DE102011111974A1

DE102011111974A1 - Medizintechnische Apparatur zur optimierten Durchführung von Mobilisations- und Rehabilitations-Maßnahmen bei labilen, oft intensivmedizinisch betreuten Patienten

Info

Publication number: DE102011111974A1
Application number: DE201110111974
Authority: DE
Inventors: Tim-Oliver Engel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Medizintechnische Apparatur zur optimierten Durchführung von Mobilisations- und Rehabilitations-Maßnahmen bei labilen, oft intensivmedizinisch betreuten Patienten. Bekannte mobile Apparaturen für Transport, Mobilisation und Rehabilitation sind für die intensivmedizinische Versorgung stark gefährdeter Patienten-Gruppen noch aufgrund ihrer funktionellen und ergonomischen Ausgestaltung nur bedingt geeignet. So treten stets Scherkräfte bei der Sitz-Liege-/Liege-Sitz-Verstellung auf. Über Sitzflächenverstellungen wurden bisher zwar Reduzierungs-Erfolge erzielt, welche jedoch gerade bei hierfür sehr anfällige Patienten-Gruppen bei weitem noch nicht ausreichen. Auch die Stabilität des jeweiligen Gesamt-Systems und die Durchführung von medizinisch wertvollen, reproduzierbaren Belastungs-Stufen der Fuß-/Bein-Muskulatur konnte in dieser Produkt-Kategorie bisher nicht umgesetzt werden. Die neue medizintechnische Apparatur soll ein Gesamt-System darstellen, welches die Lösung der beschriebenen Probleme in einer Applikation vereint. Durch die theoretische Ursachen-Ermittlung der Scherkräfte-Entstehung konnte die folgende Vektorfunktion hergeleitet werden, welche eine bogenförmige Bahn beschreibt:Auf dieser Bahn kann eine physiologisch optimale Sitzflächenverstellung realisiert werden [23, 24, 25, 26], die einer Scherkräfteentstehung vollständig vorbeugt. Über eine manuell auslösbaren Stützstrebe [20] und einer speziell programmierbaren Bewegungssequenz [4] wird eine für den intensivmedizinischen Bereich optimierte Applikation geschaffen. Intensivmedizinisch betreuter Bereich.

