DE202012013507U1 - Vorrichtung zum Vermessen von Befunden von Körperteil- und Extremitätenbeweglichkeiten - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Vermessen und Befunden von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten (10) eines Probanden (20), aufweisend: a. ein drahtloses Messmittel (100), das an einer zu messenden Extremität (22) oder einem zu messenden Körperteil des Probanden (20) anlegbar oder befestigbar ist, wobei das Messmittel (100) mindestens einen Sensor (120, 122, 124, 126) zur dreidimensionalen kontinuierlichen Erfassung von Positionsänderungen des Messmittels (100) aufweist; b. eine Datenverarbeitungsvorrichtung (200), die eingerichtet ist, die Messwerte des Messmittels (100) drahtlos zu empfangen; c. Eingabemittel (130) für manuelle Eingaben durch einen Benutzer, wobei die Eingabemittel (130) Teil des drahtlosen Messmittels (100) sind; d. ein Auswerteprogramm (230) zur Planung einer Messung und/oder zur Visualisierung einer Messung und/oder zur Auswertung einer Messung; wobei e. das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, um auf der Datenverarbeitungsvorrichtung (200) abzulaufen, und das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, aus den Messwerten des Messmittels (100) Positionsänderungen des Messmittels (100) zu berechnen; f. und eingerichtet ist, daraus eine Extremitäten- oder Körperteilbeweglichkeit zu berechnen; sowie g. eingerichtet ist, manuelle Eingaben des Benutzers über die Eingabemittel (130) zu verarbeiten.

