DE19605411C1 - Balancierbrett zum Trainieren des Gleichgewichtsvermögens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Balancierbrett zum Trainieren des Gleichgewichtsvermögens (propriozeptives Training) mit einer Balancierfläche für wenigstens einen Fuß, mit einem Stellelement, gegen das die Balancierfläche wenigstens nach vorne und hinten verkippbar gelagert ist, und mit mindestens einem Sensor, der der(den) Kippbewegung(en) der Balancierfläche entsprechende Signale generiert.

Regelvorgänge, wie sie z. B. zur Gleichgewichtserhaltung notwendig sind, laufen unbewußt auf spinaler Ebene ab. Eine Schlüsselrolle in der Gleichgewichtsregulation spielen die sog. Propriozeptoren, die entsprechende Reize im Körper wahrnehmen und Reflexe auslösen, d. h. unwillkürliche und regelhaft ablaufende Körperreaktionen, die eine Einhaltung des Gleichgewichts bewirken.

Störungen im propriozeptiven System führen zu einer verminderten Stabilisationsfähigkeit der Gelenkstrukturen, damit zu einem verschlechterten Gleichgewichtsvermögen und letztlich zu einem erhöhten Unfall- und Verletzungsrisiko. Solche Störungen können auf verschiedene Ursachen zurückzuführen sein und peripher oder zentral im Körper lokalisiert sein:

• - Es können Propriozeptoren zerstört sein, z. B. bei einer Kapsel-Bänder Verletzung, mit der Folge, daß die Reizleitung zum Zentralnervensystem (ZNS) eingeschränkt ist.

In der US 4 635 932, der US 4 743 019 und der EP 0484247 AI sind beispielsweise solche Balancierbretter beschrieben. Die bekannte Balancierbretter funktionieren grundsätzlich alle nach dem Kippschaukel-Prinzip, d. h. das Brett liegt labil, nach vorne und hinten verkippbar auf einer Auflage, und der daraufstehende Patient muß versuchen, Kippbewegungen durch entsprechende Korrekturbewegungen des Sprunggelenks derart entgegenzuwirken, daß das Brett weder nach vorne noch nach hinten abkippt, sondern im Idealfall in der horizontalen Ebene liegt. Zur Registrierung eines Abkippens aus der horizontalen Lage ist in der EP 0484247 vorgeschlagen, an dem Balancierbrett mindestens einen Sensor anzuordnen, der aus der Kippbewegung der Balancierfläche entsprechende Signale generiert.

Mit den bekannten Balancierbrettern ist die Korrektur der Reflexreaktionen, d. h. das Einüben und Einprägen des richtigen Bewegungsmusters allein durch häufiges Wiederholen des Balanceaktes möglich. Das bedeutet, daß das propriozeptive Training meist sehr langdauernd ist. Änderungen des Bewegungsmusters finden nur in einem Maß statt, das als nicht zufriedenstellend bezeichnet werden muß. Außerdem sind diese Änderungen nicht fortdauernder, sondern nur vorübergehender Natur, so daß in aller Regel das Training nicht zu dem gewünschten Erfolg führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung eines Balancierbretts, mit dem die bekannten Nachteile vermieden werden.

