DE102015207832A1 - Joint device for a hinge insert in bodies of living beings, in particular humans, for the endogenous support or replacement of natural joint movements and artificial joint - Google Patents
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Abstract
Um, wenn natürliche Gelenkbewegungen nur noch eingeschränkt bis gar nicht mehr funktionieren, z.B. durch Lähmung der muskulären Funktionen, die Unterstützung oder Ersetzung dieser natürlichen Gelenkbewegungen gegenüber bekannten Gelenkprothese zu verbessern und zu optimieren und zwar vorzugsweise soweit, damit eine zusätzliche Leistungssteigerung erreicht werden kann, wird eine Gelenkvorrichtung (GV) für einen Gelenkeinsatz in Körpern von Lebewesen, insbesondere Menschen, zum endogenen Unterstützen oder Ersetzen von natürlichen Gelenkbewegungen und ein Künstliches Gelenk vorgeschlagen, bei der bzw. bei dem zur Unterstützung oder Ersetzen der anatomischen, körpereigenen Gelenkbewegungen eine aktive endogene Gelenkbewegung erzeugt wird. Insbesondere durch die Miniaturisierung von Sensoren und Elektromagneten ist es möglich, Künstliche Gelenke "aktiv" zu gestalten, d.h. es wird durch eine beim Einsatz im Körper des Lebewesens mit Gelenkknochen des natürliche Gelenks eine gemeinsame Funktionseinheit bildende Gelenkvorrichtung (GV) eine aktive, auf elektromagnetische Kraftausübung auf Gelenkknochen basierende endogene Gelenkbewegung erzeugt, die die natürliche Gelenkbewegung unterstützt oder ersetzt.In order, if natural joint movements only limited or no longer work, e.g. By paralyzing the muscular functions to improve and optimize the support or replacement of these natural joint movements over known joint prosthesis, and preferably so far that an additional increase in performance can be achieved, a hinge device (GV) is used for a hinge insert in bodies of living beings, especially humans , proposed for endogenous support or replacement of natural joint movements and an artificial joint in which an active endogenous joint movement is generated to assist or replace the anatomical, body-own joint movements. In particular, through the miniaturization of sensors and electromagnets, it is possible to make Artificial Joints "active", i. A joint device (GV) forming a joint functional unit in the body of the living being with joint bones of the natural joint produces an active endogenous joint movement based on electromagnetic force exerted on joint bones which supports or replaces the natural joint movement.
Description
Gelenkvorrichtung für einen Gelenkeinsatz in Körpern von Lebewesen, insbesondere Menschen, zum endogenen Unterstützen oder Ersetzen von natürlichen Gelenkbewegungen und Künstliches Gelenk Joint device for a hinge insert in bodies of living beings, in particular humans, for the endogenous support or replacement of natural joint movements and artificial joint
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkvorrichtung für einen Gelenkeinsatz in Körpern von Lebewesen, insbesondere Menschen, zum endogenen Unterstützen oder Ersetzen von natürlichen Gelenkbewegungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a joint device for a joint insert in bodies of living beings, in particular humans, for the endogenous support or replacement of natural joint movements according to the preamble of
Zahlreiche Personengruppen benötigen heutzutage Künstliche Gelenke. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Insbesondere durch Arthrose, der häufigsten aller Gelenkerkrankungen, entsteht in vielen Fällen die Notwendigkeit Gelenke durch ein Implantat zu ersetzen. Am häufigsten betroffen sind Hände, Knie und Hüften, aber auch alle anderen Gelenke können befallen sein. Über drei Millionen Menschen haben allein in Deutschland bereits ein Künstliches Gelenk. Jährlich werden etwa 200.000 künstliche Hüftgelenke, 150.000 künstliche Kniegelenke sowie 12.000 künstliche Schultergelenke eingesetzt [vgl.
