DE102019117909A1

DE102019117909A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der aufbringbaren Muskelkraft von jeweils als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskeln oder Muskelgruppen

Info

Publication number: DE102019117909A1
Application number: DE102019117909.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der aufbringbaren Kraft von als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskelgruppen.zur Bestimmung der Muskelkraft mindestens ein Zug- und Druckkraftsensor (11) vorgesehen ist, der in Einbaulage axial zwischen zwei diametral angeordneten Haltemitteln (12, 13) eingespannt ist und hierdurch die unterschiedlichen Muskelkräfte bei einer Innenration und/oder Außenrotation der endsprechenden Muskelgruppe erfasst

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der aufbringbaren Muskelkraft von jeweils als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskeln oder Muskelgruppen umfassend mindestens einen Zug- und Druckkraftsensor.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung zur Bestimmung der aufbringbaren Muskelkraft von jeweils als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskeln oder Muskelgruppen eines Verwenders.
Dargestellt wird die vorliegende Erfindung am Beispiel des Impingement-Syndroms des Schultergelenkes.
Beim Menschen ist naturgemäß der Freiraum zwischen dem Oberarmkopf und dem Schulterdach (Akromion) sehr eng. Bei einen Impingement-Sydrom kommt es zu einer Einengung dieses Raumes in dem Sehnen verlaufen und Schleimbeutel liegen. In der Folge werden diese Sehnen und Schleimbeutel durch die höhere Druckbelastung (Impingement) chronisch gereizt. Es entstehen Schmerzen, die zur Bewegungseinschränkung und letztlich zur Schultersteife führen können.
Für den korrekten Abstand zwischen Schulterdach und Oberarmkopf (ca. 10 mm) sind Muskelgruppen zuständig mit denen beim Menschen die Innen-und Außenrotation des Oberarms durchgeführt werden kann. Diese Muskeln drehen also den Oberarm nach innen (zum Körper hin) oder außen (vom Körper weg). Diese Muskeln zentrieren darüber hinaus den Oberarmkopf in der Gelenkpfanne und ziehen dabei gleichzeitig den Oberarmkopf nach unten sorgen somit dafür, dass der notwendige Abstand von ca. 10 mm zwischen Oberarmkopf und Gelenkpfanne eingehalten wird und der Oberarmkopf eben gerade nicht ständig die zwischen Oberarmkopf und Schulterdach verlaufenden Strukturen wie Sehnen und Schleimbeutel reizt.
Werden diese Muskelgruppen geschädigt, überlastet oder zu wenig eingesetzt, rutscht der Oberarmkopf nach oben und drückt auf die dort verlaufenden Sehnen und Schleimbeutel. Es kommt zum sogenannten Impingement-Syndrom oder auch Enge-Syndrom.
Das Impingement-Syndrom ist häufig und tritt im zunehmenden Alter vermehrt auf. Aber auch jüngere Menschen können darunter leiden. Oft ist dann eine einseitige Belastung der Muskulatur, wie z.B. dauerhaftes Überkopfarbeiten oder Überkopfsportarten, der Grund. Zu den verschleißbedingten Veränderungen gehören Knochensporne am Schulterdach, Verdickungen am Schultereckgelenk durch eine Arthrose oder aber eine chronische Reizung des Schleimbeutels, der sich dann entzündlich verdickt. In allen Fällen kommt es zu einer Enge zwischen dem Schulterdach und dem Oberarmkopf, so dass sich bei der Armhebung nach vorn und zur Seite die Sehne und der Schleimbeutel einklemmen und die Schmerzen auslösen.
Nach dem Stand der Technik wird ein Impingement-Syndrom konservativ mit schmerzlindernden und entzündungshemmenden Medikamenten (nicht-steroidalen oder steroidalen) Antirheumatika und Krankengymnastik mit ggf. begleitender Strom- oder Ultraschalltherapie behandelt. Der wichtigste Baustein dieser Therapie ist die regelmäßige Physiotherapie, die die Patienten täglich durchführen. Ziel der Physiotherapie ist es, die Muskelgruppen der Schulter zu kräftigen, die den Oberarmkopf nach unten ziehen und so wieder Platz unter dem Schulterdach schaffen. Zudem soll die eingeschränkte Beweglichkeit wiederhergestellt werden und falsche Bewegungsmuster, die sich häufig durch die langen Schmerzen entwickelt haben, abtrainiert werden.
Bei anhaltenden oder sehr starken Beschwerden, trotz der genannten Maßnahmen, kann es hilfreich sein, in den entzündeten Schleimbeutel im Subacromialraum ein Schmerzmittel (lokales Betäubungsmittel) mit etwas Kortison zu spritzen, um eine schnelle Verminderung der Schmerzen zu erreichen. Die Wirkung von Kortison ist entzündungshemmend und kann über mehrere Wochen zu Beschwerdefreiheit, bzw. Beschwerdelinderung führen. Kortison wirkt aber nur vorübergehend und kann nicht beliebig oft gespritzt werden. Daher muss auch nach einer Spritze eine intensive Physiotherapie durchgeführt werden.
