技术领域
背景技术
[0002] 在关节中，
活动度取决于该关节的解剖学特征并取决于每个关节的特定遗传学特征。典型地，关节沿两个方向运动（弯曲和延伸）。弯曲是使关节弯曲，而延伸是使关节伸直。但是，在矫形外科常见一些关节只能弯曲。例如，踝部具有背曲和跖曲。
[0003] 当关节由于外伤或手术而损伤时，能形成疤痕组织，通常导致弯曲或延伸挛缩。这种情况能限制关节的活动度，从而限制损伤的关节的弯曲（在延伸挛缩的情况下）或延伸（在弯曲挛缩的情况下）。通常通过使用活动度（ROM）矫形器能
治疗这种情况。
[0004] ROM矫形器是在物理康复治疗期间通常用于改进病人能弯曲或延伸关节的活动度的装置。商业上能获得的ROM矫形器典型地附连到关节的相对的元件上并施加
扭矩以与收缩相反地
转动关节。
力逐渐增大，以增加关节活动的
角度或工作范围。
发明内容
[0005] 一方面，踝足矫形器通常包括腿部元件、足部元件和驱动元件。腿部元件构造成可释放地固定到穿用者的腿。足部元件构造成可释放地固定到穿用者的脚，并且足部元件具有前端和后端。驱动组件包括在邻近足部元件的后端的铰接
位置处铰接地紧固到足部元件。驱动组件能进行操作以选择性地实现足部元件和连接元件之间的围绕第一枢
转轴线的枢转运动，并且实现足部元件和腿部元件之间的围绕在铰接位置处的第二枢转轴线的枢转运动。
[0006] 另一方面，利用踝足矫形器治疗踝关节的方法通常包括：将踝足矫形器的足部元件固定到穿用者的脚，和将踝足矫形器的腿部元件固定到穿用者的腿。踝足矫形器的驱动组件构造成实现驱动组件的连接元件和足部元件之间的围绕
定位成邻近足部元件的后端的第一枢转轴线的枢转运动，并且实现足部元件和腿部元件之间的围绕第二枢转轴线的枢转运动，从而使踝关节围绕转动轴线进行背曲和跖曲中的一个。
[0007] 再一方面，踝足矫形器通常包括腿部元件、足部元件和驱动组件。腿部元件构造成可释放地固定到穿用者的腿。足部元件构造成可释放地固定到穿用者的脚。足部元件铰
接地连接到腿部元件，以用于在足部元件和腿部元件之间围绕枢转轴线进行枢转运动。驱动组件能进行操作以选择性地实现足部元件和腿部元件之间的围绕枢转轴线的枢转运动。枢转轴线的上下位置能被选择性地调节，以用于将枢转轴线与穿用者的踝关节的转动轴线大体对准。
[0008] 另一方面，踝足矫形器通常包括腿部元件、足部元件和驱动组件。腿部元件构造成可释放地固定到穿用者的腿。足部元件构造成可释放地固定到穿用者的脚。足部元件包括基部和从基部向上延伸的足部元件的柱状件。足部元件的柱状件铰接地连接到腿部元件，以用于在足部元件和腿部元件之间围绕枢转轴线进行枢转运动。驱动组件能进行操作以选择性地实现足部元件和腿部元件之间的围绕枢转轴线的枢转运动。腿部元件和足部元件的柱状件能沿内外方向相对于足部元件的基部和驱动组件选择性地运动。
附图说明
[0009] 图1是踝足矫形器的一个
实施例的透视图；
[0010] 图2是固定到脚（假想的）上的踝足矫形器的左侧正视图，出于说明目的，带部件从踝足矫形器去除。
[0011] 图3是踝足矫形器的右侧正视图，出于说明的目的，带部件从踝足矫形器去除。
[0012] 图4是踝足矫形器的分解视图，足部元件、腿部元件和驱动组件彼此分开；
[0013] 图5是踝足矫形器的腿部元件的放大的分解视图；
[0014] 图6是踝足矫形器的足部元件的放大的分解视图；和
[0015] 图7是踝足矫形器的驱动组件的放大的分解视图。
具体实施方式