Weitere Ursachen können angeborene oder erworbene Fehlstellungen, rheumatische Erkrankungen oder seltenere Erkrankungen wie z.B. Hämophilie, Gicht oder Nekrose sein [
Künstliche Gelenke stellen aber nicht nur für bestimmte Gruppen von Menschen eine Erleichterung, Verbesserung von Lebensqualität und Alternative oder Ergänzung für das natürliche Gelenk dar, sondern können ganz generell in Körpern von Lebewesen zum Einsatz kommen. However, artificial joints are not only a relief, quality of life and alternative or supplement to the natural joint for certain groups of people, but can generally be used in the bodies of living things.
Alle künstlichen Gelenke oder Gelenkprothesen funktionieren derzeit "passiv", d.h. sie ersetzen den natürlichen Gelenkmechanismus, während der künstliche Gelenkmechanismus des Künstlichen Gelenkes jedoch weiterhin durch körpereigene Muskeln bewegt wird. All artificial joints or joint prostheses currently function "passively", i. they replace the natural joint mechanism, while the artificial joint mechanism of the artificial joint continues to be moved by the body's own muscles.
Eine typische Gelenkprothese im Knie des Menschen ist auf der Web-Seite
Bei der klassischen Gelenkprothese wird sowohl am Schienbein als auch am Oberschenkelknochen jeweils ein Gelenkstück, vorzugsweise aus Metall (es können aber auch andere Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften, was die Abriebfestig- und Steifigkeit betrifft, zum Einsatz kommen), in passender Form zum Gelenk angebracht und verankert. Ein erstes Gelenkstück, vorzugsweise im Fall des Kniegelenks ausgebildet als Gelenkrolle, wird dabei am Fuß des Oberschenkelknochens angebracht. Ein zweites Gelenkstück, vorzugsweise im Fall des Kniegelenks ausgebildet als Metallplateau, wird dabei auf dem Schienbeinkopf des Schienbeins verankert. Zwischen den beiden Gelenkstücken bzw. der Gelenkrolle und dem Metallplateau befindet sich ein als Gleitfläche ausgebildetes, an die Gelenkrolle und dem Metallplateau formmäßig angepasstes und vom Dämpf- und Reibverhalten für die Kniegelenkbewegung materialmäßig optimal ausgelegtes Gleitstück, um die Bewegung zu erleichtern. Die Bewegung des Kniegelenks wird (wenngleich in der Web-Seiten-Darstellung nicht explizit gezeigt) ausschließlich durch Muskelkraft erreicht. In the classical joint prosthesis, both the tibia and the femur are each a joint piece, preferably made of metal (but it can also be used other materials with comparable properties in terms of Abriebfestig- and stiffness, are used), mounted in a suitable form to the joint and anchored. A first joint piece, preferably in the case of the knee joint designed as a joint roller, is thereby attached to the foot of the femur. A second joint, preferably in the case of the knee joint formed as a metal plateau, is thereby anchored on the tibial head of the tibia. Between the two joint pieces or the joint roller and the metal plateau is designed as a sliding surface, to the joint roller and the metal plateau formally adapted and the damping and friction behavior for the knee joint movement material optimally designed slider to facilitate the movement. The movement of the knee joint is achieved (although not explicitly shown in the web pages illustration) exclusively by muscle power.
Vor diesem Hintergrund der "passiven" Funktionsweise des Gelenkmechanismus heutiger Künstlicher Gelenke fokussiert sich die Forschung und praxisnahe Anwendung von Künstlichen Gelenken auf die Verbesserung und Weiterentwicklung dieser "passiven" Gelenkmechanismen, so z.B. in der Weise, um deren Lebensdauer zu erhöhen und medizinisch-operative Eingriffe zum Ersetzen der künstlichen Gelenke überflüssig zu machen. Against this background of the "passive" functioning of the articulation mechanism of today's artificial joints, the research and practical application of artificial joints focuses on the improvement and further development of these "passive" joint mechanisms, e.g. in such a way as to increase their lifespan and to render unnecessary medical-surgical interventions for the replacement of the artificial joints.
