DE102020004336A1

DE102020004336A1 - Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese

Info

Publication number: DE102020004336A1
Application number: DE102020004336.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Seyr; Thomas Hofmann; Dirk Seifert; Philipp Kampas; Dries Glorieux
Original assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Current assignee: Otto Bock Healthcare Products GmbH
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-01-20
Also published as: WO2022018073A2; CN116194064A; US20230293320A1; WO2022018073A3; EP4181838A2; JP2023534396A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese der unteren Extremität mit einem Oberteil (10) und einem mit dem Oberteil (10) über ein Kniegelenk (1) verbundenes Unterteil (20), das um eine Gelenkachse (15) relativ zu dem Oberteil (10) verschwenkbar gelagert ist, wobei zwischen dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) eine verstellbare Widerstandseinrichtung (40) angeordnet ist, über die auf der Grundlage von Sensordaten ein Flexionswiderstand (Rf) verändert wird, wobei eine auf das Unterteil wirkende Axialkraft (FA) von zumindest einem Sensor (54) erfasst und als Grundlage für eine Veränderung des Flexionswiderstandes (Rf) verwendet wird, wobei bei abnehmender Axialkraft (FA) und/oder annähend senkrechter Lage einer Beinsehne (70) und/oder eines extendierten Kniegelenkes (1) der Flexionswiderstand (Rf) reduziert wird, wobei der Flexionswiderstand (Rf) wieder angehoben wird, wenn innerhalb eines zeitlich festgelegten Intervalls keine Knieflexion detektiert wird und/oder das Kniegelenk (1) und/oder die Beinsehne (70) und/oder die Axialkraft (FA) bestimmte Grenzwerte unterschreiten oder überschreiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese der unteren Extremität mit einem Oberteil und einem mit dem Oberteil über ein Kniegelenk verbundenes Unterteil, das um eine Gelenkachse relativ zu dem Oberteil verschwenkbar gelagert ist, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eine verstellbare Widerstandseinrichtung angeordnet ist, über die auf der Grundlage von Sensordaten ein Flexionswiderstand verändert wird, wobei eine auf das Unterteil wirkende Axialkraft von zumindest einem Sensor erfasst und als Grundlage für eine Veränderung des Flexionswiderstandes verwendet wird.
Künstliche Kniegelenke werden in Prothesen und Orthesen sowie in Exoskeletten als Sonderfall von Orthesen verwendet. Ein künstliches Kniegelenk weist ein Oberteil und ein Unterteil auf, die relativ zueinander verschwenkbar um eine Gelenkachse, die Knieachse, gelagert sind. Im einfachsten Fall ist das Kniegelenk als ein Einachskniegelenk ausgebildet, bei dem beispielsweise ein Bolzen oder zwei auf einer Schwenkachse angeordnete Lagerstellen eine einzelne Knieachse bilden. Ebenfalls sind künstliche Kniegelenke bekannt, die keine festgelegte Drehachse zwischen Oberteil und Unterteil ausbilden, sondern entweder abgleitende oder abrollende Oberflächen oder eine Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Lenkern aufweisen. Um die Bewegungseigenschaften der Kniegelenke beeinflussen zu können und ein an das natürliche Gangverhalten angenähertes Bewegungsverhalten der Orthese oder Prothese bzw. dem Exoskelett zu erhalten, sind zwischen dem Oberteil und dem Unterteil Widerstandseinrichtungen vorgesehen, über die der jeweilige Widerstand verändert werden kann. Rein passive Widerstandseinrichtungen sind passive Dämpfer, beispielsweise Hydraulikdämpfer, Pneumatikdämpfer oder Dämpfer, die auf Grundlage magnetorheologischer Effekte den Bewegungswiderstand verändern. Ebenfalls existieren aktive Widerstandseinrichtungen, beispielsweise Motoren oder andere Antriebe, die über eine entsprechende Verschaltung als Generator oder Energiespeicher betreibbar sind.
Die jeweiligen Kniegelenke, also die Prothesengelenke oder Orthesenkniegelenke, werden mit jeweiligen Anschlussmitteln an den Patienten festgelegt. Bei Prothesenkniegelenken erfolgt die Festlegung in der Regel über einen Oberschenkelschaft, der einen Gliedmaßenstumpf aufnimmt. Alternative Festlegungsarten sind ebenfalls möglich, beispielsweise durch osseointegrierte Anschlussmittel oder über Gurte und andere Einrichtungen. Bei Orthesen und Exoskeletten werden das Oberteil und Unterteil unmittelbar an dem Oberschenkel und dem Unterschenkel festgelegt. Die dafür vorgesehenen Befestigungseinrichtungen sind beispielsweise Gurte, Manschetten, Schalen oder Rahmenkonstruktionen. Orthesen können auch Fußteile zum Aufsetzen von eines Fußes oder Schuhes aufweisen. Die Fußteile können gelenkig an dem Unterteil gelagert sein.
Die DE 10 2013 011 080 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer orthopädietechnischen Gelenkeinrichtung einer unteren Extremität mit einem Oberteil und einem gelenkig daran gelagerten Unterteil, zwischen denen eine Umwandlungseinrichtung angeordnet ist, über die während einer Verschwenkung des Oberteils relativ zu dem Unterteil mechanische Arbeit aus der Relativbewegung umgewandelt und zumindest einem Energiespeicher gespeichert wird. Die gespeicherte Energie wird der Gelenkeinrichtung zeitversetzt wieder zugeführt, um im Verlauf der Bewegung die Verschwenkung von Oberteil und Unterteil zu unterstützen. Die Unterstützung der Relativbewegung erfolgt kontrolliert. Zusätzlich zu der Umwandlungseinrichtung kann ein separater Dämpfer in Gestalt eines Hydraulikdämpfers oder Pneumatikdämpfers vorgesehen sein, der verstellbar ausgebildet ist, sodass über die Dämpfereinrichtung der Widerstand während des Gehens sowohl in Flexionsrichtung als auch in Extensionsrichtung beeinflusst werden kann.