Lösung dieser Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Balancierbretts der eingangs genannten Art, bei dem der Sensor bzw. die Sensoren die generierten Signale an ein Elektrostimulationsgerät weiterleitet bzw. weiterleiten, wobei dieses Elektrostimulationsgerät mit dem auf der Balancierfläche stehenden Fuß und/oder Bein über elektrische Leitungen derart gekoppelt ist, daß es durch die von dem (den) Sensor(en) empfangenen Signale zur Aussendung elektrischer Impulse an den Fuß und/oder das Bein aktiviert wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Balancierbrett ist es erstmals möglich, alle propriozeptiven Reizleitungskanäle zwischen Gelenk, insbesondere Sprunggelenk, und ZNS, und ganz besonders intensiv die versagende Muskulatur zu reizen und das ZNS gerade im Moment des Auftretens von falschen oder fehlenden körpereigenen Informationen durch externe Elektrostimulation mit entsprechenden Informationen zu überschütten. Die natürlichen propriozeptiven Reize werden durch zusätzliche, künstliche Elektroreize betont, wobei die elektrische Stimulation zeitlich und räumlich in das natürliche funktionelle Koordinationsmuster eingebettet ist. Dadurch wird der Körper letztendlich veranlaßt, die körpereigenen Signale leichter und schneller wahrzunehmen und besser zu berücksichtigen. Der externe Schaltkreis im Balancierbrett mit Sensor, Muskelstimulator und Elektroden unterstützt den internen, körpereigenen Regelkreis immer dann, wenn dieser einen Fehler begeht, d. h. nicht adäquat reagiert und beispielsweise keine ausreichenden Korrekturen veranlaßt. Diese Gleichzeitigkeit von Koordinationsbewegungsübungen und Elektrostimulation der betroffenen Nerv-Muskel- Reizleitungssysteme ist erstmals mit dem erfindungsgemäßen Balancierbrett möglich geworden. Durch die elektronische Verstärkung der propriozeptiven Informationen insbesondere aus der Muskulatur, vor allem der Informationen der Muskelspindeln, wird im ZNS die natürliche Bildung und Erhaltung neuer und richtiger Bewegungsmuster zur Stabilisierung der Gelenke, insbesondere der Fußgelenke, und damit zur Erhaltung des Gleichgewichts wesentlich begünstigt. Die elektrostimulatorische Unterstützung bewirkt vor allem, daß sich die richtigen Bewegungsmuster schneller und tiefer einprägen, als dies mit den herkömmlichen Trainingsmethoden möglich ist, d. h. es findet eine Lern- und Gedächtnisverstärkung statt.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Balancierbretts in einem propriozeptiven Training kann ein gegenüber dem Stand der Technik wesentlich höheres Trainingsendniveau erreicht werden, d. h. ein wesentlich besseres Gleichgewichtsvermögen, eine wesentlich höhere Stabilität der Gelenke, insbesondere des Fußgelenks, und damit letztlich eine wesentlich bessere Unfallprophylaxe. Im einzelnen ermöglicht das erfindungsgemäße Balancierbrett, insbesondere in Kombination mit einem Monitor,

• - daß objektive Informationen (Elektrostimulation) mit subjektiver Wahrnehmung (Gleichgewichtsverlust) kombiniert werden,
• - daß durch elektronische Verstärkung optimale Bedingungen zum bewußten Erfassen sensorischer Informationen erfaßt werden,
• - daß die Aufmerksamkeit des Patienten auf die wesentlichen Bewegungsempfindungen gelenkt wird,
• - daß die sensorische Informationsaufnahme verfeinert wird, und
• - daß komplexe Bewegungsvorstellungen in vergleichsweise kürzer Zeit und mit größtmöglicher Genauigkeit herausgebildet werden.

Aufgrund seiner einfacher Handhabung kann das erfindungsgemäße Balancierbrett ohne Beeinträchtigung der Erfolgsaussichten vom Patienten alleine, z. B. im Rahmen eines Heimprogramms benutzt werden. Eine fachkundige Kontrollperson ist nicht mehr notwendig.

In einer bevorzugten Variante ist das Stellelement eine Kufe, die vorzugsweise in ihrer Größe bzw. Breite variabel und mit einem lösbaren Verschlußmechanismus an der Brettunterseite befestigt ist. Das hat den Vorteil, daß der Schwierigkeitsgrad des propriozeptiven Trainings variiert werden kann, indem unterschiedlich breite Kufen eingesetzt werden.

Die Kufe sollte entlang der Diagonalen des annähernd rechteckigen Fußkontaktbereichs auf der Balancierfläche angeordnet sein. Diese diagonale Orientierung entspricht der Gelenkachse des unteren Sprunggelenks im menschlichen Fuß. Sie unterstützt die natürliche Bewegungsauslenkungsrichtung in dem Sprunggelenk bei der Kippbewegung und dämmt Bewegungen, die nicht im unteren Sprunggelenk sondern in anderen Gelenksystemen kontrolliert werden. Probleme beim Balancieren mit diesem erfindungsgemäßen Balancierbrett können infolgedessen mit größter Sicherheit auf Fehler im unteren Sprunggelenk zurückgeführt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Kufe entlang der einen oder der anderen Diagonale der Brettunterseite festgelegt werden kann. Damit ist das Balancierbrett für ein Einbein-Training wahlweise des rechten oder des linken Fußes bzw. Beins oder auch Hüftgelenks gleichermaßen gut einsetzbar.