[0016] 现在参考附图，特别是参考图1-3，在治疗穿用者的踝关节（即，距小腿关节）中使用的踝足矫形器总体标记为10。所示的踝足矫形器10包括：足部元件，其总体标记为12，并可释放地固定到穿用者的脚F上；腿部元件，其总体标记为14，并可释放地固定到穿用者的腿上；和驱动组件，其总体标记为16，以用于有助于足部元件和腿部元件之间的相对角运动。如在下面的说明中所使用的，涉及踝足矫形器10的构件、结构、表面和/或轴线等的定位、位置，和/或方向的术语（例如，下、上、内、外、前和后，等）是描述当踝足矫形器10紧固到穿用者时的相对定位、位置和/或方向的人体解剖学术语。
[0017] 如在下面更详细地说明的，驱动组件16的操作提供了穿用者的踝关节的顺从活动度（ROM）治疗或锻炼。具体地，所示的踝足矫形器10有助于踝关节的背曲和跖曲并在背曲和跖曲中选择性地定位踝部。背曲是脚F的背部（上表面）围绕踝关节朝向腿的运动，因而减小了脚F的背部和腿之间的角度。跖曲是脚F的背部背离腿的运动，因而增加了脚F的背部和腿之间的角度。如这里所使用的，在脚F的足底方位（大体处于前后平面内）和腿的纵向轴线（大体处于上下平面内）之间的角度是约90度时，踝关节处于中间位置。在脚F的足底方位和腿的纵向轴线之间的角度小于约90度时，踝关节处于背曲位置。在脚F的足底方位和腿的纵向轴线之间的角度大于约90度时，踝关节处于跖曲位置。踝关节的背曲和跖曲的各角度是相对于踝关节的中间位置的。如在图2中看到的，所示的踝足矫形器10示出为固定到穿用者的右下肢，以用于治疗穿用者的右踝关节，但是，应该理解，所示的踝足矫形器可固定到穿用者的左下肢，以用于治疗穿用者的左踝部。
[0018] 参考图1-4和6，足部元件12包括脚跟紧固组件18和脚前部紧固组件20，它们都连接到大体刚性的基部22。脚跟紧固组件18和脚前部紧固组件20一起构成足部紧固组件。虽然在所示的实施例中脚跟和脚前部组件18、20分别形成为分开的构件，但这两个组件可形成为在本发明的范围内的一体单元。足部元件12具有沿前后方向延伸的纵向轴线LA1（图3）。脚跟紧固组件18布置成大体邻近基部22的后端，而脚前部紧固组件20布置成大体邻近基部的前端。在所示的实施例中，脚跟紧固组件18包括：脚跟杯状件24，其至少部分接收和
支撑穿用者的脚跟；和紧固到脚跟杯状件的带部件26（图1和6）。在所示的实施例中，脚跟杯状件24固定不动地紧固到基部22，虽然脚跟杯状件可选择性地在基部上运动（即，选择性地可滑动），以调节脚跟杯状件在基部上的位置。在所示的实施例中，脚跟杯状件24具有大体小的轮廓且尺寸和形状设置成脚跟杯状件24的后部不
接触穿用者的跟
腱。脚跟杯状件24可包括垫27或另外可设有舒适的减震材料。
[0019] 参考图1和6，当穿用者的脚跟被接收在脚跟杯状件24中以可释放地将杯状件固定到穿用者的脚跟时，脚跟紧固组件18的带部件26能在穿用者的脚F上延伸，大体邻近于穿用者的踝部。如在图6中最佳地看到的，所示的带部件26是两件式结构，即，包括第一带构件26a，该第一带构件穿过第二带构件26b的D形环28成环状。第一带构件26a包括固定构件，例如钩和毛圈搭扣构件，以便带部件26能调节并且可在穿用者的脚F上拉紧。垫或其他减震构件可设置在带部件26上以提供舒适。脚跟紧固组件18可具有其他结构，并且将足部元件12固定到穿用者的脚跟的其他方式处于本发明的范围内。
[0020] 参考图1-4和6，脚前部紧固组件20包括前掌板32，以用于支撑穿用者的脚前部，并且带部件34（图1和6）紧固到前掌板。前掌板32包括垫35，垫35具有大体平面的支撑表面，穿用者的脚前部放置在该支撑表面上。所示的垫35提供了对人的减震和舒适，虽然前掌板32可能不包括减震垫。在所示的实施例中，前掌板32能选择性地在基部22上沿前后方向运动，以容纳具有不同长度的脚。如在图2、3和6中最佳地看到的，前掌板32紧固到