Ein weiterer Fokus bestand bisher in der Entwicklung von äußeren Stütz- und Bewegungsstrukturen, sogenannten Exoskeletten, die bisher insbesondere bei gelähmten Menschen, im industriellen Bereich und im rüstungsnahen Bereich eingesetzt wurden. A further focus has been on the development of external support and movement structures, so-called exoskeletons, which have been used in particular in paralyzed people, in the industrial sector and in the armaments-related area.
Beispiele für den medizinischen Einsatz sind unter anderem das "ReWalk-Exosklett" [vgl.
Beispiele aus dem militärischen Bereich sind der "Lockheed Hulc" [vgl.
Beispiel für industrielle Anwendungen ist u.a. der "Panasonic Power Loader" [vgl.
Großer Nachteil bisheriger Exoskelette ist, dass Sie ein hohes Gewicht haben, sehr sperrig sind und so die Bewegungsfreiheit einschränken. Darüber hinaus wirken die Kräfte bei Exoskeletten nur indirekt von außen und nicht direkt innerhalb des Gelenks. The big disadvantage of previous exoskeletons is that they have a high weight, are very bulky and thus restrict the freedom of movement. In addition, exoskeleton forces act only indirectly from the outside and not directly within the joint.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Gelenkvorrichtung für einen Gelenkeinsatz in Körpern von Lebewesen, insbesondere Menschen, zum endogenen Unterstützen oder Ersetzen von natürlichen Gelenkbewegungen und ein Künstliches Gelenk anzugeben, bei der bzw. bei dem, wenn die natürlichen – d.h. die anatomischen, körpereigenen – Gelenkbewegungen nur noch eingeschränkt bis gar nicht mehr funktionieren, z.B. durch Lähmung der muskulären Funktionen, die Unterstützung oder Ersetzung der natürlichen Gelenkbewegungen gegenüber bekannten Gelenkprothese verbessert und optimiert wird und zwar vorzugsweise soweit, um eine zusätzliche Leistungssteigerung zu ermöglichen. The object underlying the invention is to provide a hinge device for a hinge insert in living bodies, in particular humans, for the endogenous support or replacement of natural joint movements and an artificial joint in which, when the natural - i. the anatomical, body-own - joint movements only limited to no longer work, e.g. by paralysis of the muscular functions, the support or replacement of the natural joint movements over known joint prosthesis is improved and optimized, and preferably so far as to allow an additional increase in performance.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved on the basis of the device defined in the preamble of
Darüber hinaus wird die Aufgabe wird durch ein Künstliches Gelenk gemäß dem Patentanspruch 11 gelöst. In addition, the object is achieved by an artificial joint according to the patent claim 11.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Idee besteht darin, eine Gelenkvorrichtung für einen Gelenkeinsatz in Körpern von Lebewesen, insbesondere Menschen, zum endogenen Unterstützen oder Ersetzen von natürlichen (d.h. anatomischen, körpereigenen) Gelenkbewegungen und ein Künstliches Gelenk zu schaffen, bei der bzw. bei dem zur Unterstützung oder Ersetzen der anatomischen, körpereigenen Gelenkbewegungen eine aktive endogene Gelenkbewegung erzeugt wird. Eine derartig "aktiv" gestaltete Vorrichtung und ein derartig "aktiv" gestalteten Künstlichen Gelenk, bei der bzw. bei dem natürliche Bewegungen unterstützt oder komplett ersetzt werden, könnte insbesondere bei Patienten (Mensch und Tier) hilfreich sein, deren muskuläre Funktionen stark eingeschränkt sind (z.B. durch Lähmung), aber auch bei nicht eingeschränkten Patienten oder Exoskeletten zu enormen Leistungssteigerungen führen (z.B. Militär, industrielle Anwendungen). The idea underlying the invention is to provide a hinge device for a hinge insert in bodies of living beings, in particular humans, for the endogenous support or replacement of natural (ie anatomical, body-own) joint movements and an artificial joint, in or for the support or replacing the anatomical, body-own joint movements an active endogenous joint movement is generated. Such an "active" designed device and such an "active" designed artificial joint in which natural movements are supported or completely replaced could be particularly helpful in patients (human and animal) whose muscular functions are severely limited ( eg by paralysis), but also in non-restricted patients or exoskeletons lead to enormous performance increases (eg military, industrial applications).
