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Die Erfindung betrifft ein medizinisches
Gelenkwinkelmessgerät
zur Messung eines Gelenkwinkels zwischen zwei Knochen, enthaltend
zwei Schienen, die über
ein Drehgelenk mit einem Winkelmesser miteinander verbunden sind.
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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
Bewegungsausmaßes
eines Gelenkes einhergehen, sowie eine postoperative Qualitätskontrolle
durchführen.
Eine gute intra- und interindividuelle Reproduzierbarkeit von Gelenkwinkelmessungen
ist insbesondere auch bei gutachterlichen Erhebungen des Bewegungsumfanges
notwendig.
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Die derzeit bekannten Vorrichtungen
und Verfahren zur Gelenkwinkelmessung genügen den an sie gestellten Anforderungen
nur unzureichend. Bei der hauptsächlich
angewendeten 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 Winkelmesser
der Gelenkwinkel bestimmt. An den sogenannten "Goniometern" sind jedoch keine Referenzpunkte wie
Knochenvorsprünge
und dergleichen angezeichnet. Die Durchführung einer solchen Messung
führt demnach
zu Ergebnissen, welche stark von der Erfahrung und Routine des Ausführenden
abhängen.
Weiterhin führen
unterschiedliche Personen die Messung in der Regel unterschiedlich
aus, so dass insgesamt eine schlechte Reproduzierbarkeit der Gelenkwinkelmessung
gegeben ist.
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Aus der
US 4,436,099 A ist ein Gelenkwinkelmeßgerät gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt, das zwei über ein Drehgelenk miteinander verbundene
Stangen aufweist. Am Drehgelenk ist ein Winkelmesser vorgesehen.
An den Stangen sind flexible Haltegurte zur Befestigung der Stangen
an der zu vermessenden Extremität
des Patienten längs verschiebbar
und drehbar befestigt. Diese Haltegurte sind identisch ausgebildet
und können
an jeder beliebigen Stelle der zu vermessenden Extremität befestigt
werden. Auch bei diesem bekannten Gelenkwinkelmeßgerät hängt die Genauigkeit der Messung stark
von der Positionierung und Ausrichtung der Haltegurte an der zu
vermessenden Extremität
und damit von der Erfahrung des Ausführenden ab.
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Ein anderes Messverfahren setzt die
Aufnahme von Röntgenbildern
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. Weiterhin
sind die dort verwendeten Bezugspunkte von außen nicht auf die Knochen übertragbar
und stimmen nicht mit den durch die angrenzenden Gelenke bestimmten
Drehpunkten überein.
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Als therapeutische Maßnahme zur
Begrenzung des Bewegungsumfanges eines Gelenkes sind ferner Gelenkschienen,
die durch ein Gelenk verbunden sind, bekannt (sogenannte Orthesen).
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.
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Schließlich seien der Vollständigkeit
halber experimentelle 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.
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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 Körpergelenkes erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das Drehgelenk zwischen den beiden
Schienen ist vorzugsweise ein Scharniergelenk mit einer Drehachse.
Es kann sich jedoch auch um ein polyzentrisches Gelenk oder Kugelgelenk
handeln, welches die Einstellung eines räumlichen Winkels ermöglicht.
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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 Gelenkwinkels zwischen zwei Knochen kommt es demnach
entscheidend darauf an, die beiden Schienen entsprechend den Knochenachsen
auszurichten, so dass der Gelenkwinkel des Körpers dem mechanischen Gelenkwinkel
an der Vorrichtung entspricht. Diese Ausrichtung der Schienen wird
durch mindestens ein Anlageelement erreicht, welches so eingerichtet
ist, dass es auf einem definierten anatomischen Punkt eines der
beiden am Gelenk beteiligten Knochen aufgelegt werden kann. Dies
wird dadurch erreicht, dass die Anlagefläche dem dreidimensionalen Oberflächenverlauf des
zugeordneten anatomischen Punktes angepaßt ist, das heißt, die
Anlagefläche
ist entsprechend anatomisch geformt. Beispielsweise kann die Anlagefläche eine
zu einem Knochenvorsprung komplementäre Vertiefung enthalten. Eine
solche Formgebung der Anlagefläche
erleichtert das Auffinden des Referenzpunktes und erhöht die Reproduzierbarkeit
bei der Anlage des Anlageelementes. Das Anlageelement stellt somit
sicher, dass in einfacher und reproduzierbarer Weise ein von außen zugänglicher
Referenzpunkt am Körper
eingehalten wird. Darüber
hinaus stellt die Ver schiebbarkeit des Anlageelementes entlang der
Achse der Schiene, an dem das Anlageelement angeordnet ist, sicher,
dass das Gelenkwinkelmessgerät
den individuellen Körpermaßen des
zu vermessenden Patienten angepasst werden kann. Hierdurch lassen
sich interindividuelle Messfehler aufgrund verschiedener Körpermaße ausschalten.
