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Die
Erfindung betrifft eine Gelenkorthese mit einer Gelenkeinheit und
Formteilen, die oberhalb und unterhalb einer Gelenkachse der Gelenkeinheit
an dem Orthesenträger
fixierbar sind, wobei die Gelenkeinheit oberhalb und unterhalb der
Gelenkachse Schenkel aufweist, an denen die Formteile befestigt sind
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gelenkorthese.
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Gelenkorthesen
dienen dazu, den vorhandenen Bewegungsapparat eines Menschen zu
unterstützen,
beispielsweise und eine korrekte Zuordnung der durch das Gelenk
verbundenen Knochen zueinander zu gewährleisten. Ebenso kann es möglich sein,
dass die Gelenkorthese einen Bewegungsumfang eines Gelenkes limitiert.
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Aus
dem Stand der Technik sind vielfältige Ausführungsformen
von Gelenkorthesen bekannt. So gibt es vollständig aus Metall aufgebaute
Orthesen, die über
Riemen an dem Orthesenträger
festgeschnallt werden. Diese sind relativ unkomfortabel und aufgrund
der streifenartigen Ausgestaltung der oberhalb und unterhalb der
Gelenkachse angeordneten Schenkel schwierig an dem Orthesenträger zu fixieren.
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Insbesondere
bei Knieorthesen existieren Ausführungsformen,
bei denen in Standardgrößen vorhandene,
gepolsterte Gelenkrahmen über
einstellbare Riemen oberhalb und unterhalb des Kniegelenks fixiert
werden.
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Weiterhin
ist es bekannt, von einem Körperteil
oder von dem Bereich des Körpers,
der durch die Gelenkorthese unterstützt werden soll, ein Gipspositiv
anzufertigen und dieses Positiv mit einer Kunststoffplatte zu überziehen.
Vor dem Überzug
mit der Kunststoffplatte werden die anzubringenden Gelenke oder
auch Gelenkdummys auf den Gipspositiv angebracht. Anschließend werden
die Schalen, die an dem Orthesenträger zu befestigen sind, ausgeschnitten
und das Gelenk an den Schalen angebracht. Dies erfordert eine genaue
Ausrichtung der Gelenke bereits bei der Anordnung an dem Gipspositiv.
Alternativ ist es möglich,
erst die Schalen auf dem Gipspositiv ohne die Gelenke oder Gelenkdummys
herzustellen und anschließend
von außen
die Schienen, die an dem Gelenk als massive Stäbe ausgebildet sind, anzuschrauben.
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Diese
Techniken sind in der Dicke aufbauend, so dass es notwendig ist,
die Gelenke insgesamt dünn
zu gestalten, um die Tragbarkeit zu gewährleisten. Weiterhin ist die
Ausrichtung der Gelenke an den Schalen oder Formteilen an dem Gipsmodell
schwierig und kann zu Fehlstellungen der Orthese führen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Gelenkorthese bereitzustellen, die einfach und preisgünstig herzustellen
ist und trotz eines flachen Aufbaus in der Lage ist, hohe Kräfte zu übertragen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein preisgünstiges
Herstellverfahren bereitzustellen, mit dem eine gut anpassbare Gelenkorthese
ohne aufwendige Hilfsmittel herzustellen ist.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben durch eine Gelenkorthese mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen des
Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Gelenkorthese
mit einer Gelenkeinheit und Formteilen, die oberhalb und unterhalb
einer Gelenkachse der Gelenkeinheit an dem Orthesenträger fixierbar
sind, wobei die Gelenkeinheit oberhalb und unterhalb der Gelenkachse Schenkel
aufweist, an denen die Formteile befestigt sind, sieht vor, dass
die Schenkel als einander gegenüberliegende,
paarweise Blattstreifen ausgebildet sind, zwischen denen das Formteil
gehalten ist. Die Blattstreifen und damit die Gelenkschenkel weisen
Befestigungseinrichtungen zur formschlüssigen Verbindung der Formteile
mit den Blattstreifen auf. Durch die außen liegenden Blattstreifen
können
trotz geringer Materialstärke
hohe Biegemomente übertragen
werden, so dass ein flach bauendes Gelenk und damit eine an der
Körperkontur
nahe anliegende Gelenkorthese bereitgestellt werden kann. Das Gelenk
wird unmittelbar an den Formteilen angebracht, die ohne ein Gelenkdummy
erstellt werden können, was
eine schnelle Herstellung ohne aufwendige Fixierung von Gelenkdummys
an Gipspositiven zulässt.
