DE10328763A1

DE10328763A1 - Verfahren zur Überwachung eines gewichtsmässigen und fortlaufend wiederkehrenden Belastungswerts der unteren Extremitäten einer Person

Info

Publication number: DE10328763A1
Application number: DE2003128763
Authority: DE
Inventors: Richard Bukszynski
Original assignee: Richard Bukszynski
Current assignee: GRESSUS GMBH, 13125 BERLIN, DE
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-27
Also published as: EP1641392A1; WO2004112608A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines gewichtsmäßigen und fortlaufend wiederkehrenden Belastungswertes der unteren Extremitäten einer Person. Die Erfassung des Belastungswertes erfolgt über einen Sensor, der an den unteren Extremitäten einer Person angeordnet wird und über einen Wandler auf eine Anzeige gebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Oberbegriff von Anspruch 5.
Die Überwachung von Belastungswerten der unteren Extremitäten ist im Hinblick auf Heilungsprozesse nach Brüchen, Operationen, dem Einbau von Prothesen oder operativen Korrekturen wichtig für einen optimierten Heilungsprozeß.
Es ist insoweit bekannt, daß medizinischerseits ein vorgegebener Belastungswert beim Gehen nicht überschritten werden sollte.
Die Messung dieses Belastungswertes erfolgt nach dem Stand der Technik mittels einer Personenwaage, wobei sich der Patient den so ermittelten Belastungswert anhand des damit verbundenen Gefühls einprägen soll.
Dieses Verfahren ist nicht nur mit erheblichen Fehlerquellen behaftet, sondern auch kaum reproduzierbar.
Allerdings wird bekanntermaßen durch eine Beschränkung der Belastung verletztes Gewebe in der Aufbauphase geschützt. Es ist sogar wichtig, den Heilungsprozeß durch mäßige Aktivitäten in Form von Teilbelastung und Muskelanspannung bei physiologischen Bewegungsabläufen zu unterstützen.
Mit den herrkömmlichen Meß- und Kontrollverfahren ist dies jedoch nur eingeschränkt möglich.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben und eine hierfür geeignete Vorrichtung, mit dessen/deren Hilfe der Heilungsprozeß aus medizinischer Sicht optimal unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 5.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die medizinisch verordnete Belastung innerhalb enger Grenzen bei jeder Belastungsperiode innerhalb des Meßzyklus stets genau erfaßt wird, so daß ein Vergleich des aktuellen IST-Wertes mit dem vorgegebenen SOLL-Wert der Belastung stets erfolgen kann. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß eine fortlaufend wiederkehrende physikalische Größe an den unteren Extremitäten erfaßt wird, die ein Äquivalent für den jeweiligen Belastungswert ist, wobei die erfaßte physikalische Größe über einen Wandler auf eine von der Person mitgeführte Anzeige gebracht wird, welche somit jederzeit den aktuellen Belastungswert, den IST-Wert, auf einer entsprechenden Anzeige ablesen kann.
Insoweit werden die medizinisch verordneten Belastungswerte innerhalb enger Grenzen gehalten und der Heilungsprozeß optimiert.
Durch die ständige Möglichkeit zur Kontrolle des aktuellen Belastungswerts wird das betreffende Bein weder einer zu geringen Belastung ausgesetzt noch einer zu hohen.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß ältere Patienten die vorgegebenen Belastungswerte oftmals unterschreiten, da sie befürchten, bei einer Überschreitung der Belastungswerte den Heilungsprozeß zu verhindern.
Eine Überschreitung der Belastungswerte hingegen kommt erfahrungsgemäß oftmals bei jüngeren Patienten vor, die die Tendenz zur Übertreibung zeigen.
Das Verfahren kann auch innerhalb einer Bandbreite von Meßwerten ausgeführt werden, die zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze anzusiedeln sind und ist auf diese Weise relativ einfach zu überwachen.
Bei Überschreiten des oberen Grenzwerts kann das Verfahren mit der Ausgabe eines Warnsignals gekoppelt sein.
Im praktischen Fall erfolgt die Messung in periodisch wiederkehrenden Zeitabständen während einer Belastungsphase, wobei auch bei jedem Schritt ein Meßzyklus durchfahren werden kann.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Meßsensor, der an den unteren Extremitäten befestigt wird. Der Meßsensor kommuniziert mit einem Wandler. Weiterhin ist eine Kommunikationsvorrichtung vorgesehen, die den vom Meßsensor erfaßten Wert, der über den Wandler in einen Anzeigewert umgewandelt wird, auf eine Anzeigeeinheit ausgibt.