Description

Medizintechnische Apparatur zur optimierten Durchführung von Mobilisations- und Rehabilitations-Maßnahmen bei labilen, oft intensivmedizinisch betreuten Patienten.
Es ist aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Gerätschaften zur Mobilisation und Rehabilitation bekannt. Hierunter finden sich sowohl ortsfeste als auch mobile Gerätschaften wieder, welche zusätzlich eine Umlagerungs- und Transport-Funktion inne haben. Im Sinne der Mobilisierung eines Patienten, sind bei diesen mobilen Geräten insbesondere die Stehbett-Funktion und eine Funktion, welche als Unterstützung des Aufsteh-Vorganges zu verstehen ist, hervorzuheben. Bei der zuletzt genannten Funktion wird ausgehend von der Sitz-Position eine meist elektromotorisch realisierte Vor-Neigung der Applikation angefahren. In den Patentschriften DE4236933A1 und DE 10 2004 026 632 A1 werden solche mobile Apparaturen beschrieben. In der Patentschrift DE 10 2004 026 632 A1 wird zudem eine Mechanik mit Sitzkantelung und Sitzflächenverstellung in Längsrichtung angegeben, welche einen für den Patienten ergonomischen, komfortableren Sitz-Liege-/Liege-Sitz-Übergang bewirken soll.
Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegen drei zentrale Probleme zugrunde:
Das erste Problem, welches durch keines der aktuell existierenden Hilfsmittel gelöst wird, ist die Tatsache, dass selbst der Einsatz einer Sitzflächenverstellung in Längsrichtung nur ansatzweise dem Problem der Scherkräfteentstehung bei Sitz-Liege-/Liege-Sitz-Verstellungen begegnen kann. Diese Tatsache ist vor allem bei Heilungsprozessen von Patienten mit schweren Gewebeverletzungen (wie z. B. Schwerstbrandverletzte) oder bei Patienten mit stark ausgeprägten Haut-Sensibilitäten bzw. -Irritationen enorm kontraproduktiv. Die in der Patentschrift DE 10 2004 026 632 A1 beschriebene Sitzflächenverstellung reduziert zwar durch eine Ausgleichbewegung in Längsrichtung die Scherkräfte, lässt aber die zweite, vertikale Richtungs-Komponente, welche für eine weitere Scherkräfte-Reduzierung nötig ist, völlig außer Acht.
Dem zweiten Problem, welchem aufgrund der konstruktiven Komplexität von Apparaturen dieses Funktionsumfanges bisher ebenfalls nicht begegnet werden konnte, betrifft die Stabilität der Gesamt-Apparatur beim Eintritt einer Not-Situation. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass beim Rehabilitations-Vorgang gerade Patienten mit neurologischen Erkrankungen bzw. Rückenmarksverletzungen in der Phase der Vertikalisierung (Stehposition) dazu neigen, Kreislaufzusammenbrüche zu erleiden, welche bis zu einem Herz-Stillstand führen können. In dieser Phase ist schnelles Handeln und oft das Einleiten von Reanimations-Maßnahmen erforderlich. Der aktuelle Stand der Technik ist, dass solche Mobilisations-Geräte zwar in eine sichere Position verfahren, in welcher Maßnahmen wie Defibrillation, Intubation/Beatmung etc. getroffen werden können, jedoch bei Durchführung einer Herz-Lungen-Massage erhebliche Stabilitätsprobleme bestehen. Die hierbei auftretenden dynamischen Lastwechselspiele führen, zusätzlich begünstigt durch die Periodizität der Lasteinbringung, zu einem Aufschwing-Verhalten der Apparatur und damit zu einer Gefährdung von Patient und Dritter.
Das dritte Problem wurde teilweise bereits über den zweiten Problemfall angedeutet. Es ist bekannt, dass beim Vertikalisierungs-Vorgang von labilen Patienten (vor allem mit neurologischen Erkrankungen bzw. Rückenmarksverletzungen) Kreislaufzusammenbrüche die Folge sein können.
Eine Studie der Universität Heidelberg und der Universität Zürich (Veröffentlicht am 25. Oktober 2004 in dem Fach-Magazin „Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation”) belegt, dass die Eintrittswahrscheinlichkeit eines Kreislaufzusammenbruches deutlich durch zyklisches Be- und Entlasten der Bein-/Fußmuskulatur reduziert werden kann. Bisher ist jedoch ausschließlich eine Apparatur aus der Patentschrift DE 10 2005 059 342 A1 bekannt, welche eigens für den Vertikalisierungs-Vorgang in Verbindung mit zyklischen Be- und Entlastungsphasen der Bein-/Fuß-Muskulatur konstruiert wurde. Es wird hierbei dem Patienten ein Schrittmuster vollständig (passive Ausführung des Schrittmusters durch Patienten), teilweise (Unterstützung in Abhängigkeit der eigenen Muskelaktivität des Patienten) oder passiv (Patient führt vollständig mit eigener Muskelkraft einen Bewegungs-Zyklus aus) vorgegeben. Solche Apparaturen sind jedoch im Hinblick auf das eingeschränkte Anwendungs-Feld noch verhältnismäßig teuer (ausschließlich für den Vertikalisierungs-Prozess und anschließende Be-/Entlastungsübungen einsetzbar). Aufgrund dieses erhöhten Investitionsbedarfes und mangelndem Platz auf den Intensiv-Stationen, wird eine solche Apparatur trotz der Einsicht, dass der Einsatz eines solchen Gerätes sehr hilfreich wäre, von vielen medizinischen Einrichtungen abgelehnt. Zudem ist bei solchen Geräten der Patient immer offensichtlich mit einer Maschine verbunden bzw. wird von ihr geführt. Da der medizinische Fortschritt nun immer mehr zu der Erkenntnis geführt hat, dass das Wahrnehmen von eigenen Erfolgen während des Genesungs-Verlaufes und die sich damit einhergehende positiv entwickelnde psychische Verfassung des Patienten einen großen Gewichtungsfaktor für den Gesamtverlauf einer Therapie darstellen kann, wird es als erstrebenswert angesehen, eine Methode zu entwickeln, welche dem labilen Patienten zwar hilft, eine Be-/Entlastung der Fußsohle zu realisieren, aber gleichzeitig das Gefühl vermitteln kann, dabei nicht von einer Maschine bzw. Vorrichtung gehalten zu werden, sondern auf eigenen Beinen zu stehen.
Alle aufgeführten Probleme werden durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass über die Ergründung der Ursache der Scherkräfte-Entstehung ein physiologischer Längenausgleich realisiert werden kann, welcher entweder als bestmöglicher Kompromiss für die Majorität einer Patientengruppe unter Beachtung anthropometrischer Werte oder individuell auf die Anatomie einer bestimmten Person auslegbar ist. Zu dieser Erkenntnis führt das Ergebnis der Ursachen-Ergründung, welches den physiologisch optimalen Verlauf der Sitzflächenverstellung über die Vektorfunktion s →(α) beschreibt. Die Vektorfunktion wird über die beiden folgenden Vektorkomponenten definiert:
Voraussetzung: Einen der Drehpunkte in den Ursprung des Bezugssystems [11] setzen.