Da die Verletzungsgefahr infolge eines mangelhatten Gleichgewichtsvermögens vor allem bei einer unzureichenden Stabilisationsfähigkeit des Sprunggelenks gegen Inversionsbewegungen, wie sie bei einem Verkippen des Balancierbretts nach vorne auftreten, besteht, zielt das propriozeptive Training in erster Linie darauf ab, das Stabilisationsvermögen entgegen einer Verkippung des Balancierbretts nach vorne zu verbessern. Eine dafür besonders geeignete Variante der Erfindung sieht deshalb vor, daß der bzw. die Sensor(en) an der Unterseite des Balancierbretts nahe der vorderen Stirnseite so angeordnet ist (sind), daß er (sie) beim Abkippen des Balancierbretts nach vorne mit dem Boden in Kontakt kommt (kommen) und dadurch eine Signalabgabe initiieren.

Die Balancierfläche des erfindungsgemäßen Balancierbretts weist vorzugsweise eine Beschichtung zur Förderung der Stimulation von Fußsohlen auf, beispielsweise einen Kunststoffbelag mit rauher Oberfläche. Durch diese Maßnahme wird der Trainingseffekt noch weiter unterstützt.

Die Signalleitung(en) des Elektrostimulationsgeräts sollten endseitig Elektroden aufweisen, die auf der Fuß- bzw. Beinhaut aufliegen. Diese Elektroden sollten vorzugsweise variabel in der Größe sein und auswechselbar an dem Elektrostimulationsgerät befestigt werden können. Das hat den Vorteil, daß passend geformte und insbesondere verhältnismäßig große Elektroden eingesetzt werden können, um eine besonders gute, Reizverteilung (Ionenverteilung) über dem anzusprechenden Muskel zu erzielen und um den Prozentsatz der durch die Behandlung rekrutierbaren Fasern einer Muskelgruppe zu erhöhen. Im Fall des "Durchschlagens" auf die antagonistischen Muskeln kann die verwendete Elektrode problemlos gegen eine nächst kleinere Elektrode ausgewechselt werden.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung arbeitet das Elektrostimulationsgerät nahezu völlig gleichspannungsfrei. Infolgedessen kann die Elektrostimulation mit besonders geringer Belastung von Haut, Bindegewebe-Bändern und Gelenken durchgeführt werden. Die Gleichspannungsfreiheit gestattet außerdem einen absolut laiensicheren Einsatz, so daß das erfindungsgemäße Balancierbrett dem Patienten nach einmaliger Einweisung gefahrlos mit nach Hause gegeben werden kann.

Die vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Balancierbretts zum Trainieren des Fußgelenks, insbesondere gegen Verkippen und/oder Umknicken. Ein Training zur Stabilisation anderer Gelenksysteme, z. B. des Hüftgelenks ist ebenfalls denkbar.

Und schließlich betrifft die Erfindung auch die Verwendung des erfindungsgemaßen Balancierbretts - vorzugsweise in Kombination mit Videoaufzeichnungen und -analysen - zur diagnostischen, objektiven Dokumentation von Koordinationsleistungen, da jede krankhafte Koordinationsstörung durch eine spezifische Koordinationskurve gekennzeichnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Balancierbretts mit Patientenfuß, und

Fig. 2 die Unterseite des Balancierbretts gemäß Fig. 1 ohne Steckverbindungen.

Das Balancierbrett 2 gemäß Fig. 1 umfaßt ein Brett 4, beispielsweise aus Eichenholz, mit den Maßen von etwa 42 cm Länge, etwa 25 cm Breite und etwa 3 cm Dicke.

Auf der Brettoberseite 6 ist im Randbereich der einen kurzen Seite eine im wesentlichen rechteckige Vertiefung 8 eingelassen, die zur Aufnahme des Elektrostimulationsgerätes dient.