Ein künstliches Kniegelenk weist in der konstruktiv maximal erreichbaren Streckung einen Kniewinkel von 180° auf, eine Hyperextension, was einem Winkel auf der posterioren Seite von mehr als 180° entspricht, ist in der Regel nicht vorgesehen. Das Verschwenken des Unterteils gegenüber dem Oberteil nach posterior wird als Knie-Flexion bezeichnet, ein Verschwenken nach anterior oder nach vorn in die Richtung als Extension.
Aus der DE 10 2006 021 802 A1 ist eine Steuerung eines passiven Prothesenkniegelenkes mit einer verstellbaren Dämpfung des Flexionswiderstandes bekannt. Die Anpassung erfolgt an das Treppaufgehen, wobei ein momentenarmes Anheben des Prothesenfußes detektiert und die Flexionsdämpfung in der Anhebephase auf unterhalb eines Niveaus, das für das Gehen in der Ebene geeignet ist, abgesenkt wird. Die Flexionsdämpfung kann in Abhängigkeit von der Veränderung des Kniewinkels und in Abhängigkeit von der auf dem Unterschenkel wirkenden Axialkraft angehoben werden.
Für das alternierende Gehen in der Ebene gibt es darüber hinaus Steuerungsverfahren, die eine Anpassung des Flexionswiderstandes in Abhängigkeit von der jeweiligen Gehsituation ermöglichen. Problematisch sind Sondersituationen, die ein Einbeugen des Kniegelenkes notwendig machen, beispielsweise das Losgehen aus dem Stand, insbesondere mit der Prothese oder Orthese voran.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem künstliche Kniegelenke für einen Nutzer komfortabler benutzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart.
Das Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese der unteren Extremität mit einem Oberteil und einem mit dem Oberteil über ein Kniegelenk verbundenes Unterteil, das um eine Gelenkachse relativ zu dem Oberteil verschwenkbar gelagert ist, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eine verstellbare Widerstandseinrichtung angeordnet ist, über die auf der Grundlage von Sensordaten ein Flexionswiderstand verändert wird, wobei eine auf das Unterteil wirkende Axialkraft von zumindest einem Sensor erfasst und als Grundlage für eine Veränderung des Flexionswiderstandes verwendet wird, sieht vor, dass bei abnehmender Axialkraft und/oder annähend senkrechter Lage einer Beinsehne und/oder eines extendierten Kniegelenkes der Flexionswiderstand reduziert wird, wobei der Flexionswiderstand wieder angehoben wird, wenn innerhalb eines zeitlich festgelegten Intervalls keine Knieflexion detektiert wird und/oder das Kniegelenk und/oder die Beinsehne und/oder die Axialkraft bestimmte Grenzwerte überschreiten. Die oben genannten Bedingungen sind z.B. dann nicht mehr erfüllt, wenn das Kniegelenk in Axialrichtung weitgehend oder vollständig entlastet wird. Die Axialkraft wird beispielsweise durch einen Axialkraftsensor erfasst, der an der Prothese oder Orthese, insbesondere an dem Unterteil eine an dem Unterteil befestigten Komponente angeordnet ist. Wird eine Vorwärtsrotation der Gelenkachse detektiert, was beispielsweise während einer Abrollbewegung über den Fuß oder durch eine Beugung des Unterschenkels um eine Knöchelgelenkachse erfolgen kann, wird der Flexionswiderstand reduziert. Die Vorwärtsrotation der Gelenkachse und damit auch des gesamten Kniegelenkes bedeutete, dass die Gelenkachse und damit auch ein proximales Ende des Unterteils um einen distalen Drehpunkt verschwenkt, wobei der distale Drehpunkt entweder eine Gelenkachse an einem Knöchelgelenk oder ein wandernder Punkt an dem Fußsohlenbereich sein kann. Ebenfalls wird der Flexionswiderstand reduziert, wenn alternativ oder ergänzend eine senkrechte Lage einer Beinsehne detektiert wird. Die Beinsehne ist insbesondere definiert als eine Verbindungslinie zwischen zwei definierten Punkten an dem Oberteil und dem Unterteil bzw. einem sich an dem Unterteil anschließenden Bauteil. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass als Beinsehne die Verbindungslinie zwischen einem proximal zu der Gelenkachse an dem Oberteil und einem distal zu der Gelenkachse an dem Unterteil beabstandeten Punkt, z.B. Hüftdrehpunkt und Fußpunkt, definiert wird. Der Hüftdrehpunkt wird bei Benutzung eines Prothesenkniegelenkes ohnehin von einem Orthopädietechniker ermittelt und legt die Segmentlänge des Oberschenkels oder Oberteils fest, die als Abstand zwischen der Gelenkachse oder Knieachse und dem Hüftdrehpunkt definiert ist. Die Segmentlänge des Unterteils wird über den Abstand zwischen der Knieachse und einem Fußpunkt definiert. Als Fußpunkt kann beispielsweise die Fußmitte, der Momentanpol einer Abrollbewegung, der Endpunkt der Lotlinie des Unterschenkels auf dem Sohlenniveau des Fußteils, des Prothesenfußes oder auf dem Boden definiert werden, andere bodennahe Punkte sind ebenfalls geeignet, um einen Fußpunkt zu definieren. Da bei Orthesen oder Exoskeletten ein Fußteil zur Auflage eines noch vorhandenen natürlichen Fußes nicht notwendig ist, kann auch der Abstand von dem Boden zur Gelenkachse verwendet werden. Die Lage und/oder die Länge bei Beinsehne liefern zuverlässig Informationen über die Orientierung des Beines und den Bewegungsfortschritt. Die Beinsehne kann über Absolutwinkelsensoren in Verbindung mit den bekannten Segmentlängen, einem Absolutwinkelsensor und einem Kniewinkelsensor errechnet oder abgeschätzt werden. Ein positiver Beinsehnenwinkel liegt dann vor, wenn die Beinsehne in der Sagittalebene in posteriorer Richtung verkippt ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich beispielsweise der Fuß oder die Knöchelgelenksachse in Vorwärtsgehrichtung gesehen vor dem Knie oder der Kniegelenksachse befindet. Ein negativer Beinsehnenwinkel liegt vor, wenn die Beinsehne nach vorn gekippt ist, wenn sich beispielsweise das Kniegelenk und das Hüftgelenk vor der Kniegelenksachse befinden. Bei einem positiven Beinsehnenwinkel wird eine zunehmende Entfernung der Beinsehne zu der Senkrechten positiv als Zunahme oder Vergrößerung gezählt.. Bei einem negativen Beinsehnenwinkel wird eine zunehmende Entfernung der Beinsehne zu der Senkrechten negativ als Abnahme oder Verkleinerung gezählt.