支架36。支架36包括销37，销37可滑动地将支架保持在基部22的凸缘或轨道38上。
锁定装置（例如，在所示的实施例中的指拧螺钉39）有助于选自性地将支架36锁定在基部22上的
选定的前后位置，因而将前掌板32锁定在该位置。使脚前部紧固组件20选择性地可运动的其他方式不背离本发明的范围。另外，脚前部紧固组件20可以不能选择性地运动，而这不背离本发明的范围。
[0021] 脚前部紧固组件20的所示的带部件34穿过附连到前掌板32的D形环40成环状。带部件34包括可释放的固定构件，例如钩和毛圈搭扣构件，以可调节地拉紧带部件并将穿用者的脚前部可释放地固定到板32。脚前部紧固组件20可具有其他结构，并且将穿用者的脚前部固定到足部元件12的其他方式处于本发明的范围内。
[0022] 特别参考图6，足部元件12的基部22可由刚性塑料或由其他合适的材料形成。在一个实施例中，基部22构造成当穿用者就座并且基部接触地面或其他脚支撑表面时支撑穿用者下肢的重量，因为这是在利用踝足矫形器10治疗踝关节时穿用者的优选位置。但是，应该理解，穿用者可处于躺下的位置或其他位置，同时足踝矫形器10进行治疗。
鞋底元件41紧固到基部的底部（即，下表面）18。
鞋底元件20由合适的材料例如防滑聚乙烯或其他合适的材料制成，以防止足部元件12在地面或其他脚支撑表面上滑动。
[0023] 在所示的实施例中，基部22的底表面分别具有后部和前部42、44。后部42从邻近基部22的后端延伸到基部的后端和前端的中央位置。后部42是大体平面的，并用于接触和放置在平的地面或其他支撑表面上。在所示的实施例中，后部42处于一平面中，该平面相对于由脚前部紧固组件20的支撑表面（例如，垫35的上表面）限定的平面成角度地偏移（即，不与其平行）。例如，后部42可处于在约10°到约30°之间成角度地偏移的平面中。通过这种方式，当穿用者的脚F固定到踝足矫形器10且基部22的底表面的接触部分42放置在平面支撑表面上时，脚F相对于平面支撑表面向上延伸一定角度，该角度大体等于后部42和由脚前部紧固组件20的支撑表面限定的平面之间的偏移角度。基部22的底表面的前部44从邻近后部42延伸到邻近基部的前端。前部44是大体凸出的或弧形的，以增加基部22的强度。应该理解，基部22的底表面和基部通常可以有他结构，而这不背离本发明的范围。
[0024] 参考图1-5，腿部元件14包括腿箍48，腿箍适于接收和部分环绕穿用者的腿的周边，并且一对带部件50（图1）紧固到腿箍，以用于将腿箍可释放地固定到腿。腿箍48具有沿上下方向延伸的纵向轴线LA2（图3）并在腿箍固定到腿时沿穿用者的腿的长度延伸。腿箍48可由塑料或其他材料形成并包括垫52或其他减震材料，以对人提供舒适。每个带部件50穿过紧固到腿箍48的D形环54成环状，并且每个带部件包括可释放的固定构件，例如钩和毛圈搭扣构件，以便带部件能被调节成在穿用者的腿上拉紧带部件。腿部组件14可具有其他结构，并且将腿部组件14固定到穿用者的腿的其他方式处于本发明的范围内。
[0025] 仍参考图1-5，腿部元件14包括附连到腿箍48的侧部的柱状件62，和将腿部元件的柱状件连接到驱动组件16的托架64。腿部元件的柱状件62是大体刚性且细长的，并可由金属或其他材料制成。腿部元件的柱状件62例如借助固定件（例如螺钉）固定不动地紧固到腿箍48的侧部，并且例如借助螺钉65（图5）或其他固定件或以其他方式被固定不动地紧固到托架64。虽然腿部元件的柱状件62是大体刚性的，但柱状件具有邻近托架64的可弯曲部分66。可弯曲部分66是预弯曲的并能沿大体内外方向弯曲，以容纳具有不同程度内翻和外翻的膝部的穿用者。虽然所示的踝足矫形器10包括单个腿部元件的柱状件62，但在另一实施例中，踝足矫形器可包括紧固到腿部元件14的另一侧或在腿部元件上的其他位置处的一个或多个附加腿部元件的柱状件，而这不背离本发明的范围。
