[发明专利]用于调节腿假肢和检验该调节的方法以及用于测量腿假肢中的力或力矩的装置

说明书

本发明涉及一种用于调节腿假肢和检验该调节的方法，该腿假肢具有 一个假膝关节，该假膝关节使一个用于将该腿假肢固定在腿假肢穿戴者上 的上侧连接件、尤其是大腿杆和一个小腿杆可摆动地彼此连接，在该小腿 杆上固定着一个假脚，其中，该上侧连接件或该大腿杆可相对于关节轴线 移位。本发明还涉及用于测定腿假肢、例如髋关节离断假肢或大腿假肢中 的力及力矩的装置。

大腿杆与实际的假膝关节之间的相对位置对于假肢使用的功能性及舒 适性具有重要意义。该相对位置对于防止在站立阶段中假肢无意向内弯曲 的安全性及对于大腿杆与大腿残肢之间的反作用力具有很强的影响。在此 特别重要的是假肢在矢状面中的取向，这也被描述为“结构”。

在任何假肢结构中必须在站立阶段中足够的安全性与行走时尽可能少 的力投入之间寻求折中。站立阶段中的安全性愈高，在行走时力投入就愈 大。如果在行走时力投入减到最小，则可导致假膝关节的不稳定的结构， 这必须通过主动使用髋部肌肉系统来平衡。这对于假肢使用者是不利的。

站立阶段中的安全性原则上通过假膝关节或关节轴线相对于大腿杆后 移来实现。由此保证在站立时假肢穿戴者的源于身体的重力矢量在假膝关 节的关节轴线的前面延伸，由此使假肢保持在伸展位置中。

在走步期间假肢要向内弯曲到摆动阶段中，为此，重力矢量必须在假 膝关节的关节轴线的后面延伸。这由患者通过引入髋力矩来实现。为此要 施加的体力如上所述与假膝关节的结构极其相关。如果该结构过于安全， 则摆动阶段中的触发与大的力投入相联系。这导致过早疲劳或也导致大腿 残肢疼痛。

现在，假膝关节相对于大腿杆的定位静态地并且基于经验值来进行。 动态的效果、例如在行走期间该系统或大腿杆的变形不予考虑。

DE 101 39 333 A1描述了一个传感器装置及一个具有传感器装置的假 肢，其中，该传感器装置设置在人造膝关节下方的一个滑动部分中。该传 感器装置提出一个构造得环形闭合的外体及两个使外体的对置的内侧相连 接的具有传感器元件的内体，传感器元件用于测量在连接轴线的方向上起 作用的力。通过该传感器装置可测定用于行走分析的地面反作用力。

本发明的任务在于，提供一种方法及装置，通过该方法及该装置可改 善大腿假肢的假肢结构并且尤其是可测定和调节对于行走的站立阶段有利 的假肢结构。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1及17的特征的方法及具有权 利要求19的特征的装置来解决。本发明中有利的构型及进一步构型在从属 权利要求中描述。

根据本发明的方法提出，通过一些传感器来测量在假肢使用时的膝力 矩及在小腿杆中起作用的轴向力。这通过优选设置在假膝关节中和小腿杆 中的传感器来实现。由膝力矩并且由轴向力计算出一个合成力矢量以及该 力矢量与关节轴线或膝轴线在轴向力法向上的距离。该力矢量可具有一个 作用在上部连接件、尤其是大腿杆上的作用点。计算相对于与轴向力具有 相同方向的假肢纵向轴线的法向距离以及合成力矢量相对于关节轴线的位 置和取向并且基于法向距离来检验合成力矢量在矢状面中是位于关节轴线 的前面还是位于该关节轴线的后面以及位于该关节轴线的前面或后面多 远。如果合成力矢量位于关节轴线的前面，则膝关节是稳定的，如果合成 力矢量位于关节轴线的后面，则称其为不稳定的假膝关节。也提出，在一 个步态周期的过程中测定最远地位于臀部上的力矢量，以便可考察在该步 态周期的过程中出现的最不稳定的状况。因此除稳定状况与不稳定状况之 间的区别外还作出关于不稳定性程度的陈述。在此总体上假定：力矢量平 行于轴向力延伸，在修复学中绝大多数是该情况。上侧连接可通过一个设 置在大腿残肢上的大腿杆或与骨组合的适配器来实现。在髋关节离断的情 况下，从膝关节到髋关节的连接部分被视为上侧连接件。

在一个进一步构型中提出，通过一个踝力矩传感器来检测假脚与小腿 杆之间的踝力矩并且在将踝力矩及小腿杆长度考虑在内的情况下确定合成 力矢量。由此可将地面反作用力的水平分量加入到合成力矢量的位置的计 算中。在此可由踝力矩与小腿杆中的轴向力的商来计算合成力矢量在脚上 的力作用点。由此即使在轴向力相对于力矢量不平行取向时也可求得力矢 量的位置，由此可实现计算时的精确度提高。