Description

• 1. Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen und Befunden von Körperteil- und Extremitätenbeweglichkeiten eines Probanden, üblicherweise eines Menschen. Extremitätenbeweglichkeiten werden in der ärztlichen und physiotherapeutischen Diagnostik gemessen, um Auskunft über die Beweglichkeit von bestimmten Gelenken eines Patienten zu geben. Diese Informationen können dann als Ausgangspunkt oder zur Überwachung von zielgerichteten Therapiemaßnahmen verwendet werden.
• 2. Stand der Technik
• Die Untersuchung von Gelenken und Körperteilen auf Beweglichkeit und die Qualität der Bewegung ist Bestandteil der gründlichen Untersuchung des Bewegungsapparates und wird oftmals als „manuelle Inspektion” bezeichnet. Diese Inspektion unterteilt sich in die quantitative Vermessung des Bewegungsumfangs eines Gelenks oder einer Körperregion sowie in die qualitative Bemessung der Bewegungsfähigkeit sowie deren Dokumentation. Beide Aspekte der Untersuchung einer Körperregion setzen eine geeignete Positionierung des Patienten und eine isolierte Bewegung der untersuchten Region voraus.
• Bei der Untersuchung der Bewegungsqualität und -fähigkeit wird die betroffene Körperregion hinsichtlich Befindlichkeit, Schmerz und muskulärer Bewegungsfähigkeit überprüft, qualitativ beschrieben und dokumentiert. Die qualitative Erfassung der Muskelfunktion wird in der Regel mit Attributen von Unbeweglichkeit über Abschwächung bis überdurchschnittliche Bewegungsfähigkeit (Kraft) beschrieben. Die Bemessung liegt hier in der persönlichen Beurteilung des Untersuchers.
• Beispiele für solche Beschreibungsformen finden sich u. a. bei VLADIMIR JANDA, MANUELLE MUSKELFUNKTIONSDIAGNOSTIK, 2009, 4. AUFLAGE, VERLAG ELSEVIER URBAN & FISCHER
  und
  F. PETERSON KENDALL, Muskeln – Funktionen und Tests, 2001, 4. AUFLAGE, VERLAG ELSEVIER URBAN & FISCHER.
• Die Ergebnisse einer Untersuchung werden vom Untersuchenden protokolliert, was einen permanenten Wechsel zwischen Dokumentation und Untersuchung am Patenten mit sich bringt. Es ist auch gleichfalls gängige Praxis die Ergebnisse einem Helfer zu diktieren. Diese Möglichkeit ist zwar schnell in der Durchführung, aber mit wirtschaftlichen Nachteilen und der Gefahr des Falschverstehens beim Diktat verbunden.
• Zu den Extremitäten zählen insbesondere die Arme, die Beine und der Kopf eines Probanden bzw. Patienten. Mit Vorrichtungen zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten können nicht nur die Beweglichkeiten der Gelenke zwischen Rumpf und der Extremität, sondern auch von Gelenken zwischen zwei Teilen einer Extremität gemessen werden, zum Beispiel die Beweglichkeit eines Ellenbogen- oder Kniegelenks.
• Extremitätenbeweglichkeiten von Patienten oder Probanden können beispielsweise nach dem Neutral-Null-Verfahren erfasst und ausgewertet werden. Ausgangspunkt einer Messung nach dem Neutral-Null-Verfahren ist die sogenannte Neutral-Null-Stellung, wobei sich der Körper des Probanden in der folgenden definierten Ausgangsposition befindet:
• • Aufrechter Stand mit Blickrichtung nach vorne;
• • Die Arme hängen entspannt seitlich am Körper herab, wobei die Handflächen Richtung Oberschenkel zeigen;
• • Die Füße stehen hüftbreit und parallel.
• Die sich so ergebenden Winkel der Extremitäten zum Rumpf und den anderen Teilen der Extremität werden als Nulllage definiert.
• Bei einer Messung bewegt der Untersuchende eine Extremität des Probanden aus der Nulllage in eine Endlage, welche diejenige Lage bezeichnet, von der aus die Extremität nicht mehr weiter in der Bewegungsrichtung bewegt werden kann. Dann wird der Winkel zwischen Nulllage und Endlage gemessen.
• Die Messung erfolgt aus der Nulllage heraus in beiden Bewegungsrichtungen, die in einer Ebene liegen sollen. Am Beispiel des Knies misst man damit das maximale Durchstrecken und maximales Beugen des Kniegelenks.
• Die Messergebnisse werden nach dem Neutral-Null-Verfahren in Form eines Zahlen-Tripels angegeben. Am Beispiel der Messung eines Kniegelenks ergibt sich beispielsweise das folgende Ergebnis: „5-0-110” Diese Ergebnis besagt, dass ein Proband sein Knie aus der Nulllage heraus bis zu 5° extendieren, d. h. strecken, und bis zu 110° flektieren, d. h. beugen, kann.
• Eine weiterführende Beschreibung des Neutral-Null-Verfahrens ist aus dem Buch MEINECKE, R.; GRÄFE, K.: Bewegungs-, Längen- und Umfangsmessungen: Neutral-Null-Durchgangsmethode. Haan: Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 2007 ersichtlich.
• Eine klassische Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten nach dem Neutral-Null-Verfahren ist ein Goniometer. Ein Goniometer ist ein mechanischer Winkelmesser mit zwei beweglichen Armen, zwischen denen eine Skala zum Ablesen eines Winkels angebracht ist. Dieses Gerät hat den Nachteil, dass es eine hohe Messunsicherheit aufweist. Dies liegt vor allem darin begründet, dass handelsübliche Goniometer im Vergleich zur Länge z. B. eines Armes oder eines Beines eines Probanden vergleichsweise kurze Schenkel aufweisen. Goniometer mit langen Schenkeln sind zwar genauer, aber wesentlich schwerer zu handhaben. Ein weiteres Problem stellt die fehlende Überwachung der korrekten Ausführung der Bewegung dar. Zusätzlich bieten übliche Goniometer keine Möglichkeit, die Daten zur Auswertung direkt an eine Datenverarbeitungsvorrichtung zu übertragen.
• Diesen Problemen wird schon seit einigen Jahren durch teilweise komplexe elektro-mechanische Gestelle zur Fixierung und Führung der Extremität eines Probanden in Kombination mit Datenverarbeitungsvorrichtungen begegnet.
• So zeigt zum Beispiel die Offenlegungsschrift DE 39 07 140 A1 eine Messvorrichtung zur Bestimmung der aktiven und passiven Beweglichkeit eines Schultergelenks. Die Messvorrichtung besteht aus einer elektromechanischen und einer rechnergesteuerten Einheit. Die elektromechanische Einheit ist fest mit dem Arm des Patienten in einer Weise verbunden, dass der Arm in jeden für das Schultergelenk möglichen Raumwinkel zeigen kann. Die elektromechanische Einheit weist zwei über einen Bügel miteinander gekoppelte Drehachsen auf, deren Achsverlängerungen sich im Zentrum des als Kugel gedachten Oberarmkopfes treffen.
• Aus der Patentschrift AT 384 544 B ist ein Verfahren zur Bestimmung der Beweglichkeit von Körperteilen durch aufeinander folgende Positionsmessungen mit Hilfe von elektronischen Messungen bekannt. Hierzu werden an einem oder mehreren Körperteilen Ultraschallempfänger oder -sender aufgesetzt, die mit zugeordneten raumfest angeordneten Ultraschallempfängern oder -sendern kooperieren.
• Nachteilig ist bei solchen Anordnungen, dass sie in ihrer Gesamtheit oder zumindest hinsichtlich der raumfesten Komponenten in ihren Abmessungen sehr groß sind und nur schwer transportiert werden können. Damit können sie bei physiotherapeutischen Hausbesuche nur schwerlich verwendet werden. Des Weiteren sind solche Anordnungen in ihrer Nutzbarkeit sehr eingeschränkt, da sie vorrangig für die Messung eines ganz speziellen Bewegungsablaufs konzipiert sind, sich aber nicht für den Einsatz als universelles Messmittel für die Durchführung einer Vielzahl von Beweglichkeitsmessungen eignen.
• Aus der Offenlegungsschrift DE 102 14 318 A1 sind ein Winkelmessgerät und ein Winkelmessverfahren zur Beweglichkeitskontrolle der für Extremitäten eines Menschen zuständigen Muskeln und/oder Gelenke bekannt. Das Winkelmessgerät umfasst hierbei einerseits einen elektronischen Winkelmesssensor zum Erfassen einer Winkellage von sich in einer etwa vertikalen Ebene erstreckenden Vektoren. Der Winkelsensor wird dabei an einer Extremität oder am Rumpf eines Probanden richtungsstabil befestigt.
• Nachteilig ist bei diesen Systemen auch, dass Eingaben vor und nach der Messung vorrangig über die Eingabemittel der Datenverarbeitungsvorrichtungen erfolgen müssen. Um Eingaben vorzunehmen, muss der Untersuchende den Probanden zwischen den Messungen verlassen. Dies wird als sehr unkomfortabel und zeitintensiv empfunden. Weiterhin sind Eingabemittel, wie Tastaturen, etc. von Datenverarbeitungsvorrichtungen im klinischen Einsatz nicht verwendbar, da diese nicht ausreichend steril gehalten werden können.