Um die Bewegung von Gelenken in Körpern von Lebewesen zu erleichtern, wird ein (zu bisher bekannten Künstlichen Gelenken alternatives) Künstliches Gelenk, vorzugsweise für das Knie von Menschen und/oder Tieren, vorgeschlagen. Insbesondere durch die Miniaturisierung von Sensoren ist es möglich, Künstliche Gelenke "aktiv" zu gestalten, d.h. es wird durch eine mit dem natürlichen Gelenkknochen eine gemeinsame Funktionseinheit bildende Gelenkvorrichtung eine aktive, auf elektromagnetische Kraftausübung in Gelenkknochen basierende endogene Gelenkbewegung erzeugt, die die natürliche Gelenkbewegung unterstützt oder ersetzt. Die vorgeschlagene Gelenkvorrichtung enthält hierfür gemäß dem Anspruch 1 folgende Komponenten
- a. Eine Gelenkprothese mit Prothesestücken, die mit Gelenkknochen des natürlichen Gelenkes verbunden wird bzw. werden;
- b. Ein erstes Prothesestück mit einer in Bezug auf den zugeordneten Gelenkknochen diametralen, im Wesentlichen in Längsrichtung des Gelenkknochens ausgeprägten Magnetisierung;
- c. Ein zweites als ein Miniatur-Elektromagnet ausgebildetes Prothesestück mit einer in Bezug auf den zugeordneten Gelenkknochen im Wesentlichen in axialer Richtung Elektro-Magnetisierung, der mit dem ersten Prothesestück die elektromagnetische Kraft ausübt und vorzugsweise (vgl. Anspruch 8) zur Elektrizitätsversorgung, z.B. Stromversorgung, mit einer primär- oder sekundärzellenbasierten Batterie verbindbar ist (diese Versorgung kann entweder körperendogen oder körperexogen erfolgen);
- d. eine Steuerungseinheit zur körperendogenen und/oder körperexogenen Ansteuerung des Miniatur-Elektromagneten;
- e. ein Gleitelement als Gleitfläche der Prothesestücke bei der aktiven, endogenen Gelenkbewegung.
- a. A joint prosthesis with prosthetic pieces that is connected to joint bones of the natural joint;
- b. A first prosthesis piece with a diametrical in relation to the associated joint bone, substantially pronounced in the longitudinal direction of the joint bone magnetization;
- c. A second designed as a miniature electromagnet prosthesis piece with respect to the associated joint bone substantially in the axial direction of electro-magnetization, which exerts the electromagnetic force with the first prosthesis piece and preferably (see claim 8) for electricity supply, eg power supply, with can be connected to a primary or secondary cell-based battery (this supply can be either body endogenous or exogenous to the body);
- d. a control unit for body-endogenous and / or body-exogenous control of the miniature electromagnet;
- e. a sliding element as a sliding surface of the prosthetic pieces in active, endogenous joint movement.
Die Hauptvorteile des vorgeschlagenen Künstlichen Gelenks mit der hierfür vorgesehenen Gelenkvorrichtung sind:
- 1) Die Bewegung von Lebewesen (z.B. Mensch oder Tier) mit Bewegungseinschränkung wird erleichtert.
- 2) Im industriellen oder militärischen Umfeld kann durch eine solche Vorrichtung eine deutliche Einsparung an Muskelkraft und somit eine längere Ausdauer erreicht werden.