Ebenfalls wird der Flexionswiderstand reduziert, wenn alternativ oder ergänzend ein extendiertes Kniegelenk detektiert wird. Die Verringerung des Flexionswiderstandes wird nur für einen zeitlich festgelegten Bereich aufrechterhalten und wieder rückgängig gemacht, wobei die Anhebung des Flexionswiderstandes auf das gleiche Flexionswiderstandsniveau oder ein davon abweichendes Flexionswiderstandsniveau angehoben werden kann. Eine Anhebung des Flexionswiderstandes erfolgt insbesondere dann, wenn innerhalb des zeitlich festgelegten Intervalls keine Knieflexion detektiert wird.
Alternativ oder ergänzend wird der Flexionswiderstand angehoben, wenn das Kniegelenk und/oder die Beinsehne sich nicht mehr in annähernd senkrechter Lage befinden und/oder das Kniegelenk in Axialrichtung nicht mehr weitgehend oder vollständig entlastet wird. Auch bei einer vollständigen Entlastung des Kniegelenkes, wenn keine Bodenreaktionskraft mehr in Längserstreckung des Unterteils in Richtung auf die Gelenkachse wirkt, wird der Flexionswiderstand angehoben, wenn zumindest eines der anderen Kriterien erfüllt ist, um den Flexionswiderstand wieder anzuheben. Mit dem Verfahren ist es möglich, beispielsweise für das Losgehen aus dem Stand ein erleichtertes Einbeugen des Kniegelenkes zu erreichen. Bei Entlastung der Prothese oder Orthese, beispielsweise wenn das Körpergewicht auf die kontralaterale Seite verlagert wird, wird der Flexionswiderstand automatisch reduziert, um eine Flexion ohne Flexionswiderstand und damit einem deutlich verringerten Flexionswiderstand durchzuführen zu können. Damit ist es möglich, das Kniegelenk trotz Bodenkontakt leicht nach vorne bringen zu können, ohne dass die Orthese oder Prothese durch eine Ausgleichsbewegung in der Hüfte und dem Becken komplett vom Boden abgehoben werden muss. Der Fuß oder Prothesenfuß kann nach vorne abrollen, solange bis durch die Flexion im Kniegelenk die effektive Länge der Prothese oder Orthese soweit verringert wird, dass ein Durchschwingen ohne Bodenkontakt nach vorne ermöglicht werden kann. Durch das Verfahren bleibt in der Standphase bei einer Axiallast das Kniegelenk gesichert, wodurch der Patient eine erhöhte Stabilität und ein großes Vertrauen in die Prothese oder Orthese erhält. Gleichzeitig wird eine ausreichende Dynamik innerhalb des Kniegelenkes bereitgestellt, die auch bei Sondersituationen eine hinreichend angenehme Einleitung einer Schwungphase ermöglicht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Flexionswiderstand beim Losgehen aus dem Stand reduziert wird, insbesondere nur beim Losgehen aus dem Stand reduziert wird. Die Situation des Stehens kann beispielsweise über die zeitliche Erfassung der Axialkraft erkannt oder detektiert werden. Besteht für einen definierten Zeitraum eine gleichbleibende oder annähernd gleichbleibende Axialkraft, kann davon ausgegangen werden, dass der Nutzer der Prothese oder Orthese sich nicht fortbewegt, sondern steht. Üblicherweise stehen Nutzer von Orthesen oder Prothesen bei einem beidbeinigen Stand mit ungefähr dem halben Körpergewicht auf der Prothese oder Orthese, gegebenenfalls mit etwas weniger Gewicht. Dieser Gewichtsbereich kann als Grenzwert vorgegeben werden. Befindet sich die gemessene Axialkraft über einen bestimmten Zeithorizont in diesem Grenzwertbereich, kann dies als eine Voraussetzung angesehen werden, dass das oben beschriebene Verfahren eingeleitet wird. Entsprechendes kann mit der Überwachung eines Flexionswinkels erfolgen. Wird das Kniegelenk für einen bestimmten Zeitraum nicht flektiert und befindet sich in einer extendierten Stellung, kann dies alleine oder in Verbindung mit der Axialkraftüberwachung als Merkmal dafür dienen, dass der Nutzer der Orthese oder Prothese gerade steht. Das Stehen kann von einer Fortbewegung oder dem Gehen und/oder einem Gangzyklus mit einer oder mehrerer IMU unterschieden werden.
Der Flexionswiderstand kann in Abhängigkeit von der Abnahme der Axialkraft angepasst reduziert werden, insbesondere ist eine degressive Verringerung des Flexionswiderstandes auf einen Zielwert hin vorteilhaft. Bei einer zunächst geringfügigen Verringerung der Axialkraft findet eine vergleichsweise hohe Verringerung des Flexionswiderstandes statt, sodass ausgehend von beispielsweise einer Verriegelung durch einen maximalen hydraulischen Widerstand bei einer vergleichsweise geringen Abnahme der Axialkraft eine Einbeugung gegen einen Flexionswiderstand grundsätzlich möglich ist. Bei zunehmender Abnahme der Axialkraft wird dann die Verringerung weniger stark erfolgen.
Der Flexionswiderstand kann bis auf ein Niveau unterhalb einer Standphasendämpfung reduziert werden, insbesondere auf das Niveau unterhalb einer Standphasendämpfung beim Gehen in der Ebene.
Eine Reduzierung des Flexionswiderstandes kann in Abhängigkeit von der Axialkraft, dem Beinsehnenwinkel und/oder des Raumwinkels des Unterteils erfolgen, wobei mehrere oder alle Kenngrößen bei der Berechnung und Feststellung, wie die Verringerung des Flexionswiderstandes erfolgen soll, berücksichtigt werden können. Neben einer reinen Umschaltung des Flexionswiderstandes bei Erreichen bzw. Überschreiten oder Unterschreiten von festgelegten Grenzwerten, können gleitende Übergänge und Widerstandsveränderungen in Abhängigkeit von sich verändernden Kenngrößen eingestellt und veranlasst werden.
