DE3638094C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kniegelenkbewegungsschiene zur passiven, kontinuierlichen Bewegung des Knie- und Fußgelenkes, mit einem Grundrahmen, einer zwei parallel verlaufende Rohre aufweisenden femoralen Tragekonstruktion, einer zwei parallel verlaufende Rohre aufweisenden tibialen Tragekonstruktion, deren Rohre jeweils an einer Kniedrehachse drehbar miteinander verbunden sind, mit Konstruktionselementen, die den Grundrahmen mit der femoralen Tragekonstruktion und der tibialen Tragekonstruktion verbinden, und mit einer Fußplatte, die über eine Fußgelenkdrehachse mit der tibialen Tragekonstruktion verbunden ist, wobei die Kniegelenkbewegungsschiene durch mindestens einen Motor angetrieben ist und die Kniedrehachsen und die Fußgelenkdrehachsen jeweils mit den physiologischen Drehachsen des Knie- und des Fußgelenkes eines auf der Kniegelenkbewegungsmaschine ruhenden Beines des Patienten fluchten.

Aus der US-PS 45 66 440 ist ein solcher Bewegungsapparat zur Bewegung eines Beines um eine virtuelle Hüftachse bekannt. Die trapezförmige Tragekonstruktion für den Unterschenkel und den Oberschenkel verfügt über ein in der Verlängerung des Kniegelenks angeordnetes Scharnier. Das parallel zum Femur angeordnete Tragerohr, welches über ein zweites Scharnier mit dem Antriebsmechanismus des Bewegungsapparates verbunden ist, endet schon nach ungefähr der Hälfte des Femurs. Durch die mit der Kniegelenkachse als Bezugspunkt ausgeführte, trapezoidale Rahmenkonstruktion führt jede Bewegung der Streckung eines Beines zu einer unnatürlichen Drehung des Oberschenkels im Hüftgelenk, wobei die Hüftdrehachse des Bewegungsapparates parallel zur Sagittalebene des Patienten wandert und nicht mit der Hüftdrehachse des Patienten übereinstimmt.

Aus der DE-GM 85 06 135 ist eine Beinbewegungsschiene zur Bewegung insbesondere des Sprunggelenkes bekannt, bei der das Knie- und Hüftgelenk möglichst wenig bewegt werden soll. Durch die in der Länge ausziehbaren Oberschenkelschienen kann die Drehachse der Oberschenkelauflage in longitudinaler Richtung auf die Lage der Hüftgelenkdrehachse eingestellt werden. Die an den unteren Scharnierlagern und über diese an der Gleitschiene befestigten Oberschenkelschienen sind in ihrer Länge so verstellbar, daß deren Länge mit der Länge des Oberschenkels eines Patienten übereinstimmt. Nachteilig ist bei dieser Bewegungsschiene, daß die Drehachse der Oberschenkelauflage nicht in vertikaler Richtung einstellbar ist. Es ist nicht möglich, diese Oberschenkelschiene in ihrer Höhe über der Gleitschiene und damit über dem Grundgestell zu justieren. Daher stimmt die femorale Drehachse der vorbekannten Bewegungsschiene nicht mit der physiologischen Drehachse des Hüftgelenks eines Patienten überein. Damit ist bei einer Vielzahl von Patienten keine anatomisch korrekte Bewegung von Knie- und Hüftgelenk gewährleistet. Vielmehr kann das Kniegelenk des Patienten aus der Kniegelenkachse der Bewegungsschiene herauswandern, da die Drehpunkte des Femurs und der beiden Scharnierlager, um die eine Kreisbogenbewegung herausgeführt wird, nicht übereinstimmen. Das Knie eines Patienten führt dann eine andere als die an der Bewegungsschiene programmierte und vom Arzt gewünschte Bewegung aus. Dies kann vor allem bei großen Patienten zu Schädigungen an den dadurch belasteten Gelenkbändern führen.

Aus der US-PS 36 61 149 ist eine mechanische Übungseinrichtung bekannt, bei der ein zweiter Antriebsmotor vorgesehen ist, der seitlich der Schiene angebracht ist. Die Kraftübertragung auf die Sohlenplatte zur Fußbewegung wird von einer Kette übermittelt.

