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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, ausgebildet und eingerichtet zur elektrischen Muskelstimulation von am physiologischen Gangbild eines Menschen beteiligten Muskeln, umfassend ein Element zur elektrischen Muskelstimulation, ein Sensormittel zum Erfassen von für die Muskelstimulation relevanten Informationen sowie eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit zum Auslösen der Muskelstimulation auf der Basis der durch das Sensormittel erfassten Informationen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Orthese, ausgebildet und eingerichtet zum Unterstützen mindestens des anatomischen Unterschenkels eines Menschen, umfassend ein Unterschenkstützelement und ein mit dem Unterschenkelstützelement verbundenes Fußstützelement.
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Solche Einrichtungen kommen insbesondere in der Orthopädie zum Einsatz, um bei Patienten mit einer Muskel- und/oder Gelenk- und/oder Knochenschwäche beispielsweise aufgrund eines Schlaganfalls oder einer Querschnittslähmung oder anderer das Gangbild des Menschen beeinträchtigender Erkrankungen eine Stimulierung der am physiologischen Gangbild des Menschen beteiligten Muskeln zu erreichen. Die Orthesengelenke kommen insbesondere bei Patienten mit einer dauerhaften Erkrankung, für Patienten in einem Therapieverlauf sowie als Geh- oder Stehhilfe für Patienten mit geschwächter oder kontraktierter Muskulatur zum Einsatz.
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Am physiologischen Gangbild des Menschen sind mehrere Muskeln bzw. Muskelgruppen beteiligt. Rein beispielhaft sind die Wadenmuskulatur, die Rumpfmuskulatur, die Gesäßmuskulatur sowie auch die Armmuskulatur genannt. Bei bestimmten Krankheitsbildern, beispielsweise nach einem Schlaganfall, ist die Steuerung der Muskeln mittels des Gehirns über die jeweiligen Nervenbahnen gestört. Das bedeutet, dass die Muskeln ganz oder teilweise nicht mehr angesteuert werden können. Dieser Effekt führt zwangsläufig zu einer Muskelatrophie der nicht mehr angesteuerten und damit nicht mehr am physiologischen Gangbild beteiligten Muskeln. Am Beispiel des Schlaganfalls kann es in der Folge zu einer so genannten schlaffen Lähmung kommen. Im Verlauf können auch Spastiken auftreten. Sowohl die schlaffe Lähmung als auch die Spastiken führen mangels Ansteuerung und entsprechend mangelnder Aktivität zu einer Rückbildung der betroffenen Muskeln. Damit wird das Gehen, beispielsweise unterstützt durch eine Orthese, für die betroffenen Menschen noch beschwerlicher und unsicherer. Mit anderen Worten werden das natürliche Gangbild oder einzelne Gangphasen eines Gangzyklus nur noch begrenzt oder gar nicht mehr unterstützt. Insbesondere führt die Atrophie der Muskeln zu einem sich eher verschlechternden Zustand und einhergehend zu einem unsicheren Gangbild. Mangels der Ansteuerung der Muskeln bzw. Muskelfasern werden einzelne Phasen des Gangs, z.B. die Abstoßphase beim Gehen, nicht unterstützt, wodurch ein fehlerhaftes Gangbild entsteht.