Bei einer Abnahme der Axialkraft, ausgehend von einem Startwert, beispielsweise einer Axialbelastung während des entspannten Stehens auf beiden Beinen, auf ein Niveau oberhalb eines Grenzwertes, beispielsweise auf oberhalb 10% des Körpergewichtes, und einem ermittelten Beinsehnenwinkel oberhalb eines Grenzwertes, insbesondere oberhalb von 5°, findet in einer Weiterbildung der Erfindung keine Verringerung des Flexionswiderstandes statt. Wenn sich die Beinsehne nach hinten verlagert, z.B. um einen Winkel von 5° oder mehr nach hinten oder posterior verschwenkt, findet keine Verringerung des Flexionswiderstandes statt, sofern eine ausreichend große Verringerung der Axialkraft stattgefunden hat. Die Hüfte oder das Hüftgelenk verlagert sich dabei hinter den Fuß oder den distalen Referenzpunkt zur Bestimmung der Beinsehne. Bei einer ausreichend großen Abnahme der Axialkraft und einer entsprechenden Rückwärtsrotation der Beinsehne kann daraus geschlossen werden, dass ein Patient sich hinsetzen will, wozu ein erhöhter Flexionswiderstand vorteilhaft ist, um eine erhöhte Sicherheit gegen ein Kollabieren des Kniegelenkes bereitzustellen. Wird eine verringerte Rotation der Beinsehne in rückwärtige Richtung detektiert, wird der Flexionswiderstand angepasst verringert, bei nicht vorhandener Rückwärtsrotation der Beinsehne ist eine volle Reduktion des Flexionswiderstandes möglich.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass bei einer Abnahme der Axialkraft auf ein Niveau unterhalb eines Grenzwertes, beispielsweise auf ein Niveau unterhalb von 10% des Körpergewichtes und einem ermittelten Beinsehnenwinkel außerhalb eines definierten Winkelbereiches um die Senkrechte herum, z.B. bei einem positiven Beinsehnenwinkel von mehr als 30° oder bei einem negativen Beinsehnenwinkel kleiner als -10°, keine Verringerung des Flexionswiderstandes stattfindet. Eine solche Situation kann beispielsweise beim Rückwärtsgehen oder bei einem Übersteigen eines Hindernisses mit einem großen Vorwärtsschritt auftreten.
Eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes kann bei einem positiven Beinsehnenwinkel von bis zu 20° erfolgen, wobei der Flexionswiderstand bei einem größeren Beinsehnenwinkel vergrößert wird. Alternativ kann ab einem negativen Beinsehnenwinkel von weniger als -10° eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes erfolgen. Der Flexionswiderstand kann bei einem kleineren Beinsehnenwinkel hingegen vergrößert werden.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass bei einer Abnahme der Axialkraft auf ein Niveau unterhalb eines Grenzwertes, beispielsweise unterhalb von 10% des Körpergewichtes des Nutzers der Orthese oder Prothese, und einem ermittelten Neigungswinkel des Unterteils innerhalb eines definierten Winkelbereiches um die Senkrechte herum, also der sogenannte Rollwinkel zu in einem definierten Bereich in der Nähe der Senkrechten befindet, keine Verringerung des Flexionswiderstandes stattfindet, insbesondere wenn der positive Rollwinkel kleiner als 15° und der negative Rollwinkel größer als -5° ist.
Eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes kann bei einem positiven Neigungswinkel des Unterteils von 20° oder mehr erfolgen, wobei der Flexionswiderstand bei einem kleineren Neigungswinkel vergrößert wird. Alternativ ist vorgesehen, dass ab einem negativen Neigungswinkel von -10° eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes erfolgt und der Flexionswiderstand bei einem größeren negativen Neigungswinkel, also wenn das Unterteil in Richtung auf die Senkrechte geneigt wird, vergrößert bzw. nicht verringert wird.
Der Flexionswiderstand kann erhöht werden, wenn eine Extensionsbewegung in dem Kniegelenk stattfindet, was über einen Kniewinkelsensor detektiert werden kann. Ebenso kann dies über die Auswertung von IMU-Daten erfolgen. Ebenfalls wird der Flexionswiderstand erhöht, wenn ein Gangzyklus detektiert wird, beispielsweise über wiederkehrende Belastungsmuster oder Bewegungsmuster wie regelmäßige Flexionswinkel im Kniegelenk oder im Knöchelgelenk. Ebenso kann bei einer Zunahme der Axialkraft der Flexionswiderstand erhöht werden.
Der Flexionswiderstand kann nicht verringert werden, wenn eine Rückwärtsneigung des Unterteils erkannt wird. Insbesondere dient das Verfahren dazu, das Hinsetzen, das Rückwärtsgehen, das Übersteigen eines Hindernisses sowie das Platzieren eines Fußes oder einer Orthese auf einer nächst tieferen Treppenkante oder Treppenstufe beim Treppenabwärtsgehen zu erleichtern. Dabei wird in den genannten Fällen die Reduktion des Flexionswiderstandes, die das Losgehen aus dem Stand erleichtern soll, nicht oder nicht im gleichen Umfang durchgeführt oder aber zurückgenommen. Dadurch wird der Bewegungsablauf für die genannten Fälle nicht nur erleichtert, sondern auch eine ausreichende Sicherheit für den Anwender in diesen Fällen sichergestellt.