Die US-PS 36 95 255 lehrt eine Fußgelenkübungseinrichtung, bei der der antreibende Motor vom Kopf des Patienten aus gesehen hinter seinen Füßen angeordnet ist. Hier wird die Kraft auf die Sohlenplatte von Schäften vermittelt.

Aus den DE-GM 84 23 708 und DE-GM 85 01 550 sind Vorrichtungen zur Bewegungstherapie des Beines bekannt, die keine Vorrichtung zum Halten des Oberschenkels aufweisen, noch eine separate Bewegung des Fußgelenks ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kniegelenkbewegungsschiene der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die dem Hüftgelenk zugeordnete Drehachse der femoralen Tragekonstruktion mit der physiologischen Drehachse des Hüftgelenkes des Patienten dauernd übereinstimmt und für unterschiedlich große Patienten schnell und einfaß anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von der Kniedrehachse wegweisende Ende der femoralen Tragekonstruktion über einen in seiner Länge verstellbaren Teleskoparm mit einem über eine parallel zur Sagittalebene des Patienten verstellbare Fixiereinrichtung an dem Grundrahmen abgestützten Gelenk verbunden ist, die ein in der Länge verstellbares Teleskopteil aufweist, das am Grundrahmen angelenkt ist und in unterschiedlichen Winkelstellungen mit Hilfe eines Fixierhebels feststellbar ist.

Nach dem Lösen des Fixierhebels kann das am Grundrahmen abgestützte Gelenk einfach optisch kontrolliert über die physiologische Drehachse der Hüfte des Patienten verschoben werden. Dies geschieht auf der leicht zugänglichen äußeren, von der Sagittalebene des Patienten wegweisenden Seite. Wenn die Stützung der femoralen Tragekonstruktion nur an dieser einen Seite geschieht, ist dies in besonders einfacher Weise möglich. Die wahlweise Steckbarkeit des verstellbaren Teleskopteils auf linke bzw. rechte Seite des Grundrahmens der Kniegelenkbewegungsschiene erlaubt einen schnellen und flexiblen Einsatz bei mehreren Patienten für sowohl linke als auch rechte Beine.

Ein zweiter Motor zur separaten Drehung des Fußgelenkes, der seine Antriebswelle in der Drehachse des Fußgelenks hat, vereinfacht die Konstruktion und erhöht die Effektivität der Kniegelenkbewegungsschiene. Hierbei ist von Vorteil, wenn der Koppelarm, der die Drehbewegung über den Hebel vom ersten Motor vermittelt, in einfachster Weise ohne einen Umbau ausgehängt werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kniegelenkbewegungsschiene,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Kniegelenkbewegungsschiene mit der Unterschenkeltragekonstruktion,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen am Grundrahmen befestigten Langlochstab und

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Langlochstab nach Fig. 3.

Die Positionierung wird in der Weise realisiert, daß in den Grundrahmen der Konstruktion seitlich ein Konstruktionselement (12) eingesteckt ist, welches durch eine fixierbare, teleskopartige Verlängerung (14) in longitudinaler und durch ein Langlochelement (13) auch in vertikaler Richtung verstellbar ist und welches den korrespondierenden konstruktiven Drehpunkt des Hüftgelenkes (1) an seinem Ende aufweist. Durch diese Konstruktion kann der so festgelegte Hüftgelenkdrehpunkt der Konstruktion in der seitlichen Ebene frei positioniert und durch einen feststellbaren Hebel (15) fixiert werden. Erfindungsgemäß ist die Konstruktion so ausgebildet, daß dieses einsteckbare Konstruktions­ element nur einseitig und seitlich aufgesetzt ist und für jedes linke oder rechte Bein entsprechend positioniert ist.

