Якщо ампутація проведена вище коліна, протез ноги включає в себе колінний вузол.
Технологічно і конструктивно це найскладніша частина протезу.
Можна навіть сказати, що інша частина конструкції є «надбудовою» навколо обраного в конкретному випадку колінного модуля.
Не дивно, адже при ходьбі у фазі опори на здорову ногу підкоситись в коліні їй не дають зв’язки, а значить, і в колінному вузлі необхідно передбачити їх аналог. У фазі перенесення протезу колінний вузол повинен зігнутися і розігнутися так, щоб гомілкостоп був повністю керованим.
Складність в тому, що механізм ходьби еволюціонував мільйони років і разом з ним еволюціонував і механізм регуляції – навряд чи здорова людина замислюється, як він ходить. Але ж завдання перед інженерами і протезистом – відтворити автоматичну ходьбу, зробити протез таким, щоб людина якомога менше замислювався про те, як він ходить, бігає, піднімається і спускається по сходах, сідає і встає.
Один з перспективних варіантів, що дозволяють колінному вузлу налаштовуватися відповідно до поведінкою користувача – це біоничний протез з мікропроцесором. Розташований в колінному вузлі мікропроцесор зчитує інформацію з датчиків, що реагують на зміну кута, положення щодо вертикалі, швидкості та інших параметрів. Відповідним чином мікропроцесор налаштовує фази опори і перенесення ваги таким чином, щоб користувач не замислювався про ходьбі, а просто йшов.
Більшість же колінних вузлів – механічні пристрої, що забезпечують зворотний зв’язок з пацієнтом, амортизацію при ходьбі і автоматичне розгинання. Як, наприклад, продукція Streifeneder, чиї колінні вузли широко застосовуються в протезах, виготовлених в нашому центрі. Виробник пропонує декілька інноваційних колінних вузлів для пацієнтів з різним рівнем активності.
Наприклад, колінний вузол Streifeneder 3A1000 – це шарнірно-зчленований вузол для середнього рівня активності, що має регульовану фазу переносу і гальмом, що спрацьовує по навантаженню. Вузол оснащений пружиною, розгинати протез в фазі переносу, і пневматикою, що амортизує удари при ходьбі. При цьому навіть при зігнутому в коліні протезі пацієнт повністю контролює його, що дозволяє освоїти ходьбу по сходах. Виготовлений з алюмінію колінний вузол важить всього 820 грамів і виконує плавні рухи.
Фірма Teufel представляє пневматичний колінний шарнір KA.PS 21 з налаштованим гальмівним пристроєм. Пневматика колінного вузла може налаштовуватися окремо для фаз згинання та розгинання відповідно до ваги пацієнта. Колінний вузол розрахований на пацієнтів з високим рівнем активності і має значний запас потужності завдяки обсягам пневмокамери. Протез з колінним вузлом KA.PS 21 також пропонує підвищену стабільність і безпеку в фазі опори. Виготовляється даний колінний вузол з титану, що забезпечує йому значну довговічність.
Ще одна модель колінного вузла від Teufel – WLD 31s – являє собою чотиривісний шарнір з замком, що забезпечує стабільність в фазі опори. Блок з замку знімається під час витягування носку, завдяки чому забезпечується надійний контроль рухів і досить природна хода. Даний колінний вузол є водонепроникним, завдяки чому підходить для плавання. Виготовлений колінний вузол з нержавіючої сталі.
Часто використовується в наших протезах і колінний вузол Teufel P44c. Він являє собою чотиривісний пневматичний колінний шарнір. Пневматика колінного вузла розрахована на пацієнтів з нормальною активністю і навантаженням до 100 кг. Вузол забезпечує ефективне управління фазою переносу і пропонує різні варіанти кріплення. Матеріал виготовлення – алюміній.
Кілька моделей колінних вузлів пропонує також німецька компанія Otto Bock. Перш за все, варто згадати колінний вузол 3R95. Це полегшена, естетична і мініатюрна конструкція, на якій встановлена досить потужна гідросистема, яка бере вагу користувача в фазі опори. Вузол дозволяє досить швидку ходьбу на протезі завдяки автоматичному зменшенню кута згинання системою – тобто, одночасно скорочується фаза розгинання.
Вузли 3R90 і 3R92 оснащуються гальмівним механізмом, який плавно спрацьовує при навантаженні в фазі опори, підтримуючи вагу пацієнта. При цьому, коли користувач переносить опору на носок, починаючи фазу переносу, спрацьовує датчик положення, що відключає гальмівний механізм. Важливо, що протези, оснащені цими вузлами, дають можливість природної ходьби, так як не вимагають підйому стегна в фазі переносу. Такі колінні вузли забезпечують природні плавні рухи і високу стійкість у фазі переносу – як при окремих кроках, так і при наростанні активності – наприклад, в разі, якщо людина кудись про поспішає.
Ще більше динамічності надає колінний вузол 3R80. Вбудована гідравлічна система сконструйована так, щоб давати негативний зворотний зв’язок на збільшення або зниження тиску – тобто, чим сильніше тисне користувач, наприклад, при збільшенні ширини кроку, тим сильніше опір. Це дуже важлива функція для тих пацієнтів, кому доводиться багато ходити протягом дня. Особливо добре проявляється себе така конструкція для ходьби по пересіченій місцевості, в тому числі на підйомах і спусках, так що його можна порадити для гірських походів.
Одним з найбільш передових колінних вузлів є Otto Bock 3R106. Він оснащений двокамерним пневмоцилиндром. Верхня частина шарніра з нижньою з’єднуються за допомогою осьових важелів і середній частині, все разом створює кінематичний ланцюг – систему кінематичних рухливих пар. За надійну фіксацію колінного шарніра в фазі опори відповідає поліцентрична конструкція – вона ж забезпечує збільшену відстань до поверхні в фазі переносу. Завдяки цьому руху протезу, більш наближений до природніх, що спрощує процес реабілітації і тренувань, підвищує довіру пацієнта до протезу. Протез з поліцентричним колінним вузлом дозволяє їздити на велосипеді, без проблем сідати в автомобіль або присідати.
Окремо варто згадати спортивні колінні вузли, які оснащуються посиленими гідравлічними системами, часто доповненими пружинами. Такі колінні вузли мають серйозні демпфірувальні характеристики для поліпшення характеристик бігу, стрибків і швидкої ходьби.