Insbesondere dient das Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese der unteren Extremität mit einem Oberteil und einem mit dem Oberteil über ein Kniegelenk verbundenes Unterteil, das um eine Gelenkachse relativ zu dem Oberteil verschwenkbar gelagert ist, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eine verstellbare Widerstandseinrichtung angeordnet ist, über die auf der Grundlage von Sensordaten ein Flexionswiderstand verändert wird, wobei eine auf das Unterteil wirkende Axialkraft von zumindest einem Sensor erfasst und als Grundlage für eine Veränderung des Flexionswiderstandes verwendet wird, für das Losgehen aus dem Stand, bei dem der Flexionswiderstand von einem Ausgangswert bei einer abnehmenden Axialkraft verringert wird, insbesondere wenn der Flexionswinkel einen Grenzwert nicht überschreitet. Der Grenzwert kann insbesondere auf einen Wert nicht größer als 10° festgelegt sein. Das Verfahren dient insbesondere dazu, den Flexionswiderstand einzustellen, wenn sich der Anwender nicht in einem Gangzyklus befindet und eine von dem Gehen in der Ebene abweichende Bewegung ausführen will. Eine Dämpfungsreduktion oder eine Verringerung des Widerstandes erfolgt nicht oder wird abgebrochen, wenn erkannt wird, dass der Anwender in einen Gangzyklus wechselt, eine Kniestreckung stattfindet oder die Axiallast in Richtung auf die Gelenksachse wieder zunimmt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 - eine schematische Darstellung eines Prothesenbeines;
2 - eine Darstellung von Beinsehnen;
3 - ein Verlauf von Axialkraft, Widerstand und Kniewinkel beim Treppe abwärts Gehen;
4 bis 6 - Flexionswiderstandsverläufe über Beinsehnenwinkel und Rollwinkel; sowie
7 - eine Darstellung einer Orthese.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines künstlichen Kniegelenkes 1 in einer Anwendung an einem Prothesenbein. Alternativ zu einer Anwendung an einem Prothesenbein kann ein entsprechend ausgestaltetes künstliches Kniegelenk 1 auch in einer Orthese oder einem Exoskelett eingesetzt werden. Statt eines Ersatzes eines natürlichen Gelenkes wird dann das jeweilige künstliche Kniegelenk 1 medial und/oder lateral an dem natürlichen Gelenk angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das künstliche Kniegelenk 1 in Gestalt eines Prothesenkniegelenkes mit einem Oberteil 10 mit einer anterioren oder in Gehrichtung gelegenen oder vorderen Seite 11 und einer posterioren Seite 12, die der anterioren Seite 11 gegenüberliegt, ausgebildet. An dem Oberteil 10 ist ein Unterteil 20 schwenkbar um eine Schwenkachse 15 gelagert. Auch das Unterteil 20 weist eine anteriore Seite 21 oder vordere Seite und eine posteriore Seite 22 oder hintere Seite auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kniegelenk 1 als ein monozentrisches Kniegelenk ausgebildet, grundsätzlich ist es auch möglich, ein polyzentrisches Kniegelenk entsprechend zu steuern. An dem distalen Ende des Unterteils 20 ist ein Fußteil 30 angeordnet, das entweder als ein starres Fußteil 30 mit einem unbeweglichen Fußgelenk oder aber mit einer Schwenkachse 35 mit dem Unterteil verbunden sein kann, um einen an den natürlichen Bewegungsablauf angenäherten Bewegungsablauf zu ermöglichen.
Zwischen der posterioren Seite 12 des Oberteils 10 und der posterioren Seite 22 des Unterteils 20 wird der Kniewinkel KA gemessen. Der Kniewinkel KA kann über einen Kniewinkelsensor 25, der im Bereich der Schwenkachse 15 angeordnet sein kann, direkt gemessen werden. Der Kniewinkelsensor 25 kann mit einem Momentensensor gekoppelt sein oder einen solchen aufweisen, um eine Kniemoment um die Gelenkachse 15 zu erfassen. An dem Oberteil 10 ist ein Inertialwinkelsensor oder eine IMU 51 angeordnet, der die Raumlage des Oberteils 10 misst, beispielsweise im Verhältnis zu einer konstanten Kraftrichtung, beispielsweise der Gravitationskraft G, die vertikal nach unten zeigt. An dem Unterteil 20 ist ebenfalls ein Inertialwinkelsensor oder eine IMU 53 angeordnet, um die Raumlage des Unterteils während der Benutzung des Prothesenbeines zu ermitteln.
Zusätzlich zu dem Inertialwinkelsensor 53 kann an dem Unterteil 20 oder dem Fußteil 30 ein Beschleunigungssensor und/oder Querkraftsensor 53 angeordnet sein. Über einen Kraftsensor oder Momentensensor 54 an dem Unterteil 20 oder Fußteil 30 kann eine auf das Unterteil 20 wirkende Axialkraft FA oder ein um die Knöchelgelenksachse 35 wirkendes Knöchelmoment ermittelt werden.
Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist eine Widerstandseinrichtung 40 angeordnet, um eine Verschwenkbewegung des Unterteils 20 relativ zu dem Oberteil 10 zu beeinflussen. Die Widerstandseinrichtung 40 kann als passiver Dämpfer, als Antrieb oder als ein sogenannter semiaktiver Aktuator ausgebildet sein, mit dem es möglich ist, Bewegungsenergie zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt gezielt wieder abzugeben, um Bewegungen abzubremsen oder zu unterstützen. Die Widerstandseinrichtung 40 kann als lineare oder rotatorische Widerstandseinrichtung ausgebildet sein. Die Widerstandseinrichtung 40 ist mit einer Steuerungseinrichtung 60 verbunden, beispielsweise verkabelt oder über eine drahtlose Verbindung, die wiederum mit zumindest einem der Sensoren 25, 51, 52, 53, 54 gekoppelt ist. Die Steuerungseinrichtung 60 verarbeitet die von den Sensoren übermittelten Signale elektronisch mit Prozessoren, Recheneinheiten oder Computern. Sie weist eine elektrische Energieversorgung sowie zumindest eine Speichereinheit auf, in der Programme und Daten gespeichert sind und in der ein Arbeitsspeicher zur Verarbeitung von Daten bereit steht. Nach der Verarbeitung der Sensordaten erfolgt die Ausgabe eines Aktivierungs- oder Deaktivierungsbefehles, mit dem die Widerstandseinrichtung 40 aktiviert oder deaktiviert wird. Durch Aktivieren eines Aktuators in der Widerstandseinrichtung 40 kann beispielsweise ein Ventil geöffnet oder geschlossen oder ein Magnetfeld erzeugt werden, um ein Dämpfungsverhalten zu verändern.
