DE3030897A1

DE3030897A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der isometrischen spannung am adductor-pollicis-muskel des menschlichen daumes

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Publication number: DE3030897A1
Application number: DE19803030897
Authority: DE
Inventors: Anna Stanec; George Scarsdale N.Y. Stanec
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1982-03-18

Description

Beschreibungseinleitung
Der Adductor-Policis--'Iuskel ist der einzige Muskel im menschlichen Körper, der vom Ulnar-Nerv beeinflußt wird, so daß mit zufriedenstellender Sicherheit die gleiche Muskelmasse auf Grund des menschlichen Willens und durch elektrische Stimulation beeinflußt werden kann. Außerdem ist der Ulnar-Nerv einer Stimulation von außen leicht zugänglich, weil er im Bereich des Handgelenkes dicht unter der Haut liegt. Der eg, den das Stimulans zurückzulegen hat, ist kurz und bietet keine besonderen Schwierigkeiten für die physiologische Stimulation. Die quantitative Ermittlung der isometrischen Spannung, die von einem skeletalen Muskel als Reaktion auf die Stimulation des entsprechenden motorischen Nerves erzeugt wird, repräsentiert die Situation bei einer neuromuskularen Verbindung.
Daher ist die Beeinflussung des Adductor-Pollicis-MIuskels durch die tieferen Zweige des Ulnar-Nerves zum Studium der neuromuskularen Übertragungen bei einem Menschen geeignet.
Frühere Versuche haben die Reaktionen des Daumens benutzt, dem der Adductor-Pollicis-Muskel ebenso wie andere Muskeln zugeordnet sind. Dies war jedoch mit technischen Schwierigkeiten verbunden, die sich beim Positionieren und Festlegen des Daumens und der Hand gegenüber verschiedenen Ubertragern und aus anatomischen Unterschieden der menschlichen Hände und deren Daumen ergaben. Es wird deshalb bisher das Beobachten der Spannungen der Muskeln der Hand bevorzugt, oder es wurde die jeweils aktuelle Bewegung der Finger oder des Daumens ermittelt. Diese Verfahren vermögen auch die großen, ungewöhnlichen qualitativen Reaktionen der Muskelgruppen zu vermitteln, die durch die stimulierten Zweige der Nerven verursacht werden. Reines der in diesem Zusammenhang bekannt gewordenen Verfahren vermag jedoch die Bedingungen für die Ermittlung der isometrischen Kontraktion des Adductor-Pollicis-1uskels zu vermitteln. Es wird deshalb bis heute die Kenntnis der höchst wichtigen quantitativen Ermittlung der skeletalen Muskelspannung vermißt.
Mit der sich aus den Patentansprüchen ergebenden Erfindung wird demgegenüber die Flöglichkeit aufgezeigt, mittels eines geeigneten Verfahrens und einer zweckentsprechenden Vorrichtung die isometrische Spannung im Adductor-Pollicis-Muskel zu ermitteln. Dabei wird allein die Spannung in einem Muskel gemessen, die durch die Stimulation eines entsprechenden Nervs hervorgerufen wird. Die Erfindung geht auf das exakte Studium der tatsächlichen isometrischen Spannung zurück, wie sie von einem speziellen Muskel ohne Bewegung des Daumens, dem der Muskel zugeordnet ist, entwickelt wird. Unter "isometrisch" wird im vorliegenden Zusammenhang die Kraftentwicklung durch einen Muskel infolge der Kontraktion der Muskelfasern ohne Änderung der physikalischen Länge des Muskels verstanden. Die Muskelkontraktion wird über die elektrische Stimulation des Nerves bewirkt, der den genannten Muskel beeinflußt. Während der isometrischen Kontraktion des Adductor-Pollicis-Muskels bei unverändertem Winkel zwischen Hand und Daumen kann die Kontraktion der einzelnen Muskeln mit konstanter Kraft erwartet werden, und das Ansteigen und Abfallen der Kontraktionskraft kann der quantitativen Ermittlung der Effekte unterschiedlicher Drogen oder anderer stimulierender oder beruhigenden Agentien dienen sowie ihrer Wechselwirkungen mit den neuromuskularen Verbindungen oder von Änderungen bei der Impulsübertragung zwischen Nerv und Muskel. Demzufolge dient die Erfindung der Ermittlung der isometrischen Spannung des Adductor-Pollicis-Muskels als Reaktion auf die physiologische Stimulation eines entsprechenden Ulnar-Nervs. Demzufolge sind Änderungen der isometrischen Spannung Reaktionen bzw. Folgen auf. bzw. von Änderungen in der neuromuskularen übertragung. Es wurde jedoch im einzelnen nicht die Funktion von Muskeln in der Relation zu der Bewegung der Extremitten oder anderer Teile des menschlichen Körpers untersucht. Es besteht lediglich Interesse an der quantitativen Ermittlung normaler erhöhter oder verminderter Übertragung von Impulsen vom motorischen Nerv zum skeletalen Muskel, und als Mittel hierzu wird die Ermittlung der Spannung verwendet, die sich in einem Muskel unter isometrischen Bedingungen oder - mit anderen Worten - ohne Bewegung ergibt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind für den Daumen einer menschlichen Hand Unterstützungsmittel vorgesehen, die den Daumen umschließen. Diese Mittel schließen die WIöglichkeit einer Relativbewegung zwischen ihnen und dem Daumen aus. Darüber hinaus sollten sie eine Öffnung definieren, durch die sich der Daumen zu erstrecken hat. Diese Festlegungsmittel und ein übertrager definieren darüber hinaus ein Bauteil, das sich im wesentlichen senkrecht zum Daumen erstreckt und den Daumen in seiner maxienalen Spreizstellung zur Hand hält.