All diese Maßnahmen haben sich zwar bewährt, sind aber mit dem Nachteil behaftet, dass entweder langwierige Muskeltests durchgeführt werden müssen, um dann ungefähr eine Information über den aktuellen Zustand der Muskulatur zu erhalten, oder es müssen wegen einer mangelhaften Zustandsbeschreibung der Muskulatur invasive Maßnahmen ergriffen werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen mit der ein Anwender leicht, schnell und kostengünstig den Trainingszustand von agonistisch und antagonistisch wirkenden Muskelgruppen feststellen kann.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist zur Bestimmung der Muskelkraft mindestens ein Zug- und Druckkraftsensor vorgesehen, der in Einbaulage axial zwischen zwei diametral angeordneten Haltemitteln eingespannt ist und hierdurch die unterschiedlichen Muskelkräfte bei einer Innenration und/oder Außenrotation der endsprechenden Muskelgruppe erfassbar ist.
Hierdurch ist es möglich, dass das individuelle Verhältnis von Agonisten und Antagonisten festgestellt werden kann. Da die Innenrotation eines Muskels immer kräftiger als die Außenrotation ist, kommt es darauf an, dass die Muskelgruppen für die Innen- und Au-ßenrotation unterschiedlich gekräftigt werden. Durch das Messen des individuellen Kräfteverhältnisses kann infolge dessen eine notwendige gezielte Kräftigung der entsprechenden Muskelgruppe erkannt und eingeleitet werden. Als Folge hiervon können die Muskeln den bereits oben beschriebenen Oberarmkopf wieder in der Gelenkpfanne zentrieren und nach unten ziehen. Bei den Übungen muss die Innendrehung oder Außendrehung des Armes immer bei beidseits angelegten Oberarmen und rechtwinklig fixierten Unterarmen erfolgen.
Da bei der beschriebenen Vorrichtung jeweils nur die Summe der Kräfte beider Arme bei der Innen oder Außenrotation bestimmt wird, ist eine seitenbestimmte Messung dann möglich, wenn auf der gesunden Seite der Unterarm im Ellbogengelenkt rechtwinklig fixiert und der Oberarm am Körper anliegt.
Es wird somit eine Vorrichtung zur exakteren Zentrierung des Oberarmkopfes in der Gelenkpfanne bei gleichzeitiger Stärkung der nach unten ziehenden Kräfte bei Ungleichgewicht oder Schwächung der Muskeln für die Innenrotation und/oder der Muskeln für die Außenrotation geschaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, können dem Zug- und Druckkraftsensor Anschlussmittel zugeordnet sein über die er mit einem Datenkabel oder einer USB-Schnittstelle oder einer W-LAN-Verbindung mit einer Rechnereinheit verbunden werden kann, sodass hierüber die vom Zug- und Druckkraft-Sensor erfassten Messdaten von den unterschiedlichen Muskelkräften (von Agonisten und Antagonisten) über das Datenkabel oder die USB-Schnittstelle oder der W-LAN-Verbindung auf die Rechnereinheit übertragen werden können. Durch das Datenlogging können über einen langen Zeitraum die Trainingsfortschritte bzw. der Muskelaufbau und Kräftigung verfolgt werden. Dabei kann der Trainingserfolg sowohl durch eine Visualisierung über eine graphische Darstellung, als auch über eine reine Datenreihe oder einer Kombination aus beidem erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Energieversorgung über die USB Schnittstelle erfolgt und somit das Kräfteverhältnis von Agonisten und Antagonisten unabhängig von einer zusätzlichen Energieversorgung erfolgen kann. Die Messergebnisse können sodann beispielsweise auf einem Klapprechner (Laptop) übertragen und dargestellt werden. Hierdurch wird eine hochmobile Messeinheit geschaffen, die es einem Verwender erlaubt, quasi überall und unabhängig den Ist-Zustand von Agonisten und Antagonisten zu ermitteln und entsprechende Übungen zur muskulären Zentrierung von einem Gelenkkopf in einer entsprechenden Gelenkpfanne an einem Patienten durchzuführen. Der Anschluss an den PC oder dem Laptop kann z.B. über eine GSV-3USB Schnittstelle erfolgen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass in axialer Einbaulage des Zug- und Druckkraftsensors fluchtend zueinander ausgerichtet Gewindestangen angeordnet sind, die mit den Haltemitteln in Wirkverbindung gebracht werden können. In vorteilhafter Weise ist hierdurch ein schneller Austausch von unterschiedlichen Haltemitteln möglich, ohne dass hierbei größere Änderungen am Zug- und Druckkraftsensor vorzunehmen wären. Unter Haltemittel werden vorliegend alle Arten von Griffen, Griffringen etc. verstanden, die es erlauben ein Körperteil so mit dem Zug- und Druckkraftsensor zu verbinden, dass dieser im Wesentlichen spielfrei die Muskelkraft von Agonisten und Antagonisten erfassen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der aufbringbaren Muskelkraft von jeweils als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskelgruppen eines Verwenders mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass ein Zug- und Druckkraftsensor die unterschiedlichen Intensitäten der Kräfte bei der Innenrotation und Außenrotation von Agonist und Antagonist einer Muskelgruppe erfasst, wobei in axialer Einbaulage Haltemittel angeordnet sind, die die Kräfte auf den Zug- und Druckkraftsensor übertragen und die erfassten Messdaten in einer Rechnereinheit verarbeitet und dort gespeichert werden und unterschiedlichen Patienten zugeordnet werden. Es wird somit ein Verfahren zur Erfassung und Überwachung und Dokumentation der Kraftentwicklung beim Training von Agonisten und Antagonisten geschaffen.
Aus dem Gesagten ergibt sich, dass