An dem Oberteil 10 des Prothesenkniegelenkes 1 ist ein Prothesenschaft befestigt, der zur Aufnahme eines Oberschenkelstumpfes dient. Über den Oberschenkelstumpf ist das Prothesenbein mit dem Hüftgelenk 16 verbunden, auf der anterioren Seite des Oberteils 10 wird ein Hüftwinkel HA gemessen, der zwischen einer vertikalen Linie durch das Hüftgelenk 16 und der Längserstreckung des Oberteils 10 und der Verbindungslinie zwischen dem Hüftgelenk 16 und der Kniegelenksachse 15 auf der anterioren Seite 11 angetragen ist. Wird der Oberschenkelstumpf angehoben und das Hüftgelenk 16 flektiert, verringert sich der Hüftwinkel HA, beispielsweise beim Hinsetzen. Umgekehrt vergrößert sich der Hüftwinkel HA bei einer Extension, beispielsweise beim Aufstehen oder ähnlichen Bewegungsabläufen.
Während eines Gangzyklusses beim Gehen in der Ebene wird das Fußteil 30 zunächst mit der Ferse aufgesetzt, der erste Kontakt der Ferse oder eines Fersenteils des Fußteils 30 wird Heel Strike genannt. Anschließend erfolgt eine Plantarflexion, bis das Fußteil 30 vollständig auf dem Boden aufliegt, in der Regel ist dabei die Längserstreckung des Unterteils 10 hinter der Vertikalen, die durch die Knöchelgelenksachse 35 verläuft. Während des Gehens in der Ebene wird dann der Körperschwerpunkt nach vorne verlagert, das Unterteil 20 verschwenkt nach vorne, der Knöchelwinkel AA verkleinert sich und es findet eine zunehmende Belastung des Vorderfußes statt. Der Bodenreaktionskraftvektor wandert von der Ferse nach vorne bis zum Vorderfuß. Zum Ende der Standphase erfolgt eine Zehenablösung oder der sogenannte Toe-off, danach schließt sich die Schwungphase an, in der das Fußteil 30 beim Gehen in der Ebene unter Verringerung des Kniewinkels KA hinter den Schwerpunkt oder das Hüftgelenk der ipsilateralen Seite verlagert wird, um dann nach Erreichen eines minimalen Kniewinkels KA nach vorne gedreht zu werden, um dann mit einem in der Regel maximal gestreckten Kniegelenk 1 wieder den Fersenkontakt zu erreichen. Der Krafteinleitungspunkt PF wandert somit während der Standphase von der Ferse bis zum Vorderfuß und ist in der 1 schematisch dargestellt.
In der 2 ist eine Definition der Beinsehnen 70 eines ipsilateralen, versorgten Beines und eine kontralateralen, unversorgten Beines vorgenommen. Die Beinsehne geht durch den Hüftdrehpunkt 16 und bildet eine Linie zu dem Knöchelgelenk 35. Wie der 2 zu entnehmen ist, verändert sich die Länge der Beinsehne und die Orientierung φ_L der Beinsehnen 70 bei der Bewegung, insbesondere auch bei unterschiedlichen Steigungen. Über den Verlauf der Änderung der Länge und/oder Orientierung der Beinsehne 70 können zu überwindenden Höhendifferenzen ΔH abgeschätzt und vorausgesagt oder ermittelt werden. Daraus werden dann die jeweiligen Steuerbefehle abgeleitet. Die jeweilige Orientierung der ipsilateralen Beinsehne φ_Li relativ zu der Gravitationsrichtung G und der kontralateralen Beinsehne φ_Lk ist jeweils eingetragen.
In der 3 ist die Veränderung des Flexionswiderstandes Rf zusammen mit dem Verlauf des Flexionswinkels Af und dem Axialkraftverlauf FA dargestellt. Die Gangsituation entspricht dem Losgehen mit der Prothesenseite am Beginn einer Treppe, mit dem Aufsetzen der Prothese auf der nächsttieferen Treppenstufe und einer Knieflexion ohne reduzierten Flexionswiderstand. Zu Beginn der Bewegung, am linken Ende des Flexionswinkelverlaufes, ist das Kniegelenk maximal extendiert, der Kniewinkel KA beträgt ungefähr 180°, der Flexionswinkel Af ist somit 0 oder angenähert 0. Das Prothesenkniegelenk ist mit einer Axialkraft FA maximal belastet, und der Prothesennutzer möchte mit dem versorgten Bein oder dem ipsilateralen Bein beginnen und die Treppe abwärts gehen. Dazu wird die Axialkraft FA zunächst verringert, mit einer geringen zeitlichen Verzögerung wird auch der Flexionswiderstand Rf reduziert, sodass eine erleichterte Einbeugung und eine Zunahme des Flexionswinkels Af erfolgen können. Der Flexionswiderstand Rf wird auf ungefähr 25% des Anfangswertes reduziert. Ein vollständiger Wegfall der Dämpfung oder des Flexionswiderstandes Rf ist nicht vorgesehen. Auch bei einer vollständigen Entlastung des Prothesenkniegelenkes, bei einem Wegfall der Axialkraft FA, findet keine weitere Verringerung des Flexionswiderstandes Rf statt. Das Kniegelenk beugt ein, der Flexionswinkel Af vergrößert sich, sodass das Kniegelenk und die Gelenkachse durch eine Flexion des Hüftgelenks nach vorne gebracht werden können. Der Fuß oder der Prothesenfuß schwenkt über die Treppenkante hinweg, sodass es zu einer Extensionsbewegung und damit zu einer Bewegungsumkehr des Verlaufes des Flexionswinkels Af kommt. Nach Erreichen eines Flexionswinkelmaximums und einer Bewegungsumkehr wird der Flexionswiderstand Rf sehr schnell wieder auf den Ausgangswert erhöht und bleibt auf dem Startniveau.
