DE10014397A1 - Medizinisches Gelenkwinkelmessgerät - Google Patents

Abstract

Ein Gelenkwinkelmessgerät besteht aus einer oberen Schiene (3) und einer unteren Schiene (8), welche über ein Drehgelenk (6) mit Winkelmesser (5) verbunden sind. An den Schienen (3, 8) sind Anlageelemente (1, 11) angeordnet, welche an definierten anatomischen Punkten der Knochen (4, 12) angelegt werden können. Wenigstens eines der Anlageelemente (1) ist dabei in axialer Richtung der Schiene (3) verschiebebeweglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gelenkwinkelmess­ gerät zur Messung eines Gelenkwinkels zwischen zwei Kno­ chen, enthaltend zwei Schienen, die über ein Drehgelenk mit einem Winkelmesser miteinander verbunden sind.

Die Messung des Gelenkwinkels zwischen zwei Knochen ist in verschiedenen medizinischen Anwendungsfällen erforderlich. Hierzu gehört zum Beispiel die Gelenkwinkelmessung bei der Bestimmung winkelabhängiger biomechanischer Kräfte im Gelenk. Weiterhin können der Arzt und der Physiotherapeut durch Gelenkwinkelmessungen eine Verlaufskontrolle bei Erkrankungen, die mit einer Verminderung des Bewegungsaus­ maßes eines Gelenkes einhergehen, sowie eine postoperative Qualitätskontrolle durchführen. Eine gute intra- und inte­ rindividuelle Reproduzierbarkeit von Gelenkwinkelmessungen ist insbesondere auch bei gutachterlichen Erhebungen des Bewegungsumfanges notwendig.

Die derzeit bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Gelenkwinkelmessung genügen den an sie gestellten Anforderungen nur unzureichend. Bei der hauptsächlich angewende­ ten Methode zur Bestimmung eines Gelenkwinkels wird bei der Untersuchung eines Patienten durch äußeres Aufsuchen und gegebenenfalls Markieren von Referenzpunkten (zum Beispiel Außenknöchel, Gelenkspalt, Hüftknochen) sowie durch Ablesen des eingeschlossenen Winkels an einem Win­ kelmesser der Gelenkwinkel bestimmt. An den sogenannten "Goniometern" sind jedoch keine Referenzpunkte wie Kno­ chenvorsprünge und dergleichen angezeichnet. Die Durch­ führung einer solchen Messung führt demnach zu Ergebnis­ sen, welche stark von der Erfahrung und Routine des Aus­ führenden abhängen. Weiterhin führen unterschiedliche Personen die Messung in der Regel unterschiedlich aus, so dass insgesamt eine schlechte Reproduzierbarkeit der Ge­ lenkwinkelmessung gegeben ist.

Ein anderes Messverfahren setzt die Aufnahme von Röntgen­ bildern voraus, auf denen Hilfslinien eingezeichnet und mit einem durchsichtigen Winkelmesser vermessen werden. Aufgrund der Notwendigkeit der Röntgenaufnahmen ist dieses Verfahren jedoch nicht auf breiter Ebene anwendbar. Wei­ terhin sind die dort verwendeten Bezugspunkte von außen nicht auf die Knochen übertragbar und stimmen nicht mit den durch die angrenzenden Gelenke bestimmten Drehpunkten überein.

Als therapeutische Maßnahme zur Begrenzung des Bewegungs­ umfanges eines Gelenkes sind ferner Gelenkschienen, die durch ein Gelenk verbunden sind, bekannt (sogenannte Or­ thesen). Da es sich hierbei um mechanische Vorrichtungen handeln, kann der Winkel des Gelenkes sehr einfach, genau und reproduzierbar bestimmt werden. Eine Gleichsetzung oder Korrelation dieses Gelenkwinkels der Orthese mit dem Gelenkwinkel des Körpers, welcher durch die Knochenachsen bestimmt wird, ist jedoch nicht ohne weiteres möglich.