- 3) Im Vergleich zu den eingangs erwähnten exogenen Lösungen (z.B. Exoskeletten) ist die vorgeschlagene Gelenkvorrichtung, gegebenenfalls mit Ausnahme der Stromversorgung, nicht sichtbar.
- 1) The movement of living beings (eg human or animal) with movement restriction is facilitated.
- 2) In industrial or military environment can be achieved by such a device a significant saving in muscle strength and thus a longer endurance.
- 3) Compared to the exogenous solutions mentioned at the outset (exoskeletons, for example), the proposed joint device, if appropriate with the exception of the power supply, is not visible.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments are specified in the subclaims.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung aus der Vielzahl möglicher Ausführungsbeispiele [z.B. für unterschiedliche Gelenkformen bei Lebewesen, insbesondere Menschen, (z.B. Kugelgelenk, Ellipsoidgelenk, Sattelgelenk, Scharniergelenk, Roll-, Rad- oder Zapfengelenk, Drehgelenk und/oder Kondylengelenk) und/oder andere physikalischtechnische Arten der aktiven Unterstützung/Ersetzung des natürlichen Gelenkmechanismus] anhand des menschlichen Kniegelenks (Kondylengelenk) gemäß der
Mit anderen Worten: Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung lässt sich aufgrund der korrespondierenden Figurenbeschreibung für jedermann in beliebiger Weise auf andere vorstellbare Ausführungsbeispiele, z.B. die vorstehend angedeuteten Alternativen, anwenden. In other words, the embodiment of the invention described below can be explained in any way to other conceivable embodiments, e.g. the alternatives indicated above apply.
Eine weitere Besonderheit des Kniegelenks KG ist, dass im Kniekehlengelenk zwischen den Gelenkflächen GFL des Oberschenkelknochens OSK und des Schienbeins SBE noch ein weiteres Knorpelgebilde vorhanden ist, das als Meniskus MK bezeichnet wird. Der Meniskus MK besteht gemäß der Darstellung in der
Während beim Kniescheibengelenk KSG durch den Einbau der Kniescheibe KS in Oberschenkelmuskulatur OSM und einem Kniescheibenband KSB als unterer Fortsatz der Oberschenkelmuskulatur OSM die Gelenkflächen GFL der Kniescheibe KS und des Oberschenkelknochens OSK mehr oder weniger passgenau gegenüberstehen, ist ein solches passgenaues Gegenüberstehen der Gelenkflächen GFL des Oberschenkelknochens OSK und des Schienbeins SBE im Kniekehlengelenk KKG nicht gegeben. Ohne den Meniskus MK bzw. die Menisken IMK, AMK zwischen den Gelenkflächen GLF des Oberschenkelknochens OSK und des Schienbeins SBE würde ganz generell und insbesondere bei der Gleit- und Rollbewegung der Gelenkflächen GLF eine ungleichmäßige Druckverteilung zwischen den Gelenkknochen GK existieren. Durch den Meniskus MK im Kniekehlengelenk KKG wird dieses jedoch in der Regel eliminiert. While in the patella joint KSG by fitting the kneecap KS in thigh muscles OSM and a patella band KSB as a lower extension of the thigh muscles OSM the articular surfaces GFL of the patella KS and the femur OSK more or less accurately fit, such a precisely juxtaposed facing the articular surfaces GFL of the femur OSK and the tibia SBE in the popliteal joint KKG not given. Without the meniscus MK or the menisci IMK, AMK between the articular surfaces GLF of the thigh bone OSK and the tibia SBE, an uneven pressure distribution between the joint bones GK would exist quite generally, and in particular during the sliding and rolling movement of the articular surfaces GLF. However, the meniscus MK in the popliteal joint KKG usually eliminates it.