• Zusätzlich sind derartige Messsysteme, die auf einem einzigen Sensor beruhen, sehr anfällig für Messabweichungen, da es keine Möglichkeit gibt, die Messung zu überprüfen. Zusätzlich kommt es bei der Durchführung von Wiederholmessungen aufgrund von vielfältigen Variationsmöglichkeiten zu Abweichungen, die meist größer sind, als die während einer Einzelmessung durch den Sensor induzierten Abweichungen. Folglich muss sich die behandelnde Person auf das Ergebnis einer mit erheblichen Unsicherheiten behafteten Einzelmessung verlassen.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Vermessen von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten bereitzustellen, die folgende Vorteile bietet:
• • Generierung von Messwerten der Beweglichkeitsuntersuchung mit einer deutlich reduzierten Messunsicherheit;
• • Verbesserung von Bedienkomfort und Einsetzbarkeit für den Untersuchenden und den Probanden;
• • Begünstigung des klinischen Einsatzes durch verbesserte Hygiene; und
• • Unterstützung des Untersuchenden bei der Messung und Dokumentation sowohl bei Einzelmessungen als auch bei gesamten komplexen Messaufgaben.
• 3. Zusammenfassung der Erfindung
• Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zum Vermessen und Befunden von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten gemäß Schutzanspruch 1.
• Insbesondere werden die oben genannten Aufgaben gelöst, durch eine Vorrichtung zum Vermessen und Befunden von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten eines Probanden, aufweisend ein drahtloses Messmittel, das an einer zu messenden Extremität oder einem zu messenden Körperteil des Probanden anlegbar oder befestigbar ist, wobei das Messmittel mindestens einen Sensor zur dreidimensionalen kontinuierlichen Erfassung von Positionsänderungen des Messmittels aufweist, eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die Messwerte des Messmittels drahtlos zu empfangen, Eingabemittel für manuelle Eingaben durch einen Benutzer, wobei die Eingabemittel Teil des drahtlosen Messmittels sind, ein Auswerteprogramm zur Planung einer Messung und/oder zur Visualisierung einer Messung und/oder zur Auswertung einer Messung, wobei das Auswerteprogramm eingerichtet ist, auf der Datenverarbeitungsvorrichtung abzulaufen und das Auswerteprogramm eingerichtet ist, aus den Messwerten des Messmittels Positionsänderungen des Messmittels zu berechnen, eingerichtet ist, daraus eine Extremitäten- oder Körperteilbeweglichkeit zu berechnen, sowie eingerichtet ist, manuelle Eingaben des Benutzers über die Eingabemittel zu verarbeiten.
• Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Messvorrichtung können Extremitäten- oder Körperteilbeweglichkeiten eines Probanden oder Patienten gemessen werden, indem im Regelfall eine den Probanden untersuchende Person das drahtlose Messmittel an die zu messende Extremität anlegt und dann diese Extremität zusammen mit dem Messmittel in der zu messenden Ebene bewegt. Selbstverständlich eignet sich die erfindungsgemäße Messvorrichtung auch zur Messung von anderen Bewegungen des Körpers oder von Körperteilen. Ebenso ist auch eine Messung möglich, bei der der Proband die Extremität oder das Körperteil selbst bewegt. Dabei kann das drahtlose Messmittel an der Extremität oder dem Körperteil befestigt sein.
• Der mindestens eine Sensor erfasst kontinuierlich eine dreidimensionale Relativbewegung des drahtlosen Messmittels. Neben dreidimensionalen Sensoren, die für sich allein eine Relativbewegung in allen drei Raumachsen erfassen können, können auch mehrere eindimensional oder zweidimensional messende Sensoren verwendet werden, die zusammen kontinuierlich eine dreidimensionale Relativbewegung des drahtlosen Messmittels erfassen können. Durch die Messung einer Relativbewegung über entsprechende Sensoren können Fixpunkte oder feststehende Sensorkomponenten, etc. eingespart werden. Damit ist es ausreichend, ein einzelnes erfindungsgemäßes drahtloses Messmittel zusammen mit einer dazu passenden Datenverarbeitungsvorrichtung zu verwenden, um eine genaue Messung durchzuführen. Die Messvorrichtung ist daher insgesamt klein und handlich und ist auch für den mobilen Einsatz geeignet.
• Sobald von den Sensoren mindestens eine Messgröße (z. B. die Höhenänderung) von mindestens zwei Sensoren gleichzeitig bzw. parallel bestimmt wird, ist es möglich, aus den vorliegenden Messwerten für diese Messgröße einen Mittelwert zu bilden. Dieser Mittelwert kann entweder von dem Messmittel selbst oder nach Übertragung der Rohdaten an die Datenverarbeitungsvorrichtung von dem Auswerteprogramm berechnet werden. Diese Bestimmung eines Mittelwertes erlaubt es, zufällige Streuungen und Messungenauigkeiten der Sensoren zu kompensieren.
• Weiterhin wird vor der Mittelwertbildung eine Plausibilitätsprüfung der Messwerte durchgeführt, welche vermeidet, dass verfälschte Messwerte, z. B. durch Irritationen des Magnetfeldsensors aufgrund magnetisierter Metallmasse, in die Messung einfließen.
• Werden darüber hinaus Sensoren für die parallele Messung eingesetzt, die auf unterschiedlichen Wirkprinzipien (Beschleunigung, Magnetfeld, Schwerfeld, Lageänderung) beruhen, ist es möglich, neben den zufälligen Streuungen der Sensoren auch noch die messprinzipbedingten Streuungen zu kompensieren.
• Als Datenverarbeitungsvorrichtung können beispielsweise handelsübliche Festrechner oder tragbare Systeme verwendet werden. Tragbare Systeme, wie zum Beispiel Notebooks, Subnotebooks oder Tablet-PCs, sind vor allem dann vorteilhaft, wenn die Messvorrichtung im Rahmen von Hausbesuchen zum Patienten bzw. zum Probanden mitgenommen werden soll.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem signifikant verbesserten Bedienkomfort für die den Probanden untersuchende Person, also den Untersuchenden. Das Messmittel ist drahtlos mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden, sodass die Bewegungsfreiheit des Untersuchenden und des Probanden nicht durch Kabel, etc. eingeschränkt wird. Bevorzugt wird das Messmittel über eine interne Stromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie oder einen Akkumulator, mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt und braucht dann nicht an eine externe Stromquelle angeschlossen sein.
• Das Messmittel verfügt über Eingabemittel für manuelle Eingaben durch einen Benutzer, üblicherweise der Untersuchende oder seltener der Proband selbst. Bevorzugt können mit den Eingabemitteln alle für eine Messung notwendigen Funktionen eines Auswerteprogramm, welches auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, bedient werden. Damit ermöglichen es die Eingabemittel dem Untersuchenden auch während einer ganzen Messreihe eines Messprofils beim Probanden zu verbleiben. Der Untersuchende braucht den Probanden während der Durchführung einer Messung einer Messreihe nicht zu verlassen, um etwaige Eingaben an der Datenverarbeitungsvorrichtung vorzunehmen.
• Es ist insbesondere bevorzugt, alle für Planung, Durchführung und Auswertung der Messung erforderlichen Eingaben und die Navigation im Auswerteprogramm über die Eingabemittel des drahtlosen Messmittels vornehmen zu können. Insbesondere können auch unmittelbar zu den einzelnen quantitativen Messungen subjektive oder qualitative Befunde eingegeben werden. Diese qualitativen Befunde können Zusatzbefunde wie etwa das Schmerzempfinden oder das Endgefühl des Probanden oder weitere Untersuchungsbefunde der manuellen Gelenkinspektion sein, z. B. die Kraft der untersuchten Muskulatur.
• Derartige qualitative Befunde können vom Bediener unmittelbar bei oder nach der quantitativen Messung über die Eingabemittel des drahtlosen Messmittels eingegeben werden. Die objektive Beweglichkeitsmessung und die subjektive Befundung erfolgen daher durch das gleiche Messmittel und in einem Arbeitsgang, was die Untersuchung des Probanden stark vereinfacht und beschleunigt.
• Ein zusätzlicher Vorteil liegt in einer verbesserten Hygiene bei der Messung von Extremitätenbeweglichkeiten. Das Messmittel wird bevorzugt während der Messung vom Untersuchenden direkt an die zu messende Extremität des Probanden angelegt. Durch die drahtlose Form kann das Messmittel so gestaltet werden, dass es einfach desinfiziert bzw. sterilisiert werden kann. Dies kann durch die konstruktive Gestaltung des Messmittels, die Auswahl der verwendeten Materialien und durch das Vorsehen von speziellen Dichtungselementen gewährleistet werden.