Neben diesem oben beschriebenen, seitlich einzusteckenden Konstruktionselement ist die Einfügung von zwei Antriebs­ bügeln für eine steuerbare Kniegelenkbeugung durch z. B. einen Linearantrieb von Bedeutung. Im Antriebspunkt (24) sind beide Bügel in einem Antriebsblock (22) miteinander verkoppelt. Der femorale Antriebsbügel (20) greift im Bereich der Oberschenkelauflage beidseitig zur Auflagefläche ein und dient wegen der in diesem Teil nur einseitig vorhandenen Abstützung auf den Grund­ rahmen nicht nur dem Antrieb, sondern auch der Ab­ stützung der nicht abgefangenen inneren femoralen Rahmenkonstruktion. Der tibiale Bügel (21) ist am Ende der tibialen Auflagekonstruktion über Drehlager (31) beidseitig fixiert. Bei linearer Verschiebung des Antriebsblockes in der horizontalen Ebene erfolgt so erfindungsgemäß eine kontinuierliche Abwinkelung der Femur- und Tibiaauflagen zueinander, wobei die exakte Positionierung der Drehpunkte für das Hüft- und Kniegelenk gewährleistet ist.

Die Beugung des Fußgelenkes wird durch Einfügung eines Koppelhebels (8) erreicht. Hierdurch ist es möglich, daß Fußgelenk mit zu bewegen. Eine andere Antriebsmöglichkeit für das Fußgelenk besteht darin, daß ein separater, seitlich im Fußgelenkdrehpunkt mit seiner Antriebswelle angebrachter Motor (9) das Gelenk bewegt. Ein Anschlag (32) begrenzt die Drehbewegung.

In dem Linear-Antrieb ist ein Aufnehmer eingebaut, der mit der Steuerungs­ elektronik verbunden ist und der den Beugewinkel mißt. Den wesentlichen Bestandteil dieser Steuerungs­ elektronik stellt ein Mikroprozessor dar, in dessen Speicher das Übungsprogramm für den Patienten einge­ lesen ist. Bei Aktivierung dieses Steuerungsgerätes wird die Kniegelenkbewegungsschiene zuerst in die vorgeschriebene Ausgangsposition gebracht. Dann läuft das Übungsprogramm ab. Während dieses Ablaufs wird Übungszeitpunkt von der eingebauten Zeituhr und die Art des Übungsprogramms in einen weiteren Speicher des Steuergerätes geschrieben. Diese Daten können später über einen Rechner abgerufen und weiter­ verarbeitet werden. Der Speicher ist so ausgelegt, daß er die Übungsprogramme mehrere Wochen speichern kann. Weil die Übungsprogramme für jeden Patienten individuell verschieden sind und die Kniegelenkbe­ wegungsschiene in der Regel an einem Tage bei mehreren Patienten Anwendung findet, ist die Speicherkapazität des Speichers so ausgelegt, daß die Übungsprogramme für mehrere Patienten und nach Eingabe z. B. des Patienten-Namens, abrufbar sind. Durch die einge­ bauten Aufnehmer in dem Linear-Antrieb ist es mög­ lich, eine präzise Steuerung des Programms durch Ist-Sollwertvergleich durchzuführen. Durch Schalter­ betätigung ist es ebenfalls möglich, das Programm sofort zu verändern und bestimmte Winkelpositionen der Kniegelenkbewegungsschiene einzustellen.

Fig. 1 zeigt eine Kniegelenkbewegungsschiene in ihren wesentlichen Teilen, bei welcher die physiolo­ gischen Drehpunkte für das Hüftgelenk (1), für das Kniegelenk (2) und für das Fußgelenk (3) in direkter Weise mit der gewählten Konstruktion zur Überein­ stimmung gebracht worden sind. In der seitlichen Projektion stimmen die Drehpunkte (1), (2), (3) der Konstruktion genau mit den physiologischen Drehpunkten der entsprechenden Gelenke überein. Die Länge des Femur wird durch eine einseitig angebrachte Rohrver­ bindung zwischen den Gelenkdrehpunkten (1) und (2) nachgebildet. Diese Rohrkonstruktion ist ineinander verschiebbar und durch eine Fixierschraube (4) fest einstellbar.

Die Tibialänge wird durch eine Verschiebung des Fußanschlages (5), der durch Buchsen (6), die auf den beidseitigen Rohren der tibialen Rahmenkon­ struktion (7) geführt sind, eingestellt.