Nachfolgend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Armbrett mit der Daumenaufnahme und dem araftubertrager gemäß der Erfindung, Fig. 2 in schematischer anatomischer Darstellung Hand und Unterarm von der Handflächenseite aus gesehen, wobei der Daumen abgespreizt ist, um die Beziehung zwischen Knochenstruktur, Ulnar-Nerv-Abschnitten und Zuführung der tiefer liegenden Zweige des Ulnar Nerves zum Adductor-Pollicis-t'4uskel zu zeigen.
Fig. 3(a) in perspektivischer Darstellung die Daumenaufnahme für die erfindungsgemäße Anwendung gemäß Fig. 1, Fig. 3(b) das Riemenelement der Anordnung gemäß Fig. 3(a) entlang der Linie III(b) - III(b), wobei das Riemenelement umgedreht ist, Fig. 3(c) das Riemenelement in gestreckter Position und von der Riemenhalterung abgenommen, Fig. 4(a) bis 4(d) verschiedene Größen der Daumenaufnahme, wie sie bei der Erfindung anwendbar ist, um bei verschieden großen Daumen verschiedener Altersgruppen angewendet werden zu können, Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 1, Fig. 6 in schematischer Darstellung einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 1, Fig. 7 in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung eine geänderte Ausführungsform, Fig. 8 eine Abwandlung der Handflächenunterstützung der Fig. 1 entsprechend Fig. 6, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 1, Fig. 10(a) Aufnahme, Ubertrager und Einspannung als Stirnansicht, Fig. 10(b) die Vorrichtungsteile der Fig. 10(a) von hinten gesehen, Fig. 11 in perspektivischer Darstellung einen Handschuh zur Aufnahme eines erfindungsgemäß zu beobachtenden Armes und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII in Fig. 11.
F i g u r e n b e s c h r e i b u n g Fig. 1 stellt in perspektivischer Darstellung die erfindungsgemäße Lösung dar. Es ist der Rücken 10 der Hand eines erwachsenen Menschen erkennbar, dessen Daumen 11 so weit wie möglich von der übrigen Hand abgespreizt ist. Der Handrücken 10 setzt sich im Rücken 60 des zugehörigen Unterarmes fort. Die Hand 10 und das vordere handnahe Ende des Unterarmes ruhen auf einem Träger, der einen Metallrahmen 18 aufweist, um eine durchsichtige, ebene Plastikplatte 61, beispielsweise aus Plexiglas zu umgrenzen. Das hintere, körpernahe Ende des Unterarmes ruht auf einer Unterarmstütze 30 aus einem Schaumstoff, beispielsweise aus Gummi oder Plastik. Die Unterarmstütze ist ein nach Gebrauch wegzuwerfendes Polster oder Kissen, das auf dem Metallrahmen 18 aufliegt. In dem Teil des Rahmens, der der Innenseite des handnahen Endes des Unterarmes zugekehrt ist, ist eine oeffnung 63 zum Durchführen der Elektroden 31 und 64 vorgesehen. In ihrer Stellung wird die Hand mit einem gepolsterten Textilriemen 20 und einem Velcro-Schloß 36 fest gelegt.
Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Velcro-Schloß, Velcro-Riemen und dgl. gesprochen wird, so handelt es sich um im Handel befindliche Produkte der US-Firma Velcro, wobei das Velcro-Schloß nach der Art eines Klettenverschlusse arbeitet. In der Fig. 1 ist die Festlegung einer linken Fand mit dem Riemen 20 gezeigt. Dem Festlegen einer rechten Hand dient eine spiegelsymmetrisch ausgebildete Anordnung. Die Ausbildung des gepolsterten Riemens und das Festlegen der jeweiligen Hand wird nachfolgend an Hand von Fig. 6 - 8 im Einzelnen beschrieben. Die Innen- oder Handflächenseite der Hand ruht auf einem Handflächenträ er 35 aus Plastik oder Gummi, der eine etwas gewölbte Furan hat. Die Einzelheiten des Handflächenträgers sind nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.
Das über der Öffnung 63 liegende Handgelenk ist durch einen Stoffriemen 22 mit einem Velcro-Polster und einen Stoffriemen 23 mit einem Velcro-Schloß festgelegt. Sie bilden zusammen eine Velcro-Polster-Schloß-Verbindung 38. An der Handflächenseite des Handgelenkes und dem handnahen Ende des Unterarmes sind die beiden Elektroden 31 und 64 zur indirekten Stimulation des Ulnar-Nerves angelegt. Als Elektroden können entweder flache Hautelektroden oder unter die Haut geführte Nadelelektroden angewendet werden.
Der Stoffriementeil 22 ist entlang einer Metallstange 25, der Stoffriementeil 23 entlang einer Metallstange 24 frei verschiebbar. Dadurch ist eine Einstellungsmöglichkeit entsprechend verschiedener Größen und Konturen von Handgelenk und Unterarm gegeben. Das körpernahe Ende des Unterarmes schließlich ist mit einem noch weiteren Stoffriemen 26 mit einem Veicro-Polster und einem. Stoffriemen 27 mit einem Velcro-Schloß festzulegen. Sie bilden die Velcro-Polster-Schloß-Verbindung 45. Der Textilriemen 26 ist entlang einer Metallstange 29, der Textilriemen 27 entlang einer Metallstange 28 frei einstellbar. Einzelheiten der Festlegung des Unterarmes sind nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.