[0026] 如在图1和5中最佳地看到的，所示的托架64是大体L形的，具有从腿部元件的柱状件62向后延伸的外部（概括地，第一部分），和从外部的后端向内延伸的后部（概括地，第二部分）。如在图1-3中最佳地看到的，腿部元件的柱状件62固定地附连到托架64的外部，托架的后部可滑动地附连到驱动组件16的托架紧固构件70。更具体地，托架64的后部可滑动地接收在托架紧固构件70的槽形开口71（图4）中，由此托架64能相对于驱动组件16选择性地横向滑动。锁定装置（其在所示的实施例中采取定位螺钉72的形式）有助于选择性地将托架64相对于驱动组件16锁定在选定的内外位置上并在该位置上解锁。利用该结构并出于在下面更详细地进行说明的目的，腿部元件14能沿内外方向相对于足部元件
12和驱动组件16运动。允许腿部元件14沿内外方向相对于足部元件12和驱动组件16选择性地运动的其他方式没有背离本发明的范围。另外，应该理解，腿部元件14可以不沿内外方向相对于足部元件12和驱动组件16选择性地运动，而这不背离本发明的范围。
[0027] 现在参考图1-4和6，所示的足部元件12包括总体标记为74的柱状件，该柱状件铰接地紧固到托架64，更具体地紧固到托架的外部，以允许在腿部元件14和足部元件12之间的围绕轴线PA1（图3和4）的枢转运动。如在下面更详细地说明的，枢转轴线PA1处于大体内外平面中并且在使用期间优选与踝关节的转动轴线大体同轴。足部元件的柱状件74是大体L形的并且从托架64延伸到足部元件12的基部22、脚跟杯状件24的下方（在脚跟杯状件下面）。足部元件的柱状件74构造成两件式组件，即，包括上部构件76（概括地，第一构件）和下部构件78（概括地，第二构件）。上部构件76铰接地紧固（例如通过有肩螺钉80或销）到托架64的外部。应该理解，在不包括托架64的实施例中，足部元件的柱状件74可铰接地紧固到腿部元件的柱状件62。应该理解，踝足矫形器10可以不包括足部元件的柱状件和/或腿部元件的柱状件62，而这不背离本发明的范围。在这种实例中，腿部元件14和足部元件12仍将是相对于彼此可围绕枢转轴线PA1枢转的，但腿部元件和足部元件在枢转轴线处将不彼此铰接。
[0028] 在所示的实施例中，上部构件76相对于下部构件78沿大体上下方向可选择性地滑动，以有助于选择性地使枢转轴线PA1与踝关节的转动轴线对准。将枢转轴线PA1与踝关节的转动轴线对准减小了踝部压缩并使脚跟在驱动组件16工作期间从脚跟杯状件24抬起的发生最小化。利用锁定装置81上部构件76能锁定在选定的上下位置，锁定装置在所示的实施例中采取接收在上部构件的槽形开口82中的螺钉的形式。脚踝垫83在枢转轴线处附连到上部构件的内侧，以便提供舒适和防止在踝部处损伤
皮肤。在所示的实施例中，脚踝垫83定位成邻近外踝LM，虽然应该理解在其他实施例中脚踝垫可邻近内踝。应该理解，足部元件的柱状件74可以是一体构件和/或沿上下方向在长度方面不能调节的，而这不背离本发明的范围。
[0029] 下部构件78是大体L形的并且可滑动地连接到足部元件12的基部22。下部构件78被接收在由基部限定的轨道84中并且能相对于足部元件12自由地滑动，以便托架64的内外运动使足部元件的柱状件74相对于足部元件进行内外滑动的运动。因此，腿箍48、腿部元件的柱状件66、托架64和足部元件的柱状件74能沿内外方向一起运动。通过这种方式，踝足矫形器10能基于穿用者的小腿和踝部的外部的厚度（即，内外尺寸）进行调节，以有助于穿用者的脚跟和脚前部适当地定位在足部元件12上。例如，穿用者可能具有踝部的肿胀（即，