Die exakte Positionierung des Hüftgelenkes (1) wird konstruktiv durch ein einseitig an dem Grundrahmen (11) der Schiene aufsteckbares Konstruktionselement (12) vorgenommen. Dieses Element besteht aus einem Langlochstab (13), einem Teleskopteil (14) und einem Fixierhebel (15). Die Einstellung des Hüft­ gelenkdrehpunktes wird so vorgenommen, daß die Fixierschraube (4) und der Fixierhebel (15) gelöst werden. Wegen der drehbaren Lagerung des Langloch­ stabes (13) und des Teleskopteiles (14) an dem Grundrahmen kann der Hüftgelenkdrehpunkt (1) frei in der seitlichen Ebene bewegt und in die vorge­ schriebene Position gebracht werden. Durch Anziehen des Fixierhebels wird der so gefundene Drehpunkt arretiert. Weil bereits vor dieser Einstellung der physiologische und der konstruktive Kniegelenk­ drehpunkt (2) in ihrer seitlichen Ansicht überein­ stimmen, ist gleichzeitig die richtige Femurlänge ge­ funden. Die Fixierschraube (4) für die Femurlänge kann daher auch angezogen werden. Weil die konstruk­ tive Nachbildung des Femur mit Hüft- und Kniegelenk­ drehpunkt nur seitlich ausgebildet ist, muß bei einem rechten oder linken Beinwechsel auch das Konstruktions­ element (12) mit gewechselt werden. Dies geschieht in der Weise, daß an den Grundrahmen (11) ein feder­ stabilisierter Knopf (16) angebracht ist, der, sobald er gezogen ist, den Langlochstab (13), der in Längs­ richtung nur eingesteckt ist (17), freigibt. Der Teleskopstab (14) weist an seinem dem Hüftgelenkdreh­ punkt gegenüberliegenden Ende einen senkrecht zur Ansichtsebene verlaufenden, eingeschweißten Achs­ stummel (18) auf, der in dieser Richtung abziehbar ist. Zusätzlich muß die Fixierschraube (4) gelöst sein. Das femorale Teleskopende (19) wird aus seiner Führung herausgezogen und nach dem Seitenwechsel in das entsprechende Rohr der anderen Seite wieder eingeschoben. Die Lage des Hüftgelenkdrehpunktes ist jetzt so gewählt, daß der Konstruktionsdrehpunkt (1) und der Hüftgelenkdrehpunkt in der seitlichen Ansicht übereinstimmen.

Der Fußanschlag (5) ist über eine Drehachse (3), die mit dem Fußgelenkdrehpunkt übereinstimmt, gelagert und kann vermittels eines längenverstellbaren Koppel­ hebels (8) in einem vorgebbaren Winkelbereich bewegt werden.

Um das auf der Kniegelenkbewegungsschiene passiv ruhende Bein gut abfangen zu können, sind sowohl für den Oberschenkel wie für den Unterschenkel Rohr­ bögen (10) angebracht, die gleichzeitig die linke und die rechte Rohrkonstruktion (7), (30) miteinander verbinden, wie es in der perspektivischen Zeichnung (Fig. 2) gezeigt ist.

Die Beugung der tibialen und femoralen Konstruktions­ teile um die Kniegelenkachse (2) erfolgt in der Weise, daß ein femoraler (20) und ein tibialer (21) Antriebs­ bügel in einem Antriebsblock (22) drehbar, aber fest zueinander ausgerichtet gelagert sind. Dieser Antriebsblock kann durch einen innerhalb des durch den Grundrahmen (11) ausgeführten Raumes (23) ange­ brachten Linearmotors, dessen Antriebspunkt (24) sich unterhalb des Antriebsblocks (22) befindet, angetrieben werden. Der lineare Antriebsweg befindet sich zwischen den Punkten (25) und (26). Während der tibiale Bügel (21) fest mit dem inneren und äußeren tibialen Grundrahmen (7) an seinem Ende, achsenbeweglich (31) gelagert, verbunden ist, greift der femorale Bügel (20) nicht direkt am femoralen Rahmen (30) an, sondern es sind noch je innen und außen senkrecht zum Rahmen (30) zwei aufgeschweißte Zwischenstutzen (27) angebracht, an deren freien Enden je eine Achslagerung (28) für den Bügel (20) angebracht sind. In der seitlichen Ansicht greift am Ort diese Achslagerung auch der Koppelhebel (8), der ebenfalls als Teleskop ausgeführt ist, für den passiven Antrieb des Fußanschlages (5) an. Der Bewegungsumfang für das Fußgelenk kann über einen weiteren Hilfshebel (29) festgelegt werden.