Schließlich seien der Vollständigkeit halber experimentel­ le Verfahren zur Messung eines Gelenkwinkels erwähnt, bei denen die Röhrenknochen aufgesägt und Führungsstangen in den Knochen zementiert werden. Die Genauigkeit dieses Verfahrens wurde bisher jedoch noch nicht untersucht und eine Übertragung der gewonnenen Messergebnisse auf die Situation einer klinischen Untersuchung ist nicht möglich.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein medizinisches Gelenkwinkelmessgerät zur Verfügung zu stellen, welches eine schnelle, zuverlässige und reproduzierbare Messung der Winkelstellung eines Kör­ pergelenkes erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Gelenkwinkelmessgerät zur Messung des Gelenkwinkels zwischen zwei Knochen gelöst, welches zwei Schienen enthält, die über ein mechanisches Drehgelenk, das einen Winkelmesser enthält, miteinander verbunden sind. Das Gelenkwinkelmessgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der genannten Schienen ein Anlageelement zur Anlage an einem definierten anatomischen Punkt eines der genannten Knochen angeordnet ist, wobei diese Anordnung so erfolgt, dass das Anlageele­ ment in axialer Richtung der Schiene verschiebebeweglich ist. Das Drehgelenk zwischen den beiden Schienen ist vorzugsweise ein Scharniergelenk mit einer Drehachse. Es kann sich jedoch auch um ein polyzentrisches Gelenk oder Kugel­ gelenk handeln, welches die Einstellung eines räumlichen Winkels ermöglicht.

Durch die Verbindung zweier Schienen über ein mechanisches Gelenk, das einen Winkelmesser trägt, kann der zwischen den Schienen eingestellte Winkel leicht und mit großer Genauigkeit abgelesen werden. Zur Messung des Gelenkwin­ kels zwischen zwei Knochen kommt es demnach entscheidend darauf an, die beiden Schienen entsprechend den Knochen­ achsen auszurichten, so dass der Gelenkwinkel des Körpers dem mechanischen. Gelenkwinkel an der Vorrichtung ent­ spricht. Diese Ausrichtung der Schienen wird durch minde­ stens ein Anlageelement erreicht, welches so eingerichtet ist, dass es auf einem definierten anatomischen Punkt eines der beiden am Gelenk beteiligten Knochen aufgelegt werden kann. Das Anlageelement stellt somit sicher, dass in einfacher und reproduzierbarer Weise ein von außen zugänglicher Referenzpunkt am Körper eingehalten wird. Darüber hinaus stellt die Verschiebbarkeit des Anlageele­ mentes entlang der Achse der Schiene, an dem das Anlage­ element angeordnet ist, sicher, dass das Gelenkwinkelmess­ gerät den individuellen Körpermaßen des zu vermessenden Patienten angepasst werden kann. Hierdurch lassen sich interindividuelle Messfehler aufgrund verschiedener Kör­ permaße ausschalten.

Vorzugsweise ist bei dem Gelenkwinkelmessgerät an jeder Schiene mindestens je ein Anlageelement angeordnet. Hierdurch wird es möglich, mindestens zwei Punkte des Gelenk­ winkelmessgerätes an definierten anatomischen Punkten anzulegen. Mindestens eines der Anlageelemente ist dabei in axialer Richtung der entsprechenden Schiene verschieb­ bar, so dass eine Anpassung an individuelle Körpermaße möglich ist.

Vorzugsweise weist das Drehgelenk zwischen den Schienen des Gelenkwinkelmessgerätes eine Markierung zur Anlage an einen definierten anatomischen Punkt des Körpergelenkes auf. Durch einen solchen weiteren Punkt der Vorrichtung, der mit einem anatomischen Referenzpunkt zur Deckung ge­ bracht wird, wird die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Gelenkwinkelmessung erhöht. Vorzugsweise sind dabei sowohl an den beiden Schienen Anlageelemente als auch am Drehgelenk die genannte Markierung angeordnet, so dass insgesamt mindestens drei Punkte des Gelenkwinkelmess­ gerätes mit anatomischen Punkten des Körpergelenkes bzw. der Knochen in Übereinstimmung gebracht werden können. Durch diese drei Punkte wird der mechanische Gelenkwinkel eindeutig festgelegt, welcher dann bei einer geeigneten Definition der genannten Referenzpunkte präzise und re­ produzierbar dem zu bestimmenden Gelenkwinkel des Körpers entspricht. Geeignete Referenzpunkte zur Anlage der An­ lageelemente und zur Anlage der Markierung des Drehgelen­ kes können in entsprechenden Versuchen für jedes Körperge­ lenk festgelegt werden.