水肿）和/或踝部包扎或围绕他/她的踝部的绷带。在这种情况下，托架64可相对于托架紧固构件70滑动，以允许穿用者将他/她的脚跟和脚前部适当地定位在足部元件12上。
[0030] 在所示的实施例中，基部22具有在基部的相对两侧上的两个轨道84，虽然只有一个轨道被使用，但这取决于矫形器构造成用于左踝部还是右踝部。这种情况下，基部是模
块化的，其中只需要制造一种类型的基部，以用于左踝足矫形器和右踝足矫形器。在左踝足矫形器中，足部元件的柱状件74被接收在另一轨道中。下部构件78可由塑料或其他材料制成。在另一实施例中，锁定装置（未示出）可与下部构件78相连，以防止下部构件相对于足部元件12的意外滑动。
[0031] 参考图1-4和7，驱动组件16通常采取
齿条与
齿轮驱动组件的形式。因此，驱动组件16包括齿条85和可操作地联接到齿条的
小齿轮86。踝足矫形器10可包括除了所示的齿条和齿轮驱动组件16之外的其他类型的驱动组件。概括地构成连接元件的齿条85在大体邻近基部22的后端的紧固位置处铰接地紧固到足部元件12。齿条85借助销88铰接地连接到足部元件12，以便齿条能围绕枢转轴线PA2枢转（图1和3）。齿条85可以其他方式铰接地紧固到足部元件12。齿条85是大体细长的，具有从邻近足部元件12的基部22的后端稍向后地且背向腿箍48延伸的纵向轴线LA3（图3）。齿条85的纵向轴线LA3布置在脚跟杯状件24和腿部元件14的后面，并与足部元件12的纵向轴线LA1大体共面，以便当穿用者的脚跟紧固到脚跟杯状件24时，穿用者的跟腱也与齿条85的纵向轴线LA3大体共面。
[0032] 齿条85包括沿齿条的长度大体线性延伸的多个齿90。小齿轮86可操作地接合齿条85的齿90，由此小齿轮的转动使小齿轮和齿条之间进行相对运动，这又实现齿条和足部元件12之间的围绕枢转轴线PA2的枢转运动，和实现足部元件和腿部元件14之间的围绕枢转轴线PA1的枢转运动，如在下面更详细地说明的。在所示的实施例中，齿90限定与足部元件12的纵向轴线LA1大体共面的线性纵向轴线，并且当穿用者的脚跟固定到脚跟杯状件24时，齿通常与穿用者的跟腱共面。利用驱动组件16的结构和位置，驱动组件直接对足部元件12提供力，以形成围绕枢转轴线PA1和踝关节的转动轴线的转矩。
[0033] 如在图7中最佳地看到的，小齿轮86的转动由紧固到齿轮箱95的可手动转动的
输入轴94驱动，齿轮箱可滑动地紧固到齿条85并与齿条一起运动。在所示的实施例中，托架紧固构件70附连到齿轮箱95并与齿轮箱一起运动。齿轮箱95和齿条85能相对于彼此围绕枢转轴线PA3枢转。因此，小齿轮86的转动也使齿轮箱95（和紧固构件70）与齿条之间相对枢转运动。输入轴94具有紧固在上部纵向端处的旋钮96和紧固在下部纵向端处的
蜗杆98，蜗杆98被接收在齿轮箱95中。输入轴94相对于齿条85的纵向轴线LA3以一定外侧角度从齿轮箱95向上延伸。通过这种结构，旋钮96邻近（如在所示的实施例中定位右下肢上的）腿箍48的外侧，以便在所示的实施例中当穿用者就座时，使用他/她的右手穿用者能接近旋钮96。应该理解，旋钮96可邻近（如定位在右下肢或左下肢上的）腿箍48的内侧，而这不背离本发明的范围。在齿轮箱95内，蜗杆98可操作地接合
涡轮100，涡轮100借助
驱动轴102（例如，六角形轴）同轴地紧固到小齿轮86。涡轮100的直径大于小齿轮86的直径，以提供机械优点。驱动轴102的轴衬104布置在涡轮100和小齿轮86之间。驱动轴102穿过轴衬104和将轴衬与涡轮100间隔开的