Der Daumen ist in seiner voll abgespreizten Stellung in eine Daumenaufnahme 12 eingeführt, die beispielsweise als einfacher Ring ausgebildet sein kann. Die Einzelheiten einer ringförmigen Daumenaufnahme 12 sind nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3,4 beschrieben. Der Daumenaufnahmering 12 ist mit einem Miniaturkraftübertrager 14 verbunden. Der Übertrager 14 hat ein koaxial verlaufendes Kabel 101, das in einem Steckverbinder 102 zum Anschluß an einem nicht dargestellten Aufzeichnungsgerät endet. Die Einzelheiten der Verbindung zwischen dem Übertrager 14 und dem Daumenring 12 und der Verbindung zwischen dem Kraftübertrager 14 und dem Dräzisionsspannschloß 15 sind in Fig. 10 dargestellt, die die Einstellung des Kraftübertragers zeigt. Diese Einstellurg ist auf einer dem Metallrahmen 18 zugeordneten Stange 17 frei verstellbar.
In Fig. 1 sind die linke Hand und der linke Unterarm eines erwachsenen Menschen dargestellt, dessen neuromuskulare übertragungen und Funktionen beobachtet: werden sollen.
Sollen hierzu der rechte Unterarm und ie rechte Hand dieses Menschen benutzt werden, so ruht der rechte Arm auf der Rückseite der Plexiglasscheibe 61, während der Unterarm 60 auf der Unterarmstütze 62 ruht. Die Stellung der rechten Handfläche wird ein Spiegelbild der linken Handfläche auf dem Metallrahmen 18 und der Plexiglasscheibe 61. Der Riemen 20 für eine rechte Hand ist ein Spiegelbild des gleichen Riemens für die linke Hand. Die Hand und der Unterarm ruhen in einem aus Schaumstoff gefertigten Handschuh, wie noch unter Bezugnahr auf Fig. 11 zu beschreiben sein wird, wie es aber mit Rücksicht auf die Klarheit der Darstellung in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
In Fig. 2 ist ein anatomisches Schema der Handflächenseite einer linken Hand und eines linken Unterarmes dargestellt, wobei die Erregerelektroden 31,64 so angeordnet sind, daß sie den Ulnar-Nerv 68 indirekt erregen können und die Änderung der Anspannung des Adductor-Pollicis-Muskels 69 gemessen werden kann, der die Bewegung des Daumens 11 bewirkt. Die Elektrode 31 ist mit einer Kabelverbindung 32 und die Elektrode 64 mit einer Kabelverbindung 65 versehen.
Zweck von Fig. 2 ist es, die Wirkungsweise der übertragungseinstellung zu erläutern. Die Einzelheiten dieser Einstellung sind in Fig. 10 dargestellt. Die Erfindung gewährleistet, daß die Übertragung senkrecht zum abgespreizten Daumen und ebenfalls senkrecht zum Punkt des Muskelansatzes liegt, der die Basis des ersten Daumengliedes auf der Ulnar-Seite ist. Die Abspreizkraft wirkt in der Achse des übertragers.
In seiner voll abgespreizten Stellung liegt der Daumen im Daumenring 12, der mit der Übertragereinstellung unter einem Winkel von 900 verbunden ist. Eine konstante optimale Ruhe spannung wird in jedem Fall durch die Anwendung einer Rändelschraube 48 und einer Feineinstellungsstange 15 gewährleistet. In die Stangengabel 46 ist ein Feineinstellzapfen 49 eingesetzt. Die Rändelschraube 48 dreht den Feineinstellzapfen 49, der die Feineinstellstange 15 gemäß dem Doppelpfeil 70 verstellt. Die Stangengabel 46 ist in ein Kugellager 51 eingesetzt. Die vorbeschriebene Anordnung ermöglicht ein freies Verstellen des Daumenringes 12 auf dem Träger 61a aus Plexiglas, was mit Rücksicht auf die möglichkeit der Berücksichtigung verschiedener anatomiscr Größen der menschlichen Hand wichtig ist. Darüber hinaus ist der Kugellagerblock 52 mit einer geschlitzten Klemmhülse 16 verbunden, die auf der Klemmstange 17 verstellbar ist, um eine Einstellung des Daumens mit der Daumeneinstellschraube 50 um einen Winkel von 9fl0 ge<rnüber der Achse 72 des Kraftübertragers mit der Übertragereinstellung zu ermöglichen. Die geschlitzte Klemmhülse 16 ermöglicht eine Einstellung des Kugellagerblockes 52 gemäß dein Doppelpfeil 73 in Umfangsrichtung um die Klemtnstange 17 und parallel zu der Klemmstange 17 gemäß den Doppelpfeil 74.
Fig. 2 zeigt ferner eine in ein Kugelgelenk 33 eingesetzte Plexiglaskugel 19. Diese Anordnung dient der Unterstützung von Hand und Unterarm in angehobener Stellung während der Beobachtung der neuromuskularen Übertragung unabhängig von der Körperhaltung. Die Kugel 19 hat eine Kupplungsverbindung mit dem Metallrahmen 75, was eine Drehung der Kugel 19 in Umfangsrichtung gemäß dem Doppelpfeil 76 ermöglicht, wenn die aufgebrachte Drehung größer als das in der Kupplung eingestellte Grenzdrehmoment ist. Das Grenzdrehmoment ist im Bereich zwischen 0,05 und 0,15 iXanometer eingestellt.
