Если ампутация проведена выше колена, протез ноги включает в себя коленный узел.
Технологически и конструктивно это самая сложная часть протеза.
Можно даже сказать, что остальная часть конструкции является «надстройкой» вокруг выбранного в конкретном случае коленного модуля.
Неудивительно, ведь при ходьбе в фазе опоры на здоровую ногу подкоситься в колене ей не дают связки, а значит, и в коленном узле необходимо предусмотреть их аналог. В фазе переноса протеза коленный узел должен согнуться и разогнуться так, чтобы голеностоп был полностью управляемым.
Сложность в том, что механизм ходьбы эволюционировал миллионы лет и вместе с ним эволюционировал и механизм регуляции – вряд ли здоровый человек задумывается, как он ходит. А ведь задача перед инженерами и протезистами – воссоздать автоматическую ходьбу, сделать протез таким, чтобы человек как можно меньше задумывался о том, как он ходит, бегает, поднимается и спускается по лестнице, садится и встает.
Один из перспективных вариантов, позволяющих коленному узлу настраиваться в соответствии с поведением пользователя – это бионический протез с микропроцессором. Расположенный в коленном узле микропроцессор считывает информацию с датчиков, реагирующих на изменение угла, положения относительно вертикали, скорости и других параметров. Соответствующим образом микропроцессор настраивает фазы опоры и переноса веса таким образом, чтобы пользователь не задумывался о ходьбе, а просто шел.
Большинство же коленных узлов – механические устройства, обеспечивающие обратную связь с пациентом, амортизацию при ходьбе и автоматическое разгибание. Как, например, продукция Streifeneder, чьи коленные узлы широко применяются в протезах, изготавливаемых в нашем центре. Производитель предлагает несколько инновационных коленных узлов для пациентов с различным уровнем активности.
Например, коленный узел Streifeneder 3A1000 – это шарнирно-сочлененный узел для среднего уровня активности, имеющий регулируемую фазу переноса и тормозом, срабатывающим по нагрузке. Узел оснащен пружиной, разгибающей протез в фазе переноса, и пневматикой, амортизирующей удары при ходьбе. При этом даже при согнутом в колене протезе пациент полностью контролирует его, что позволяет освоить ходьбу по лестнице. Изготовленный из алюминия коленный узел весит всего 820 граммов и обладает плавной работой.
Фирма Teufel представляет пневматический коленный шарнир KA.PS 21 с настраиваемым тормозным устройством. Пневматика коленного узла может настраиваться отдельно для фаз сгибания и разгибания в соответствии с весом пациента. Коленный узел рассчитан на пациентов с высоким уровнем активности и имеет значительный запас мощности благодаря объему пневмокамеры. Протез с коленным узлом KA.PS 21 также предлагает повышенную стабильность и безопасность в фазе опоры. Изготавливается данный коленный узел из титана, что обеспечивает ему значительную долговечность.
Еще одна модель коленного узла от Teufel – WLD 31s – представляет собой четырехосный шарнир с замком, обеспечивающим стабильность в фазе опоры. Блок с замка снимается во время вытягивания носка, благодаря чему обеспечивается надежный контроль движений и достаточно естественная походка. Данный коленный узел является водонепроницаемым, благодаря чему подходит для плавания. Изготовлен коленный узел из нержавеющей стали.
Часто используется в наших протезах и коленный узел Teufel P44c. Он представляет собой четырехосный пневматический коленный шарнир. Пневматика коленного узла рассчитана на пациентов с нормальной активностью и нагрузкой до 100 кг. Узел обеспечивает эффективное управление фазой переноса и предлагает разные варианты крепления. Материал изготовления – алюминий.
Несколько моделей коленных узлов предлагает также немецкая компания Otto Bock. Прежде всего, стоит упомянуть коленный узел 3R95. Это облегченная, эстетичная и миниатюрная конструкция, на которой установлена довольно мощная гидросистема, принимающая вес пользователя в фазе опоры. Узел позволяет достаточно быструю ходьбу на протезе благодаря автоматическому уменьшению угла сгибания системой – то есть, одновременно сокращается фаза разгибания.
Узлы 3R90 и 3R92 оснащаются тормозным механизмом, который плавно срабатывает при нагрузке в фазе опоры, поддерживая вес пациента. При этом, когда пользователь переносит опору на носок, начиная фазу переноса, срабатывает датчик положения, отключающий тормозной механизм. Немаловажно, что протезы, оснащенные этими узлами, дают возможность естественной ходьбы, так как не требуют подъема бедра в фазе переноса. Такие коленные узлы обеспечивают естественные плавные движения и высокую устойчивость в фазе переноса – как при отдельных шагах, так и при нарастании активности – например, в случае, если человек куда-о спешит.
Еще больше динамичности дает коленный узел 3R80. Встроенная гидравлическая система сконструирована так, чтобы давать отрицательную обратную связь на увеличение или снижение давления -–то есть, чем сильнее давит пользователь, например, при увеличении ширины шага, тем сильнее сопротивление. Это очень важная функция для тех пациентов, кому приходится много ходить в течение дня. Особенно хорошо проявляется себя такая конструкция для ходьбы по пересеченной местности, в том числе на подъемах и спусках, так что его можно посоветовать для горных походов.
Одним из наиболее передовых коленных узлов является Otto Bock 3R106. Он оснащен двухкамерным пневмоцилиндром. Верхняя часть шарнира с нижней соединяется с помощью осевых рычагов и средней части, все вместе создает кинематическую цепь – систему кинематических подвижных пар. За надежную фиксацию коленного шарнира в фазе опоры отвечает полицентрическая конструкция – она же обеспечивает увеличенное расстояние до поверхности в фазе переноса. Благодаря этому движения протеза более приближены к естественным, что упрощает процесс реабилитации и тренировок, повышает доверие пациента к протезу. Протез с полицентрическим коленным узлом позволяет ездить на велосипеде, без проблем садиться в автомобиль или приседать на корточки.
Отдельно стоит упомянуть спортивные коленные узлы, которые оснащаются усиленными гидравлическими системами, зачастую дополненными пружинами. Такие коленные узлы обладают серьезными демпфирующими характеристиками для улучшения характеристик бега, прыжков и быстрой ходьбы.