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Bevorzugt
sind die Blattstreifen sowie die Gelenkeinheit aus Metall ausgebildet,
die neben einer hohen Zugfestigkeit eine hohe Haltbarkeit und gleichzeitige
leichte Bearbeitbarkeit aufweisen. Die Gelenkeinheit kann als ein
vorgefertigtes Bauteil bereitgestellt sein.
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Die
Befestigungseinrichtungen sind bevorzugt als zueinander fluchtende
Ausnehmungen oder Löcher
in den Blattstreifen ausgebildet, so dass eine einfache Befestigung
der Formteile an den Gelenkschenkeln zwischen den Blattstreifen über Schrauben
oder Nieten möglich
ist. Die Ausnehmungen oder Löcher
sind in Längserstreckung
der Schenkel voneinander beabstandet.
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Eine
weitere günstige
Variante sieht vor, dass die Formteile aus einem Kunststoff, insbesondere
einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind. Zur Herstellung
der Formteile werden Kunststoffplatten auf einem Gipspositiv aufgelegt
und angeformt. Aufgrund der aus Stabilitätsgründen notwendigen Materialstärke des
thermoplastischen Kunststoffes und dem daraus resultierenden Mindestabstand
der Blattstreifen oder Bleche wird eine ausreichende Stabilität sowohl
bei einer unilateralen als auch einer bilateralen Anordnung von
Gelenkeinheiten an den Formteilen zur Un terstützung des Gelenkes ermöglicht.
Die Materialstärke
der Blattstreifen beträgt
ungefähr
1 mm. Für
eine sehr schmale Formschale ist es möglich, diese auch aus Karbonfasern
oder Glasfasern herzustellen, hierfür sind in aller Regel Zwischenstücke zur
Anpassung an den Abstand der Blattstreifen zueinander vorzusehen.
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Eine
einfache Art und Weise der Befestigung der Formteile an der Gelenkeinheit
sieht ein Verschrauben vor. Dies hat den Vorteil, dass Gelenkeinheiten
mehrfach verwendet werden können,
auch wenn die Formteile aufgrund von Wachstum oder aus anderen Gründen ausgetauscht
werden müssen oder
können.
Insbesondere kann die Orthese als Hüft- oder Kniegelenksorthese
ausgebildet sein. Durch die Anordnung der jeweils außen liegenden Blattstreifen
auf der Außenseite
des Formteiles können
trotz geringer Materialstärke
hohe Biegemomente übertragen
werden. Durch die Anordnung der Blattstreifen jeweils auf den äußeren Oberflächen der Formteile
ist eine variable Positionierung der Gelenkeinheit an den Formteilen
einfach möglich,
da keine vorgeformten Strukturen in den Formteilen berücksichtigt
werden müssen.
Aufgrund der geringen Materialstärke
der Blattstreifen wird auch bei einer Montage auf den jeweiligen
Außenseiten
der Formteile ein insgesamt flacher Aufbau der Gelenkorthese sichergestellt.
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Unabhängig von
einer unilateralen oder bilateralen Anordnung kann in der Gelenkeinheit
ein Sperrhebel vorgesehen sein. Ebenfalls können Anschläge zur Begrenzung des Beugewinkels
in der Gelenkeinheit integriert sein. Um hohe Biegemomente aufnehmen
zu können,
weist die Gelenkeinheit zumindest ein doppelreihiges Kugellager
auf, das gleichzeitig eine leichtgängige Verschwenkbarkeit der
Formteile um die Drehachse gewährleistet.