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Grundsätzlich ist es bekannt, geschwächte und/oder nicht mehr angesteuerte Muskeln elektrisch zu stimulieren. Dazu sind Bandagen bzw. Strümpfe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 bekannt. Diese aus dem Handel bekannten Bandagen/Strümpfe als Element zur elektrischen Muskelstimulation dienen in der Regel zum Stimulieren der fußhebenden Muskeln zur Hebung des Fußes in der Schwungphase. Die relevante und durch das Sensormittel erfasste Information ist insbesondere der Zeitpunkt der Muskelstimulation. Zum Auslösen der elektrischen Muskelstimulation wird ein Signal eines Drucksensors als Sensormittel verwendet, der das Signal über ein Kabel an eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit überträgt. Der Drucksensor ist unterhalb des Fußes angeordnet und üblicherweise im Schuh des Patienten eingebaut. Bei einer zu bestimmenden Druckhöhe wird die Muskelstimulation ausgelöst. Das Problem besteht bei der bekannten Lösung in der Ermittlung des korrekten Drucks. Dadurch, dass der Drucksensor in einem Schuh getragen wird, entsteht die Schwierigkeit, dass der Schuh mal mehr und mal weniger fest zugeschnürt wird, was sich bereits unmittelbar auf den Druck auswirkt und das Ermitteln eines exakt definierten Zeitpunkts der Muskelstimulation erschwert. Zum einen lastet permanent ein Druck auf dem Drucksensor. Zum anderen erfolgt das Ermitteln des Drucks durch den Drucksensor unterhalb des Fußes nahezu über die gesamte Standphase, die etwa 60% eines Gangzyklus ausmacht, wodurch die Ermittlung eines optimalen Zeitpunktes der Muskelstimulation ungenau ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Signal des Drucksensors aufgrund der Platzprobleme unterhalb des Fußes mittels eines Kabels an die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit übertragen wird. Diese Ausbildung erschwert die Handhabung und ist anfällig gegenüber Beschädigungen. Im Übrigen kann eine zeitlich nicht abgestimmte und/oder zu intensive (zu lange) Muskelstimulation für den Patienten auch als störend oder belastend empfunden werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfach handzuhabende Einrichtung vorzuschlagen, die eine gezielte und exakte Muskelstimulation gewährleistet. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine entsprechende Orthese vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Sensormittel ein einzelnes Gyroskop umfasst, das zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit ω einerseits und der Schwungrichtung in Extensionsrichtung und Flexionsrichtung andererseits des anatomischen Unterschenkels des Menschen ausgebildet und eingerichtet ist und dadurch, dass die Einrichtung eine Auswerteeinheit mit einem Mikroprozessor zum Auswerten der vom Gyroskopen gelieferten Informationen und zum Ermitteln eines definierten Schaltzeitpunktes für die Muskelstimulation auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ω und der Schwungrichtung sowie zum Weiterleiten des ermittelten Schaltzeitpunktes an die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit umfasst. Durch die Bestimmung bzw. die Kenntnis der Winkelgeschwindigkeit ω und der Schwungrichtung des Unterschenkels lässt sich der genaue Zeitpunkt eines fest definierten Punktes in der Gangphase eines Menschen ermitteln. Durch das Programm bzw. die Software, die auf dem Mikroprozessor gespeichert ist, lässt sich anhand der genannten Informationen der exakte Schaltzeitpunkt für die Muskelstimulation errechnen. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Einrichtung können alle am physiologischen Gang benötigten Muskeln, also z.B. die Wadenmuskeln, Gesäßmuskeln, Rumpfmuskeln und auch Armmuskeln, optimal und exakt zum richtigen Zeitpunkt elektrisch stimuliert werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Einrichtung kabellos eingesetzt werden, was die Handhabung insbesondere für den Patienten erleichtert.