Zweckmäßigerweise wird auf der Anzeigeeinheit unmittelbar der jeweilige Belastungswert in kg oder N dargestellt.
Dabei verfügt die gesamte elektrische Schaltung vorzugsweise über einen zugehörigen Speicher mit Eingabeeinheit, um den jeweils verordneten SOLL-Wert fest in das System einzuspeichern.
Über einen Prozessor läßt sich dann der jeweils erfaßte IST-Wert mit dem SOLL-Wert vergleichen und bei Überschreitung des SOLL-Werts in ein Warnsignal umwandeln.
Da die Erfassung des Meßwertes an den unteren Extremitäten, z.B. am Schienbein oder unterhalb der Fußsohle erfolgt, die Anzeige des Meßwertes jedoch im Sichtbereich des Patienten liegen sollte, wird zusätzlich vorgeschlagen, die Übertragungsstrecke zwischen Sensor und Anzeige als drahtlose Kommunikationsvorrichtung auszustatten.
Dabei kann die Anzeigevorrichtung durchaus nach Art einer Armbanduhr oder eines Armbandes oder dergleichen zusammen mit der Eingabevorrichtung ausgestaltet sein und entsprechend am Handgelenk getragen werden. Wesentlich ist die Anbringung im Sichtbereich.
Hierzu wird vorgeschlagen, daß unmittelbar am Bein ein Sendemodul angeordnet wird, welches beispielsweise mittels eines Bandes um den Unterschenkel herum gelegt wird, wobei die gemessenen Daten an den am Handgelenk befestigten Empfänger laufend übermittelt werden.
Als Sensoren kommen insbesondere Drucksensoren in Betracht, die unterhalb der Fußsohle anzuordnen sind.
Die Erfindung kommt daher insbesondere bei Personen in Betracht, die nach einer entsprechenden Verletzung das vorsichtige Gehen erneut erlernen müssen und dabei die vorgegebenen Belastungsgrenzen nicht überschreiten sollen.
Es empfiehlt sich daher, den Drucksensor in Form einer flachen Platte auszugestalten, die im Schuh des Patienten getragen wird. Damit wird das jeweils auf den Drucksensor wirkende Teil-Gewicht des Patienten erfolgt, dessen anderer Teil über übliche Gehhilfen abgetragen wird.
Alternativ kann der Sensor zwischen Kniegelenk und Sprunggelenk angeordnet werden. Ein solcher Sensor erfaßt eine physikalische Größe, die sich mit der Belastung des Schienbeins ändert.
Diese Größe sollte sich bevorzugterweise über einen möglichst großen Belastungsbereich proportional ändern.
Geeignete Sensoren können dabei beispielsweise und ohne Anspruch auf Vollständigkeit den Hautwiderstand, den Wadenumfang oder mittels Ultraschall den Spannungszustand eines Muskels oder Knochens erfassen.
Um eine Überwachung der Belastung dauernd, insbesondere netzunabhängig sicherzustellen, kann die Vorrichtung vorteilhafterweise so weitergebildet werden, daß der Sensor, Wandler und die Anzeige in einen beispielsweise durch einen Akkumulator gespeisten Schaltkreis integriert sind.
Dieser Schaltkreis kann dahingehend modifiziert werden, daß zudem ein Spitzenwertspeicher integriert sein kann. Dieser Spitzenwertspeicher dient hauptsächlich dem Abruf von medizinischen Daten, zu denen neben der durch den Sensor zu bestimmenden physikalischen Größe auch Daten zur Belastungsdynamik und einer medizinisch sinnvollen Belastungsdauer hinzutreten können.
Dieser Spitzenwertspeicher kann zusätzlich eine Schaltschwelle für einen oberen Grenzwert sowie für einen unteren Grenzwert vorsehen. Die erste Schaltschwelle stellt eine sichere Handhabung der Vorrichtung, insbesondere außerhalb üblicherweise unter Aufsicht abgehaltener Trainingsstunden bzw. Rehabilitationsmaßnahmen, dar. Die zweite Schaltschwelle verhindert Überlastungen.