• Ein weiterer Hygienevorteil ergibt sich dadurch, dass der Untersuchende alle während der Messung erforderlichen Eingaben über das sterile Messmittel selbst tätigen kann. Daher muss der Untersuchende während der Messungen nicht über nicht-sterile Eingabemittel, wie Tastaturen oder ähnliches, der Datenverarbeitungsvorrichtung vornehmen. Somit wird eine Übertragung von Viren und Bakterien auf den und von dem Probanden vermieden.
• Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ermöglicht daher Messungen mit deutlich reduzierter Messunsicherheit, eine optimale Mobilität der Messvorrichtung insgesamt, einen maßgeblich erhöhten Bedienkomfort bei der Betreuung des Patienten und Messungen mit verbesserter Hygiene. Durch die gewählte Sensorik, die vollständig auf externe, aufzustellende Referenzpunkte oder Marker verzichtet, werden Vorteile hinsichtlich Mobilität, Herstellkosten und Initialaufwand vor der Messung erreicht.
• Bevorzugt weisen die Sensoren einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor und/oder ein dreidimensionales Gyroskop und/oder einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor auf, um Positions- und Lageänderungen des drahtlosen Messmittels zu erfassen. Mit Hilfe eines dreidimensionalen Magnetfeldsensors kann die Lage des Messmittels bezüglich des Erdmagnetfeldes, oder anderen nichtnatürlichen Magnetfeldern in allen drei Raumkoordinaten gemessen werden. Ein dreidimensionales Gyroskop misst Winkelbeschleunigungen des Messmittels um alle drei Hauptachsen, die durch Drehungen des Messmittels hervorgerufen werden. Mit Hilfe des dreidimensionalen Beschleunigungssensors können lineare Beschleunigungen des Messmittels in alle drei Hauptachsen gemessen werden. Gleichsam werden mit den Beschleunigungssensoren die Neigungen des Messmittels zum Schwerefeld der Erde gemessen.
• Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Messmittel sowohl einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor als auch ein dreidimensionales Gyroskop und einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor auf. Da alle drei Sensorarten dreidimensional Relativbewegungen erfassen, liegen einige der Messwerte oder alle Messwerte überbestimmt vor. Aus diesen Messwerten der unterschiedlichen Sensortypen wird mittels einer sog. „Strapdown-Rechnung” und eines sog. „Kalman-Filters” ein Orientierungsvektor und daraus dann die Positions- und Lageänderung des Messmittels berechnet. Diese Berechnung kann bereits im Messmittel selbst oder im Auswerteprogramm oder in beiden Komponenten anteilig erfolgen.
• Da die Messwerte der Positionsänderungen überbestimmt vorliegen, können zufällige Streuungen der Sensoren und andere Messfehler, wie gänzlich nicht plausible Messwerte, kompensiert werden, was insgesamt zu einer sehr genauen Positions- und Lagebestimmung des Messmittels bezüglich einer Anfangsposition führt.
• Bevorzugt sind mehrere Messmittel mit der Datenverarbeitungsvorrichtung drahtlos verbunden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung ist in der Lage, die Daten mehrerer Messmittel, beispielsweise von vier Messmitteln, gleichzeitig zu empfangen und zu verarbeiten. Damit ist es möglich paarige Bewegungen des Probanden zur untersuchen. Hierbei kann sich jedes Messmittel eindeutig gegenüber der Datenverarbeitungsvorrichtung und dem Auswerteprogramm identifizieren, sodass die aufgenommenen Messwerte eindeutig dem entsprechenden Messmittel zugeordnet werden können. Eine derartige Messvorrichtung kann beispielsweise dazu verwendet werden, um neue – über das Neutral-Null-Verfahren hinausgehende – Verfahren für Beweglichkeits- und Haltungsmessungen zu entwickeln und anzuwenden.
• Bevorzugt sind die Eingabemittel für mehrdimensionale Eingaben, insbesondere zur Navigation im Auswerteprogramm oder zur Eingabe von Befunden, ausgestaltet. Solche Eingabemittel für mehrdimensionale Eingaben können beispielsweise als ein Steuerkreuz, eine Anordnung mit vier Richtungsgebern und einem Bestätigungstaster oder als eine berührungssensitive Oberfläche zur Interaktion des Untersuchenden mit dem Messmittel ausgestaltet sein.
• Bevorzugt erfasst der Sensor die Neigung des Messmittels und das Auswerteprogramm berechnet aus der Neigung manuelle Eingabewerte des Benutzers. Damit kann der Benutzer beispielsweise Werte für das Schmerzempfinden bei einer Bewegung auf einer Skala von beispielsweise 1–10 durch einfaches und intuitives Neigen des Messmittels eingeben.
• Bevorzugt benötigen die Sensoren keine Bezugspunkte im Messfeld. Mit Bezugspunkten sind raumfeste Punkte gemeint, die im Stand der Technik zur Bestimmung einer Absolutposition des Messmittels erforderlich sind. Die vorliegende Messvorrichtung benötigt in einer bevorzugten Ausführungsform keine entsprechenden Bezugspunkte, da die Bestimmung einer Absolutposition des Messmittels nicht erforderlich ist. Stattdessen wird die Relativposition und fakultativ die Relativlage des Messmittels bezüglich eines Ausgangspunktes verwendet. Für die Auswertung von Extremitätenbeweglichkeiten – beispielsweise nach dem Neutral-Null-Verfahren – bildet die Nulllage der Extremität den relativen Ausgangspunkt. Diese relative Messung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Komponenten, wie zum raumfeste Signalquellen oder raumfeste Sensoren zur Durchführung einer Messung aufgebaut und kalibriert werden müssen. Dies ist vor allem im mobilen Einsatz von besonderem Vorteil.
• Bevorzugt umfassen die durch die Eingabemittel an dem drahtlosen Messmittel möglichen manuellen Eingaben eine Identifikation einer Nulllage der Extremität und/oder einer Endlage der Extremität und/oder ein Vermerken eines subjektiven Befundes bezüglich des Probanden während der Messung. Mit Hilfe der vorgenannten Eingaben ist es möglich, wesentliche, im Rahmen einer Messung vorzunehmende Eingaben unmittelbar über die Eingabemittel des Messmittels zu tätigen. Somit kann der Untersuchende während der Durchführung der Messung beim Probanden verbleiben und muss nicht zwischen Proband und Datenverarbeitungsvorrichtung hin und her wechseln. Weiterhin ist sichergestellt, dass die subjektiven Befunde der richtigen Messung, also dem richtigen Gelenk zugeordnet werden.
• Bevorzugt weist das Auswerteprogramm ein Teach-in-Modul zur Kalibrierung der Messebene vor dem Durchführen der eigentlichen Messung auf. Zur Überwachung des korrekten Bewegungsablaufs der Extremität des Probanden kann es erforderlich sein, der Messvorrichtung den korrekten Bewegungsablauf „beizubringen” (deshalb „teach-in”). Insbesondere dient das Teach-in nicht der sensorischen Kalibrierung sondern der Feststellung der messrelevanten Ebene, also der Ebene, in der die Bewegung gemessen werden soll. Beim Teach-In bestimmt die Messvorrichtung aus dem definiert ausgeführten Bewegungsablauf die Ebene der anschließenden Messung. Das Teach-In-Modul leitet dann den Untersuchenden an, bei der Messung den korrekten Bewegungsablauf einzuhalten.
• Bevorzugt weist das Auswerteprogramm einen Pool von vordefinierten Einzelmessvorgängen auf, die durch das Auswerteprogramm zu einem Messprofil zusammengefasst werden können. Hierbei stellt das Auswerteprogramm im Rahmen der Messvorbereitung eine Mehrzahl vordefinierter Einzelmessvorgänge bereit, die in einem Pool zusammengefasst sind. Aus diesem Pool, der insbesondere alle Standard-Einzelmessvorgänge des Neutral-Null-Verfahrens beinhaltet, wählt der Untersuchende die durchzuführenden Einzelmessvorgänge aus und stellt diese im Auswerteprogramm zu einem individuellen Messprofil für den jeweiligen Probanden zusammen. Hiermit können die eigentlichen Messungen mit dem Probanden zügig hintereinander durchgeführt werden. Zusätzlich können sich wiederholende Messprofile abgespeichert werden.
• Zu den Messungen können dem Untersuchenden durch das Auswerteprogramm Angaben zu dem zu prüfenden Gelenk, der zu prüfenden Bewegungsrichtung, Angaben zur spezifischen Neutral-Null-Stellung des zu prüfenden Gelenks, Angaben zu einer durchzuführenden Teach-In-Maßnahme, Vorgaben zur Auswertung der Messung, graphische Darstellungen zur Visualisierung des Bewegungsablaufs und vordefinierte Eingabemöglichkeiten für zusätzliche subjektive Befunde angezeigt werden. Bei der eigentlichen Messung kann durch das Auswerteprogramm eine graphische Darstellung der Extremität angezeigt werden, die sich simultan zur Bewegung der realen Extremität bewegt, um dem Untersuchenden den Messfortschritt und eine erfolgreiche Messung zu signalisieren.