In einer weiteren Folge der Bewegung, bis zum Kontakt des Prothesenfußes mit der nächsttieferen Treppenstufe, was an einer starken Erhöhung der Axialkraft FA erkannt werden kann, bleibt der Flexionswiderstand Rf weiterhin auf dem hohen Niveau, sodass eine sichere Standphasendämpfung nach dem Aufsetzen des versorgten Beines gewährleistet ist. Erst nach Abfall der Axialkraft FA, also bei einer erneuten Entlastung des Prothesenkniegelenkes zum Zwecke des Gehens in der Ebene oder zum weiteren Treppenabsteigen, wird der Flexionswiderstand Rf wieder verringert.
In der 4 ist der Verlauf einer Veränderung des Widerstandes Rf in Abhängigkeit von der Axialkraft Af und dem Beinsehnenwinkel α_LC dargestellt. Ein positiver Beinsehnenwinkel α_LC einer Beinsehne liegt vor, wenn der distale Referenzpunkt oder Fußpunkt als Ausgangspunkt genommen wird und die Beinsehne 70 in posteriorer Richtung zu der Senkrechten oder Gravitationslinie G verkippt wird. Eine schematische Darstellung der Orientierung ist im linken Teil der 4 dargestellt. Je weiter die Beinsehne 70 nach hinten verkippt wird, also sich das Hüftgelenk 16 in Sagittalebene hinter dem Fußpunkt oder dem Knöchelgelenk befindet, umso größer ist der positive Neigungswinkel der Beinsehne 70. Bei einer verringerten Axialbelastung des Prothesenbeines auf beispielsweise eine Kraft, die mehr als 10% des gesamten Körpergewichtes entspricht, beispielsweise zwischen 40% und 15% des Körpergewichtes, wird bei einer nahezu senkrechten Orientierung der Widerstand Rf maximal reduziert, im dargestellten Ausführungsbespiel auf 25% des Ausgangswiderstandes. Bei zunehmender Rückwärtsneigung der Beinsehne 70, bei einer Vergrößerung des Beinsehnenwinkels α_LC in positiver Richtung, wird der Flexionswiderstand Rf weniger verringert, bis bei einem Grenzwert, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei einer Rückwärtsneigung von 5° festgelegt ist, keine Reduktion des Flexionswiderstades Rf ausgeführt wirdund der Flexionswiderstand Rf bei 100% liegt.
5 zeigt eine weitere Variante der Verringerung des Flexionswiderstandes Rf in Abhängigkeit von der Axialbelastung und dem Beinsehnenwinkel α_LC, Bei einer Axialbelastung mit weniger als 10% des Körpergewichtes, beispielsweise zwischen 0% und 10% des Körpergewichtes, also bei einer weitergehenden Axiallastverringerung gegenüber dem beidbeinigen, entspannten Stehen, wird die Flexionsdämpfung oder der Flexionswiderstand Rf anders als bei einer geringen Entlastung wie in der 4 angepasst. Bei einer sehr weiten Rückwärtsneigung der Beinsehne 70 bei einem Winkel zwischen 20° und 30°, beispielsweise bei einem Übersteigen eines Hindernisses, wird keine oder nur eine eingeschränkte Reduktion des Flexionswiderstandes Rf durchgeführt. Die Erhöhung findet ab einem Beinsehnenwinkel α_LC von 20° statt, bis dahin kann eine Reduktion des Widerstandes auf den Zielwert bei einer Axialkraftverringerung durchgeführt werdenKeine Reduktion findet ab einem Winkel von 30° statt. Bei einer negativen Beinsehnenorientierung, also bei einer Vorwärtsverlagerung der Beinsehne 70, wird eine Verringerung auf den Zielwert, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf 40% des maximalen Widerstandes, erst ab 10° erfolgen, bei einer größeren Vorwärtsneigung wird eine geringere Reduktion oder gar keine Reduktion zugelassen, auch wenn eine Axiallastverringerung auftritt. Einen negativen Beinsehnenwinkel α_LC findet man beispielsweise beim Rückwärtsgehen. Die Absenkung und Anhebung des Flexionswiderstandes Rf kann wie in der 5 dargestellt über einen gewissen Winkelbereich erfolgen, alternativ kann der Übergang auch in Form einer sprunghaften Absenkung und Anhebung erfolgen. Eine solche Art der Anpassung hat sich insbesondere in dem negativen Winkelbereich, also bei einer Vorwärtsneigung des Unterteils 20, als vorteilhaft herausgestellt.
6 zeigt ein weiteres Beispiel der Abhängigkeit der Widerstandsverringerung von weiteren Sensorsignalen je nach Belastungszustand. Die Verringerung der Axialkraft Af folgt nicht auf ein Niveau gemäß der 4, sondern auf ein Niveau gemäß der 5, sodass die verringerte Axialkraft Af nicht mehr als 10% des Körpergewichtes beträgt. Die Axialkraftverringerung kann beispielsweise auf 0% oder 5% des Körpergewichtes auf dem versorgten Bein erfolgen. Die 6 zeigt als weiteres Kriterium zur Verringerung des Flexionswiderstandes den Rollwinkel as, der zwischen dem Unterteil 2 und der Senkrechten G gemessen wird. Die Senkrechte G verläuft dabei durch die Schwenkachse 35 des Knöchelgelenkes zwischen dem Fußteil 30 und dem Unterteil 20 oder durch den Drehpunkt auf Bodenniveau, wenn das Fußteil 30 starr mit dem Unterteil 20 gekoppelt ist. Eine Verlagerung in posteriorer Richtung ist ein positiver Rollwinkel α_S. Bei einer Verlagerung nach vorn, sodass das Kniegelenk mit der Gelenkachse 15 vor der Senkrechten G liegt, ist ein negativer Rollwinkel α_S vorhanden. Beträgt beispielsweise der negativer Rollwinkel mehr als minus 10° zur Senkrechten G, findet eine volle Reduktion des Flexionswiderstandes Rf statt, auch hier auf das Niveau von 40% des Anfangswiderstandes. Bei einer kleineren Vorwärtsneigung, also bei einem geringeren negativen Rollwinkel α_S, bleibt der Flexionswiderstand Rf größer, die Verringerung wird somit kleiner. Bei einem positiven Rollwinkel α_S findet eine volle Reduktion auf den Zielwert des Flexionswiderstandes Rf ab einem Winkel von 20° statt, keine Reduktion findet bis zu einem Winkel von 15° statt.