Ein separates Kugelgelenk 33 für die Kugel 19 ist einem Träger zugeordnet, wie er zur Standardaisrüstung heute üblicher Krankenräume, Operationsräume, Intensivstationen oder Behandlungszimmer gehört. Die durch den Doppelpfeil 77 dargestellte vertikale Bewegungsmöglichkeit des Kugelgelenkes 33 kann durch ebenfalls übliche Mittel erreicht werden. Die Drehbewegungsmöglichkeit des Kugelgelences 33 ist durch den Doppelpfeil 78 dargestellt. Die Verbindung des gesamten Armbrettes mit dem Kugelgelenk 33 wird dadurch hergestellt, daß die Kupplungswelle 79 durch den Schlitz 80 hindurchgeführt wird. In manchen Fällen kann die Kugel 19 während der Stimulation dazu dienen, die Vorrichtung in ihrer Ruhestellung zu halten.
Für den praktischen Gebrauch können drei Grundgrößen der Vorrichtung gemäß der nachstehenden Tabelle I in Betracht gezogen werden.
a) Eine allgemein für Erwachsene geeignete Vorrichtung zur Aufzeichnung neuromuskularer Übertragungen im Menschen, b) eine allgemein für Kinder bzw. Jugendliche einsetzbare Vorrichtung zur ufzeichnung neuromuskularer Übertragungen bei Kindern bzw. Jugendlichen, c) eine allgemein für Neugeborene einsetzbare Vorrichtung zur Aufzeichnung von neuromuskularen Übertragungen bei normal und vorzeitig geborenen Neugeborenen.
Die Größe der für Neugeborene bestimmten Vorrichtung macht diese auch für die nichtinvasive Aufzeichnuna neuromuskularer Übertragungen bei einigen Säugetierarten mit ähnlicher Anatomie der vorderen Extremitnten geeignet, wozu insbesondere Affen gehören.
Tabelle 1 Größe in mm A B C D E F G TI K L M Erwachsene 460 220 90 120 120 100 8 75 12 50 170 Halbwüchsige 240 125 50 60 60 50 6 35 10 50 100 Neugeborene 110 60 25 25 25 35 4 20 8 30 80 In Fig. 3pa), (b) und (c) sind der Daumenring 12 und die zugehörigen Bauteile gezeigt, die zu den wesentlichen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zählen und die Verbindung zwischen Mensch und Vorrichtung darstellen. Aufgabe des Daumenringes 12 ist es, den Daumen aufzunehmen und eine einstellbare Verbindung zwischen dem menschlichen Daumen und dem Miniaturkraftübertrager herzustellen.
Der Grundkörper des Daumenringes 12 besteht aus Plastikflanschen 81,82, einem halbmondförmigen Plastikteil 84 und dem aus Metall bestehenden Endverbinder 83. Die Plastikflansche 81,82 sind mit dem Plastikteil 84 einstückig gegossen. Das für dieses Gußteil vorgesehene Plastikmaterial hat die gleiche thermische Leitfähigkeit wie das menschliche Zellgewebe. Als Beispiel für entsprechendes Plastikmaterial wird das in der Zahnheilkunde verwendete Duralay genannt.
Der aus Metall bestehende Endverbinder 83 hat eine oeffnung 89 für die Welle des Kraftübertragers 14. Senkrecht zu der Öffnung 89 verläuft eine Schraubverbindung 90. Die Schraubverbindung 90 ist als Madenschraube 54 ausgebildet (Fig. 10).
Diese Madenschraube 54 sichert die Welle des Kraftübertragers 14.
Was den Velcro-Streifen 13 anlangt, so ist ein Teil davon mit dem Bezugszeichen 91 versehen, der selbstklebend und an dem halbmondförmigen Bauteil 84 befestigt ist. Er kann zum Zwecke der Desinfektion einfach ausgebaut und danach wieder angebracht werden. Der mit 86 bezeichnete Teil des Riemens 13 ist mit einem Velcro-Schloß versehen, während der mit 85 bezeichnete Teil ein Velcro-Kissen aufweist.
Der Riemen 13 ist wie die übrigen Velcro-Teile ein Standardprodukt der Velcro-Company in USA.