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Vorteilhafterweise ist der Mikroprozessor der Auswerteeinheit zum Ermitteln eines fest definierten Referenzschaltzeitpunktes in der physiologischen Gangphase des Menschen sowie ausgehend vom Referenzschaltzeitpunkt zum Ermitteln weiterer Schaltzeitpunkte in unterschiedlichen Gangphasen eines Gangzyklus programmiert. Damit kann gezielt eine Muskelstimulation für jede Gangphase eines Patienten ermittelt werden. Ausgehend von der Kenntnis, dass ein Schrittzyklus, also die Phase von einem ersten Fersenkontakt z.B. des rechten Fußes bis zum nächsten folgenden Fersenkontakt desselben Fußes, sich etwa in 60% Standphase (Phase, in der der Fuß in Kontakt mit dem Boden ist) und etwa 40% Schwungphase (Phase, in der sich die Fußspitze vom Boden abhebt, bis der Fuß wieder mit der Ferse auf dem Boden aufsetzt) einteilt, kann von dem Referenzschaltzeitpunkt mittels des Mikroprozessors jede einzelne Gangphase exakt bestimmt werden, um ggf. eine Muskelstimulation auszulösen. Es sind bewusst „etwa-Beträge“ genannt, da sich diese Werte von Person zu Person geringfügig voneinander unterscheiden können, so dass auf die „etwa-Beträge“ als Durchschnittswert zurückgegriffen wird.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der Mikroprozessor der Auswerteeinheit zum Ermitteln des fest definierten Referenzschaltzeitpunktes zum Auslösen der Muskelstimulation basierend auf den Informationen der positiven Schwungrichtung des Unterschenkels, nämlich in Extensionsrichtung, einerseits und einer Winkelgeschwindigkeit von ω = 0 andererseits programmiert. So können ausgehend von dem ermittelten Zeitpunkt, in der sich die Ferse unmittelbar vor dem Fersenkontakt am Boden, der so genannten „Initial Stance Phase“, befindet, alle Zeitpunkte der einzelnen Gangphasen in einem typischen Gangzyklus für den nächsten Schritt ermittelt werden, die als Schaltzeitpunkt der elektrischen Muskelstimulation verwendet werden können.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel zusätzlich einen Beschleunigungssensor umfasst, der zum Kalibrieren des Gyroskops ausgebildet und eingerichtet ist. Mit dem Beschleunigungssensor kann die Ausrichtung, nämlich insbesondere die Schwungrichtung des Unterschenkels, exakt angegeben werden. Mit dem Beschleunigungssensor werden die Lage und Position des Gyroskops und damit dessen Ausrichtung ermittelt.
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Die Aufgabe wird auch durch eine eingangs genannte Orthese gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass die Orthese eine Einrichtung zur elektrischen Muskelstimulation nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
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Die sich aus der erfindungsgemäßen Orthese ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der Einrichtung, ausgebildet und eingerichtet zum Stimulieren von am physiologischen Gangbild eines Menschen beteiligten Muskeln, vorgetragen, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Passagen verwiesen wird.
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Vorteilhafterweise ist das den Gyroskopen umfassende Sensormittel dem Unterschenkelstützelement zugeordnet, und das Element zur elektrischen Muskelstimulation ist als Manschette, Bandage oder dergleichen zum Anbringen an der Wadenmuskulatur des Unterschenkels ausgebildet und eingerichtet. Mit dieser Ausbildung werden insbesondere die an der Abstoßphase des Fußes beteiligten Muskeln stimuliert, wodurch der die Einrichtung tragende Patient in die Vorwärtsbewegung beschleunigt wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Unterschenkelstützelement als Unterschenkelhabschale und das Fußstützelement als Fußschale ausgebildet ist, wobei das Fußstützelement und das Unterschenkelstützelement mittels eines Orthesengelenkes gelenkig miteinander verbunden sind. Mit dieser Ausbildung kann dem Unterschenkel gegenüber herkömmlichen Strümpfen oder Bandagen eine verbesserte Stützfunktion zur Verfügung gestellt werden, so dass die Muskelstimulation gezielter auf die Wadenmuskulatur und deren Schaltzeitpunkt gerichtet werden und zusammen mit der verbesserten Stützfunktion das Gangbild des Patienten optimiert werden kann.