Das Drehgelenk zwischen den beiden Schienen des Gelenk­ winkelmessgerätes ist vorzugsweise fixierbar. Nach Anlegen des Gelenkwinkelmessgerätes an das Körpergelenk und vor­ schriftsgemäßer Positionierung auf den anatomischen Refe­ renzpunkten des Körpers kann dann durch eine Fixierung des Drehgelenkes dafür gesorgt werden, dass die vorgenommene Einstellung beibehalten wird und sich nicht unbeabsichtigt wieder verstellen kann. Nach Fixierung des Drehgelenkes kann das Gelenkwinkelmessgerät dann vom Körper des Patien­ ten abgenommen und in einer bequemen Position abgelesen werden. Für den Patienten wird hierdurch die Messprozedur auf ein zeitliches Minimum begrenzt. Ferner kann für An­ wendungen, bei denen es auf die Einstellung eines bestimm­ ten Körpergelenkwinkels durch den Patienten ankommt, der gewünschte Winkel zuvor am Gelenkwinkelmessgerät einge­ stellt und fixiert werden und dann der Körperwinkel dem fixierten Winkel am Messgerät angepasst werden.

Das Anlageelement weist vorzugsweise eine anatomisch ge­ formte Anlagefläche auf. Das heißt, dass die Anlagefläche sich dem dreidimensionalen Oberflächenverlauf im Bereich des zugeordneten anatomischen Referenzpunktes anpasst. Zum Beispiel kann die Oberfläche eine zu einem Knochenvor­ sprung komplementäre Vertiefung enthalten. Eine solche Formgebung der Anlagefläche erleichtert das Auffinden des Referenzpunktes und erhöht die Reproduzierbarkeit bei der Anlage des Anlageelementes.

Weiterhin kann das Anlageelement derart U-förmig ausge­ bildet sein, dass es das entsprechende Körperglied teil­ weise umgreift. Durch ein Umschließen oder Umgreifen des Körpergliedes wird sichergestellt, dass sich das Anlageelement gut an den Verlauf der Knochenachse anpasst. Zu diesem Zweck erstreckt sich die Umschließung vorzugsweise über einen gewissen axialen Längenverlauf der Knochen­ achse.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann das Anlageelement drehbeweglich an der Schiene angeordnet sein, so dass es in seiner Orientierung lokal angepasst werden kann.

Ferner ist das Anlageelement vorzugsweise um 180° um die Schienenachse schwenkbar an der Schiene angeordnet. Durch eine Schwenkung des Anlageelementes um 180° um die Schie­ nenachse ist es möglich, das Gelenkwinkelmessgerät zur Messung der spiegelbildlichen Körpergelenke der rechten und linken Körperseite anzupassen.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann min­ destens eine der Schienen ein oder mehrere Scharniergelen­ ke mit einer Drehachse senkrecht zur Schienenachse auf­ weisen. In diesem Falle ist es möglich, das Gelenkwinkel­ messgerät mit Hilfe der Scharniergelenke in eine kompakte Form zusammenzuklappen, wenn es nicht gebraucht wird.

Es ist ferner ohne weiteres möglich, dass eine Befesti­ gungseinrichtung, insbesondere in Form von Befestigungs­ bändern, vorgesehen ist, mit der eine oder beide Schienen am zugehörigen Körperglied fixierbar ist bzw. sind.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Oberschenkel- und Unterschenkelknochen des Knie gelenkes mit daran angelegtem Gelenkwinkelmess­ gerät in einer Vorderansicht und einer Seitenan­ sicht;

Fig. 2: ein zusammenklappbares Gelenkwinkelmessgerät im gebrauchsfähigen und im zusammengeklappten Zu­ stand;

Fig. 3: verschiedene Ansichten eines U-förmigen Anlage­ elementes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gelenkwinkelmessgerät zur Vermessung des Kniegelenkwinkels dargestellt. Das Kniegelenk wird vom Oberschenkelknochen 4 und dem Unter­ schenkelknochen 12 gebildet.

Das Gelenkwinkelmessgerät besteht aus einer oberen Schie­ ne 3, welche über ein Scharniergelenk 6 (Drehachse) mit einer unteren Schiene 8 verbunden ist. An der oberen Schiene 3 ist ein Anlageelement 1 angeordnet, welches an einem definierten anatomischen Punkt des Oberschenkel­ knochens 4 am Oberschenkel angelegt werden soll. Im dar­ gestellten Beispiel ist dies der große Rollhügel des Ober­ schenkelknochens. Die Anlagefläche des Anlageelementes 1 ist dabei räumlich komplementär zur Form des Rollhügels ausgebildet. Das Anlageelement 1 ist in einem Längsschlitz 15 in Richtung der Achse der oberen Schiene 3 verschiebe­ beweglich und kann mit einer Rastverbindung 2 nach Wunsch an einer bestimmten Stelle fixiert werden, welche den individuellen Körpermaßen des zu vermessenden Patienten entspricht. Zweckmäßigerweise ist das Anlageelement 1 symmetrisch bezüglich der Längsachse der oberen Schiene 3 ausgebildet.