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Die
Blattstreifen können
unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise L-förmig, T-förmig oder Y-förmig ausgebildet
sein oder andere Abkragungen oder Ausleger aufweisen, die sich von
der Gelenkeinheit oder einem Arm in Längserstreckung der unterstützten Gliedmaße erstrecken.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Gelenkorthese sieht vor, dass die Formteile
formschlüssig
und dennoch verlagerbar an je einem Schenkel befestigt werden. Anschließend wird
die teilmontierte Orthese an dem Patienten provisorisch angelegt
und individuell angepasst. Dabei können Justiermaßnahmen
vorgenommen werden. Eine drehbare Lagerung der Formteile an den
Schenkeln und gegebenenfalls eine verschiebliche Lagerung über Langlöcher kann
dies bewirken. Nach der Positionierung der Formteile in ihren Endstellungen werden
die Formteile an den Schenkeln fixiert. Zur vorläufigen Positionierung der Formteile
an den Schenkeln ist es vorgesehen, dass diese zunächst nur
an einer Befestigungseinrichtung, beispielsweise Montagelöchern, angeschraubt
werden, so dass eine hochpräzise
Ausrichtung, wie sie an einem Gipsmodell stattfinden muss, nicht
notwendig ist. Die Endanpassung und Endmontage findet an dem Patienten oder
Orthesenträger
statt, wobei auch Wünsche
des Patienten berücksichtigt
werden können.
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Die
Formteile werden vorzugsweise von einem Gipspositiv des Patienten
bzw. der Gliedmaßen des
Patienten abgenommen, wobei vorgesehen ist, dass zunächst ein
Formteilrohling hergestellt wird, der sich beiderseits über das
von der Gelenkorthese zu unterstützende
Gelenk erstreckt. Bei einer Knieorthese würde der Formteilrohling somit
den Oberschenkel und den Unterschenkel überdecken. Aus dem Formteilrohling
wird der Gelenkbereich herausgeschnitten. Ebenfalls wird der Rohling
in ein Oberteil und ein Unterteil getrennt, aus denen dann die endgültigen Formteile
gefertigt werden; die Formgestaltung der Formteile wird dann im
Hinblick auf eine möglichst
stabile und komfortable Befestigung an dem Patienten erfolgen. Eine
preiswerte, leicht zu handhabende und leichte Variante sieht vor,
dass die Formteile aus Kunststoff, insbesondere einem Thermoplasten
hergestellt werden und dass die Blattstreifen der Schenkel auf den
Außenseiten
und Innenseiten der Formteile angeordnet und befestigt werden. Auf
der Innenseite wird zur Erhöhung
des Komforts eine Polsterung aufgebracht, insbesondere ein Schaumstoff.
Sofern eine Verschraubung oder eine Vernietung vorgesehen ist, erstreckt
sich die Polsterung sowohl über
den Blattstreifen als auch über
das Befestigungsmittel, also die Schraube bzw. den Schraubenkopf
und den Niet.
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Die
Blattstreifen der Schenkel können
der Kontur der Formteile folgend verformt werden. Die Verformung
kann vor der Endbefestigung der Schenkel an den Formteilen erfolgen,
wobei bei einer Ausbildung der Gelenkeinheit aus Metall, insbesondere Edelstahl,
die plastische Verformung relativ einfach durchzuführen ist.
Eine Befestigung durch Verschrauben oder Vernieten der beiden Blattstreifen durch
zueinander fluchtende Ausnehmungen oder Bohrungen ist auch nach
der relativ geringen Verformung der Blattstreifen zueinander möglich, zumal
die Formteile eine im Wesentlichen gleichmäßige Stärke aufweisen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – eine Gelenkeinheit
in Explosionsdarstellung;
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2 – eine montierte
Gelenkeinheit als Hüftgelenksorthese;
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3 – eine montierte
Gelenkeinheit als Kniegelenksorthese; sowie
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4 – eine Variante
der Gelenkeinheit.
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1 zeigt
eine Gelenkeinheit 1 in Explosionsdarstellung mit zwei
sich in entgegengesetzte Richtungen erstreckenden Schenkeln 10, 20,
die aus jeweils zwei Blattstreifen 11, 12, 21, 22 ausgebildet sind.
