DE3634940A1 - Vorrichtung zur messung der beugekraefte des menschlichen daumens - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Messung der Beugekräfte des menschlichen Daumens

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Beugekräfte des menschlichen Daumens bei verschiedenen Beugefunktionen unter Anwendung einer Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner Finger bekannter Konstruktion. Zusätzlich zu der bisher allein möglichen Messung der Beugekräfte des II. bis V. Fingers gestattet die Vorrichtung auch die Bestimmung der Beugekräfte des Daumens bei verschiedenen Beugefunktionen jeweils in Wirkungsrichtung der Kraft. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist für wissenschaftliche und praktische Fragestellungen anwendbar in verschiedenen Gebieten der Medizin, besonders aber in der Arbeitsmedizin, Sportmedizin, Chirurgie, Orthopädie, Neurologie, Physiotherapie und Rehabilitation.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist eine Vorrichtung, mit der die Beugekräfte der Hand oder des II. bis V. Fingers bei verschiedenen Beugewinkeln der Finger ein- und derselben Hand oder bei biomechanisch gleichen Bedingungen für Hände unterschiedlicher Größe gemessen werden können (DD-2 04 206).

Die Messung der Beugekräfte der Hand oder des II. bis V. Fingers einzeln wird dadurch ermöglicht, daß die Griffteile auf senkrecht zueinander stehenden Linien angeordnet und ihre Positionen auf diesen Linien frei wählbar sind und ein vom II. bis V. Finger erfaßtes, vertikal auf die Höhe jedes Fingers einstellbares Griffteil im Wirkungseingriff mit einem Meßwandler steht.

Eine fehlerfreie Messung der Beugekraft des Daumens ist jedoch mit der bekannten Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner Finger (DD 2 04 206) nicht möglich.

Die bei der Entwicklung der Beugekraft der Hand (Handschluß) an der bekannten Vorrichtung erzeugte Kraft entspricht nicht der Beugekraft des Daumens, da die dem II. bis V. Finger gleich große Gegenkraft an dem als Widerlager dienenden horizontal beweglichen Griffteil nur zu einem Teil aktiv durch die Beugekraft des Daumens und des I. Mittelhandknochens und zum anderen Teil passiv und formschlüssig im Interdigitalbereich durch den I. und II. Mittelhandknochen, den Daumenballen und den Kleinfingerballen erzeugt wird. Außerdem entspricht dabei die Richtung der Beugekraft des Daumens nicht der Richtung der resultierenden Kraft des II. bis V. Fingers, so daß auch aus diesem Grunde die Beugekraft des Daumens nicht die identische Gegenkraft zur resultierenden Kraft des II. bis V. Fingers sein kann. Die Hauptkomponente der Beugekraft des Daumens wirkt in spitzem Winkel zur Längsachse des horizontal beweglichen Griffteiles ein.

Weiterhin ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der isometrischen Spannung am Adductor-Pollicis-Muskel des Daumens bekannt (DE 30 30 897).

Verfahren und Vorrichtung sind dabei so eingerichtet, daß die isometrische Kraft des Musculus adductor pollicis bei gestreckt fixiertem II. bis V. Finger und bei weitestmöglich abgespreiztem und festgelegtem Daumen, d. h. bei maximaler Abduktion, gemessen wird. Das gegebene Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen somit keine Bestimmung der Beugekräfte des Daumens bei verschiedenen Abduktions-, Flexions-, Volarabduktions- und Oppositionswinkeln des Daumens, was vor allem auch zur Messung der Daumenkraft bei in unterschiedlichen Positionen versteiften oder in unterschiedlichen Bereichen in der Bewegung eingeschränktem Daumen von Bedeutung ist. Es ist nicht mit Sicherheit anzunehmen, daß bei gestrecktem II. bis V. Finger und weitestgehend gestrecktem und abgespreiztem Daumen durch willkürliche Kontraktion die maximale Kraft des Musculus adductor pollicis entfaltet werden kann. Außerdem wird die Adduktion des Daumens in der in dem genannten Verfahren beschriebenen Position bei willkürlicher Kontraktion nicht allein durch den Musculus adductor pollicis bewirkt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, eine in Verbindung mit einer bekannten Vorrichtung zum Messen von Beugekräften der menschlichen Hand oder einzelner Finger einsetzbare, einfach zu bedienende Vorrichtung zum exakten Messen der maximalen Flexions-, Adduktions-, Volarabduktions- und Oppositionskräfte des menschlichen Daumens zu entwickeln, die die Nachteile bekannter Vorrichtungen im wesentlichen beseitigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen der maximalen Flexions-, Adduktions-, Volarabduktions- und Oppositionskräfte des Daumens zu schaffen, die eine exakte Messung der Kräfte bei den genannten Beugefunktionen im umfassenden Sinne jeweils genau in Wirkungsrichtung der Kraft bei biomechanisch gleichen Bedingungen für Hände unterschiedlicher Größe und bei unterschiedlichen Winkelstellungen des Daumens in den genannten Funktionen gegenüber der Hand erlaubt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der horizontale und vertikale Winkel der Längsachse eines Handgriffs mit Widerlager zur Längsachse des mit dem Meßwandler im Wirkungseingriff stehenden Zugbolzens und seine Neigung gegenüber der Horizontalebene in einer zweiten, senkrecht zur ersten befindlichen Vertikalebene durch einen Drehständer und zwei Drehgelenke sowie der Längs- und Querabstand des Handgriffs zu dem mit dem Zugbolzen verbundenen Fingerzuggriff mit Hilfe eines Längs- und eines Quersupports frei einstellbar sind.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung näher beschrieben:

Die beigefügte Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: Die schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2: Die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie A-A.

Ein Handgriff 1 ist über einen Bügel 2, Drehgelenk I 12, Drehgelenk II 15, Drehständer 9 und Quersupport 6 mit einem Support 4 verbunden. Die gegen ein zeichnerisch nicht dargestelltes Griffteil (DD 2 04 206) ausgetauschte Vorrichtung zur Messung der Beugekräfte des menschlichen Daumens geht über den Support 4 mit einem zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Widerlager der Vorrichtung 27 (DD 2 04 206) eine lösbare Verbindung ein. Über das zeichnerisch nicht dargestellte Widerlager der Vorrichtung 27 (DD 2 04 206) wird der Support 4 in der Horizontalebene in Längsrichtung der Vorrichtung 27 verstellt. Dadurch kann der Längsabstand des Handgriffs 1 zum Fingerzuggriff 25 eingestellt werden. Der Längsabstand der Mittellinie des Drehständers 9 von dem dem Drehständer 9 am weitesten angenäherten Punkt des Fingerzuggriffes 25 wird durch den Zeiger am Support 5 auf dem horizontalen Maßstab für den Support 18 angegeben. Der Querabstand der Mittellinie des Drehständers 9 von der Mittellinie des Fingerzuggriffes 25 und damit des Zugbolzens 26 ist von der Stellung des Quersupports 6 abhängig, die vom Zeiger am Quersupport 8 auf dem horizontalen Maßstab für den Quersupport 19 angezeigt wird. Die Einstellung der Position des Quersupports 6 erfolgt mit Hilfe des Vorschubs des Quersupports 7. Die Winkelstellung des Handgriffs 1 gegenüber der Längsachse des Zugbolzens 26 in der Horizontalebene kann mit Hilfe des Drehständers 9 geändert werden. Zu diesem Zweck ist die Arretierung des Drehständers 10 zu lösen. Der Zeiger 11 am Drehständer 9 gibt die Winkelstellung des Handgriffs 1 zur Längsachse des Zugbolzens 26 auf einer horizontalen Skalenscheibe 20 an. Bei der in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Stellung des Handgriffs 1 steht der Zeiger 11 am Drehständer 9 auf Ziffer "0" der horizontalen Skalenscheibe 20. Unter Bezug auf die durch diese Zeigerstellung gegebene Richtung ist der Handgriff 1 am Drehständer 9 sowohl nach rechts als auch nach links um 180° drehbar.

Die Winkelstellung des Handgriffs 1 zur Längsachse des Zugbolzens 26 in einer Vertikalebene I wird am Drehgelenk I 12 verändert. Dazu muß die Arretierung des Drehgelenkes I 13 gelöst werden. Der Doppelzeiger I 14 zeigt auf dem vertikalen Skalensegment I 21 beidseits des Handgriffs 1 den vertikalen Winkel des Handgriffs 1 zur Längsachse des Zugbolzens 26 an. Bei der in Fig. 1 erkennbaren Stellung des Handgriffs 1 weist der Doppelzeiger I 14 auf Ziffer "0" des vertikalen Skalensegments I 21. In der Vertikalebene des Drehgelenkes I 12 kann der Handgriff 1 im Uhrzeigersinn um + 90°, entgegen dem Uhrzeigersinn um - 90° verstellt werden.