Um den Patienten bei Nutzung der Vorrichtung von einer hohen Ablesefrequenz der Anzeige zu entlasten, kann es weiterhin vorgesehen sein, daß die Vorrichtung beim Erreichen der gespeicherten Schaltschwellen während der Belastungsphase ein optisches bzw. ein akustisches Warnsignal ausgibt.
Damit ein Rekonvaleszent das bei Überschreiten des oberen oder bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes ausgelöste Warnsignal schnell und verwechslungsfrei mit einer zutreffenden Handlung beantworten kann, sind vorteilhafterweise unterschiedliche Warnsignale für den oberen und unteren Grenzwert vorgesehen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen, auf die nun Bezug genommen wird.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels;
2 die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Überwachung eines gewichtsmäßigen und fortlaufend wiederkehrenden Belastungswerts der unteren Extremitäten einer Person.
Soweit im folgenden nichts anderes gesagt ist, beziehen sich gleiche Bezugszeichen der 1 und 2 stets auf dieselben konstruktiven Merkmale.
Anhand des in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels soll das allgemeine Funktionsprinzip der Erfindung erläutert werden. An den unteren Extremitäten 1 einer Person ist ein Sensor 2 fest montiert. Dieser Sensor 2 dient zum Erfassen einer fortlaufend wiederkehrenden physikalischen Größe während jeder einzelnen Belastungsphase der unteren Extremitäten 1. Diese physikalische Größe wird über einen Wandler 3 während dieser Belastungsphase so aufbereitet, daß die physikalische Größe auf einer Anzeigeeinheit 4 ausgegeben werden kann. Selbstverständlich kann die Erfassung und Anzeige der physikalischen Größe in jeder Belastungsphase erfolgen. Jedoch ist es auch möglich, daß die Erfassung und Anzeige der physikalischen Größe zufällig oder auf ein vordefiniertes Abrufsignal hin erfolgt. Der Sensor 2 ist – hier z.B. – mit dem Wandler 3 zumindest unidirektional zum Übertragen von Meßwerten verbunden. Diese Übertragung kann durch eine Kommunikationsvorrichtung 6, 6' mittels einer drahtgebundenen oder, wie in diesen Ausführungsbeispielen gezeigt, einer drahtlosen Kommunikation erfolgen.
Die Kommunikationvorrichtung 6, 6' weist hierzu ein mittels eines Bandes 8 am Bein zu befestigendes Sendemodul 6 und ein Empfangsmodul 6' auf. Das Empfangsmodul 6' ist dabei mit der Anzeigeeinheit 4 verbunden, die wie hier gezeigt; als eine Art von Armbanduhr am Handgelenk der Person befestigt ist. Selbstverständlich kann die Anzeigeeinheit 4 auch in anderen Bereichen der oberen Extremitäten angeordnet werden, wobei sowohl eine optische als auch eine akustische Ausgabe der physikalischen Größe möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich eine Eingabeeinheit 7 auf, die mit einem zugehörigen Speicher einen vorgegebenen Belastungswert aufnehmen kann.
Um eine sichere, rutschfeste und wiederverschließbare Befestigung des Bandes 8 am Bein der Person zu gewährleisten, weist das Band beispielsweise einen Klettverschluß 10 auf.
Der Sensor 2 ist als Meßsensor ausgelegt und dient der Erfassung einer zur aktuell ausgeübten Kraft äquivalenten Größe. Daher ist der Sensor 2 im ersten Ausführungsbeispiel als Drucksensor ausgelegt, der generell unterhalb der Fußsohle, hier als Beispiel im Fersenbereich, angeordnet ist. Dieser Drucksensor bestimmt die Belastung der unteren Extremität 1 in Form der physikalischen Größe Druck bzw. eine Gewichtskraft, die von der Person während der einzelnen Belastungsphasen auf das Bein ausgeübt wird. Der Sensor 2 ist hierbei in Form einer flachen Platte ausgeführt, um beispielsweise in jeden handelsüblichen Schuh integrierbar zu sein.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist der Sensor 2 zwischen Kniegelenk und Sprunggelenk angeordnet, und erfaßt eine sich mit der Belastung des Schienbeins ändernde physikalische Größe. Dieser Sensor 2 ist beispielsweise mittels eines Bandes 8 an der unteren Extremität 1 einer Person fest angebracht. Der Sensor 2 beinhaltet – hier z.B. – den Wandler 3, der mit der Anzeigeeinheit 4 Bestandteil eines elektrischen Schaltkreises ist. Dieser elektrische Schaltkreis umfaßt zudem einen Spitzenwertspeicher, der sowohl eine Schaltschwelle für einen oberen Grenzwert als auch für einen unteren Grenzwert vorsieht. Die Grenzwerte können nach medizinischer Indikation mittels der Eingabeeinheit 7 in die Anzeigeeinheit 4 eingegeben werden. Die Anzeigeeinheit 4 löst bei Überschreiten des oberen Grenzwertes bzw. bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes während einer Belastungsphase ein z.B. optisches und/oder akustisches Warnsignal aus. Um der Person eine schnellere und verwechslungsfreie Identifikation des Warnsignals zu ermöglichen, unterscheidet sich das Warnsignal für den oberen Grenzwert von dem Warnsignal für den unteren Grenzwert.