a) alle Muskelgruppen gestärkt werden müssen um den Zug des Gelenkkopfes (Oberarmkopf) nach unten zu verbessern, um dadurch den Raum zwischen Schulterdach und Oberarmkopf zu vergrößern. Dies führt zu einer Druckentlastung;
b) dabei muss unbedingt eine festgelegte Belastung zwischen Innenrotatoren und Aussenrotatoren gewährleistet sein, um eine Vorverschiebung des Oberarmkopfes zu verhindern.
c) eine Zentrierung des Oberarmkopfes (Gelenkkopf) in der Gelenkpfanne gewährleistet sein muss.

Zu Beginn des Trainings mit dieser Vorrichtung, muss die Nennleistung in kN für die einzelnen Muskelgruppen bestimmt werden, entweder aus Erfahrungstabellen oder durch einen Abgleich mit der gesunden Gegenschulter. Zudem muss die klinische Untersuchung der Stellung des Oberarmkopfes berücksichtigt werden.
Das oben beschriebene Vorgehen bei der Behandlung des Impingement-Syndroms ist ein Anwendungsbeispiel. Das Vorgehen ist auch bei anderen Muskeln bzw. der Muskelgruppen möglich und notwendig, um den Trainigserfolg von Agonisten und Antagonisten zu überwachen.
Bei der Behandlung des Impingment-Synroms sind beide Arme beteiligt. Das heißt die gesunde Seite wird als Haltepunk zur Kraftaufnahme für die Gegenseite benutzt oder mit beübt.
Die Übungen sind isometrisch. Das gleiche Prinzip kann man zur Übung der Abduktion und Adduktion der Hüftgelenksmuskulatur anwenden. Es werden wie beim Impingement-Syndrom die Summe der Kräfte gemessen, die auf beide Hüftgelenke einwirken. Es wird die isometrische Kraft gemessen.
Wenn jedoch nur eine Gliedmaße diagnostiziert werden soll, muss die Gewindestange mit seinem freien Ende in einen unverrückbaren Fixpunkt eingeschraubt werden. Die dem freien Ende der Gewindestange in axialer Richtung diametral angeordnete Gewindestange ist ja mit dem Haltemittel verbunden.
Bei der Diagnose der Ellbogenbeuger und Strecker ist eine Haltemanschette um den Oberschenkel der gleichen Seite denkbar. Bei den meisten Fällen wie z.B. Diagnose der Schulterabduktion und Adduktion muss der Fixpunkt an einer Wand oder einem Türrahmen oder einem fixierbaren, mobilen Halterahmen befestigt werden.
Es gibt Hilfsmittel zum Training der Schultermuskulatur. Dies sind elastische Gummibänder z.B. Therabänder, elastische Stäbe oder isotonische Übungen durch Gewichte die über Rollensysteme gelenkt werden. Sowie E-Gym Geräte, die sehr aufwendig sind und vor allem zu Trainingszwecken eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte einzige Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Seitenansicht mit einem Zug- und Druckkraftsensor und zwei diametral in axialer Richtung angeordneten Haltemitteln, die über Gewindestangen mit dem Zug- und Druckkraftsensor verbunden sind.