Neben dem Herstellen einer gleichmäßigen Druckverteilung zwischen den Gelenkflächen GFL dient der Meniskus MK, IMK, AMK zusätzlich noch als Stoßdämpfer bei einer Belastung des Kniekehlengelenks KKG bzw. des Kniegelenks KG, insbesondere durch Bewegung des menschlichen Körpers. Darüber hinaus trägt der Meniskus MK, IMK, AMK zur Stabilisierung des Kniekehlengelenks KKG und somit des Kniegelenks KG insgesamt bei. Für die Stabilisation des Kniegelenks KG sind neben dem Meniskus MK bzw. den Menisken IMK, AMK noch die das Kniegelenk KG umspannende/-gebende Muskulatur sowie mehrere Bänder neben dem bereits erwähnten Kniescheibenband KSB verantwortlich. Zu diesen Bändern zählen insbesondere – wie in der
Bei einem derartig, wie in den
Die Erzeugung von natürlichen Gelenkbewegungen, z.B. in dem Kniegelenk KG in den
Gemäß der Darstellung in der
Neben der Gelenkprothese GPT und der Anordnung zur Elektromagnetischen Krafterzeugung AEMK enthält die Gelenkvorrichtung GV noch eine Steuerungseinheit STE, die zur Steuerung des Miniatur-Elektromagneten MEM mit diesem verbunden ist. Die Steuerungseinheit STE befindet sich vorzugsweise in der Nähe des im Kniegelenk eingebrachten Miniatur-Elektromagneten MEM (vgl.
Bevor im Weiteren auf die detaillierte prinzipielle Wirkungsweise der Gelenkvorrichtung GV eingegangen wird, soll nachfolgend zunächst einmal der Aufbau der Steuerungseinheit STE und der Anordnung zur Elektromagnetischen Krafterzeugung AEMK beschrieben werden. Before discussing the detailed principle of operation of the joint device GV, the construction of the control unit STE and the arrangement for the electromagnetic force generation AEMK will first of all be described below.
Zentrale Komponente der Steuerungseinheit STE ist ein Mikroprozessor MIP, der jeweils eine bidirektionale Verbindung zu einem Radio Frequency Interface (RF-Interface) RFI, zu mindestens einem Input/Output-Interface (I/O-Interface) IOI, vorzugsweise aber zwei I/O-Interfaces – ein erstes I/O-Interface IOI1 und ein zweites I/O-Interface IOI2 – und zu einer Programmier-Schnittstelle PSS aufweist. Über das I/O-Interface IOI bzw. das erste I/O-Interface IOI1 ist der Mikroprozessor MIP der Steuerungseinheit STE mit der Anordnung zur Elektromagnetischen Krafterzeugung AEMK bidirektional verbunden. Central component of the control unit STE is a microprocessor MIP, each having a bidirectional connection to a radio frequency interface (RF interface) RFI, at least one input / output interface (I / O interface) IOI, but preferably two I / O Interfaces - a first I / O interface IOI1 and a second I / O interface IOI2 - and to a programming interface PSS has. The microprocessor MIP of the control unit STE is bidirectionally connected to the arrangement for electromagnetic force generation AEMK via the I / O interface IOI or the first I / O interface IOI1.
Bei dem Prinzip der Elektromagnetischen Krafterzeugung wird die Kraft durch magnetisches Abstoßen oder Anziehen erzeugt. Die Anordnung zur Elektromagnetischen Krafterzeugung AEMK weist zu diesem Zweck zum einen ein Magnetteil MGT, das eine im Wesentlichen in Längsrichtung (wie in der
Sowohl die Steuerungseinheit STE als auch der Miniatur-Elektromagnet MEM werden für den jeweiligen Betrieb von einer Batterie BAT mit elektrischer Energie, d.h. mit Strom, versorgt. Die Batterie BAT funktioniert vorzugsweise primär- oder sekundärzellenbasiert und ist entweder innerhalb oder außerhalb des menschlichen Körpers angeordnet oder angebracht. Bei der Anordnung der Batterie BAT innerhalb des Körpers ist diese beispielsweise an dem Gelenkknochen GK, z.B. dem Schienbein SBE, wie in der
Bei der Anbringung außerhalb des Körpers kann sich die Batterie BAT beispielsweise an einem Gürtel, der um die Hüfte des Menschen gelegt ist, angebracht sein. For example, when attached externally to the body, the battery BAT may be attached to a belt around the waist of the human.