• Ein Verfahren zur Messung und Befundung von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten eines Probanden, weist die folgenden Schritte auf:
• a. Bereitstellen eines drahtlosen Messmittels, das an einer zu messenden Extremität oder einem zu messenden Körperteil des Probanden anlegbar oder befestigbar ist, wobei das Messmittel Sensoren zur dreidimensionalen kontinuierlichen Erfassung von Positionsänderungen des Messmittels aufweist;
• b. Bereitstellen einer Datenverarbeitungsvorrichtung, die Messwerte des Messmittels drahtlos empfängt;
• c. Bereitstellen eines Eingabemittels für manuelle Eingaben durch einen Benutzer, wobei das Eingabemittel Teil des drahtlosen Messmittels ist;
• d. Anlegen oder Befestigen des Messmittels an der zu messenden Extremität oder dem zu messenden Körperteil des Probanden;
• e. Bewegen der Extremität des Probanden;
• f. manuelles Eingeben eines subjektiven Befundes des Probanden über das Eingabemittel; und
• g. Auswerten der Messung durch das Auswerteprogramm.
• Das Verfahren ermöglicht daher aus den oben zur Vorrichtung bereits erläuterten Gründen ebenfalls Messungen mit deutlich reduzierter Messunsicherheit, eine optimale Mobilität der Messvorrichtung insgesamt, einen maßgeblich erhöhten Bedienkomfort und besserer Betreuung des Patienten und Messungen mit verbesserter Hygiene. Daneben entfallen durch die Messung von Positionsänderungen des Messmittels aufwendige Fixpunkte oder stationäre Referenzpunkte der Sensoren, was die Messvorrichtung insgesamt wesentlich kostengünstiger macht. Bevorzugt wird zur Durchführung dieses Verfahrens eine Messvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 verwendet.
• Insbesondere können nun subjektive Befunde direkt über das drahtlose Messmittel eingegeben und somit dokumentiert werden. Die objektive Beweglichkeitsmessung und die subjektive Befundung können durch das gleiche Messmittel und in einem Arbeitsgang erfolgen, was die Untersuchung des Probanden stark vereinfacht und beschleunigt.
• Bevorzugt weist das Verfahren weiterhin einen Schritt des Auswählens der durchzuführenden Messung in einem Auswerteprogramm aus einem Pool von vordefinierten Einzelmessvorgängen auf. Der Untersuchende kann damit die durchzuführenden Einzelmessvorgänge aus dem Pool vorab auswählen und diese zu einem individuellen Messprofil für den Probanden zusammenstellen. Hierdurch kann die Effizienz bei der eigentlichen Untersuchung des Probanden gesteigert werden, indem die einzelnen Messungen hintereinander vom Auswerteprogramm angeboten werden und durchgeführt werden können.
• Bevorzugt kann der Benutzer mittels der Eingabemittel des drahtlosen Messmittels im Auswerteprogramm navigieren oder die durchzuführenden Messungen auswählen. Der Untersuchende kann Eingaben für das Auswerteprogramm direkt am drahtlosen Messmittel vornehmen, ohne den Probanden während der Durchführung der Messungen verlassen zu müssen.
• Bevorzugt weist das Verfahren weiterhin einen Teach-In-Schritt auf, mit dem die zu messende Bewegungsebene erkannt und das Auswerteprogramm kalibriert wird. Mit dem Teach-In-Schritt wird dem Auswerteprogramm die für die Messung vorgesehene Ebene durch definiertes Bewegen in der Ebene vorgemacht.
• Bevorzugt weist der Auswerteschritt einen Teilschritt eines kontinuierlichen Errechnens der räumlichen Relativposition und -lage des Messmittels aus einer Mehrzahl von überbestimmten Messwerten von dreidimensionalen Sensoren auf. Insbesondere wird hiermit die Endposition und Endlage der Extremität berechnet. Durch die Berechnung der Endposition und Endlage auf der Basis von überbestimmten Messwerten ist die Messgenauigkeit trotz Messung ohne ortsfeste Referenzpunkte sehr hoch. Die Anfangs- und Endpositionen der Extremität oder des Körperteils können einerseits durch manuelle Eingabe am Messmittel festgehalten werden oder sie können nach der kompletten Bewegung unmittelbar aus den Extrema der kontinuierlichen Messung gewonnen werden.
• Bevorzugt umfasst das Verfahren weiterhin einen Schritt der numerischen und/oder graphischen Echtzeit-Ausgabe der Messergebnisse während der Messung auf einem Bildschirm der Datenverarbeitungsvorrichtung. Dadurch sieht der Untersuchende auf einem Bildschirm der Datenverarbeitungsvorrichtung in Echtzeit, wie sich die Extremität des Probanden während der Messung bewegt und ob die Messung erfolgreich verläuft. Verlässt die Extremität auf ihrem Weg von der Nulllage in eine Endlage die vorgegebene Messebene, so kann das Auswerteprogramm eine Warnung ausgeben. Somit ist es möglich, eine nicht korrekt durchgeführte Bewegung sofort zu korrigieren und ein korrektes Messergebnis zu gewährleisten.
• 4. Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In ihr zeigt:
• 1 ein Blockdiagramm der Komponenten einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten;
• 2 eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messmittels zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten;
• 3 eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messmittels zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten nach 2;
• 4 eine schematische Übersicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten bei einer Messung;
• 5 einen Screenshot einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerteprogramms, während ein individuelles Messprofil aus einem Pool von Einzelmessvorgängen zusammengestellt wird;
• 6 einen Screenshot einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerteprogramms, während der Festlegung der Nulllage eines Ellbogen-Gelenks des Probanden;
• 7 einen Screenshot einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerteprogramms, während der Durchführung einer Messung der Beweglichkeit des Ellbogen-Gelenks des Probanden;
• 8 einen Screenshot einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerteprogramms, während der Ausgabe des Messergebnisses der Messung einer Beweglichkeit einer Hüfte in der Dokumentationsform nach dem Neutral-Null-Verfahren; und
• 9 einen Screenshot einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auswerteprogramms, während der Eingabe von subjektiven Befunden bei der Messung.
• 5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
• Im Folgenden werden unter Bezug auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Einzelne Merkmale bestimmter Ausführungsbeispiele können mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden, wo dies sinnvoll ist.
• Die Vorrichtung zum Messen sowie das zugehörige Verfahren werden im weiteren Verlauf in einer bevorzugten Situation beschrieben, in der ein Proband von einem Untersuchenden untersucht wird, indem der Untersuchende ein Messmittel an eine Extremität des Probanden anlegt und dann die Extremität des Probanden in der gewünschten Bewegungsebene führt. Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, dass die Bewegungen allein von dem Probanden vorgenommen werden.
• Weiterhin werden die Vorrichtung und das Verfahren am Beispiel des Neutral-Null-Verfahrens erläutert. Ein anderes geeignetes Verfahren zur Ermittlung von Extremitätenbeweglichkeiten kann jedoch ebenfalls unterstützt werden.
• 1 zeigt ein Blockdiagramm der Komponenten einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten 10, die im Folgenden auch als Messvorrichtung 10 bezeichnet wird. Die Messvorrichtung 10 umfasst als Hauptkomponenten ein drahtloses Messmittel 100, das zur Messung an die Extremität angelegt wird und eine Datenverarbeitungsvorrichtung 200 zur Auswertung und Dokumentation. Das Messmittel 100 und die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 stehen datentechnisch über eine Funkstrecke 300 miteinander in Verbindung. Die Funkstrecke 300 ist bevorzugt bidirektional ausgelegt. Das bedeutet, dass Daten vom Messmittel 100 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 übertragen werden und umgekehrt. Möglich ist auch nur eine unidirektionale Funkstrecke 300, die Messwerte vom Messmittel 100 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 überträgt. Als Funkstandard kann beispielsweise Bluetooth, W-LAN oder ein anderer digitaler Standard verwendet werden.