Die Schenkel 10, 20 oder Blattstreifen 11, 12, 21, 22 sind
um eine gemeinsame Drehachse 2 verschwenkbar gelagert und
durch eine Sperrnaseneinlage 3 in Axialrichtung voneinander
beabstandet gehalten. Die Blattstreifen 11, 12, 21, 22 sind über eine Bolzenmutter 4 und
einen Lagerbolzen 5 an der Sperrnaseeinlage 3 in
Axialrichtung im Wesentlichen unbeweglich festgelegt, können sich
aufgrund des in der Sperrnaseneinlage 3 befindlichen Lagers 6 um die
Drehachse 2 drehen. Das Lager 6 kann als doppelreihiges
Kugellager ausgestaltet sein, um neben einer leichtgängigen Drehung
oder Verschwenkung um die Drehachse 2 auch die Aufnahme
hoher Biegemomente aufgrund der durch die Schenkel 10, 20 aufgebrachten
Kräfte
zu ermöglichen.
An dem oberen Schenkel 20 ist zwischen den Blattstreifen 21, 22 über ein
Spannstift 8 ein Anschlag 7 festgelegt, der gegen
einen unteren Vorsprung 31 der Sperrnaseneinlage 3 anschlägt und den
Beugewinkel der Gelenkorthese bzw. den Verschwenkwinkel der Schenkel 10, 20 zueinander
für eine
Richtung begrenzt. Ein Anschlagbolzen 9, der ebenfalls
zwischen den Blattstreifen 21, 22 festgelegt ist,
begrenzt den Anschlag in der anderen Richtung durch eine Anlage
an einen oberen Vorsprung 32. Die Vorsprünge 31, 32 sind einstückig an
der Sperrnaseneinlage 3 ausgebildet; alternativ können diese
auf einem Sperrnasengrundkörper
befestigt sein.
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Der
erste Anschlag 7 kann als sogenannter Flexanschlag ausgebildet
sein, der um eine Drehachse, die durch den Spannstift 8 ausgebildet
ist, verschwenkt werden kann und gegebenenfalls gegen eine Federbelastung
gegen einen dritten Anschlag 30 belastet werden kann, der über Senkschrauben 34 zwischen
den Blattstreifen 21, 22 festgehalten ist. Der
dritte Anschlag 30 kann als ein massives Bauteil mit eingearbeiteten
Gewinden ausgebildet sein.
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Je
nach Anordnung und Ausgestaltung der Vorsprünge 31, 32 an
der Sperrnaseneinlage 3 sowie des Anschlages 7,
des Anschlagbolzens 9 sowie des dritten Anschlages 30 können unterschiedliche
Beuge- bzw. Streckwinkel an einer Gelenkorthese eingestellt werden.
Im montierten Zustand ergibt sich jenseits des dritten Anschlages 30 und
der Sperrnaseneinlage 3 zwischen den Blattstreifen 11, 12, 21, 22 jeweils
ein Freiraum, in dem Formteile einführbar sind. Die Blattstreifen 11, 12, 21, 22 bestehen
bevorzugt aus Metall, insbesondere Edelstahl, ebenso wie die übrigen Komponenten
der Gelenkeinheit 1.
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In
der 2 ist eine Hüftgelenkorthese 100 mit
zwei Gelenkeinheiten 1 sowie einem Oberteil 50 und
zwei Unterteilen 60 gezeigt. Das Oberteil 50 ist aus
einem Kunststoff geformt und wird über geeignete, nicht dargestellte
Befestigungseinrichtungen an einem Patienten befestigt. Die Befestigung
erfolgt oberhalb des Hüftgelenkes.
An dem Oberteil 50, das als Formteil von einem Gipspositiv
abgenommen wurde, ist jeweils der obere Schenkel 20 über nicht dargestellte
Schrauben oder Nieten, die durch Befestigungseinrichtungen 13, 23 in
Gestalt von nebeneinander in Längserstreckung
der Schenkel 10, 20 angeordneten Ausnehmungen 30 hindurchgeführt sind, befestigt.
Dabei wird das Material des Oberteils 50 zwischen die Blattstreifen 21, 22 des
oberen Schenkels 20 eingeführt, wobei die Blattstreifen 21, 22 auf den
Oberflächen
des Formteils 50 angeordnet sind, also auf der Außenseite
und auf der Innenseite des Formteils 50.
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An
dem unteren Schenkel 10 sind die jeweils von dem Oberschenkel
des Patienten abgeformten Unterteile 60 entsprechend befestigt.