Ist der Daumen 11 in den Daumenring bzw. dessen hierfür bestimmten umgrenzten Freiraum 88 eingesetzt, so preßt der Riemen 13 den Daumen gegen das halbmondförmige Bauteil 84. Der Riemen 13 wird dann so manipuliert, daß eine Velcro-Kissen/Schloß-Verbindung 87 entsteht. Der Daumen 11 ruht dann unbeweglich aber bequem in dem halbmondförmigen Bauteil 84. Der Daumen spricht auf Änderungen in der isometrische Kontraktion des Adductor-Pollicis-Muskels 69 sofort und ohne spürbaren Ansprechschwellenwert an. Tatsächlich ist jeder Ansprechschwellenwert ausgeschaltet, wenn der Daumen 11 an das Bauteil 84 angedrückt wird und dabei der Anpreßdruck im Bereich von 250 - 500 g hei einem Erwachsenen und 25 - 50 g bei einem neugeborenen kleinkind beträgt.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß ein Mittel zur quantitativen aufzeichnung der neuromuskularen Übertragung unter physiologischen Bedingungen erfolgt. Der beschriebene Daumenring 12 stellt eine Verbindung zwischen Mensch und Vorrichtung dar, wie sie bisher bei entsprechenden Aufzeichnungsgeräten nicht verfügbar war.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Festlegung des Daumens im Daumenring 12 ermöglicht eine zuverlässige Verbindung mit dem Miniaturkraftübertrager, ohne daß zum Andrücken des Daumens an das halbmondförmige Bauteil 84 eine besonders hohe Kraft nötig wäre, und sie ermöglicht außerdem ein zwischenzeitliches Nachlassen des Riemens 13, um während der Aufzeichnung verhindern zu können, daß die Blutzufuhr zum Daumen stockt. Außerdem soll darauf hingewiesen werden, daß gemäß der Erfindung Daumenringe verschiedener Größen angewendet werden können, um die unterschiedlichen anatomischen Verhältnisse der verschiedenen Altersgruppen berücksichtigen zu können. Es können beispielsweise Daumenringe mit Durchmessern zur Anwendung kommen, die 10 mm bis 40 mm betragen (Fig. 4a - 4d).
In Fig. 5 ist der Handflächenträger 35 dargestellt. Der Handflächenträger 35 hat eine runde oder sphärische Kontur und besteht aus Plastik oder Gummi, vorzugsweise aus einen halbharten Gummi. Dem Handflächenträger 35 ist eine Saugtassenverbindung zugeordnet, die eine Änderung der Lage der Hand auf dem Plexiglaskörper 61 ermöglicht, wenn dies durch unterschiedliche anatomische Verhältnisse der menschlichen Hand notwendig werden sollte.
Der Handflächenträger 35 hebt die Hand um beispielsweise 8 bis 12 mm an, so daß der Adduktor-Pollicis-Muskel 69 frei bleibt und nicht durch die Festlegung der Hand mit den Riemen 22,23 und die Ausfütterung 20 behindert ist.
In Fig. 6 ist als schematischer Schnitt die Ausfütterung bzw. Polsterung 20 zur Festlegung der Hand und ihrer Finger in der Beobachtungsstellung dargestellt. Das Polster 20 kann in einem Kanal 21 frei gleiten und ist in dem Kanal 21 mit einem Stahlstift 57 gehalten. Der Kanal 21 ist dem Metallrahmen 18 mit einer Daumenschraube 56 sowie einer weiteren Daumenschraube 34 zugeordnet (Fig. 1). Das Polster 20 ist mit Plastikgranulat 95 oder entsprechendem aterial gefüllt. Damit ist eine gute Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Konturen des Handrückens gegeben. Der Textilriemen 96 ist durch einen Schlitz 94 in dem Plastikkörper 61 hindurchgezogen. Der Riemen 96 hat ein Velcro-Kissen 92 sowie ein Velcro-Kissen 93, das diesem zugeordnet ist.
Der Oberseite des Polsters 20 ist ein Velcro-Schloß 91 zugeordnet. Das Velcro-Kissen 93 und das Velcro-Schloß 91 bilden zusammen eine Velcro-Kissen-Schloß-Verbindung 36.
Zur Einstellung auf unterschiedliche Handgrößen sind zwei alternative Verfahren zur Festlegung verfügbar, von denen die eine durch ausgezogene, die andere durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die ausgezogenen Linien stellen eine Velcro-Kissen-Schloß-Verbindung 36, die unterbrochenen Linien eine Velcro-Kissen-Schloß-Verbindung 97 dar.
In Fig. 7 ist eine alternative Anordnung zur Freilegung des Adductor-Pollicis-Muskels während der Beobachtung ohne den in Fig. 5 dargestellten llandflächenträger 35 dargestellt. Der Riemen 39 ist im Punkt 98 angenäht. Er ist über den Fingeranschlag 40 hinweg- und durch den Schlitz 94 hindurchgeführt. Am freien Ende des Riemens ist wieder ein Velcro-Schloß 99 angeordnet. Nachdem die Hand, wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben, festgelegt ist, hebt der Riemen 39 die Jlandfläche vom Plexiglaskörper 61 ab und gegen das Polster 20 und bildet eine Velcro-rissen-Schloß-Verbindung 100.
In Fig. 8 ist eine alternative Lösung für die Festlegung der Hand auf dem Plexiglaskörper 61 dargestellt. Einem Saugtassengrundkörper 41 aus Gummi, beispielsweise halbhartem Gummi, sind ein mit einem Velcro-Kissen 42 versehener Textilrieinen sowie ein Textilriemen mit einem Velcro-Schloß 43 zugeordnet. Sie bilden eine Velcro-Kissen-Schloß-Verbindung 44, mit der die Hand auf dem Saugtassengrundkörper 41 festzulegen ist.
Die Hand wird dabei wie folgt festgelegt. Die Hand wird mit der Handfläche auf den Grundkörper 41 gelegt, und die Seitenrienen 42 und 43 liegen fest an der Hand und ihren Fingern an. Die Handfläche liegt mit der Saugtasse 41 auf dem Plexiglaskörper 61 auf und wird nach unten gegen den Plexiglaskörper mittels des auf den Handrücken wirkenden Druckes gedrückt. Die Saugtasse 41 saugt sich dabei an dem Plexiglaskörper fest, so daß die Hand auf dem Plexiglaskörper festgelegt wird und beobachtet werden kann.