• Die Sensordaten werden drahtlos an die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 übertragen. Im dort ablaufenden Auswerteprogramm 230 erfolgt die Auswertung der aufgenommenen Messwerte indem aus ihnen Relativbewegungen und Relativlagen der zu messenden Extremität berechnet werden. Daraus kann dann die Extremitätenbeweglichkeit beispielsweise im Normal-Null-Verfahren berechnet und angezeigt werden. Die Auswertung kann numerisch, graphisch oder audiovisuell über die Ausgabemittel (Monitor oder Drucker) der Datenverarbeitungsvorrichtung oder Ausgabemittel des drahtlosen Messmittels ausgegeben werden.
• Das Messmittel 100 weist in der Regel mehrere Sensoren 120 zur Lage- und Positionsbestimmung auf. Die Sensoren 120 umfassen bevorzugt einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor 122, ein dreidimensionales Gyroskop 124 und einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor 126. Andere Sensoren, wie beispielsweise Schwerefeldsensoren sind ebenfalls verwendbar. Die Sensoren bestimmen bevorzugt relative Lage- und Positionsänderungen, wobei diese Messgrößen zum Teil überbestimmt erfasst werden. Damit lassen sich die relative Lage- und Positionsänderungen des Messmittels 100 sehr genau berechnen.
• Das Messmittel 100 weist weiterhin Eingabemittel 130 auf, mit denen es möglich ist, manuelle Eingaben zu den Messungen zu tätigen und das Auswerteprogramm 230 zu steuern. Die Eingabemittel 130 können alle Arten von Tastern und Sensoren umfassen, die geeignet sind, eine manuelle Eingabe in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das von dem Messmittel 100 selbst oder von der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 ausgewertet wird. Wie in 2 und 3 dargestellt, umfasst die Messvorrichtung 100 auf der dem Probanden abgewandten Seite eine Mehrzahl von Steuerkreuztastern 134, die zusammen ein Steuerkreuz bilden. Hierbei stehen die Steuerkreuztaster 134 klassisch für die Richtungen „oben”, „unten”, „links” und „rechts”. Andere Orientierungen sind ebenfalls möglich. Zusätzlich weist das Steuerkreuz einen zentralen Taster 136 auf, welcher beispielsweise dazu genutzt werden kann, eine über das Steuerkreuz getätigte Auswahl zu bestätigen. Auch wird der Taster 136 bevorzugt zur Definition von Nulllage und Endlage der Messung verwendet.
• Die von den Sensoren 120 und den Eingabemitteln 130 ausgegebenen Signale werden einem Controller 150 zugeleitet. Die Signale der Sensoren 120 können dabei analoge oder digitale Signale sein. Der Controller wandelt die Signale gegebenenfalls von einem analogen in ein digitales Signal um, speichert diese Signale gegebenenfalls in einem Speicher 140, macht Zwischenberechnungen und überträgt die Messwerte mittels einer drahtlose Schnittstelle 170 über die Funkstrecke 300 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 200.
• Das Messmittel 100 kann auch Anzeigemittel 160 aufweisen, um auf bestimmte Betriebszustände (z. B. leerer Akkumulator 120) oder die korrekte Verbindung über die Funkstrecke 300 hinzuweisen. Auch können die Anzeigemittel dazu dienen, dem Benutzer eine optische Rückmeldung über getätigte Eingaben zu geben. Zusätzlich kann das Messmittel jede Eingabe mit einem akustischen Signal quittieren. Die Anzeigemittel 160 können beispielsweise Leuchtdioden 162, LCD-Anzeigen oder Bildschirme aller Art (nicht dargestellt) umfassen.
• Das Messmittel 100 kann weiterhin auch Befestigungsmittel aufweisen, mit denen es an der zu messenden Extremität 22 eines Probanden 20 befestigt werden kann. Solche Befestigungsmittel können beispielsweise ein Klettband oder einen Gurt aufweisen.
• Die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 umfasst bevorzugt einen handelsüblichen Computer oder ein handelsübliches tragbares Notebook. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 200 weist gewöhnliche Eingabemittel 210 auf, wie zum Beispiel eine Tastatur, eine Computermaus oder eine berührungssensitive Oberfläche eines Bildschirms. Über diese Eingabemittel 210 ist es unter anderem möglich, das Auswerteprogramm 230 zu bedienen.
• Das Auswerteprogramm 230 umfasst ein Auswertungsmodul 238, das aus den Messwerten des Messmittels 100 Positions- und Lageänderungen des Messmittels 100 berechnet und daraus eine Extremitätenbeweglichkeit ableitet. Das Auswerteprogramm empfängt und verarbeitet neben den Messwerten auch die manuellen Eingaben des Benutzers über die Eingabemittel 130, 210.
• Weiterhin weist das Auswerteprogramm 230 ein Planungsmodul 232 auf, das der Vorbereitung der durchzuführenden Messungen dient. Die Vorbereitung kann aus einer Definition eines oder mehrerer Einzelmessvorgänge bestehen oder aus einer Auswahl von Einzelmessvorgängen aus einem Pool 504 von Einzelmessvorgängen. Diese können zu einem individuellen Messprofil 506 für den jeweiligen Probanden zusammengestellt werden, wie in 5 dargestellt. Diese Messprofile 506 lassen sich auch speichern und später wiederverwenden.
• Weiterhin weist das Auswerteprogramm 230 ein Teach-In-Modul 234 auf, das dazu dient die Messebene zu definieren, in der später die Messung stattfinden soll. Damit kann in der Folge der Bewegungsablauf während der Durchführung der Messung überwacht werden und mögliche Fehler dem Untersuchenden unmittelbar signalisiert werden.
• Ein Visualisierungsmodul 236 des Auswerteprogramms 230 unterstützt den Probanden 20 und den Untersuchenden bei der Durchführung der Messung, indem die auszuführende Bewegung vor der Messung graphisch angezeigt wird. Weiterhin werden die vom Messmittel 100 während der Messung übertragenen Daten in Echtzeit vom Auswertungsmodul 238 ausgewertet und die aktuelle Position der Extremität im Auswerteprogramm 230 on-line visualisiert.
• Ein Auswertungsmodul 238 des Auswerteprogramms 230 empfängt die vom Messmittel 100 übertragenen Rohdaten und berechnet daraus die aktuelle Relativposition und Relativlage des Messmittels 100. Diese Relativposition und Relativlage wird einerseits vom Visualisierungsmodul 236 genutzt, um in Echtzeit die aktuelle Position und Lage der Extremität anzuzeigen. Weiterhin berechnet das Auswertungsmodul 238 nach Abschluss der Messung die Extremitätenbeweglichkeit des Probanden in Form der gewünschten kennzeichnenden Kennzahlen, insbesondere als Zahlentripel 534 nach dem oben beschriebenen Neutral-Null-Verfahren.
• Ein Bildschirm 240 der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 dient der graphischen Anzeige der Ausgaben des Auswerteprogramms 230.
• Die 2 und 3 zeigen eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messmittels 100 zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten, wobei 2 eine Gesamtansicht zeigt und 3 eine Explosionsdarstellung.
• Das Messmittel 100 weist ein Gehäuse 180 auf, bestehend aus einer Unterschale 182 und einer Oberschale 184. Das Gehäuse 180 schützt die innenliegenden Komponenten und dient der einfachen Reinigung und Desinfektion des mit dem Probanden in Kontakt kommenden Teils der Messvorrichtung 10.
• Durch die Oberschale 184 des Gehäuses 180 treten die manuellen Eingabemittel 130 hindurch. Die dargestellten Eingabemittel 130 umfassen Fronttaster 132, welche von dem Untersuchenden auch dann betätigt werden können, wenn das Messmittel 100 durch eine Hand des Untersuchenden an der Extremität 22 des Probanden 20 angelegt und fixiert ist. Des Weiteren umfassen die Eingabemittel ein Steuerkreuz, bestehend aus Steuerkreuztastern 134 und einem zentralen Taster 136.
• Die manuellen Eingabemittel 130 dienen der hygienischen und komfortablen Steuerung des Auswerteverfahrens 230 und der eigentlichen Messung. Wenn Hygiene- und Komfortgesichtspunkte weniger ausschlaggebend sind, kann das Auswerteprogramm 230 während der Vorbereitung und der Auswertung der Messung auch über die üblichen Eingabemittel 210 einer Datenverarbeitungsvorrichtung 200, wie zum Beispiel über eine Tastatur, ein Maus oder einen Touchscreen gesteuert werden.
• Das Messmittel 100, der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform, weist auch Anzeigemittel 160 auf, die aus Leuchtdioden 162 auf einer Steuerplatine 104 und entsprechenden Lichtwellenleitern 164 bestehen. Diese Anzeigemittel werden, wie oben erwähnt, dazu verwendet, bestimmte Zustände des Messmittels anzeigen oder manuelle Eingaben optisch zu bestätigen.
• Neben den Leuchtdioden 162 weist die Steuerplatine 104 weiterhin einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor 122, ein dreidimensionales Gyroskop 124 und einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor 126 auf, welche, wie oben beschrieben, entsprechende Messwerte zu Bestimmung der relativen Lage und Position liefern. Zusätzlich kann auf der Steuerplatine 104 auch ein Schwerefeldsensor angeordnet sein.