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Vorzugsweise umfasst die Orthese zusätzlich ein Oberschenkelstützelement, das mittels eines Orthesengelenkes gelenkig mit dem Unterschenkelstützelement verbunden ist, wobei das Orthesengelenk ein Gelenkoberteil und ein gelenkig mit dem Gelenkoberteil verbundenes Gelenkunterteil sowie ein Sperrelement zum automatischen Entriegeln und Verriegeln des Orthesengelenkes in einer beliebigen Position umfasst, wobei das Orthesengelenk bezüglich der Verriegelung und Entriegelung mit dem Sensormittel der Einrichtung zur elektrischen Muskelstimulation steuerbar. Durch die Beinorthese insgesamt kann das Gangbild eines Patienten besonders gut stabilisiert und dem physiologischen Gangbild angenähert werden, da eine Kombination aus optimierter Stützung und optimierter Muskelstimulation gewährleistet ist. Durch das Gyroskop und die Auswerteeinheit kann einerseits für jede Gehgeschwindigkeit und jede Winkelstellung der Orthese sichergestellt werden, dass das Orthesengelenk bei einer Extension sicher verriegelbar ist, bevor eine Bodenberührung durch die Ferse stattgefunden hat. Anderseits kann durch das Gyroskop und die Auswerteeinheit der optimale Schaltzeitpunkt für die Muskelstimulation ermittelt werden, so dass parallel zur hohen Gangsicherheit auch eine hohe Unterstützung des physiologischen Gangbildes in allen Gangphasen sichergestellt ist.
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Weitere zweckmäßige und /oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Muskelstimulation, bei der das Sensormittel einerseits und das Element zur Muskelstimulation andererseits als separate Komponenten ausgebildet sind und lediglich über eine Signalleitung miteinander verbunden sind,
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2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Muskelstimulation, bei der das Sensormittel direkt dem Element zur Muskelstimulation zugeordnet ist,
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3 eine schematische Darstellung eines anatomischen Beins in Extensionsstellung, dem eine erste Ausführungsform einer Orthese für den Unterschenkel mit der Einrichtung gemäß der 1 und 2 zugeordnet ist,
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4 eine schematische Darstellung eines anatomischen Beins in Flexionsstellung, dem eine weitere Ausführungsform einer Orthese für den Unterschenkel mit der Einrichtung gemäß der 1 und 2 zugeordnet ist, und
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5 eine schematische Darstellung einer Orthese für das gesamte Bein in Flexionsstellung mit einem Orthesengelenk im Kniebereich und der Einrichtung zur elektrischen Muskelstimulation im Unterschenkelbereich, wobei das Sensormittel der Einrichtung zur elektrischen Muskelstimulation zusätzlich zur Verriegelung und Entriegelung des Orthesengelenks im Kniebereich unabhängig von der Neigung des Unterschenkels ausgebildet und eingerichtet sind.
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Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung dient zum Stimulieren der Wadenmuskulatur eines anatomischen menschlichen Beins. Selbstverständlich kann die Einrichtung auch zum Stimulieren anderer am physiologischen Gangbild beteiligter Muskeln sowie zur Stimulation tierischer Muskulatur eingesetzt werden. Die gezeigten Einrichtungen können als eigenständiges orthopädisches Hilfsmittel und/oder in Verbindung mit Orthesen und/oder Prothesen eingesetzt werden.
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Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung 10 ist zur elektrischen Muskelstimulation von am physiologischen Gangbild eines Menschen beteiligten Muskeln ausgebildet und eingerichtet und umfasst ein Element 11 zur elektrischen Muskelstimulation, ein Sensormittel 12 zum Erfassen von für die Muskelstimulation relevanten Informationen sowie eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 zum Auslösen der Muskelstimulation auf der Basis der durch das Sensormittel 12 erfassten Informationen.
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Diese Einrichtung 10 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Sensormittel 12 ein einzelnes Gyroskop 14 umfasst, das zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit ω einerseits und der Schwungrichtung in Extensionsrichtung und Flexionsrichtung andererseits des anatomischen Unterschenkels 15 des Menschen ausgebildet und eingerichtet ist und dadurch, dass die Einrichtung 10 eine Auswerteeinheit 16 mit einem Mikroprozessor zum Auswerten der vom Gyroskopen 14 gelieferten Informationen und zum Ermitteln eines definierten Schaltzeitpunktes für die Muskelstimulation auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit ω und der Schwungrichtung sowie zum Weiterleiten des ermittelten Schaltzeitpunktes an die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 umfasst.