In Fig. 9 ist schematisch ein Querschnitt durch eine Anordnung zum Festlegen des körpernahen Endes des Unterarmes dargestellt. Der Unterarm 60 liegt auf dem Unterarmträger 30 für die linke, oder auf dem Unterarmträger 62 für die rechte Hand. Die Anordnung ist in der Stellung dargestellt, in der ein linker Unterarm festgelegt werden soll. Die Unterarmträger 30 und 62 bestehen aus reibungserhöhendem Schaumstoff der auf dem Metallrahmen 18 aufliegt und gegebenenfalls mit diesem verbunden ist. Es handelt sich um eine kissenartige Einlage, wie sie unter der Bezeichnung "Eggcrate" im Handel erhältlich ist.
In Fig. 10(a), 10(b) ist die Kraftübertragerfestlegung dargestellt, die dem Miniaturkraftübertrager 14 zugeordnet ist, der seinerseits dem Daumenring 12 zugeordnet ist.
Die Festlegung für den Kraftübertrager schließt eine als Zahnstange ausgebildete Stellstange 15 ein, die sich durch die Stangengabel 46 erstreckt. Die Stellstange 15 ist mit einem Zahnritzel 49 verstellbar. Das Zahnritzel 49 ist mittels eines gerändelten Knopfes 48 drehbar. Die Daumenschraube 47 ist in die Gabel 46 eingeschraubt und dient zum Festlegen der Stellstange 15 in der jeweils notwendigen Position.
Die Stangengabel 46 ist in einem Kugellager 51 abgestützt und mit einer Ansatzschraube 53 festgelegt. Das Kugellager 51 ist in einen Lagerblock 52 eingeprei3t. Der Lagerblock 52 ist mit der geschlitzten Lagerhülse 16 verbunden. Die Daumenschraube 50 legt die Lagerhülse 16 in der jeweils gewünschten Stellung auf der Stange 17 fest (Fig. 2).
Eine Hülsenkopfstellschraube 55 hält die Wellenendverbindung 14a des Miniaturkraftübertragers 14 in ihrer Stellung. Die Stellschraube 55 ist so eingestellt, daß die Endwelle des Kraftübertragers 14 freigegeben ist, wenn die aufgebrachte, durch den Pfeil 37 dargestellte Axialkraft 15 kp überschreitet. Die Stellschraube 54 hält außerdem den Daumenring 12 in der notwendigen Stellung und ist so eingestellt, daß der Daumenring freigegeben ist, wenn die aufgebrachte und durch den Pfeil 37 dargestellte Kraft 12 kp übersteigt.
Der Kraftübertrager 14 ist ein elektrischer Miniaturkraftübertrager, wie er bei elektronischen Instrumenten zum essen dynamischer Kräfte verwendet wird. Die Messungen werden dabei im wesentlichen ohne besondere Bewegungen ausgeführt. Diese Art von Miniaturkraftübertragern werden für das genaue Messen von Spannkräften verwendet, wo geringe Abmessungen gefordert werden. Die aufgebrachte Kraft wir auf den Meßkörper übertragen, dessen der Kraft proportionale Verformung mit einer Brückenschaltung in ein der Kraft oroportionales elektrisches Signal umgesetzt wird. Vorzugsweise soll in dem Kraftübertrager ein Meßkörper verwendet werden, bei dem Scherkräfte im wesentlichen ausgeschaltet sind, ohne daß die Meßgenauigkeit beeinträchtig wUrde. Außerdem sollte der Temperatureinfluß möglichst gering gehalten werden, was schaltungstechnisc im verwendeten Meßkreis möglich ist. Schließlich sollte vorzugsweise ein wasserdichter Miniaturkraftübertrager angewendet werden.
Die Spezifikation des bevorzugten Miniaturkraftübertragers ist die folgende: Sensitivität 1.4 mV/V + 0.5 % Abweichung von der Linearität - 0.15 % gegenüber Nennbelastung Reproduzierbarkeit + C.1 % gegenüber Nennbelastung Fehler bei max. 10 % Scher- + beanspruchung - 0.5 % Überlastbarkeit 1.3 x Nennbelastung Meßstoß bei Nennbelastung weniger als 0.1 mm Bereiche: Erwachsene 0 - 10 kp Kinder O - 5 kp Neugeborene O - 1 kp Der Miniaturkraftübertrager, wie er im System der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollte, wird im Handel von mehreren Herstellern unter Bezeichnungen wie 717 D-001 oder 717 D-005 angeboten, beispielsweise von der Firma A.M. Erichsen GmbH in D-5600 Wuppertal.
In Fig. 11 sind eine menschliche Hand 10 sowie ein zugehöriger Unterarm 60 dargestellt, nachdem die Hand in einen fäustlingartigen Handschuh eingeführt worden ist, wie er aus einem im Handel erhältlichen Schaumstofftuch o.dgl.
genäht wurde. Der Fäustling besteht aus einer Oberseite 66 und einer Unterseite 67, und zwischen beiden Fäustlingseiten liegt die Hand, wobei die Handfläche der Fäustlingunterseite zugekehrt ist. Fäustlingober- und -unterseite sind gemäß Fig. 12 so zusammengenäht, daß der Daumen bei eingeführter Hand frei außerhalb des Handschuhes bleibt.