• Weiterhin sind auf der Steuerplatine eine Mehrzahl von Tastersensoren 106 angeordnet, welche die Druckimpulse der Steuerkreuztaster 134 und des zentralen Tasters 136 in elektrische Signale umwandeln. Die Steuerplatine 104 bildet das zentrale Element des Messmittels 100 und weist darüber hinaus einen Controller 150, einen Speicher 140 und eine drahtlose Schnittstelle 170 auf, die in 3 nicht dargestellt sind.
• Das Messmittel 100 ist über Dichtungen wie zum Beispiel einen Dichtungsring 108 gegen das Eindringen von Flüssigkeiten oder festen Schmutzpartikeln geschützt. Dies dient neben dem Schutz der Elektronik vor allem der vereinfachten Reinigung und Desinfektion des Messmittels 100, nach einem direkten Kontakt mit dem Probanden 20.
• Weiterhin ist in dem Gehäuse 180 eine Energiequelle 102, wie zum Beispiel ein Akkumulator oder eine Batterie untergebracht, welche das Messmittel 100 während des Betriebs mit elektrischer Energie versorgt.
• 4 zeigt eine schematische Übersicht über das Zusammenwirken eines Probanden 20 mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten 10. Hierbei ist das Messmittel 100 an einer Extremität 22 – hier am Unterarm – des Probanden 20 befestigt. Das Messmittel 100 steht über die Funkstrecke 300 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 in Verbindung. Auf der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 wird das Auswerteprogramm 230 ausgeführt, das insbesondere durch die Eingabemittel 130 des Messmittels 100 bedient werden kann.
• Die Ergebnisse einer Messung werden bevorzugt als Messprotokoll 400 ausgegeben. Dessen Ausgabe kann über ein Anzeigemittel 240 der Datenverarbeitungsvorrichtung 200, hier einen Bildschirm, erfolgen, als Ausdruck über einen angeschlossenen Drucker (nicht gezeigt) und auch digital gespeichert werden.
• Die 5 bis 9 zeigen Screenshots einer Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 in den verschiedenen Phasen Vorbereitung, Durchführung und Auswertung einer Messung von Extremitätenbeweglichkeiten. Anhand dieser Figuren werden nachfolgend die einzelnen Funktionen und die Verwendung des Auswerteprogramms 230 erläutert.
• Als Ausgangssituation soll ein Proband 20 von einem Untersuchenden untersucht werden. Das Auswerteprogramm 230 ist auf der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 installiert und wurde gestartet. Die Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 wird auf dem Bildschirm 240 Datenverarbeitungsvorrichtung 200 angezeigt. Das Messmittel 100 ist über die Funkstrecke 300 drahtlos mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 verbunden.
• Der Untersuchende bedient das Auswerteprogramm 230 über die Eingabemittel 130 des Messmittels 100. Das Auswerteprogramm 230 ist mit seiner Benutzeroberfläche 500 derart gestaltet, dass alle zur Planung, Durchführung und Auswertung der Messung erforderlichen Eingaben über das Messmittel 100 einfach und schnell vorgenommen werden können. Alternativ können die Eingaben auch über die gewöhnlichen Eingabemittel 210 der Datenverarbeitungsvorrichtung 200 vorgenommen werden.
• 5 zeigt das Auswerteprogramm 230 während der Vorbereitung der Messung, beim Schritt des Zusammenstellens eines individuellen Messprofils 506 aus einem Pool 504 von Einzelmessungen. Die Einzelmessungen werden über das Steuerkreuz 134, 136 des Messmittels 100 ausgewählt und zu einem individuellen Messprofil 506 kombiniert. Zur Erleichterung der Auswahl, können die Einzelmessungen des Pools 504 über spezifische Filter 510 vorsortiert werden. Mögliche Kategorien für derartige Filter 510 sind „Profil” und/oder „Einzel” bzw. „sitzend” und/oder „stehend” und/oder „liegend” bzw. „aktiv” und/oder „passiv”.
• Der Benutzer wird in dem Auswerteprogramm 230 über Navigationshilfen 508 geführt. Diese erlauben es, beispielsweise mittels eines sogenannten „Home-Buttons” auf die Ausgangsseite zurückzukehren oder einen Schritt im Programmablauf zurückzugehen.
• Nach dem Abschluss der Profilzusammenstellung wird die Messung über das Feld Messungsstart 512 gestartet. Das Profil 506 kann vor Durchführung der Messung auch über die Profilverwaltung 514 gespeichert werden. Ebenso ist es über die Profilverwaltung 514 möglich, ein bereits gespeichertes Profil 506 zu laden, anstatt ein Neues zu erstellen. Weiterhin ist es möglich, ein geladenes Profil 506 vor der Messungsdurchführung zu modifizieren, falls dies erforderlich ist.
• 6 zeigt einen weiteren Schritt der Vorbereitung einer Messung, nämlich die Festlegung der Nulllage. Wie oben bereits erläutert, geht eine Messung nach dem Neutral-Null-Verfahren immer von einer vordefinierten Ausgangsposition, der sogenannten Nulllage aus. Dieses Prinzip der vordefinierten Ausgangsposition wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Messverfahrens auch auf die Definition eines Ausgangspunkts eines relativen Koordinatensystems der Messvorrichtung 10 übertragen. Da die aufgenommenen Messwerte, wie oben erläutert, überwiegend Relativwerte sind, kann über die definierte Nulllage die Endposition und Endlage einer Extremität berechnet werden.
• Die Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 gibt die aktuelle Messung 516 an und erläutert mittels Arbeitsanweisungen 518, welche Schritte als nächstes zu erfolgen haben. Zusätzlich bietet das Auswerteprogramm 230 die Möglichkeit, eine Messung über einen Button 520 zu wiederholen, Zusatzeingaben 522, wie zum Beispiel das Schmerzempfinden oder das Endgefühl des Probanden einzugeben, die Messung abzubrechen 524 oder mittels des Buttons 526 mit dem nächsten Schritt der Messung fortzufahren.
• 7 zeigt die Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 während der Durchführung einer Messung. Eine graphische Darstellung 502 der durchzuführenden Bewegung erleichtert das intuitive Verständnis der im Titel 530 angegebenen Messung. Oberhalb des Fensters mit der Darstellung 502 und des Titels 530 ist eine Navigationsleiste 528 angeordnet, mit welcher der Bediener mit Hilfe der Pfeile links und rechts zwischen den Einzelmessungen des Messprofils 506 wechseln kann. Weiterhin gibt diese Darstellung einen Überblick über vorangegangene und noch kommende Messungen. Bevorzugt zeigt die graphische Darstellung 502 während der Messung in Echtzeit die aktuelle Position und Lage der zu messenden Extremität 22 des Probanden 20 an.
• Zusätzlich wird diese Echtzeit-Darstellung 502 dazu genutzt, den Bewegungsablauf der zu messenden Extremität 22 zu erfassen und gegebenenfalls auf Abweichungen aus der Messebene visuell und/oder akustisch aufmerksam zu machen.
• 8 zeigt die Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 nach der Auswertung einer Messung. Neben dem Titel 516 und der Bezeichnung der aktuellen Messung 517, ist eine graphische Darstellung 502 der soeben durchgeführten Bewegung dargestellt. Bevorzugt zeigt die graphische Darstellung 502 die während der Messung erfasste Bewegung der Extremität 22 des Probanden 20. Das eigentliche Messergebnis wird in dieser bevorzugten Ausführungsform in Form eines Zahlen-Tripels 534 nach dem Neutral-Null-Verfahren angezeigt.
• Zusätzlich bietet das Auswerteprogramm 230 auch im Messfenster die Möglichkeit, mittels Button 520 eine Messung zu wiederholen, mittels Button 522 Zusatzeingaben, wie zum Beispiel Schmerz oder Endgefühl zu dokumentieren, mittels Button 524 die Messung abzubrechen oder mittels Button 526 mit dem nächsten Schritt der Messung fortzufahren.
• 9 zeigt die Benutzeroberfläche 500 des Auswerteprogramms 230 während der Eingabe solcher Zusatzeingaben, hier „Schmerz” (Skala 536) und „Endgefühl” (Skala 538). Der Benutzer kann unmittelbar nach der Messung über die Eingabemittel 130 des Messmittels 100 den Auswahlcursor, das heißt ein graphisch hervorgehobenes Feld, nach links und rechts bewegen und dann gewünschten Befund auswählen.
• Nach der Bestätigung der getätigten Eingaben über den Fertig-Button 532 ist diese Einzelmessung abgeschlossen und es kann mit der nächsten Einzelmessung im Rahmen des Messprofils 506 fortgefahren werden. Nach der letzten Messung im Rahmen eines Messprofils 506 bietet das Auswerteprogramm 230 verschiedene Möglichkeiten der Datenauswertung und -speicherung an.
• Bezugszeichenliste