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Solche Gyroskope 14 oder auch Kreiselsensoren sind präzise und zuverlässig bei der Messung der Winkelgeschwindigkeiten und der Ermittlung der Schwungrichtung des Unterschenkels 15, wenn sie dem Unterschenkel 15 frei von einer Relativbewegung zugeordnet sind. Mit anderen Worten liefert das am Unterschenkel 15 in irgendeiner Form, also direkt oder indirekt, befestigte Gyroskop 14 die Informationen, mit welcher Winkelgeschwindigkeit ω sich das Bein bzw. genauer der Unterschenkel 15 nach vorne in Extensionsrichtung oder nach hinten in Flexionsrichtung bewegt. Mit diesen Informationen lassen sich erfindungsgemäß mindestens ein, vorzugsweise jedoch mehrere Schaltzeitpunkte für die elektrische Muskelstimulation unterschiedlicher Muskeln und Muskelgruppen bestimmen.
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Die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Weiterbildungen stellen für sich betrachtet oder in Kombination miteinander bevorzugte Ausführungsformen dar. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Merkmale, die in den Ansprüchen und/oder der Beschreibung zusammengefasst oder in einer gemeinsamen Ausführungsform beschrieben sind, auch funktional eigenständig die weiter oben beschriebene Einrichtung 10 weiterbilden können.
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In der 1 ist eine Einrichtung 10 dargestellt, bei der das Element 11 zur Muskelstimulation eine mit Verschlusselementen 17 ausgestattete Manschette 18 ist. Das Element 11 kann aber auch ein Strumpf, eine Bandage oder jedes andere zur Muskelstimulation geeignete Hilfsmittel sein, das sich an die jeweilige Muskulatur anschmiegen kann. In der gezeigten Ausführungsform ist das Element 11 zur Anbringung an die Wadenmuskulatur eines menschlichen Unterschenkels 15 ausgebildet und eingerichtet. In anderen nicht explizit dargestellten Ausführungsformen kann das Element 11 auch zur Anbringung an die Gesäßmuskulatur, z.B. in Form einer Hose, an die Rumpfmuskulatur, z.B. in Form eines Shirts, oder an die Armmuskulatur, z.B. in Form einer Stulpe, ausgebildet und eingerichtet sein. Das Sensormittel 12 ist vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 19 angeordnet. In der bevorzugten Ausführung gemäß 1 sind die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13, das Gyroskop 14 und die Auswerteeinheit 16 in dem Gehäuse 19 angeordnet und mittels einer Verbindung 20, die kabelgebunden oder kabellos sein kann, mit dem Element 11 verbunden. Durch die Trennung der Komponenten, also des Gehäuses 19 mit den darin angeordneten Komponenten einerseits und des Elementes 11 andererseits, kann das Gehäuse 19 mit dem Sensormittel 12 unabhängig von der Ausbildung und Anbringung des Elementes 11 stets am Unterschenkel 15 positioniert werden, um die für die Steuerung und/oder Regelung des Elementes 11 notwendigen Informationen zu erfassen und zu ermitteln. Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist das Sensormittel 12, also die Steuerungs- und/oder Regelungseineit 13, das Gyroskop 14 und die Auswerteeinheit 16, integraler Bestandteil des Elementes 11. In beiden Ausführungsformen ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 mit die elektrische Stimulation auslösenden Mitteln 21 verbunden.
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Vorzugsweise ist der Mikroprozessor der Auswerteeinheit 16 zum Ermitteln eines fest definierten Referenzschaltzeitpunktes in der physiologischen Gangphase des Menschen sowie ausgehend vom Referenzschaltzeitpunkt zum Ermitteln weiterer Schaltzeitpunkte in unterschiedlichen Gangphasen eines Gangzyklus programmiert. Dazu weist der Mikroprozessor eine Software auf, mittels der aus den Informationen des Sensormittels 12 beliebige Schaltzeitpunkte für jeden am Gangbild beteiligten Muskel errechnet werden können. Anhand eines oder mehrerer spezieller Zeitpunkte des Gangzyklus kann mittels der Software eine Prognose für alle weiteren typischen Zeitpunkte der Gangphasen eines Gangzyklus errechnet werden und mindestens ein Element 11 zur Muskelstimulation, vorzugsweise jedoch mehrere Elemente 11 zur Muskelstimulation, die dann unterschiedliche Muskeln zum errechneten Schaltzeitpunkt stimulieren, angesteuert werden.