Damit nun in dem in den Körper des Menschen eingebrachten Künstlichen Kniegelenk KÜKG die natürlichen Kniegelenkbewegungen durch die Gelenkvorrichtung GV endogen unterstützt oder ersetzt werden können, muss der Mikroprozessor MIP der Steuerungseinheit STE zur Steuerung des Miniatur-Elektromagneten MEM durch impulsbasierte Steuerbefehle (Impulse) angesteuert werden. Dabei werden (die bereits vorstehend) erwähnten Steuerungskommandos zur Steuerung des Miniatur-Elektromagneten MEM erzeugt und ausgegeben. Diese impulsbasierte Steuerung erfolgt vorzugsweise durch zumindest eine der nachfolgenden Arten von Impulsgebung:
- 1. Steuerung durch eine körperendogene Impulsgebung, bei der die Steuerungseinheit STE bzw. der Mikroprozessor MIP über das I/O-Interface IOI bzw. das zweite I/O-Interface IOI2 mit mindestens einem Elektromyographie-Sensor EMGS und/oder mindestens einem Gehirnstrom-Sensor GSS, die jeweils für die Steuerung der endogenen Kniegelenkbewegungen bestimmte körpereigene Impulse erfassen, verbunden ist.
- 2. Steuerung durch eine manuelle, körpereigene und -exogene Impulsgebung, bei der die Steuerungseinheit STE bzw. der Mikroprozessor MIP über das I/O-Interface IOI bzw. das zweite I/O-Interface IOI2 elektromechanisch mit einer manuell von einem Menschen, dem die Gelenkvorrichtung GV implantiert worden ist, bedienbaren, Impulse auslösenden Bedieneinrichtung BDE verbunden ist. Die Bedieneinrichtung BDE ist dabei vorzugsweise derart am Körper des Menschen angebracht, dass dieser durch einfache Handbedienung das Aussenden von Impulsen durch die Bedieneinrichtung BDE auslösen kann. Vorstellbar ist aber auch (wie in der
3 dargestellt), dass die Bedieneinrichtung BDE z.B. um die Hüfte des Menschen befestigt ist. - 3. Steuerung durch eine externe, körperfremde und -exogene Impulsgebung, bei der die Steuerungseinheit STE bzw. der Mikroprozessor MIP über das RF-Interface RFI mit einem Fernsteuergerät FSG zur Aussendung ferngesteuerter Impulse an die Steuerungseinheit STE drahtlos verbunden ist.
- 4. Steuerung durch eine automatisierte, auf die körpereigenen Gelenkbewegungen angepasste Impulsgebung, bei der die Steuerungseinheit STE bzw. der Mikroprozessor MIP über die Programmier-Schnittstelle PSS derart programmierbar ist, dass, wenn ein Mensch, dem die Gelenkvorrichtung GV implantiert worden ist, der das natürliche Kniegelenk KG noch ganz leicht bewegen kann und somit noch eine initiale Bewegung des Körpers schafft, durch entsprechendes Programm-basiertes Ansteuern des Miniatur-Elektromagneten MEM die aktive unterstützende endogene Kniegelenkbewegung gestartet wird.
- 1. Control by a body-endogenous pulse, in which the control unit STE or the microprocessor MIP via the I / O interface IOI or the second I / O interface IOI2 with at least one electromyography sensor EMGS and / or at least one brain power Sensor GSS, each of which detects the body's own impulses for the control of the endogenous knee joint movements, is connected.