Ein Zweck des Handschuhes ist es, die Hand und den Unterarm gepolstert in der Vorrichtung festzulegen und insbesondere die Oberseite des Unterarmes gegenüber den Riemen 27 und 26 zu polstern. Eine weitere Aufgabe des Handschuhes ist es, die Oberseite des Handgelenkes gegen die Riemen 22 und 23 zu polstern. Schließlich ist es auch Aufgabe des Handschuhes, die Unterseite des Unterarmes und die Handfläche gegen den Riemen 20 und den Plexiglaskörper 61 zu polstern. Die Schaumstruktur des Handschuhmateriales macht den Handschuh saugfähig, so daß auf der Handfläche sich bildernder Handschweiß vom Handschuh aufgesaugt wird. Um möglichst wenig Handschweiß entstehen zu lassen, ist der Handschuh bei 67a offen, so daß die Finger frei liegen. Die freiliegenden Finger können außerdem festgelegt und trotzdem beobachtet werden. Zweckmäßigerweise ist der Handschuh vor Gebrauch sterilisiert worden. Um den bei den verschiedenen Altersgruppen unterschiedlichen Handgrößen Rechnung zu tragen, können Handschuhe in den im Handel üblichen Größen verfügbar gehalten und benutzt werden.
Von den beschriebenen Merkmalen der Erfindung kann bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis abgewichen werden, indem die beispielhaft genannten Merkmale verändert, Teile dieser Merkmale weggelassen oder zusätzliche Plerkrnale angewendet werden. So ist beispielsweise in Fig. 1 ein Knopf 17a dargestellt, der dazu bestimnt ist, auf das Ende des Trägers aufgeschraubt zu werden. Dieser Knopf kann von der Stange 17 angenommen werden, um den Träger mit dem übertrager vollständig abbauen zu können. Auch soll in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, daß die Stange 17 im wesentlichen parallel zum Daumen 11 liegt und daß die mit dem Ubertrager und dem Daumen zusammenwirkenden Mittel mit dem Träger eine Baueinheit bilden, die im wesentlichen senkrecht zu der Stange bzw. dem Träger 17 liegt und dabei einen Ausbau derselben parallel zur Daumenlängsachse und parallel zur Längsachse der Stange 17 ermöglicht, während sich die Baueinheit vorzugsweise und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Daumens 11 erstreckt.
Es soll auch darauf hingewiesen werden, laß das Armbrett einen senkrecht stehenden Teil 61a einschließt, der ini koplanar zum Armbrett bzw. körper 61 verläuft, sich jedoch zur Aufnahme des Daumens ii senkrecht erstrec@t.
Da das Ar brett: einander gegenüberliegende Flächen aufwei.t, wird die räumliche Zuordnung des Vorsprunges 61a es den verschiedenen @lächen ermöglichen, ein wechselseitijes Spiegelbild zu bilden, so daß die Zuordnung der rechten oder der linken Hand eines Menschen ohne irgendwelche Schwierigkeiten möglich ist.
@eitere Abwandludngen und Abänderungen sind fürden mit dam Fachgebiet vertrauten Fachmann ohne weiteres möglich, ohne daß sie als dem aus den Patentansprüchen sich ergebenden Grundgedanken derErfindung herausführen würden.
Was das erfindungsgemäße Verfahren anlangt, so ergibt sic aus deri vorher Gesagten, daß die Erfindung ein Verfahren ermöglicht, mit dem die isometrische Spannung des Adductor-Pollicis-luskels eines Daumens als Folge der elektrischen Stimulation des zugehörigen Ulnar-Nerves gemessen werden kann, wobei das Verfahren das vollständige bzw. weitest mögliche Abspreizen desDaumens einschließt, das Anschließe@ des vollständij abgespreizten Daumens an einen Übertrager und die £ elektrische Stimulation des Ulnar-Nerves. Es ist festzuhalten, daß der Ulnar-Nerv nach siner Stimulation, wie sie im Zusammenhang mit derErfindung dargestellt und besprochen ist, eine isometrische Spanung in Add@ctor-Pollicis-Muskel bewirkt und daß diese @sometrische S@annudng gemessen wird, wobei das Meßergebnis eilen rechner zu£;aleitet werden kann oder in anderer Weis sichtbar bzw.
nutzbar gemacht werden kann, beispielsweise @n einem oszilloskop o.dc;l.
Zusammenfassend kann die Erfindung noc@@als wie folgt definiert werden.
rJs handelt sich um eine universell einsetzbare Vorichtung zum Festlegen des menschlichen Unterarmes und der zugehörigen Hand.Dieses Handbrett ist so ausgestaltet, daß der Ulnar-Nerw mit Elektroden stim uliert werden kann.
Die Hand der zu untersuchenden Person liegt mit ihrer Innenseite auf dem Armbrett auf, wobei land, Finger und Unterarm so fixiert sind, daß allein dr Daumen freibleibt, um in einer ringförmigen Daumenaufnahme fixiert werden zu können. Zur Fixierung des Ulnar-Morves sind das Mandgelenk sowie die Hand und der Unterarm mit einem Velcro-Verschluß, einem Klettenverschluß einerseits fixiert, andercrseits läßt die fixierung den Ulnar-Nerv zur Simulierung frei.