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Vorzugsweise ist bei dem Gelenkwinkelmessgerät an jeder
Schiene mindestens je ein Anlageelement angeordnet. Hierdurch wird
es möglich, mindestens
zwei Punkte des Gelenkwinkelmessgerätes an definierten anatomischen
Punkten anzulegen. Mindestens eines der Anlageelemente ist dabei in
axialer Richtung der entsprechenden Schiene verschiebbar, so dass
eine Anpassung an individuelle Körpermaße möglich ist.
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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 gebracht 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 Gelenkwinkelmessgerätes 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 reproduzierbar dem zu bestimmenden Gelenkwinkel des Körpers entspricht.
Geeignete Referenzpunkte zur Anlage der Anlageelemente und zur Anlage
der Markierung des Drehgelen kes können in entsprechenden Versuchen
für jedes
Körpergelenk
festgelegt werden.
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Das Drehgelenk zwischen den beiden
Schienen des Gelenkwinkelmessgerätes
ist vorzugsweise fixierbar. Nach Anlegen des Gelenkwinkelmessgerätes an das
Körpergelenk
und vorschriftsgemäßer Positionierung
auf den anatomischen Referenzpunkten 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
Patienten abgenommen und in einer bequemen Position abgelesen werden.
Für den
Patienten wird hierdurch die Messprozedur auf ein zeitliches Minimum
begrenzt. Ferner kann für
Anwendungen, bei denen es auf die Einstellung eines bestimmten Körpergelenkwinkels
durch den Patienten ankommt, der gewünschte Winkel zuvor am Gelenkwinkelmessgerät eingestellt
und fixiert werden und dann der Körperwinkel dem fixierten Winkel
am Messgerät
angepasst werden.
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Weiterhin kann das Anlageelement
derart U-förmig
ausgebildet sein, dass es das entsprechende Körperglied teilweise umgreift.
Durch ein Umschließen
oder Umgreifen des Körpergliedes
wird sichergestellt, dass sich das Anlage element gut an den Verlauf
der Knochenachse anpasst. Zu diesem Zweck erstreckt sich die Umschließung vorzugsweise über einen
gewissen axialen Längenverlauf
der Knochenachse.
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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.
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Ferner ist das Anlageelement vorzugsweise um
180° um
die Schienenachse schwenkbar an der Schiene angeordnet. Durch eine
Schwenkung des Anlageelementes um 180° um die Schienenachse ist es
möglich,
das Gelenkwinkelmessgerät
zur Messung der spiegelbildlichen Körpergelenke der rechten und
linken Körperseite
anzupassen.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung
der Erfindung kann mindestens eine der Schienen ein oder mehrere
Scharniergelenke mit einer Drehachse senkrecht zur Schienenachse
aufweisen. In diesem Falle ist es möglich, das Gelenkwinkelmessgerät mit Hilfe
der Scharniergelenke in eine kompakte Form zusammenzuklappen, wenn
es nicht gebraucht wird.
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Es ist ferner ohne weiteres möglich, dass eine
Befestigungseinrichtung, insbesondere in Form von Befestigungsbändern, vorgesehen
ist, mit der eine oder beide Schienen am zugehörigen Körperglied fixierbar ist bzw.
sind.
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Im folgenden wird die Erfindung mit
Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1:
Oberschenkel- und Unterschenkelknochen des Knie gelenkes mit daran
angelegtem Gelenkwinkelmessgerät
in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht;
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2:
ein zusammenklappbares Gelenkwinkelmessgerät im gebrauchsfähigen und
im zusammengeklappten Zustand;
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3 :
verschiedene Ansichten eines U-förmigen
Anlageelementes.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Gelenkwinkelmessgerät zur Vermessung
des Kniegelenkwinkels dargestellt. Das Kniegelenk wird vom Oberschenkelknochen 4 und
dem Unterschenkelknochen 12 gebildet.