Claims (9)

1. Kniegelenkbewegungsschiene zur passiven, kontinuierlichen Bewegung des Knie- und Fußgelenkes, mit einem Grundrahmen (11), einer zwei parallel verlaufende Rohre aufweisenden femoralen Tragekonstruktion (30), einer zwei parallel verlaufende Rohre aufweisenden tibialen Tragekonstruktion (7), deren Rohre jeweils an einer Kniedrehachse (2) drehbar miteinander verbunden sind, mit Konstruktionselementen (12, 20, 21), die den Grundrahmen (11) mit der femoralen Tragekonstruktion (30) und der tibialen Tragekonstruktion (7) verbinden, und mit einer Fußplatte (5), die über eine Fußgelenkdrehachse (3, 32) mit der tibialen Tragekonstruktion (7) verbunden ist, wobei die Kniegelenkbewegungsschiene durch mindestens einen Motor angetrieben ist und die Kniedrehachsen (2) und die Fußgelenkdrehachsen (3, 32) jeweils mit den physiologischen Drehachsen des Knie- und des Fußgelenkes eines auf der Kniegelenkbewegungsschiene ruhenden Beines des Patieten fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kniedrehachse (2) wegweisende Ende der femoralen Tragekonstruktion (30) über einen in seiner Länge verstellbaren Teleskoparm (19) mit einem über eine parallel zur Sagittalebene des Patienten verstellbaren Fixiereinrichtung an dem Grundrahmen (11) abgestützten Gelenk (1) verbunden ist, die ein in der Länge verstellbares Teleskopteil (14) aufweist, das am Grundrahmen (11) angelenkt ist und in unterschiedlichen Winkelstellungen mit Hilfe eines Fixierhebels (15) feststellbar ist.

2. Kniegelenkbewegungsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Teleskopteil (14) der Fixiereinrichtung über den Fixierhebel (15) mit einem Langlochstab (13) verbunden ist, der an einem von dem Befestigungspunkt des Teleskopteils (14) verschiedenen Punkt des Grundrahmens (11) befestigt ist, und daß der ausziehbare Stab des Teleskopteiles (14) auch mit dem Fixierhebel (15) in dem Rohr des Teleskopteiles (14) arretiert ist.

3. Kniegelenkbewegungsschiene nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein angeschweißter Achsstummel (18) und ein federstabilisierter Knopf (16) vorgesehen sind, mit dessen Hilfe das Teleskopteil (14) beziehungsweise der Langlochstab (13) am Grundrahmen (11) befestigt sind.

4. Kniegelenkbewegungsschiene nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung nur an der vom Median des Patienten wegweisenden Seite der femoralen Tragekonstruktion (30) und des Grundrahmens (11) befestigt ist.

5. Kniegelenkbewegungsschiene nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Koppelarme (8) vorgesehen sind, die jeweils an einem der Rohre der femoralen Tragekonstruktion (30) über eine Schnappverbindung (28) befestigt sind und die bei einer angetriebenen Kniegelenkbewegungsschiene über Hilfshebel (29) die Fußplatte (5) bewegen.

6. Kniegelenkbewegungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter seitlich angebrachter Motor (9) zur gleichzeitigen Beugung des Fußgelenkes vorgesehen ist, dessen Antriebswelle in der Fußgelenkdrehachse (3, 32) angebracht ist.

7. Kniegelenkbewegungsschiene nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehung des Fußgelenkes mit Hilfe des zweiten Motors (9) ein Koppelarm (8), der an der femoralen Tragekonstruktion (30) über eine Schnappverbindung (28) befestigt ist, aushängbar ist.

8. Kniegelenkbewegungsschiene nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgesehenen Motoren einen Winkelaufnehmer aufweist, der mit einem elektrischen Steuerungsgerät elektrisch verbunden ist.

9. Kniegelenkbewegungsschiene nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgesehenen Motoren ein Schrittmotor ist.