Die untere Schiene 8 weist ebenfalls ein Anlageelement 11 mit zwei axial beabstandeten U-förmigen Bügeln auf. Die U- förmigen Bügel werden um den Unterschenkel 12 und Unter­ schenkelknochen herum gelegt, so dass das Anlageelement sich der Lage der Knochenachse anpasst. Das untere An­ lageelement 11 ist um eine Drehachse 10 drehbar mit der unteren Schiene 8 verbunden, wobei eine bestimmte Position mit einem Rasterbolzen 9 arretiert werden kann.

Ferner ist an der unteren Schiene 8 eine Markierung 7 angeordnet, welche auf der Höhe des Gelenkspaltes anzuord­ nen ist. Der Gelenkspalt lässt sich von außen gut lokali­ sieren, so dass er sich als Referenzpunkt für das Anlegen des Gelenkwinkelmessgerätes eignet. Über einen am Drehge­ lenk 6 angeordneten Winkelmesser 5 kann der zwischen der oberen Schiene 3 und der unteren Schiene 8 eingestellte Winkel abgelesen werden, welcher aufgrund der anatomisch und individuell angepassten Anlage des Gelenkwinkelmess­ gerätes dem körperlichen Gelenkwinkel zwischen den Kno­ chen 4 und 12 entspricht. Der Winkelmesser 5 besteht aus einer im Bereich des Drehgelenks 6 vorgesehenen, kreisbo­ genförmigen Winkelskala 16, die an der oberen Schiene 3 ausgebildet ist, sowie einem an der unteren Schiene 8 ausgebildeten Zeiger 17, der an der Winkelskala 16 entlang geführt wird, wenn der Unterschenkel gegenüber dem Ober­ schenkel verschwenkt wird.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung des Gelenk­ winkelmessgerätes dargestellt, welche sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die obere Schiene aus zwei Teilschienen 3a und 3b zusammensetzt. Diese Teil­ schienen 3a und 3b sind durch ein Scharniergelenk 13 mit einer Drehachse 14 verbunden. In Gebrauchsstellung (linker Teil von Fig. 2) beträgt der Winkel des Drehgelenkes 13 180°, und die beiden Schienenelemente 3a, 3b bilden zu­ sammen eine langgestreckte obere Schiene. Im zusammen­ geklappten Zustand (rechter Teil von Fig. 2) beträgt der Drehwinkel 0° und das Gelenkwinkelmessgerät ist auf eine kompakte Größe mit halber Länge reduziert.

Die geöffnete und die geschlossene Stellung des Scharnier­ gelenkes 13 können durch Rastverbindungen stabilisiert sein. Sollte ein weiteres Zusammenlegen des Gelenkwinkel­ messgerätes gewünscht sein, so können entsprechend weitere Scharniergelenke auf den Schienen angeordnet sein, so dass schließlich eine Anordnung vergleichbar einem Zollstock entsteht. Die Position des Scharniergelenkes 13 ist so festgelegt, dass die Länge der unteren Schiene 8 plus der Länge des Schienenteiles 3b der oberen Schiene gleich der Länge des Schienenteils 3a der oberen Schiene ist.

In Fig. 3 ist das Anlageelement 11 zur Anlage an den Unterschenkel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 3a zeigt eine Vorderansicht, Fig. 3b eine Seiten­ ansicht, Fig. 3c eine Aufsicht und Fig. 3d eine Abwick­ lung. Der Winkel α beträgt ca. 136°, der Winkel β 90°.

Die Schienen 3, 3a, 3b und 8 sowie das untere Anlageelement 11 bestehen vorzugsweise aus VA-Stahl, der beidsei­ tig gebürstet ist. Das Anlageelement 1 ist vorzugsweise aus einem elastischen Material wie zum Beispiel Gummi hergestellt.

Das Anlageelement 11 ist an der Schiene 8 vorzugsweise um 180° verschwenkbar gelagert, so dass ein Wechsel von der linken zur rechten Körperseite möglich ist.

Eine Messung mit dem in Fig. 1 dargestellten Gelenk­ winkelmessgerät erfolgt so, dass zunächst die obere Schie­ ne 3 an einem oder mehreren Knochenvorsprüngen in der Weise angelegt wird, dass sie mit der Knochenachse des ersten Röhrenknochens 4 übereinstimmt. Anschließend wird die untere Schiene 8 an einem oder mehreren Knochenvor­ sprüngen angelegt, so dass diese mit der Knochenachse des zweiten Röhrenknochens 12 übereinstimmt. Durch die Posi­ tionierung der Anlageelemente 1, 11 an definierten, von außen gut zugänglichen Knochenpunkten werden die auf einem Röntgenbild konstruierten Geraden durch die Drehpunkte der Gelenkflächen von außen auf die Vorrichtung übertragen. Die Winkelstellung kann dann mit Hilfe des am Gelenk an­ gebrachten Winkelmessers 5 abgelesen werden.