- 2. Control by a manual, endogenous and exogenous pulse, in which the control unit STE or the microprocessor MIP via the I / O interface IOI and the second I / O interface IOI2 electromechanically with a manually by a human, the the joint device GV has been implanted, operable, pulse-triggering control device BDE is connected. The operating device BDE is preferably attached to the human body in such a way that it can trigger the emission of pulses by the operating device BDE by simple manual operation. But it is also conceivable (as in the
3 shown) that the control device BDE is attached, for example, around the waist of the person. - 3. Control by an external, exogenous and exogenous pulse, in which the control unit STE or the microprocessor MIP is wirelessly connected via the RF interface RFI with a remote control unit FSG for transmitting remote-controlled pulses to the control unit STE wirelessly.
- 4. Control by an automated, adapted to the body's joint movements pulse, in which the control unit STE or the microprocessor MIP via the programming interface PSS is programmable such that, if a person, the joint device GV has been implanted, the natural knee joint KG still can move quite easily and thus still creates an initial movement of the body, by appropriate program-based driving the miniature electromagnet MEM, the active supporting endogenous knee joint movement is started.
Des Weiteren weist die Gelenkprothese GPT ein zweites Prothesestück PTS2 auf, das vorzugsweise als Metall-Gelenkplateau ausgebildet ist, den als Gelenkfläche ausgebildeten, mit der Knorpelschicht bedeckten Gelenkfortsatz des Schienbeins SBE in dem Kniekehlengelenk KKG vollständig ersetzt (vgl. die
Die Magnetisierungen der Prothesestücke PTS1, PTS2 – beim ersten Prothesestück PTS1 die Magnetisierung MGT und beim zweiten Prothesestück PTS2 die vom Miniatur-Elektromagneten MEM erzeugte Elektro-Magnetisierung – erfolgen mit invertierter Polarität, so dass bei der aktiven endogenen Gelenkbewegung die zugeordneten Gelenkknochen GK, OSK, SBE sich gleichzeitig, bewegungsrichtungsunabhängig (vgl.
Auf diese Weise entstehen auf den Gelenkknochen GK, dem Oberschenkelknochen OSK und dem Schienbein SBE, neue modifizierte Künstliche Gelenkflächen KGFL. Zwischen diesen beiden Künstlichen Gelenkflächen KGFL am Fuß des Oberschenkelknochens OSK und am Schienbeinkopf des Schienbeins SBE wird jetzt eine weitere zusätzliche Komponente der Gelenkvorrichtung GV ein Gleitelement GLE eingebracht, das, wenn die beiden Prothesestücke PTS1, PTS2 mit den Gelenkknochen GK, OSK, SBE verbunden und/oder in diesem verankert sind, zwischen den Prothesestücken PTS1, PTS2 derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es als Gleitfläche der Prothesestücke PTS1, PTS2 dient. In this way, on the joint bone GK, the femur OSK and the tibia SBE, new modified articular articular surfaces KGFL. Between these two artificial joint surfaces KGFL at the foot of the thigh bone OSK and the tibial head of the tibia SBE now another additional component of the joint device GV is introduced a sliding element GLE, which, when the two prosthetic pieces PTS1, PTS2 connected to the joint bone GK, OSK, SBE and / are anchored in this, between the prosthetic pieces PTS1, PTS2 arranged and designed such that it serves as a sliding surface of the prosthesis pieces PTS1, PTS2.
Wie bereits bei der Beschreibung der
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- vgl. http://www.asklepios.com/orthopaediehamburgwest_Kniegelenk.Asklepios [0004] see. http://www.asklepios.com/orthopaediehamburgwest_Kniegelenk.Asklepios [0004]
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- vgl. http://www.army-technology.com/projects/raytheon-xos-2-exoskeleton-us/ [0012] see. http://www.army-technology.com/projects/raytheon-xos-2-exoskeleton-us/ [0012]
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