垫圈106。轴衬接合齿轮箱95的内表面，以防止驱动轴倾覆或倾斜，由此将涡轮100和小齿轮86保持成分别与涡轮98和齿条85可操作地接合。驱动组件16可具有其他结构，而这不背离本发明的范围。
[0034] 在使用踝足矫形器10的一个示例性的方法中，穿用者的脚F和腿布置在矫形器中。通过将脚跟布置在脚跟杯状件24中和将脚前部布置在前掌板32上，穿用者的脚F布置在矫形器10中。前掌板32可滑动地调节（例如通过拧松定位螺钉36和在基部22上滑动前掌板），以便带部件34在脚趾上延伸且脚趾不延伸超过板的前边缘。例如通过展开外侧和内侧以允许腿进入腿箍，穿用者的腿插入腿箍48。腿箍48、托架64和足部元件的柱状件74相对于穿用者的脚F（和足部元件12和驱动组件16）的内外位置可被调节，以容纳穿用者的腿的下部和踝部的厚度。定位螺钉72被拧松，以允许托架64相对于托架紧固构件70自由地滑动。当腿箍48、托架64和足部元件的柱状件74处于选定的内外位置时，定位螺钉72被拧紧。
[0035] 如果枢转轴线与踝关节的转动轴线不大体同轴，那么枢转轴线PA1的上下位置能被调节。通过拧松将上部构件76连接到足部柱状件66的下部构件78的螺钉81，枢转轴线PA1的上下位置被调节，然后相对于下部构件向上或向下滑动上部构件。当枢转轴线PA1与踝关节的转动轴线同轴时，螺钉81被拧紧。将枢转轴线PA1与踝关节的转动轴线对准可通过将小齿轮80和脚踝垫83与在所示的实施例中的外踝LM或其他实施例中的内踝对准而实现。
[0036] 在确定了穿用者的腿和脚F适当地定位在踝足矫形器10中之后，足部元件12的带部件26、34和腿部部件48的带部件50被拉紧，以将踝足矫形器固定到穿用者的脚F和腿。当踝足矫形器10固定到穿用者的腿和脚F且穿用者优选就座时，穿用者或其他人转动旋钮96，以提供踝关节的从动活动度（ROM）练习。具体地，旋钮96沿选定的方向的转动减小了小齿轮86与枢转轴线PA2之间的间隔，从而导致齿条85和足部元件12之间的围绕枢转轴线PA2、以及托架64（和腿箍48）与足部元件12之间的围绕枢转轴线PA1的各枢转运动，因而使踝关节跖曲。旋钮96沿选定的相反方向转动增加了小齿轮86与枢转轴线PA2之间的间隔，从而导致齿条85和足部元件12之间的围绕枢转轴线PA2、以及托架64（和腿箍48）与足部元件12之间的围绕枢转轴线PA1的各枢转运动，因而使踝关节背曲。在一个实施例中，踝足矫形器10的驱动组件16构造成有助于踝关节运动和定位成从约0度到约40度的背曲和从约0度到约52的跖曲。
[0037] 在一个治疗原则中，踝关节可以运动到第一位置、处于背曲和跖曲中的一个、经过预定时间（例如，约5分钟），然后驱动组件16操作成将踝关节运动到第二位置、处于背曲和跖曲中的所述一个、经过另一预定时间（例如，另外5分钟）。驱动组件16也能进行操作以将踝关节运动到任意数量的随后位置。将踝关节保持在第一和第二位置以及任何其他随后位置预定量的时间使踝关节的结缔组织拉伸。具体地，这种治疗利用了
应力松弛原理来拉伸关节的结缔组织。在其他实施例总，踝足矫形器10也可构造成对踝关节提供动态牵张。
[0038] 该书面说明利用实例公开了本发明，包括最佳模式，并且也能使本领域技术人员实现本发明，包括制造和使用任何装置或系统和执行任何所包含的方法。本发明的
专利范围由
权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其他实例。在这些其他实例具有与权利要求的文字记载相同的的结构元件的情况下，或在它们包括与权利要求的文字记载无实质区别的等同结构元件的情况下，期望这些其他实例处于权利要求的范围内。