Die Brettoberfläche 6 außerhalb der Vertiefung 8 ist mit einem Kunststoffbelag beschichtet, der eine Oberflächenbeschaffenheit aufweist, die zur optimalen Stimulation der Fußsohlenrezeptoren beiträgt. Auf dem Kunststoffbelag können die Umrisse von einem rechten und einem linken Fuß abgebildet sein. Diese Abbildungen befinden sich gegebenenfalls links und rechts der Brettmittellinie und dienen als Orientierungshilfen beim Einnehmen der korrekten Fußstellung.

Mit seiner Unterseite 12 liegt das Balancierbrett 2 auf einer Kufe 10, die sich entlang der Diagonale der rechteckigen Brettunterseite 12 erstreckt. Die Kufe 10 besteht beispielsweise aus hartem Buchenholz. Sie kann unterschiedlich breit sein, je nach dem, welcher Schwierigkeitsgrad im Training gewünscht ist. Je breiter die Kufe 10 desto leichter die Balanceübung.

Die Kufe 10 ist mit einem lösbaren Verschlußmechanismus 14, vorzugsweise einem Bajonettverschluß an der Brettunterseite 12 befestigt. Die an der Brettunterseite 12 montierte Teile 14′, 14′′ des Verschlußmechanismus 14 sind entlang beider Diagonalen der Brettunterseite 12 ausgebildet, um die Kufe 10 wahlweise für ein Training des rechten oder des linken Fußes anzuordnen.

Nahe der vorderen Stirnseite 16 des Balancierbretts 2 sind an der Brettunterseite 12 zwei Sensoren 18, 18′ angeordnet, die eine Bodenberührung des Brettes 2 erfassen, wenn dieses nach vorne kippt.

An der vorderen Stirnseite 16 des Balancierbretts 2 ist ein Stecker 20 ausgebildet, der über eine Kupplung 22, eine Spiralverlängerungsschnur 24, eine Steckverbindung 26, Einzelkabel 28, 28′ und Elektroden 30, 30′ eine Verbindung zwischen Elektrostimulationsgerät und Unterschenkelmuskulatur des Patienten herstellt. Über diese Verbindung werden bei geschlossenem Stromkreis Impulse des Elektrostimulators zu den unterhalb der Elektroden 30, 30′ befindlichen Muskelpartien am Unterschenkel des Patienten geleitet. Voraussetzung für einen geschlossenen Stromkreis ist, daß die Sensoren 18, 18′ an der Unterseite des Balancierbretts den Boden berühren. Im Zustand der Balance, wenn die Sensoren 18, 18′ keinen Kontakt zum Boden haben, ist der Stromkreis unterbrochen und eine Elektrostimulation unterbleibt.

In der Vertiefung 8 an der Brettoberseite 6 ist ein nicht näher dargestelltes Elektrostimulations-Handgerät angeordnet. Dieses Elektrostimulationsgerät zeichnet sich dadurch aus, daß es mit besonders niedrigen Spannungen und Stromleistungen (ca. 35 bis 70 Hz) und praktisch völlig gleichspannungsfrei arbeitet.

Funktionsbeispiel

Ein Patient erhält die Aufgabe, einbeinig auf dem erfindungsgemäßen Balancierbrett das Gleichgewicht zu halten. Ist er dazu nicht in der Lage, kippt das Brett entweder nach vorne oder nach hinten.

Bei einem Abkippen des Brettes nach vorne bewegt sich das Sprungbein (Talus), das über das obere Sprunggelenk (Articulatio talocruralis) mit den beiden Unterschenkelknochen (Tibia und Fibula) verbunden ist, aus seiner knöchernen Stabilposition heraus. Bei einer Kippbewegung des Brettes nach hinten wird das Sprungbein dagegen von den beiden Unterschenkelknochen in der sog. Malleolengabel knöchern fixiert. Verletzungen infolge eines mechanischen Stabilitätsverlusts treten vorwiegend bei Kippbewegungen des Fußes nach vorne und innen auf. Das propriozeptive Training zielt deshalb vorrangig darauf ab, das Stabilisationsvermögen entgegen einer solchen Vorwärtseinwärtskippbewegung zu verbessern.