Für die spezielle Messung des Kniegelenkes zwischen Ober- und Unterschenkel haben sich folgende Anlageflächen als geeignet erwiesen:
Oberschenkelanlagefläche: Zentrum des großen Rollhügels;
Drehpunkt 6 der Vorrichtung: ca. 2 cm oberhalb des Gelenkspaltes 7;
Unterschenkelanlagefläche: vordere Schienbeinkan­ te;
erste Anlagefläche: 10 cm unterhalb des Drehpunktes der Vor­ richtung
zweite Anlagefläche: weitere 18 cm unterhalb der ersten Anlagestel­ le.

Die Entfernung von der Messachse beträgt im Lot für die obere Auflage 3,5 cm und für die untere 2,5 cm.

Das erfindungsgemäße Gelenkwinkelmessgerät erlaubt im Vergleich zum Stand der Technik eine schnellere, genauere und besser wiederholbare Messung der Winkelstellung eines Gelenkes, wobei die bessere Reproduzierbarkeit sowohl zwischen mehreren Einzelmessungen als auch zwischen ver­ schiedenen Untersuchern vorliegt. Es werden Referenzpunkte an Knochen verwendet, die von Körpergröße, Geschlecht und Gewicht weitgehend unabhängig sind. Mit der Messvorrich­ tung wird eine Übereinstimmung der Messung mit auf einem Röntgenbild durchgeführten Winkelmessungen erreicht. Die Messung erfolgt aber von außen ohne Verletzung von Knochen oder Weichteilen. Weiterhin ist das Gelenkwinkelmessgerät auf verschiedene Knochenlängen und Knochenbreiten sowie auf die linke und rechte Seite des Körpers einstellbar. Eine übersichtliche Skala, die vorzugsweise für die Able­ sung von der rechten und der linken Seite geeignet ist und die Anzeige von negativen Winkelstellungen (Überstreckung) beinhaltet, erleichtert die Erfassung von Messwerten. Schließlich kann die Messvorrichtung durch ein Zusammen­ klappen auf handliche Abmessungen gebracht werden.

Claims (12)

1. Medizinisches Gelenkwinkelmessgerät zur Messung ei­ nes Gelenkwinkels zwischen zwei Knochen, enthaltend zwei Schienen, die über ein Drehgelenk mit Winkel­ messer miteinander verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an mindestens einer der Schie­ nen (3, 3a, 3b, 8) ein Anlageelement (1, 11) zur Anlage an einem definierten anatomischen Punkt eines Knochens in axialer Richtung der Schiene verschiebe­ beweglich angeordnet ist.

2. Gelenkwinkelmessgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass an beiden Schienen (3, 3a, 3b, 8) mindestens ein Anlageelement (1, 11) angeordnet ist.

3. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgelenk (6) eine Markierung (7) zur Anlage an einen definierten anatomischen Punkt des Körperge­ lenkes aufweist.

4. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgelenk (6) fixierbar ist.

5. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (1) eine anatomisch geformte Anlage­ fläche aufweist.

6. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (11) derart U-förmig ausgebildet ist, dass es ein Körperglied teilweise umgreift.

7. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (11) drehbeweglich angeordnet ist.

8. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (1, 11) um 180° um die Schienenachse schwenkbar angeordnet ist.

9. Gelenkwinkelmessgerät nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass minde­ stens eine der Schienen (3a, 3b) mindestens ein Scharniergelenk (13) mit einer Drehachse (14) senk­ recht zur Schienenlängsachse aufweist.

10. Gelenkwinkelmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Dreh­ gelenkes (6) an einer der Schienen (3, 3b, 8) eine kreisbogenförmige Winkelskala (16) und an der ande­ ren Schiene (3, 3b, 8) ein an der Winkelskala (16) entlangführbarer Zeiger (17) zur Anzeige des Schwenkwinkels vorgesehen ist.

11. Gelenkwinkelmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schienen (3, 3a, 3b, 8) mittels einer Befestigungs­ einrichtung am Körperglied fixierbar ist.

12. Gelenkwinkelmessgerät nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung aus einem um das Körperglied herumgeführten Befesti­ gungsband besteht.