zehenelement (14 ) ein Anschlag (82 ,84 ) und ein erstes elastisches Element (74 ,78 ) angeordnet sind, von denen der Anschlag (82 ,84 ) eine abwärts gerichtete Schwenkbewegung des Zehenelements (14 ) um das zweite Gelenk (60 ) begrenzt, während das erste elastische Element (74 ,78 ) einer aufwärts gerichteten Schwenkbewegung des Zehenelements (14 ) um das zweite Gelenk (60 ) einen Widerstand entgegensetzt, wobei die Unterseiten des Fersenelements (12 ) und des Zehenelements (14 ) einen längs verlaufenden konkaven Bogen beschreiben, an dessen hinterem Ende ein Gewichtsauflagepunkt (58 ) am Fersenelement (12 ) und an dessen vorderem Ende zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts (86 ) angeordnete Gewichtsauflagepunkte (88T ,90T ) am Zehenelement (14 ) ausgebildet sind, um die Fußprothese bei flachem Aufsetzen an drei Punkten aufzulagern, wobei die Schwenkachsen beider Gelenke (22 ,60 ) in Längsrichtung der Fußprothese vom ersten elastischen Element (74 ,78 ) beabstandet hinter dem ersten elastischen Element (74 ,78 ) liegen und wobei das erste Gelenk einen Gelenkzapfen (22 ) aufweist, der in axial beabstandeten Bohrungen (24 ,26 ) in einem der Knöchel- und Fersenelemente (10 ,12 ) aufgenommen ist, und eine an dem anderen der Knöchel- und Fersenelemente (10 ,12 ) angebrachte Buchse (34 ) hat, die mit den Bohrungen (24 ,26 ) axial fluchtet und zwischen ihnen angeordnet ist, wobei die Buchse (34 ) aus einem elastischen Material besteht, um eine begrenzte, elastisch aufgefangene Schwenkbewegung von Knöchel- und Fersenelement (10 ,12 ) relativ zueinander zu gestatten. - Fußprothese nach Anspruch 1, wobei der Scheitelpunkt des konkaven Bogens derart angeordnet ist, daß er zusammen mit dem Schwerpunkt eines aufrecht stehenden Prothesenträgers im wesentlichen in einer vertikalen Ebene liegt, die in Querrichtung des Prothesenträgers verläuft.
- Fußprothese nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste elastische Element (
74 ,78 ) derart ausgebildet ist, daß es das Fersenelement (12 ) und das Zehenelement (14 ) auf Anschlag (82 ,84 ) hält, wenn der Prothesenträger aufrecht steht. - Fußprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem ersten Gelenk (
22 ) zwischen dem Knöchelelement (10 ) und dem Fersenelement (12 ) ein zweites elastisches Element (48 ,52 ) und ein drittes elastisches Element (36 ) zugeordnet sind, von denen das zweite elastische Element (48 ,52 ) in Längsrichtung der Fußprothese hinter der Schwenkachse des ersten Gelenks (22 ) angeordnet ist, während sich das dritte elastische Element (36 ) vor der Schwenkachse des ersten Gelenks (22 ) befindet, wobei das zweite elastische Element (48 ,52 ) weicher ist als das dritte elastische Element (36 ). - Fußprothese nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das einteilige Zehenelement (
14 ) einen Hauptteil (92 ) aufweist, der sich in Längsrichtung der Fußprothese gesehen hinter dem Längsspalt (86 ) in Querrichtung erstreckt, sowie innere und äußere Zehenabschnitte (88 ,90 ) hat, welche an ihren rückwärtigen Enden mit dem Hauptteil (92 ) verbunden sind und sich vom Hauptteil (92 ) aus auf gegenüberliegenden Seiten des Längsspalts (86 ) nach vorne erstrecken, wobei die Zehenabschnitte (88 ,90 ) elastisch verbiegbar sind. - Fußprothese nach Anspruch 5, wobei jeder der Zehenabschnitte (
88 ,90 ) an seinem vorderen Ende in einem relativ dünnen Zehenspitzenabschnitt (88c ,90c ) ausläuft, der von dem vorderen Teil des jeweiligen Zehenabschnitts (88 ,90 ) im wesentlichen horizontal vorsteht.
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