Der Vollständigkeit halber ist noch zu sagen, daß die Erfindung auf die Verwendung mehrere Sensoren 2 erfolgt, die auf eine einzige oder mehrere getrennte Anzeigeneinheiten 4 wirken. Insbesondere die Verwendung von zwei Sensoren 2 auf beiden Seiten vermeidet eine ungleichmäßige Belastung der Extremitäten während der Rekonvaleszenz, so daß die Gefahr von Problemen im Beckenbereich reduziert wird.

1: untere Extremität
2: Sensor
3: Wandler
4: Anzeigeeinheit
6: Sendemodul
6': Empfangsmodul
7: Eingabeeinheit
8: Band
10: Klettverschluß

Claims

Verfahren zur Überwachung eines gewichtsmäßigen und fortlaufend wiederkehrenden Belastungswerts der unteren Extremitäten (1) einer Person, dadurch gekennzeichnet, daß über einen an den unteren Extremitäten (1) fest montierten Sensor (2) eine in jeder Belastungsphase fortlaufend wiederkehrende physikalische Größe erfaßt wird, die ein Äquivalent für den Belastungswert ist, und daß über einen Wandler (3) und eine Anzeigeeinheit (4) diese physikalische Größe während der einzelnen Belastungsphasen als Belastungswert angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Erfassung und Anzeige in jeder Belastungsphase erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und Anzeige in zufällig bestimmten Belastungsphasen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Erfassung und Anzeige auf ein vorbestimmtes Abrufsignal erfolgt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) zur Befestigung an den unteren Extremitäten vorgesehen ist und mit dem Wandler (3) kommunizierend verbunden ist, und daß eine Kommunikationsvorrichtung (6, 6') den vom Sensor (2) erfaßten Wert über den Wandler (3) auf eine Anzeigeeinheit (4) ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Eingabeeinheit (7) vorgesehen ist mit zugehörigem Speicher, um einen vorgegebenen Belastungswert abzuspeichern.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke zwischen Sensor (2) und Anzeigeeinheit (4) zumindest teilweise zur drahtlosen Übertragung ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstrecke einen mittels eines Bandes am Bein befestigbares Sendemodul (6) enthält, der zur drahtlosen Kommunikation mit der Anzeigeeinheit (4) ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (4) nach Art einer Armbanduhr oder dgl. um das Handgelenk befestigbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (4) im sichtbaren Bereich des Körpers der oberen Extremitäten des Oberkörpers angeordnet ist und ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (8) mittels Klettverschluß (10) verschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß der Sensor (2) als Drucksensor ausgelegt ist, der unterhalb der Fußsohle angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) die Form einer flachen Platte hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) zwischen Kniegelenk und Sprunggelenk angeordnet und eine sich mit der Belastung des Schienbeins ändernde physikalische Größe erfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Sensor (2), Wandler (3) und Anzeigeeinheit (4) Bestandteil eines elektrischen Schaltkreises sind, der auch einen Spitzenwertspeicher umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß neben dem Spitzenwertspeicher auch eine Schaltschwelle für einen oberen Grenzwert vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Spitzenwertspeicher auch eine Schaltschwelle für einen unteren Grenzwert vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des oberen Grenzwertes bzw. bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes während der Belastungsphase ein optisches und/oder akustisches Warnsignal ausgelöst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnsignale für oberen Grenzwert und unteren Grenzwert unterschiedlich sind.