x₀ [14]:: Abszissenabschnitt zum Drehpunkt, welcher nicht in dem Ursprung des Bezugssystems liegt
y₀ [15]:: Ordinatenabschnitt zum Drehpunkt, welcher nicht in dem Ursprung des Bezugssystems liegt
α:: Neigungswinkel
x_s/y_s:: Koordinaten der physiologisch optimalen Sitzflächenverstellung

Diese Vektorkomponenten beschreiben nun in einem festgelegten Bezugssystem [11] die Wegdifferenz [12], welche als Ursache für die Scherkräfte-Entstehung zwischen Polster-Oberfläche [6, 8, 10] und der Gewebe-Oberfläche des Patienten [1] angesehen werden kann. Diese Wegdifferenz [12], welche also durch ein Divergieren der Kreisbahnen [2] und [3] bestimmt ist, wird umso größer, je weiter die Drehpunkte [5] und [7] innerhalb eines Bezugssystems [11] auseinander liegen und je größer der Neigungswinkel der Rückenlehne während eines Verstell-Vorganges wird (bezogen auf die Ausgangsposition [13]). In der 2 („Skizzierung, auf welche die Berechnung für die Rückenlehne aufbaut”) wird die Wegdifferenz einmal für einen Neigungswinkel von 30° und einmal für 90° schematisch aufgezeigt bzw. in 1 in 3 × 30°-Schritten. Über 1 (”Modell Sitz-/Liegeverstellung + angedeutete Kontaktfläche Patient/Polster”) lasst sich erkennen, dass ebenfalls bei der Beinauflage [10] eine Wegdifferenz mit zunehmenden Neigungswinkel generiert wird, welche sich, aufgrund der geometrisch gleichartigen Anordnung der Drehpunkte [4] und [9] mit den Drehpunkten [5] und [7], jedoch derart entwickelt, dass über eine Sitzflächenverstellung entsprechend der Definition der Vektorfunktion s →(α) einer Scherkraftentstehung vorgebeugt werden kann. Die Verstellung der Sitzfläche kann hierbei beispielsweise über einen elektrischen Antrieb erfolgen, wobei eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) diesen Antrieb entsprechend der Vektorfunktion ansteuern könnte (somit kann z. B. die Sitzflächenverstellung hinsichtlich der anatomischen Gegebenheiten eines Patienten angepasst werden) oder in einfacherer Form über ein Koppelgetriebe, welches so ausgelegt wird, dass es unter Berücksichtung anthropometrischer Werte die beste Kompromiss-Lösung erzielt (angedeutet über 3 – „Illustrierung einer angepassten Sitzflächenverstellung”). Der Begrenzungsbalken [16] soll bei der abgebildeten Körperumriß-Schablone nach dem Kieler-Modell [3] verbildlichen, dass es bei entsprechender Verstellung der Sitzfläche (hier auf diesen speziellen Fall ausgelegt) zu keinerlei Scherbeanspruchungen mehr kommt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, dass im Falle einer Not-Situation schnell eine geführte Stützstrebe manuell ausgelöst werden kann, welche der Gesamt-Applikation zu einer bisher nicht erreichten Stabilität verhilft, indem sie in einer definierten Position (vorzugsweise Schocklagen-Position bzw. Beinhochlagerung [6]) auf eine im Fahrgestell verbaute Traverse aufsetzt (definiertes Anfahren durch einen der beiden Verstellantriebe) und die einzelnen Lager der Applikation bis zu einem definierten Grad vorspannt und damit das Gesamt-System stabilisiert [6 – „Ausführungsbeispiel eines Mobilisations- und Reharollstuhles in der Schocklagen-/Beinhochlagerungs-Position”]. Die direkte Durchführung von Herz-Lungen-Massagen im Rahmen von Reanimations-Maßnahmen kann hierbei direkt auf der Applikation ausgeführt werden, ohne dass dabei Energie von Kraft-Impulsen der reanimierenden Person über ein Aufschwing-Verhalten der Applikation verloren geht bzw. eine Gefahr für Patient und Dritte aus dieser Dynamik resultiert (Auftreten von Spannungsspitzen in tragenden Bauteil-Elementen). Die Gefahr des Versagens von Bauteil-Elementen wird weiter dadurch reduziert, dass die Krafteinleitung bei Reanimierungs-Maßnahmen nun über ein weiteres Festlager aufs Fahrgestell übertragen werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Patentanspruch 3 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 ermöglicht es, dass über zwei Verstellantriebe und einer Grundmechanik, welche aus der Patentschrift DE4236933A1 bekannt ist, eine neuartige Bewegungssequenz ausgeführt werden kann, welche einem labilen Patienten zwar Unterstützung durch eine Stützfunktion der hierfür speziell angewinkelten Rückenlehnen- [17], Sitz- [18] und Beinauflagen-Elemente [19] bietet, aber dennoch durch eine anpassbare Schwerpunkt-Verlagerung des Patienten zu reproduzierbaren Fußsohlen-Belastungs-Stufen führt (z. B. mittels einer speicherprogrammmierbaren Steuerung (SPS)), die nicht direkt durch eine Maschine impliziert, sonder durch das Eigengewicht des Patienten generiert werden. Dem Patienten kann damit zusätzlich zum positiven Trainingseffekt der reproduzierbaren Belastungsstufen auf schonende Weise das Gefühl vermittelt werden, nicht an eine Maschine gebunden zu sein, sondern Trainingserfolge, auf eigenen Beinen stehend, zu erleben. Die 4 („Mobilisations- und Reharollstuhl in einer denkbaren Belastungs-Stufen-Position”) zeigt nur eine von vielen denkbaren Belastungs-Stufen, wobei der Belastungs-Grad durch eine entsprechende Software-Anpassung der SPS und die folglich abänderbaren Anlenkungen der Rückenlehnen- [17], Sitz- [18] und Beinauflagen-Elemente [19] individuell anpassbar ist. Es kann somit eine reproduzierbare Bewegungssequenz realisiert werden, welche über sukzessiv ansteigende Belastungsstufen [4] bis hin zu einer aufrechten Steh-Position geführt werden kann [5 – „Mobilisations- und Reharollstuhl in der Steh-Position”].
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. 6 zeigt die Applikation in der Schocklagen- bzw. Beinhochlagerungs-Position, in welcher die Stützstrebe [20] auf eine Traverse des Fahrgestells [21] trifft. Die Stützstrebe [20] ist hierbei in einem Schwenklager [22] aufgehängt, welches die Verbindung zum Rückenlehnen-Element [17] bildet. Der Längenausgleich ist in diesem Fall über ein Koppel-Getriebe [23] realisiert, welches einen frei schwenkbaren Sitzrahmen [24] (in Abhängigkeit der Rückenlehnen-Neigung) auf einer physiologisch optimalen Bogenbahn bewegt. Die Krafteinleitung zur Ausführung dieser Bewegung wird durch eine Anlenkung der Koppelelemente an die Rückenlehne [25] und an die Beinauflage [26] erreicht. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches sich in einer möglichen Fußsohlen-Belastungs-Stufe befindet, die über eine programmierbare Steuerung und zwei Verstellantriebe reproduzierbar anfahrbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4236933 A1 [0002, 0011]
DE 102004026632 A1 [0002, 0002, 0003]
DE 102005059342 A1 [0006]