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Das Gelenkwinkelmessgerät besteht
aus einer oberen Schiene 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 Oberschenkelknochens 4 am
Oberschenkel angelegt werden soll. Im dargestellten Beispiel ist
dies der große
Rollhügel
des Oberschenkelknochens. 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 verschiebebeweglich 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.
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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 Unterschenkelknochen herum
gelegt, so dass das Anlageelement sich der Lage der Knochenachse
anpasst. Das untere Anlageelement 11 ist um eine Drehachse 10 drehbar
mit der unteren Schiene 8 verbunden, wobei eine bestimmte
Position mit einem Rasterbolzen 9 arretiert werden kann.
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Ferner ist an der unteren Schiene 8 eine Markierung 7 angeordnet,
welche auf der Höhe
des Gelenkspaltes anzuordnen ist. Der Gelenkspalt lässt sich
von außen
gut lokalisieren, so dass er sich als Referenzpunkt für das Anlegen
des Gelenkwinkelmessgerätes
eignet. Über
einen am Drehgelenk 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 Gelenkwinkelmessgerätes dem körperlichen Gelenkwinkel zwischen
den Knochen 4 und 12 entspricht. Der Winkelmesser 5 besteht
aus einer im Bereich des Drehgelenks 6 vorgesehenen, kreisbogenförmigen 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 Oberschenkel verschwenkt wird.
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In 2 ist
eine alternative Ausgestaltung des Gelenkwinkelmessgerätes dargestellt,
welche sich von derjenigen von 1 dadurch
unterscheidet, dass die obere Schiene aus zwei Teilschienen 3a und 3b zusammensetzt.
Diese Teilschienen 3a und 3b sind durch ein Scharniergelenk 13 mit
einer Drehachse 14 verbunden. In Gebrauchsstellung (linker Teil
von 2) beträgt der Winkel
des Drehgelenkes 13 180°,
und die beiden Schienenelemente 3a, 3b bilden
zusammen eine langgestreckte obere Schiene. Im zusammengeklappten
Zustand (rechter Teil von 2)
beträgt
der Drehwinkel 0°,
und das Gelenkwinkelmessgerät
ist auf eine kompakte Größe mit halber
Länge reduziert.
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Die geöffnete und die geschlossene
Stellung des Scharniergelenkes 13 können durch Rastverbindungen
stabilisiert sein. Sollte ein weiteres Zusammenlegen des Gelenkwinkelmessgerätes 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.
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In 3 ist
das Anlageelement 11 zur Anlage an den Unterschenkel in
verschiedenen Ansichten dargestellt. 3a zeigt
eine Vorderansicht, 3b eine
Seitenansicht, 3c eine
Aufsicht und 3d eine
Abwicklung. Der Winkel α beträgt ca. 136°, der Winkel β 90°.
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Die Schienen 3, 3a, 3b und 8 sowie
das untere Anlageele ment 11 bestehen vorzugsweise aus VA-Stahl,
der beidseitig gebürstet
ist. Das Anlageelement 1 ist vorzugsweise aus einem elastischen
Material wie zum Beispiel Gummi hergestellt.
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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.
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Eine Messung mit dem in 1 dargestellten Gelenkwinkelmessgerät erfolgt
so, dass zunächst
die obere Schiene 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 Knochenvorsprüngen angelegt,
so dass diese mit der Knochenachse des zweiten Röhrenknochens 12 übereinstimmt.
Durch die Positionierung 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 angebrachten
Winkelmessers 5 abgelesen werden.
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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
Schienbeinkante; |
| erste
Anlagefläche: | 10
cm unterhalb des Drehpunktes der Vorrichtung |
| zweite
Anlagefläche: | weitere
18 cm unterhalb der ersten Anlagestelle. |
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Die Entfernung von der Messachse
beträgt im
Lot für
die obere Auflage 3,5 cm und für
die untere 2,5 cm.
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Das 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 verschiedenen Untersuchern vorliegt. Es werden
Referenzpunkte an Knochen verwendet, die von Körpergröße, Geschlecht und Gewicht
weitgehend unabhängig
sind. Mit der Messvorrichtung 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 Ablesung 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 Zusammenklappen auf handliche Abmessungen gebracht werden.