Das körpernabe Ende des Unterarmes ruht auf einer Auflage, die mit Schaumstoff gepolster ist, und der Unterarm ist in dieser Stellung festgelegt, und zwar ebenfalls mit einen Veloro-Verschluß. Dem 3-rtabrett ist ferner eine Kraftbertragereinstellung zugeordnet. niese Einstellung ermöglicht jede Position, sofern sie durch anatomische Unterschiede im Daumen-, Handgelenk- und Handbereich bedingt ist. Sie ermöglicht ferner eine Veränderung der Spannung des Adductor-Follicis-Muskels.
Ein Miniaturkraftübertrager ist der Einstellung sowie dem Daumenring zugeordnet, wobei letzterer die Verbindun zur Untersuchungsperson und Vorrichtung herstellt ner Daumenring 1 legt die Stellung des Daumens ebenfalls mit einen Velcro-Verschluß fest. Das Verfahren der Daurrenfestlegung und die Kontur des Daumeringes berücksichtigt die anatomischen Unterschiede des menschlichen Daumens.
Das Ausgangssignal des Kraftübertragers ist der Kraft proportional, die den Daumen abspreizt und wie sie sich aus ihrer größer werdenden isometrischen Spannung im Adductor-Follicts-Muskel ergibt, die durch die Stimulation des Ulnar-Nerves im Bereich des Handgelenkes hervorgerufen wird.

Claims

Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der isometrischen Spannung am Adductor-Pollicis-Muskel des menschlichen Daumens P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum Ermitteln der isometrischen Spannung des dem Einfluß des Ulnar-Nerves unterliegenden Adductor-Pollicis-Muskels des Daumens eines Menschen oder eines insoweit menschenähnlichen Lebewesens, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Handfläche den Adductor-Pollicis-Muskel aufnehmende Hand für die Durchführung des Verfahrens bei weitestmöglich abgespreiztem und festgelegtem Daumen festgelegt ist und der Daumen in seiner abgespreizten Stellung mit einem Übertrager gekuppelt ist, der die isometrische Spannung im Adductor-Pollicis-Muskel in erkennbare Signale umsetzt, wenn der Ulnar-Nerv elektrisch stimuliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager zumindest sehr angenähert senkrecht zur Längsrichtung des in der abgespreizten Stellung festgelegten Daumens angeordnet ist zum Zwecke der quantitativen Ermittlung einer standardisierten Ruhespannung des Adductor-Pollicis-Muskels und zur exakten quantitativen Ermittlung der tatsächlichen Spannung des Muskels unter physiologischen Bedingungen.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einspannung (35; 20,36; 38)' zum Einwirken auf die und Festlegen der Hand bei abgespreiztem Daumen, wobei dieser in die entsprechende Öffnung einer Daumenaufnahme (12) eingeführt ist, gekennzeichnet weiter durch einen mit der Daumenaufnahme zusammenwirkenden Übertrager (14) zur Umwandlung der isometrischen Spannung im Adductor-Pollicis-Muskel (69) als Reaktion auf die Stimulation durch den Ulnar-Nerv (68) in ein elektrisches Signal und gekennzeichnet durch eine Einstellung (15,46,49) zur Bestimmung der Stellung der Daumenaufnahme und deren Ausrichtung, so daß der in der Öffnung der Daumenaufnahme liegende Daumen in der am weitesten abgespreizten Stellung festgelegt ist und dabei die isometrische Spannung im Adductor-pollicis-Muskel mit dem Ubertrager messbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Teil (26,27) der Einspannung zum Festlegen des zugehörigen Unterarmes während des Festlegens der Hand.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Daumenaufnahme (12) ein ringförmiges Bauteil (82) einschließt, das die Öffnung (88) der Daumenaufnahme umschließt und daß diesem Bauteil Riemen (85,87) zugeordnet sind, um den Daumen (11) innerhalb des Ringes gegenüber der Daumenaufnahme festzulegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (85,86) ein durch das ringförmige Bauteil (82) geführte Velcro-Band ist, um die Öffnung (88) des Ringes zu durchschneiden und eine in sich geschlossene Schleife zu bilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Obertrager (14) mit der Daumenaufnahme (12) einstellbar verbunden ist und die Einstellung den Abstand der Daumenaufnahme von der Einspannung sowie die Stellung der Daumenaufnahme gegenüber der Einspannung sowie schließlich die Winkelstellung der Daumenaufnahme gegenüber dieser Einspannung bestimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung ein Bauteil mit im wesentlichen ebener Oberseite aufweist, auf dem Unterarm und Hand abstützbar sind, wobei dieses Bauteil einen Vorsprung zur Aufnahme des Daumens aufweist und wobei weiter dem Bauteil Riemen zum Festlegen des Unterarmes und der Hand zugeordnet sind und wobei schließlich das Bauteil im Bereich des Handgelenkes eine Öffnung (63) aufweist, durch die hindurch der Ulnar-Nerv stimulierbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannung und der Einstellung eine von der Einspannung ausgehende Stange zugeordnet ist, auf der in ihrer Längsrichtung verstellbar und um ihre Längsachse drehbar eine Klemme gelagert ist, wobei die Daumenaufnahme und der Übertrager durch ein Schwenkelement gehalten sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung einen einstellbaren Handflächenträger auf der ebenen Oberseite des diese Oberfläche aufweisenden Bauteiles aufweist, wobei der Handflächenträger gewölbt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Finspannung einen einstellbaren Fingeranschlag aufweist, um die Bewegung der Hand nach dem Abspreizen des Daumens zu begrenzen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der übertrager im wesentlichen radial zum ringförmigen Bauteil gerichtet ist.