Kippt das Balancierbrett infolge eines unzureichenden Stabilisationsvermögens des Patienten nach vorne ab, registrieren die Sensoren die Berührung zwischen der Brettvorderkante und dem Boden. In diesem Fall haben z. B. neuromuskuläre Mechanismen der Schienbeinmuskulatur versagt, denn sie haben die Kippbewegung nicht verhindert. Die Sensoren registrieren den begangenen Fehler und veranlassen unverzüglich den Elektrostimulator zu einer elektronischen Stimulation der Schienbeinmuskulatur. Durch diese Elektrostimulation wird der steuernde Regelkreis im Patientenkörper insoweit unterstützt, als genau diejenigen Reizleitungssysteme gezielt und verstärkt angeregt werden, die reagiert haben sollten.

Die Regelung der Intensität der Elektrostimulation erfolgt zunächst zügig bis zum Beginn sichtbarer und spürbarer Muskelkontraktionen. Danach wird nach Wunsch und Verträglichkeit die Intensität langsam gesteigert und im Verlauf weiter nach oben geregelt, um Gewöhnungseffekte zu kompensieren.

Die neuromuskuläre Stimulation erfolgt vorzugsweise mit elektrischen Signalen um 35 bis ca. 70 Hz um in erster Linie die leicht ermüdbaren, schnell reagierenden Tonus- Muskelfasern anzuregen, weil diese rascher reagieren und aufgrund ihrer peripheren Lage im Muskel auch direkter ansprechbar sind. Angeregt werden aber auch alle Sensoren, die sich im stimulierten Fuß bzw. Bein unterhalb der Elektrode befinden, nämlich die Rezeptoren der Haut und der Muskelspindelfasern.

Um den unbewußten Lerneffekt noch zu verstärken, kann der Patient (zumindest zu Beginn des Trainingsprogrammes) die Kippbewegungen seines Fußes während der Übungen über einen Monitor beobachten. Der Monitor sollte zu diesem Zweck so positioniert sein, daß der Patient bei der Beobachtung automatisch eine gerade Kopfhaltung einnimmt, wodurch die Nackenstellreflexe und damit letztlich die gesamten Koordinationsreflexe für eine stabile, aufrechte Körperhaltung begünstigt werden.

Claims (9)

1. Balancierbrett zum Trainieren des Gleichgewichtsvermögens (propriozeptives Training) mit einer Balancierfläche für wenigstens einen Fuß, mit einem Stellelement, gegen das die Balancierfläche wenigstens nach vorne und hinten verkippbar gelagert ist, und mit mindestens einem Sensor, der der(den) Kippbewegung(en) der Balancierfläche entsprechende Signale generiert, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Sensore(en) (30) die generierten Signale an ein Elektrostimulationsgerät weiterleitet (weiterleiten), und daß dieses Elektrostimulationsgerät mit dem auf der Balancierfläche stehenden Fuß und/oder Bein über elektrische Leitungen derart gekoppelt ist, daß durch die von dem (den) Sensor(en) (30) empfangenen Signale elektrische Impulse zur Beaufschlagung des Fußes und/oder Beins aktiviert werden.

2. Balancierbrett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement eine Kufe (10) ist.

3. Balancierbrett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kufe (10) in der Größe variabel und mit einem lösbaren Verschlußmechanismus (14) an dem Balancierbrett (2) befestigt ist.

4. Balancierbrett nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kufe (10) entlang der Diagonalen des annähernd rechteckigen Fußkontaktbereichs auf der Balancierfläche orientiert ist.

5. Balancierbrett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Sensor(en) (30) an der Unterseite (12) des Balancierbretts (2) nahe der vorderen Stirnseite (16) so angeordnet ist (sind), daß er (sie) beim Abkippen des Balancierbretts (2) nach vorne mit dem Boden in Kontakt kommt (kommen), wodurch eine Signalabgabe initiert wird.

6. Balancierbrett nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Balancierfläche eine Beschichtung zur Förderung der Stimulation von Fußsohlen aufweist.

7. Balancierbrett nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalleitung(en) des Elektrostimulationsgeräts endseitig Elektroden (30, 30′) aufweisen, die auf der Fuß- bzw. Beinhaut aufliegen.

8. Balancierbrett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (30, 30′) verschiedene Größe haben.

9. Balancierbrett nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrostimulationsgerät nahezu völlig gleichspannungsfrei arbeitet.