Auch hier ist das Material, insbesondere ein Thermoplast, zwischen
den Blattstreifen 11, 12 eingeklemmt und form schlüssig über Schrauben
oder Nieten gehalten. Durch die Anordnung auf den Oberflächen der
Formteile 50, 60 können hohe Biegemomente übertragen werden,
ohne dass die Blattstreifen 11, 12, 21, 22.
in einer hohen Materialstärke
ausgeführt
werden müssten.
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Eine
analoge Anwendung der Gelenkeinheit 1 ist in der 3 gezeigt,
in der eine Kniegelenksorthese 200 mit dem entsprechenden
Oberteil 50, das an einem Oberschenkel festzulegen ist,
und dem Unterteil 60, das am Unterschenkel festzulegen
ist, dargestellt ist. Die in der 3 dargestellte
Kniegelenksorthese 200 sieht eine einseitige, also unilaterale Befestigung
der Gelenkeinheit 1 vor. Ebenfalls können beidseitig des Knies Gelenkeinheiten 1 angeordnet
sein, um eine beidseitige Abstützung
zur Aufnahme höherer
Kräfte
zu ermöglichen.
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Sowohl
bei Kniegelenksorthesen 200 als auch bei Hüftgelenksorthesen 100 können zur
Erhöhung
des Tragekomforts die Formteile 50, 60 auf ihren
Innenseiten mit einem Schaumstoff oder einem anderen Bezug kaschiert
werden.
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Die
jeweiligen Formteile 50, 60 werden an einem Gipspositiv
des Patienten angeformt, insbesondere als Thermoplast in einem erhitzten
Zustand. Dabei wird das jeweils durch die Orthese zu unterstützende Gelenk
mit überdeckt.
Nach Erkalten des Werkstoffes wird der Formteilrohling von dem Gipspositiv
abgenommen, der jeweilige Gelenkbereich in einer hinreichenden Entfernung
zu der jeweiligen Gelenkachse ausgeschnitten und eine provisorische
Fixierung der Oberteile 50 und der Unterteile 60 an
der Gelenkeinheit 1 mittels einer Schraube oder einer Niete
durch eine Befestigungseinrichtung 13, 23 in Gestalt
der fluchtend zueinander ausgebildeten Ausnehmungen vorgenommen.
Anschließend
werden die Oberteile 50 und Unterteile 60 an dem
Patienten provisorisch befestigt, wobei durch die verschwenkbare
Lagerung zwischen den Blattstreifen 11, 12, 21, 22 aufgrund
der Einpunktlagerung eine Ausrichtung und eine Feinjustierung an
dem Patienten erfolgen kann. Nach erfolgter Feinjustierung wird
eine Markierung durch eine passende Ausnehmung 13, 23 auf dem
Oberteil 50 oder Unterteil 60 aufgebracht und eine
endgütige
Festlegung durch Verschrauben oder Vernieten vorgenommen. Um eine
bessere Passgenauigkeit und einen erhöhten Tragekomfort bereitzustellen,
können
die Blattstreifen 11, 12, 21, 22 vorgebogen
werden, um der jeweiligen Kontur des Formteils 50, 60 besser
zu folgen. Eine Verformung kann auch nach der provisorischen Erstbefestigung vorgenommen
werden.
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Eine
Fixierung der Formteile 50, 60 kann wie üblich über Riemen,
Schlaufen oder Schnallen an den Gliedmaßen des Patienten erfolgen.
Die Gelenkorthese ist nicht auf eine Hüft- oder Knieorthese 100, 200 beschränkt, sondern
kann auch für
andere geeignete Orthesen eingesetzt werden. Werden Materialien
für die
Formteile verwendet, die flacher als der Abstand der Blattstreifen
zueinander ist, beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe, können Distanzstücke zum
Ausgleich moniert werden.
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In
der 4 ist eine Variante der Gelenkeinheit 1 gezeigt,
in der die Blattstreifen 11, 12, 21, 22 statt
der I-förmigen
Ausgestaltung in den 1 bis 3 Y-förmig ausgebildet
sind. Alternative Formen der Blattstreifen sind möglich und
vorgesehen, beispielsweise auch eine Kombination eines I-förmigen Blattstreifenpaares
mit einem T-förmigen oder
Y-förmigen
Blattstreifenpaar.