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Besonders bevorzugt ist der Mikroprozessor der Auswerteeinheit 16 zum Ermitteln des fest definierten Referenzschaltzeitpunktes zum Auslösen der Muskelstimulation basierend auf den Informationen der positiven Schwungrichtung des Unterschenkels, nämlich in Extensionsrichtung, einerseits und einer Winkelgeschwindigkeit von ω = 0 andererseits programmiert. Selbstverständlich kann der oder jeder Referenzschaltzeitpunkt auch auf der Basis anderer durch das Sensormittel 12 ermittelter Informationen errechnet werden.
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In den gezeigten Ausführungsformen umfasst das Sensormittel 12 zusätzlich und optional einen Beschleunigungssensor 22, der zum Kalibrieren des Gyroskops 14 ausgebildet und eingerichtet ist. Das Gyroskop 14 ist in jedem Fall im bestimmungsgemäßen Einsatz unterhalb des anatomischen Kniegelenks angeordnet. Bevorzugt ist auch der Beschleunigungssensor 22 unterhalb des anatomischen Kniegelenks angeordnet.
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In der 3 ist eine Einrichtung 10 zur elektrischen Muskelstimulation in Verbindung mit einer Orthese 23 dargestellt. Die Orthese 23 ist zum Unterstützen mindestens des anatomischen Unterschenkels 15 eines Menschen ausgebildet und eingerichtet und umfasst ein Unterschenkelstützelement 24 und ein Fußstützelement 24, das fest oder gelenkig mit dem Unterschenkelstützelement 24 verbunden ist. Diese Orthese 23 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Einrichtung 10 in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet und eingerichtet ist. In der gezeigten Darstellung sind die Stützelemente als einfache Schienen dargestellt. Die Stützelemente können aber auch als Halbschale oder Gitterstruktur oder dergleichen ausgebildet sein.
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Das das Gyroskop 14 umfassende Sensormittel 12 ist dem Unterschenkelstützelement 24 zugeordnet. Das Element 11 zur elektrischen Muskelstimulation ist als Manschette 18 zum Anbringen an der Wadenmuskulatur des Unterschenkels 15 ausgebildet und eingerichtet. In der 3 ist die Verbindung zwischen dem Unterschenkelstützelement 24 und dem Fußstützelement 25 starr ausgebildet. In der 4 ist zwischen dem Unterschenkelstützelement 24 und dem Fußstützelement 25 ein Orthesengelenk 26 zur gelenkigen Verbindung angeordnet.
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In der 5 ist eine Orthese 23 gezeigt, die zusätzlich ein Oberschenkelstützelement 27 umfasst, das mittels eines Orthesengelenkes 28 gelenkig mit dem Unterschenkelstützelement 24 verbunden ist. Das Orthesengelenk 28 umfasst ein Gelenkoberteil 29 und ein gelenkig mit dem Gelenkoberteil 29 verbundenes Gelenkunterteil 30 sowie ein nicht dargestelltes Sperrelement zum automatischen Entriegeln und Verriegeln des Orthesengelenkes 28 in einer beliebigen Position. Das Orthesengelenk 28 ist bezüglich der Verriegelung und Entriegelung mit dem Sensormittel 12 der Einrichtung 10 zur elektrischen Muskelstimulation steuerbar. Mit anderen Worten können die Informationen, die vom Gyroskop 14 erfasst und von der Auswerteinheit 16 ausgewertet werden, sowohl zum Ermitteln des optimalen Verriegelungs- und Entriegelungszeitpunkt für das Orthesengelenk 28 unabhängig von der Neigung des Unterschenkels 15 als auch zum Ermitteln eines definierten Schaltzeitpunktes für die Muskelstimulation verwendet werden, was eine kompakte und leicht handhabbare Unterstützung für den Patienten darstellt.