Claims

Medizintechnische Apparatur zur optimierten Durchführung von Mobilisations- und Rehabilitations-Maßnahmen bei labilen, oft intensivmedizinisch betreuten Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass ein ergonomischer Sitzlängen-Ausgleich implementiert wird, welcher die Sitzfläche auf einer bogenförmigen Bahn bewegt, deren physiologisch optimaler Verlauf durch anthropometrische Werte der jeweiligen Patienten-Gruppe (Nährungswert für den Drehpunkt des Hüftgelenks) und der konstruktiven Anordnung des Drehpunktes der Rückenlehne als Konstanten und durch den Neigungswinkel der Rückenlehne als Variable der folgenden mathematischen Funktion bestimmt wird:
Medizintechnische Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine auslösbare Stützstrebe ein zusätzliches Festlager geschaffen wird, welches ein Aufschwingen der Applikation bei dynamischen Lastwechselspielen (z. B. bei einer Reanimation) verhindert.
Medizintechnische Apparatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass über zwei Verstellantriebe und einer programmierbaren Steuerung eine Bewegungssequenz realisiert wird, welche den Patienten über mehrere reproduzierbar anfahrbare und sukzessiv ansteigende Belastungsstufen der Fuß-/Bein-Muskulatur bis zur Stehposition befördert.