10

Vorrichtung zum Messen von Extremitätenbeweglichkeiten/Messvorrichtung

20

Proband

22

Extremität

100

Messmittel

102

Energiequelle

104

Steuerplatine

106

Tastersensoren

108

Dichtungsringe

110

Befestigungsmittel

120

Sensoren

122

dreidimensionaler Magnetfeldsensor

124

dreidimensionales Gyroskop

126

dreidimensionaler Beschleunigungssensor

130

Eingabemittel

132

Fronttaster

134

Steuerkreuztaster

136

zentraler Taster

140

Speicher

150

Controller

160

Anzeigemittel

162

Leuchtdioden

170

Drahtlose Schnittstelle

180

Gehäuse

182

Unterschale

184

Oberschale

200

Datenverarbeitungsvorrichtung

210

Eingabemittel

220

Drahtlose Schnittstelle

230

Auswerteprogramm

232

Planungsmodul

234

Teach-in-Modul

236

Visualisierungsmodul

238

Auswertungsmodul

240

Bildschirm

300

Funkstrecke

400

Messprotokoll

500

Benutzeroberfläche des Auswerteprogramms 230

502

Graphische Darstellung

504

Liste möglicher Einzelmessungen/Pool

506

Messprofil

508

Navigationshilfen

510

Filter

512

Messungsstart-Button

514

Profilverwaltung

516

Titel einer Einzelmessung

517

Bezeichnung einer Einzelmessung

518

Arbeitsanweisung

520

Wiederholungsmessung-Button

522

Zusatzeingaben-Button

524

Messabbruch-Button

526

Messungsfortsetzung-Button

528

Navigationsleiste

530

Einzelmessungstitel

532

Fertig-Button

534

Messergebnisanzeige

536

subjektiver Befund Schmerz

538

subjektiver Befund Endgefühl

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 3907140 A1 [0015]
• AT 384544 B [0016]
• DE 10214318 A1 [0018]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• VLADIMIR JANDA, MANUELLE MUSKELFUNKTIONSDIAGNOSTIK, 2009, 4. AUFLAGE, VERLAG ELSEVIER URBAN & FISCHER [0004]
• F. PETERSON KENDALL, Muskeln – Funktionen und Tests, 2001, 4. AUFLAGE, VERLAG ELSEVIER URBAN & FISCHER [0004]
• MEINECKE, R.; GRÄFE, K.: Bewegungs-, Längen- und Umfangsmessungen: Neutral-Null-Durchgangsmethode. Haan: Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 2007 [0012]

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Vermessen und Befunden von Extremitäten- und Körperteilbeweglichkeiten (10) eines Probanden (20), aufweisend: a. ein drahtloses Messmittel (100), das an einer zu messenden Extremität (22) oder einem zu messenden Körperteil des Probanden (20) anlegbar oder befestigbar ist, wobei das Messmittel (100) mindestens einen Sensor (120, 122, 124, 126) zur dreidimensionalen kontinuierlichen Erfassung von Positionsänderungen des Messmittels (100) aufweist; b. eine Datenverarbeitungsvorrichtung (200), die eingerichtet ist, die Messwerte des Messmittels (100) drahtlos zu empfangen; c. Eingabemittel (130) für manuelle Eingaben durch einen Benutzer, wobei die Eingabemittel (130) Teil des drahtlosen Messmittels (100) sind; d. ein Auswerteprogramm (230) zur Planung einer Messung und/oder zur Visualisierung einer Messung und/oder zur Auswertung einer Messung; wobei e. das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, um auf der Datenverarbeitungsvorrichtung (200) abzulaufen, und das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, aus den Messwerten des Messmittels (100) Positionsänderungen des Messmittels (100) zu berechnen; f. und eingerichtet ist, daraus eine Extremitäten- oder Körperteilbeweglichkeit zu berechnen; sowie g. eingerichtet ist, manuelle Eingaben des Benutzers über die Eingabemittel (130) zu verarbeiten.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 wobei der Sensor (120, 122, 124, 126) einen dreidimensionalen Magnetfeldsensor (122) und/oder ein dreidimensionales Gyroskop (124) und/oder einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor (126) aufweist, um Positions- und Lageänderungen des drahtlosen Messmittels (100) zu erfassen.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, aus den Positionsänderungen alle drei Raumkoordinaten und die Lage des Messmittels (100) zu bestimmen.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messwerte der Sensoren (120, 122, 124, 126) zu den Positions- und Lageänderungen überbestimmt sind.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Eingabemittel für mehrdimensionale Eingaben, insbesondere zur Navigation im Auswerteprogramm (230) oder zur Eingabe von Befunden, ausgestaltet sind.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sensor (120, 122, 124, 126) eingerichtet ist, die Neigung des Messmittels (100) zu erfassen und das Auswerteprogramm (230) eingerichtet ist, aus der Neigung manuelle Eingabewerte des Benutzers zu berechnen.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sensoren (120, 122, 124, 126) keine Bezugspunkte im Messfeld benötigen.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die manuellen Eingaben umfassen: Identifikation einer Nulllage der Extremität (22) und/oder einer Endlage der Extremität (22) und/oder Vermerken eines subjektiven Befundes bezüglich des Probanden (20) während der Messung.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Auswerteprogramm (230) ein Teach-in-Modul (234) zur Kalibrierung der Messebene vor dem Durchführen der eigentlichen Messung aufweist.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Auswerteprogramm (230) einen Pool (504) von vordefinierten Einzelmessvorgängen aufweist, die durch das Auswerteprogramm (230) zu einem Messprofil (506) zusammengefasst werden können.

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