Wie in der einzigen 1 dargestellt, besteht die Vorrichtung 10 im Wesentlichen aus einem Zug- und Druckkraftsensor 11, dem in Einbaulage in axialer Richtung 20 eine erste und eine zweite Gewindestange 16, 17 zugeordnet ist. Die Gewindestangen 16, 17 sind fluchten zueinander angeordnet Der Zug- und Druckkraftsensor 11 ist zentrisch zwischen den beiden Gewindestangen 16, 17 angeordnet. Die Gewindestangen 16, 17 weisen ein erstes und zweiten freies Ende 21, 22 auf.
Das erste und das zweite freie Ende 21, 22 ist jeweils mit einem ersten und einem zweiten Haltemittel 12, 13 verbindbar. Die Haltemittel 12, 13 sind in dieser Ausführungsform als Haltegriffe ausgeführt. Durch die Ausführung als Gewindestangen 16, 17, lassen sich aber beliebige Haltemittel anbringen bzw. schnell und einfach austauschen.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
11: Zug- und Druckkraftsensor
12: erstes Haltemittel
13: zweites Haltemittel
14: Anschlussmittel
15: Daten und/oder Anschlusskabel
16: erste Gewindestange
17: zweite Gewindestange
20: axiale Richtung
21: erstes freies Ende
22: zweites freies Ende
23: Gehäuse
24: Oberfläche

Claims

Vorrichtung (10) zur Bestimmung der aufbringbaren Kraft von als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskeln oder Muskelgruppen, umfassend mindestens einen Zug- und Druckkraftsensor (11), dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Muskelkraft der Zug- und Druckkraftsensor (11) in Einbaulage axial zwischen zwei diametral angeordneten Haltemitteln (12, 13) eingespannt ist und hierdurch die unterschiedlichen Muskelkräfte bei einer Innenration und/oder Außenrotation der endsprechenden Muskelgruppe erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zug- und Druckkraftsensor (10) Anschlussmittel (14) zugeordnet sind, über die er mit einem Datenkabel (15) oder einer USB-Schnittstelle oder einer W-LAN-Verbindung mit einer Rechnereinheit verbindbar ist, sodass hierüber die vom Zug- und Druckkraftsensor (10) erfassten Messdaten von den unterschiedlichen Muskelkräften über das Datenkabel (15) oder die USB-Schnittstelle oder der W-LAN-Verbindung auf die Rechnereinheit übertragbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zug- und Druckkraftsensor (10) eine interne Energieversorgung zugeordnet ist, über die er mit einer Betriebsspannung versorgbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug- und Druckkraftsensor (10) über die USB Schnittstelle mit einer Betriebsspannung versorg wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Einbaulage des Zug- und Druckkraftsensors (10) fluchtend zueinander ausgerichtet Gewindestangen (16, 17) angeordnet sind, die mit den Haltemitteln (12, 13) in Wirkverbindung bringbar sind.
Verfahren zur Bestimmung der aufbringbaren Kraft von als Agonisten und Antagonisten wirkenden Muskelgruppen mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zug- und DruckKraftsensor (10) die unterschiedlichen Intensitäten der Kräfte bei der Innenrotation und Außenrotation von Agonist und Antagonist einer Muskelgruppe erfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Einbaulage zueinander fluchtend Haltemittel (12, 13) angeordnet sind, die die Muskelkräfte bei einer ausgeführten Innen- und Außenrotation auf den Zug- und Druckkraftsensor (10) übertragen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Zug- und Druckkraftsensor (10) erfassten Messdaten in einer Rechnereinheit verarbeitet und dort gespeichert werden und unterschiedlichen Patienten zugeordnet werden.