In der 7 ist in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Orthese mit einem Oberteil 10 und einem schwenkbar um eine Schwenkachse 15 daran gelagerten Unterteil 20 gezeigt, mit der das Verfahren ebenfalls ausgeführt werden kann. Zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 20 ist dadurch ein künstliches Kniegelenk 1 ausgebildet, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel lateral zu einem natürlichen Kniegelenk angeordnet ist. Neben einer einseitigen Anordnung von Oberteil 10 und Unterteil 20 relativ zu einem Bein können auch zwei Oberteile und Unterteile medial und lateral zu einem natürlichen Bein angeordnet sein. Das Unterteil 20 weist an seinem distalen Ende ein Fußteil 30 auf, das um eine Knöchelgelenksachse 35 schwenkbar zu dem Unterteil 20 gelagert ist. Das Fußteil 30 weist eine Fußplatte auf, auf der ein Fuß oder Schuh aufgesetzt werden kann. Sowohl an dem Unterteil 20 als auch an dem Oberteil 30 sind Befestigungseinrichtungen zum Festlegen an dem Unterschenkel bzw. Oberschenkel angeordnet. An dem Fußteil 30 können auch Einrichtungen zum Festlegen des Fußes auf dem Fußteil 30 angeordnet sein. Die Befestigungseinrichtungen können als Schnallen, Gurte, Spangen oder dergleichen ausgebildet sein, um die Orthese lösbar an dem Bein des Nutzers anlegen und zerstörungsfrei wieder abnehmen zu können. An dem Oberteil 10 ist die Widerstandseinrichtung 40 befestigt, die sich an dem Unterteil 20 und an dem Oberteil 10 abstützt und einen einstellbaren Widerstand gegen eine Verschwenkung um die Schwenkachse 15 bereitstellt. Die Sensoren und die Steuerungseinrichtung, die weiter oben im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Prothese beschrieben wurden, sind entsprechend auch an der Orthese vorhanden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013011080 A1 [0004]
DE 102006021802 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Prothese oder Orthese der unteren Extremität mit einem Oberteil (10) und einem mit dem Oberteil (10) über ein Kniegelenk (1) verbundenes Unterteil (20), das um eine Gelenkachse (15) relativ zu dem Oberteil (10) verschwenkbar gelagert ist, wobei zwischen dem Oberteil (10) und dem Unterteil (20) eine verstellbare Widerstandseinrichtung (40) angeordnet ist, über die auf der Grundlage von Sensordaten ein Flexionswiderstand (Rf) verändert wird, wobei eine auf das Unterteil wirkende Axialkraft (FA) von zumindest einem Sensor (54) erfasst und als Grundlage für eine Veränderung des Flexionswiderstandes (Rf) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass a. bei abnehmender Axialkraft (FA) und/oder annähend senkrechter Lage einer Beinsehne (70) und/oder eines extendierten Kniegelenkes (1) der Flexionswiderstand (Rf) reduziert wird, b. wobei der Flexionswiderstand (Rf) wieder angehoben wird, wenn innerhalb eines zeitlich festgelegten Intervalls keine Knieflexion detektiert wird und/oder das Kniegelenk (1) und/oder die Beinsehne (70) und/oder die Axialkraft (FA) bestimmte Grenzwerte unterschreiten oder überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand (Rf) beim Losgehen aus dem Stand reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand (Rf) in Abhängigkeit von der Abnahme der Axialkraft (FA) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand (Rf) bis auf ein Niveau unterhalb eines Standphasenwiderstandes reduziert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Flexionswiderstandes (Rf) in Abhängigkeit von der Axialkraft (FA), dem Beinsehnenwinkel (α_LC) und/oder eines Raumwinkels (as) des Unterteils (20) erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abnahme der Axialkraft (FA) auf ein Niveau oberhalb eines Grenzwertes und einem ermittelten positiven Beinsehnenwinkel (α_LC) oberhalb eines Grenzwertes, insbesondere oberhalb 5°, keine Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) stattfindet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abnahme der Axialkraft (FA) auf ein Niveau unterhalb eines Grenzwertes und einem ermittelten Beinsehnenwinkel (α_LC) außerhalb eines definierten Winkelbereiches um die Senkrechte (G) herum, insbesondere bei einem positiven Beinsehnenwinkel (α_LC) größer 30° und einem negativen Beinsehnenwinkel (α_LC) kleiner -10°, keine Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) bei einem positiven Beinsehnenwinkel (α_LC) von bis zu 20° erfolgt und der Flexionswiderstand (Rf) bei einem größeren Beinsehnenwinkel (α_LC) vergrößert wird oder dass ab einem negativen Beinsehnenwinkel (α_LC) von -10° eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) erfolgt und der Flexionswiderstand (Rf) bei einem kleineren Beinsehnenwinkel (aLc) vergrößert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abnahme der Axialkraft (FA) auf ein Niveau unterhalb eines Grenzwertes, insbesondere unterhalb von 10% der Körpergewicht des Patienten, und einem ermittelten Neigungswinkel (as) des Unterteils (20) relativ zu der Senkrechten (G) innerhalb eines definierten Winkelbereiches um die Senkrechte (G) herum, insbesondere innerhalb eines Bereiches zwischen einem positiven Neigungswinkel (as) kleiner 15° und einem negativen Neigungswinkel (as) größer -5° keine Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) stattfindet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) bei einem positiven Neigungswinkel (as) des Unterteils (20) von 20° oder mehr erfolgt und der Flexionswiderstand (Rf) bei einem kleineren Neigungswinkel (as) vergrößert wird oder dass ab einem negativen Neigungswinkel (as) des Unterteils (20) von -10° eine vollständige Verringerung des Flexionswiderstandes (Rf) erfolgt und der Flexionswiderstand (Rf) bei einem größeren negativen Neigungswinkel (as) vergrößert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexionswiderstand (Rf) erhöht wird, wenn eine Extensionsbewegung stattfindet, ein Gangzyklus detektiert und/oder eine Zunahme der Axialkraft (FA) detektiert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flexionswiderstand nicht verringert wird, wenn eine Rückwärtsneigung des Unterteils (20) detektiert wird.