Die Winkelstellung des Handgriffs 1 gegenüber der Horizontalebene kann außerdem mit Hilfe des Drehgelenkes II 15 in einer Vertikalebene II verändert werden, die sich im rechten Winkel zu der mit der Funktionsebene des Drehgelenkes I 12 identischen Vertikalebene I befindet. Zuvor ist die Arretierung des Drehgelenkes II 16 zu lösen.

Der Doppelzeiger II 17 gibt auf dem vertikalen Skalensegment II 22 beidseits des Drehständers 9 die Winkelstellung des Handgriffs 1 gegenüber der Horizontalebene in der Vertikalebene II an. Die in Fig. 2 dargestellte Position des Handgriffs 1 entspricht der Stellung "0" des Doppelzeigers II 17 auf dem vertikalen Skalensegment II 22.

Mit Hilfe des Supports 4 und Quersupports 6 zur Variation der Position des Handgriffs 1 gegenüber dem Fingerzuggriff 25 in der Horizontalebene, durch die Variation der vertikalen Position des Fingerzuggriffs 25 (DD 2 04 206) sowie mittels des Drehständers 9, des Drehgelenkes I 12 und des Drehgelenkes II 15 zur Variation der Winkelstellungen des Handgriffs 1 ist es möglich, die maximale Kraftentfaltung an verschiedenen Meßpunkten des Daumens einschließlich des MP-Gelenkes in unterschiedlichen Winkelstellungen bei den verschiedenen Beugefunktionen des Daumens für unterschiedlich große Hände unter gleichen biomechanischen Bedingungen möglichst genau in Richtung der Achse des Zugbolzens 26 und damit ohne erheblich davon abweichende Kraftkomponenten quasi fehlerfrei zu messen. Die horizontalen Maßstäbe 18 und 19 für Support 4 und Quersupport 6, die horizontale Skalenscheibe 20, das vertikale Skalensegment I 21 und das vertikale Skalensegment II 22 erlauben in Verbindung mit dem Zeiger 11 sowie dem Doppelzeiger I 14 und dem Doppelzeiger II 17, die Positionen und Winkelstellungen des Handgriffs 1 und der Unterarmstütze 24 in Millimetern und Winkelgrad anzugeben und damit auch die Stellung von Daumen, Hand und Unterarm bei Wiederholungsmessungen exakt zu reproduzieren.

Folgende Funktionen der Vorrichtung werden zur Messung der Kräfte bei den verschiedenen Beugefunktionen des Daumens, von den in Fig. 1 und 2 angegebenen Nullstellungen der Funktionen der Vorrichtung ausgehend, genutzt:

Zur Messung der Adduktionskräfte, die in der Handflächenebene bei verschiedenen Graden der Abduktion und an verschiedenen Meßpunkten des gestreckten Daumens erfaßt werden können, werden entsprechende Einstellungen des Supports 4, des Quersupports 6, des Drehständers 9, des Drehgelenkes I 12 und des Drehgelenkes II 15 vorgenommen, wobei der Winkel am Drehgelenk I 12 und Drehgelenk II 15 nach anfänglicher Einstellung unabhängig vom Abduktionswinkel konstant bleibt. Der Fingerzuggriff 25 ist nur einmalig zu Beginn der Messung auf die Höhe des in der Horizontalebene befindlichen Daumens einzustellen. Als Widerlager zur Erzeugung der Kraft dient hierbei das Widerlager am Handgriff 3.

Zur Messung der Flexionskräfte im engeren Sinne, die an verschiedenen Meßpunten des Daumens bei verschiedenen Graden der Flexion im JP-, MP- oder CM-Gelenk oder mehreren Gelenken zugleich in der Ebene unmittelbar unterhalb der Handfläche oder in einer Ebene erfolgen kann, die der Daumen bei Flexion zur Kuppe des Zeigefingers beschreibt, müssen die notwendigen Positionen und Winkel am Support 4, Quersupport 6, Drehständer 9, Drehgelenk I 12 und Drehgelenk II 15 eingestellt werden. Bei Messung in einer Ebene bleiben die Winkel an den Drehgelenken I 12 und II 15 nach anfänglicher Einstellung unabhängig von den Flexionswinkeln konstant. Auch der Fingerzuggriff 25 wird nur einmal zu Beginn der Messung auf die Höhe des in der Horizontalebene befindlichen Daumens gebracht. Als Widerlager zur Erzeugung der Kraft ist bei der Messung der Flexionskräfte ebenfalls das Widerlager am Handgriff 3 wirksam. Die Messung der Flexionskräfte am Grundglied und dem MP-Gelenk des Daumens bei maximaler Flexion in allen Gelenken wird dadurch möglich, daß der Handgriff 1 im Bereich des II. bis V. Fingers eine der Hohlhand angepaßte, dünnwandige Halbschale ist, und der U-förmige, mit dem Handgriff 1 lösbar verbundene Bügel 2 unter dem Handgriff 1 ebenfalls genügend Freiraum für die Unterbringung des Daumens läßt.