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In der Ausführungsform gemäß der 5 ist zusätzlich eine Bedieneinheit 31 vorgesehen. Mittels der Bedieneinheit 31 kann dem Patienten und/oder einem Orthetiker ein unmittelbarer und direkter Zugriff bzw. Eingriff in die Steuerung/Regelung ermöglicht werden.
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Mit der Einrichtung 10 und insbesondere der Orthese 23 kann beispielhaft das im Folgenden beschriebene Verfahren ausgeführt werden.
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Das Verfahren dient zur elektrischen Muskelstimulation von am physiologischen Gangbild eines Menschen beteiligten Muskeln mittels der Einrichtung 10 zur Muskelstimulation. Zunächst wird ein Schaltzeitpunkt für die Muskelstimulation mittels eines Sensormittels 12 ermittelt. Der ermittelte Schaltzeitpunkt wird an eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 weitergeleitet. Auf der Basis der durch das Sensormittel 12 erfassten Informationen wird mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 die Muskelstimulation ausgelöst, woraufhin die Muskeln mittels eines Elementes 11 zur elektrischen Muskelstimulation stimuliert werden.
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Bevorzugt werden die Winkelgeschwindigkeit ω und die Schwungrichtung in Extensionsrichtung und Flexionsrichtung des anatomischen Unterschenkels 15 des Menschen mittels eines Gyroskops 14 erfasst und auf der Basis der vom Gyroskopen 14 gelieferten Informationen wird mittels einer einen Mikroprozessor umfassenden Auswerteeinheit 16 ein definierter Schaltzeitpunkt für die elektrische Muskelstimulation ermittelt und an die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 13 weitergeleitet.
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Mittels des Mikroprozessors wird ein fest definierter Referenzschaltzeitpunkt in der physiologischen Gangphase des Menschen ermittelt. Ausgehend von diesem Referenzschaltzeitpunkt werden weitere Schaltzeitpunkte in unterschiedlichen Gangphasen eines Gangzyklus ermittelt. Bevorzugt wird der fest definierte Referenzschaltzeitpunkt auf der Basis der Informationen der positiven Schwungrichtung des Unterschenkels 15, nämlich in Extensionsrichtung, einerseits und der Winkelgeschwindigkeit von ω = 0 ermittelt. Über den Referenzschaltzeitpunkt und/oder die weiteren Schaltzeitpunkte werden insbesondere die Wadenmuskulatur und/oder weitere am physiologischen Gangbild beteiliget Muskeln, wie z.B. die Rumpfmuskulatur, die Gesäßmuskultur, die Armmuskulatur, elektrisch stimuliert.
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Wenn ein Gangzyklus (Ferse mit Bodenkontakt, Schwungphase, dieselbe Ferse mit Bodenkontakt) z.B. mit 100% angesetzt wird, und der Referenzschaltzeitpunkt bei ω = 0 in der Extensionsrichtung mit 0% angesetzt wird, kann mit der Kenntnis der Aufteilung eines Gangzyklus in 60% Standphase und 40% Schwungphase der weitere Schaltzeitpunkt für die Stimulation der Wadenmuskulatur ermittelt werden. Für eine andere Gangphase z.B. während der Schwungphase des Unterschenkels 15 könnte es hilfreich sein, die Rumpfmuskulatur zu stimulieren, um das Gleichgewicht bzw. die Balance besser halten zu können. Entsprechend kann ausgehend vom Referenzschaltscheitzeitpunkt nach 70% des Gangzyklus die Rumpfmuskulatur mit einem entsprechenden Element 11 zur Muskelstimulation angesteuert werden.