Zur Messung der Kräfte bei unterschiedlichen Graden der Volarabduktion und an verschiedenen Meßpunkten des Daumens wird die entsprechende Einstellung von Support 4, Quersupport 6, Drehgelenk I 12, Drehgelenk II 15, Drehständer 9 und Fingerzuggriff 25 vorgenommen. Dabei bleiben Drehgelenk II 15 und Drehständer 9 unabhängig vom Volarabduktionswinkel konstant eingestellt. Die Volarabduktion erfolgt in einer senkrecht zur Handfläche befindlichen Ebene, die der maximal abduzierte, gestreckte Daumen bei der Bewegung in Richtung Handfläche beschreibt. Zur Erzeugung der Daumenkräfte bei der Volarabduktion dient in den der maximalen Abduktion angenäherten Stellungen ein Riemen mit Polster 23, in den der maximalen Volarabduktion angenäherten Stellungen das Widerlager am Handgriff 3 zur Fixation der Hand.

Zur Messung der Daumenkräfte bei verschiedenen Graden der Opposition und an verschiedenen Meßpunkten des Daumens ist eine entsprechende Einstellung von Support 4, Quersupport 6, Drehständer 9, Drehgelenk I 12 und Drehgelenk II 15 erforderlich. Die vertikale Position des Fingerzuggriffs 25 und die Einstellungen von Drehgelenk I 12 und Drehgelenk II 15 bleiben unabhängig vom Grad der Opposition konstant.

Die Oppositionsbewegung setzt sich aus der Volarabduktions- und der Flexionsbewegung zusammen und ermöglicht der Daumenkuppe, die äußeren ulnar gelegenen Handflächengebiete zu erreichen. Zur Entwicklung der Daumenkraft bei Opposition bewirken der Handgriff 1 und teilweise das Widerlager am Handgriff 3 die Fixation der Hand. Durch die beschriebene Konstruktion des Handgriffs 1 und des Bügels 2 wird die Messung der Daumenkraft auch bei Näherung an die maximale Opposition möglich.

• Liste der Bezugszeichen  1 Handgriff
   2 Bügel
   3 Widerlager am Handgriff
   4 Support
   5 Zeiger am Support
   6 Quersupport
   7 Vorschub des Quersupports
   8 Zeiger am Quersupport
   9 Drehständer
  10 Arretierung des Drehständers
  11 Zeiger
  12 Drehgelenk I
  13 Arretierung des Drehgelenkes I
  14 Doppelzeiger I
  15 Drehgelenk II
  16 Arretierung des Drehgelenkes II
  17 Doppelzeiger II
  18 Horizontaler Maßstab für Support
  19 Horizontaler Maßstab für Quersupport
  20 Horizontale Skalenscheibe
  21 Vertikales Skalensegment I
  22 Vertikales Skalensegment II
  23 Riemen mit Polster
  24 Unterarmstütze
  25 Fingerzuggriff
  26 Zugbolzen
  27 Vorrichtung

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Messen von Beugekräften des menschlichen Daumens bei allen Beugefunktionen und in Wirkungsrichtung der Kraft für Hände unterschiedlicher Größe bei biomechanisch weitgehend gleichen Bedingungen, bestehend aus einem Handgriff, einem Support, einem Quersupport, einem Drehständer und Drehgelenken, gekennzeichnet dadurch, daß Support (4) und Quersupport (6) sowie die vertikalen Bewegungsebenen von Drehgelenk I (12) und Drehgelenk II (15) jeweils im Winkel von 90° zueinander angeordnet und ihre Positionen und Einstellungen frei wählbar sind und die Bewegungsebene des Drehständers (9) horizontal angeordnet und seine Einstellung ebenfalls frei wählbar ist.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Handgriff (1) eine Halbschale geringer Wanddicke ist und ein Freiraum unter dem Handgriff (1) durch einen U-förmigen mit dem Handgriff (1) lösbar verbundenen Bügel (2) gebildet wird.